JP2020098031A - 流体流通ラインのための継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体流通ラインのための継手を提供する。【解決手段】 断熱される流体流通ライン（１０２、１０４）を接続するための継手構成（１００）は、第１の継手部（１０６）及び第２の継手部（１０８）を含む継手（１０１）と、２つの継手部（１０６、１０８）を接続するための接続手段（１１０）とを有する。継手（１０１）の両側において、それぞれの場合に流体流通ライン（１０２、１０４）の断熱材に接して位置する、継手（１０１）を囲む被覆（１１２）が設けられる。被覆（１１２）によって形成されるキャビティ（１１４）は、継手（１０１）と被覆（１１２）の外部との間の断熱のために構成される。【選択図】 図２

Description

本発明は、流体流通ライン、特に低温流体のためのラインを接続するための継手に関する。

タンカー又は船舶への例えば液化ガス等の低温媒体の充填は、多くの場合、断熱されているとしても部分的にのみ断熱されているライン、特に断熱されていない継手により行われる。断熱されていない領域では、非断熱ライン及び継手の外面の温度は、極めて大幅に低下するため、ライン及び継手は、充填中にこれらの領域で凍結する。極めて冷たい液体、例えば温度−２５３℃の液体水素又は温度−２６９℃の液体ヘリウムの充填中、大気中の酸素は、非断熱ライン及び継手の表面で凝縮する可能性があり、酸素は、−１８３度で液体になる。液体酸素は、火災のリスクを大幅に高め、これは、明らかに極めて望ましくない。

ライン又は継手の表面における温度を常に酸素の沸点よりも高く維持する断熱材を有する剛性又は可撓性断熱ラインを用いることにより、少なくともライン自体においてこの問題を回避することができる。適切な断熱は、例えば、真空断熱ラインを用いることによって達成することができる。

低温流体のためのラインの一部の構成部品は、断熱されるとしても多大な労力によってのみ断熱され、特に真空断熱される可能性がある。これらは、ライン区間を互いに固定又は解放可能に接続する継手及び充填又は空にされる輸送コンテナに接続するための継手を含む。上記の継手に加えて、低温媒体のための充填装置のラインは、一般に、継手部品若しくはそれに接続されるラインに作用する軸引張力が超えられる場合又は継手部品若しくはそれに接続されるラインに作用する曲げトルクが超えられる場合、継手部品、従ってライン区間を互いから切り離し、それによってライン又は充填装置に対する損傷を防止又は制限する非常用切離継手を備えていなければならない。非常用切離継手及び道具を用いることなく解放可能な継手は、多くの場合、極めて複雑でかさばるトリガ機構を有し、それらを断熱することは、困難である可能性がある。

それ自体が断熱を提供する、例えば「ジョンストン継手」等の断熱性の流体流通ラインのための継手がある。しかし、前記公知の継手における継手半体は、比較的長い距離にわたって互いに噛み合わなければならず、これは、特にライン部分の互いからの迅速な切り離しに好ましくない影響を及ぼし、従って、この種の継手は、非常用切離継手として適していない。

更に、充填に関与する構成部品、すなわち低温媒体が取り出されるタンクと、低温媒体が充填されるタンクとの間のライン区分は、多くの場合、互いに電気的に絶縁されなければならない。この手段による意図は、とりわけ、充填用ラインの接続又は充填が行われた後の切り離しにおける電位差により継手に発生する可燃性流体又は他の可燃性ガスを発火させる恐れのある火花を形成することを防ぐことである。特に、真空断熱ラインの製造において、ステンレス鋼又は他の導電性金属が多くの場合に用いられ、従って、特にこれらの場合、ライン区分の電気絶縁に対応する対策が必要とされる。

真空断熱ライン区分の電気絶縁のために、非導電性材料のリングをライン区分の内側パイプと外側パイプとの間にいずれの場合にも配置しなければならず、リングは、真空を維持するために、それぞれのパイプ端部に対して恒久的に気密式に接続されなければならない。現実的な観点では、ライン区分のこの種の電気絶縁は、不可能である。

これを出発点として、本発明は、最初に述べた１つ以上の問題を克服するか、又は公知の継手構成を少なくとも改善する、流体流通ラインのための継手構成を提供する目的を有する。

この目的を達成するために、本発明は、第１の態様によれば、断熱される流体流通ラインを接続するための継手構成であって、第１の継手部及び第２の継手部を含む継手と、また２つの継手部を互いに連結させるための接続手段とを有する継手構成を提案する。ここで、接続手段は、例えば、ネジ若しくはテンションリング又は締付リング若しくは締付トングにより、継手部品を恒久的又は解放可能に接続するために構成することができる。道具を用いることなくラインを繰り返し解放可能に接続するための接続手段は、特に、ラインの一時的な接続、例えば流体の充填中にのみ接続のために用いることができる。これに関連して、道具を用いることなくとは、接続手段が、特殊な道具を用いることなく、例えば継手部に恒久的に接続されるロックレバー又はロッククランプにより、継手部が互いから解放されることを可能にすることを意味している。この目的のために設けられるロック装置の作動後の切り離しの代替として又はそれに加えて、接続手段は、継手若しくは継手構成に軸方向に作用する所定の引張力又は継手若しくは継手構成に作用する曲げトルクが超えられる場合、継手部品を互いから切り離すことを可能にするように構成することができる。

加えて、継手構成は、接続される継手部分、特に非絶縁継手部を囲み、且つ継手の両側において、それぞれの場合に流体流通ラインの断熱材に接して位置する被覆を備えている。流体流通ラインの断熱は、例えば、内側パイプと外側パイプとを有する真空断熱材を含むことができ、その中間空間は、排気されるか、又は少なくとも周囲圧力より実質的に低い内圧を有する。パイプは、例えば、ステンレス鋼等の鋼、又は他の適切な金属若しくは合金、又は十分な機械的及び熱的強度を有するプラスチックから構成することができる。他の断熱材は、適切な断熱材を有する実際の流体流通ラインの被覆を含む。継手部を囲む被覆自体が断熱を提供することができる。この目的のために、被覆は、断熱材から構成することができるか、又は被覆の内面と外面との間に位置するキャビティを断熱材で充填することができる。適切な充填材は、例えば、小さい表面でのみ接触し、従って熱伝導によって熱輸送を減少させる中空ガラスマイクロボール、「グラスバブルズ」を含むことができる。加えて、固体材料は、対流によって熱輸送を妨げる。断熱のために構成される被覆は、とりわけ、被覆の外面上の温度が酸素の凝縮温度より上にあることを保証するように構成することができる。

継手は、２つの継手部分が互いに連結される場合にそれらを封止するためのシール手段を更に有することができる。シール手段は、継手部間に配置されるシールリング又はシールディスクを含むことができるが、例えば特定の表面設計及び／又は表面機械加工により、一体部品の継手部として構造的にシール手段を設けることも可能である。

原則として、接続又は切り離し中の流体の排出を防止するか又は少なくとも可能な限り制限することが流体流通ラインの各種の継手において望ましい。この目的のために、継手が切り離されると、その継手部がラインを封止する自己封止継手、例えば乾式継手、すなわち継手が一般に用いられる。継手部は、解放可能且つ液密式に互いに対して接続可能、例えばラッチ可能である。封止構成、例えば閉鎖要素を有するバネ付勢式弁は、各継手部の貫流チャネル内に配置される。継手が共に連結されると、閉鎖要素は、弁を開放したままにする。継手部が切り離されると、弁は、それぞれの継手部に接続されるラインを封止する。

従って、一方又は両方の継手部は、継手が切り離されると、液密式にそれぞれの継手部に接続されたラインを閉鎖し、継手部が連結されると、流体を流通させるように互いにラインのそれぞれの流体チャネルを接続する封止構成をそれぞれ有することができる。封止構成は、継手部が切り離されると、継手部を閉鎖する、例えばバネ付勢式弁又は他の閉鎖要素によって作動する弁、例えばボール弁又は円錐弁を含むことができる。封止構成の他の実施形態、例えばロックスライド又はロックフラップ等も考えられる。

被覆は、多部品設計のものであり得る。この場合、継手の切り離された状態において、被覆の第１のフードを形成する１つ以上の部品は、第１の継手部に接続された流体流通ラインに接続され得る。従って、被覆の第２のフードを形成する１つ以上の部品は、第２の継手部に接続された流体流通ラインに接続され、従って、継手が切り離される場合、フードは、それぞれの場合に継手部に接続される。

多部品設計の被覆において、被覆の第１のフード及び第２のフードは、ラインの断熱材に接して位置し得るか、或いは気密式に又はガスの排出若しくは流入を少なくとも遅延させる方法でそれに接続され得る。気密接続は、例えば、フードとラインとの間の対応するシール手段を介して又はフード及びラインの断熱材の一体結合接続を介して作製することができる。設計に応じて、接続は、少なくともガスの排出又は流入を遅延させることができる。被覆の第１のフード及び第２のフードは、例えば、互いに接して位置するか又は噛み合い、その間にシールが配置されるシール面により、解放可能且つ気密式に又はガスの排出若しくは流入を少なくとも遅延させる方法で互いに接続可能である。フード自体も、それぞれの場合に同様に多部品設計のものであり得る。被覆のフードの少なくとも１つは、流体流通ライン上で軸方向に移動可能な方法で配置することができる。被覆又はフードの多部品設計及びフードの軸方向の移動可能性は、設置に対して利点を与えることができる。

被覆は、キャビティ内に侵入した大気の結露を回避するようにキャビティを構成するための入口開口部又は出口開口部を有することができる。多部品被覆において、入口開口部又は出口開口部は、フードの少なくとも１つに配置することができる。キャビティ内に侵入した大気の結露を回避するキャビティの構成は、凝縮せず、入口開口部を介して動作中に被覆内部の表面に生じる温度で不燃性であることが好ましい媒体を導入することを含み得る。かかる媒体の例は、被覆によって囲まれる構成部品の表面及び／又は被覆の内面において生じる最低凝縮温度、特に融点よりも低い凝縮温度を有する不燃性ガスである。適切なガスの例は、極めて低い凝縮温度を有するヘリウムである。導入される１つ又は複数の媒体は、被覆内の大気の少なくとも一部を示すため、密閉された大気に含まれる酸素及び被覆内部で凝縮する可能性のある他のガスの量を低減させる。被覆内の１つ又は複数の媒体の低い陽圧は、ここで設定することができ、陽圧は、被覆内部に接続される圧力センサによって監視することができる。被覆が継手の周囲で気密式に配置されていない場合、閾値に達しなければ、新しい媒体又はガスは、元の陽圧を回復し、酸素を含む大気の侵入を防ぐために内部に導入され得る。加えて、好ましくは、自動的に開口する圧力制御弁は、内部圧力が特定の値を超えて上昇することを防ぐ安全弁として設けることができる。

１つ又は複数の媒体の導入に対する代替として、大気圧よりも低い圧力を、例えば真空ポンプにより、被覆内の出口開口部を介して生成し得る。この目的のために、被覆の内部空間は、例えば、通気弁を介して少なくとも一時的に真空ポンプに流体接続可能であり得る。真空ポンプは、必要に応じて且つ被覆の内部に流体接続される圧力センサによる圧力に応じて被覆内部の元の陰圧を回復するために、例えば被覆が継手の周囲で完全に気密式に配置されていない場合に作動させることができる。加えて、好ましくは、自動的に開口する真空弁は、被覆の変形につながる可能性がある低すぎる内圧を防ぐ安全弁として設けることができる。この代替形態において、被覆は、被覆に十分な寸法安定性及び強度を提供するために、構造強化材、例えばウェブ及び／又はリブ構造を適切に備えている。許容軸方向引張力又は曲げトルクが超えられた場合にラインを互いから切り離す非常用切離継手の周囲に被覆が配置されている場合、緊急切り離しを妨げないか又は妨害しないために、被覆内の陰圧を補償する換気弁を設けることができる。換気弁は、ラインに接続される力変換器又は変位変換器を介して作動することができ、非常用切離継手がラインを互いから切り離すことにおけるよりも小さい機械的負荷が発生した場合、排気されたキャビティを換気することが好ましい。定期的に接続及び切り離される継手の場合、換気弁は、継手を切り離すか又は接続するための作動装置に接続することができる。

継手の実施形態は、継手部と接続手段との間又は継手部とそれに接続される流体流通ラインとの間に電気絶縁手段を有することができる。この目的のために、最後の変形形態において、電気絶縁体は、少なくとも１つのパイプ端と、それに取り付けられる継手部、例えば電気絶縁材料から作られるリング又はディスクとの間に配置することができる。パイプ端及び継手部並びにその間に配置される電気絶縁体がネジ又は他の接続要素によって接続されている場合、前記ネジ又は接続要素も非導電性材料から形成されなければならないか、又はパイプ端及び継手部の電気接続は、対応する絶縁スリーブ、接続要素の周囲の絶縁シース等によって遮断されなければならない。この変形形態において、被覆は、電気絶縁手段を囲むことができる。例えば、継手面間の非導電性シールリングによる２つの継手部間の電気絶縁により、継手部を共に保持する接続手段は、同様に非導電性設計のものでなければならない。

上で説明した実施形態及び変形形態の１つ以上において、被覆は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）又はガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等の非導電性プラスチック等の非導電性材料から構成することができる。被覆自体が導電性材料から構成されている場合、電気絶縁体は、被覆と、流体流通ラインの断熱材へのその接続部との間に配置することができる。代替として又は追加として、例えば２つのフードを有する多部品被覆の場合、電気絶縁体は、フード間に配置することができる。

継手に加えて、設計を問わず、簡単な方法で絶縁することができないラインシステムの他の部分、例えばライン区分の電気絶縁のための構成は、従って、継手の被覆によって同様に囲むことができる。しかし、上で説明したように、それぞれの場合に別個の被覆で前記部品を被覆することも可能である。

継手部間又は少なくとも１つのパイプ端とそれに取り付けられる継手部との間の電気絶縁及びフードの電気絶縁特性又はラインへのその固定により、２つのライン部品の必要な電気的切り離しが保証される。

本発明を、添付図面を参照して実施形態を用いて例として以下でより詳細に説明する。全ての図は、単なる概略図であり、縮尺通りではない。

図１は、切り離された状態にある、本発明による例示的な継手構成の断面概略図を示す。 図２は、連結された状態にある、本発明による例示的な継手構成の断面概略図を示す。

図中、同一又は類似の要素は、同一又は類似の参照符号が付与される。

図１は、切り離された状態にある、本発明による例示的な継手構成１００の断面概略図を示す。例として示された継手構成の被覆１１２は、第１のフード１１８及び第２のフード１２０を備えている。フードは、例えば、ＰＥ又はＧＦＲＰ等の非導電性材料から構成される。フードは、継手部１０８、１１０の表面に直接接して位置するのではなく、むしろ、キャビティ内に侵入した大気の結露を回避するために排気することができるか、又は凝縮せず、動作中に被覆内部の表面において一般的な温度で不燃性であることが好ましい媒体で充填することができるキャビティ１１４を形成している。第１のフード及び第２のフード１１８、１２０は、好ましくは、気密式に流体流通ライン１０２及び１０４の断熱材１２６に接して位置している。この実施例において、断熱材１２６は、真空断熱流体ラインの外側パイプである。第１のフード１１８は、入口開口部又は出口開口部である入口／出口開口部１２２を備え、それを介して継手部１０６、１０８が連結され、フード１１８、１２０が互いに接続されると、内部空間１１４は、排気されるか、又は非凝縮性であり、好ましくは不燃性である媒体（図示せず）で充填することができる。流体流通ライン１０４は、第２の継手部１０８に直接接続されている。同様に第１のフード１１８内に配置される電気絶縁体１２４は、流体流通ライン１０２と第１の継手部との間に設けられる。電気絶縁体は、絶縁ディスク又は絶縁リングであり得、絶縁ディスク又は絶縁リングは、ライン１０２のフランジと継手部１０６との間に配置される。フランジは、電気絶縁手段に対して液密式に接続されている。図示の実施例において、継手部１０６、１０８は、ライン１０２、１０４上の引張力又は曲げトルクが超えられると継手を切り離す非常用切離継手を形成している。各継手部は、互いから切り離されたライン端部を封止する封止構成１１６を有する。図において、封止構成１１６は、図示しない機構により弁座に押圧される円錐弁を備えている。また、弁の高い耐火性又は火災予防を実現するために、弁は、円錐形の第１のシール面を有することができ、弁座は、円錐形の第２のシール面を有することができ、ここで、第１のシール面の開弁角度は、第２のシール面の開弁角度よりも小さい。円錐が異なるために環状シール面に生じる高い接触圧により、弁構成の封止が生じ、封止は、火災が発生した場合のような高温充填及びまた低温媒体に応じた弁構成の低い温度が生じた場合の両方の状態において確実に機能する。特に、低温媒体の気密性は、低温で弾性のあるシール要素によって更に改善することができる。図示しない低温において可撓性であるシール要素は、弁又は対応する弁座のシール面の少なくとも１つに設けることができる。低温において安定する材料の例は、ポリテトラフルオロエチレン又はフルオロエラストマーである。

図２は、連結状態にある、本発明による例示的な継手構成の断面概略図を示す。第１の継手部及び第２の継手部１０６、１０８は、接続手段１１０に封止するように接続される。２つの継手部１０６、１０８の封止構成１１６は、開放されており、ライン１０２、１０４は、互いに流体接続されている。接続手段１１０は、特定の値を超える引張荷重又は特定の値を超える曲げトルクで継手部１０６、１０８の接続を開放し、ラインを互いから切り離す閉鎖クランプによって図示されている。第１のフード及び第２のフード１１８、１２０は、互いに接続されており、キャビティ１１４と共に被覆１１２を形成している。入口／出口開口部１２２を介して、好ましくは気密式に閉鎖されるか又はガスの排出若しくは流入を少なくとも遅延させるキャビティ１１４は、不凝縮性、好ましくは不燃性の媒体で充填されるか又は排気（図示せず）され得る。図示しないシール手段を第１のフード及び第２のフード間の接触点に設けることができる。ライン１０２、１０４の電気絶縁は、電気絶縁体１２４によって確保される。

１００ 継手構成
１０２ ライン
１０４ ライン
１０６ 第１の継手部
１０８ 第２の継手部
１１０ 接続手段
１１２ 被覆
１１４ キャビティ
１１６ 封止構成
１１８ 第１のフード
１２０ 第２のフード
１２２ 入口／出口開口部
１２４ 電気絶縁体
１２６ 断熱材

Claims (15)

1. 第１の継手部（１０６）及び第２の継手部（１０８）を含む継手（１０１）と、前記２つの継手部（１０６、１０８）を接続するための接続手段（１１０）とを有する、断熱される流体流通ライン（１０２、１０４）を接続するための継手構成（１００）において、前記継手（１０１）の両側において、それぞれの場合に前記流体流通ラインの断熱材に接して位置する、前記継手（１０１）を囲む被覆（１１２）が設けられ、前記被覆（１１２）によって形成されるキャビティ（１１４）は、前記キャビティ（１１４）内に侵入した大気の結露を回避するように構成されることを特徴とする継手構成。
2. 前記接続手段（１１０）は、前記第１の継手部及び前記第２の継手部（１０６、１０８）を互いに解放可能に接続することを特徴とする、請求項１に記載の継手構成（１００）。
3. 前記第１の継手部及び／又は前記第２の継手部（１０６、１０８）は、前記継手（１０１）が切り離されると、前記それぞれの継手部（１０６、１０８）に接続された前記ライン（１０２、１０４）を閉じる封止構成（１１６）を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の継手構成（１００）。
4. 前記被覆（１１２）は、多部品設計のものであり、前記継手（１０１）の切り離された状態において、前記被覆の（１１２）の第１のフード（１１８）を形成する１つ以上の部品は、前記第１の継手部（１０６）に接続された前記流体流通ライン（１０２）に接続され、及び前記被覆の（１１２）の第２のフード（１２０）を形成する１つ以上の部品は、前記第２の継手部（１０８）に接続された前記流体流通ライン（１０４）に接続されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の継手構成（１００）。
5. 前記被覆（１１２）の前記第１のフード及び前記第２のフード（１１８、１２０）は、前記ライン（１０２、１０４）の前記断熱材に接して位置するか、或いは気密式に又はガスの排出若しくは流入を少なくとも遅延させる方法でそれに接続されることと、前記被覆（１１２）の前記第１のフード及び前記第２のフード（１１８、１２０）は、解放可能且つ気密式に又はガスの排出若しくは流入を少なくとも遅延させる方法で互いに接続可能であることとを特徴とする、請求項４に記載の継手構成。
6. 前記被覆（１１２）は、前記キャビティ（１１４）内に侵入した大気の結露を回避するように前記キャビティ（１１４）を構成するための入口開口部又は出口開口部（１２２）を有することを特徴とする、請求項４又は５に記載の継手構成（１００）。
7. 前記キャビティ（１１４）内に侵入した大気の結露を回避するように前記キャビティ（１１４）を構成するために、操作中に前記被覆の内部における表面上で生じる温度で凝縮しない媒体は、前記入口開口部（１２２）を介して前記キャビティ（１１４）内に導入され得ることを特徴とする、請求項６に記載の継手構成（１００）。
8. 前記キャビティ（１１４）内に侵入した大気の結露を回避するように前記キャビティ（１１４）を構成するために、前記キャビティ（１１４）は、前記キャビティ（１１４）に少なくとも一時的に流体接続される真空ポンプによって前記出口開口部（１２２）を介して排気され得ることを特徴とする、請求項６に記載の継手構成（１００）。
9. 前記フード（１１８、１２０）の少なくとも１つは、前記キャビティ（１１４）と前記被覆（１１２）の周囲との間の圧力差を閾値に制限する安全弁を備えていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の継手構成（１００）。
10. 前記接続手段（１１０）は、手動トリガ後又は前記継手（１０１）に軸方向に作用する所定の力若しくは閾値を超え、且つ前記継手（１０１）に作用する曲げトルクが超えられる場合、前記継手部（１０６、１０８）を切り離すように構成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の継手構成（１００）。
11. 電気絶縁手段（１２４）は、前記継手部（１０６、１０８）と前記接続手段（１１０）との間又は前記継手部（１０６）とそれに接続される流体流通ライン（１０２）との間に設けられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の継手構成（１００）。
12. 前記被覆（１１２）は、非導電性材料で構成され、電気絶縁体を介して前記流体流通ラインの前記断熱材に接続され、及び／又は電気絶縁体は、前記フード（１１８、１２０）間に配置されることを特徴とする、請求項４〜１１のいずれか一項に記載の継手構成（１００）。
13. 前記被覆は、前記キャビティと前記被覆の外部との間の断熱のために構成されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の継手構成（１００）。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の継手構成（１００）を有する、断熱される流体流通ライン（１０２、１０４）。
15. 請求項１４に記載の断熱ライン（１０２、１０４）又は請求項１〜１３のいずれか一項に記載の継手構成（１００）を有する、低温流体のための装填装置。