特開 2022-163701 管連結装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022163701

(43)【公開日】2022-10-26

(54)【発明の名称】管連結装置

(51)【国際特許分類】

   F16L 23/18 20060101AFI20221019BHJP

   F16L 27/08 20060101ALI20221019BHJP

   F16J 15/10 20060101ALI20221019BHJP

   F16J 15/12 20060101ALI20221019BHJP

【ＦＩ】

F16L23/18

F16L27/08 Z

F16J15/10 L

F16J15/12 A

F16J15/10 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022054475

(22)【出願日】2022-03-29

(31)【優先権主張番号】20 2021 102 003.2

(32)【優先日】2021-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】522126110

【氏名又は名称】エスファオテー ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】ポール レイジグ

【テーマコード（参考）】

3H016

3H104

3J040

【Ｆターム（参考）】

3H016AB08

3H016AC01

3H016AD01

3H016AD04

3H016AD08

3H016AD14

3H104JA04

3H104JB02

3H104JC05

3H104JD09

3H104LF01

3H104LG03

3H104LG30

3J040AA17

3J040BA05

3J040EA15

3J040EA17

3J040EA25

3J040EA42

3J040FA01

(57)【要約】

【解決手段】低温液体を運ぶための管を連結するための管連結装置は、夫々の管端部に連結するための２つの連結要素(10, 12)を備えている。各連結要素(10, 12)は軸受要素(16, 18)に連結されている。更に、２つの連結要素(10, 12)と共に内部空間(26)を画定する内側部分(24)が設けられている。第１の密閉部(30)が配置されている内側の方に開口している溝(28)に加えて、第２の密閉部(34)が配置されている周方向に閉じたチャンバ(32)が設けられている。溝(28)は過圧チャネル(36)に連結されている。圧力発生手段を用いて、過圧チャネル(36)を介して第１の密閉部(30)の外側(38)に超過圧力を発生させることができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

低温液体を運ぶための管を連結するための管連結装置であって、
夫々の管端部に連結するための２つの連結要素と、
前記連結要素の１つに夫々連結されて、長手方向に互いに部分的に重なり合う２つの軸受要素と、
前記軸受要素間に配置されている軸受と、
前記軸受要素に囲まれている管状の内側部分と
を備えており、
前記連結要素及び前記内側部分は、液体が搬送される内部空間を画定しており、
前記内部空間の方に開口して、前記内側部分と前記連結要素の一方との間に設けられ、第１の密閉部が配置されている周方向の溝と、
前記内側部分と前記連結要素の一方との間に設けられ、第２の密閉部が配置されている周方向に閉じたチャンバと
を備えており、
前記溝は過圧チャネルに連結されており、
前記過圧チャネルは圧力発生手段に連結されている、管連結装置。

【請求項2】

前記過圧チャネルは、前記溝の溝底部に連結されている、請求項１に記載の管連結装置。

【請求項3】

前記過圧チャネルは、前記第１の密閉部の外側が設けられている前記溝の領域に連結されている、請求項１又は２に記載の管連結装置。

【請求項4】

前記過圧チャネルは、前記連結要素の一方に配置されている、請求項１～３のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項5】

前記第１の密閉部は、前記溝の側壁に当接する外側密閉要素を有している、請求項１～４のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項6】

前記外側密閉要素はＵ字形状の断面を有し、２つの側面要素が前記溝の前記側壁に当接し、前記２つの側面要素は、好ましくは横断要素を介して互いに連結されている、請求項５に記載の管連結装置。

【請求項7】

前記横断要素は、前記第１の密閉部の外側を画定している、請求項６に記載の管連結装置。

【請求項8】

前記第１の密閉部は、前記外側密閉要素の内側に配置された補強環を有しており、前記補強環は、特に周方向の環である、請求項５に記載の管連結装置。

【請求項9】

前記第１の密閉部は、前記外側密閉要素の内側に配置された補強環を有しており、前記補強環は、特に周方向の環である、請求項６又は７に記載の管連結装置。

【請求項10】

前記補強環は、前記横断要素の内側に当接する、請求項９に記載の管連結装置。

【請求項11】

前記第１の密閉部は、前記外側密閉要素の内側に配置されたばね要素を有しており、前記ばね要素は、特に周方向のばね要素である、請求項５～１０のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項12】

前記ばね要素は、前記外側密閉要素の側面要素に押し付ける２つのばねアームを有している、請求項１１に記載の管連結装置。

【請求項13】

前記第１の密閉部及び前記第２の密閉部は、前記内側部分と同一の連結要素との間に配置されている、請求項１～１２のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項14】

前記第１の密閉部及び前記第２の密閉部は、作動中に相対的な動きが生じる、前記内側部分と前記連結要素との間に配置されている、請求項１～１３のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項15】

前記内側部分と他方の連結要素との間に、前記内部空間の方に開口している第２の周方向の溝が設けられており、前記第２の周方向の溝に別の第１の密閉部が配置されている、請求項１～１４のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項16】

前記内部空間の直径が50mmを超え、特に200 mmを超え、特に好ましくは400 mmを超える、請求項１～１５のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項17】

前記圧力発生手段は、前記過圧チャネルに連結されている供給ラインを介して前記過圧チャネルにガスを供給する、請求項１～１６のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項18】

前記圧力発生手段は、前記内部空間に対して、特に前記第１の密閉部の外側に超過圧力を発生させる、請求項１～１７のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項19】

前記圧力発生手段は一定の圧力を発生させる、請求項１～１８のいずれか１つに記載の管連結装置。

【請求項20】

前記圧力発生手段は、超過圧力が前記内部空間内の圧力に応じて自動的に制御され得るように前記圧力発生手段を制御する制御部に連結されている、請求項１～１９のいずれか１つに記載の管連結装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管を連結するための管連結装置に関する。管連結装置は、低温液体の運搬に特に適している。

【背景技術】

【0002】

低温液体を運ぶ場合、管連結装置、特に関節式管連結装置に対する要求が高い。低温液体は、例えば、特に－150 ℃未満の温度で運ばれる液化ガスである。例えば、LNG は約－164 ℃の温度で処理される。剛性の管連結部分に加えて、特に相対的な動きが生じる場合に関節式管連結部分が必要になる用途がある。例えば、これは、ターミナルと船舶との間で常に相対的な動きが生じるので、ターミナルで液化ガスを船舶のタンクに送出する場合である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

既知の関節式管連結装置は、夫々の管端部に連結するための２つの連結要素を備えている。これらの連結要素は、管端部が挿入されて固定される、特に円形の内部断面を有する。２つの連結要素は軸受要素に夫々連結されている。ここで、連結は、例えば連結要素に設けられているフランジを介して実現され得る。更に、ねじ連結部分などを介して連結することができる。２つの軸受要素は、長手方向、つまり液体の搬送方向に互いに少なくとも部分的に重なり合う。関節式連結装置を構成するために、軸受が軸受要素間に配置されている。例えば、軸受は、周方向の溝に配置されたボールとすることができる。ボールトラックを画定するために、２つの軸受シェルは、対向する周方向の球状溝を夫々有し得る。

【0004】

更に、既知の管連結装置は、２つの軸受要素に囲まれた内側部分を備えている。管状の内側部分は、２つの連結要素と共に、通常は円筒状の内部空間を画定している。流体、特に液化ガスは、この内部空間を通して搬送される。関節部分で生じる相対的な動きには、密閉部を設ける必要がある。このため、内部空間の方に開口している周方向の溝が、内部空間と連結要素の一方との間に設けられている。前記溝には、第１の密閉部が配置されている。第１の密閉部はＵ字形状の断面を有することができ、Ｕ字形状の開口が内部空間の方に内側に向いている。第１の密閉部は、環として構成されている。別の第１の密閉部を有する対応する溝が通常、内部空間と第２の連結要素との間に配置されている。更に、周方向に閉じたチャンバが、内部空間と連結要素の一方との間に画定されており、このチャンバ内に第２の密閉部が配置されている。

【0005】

動作中に、少量の液化ガスが、第２の密閉部が配置されているチャンバに入り込むことがある。これは一般に、運転中に害を及ぼさない。動作後、組立体全体が再び周囲温度まで熱くなる。液化ガス、例えばLNG を－164 ℃から室温まで加熱すると、体積が600 倍増加する。その結果、第２の密閉部が配置されているチャンバに少量の液化ガスが入り込んでも、第１の密閉部が損傷する場合がある。特に、第１の密閉部が、例えば50mmを超え、特に200 mmを超え、特に好ましくは400 mmを超える大きな直径を有する場合、この点について、かなりのリスクがある。更に、密閉部の交換はかなり複雑である。

【0006】

本発明の目的は、特に加熱中のガス膨張による密閉部の損傷のリスクを減らす、上述したような管連結装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する管連結装置によって達成される。

【0008】

本発明に係る管連結装置は、管端部に連結するように夫々構成されている２つの連結要素を更に備えている。更に、２つの連結要素の一方に夫々連結されている２つの軸受要素が設けられている。軸受要素は、長手方向に互いに部分的に重なり合っている。軸受要素間に軸受が設けられており、この軸受は特にボールを有している。更に、軸受要素に囲まれている管状の内側部分が設けられている。内側部分は別個の部分であり、特に２つの軸受要素の内の内側の軸受要素と一体に形成され得ることが好ましい。２つの連結要素及び内側部分は内部空間を画定しており、流体が、動作中に内部空間を通って流れる。内部空間の方に開口して内側部分と連結要素の一方との間に設けられている周方向の溝に、第１の密閉部が配置されている。

【0009】

更に、周方向に閉じたチャンバが、内側部分と連結要素の一方との間に設けられている。このチャンバ内に第２の密閉部が配置されている。第２の密閉部がＵ字形状の断面を有することが好ましい。ここで、Ｕ字形状の開口が、好ましくは内部空間の方に内側に向いている。

【0010】

本発明によれば、第１の密閉部と第２の密閉部との間の空間が、過圧チャネルに連結されている。過圧チャネルに連結されている圧力発生手段を用いて、第１の密閉部と第２の密閉部との間の空間に超過圧力が存在するように、超過圧力が溝に印加され得る。ここで、超過圧力は、管連結装置の内部空間内の圧力より高い。このような超過圧力により、液化ガスが動作中に第１の密閉部の後ろの領域に進むことが防止され得る。従って、加熱中に膨張する液化ガスによる第１の密閉部の損傷又は破壊が防止される。

【0011】

過圧チャネルは、溝の溝底部に連結されていることが好ましい。溝底部は、開口部に対向する溝の領域である。従って、特に好ましい実施形態によれば、超過圧力が第１の密閉部の外側に印加されることが保証される。第１の密閉部の外側は、管連結装置の内部空間から離れる方向を向いている第１の密閉部の側である。このため、第１の密閉部の外側の圧力は第１の密閉部の内側の圧力より高く、管連結装置の内部空間に存在する圧力が、第１の密閉部の内側に印加される。

【0012】

過圧チャネルは連結要素の一方に配置されていることが好ましい。このため特に、圧力発生手段への簡単で確実な連結を、例えば圧力ラインを介して行うことができるという利点がある。

【0013】

特に好ましい実施形態によれば、第１の密閉部は、内側の高圧及び相応して外側の高圧の両方に耐えるように構成されている。特に、第１の密閉部は、外部から印加される絶えず高い圧力に耐えるように構成され得る。ここで、この圧力は、例えば８bar を超える圧力である。ここで、大気圧が管連結装置の内部空間に存在する場合であっても、第１の密閉部が、外側に印加される８bar の圧力に耐えるように構成されていることが好ましい。このような密閉部により、特に動作中、つまり液化ガスの運搬中に、絶えず高い圧力を印加することが可能になる。本発明の実施形態によれば、管連結装置の内部空間内の圧力に関係なく、このような高い圧力を印加することが可能である。

【0014】

本発明の好ましい態様によれば、制御部が圧力発生手段に連結されている。制御部を用いて、圧力発生手段によって発生した圧力を、管連結装置の内部空間内の圧力に応じて調節することができる。例えば、制御部は、一定の超過圧力を発生させることを保証し得る。例えば、制御部は、管連結装置の内部空間と第１の密閉部の外側との圧力差が、例えば２bar の超過圧力未満の所定の範囲内にあることを保証する。また制御部は、圧力差が、例えば常に0.5 bar より高く、例えば0.5 ～２bar の範囲内にあり、特に0.5 ～１bar の範囲内にあることを保証し得る。これは、絶えず高い外圧と比較して、第１の密閉部が、絶えず高い外圧に耐えることができるように構成される必要がないので、より簡単で、ひいてはより安価な構成とすることができる点で有利である。

【0015】

特に好ましい実施形態によれば、第１の密閉部は外側密閉要素を有している。前記外側密閉要素は溝の側壁に当接する。外側密閉要素がＵ字形状の断面を有し、第１の密閉部の開口部が管連結装置の内部空間の方を向いていることが特に好ましい。Ｕ字形状の断面を有する外側密閉要素の２つの側面要素が、好ましくは溝の側壁に当接する。更に、２つの側面要素は、横断要素を介して互いに連結されている。横断要素は溝底部に配置されており、横断要素と溝底部との間に僅かな距離が設けられ得る。このため、横断要素によって画定される第１の密閉部の外側と溝底部との間に環状のチャンバが画定されている。特に好ましい実施形態によれば、この環状のチャンバは過圧チャネルに連結されている。

【0016】

外側密閉要素は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又は超高分子量ポリエチレン(UHMW-PE) を好ましくは含み、特に好ましくはこの材料から形成されている。

【0017】

第１の密閉部が補強環を有していることが好ましい。補強環は、好ましくは外側密閉要素の内側に配置されている。ここで、補強環は、外側密閉要素に部分的に又は完全に埋め込まれ得る。補強環は、横断要素の内側に当接するように配置されていることが好ましい。特に補強環は、周方向に閉じた環である。

【0018】

補強環はステンレス鋼から形成されていることが好ましい。

【0019】

更に、第１の密閉部がばね要素を有していることが好ましい。ばね要素が外側密閉要素の内側に配置されていることが好ましい。ばね要素が、補強環の内側、つまり、内部空間の方を向いている補強環の側に配置されるように補強環に関連して配置されていることが特に好ましい。従って、好ましい実施形態によれば、補強環は、ばね要素と外側密閉要素の横断要素との間に配置されている。ばね要素は、外側密閉要素の側面要素に押し付ける２つのばねアームを有していることが好ましい。従って、ばねアームは、外側密閉要素の側面要素を溝の側壁に好ましくは押し付ける。

【0020】

ばね要素はＵ字形状の断面を有し、Ｕ字形状の開口が管連結装置の内部空間の方を向いていることが好ましい。

【0021】

以下に、本発明を、添付図面を参照して好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明に係る管連結装置の実施形態を示す長手断面略図である。

【図2】図１のIIで示されている領域を示す拡大図である。

【図3】第１の密閉部を示す断面略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

管連結装置は、２つの連結要素10, 12を備えている。図示されている例示的な実施形態では、図１の左側の管連結要素10は、ねじ連結部14により内側の軸受要素18に固定して連結されている。図１の右側の連結要素12は、ねじ連結部14により外側の軸受要素16に連結されている。２つの軸受要素16, 18は、長手方向20に互いに重なり合っている。軸受を構成するボール22が、２つの軸受要素16, 18間に配置されている。

【0024】

更に、管状の内側部分24が、２つの連結要素10, 12間に配置されている。管状の内側部分24は、２つの軸受要素16, 18の内側に配置されている。

【0025】

２つの連結要素10, 12は内側部分24と共に、円筒状の内部空間26を画定している。

【0026】

図２は、相対的な動きが本質的に生じ得る領域を示す。この領域では、連結要素12と内側部分24との間に周方向の溝28が画定されている。図示されている例示的な実施形態では、周方向の溝は、連結要素12の内側に完全に画定されている。第１の密閉部30が溝28に配置されている。

【0027】

更に、連結要素12と内側部分24との間にチャンバ32が画定されている。チャンバ32の内側に、Ｕ字形状の断面を有する第２の密閉部34が配置されている。第２の密閉部34は、第２の密閉部の開口部が内部空間24の方を向くように配置されている。

【0028】

連結要素12内に、過圧チャネル36が配置されている。過圧チャネル36は溝28に連結されている。溝の後側又は外側38（図３）に超過圧力を発生させるために、例えば窒素などのガスが、矢印40で示されているように過圧チャネル36を介して供給される。このため、過圧チャネル36は、図示されていない供給ラインを介して図示されていない圧力発生手段に連結されている。圧力発生手段は、対応する超過圧力でガスを含むガス容器を有している。同様に、例えば、対応する超過圧力を発生させるポンプが設けられ得る。

【0029】

必要に応じて、過圧発生手段は、過圧チャネル36に供給されるガスの圧力を制御することができる、図示されていない制御部に連結されている。この制御は特に、内部空間26の圧力に応じて行われる。前記圧力は制御部に認識されているか、又はセンサを介して直接測定される。

【0030】

過圧チャネル36は、特に溝28の溝底部42に連結されている。溝底部42は、内部空間26に対向する溝28の壁である。図示されている例示的な実施形態では、円環状のチャンバ44が、第１の密閉部30の外側38と溝底部42との間に画定されている。

【0031】

図示されている例示的な実施形態では、第１の密閉部30は外側密閉要素46を有している。図示されている例示的な実施形態では、外側密閉要素46は、２つの対向する側壁48及び横断要素50を有している。外側密閉要素46はＵ字形状の断面を有し、Ｕ字形状の開口が内部空間26の方を向いている。２つの側面要素48は、溝28の２つの対向する側壁52に当接している。

【0032】

外側密閉要素46の内側に、周方向に環状の補強環54が配置されている。更に、Ｕ字形状の断面を有するばね要素56が、外側密閉要素46の内側に配置されている。ばね要素56の開口部は内部空間26の方を向いている。

【図1】

【図2】

【図3】