船至岸或船至船的流体产品传送臂

摘要

本申请公开了一种用于流体产品的传送臂，包括：一个或多个传送管(2)，该传送管有通过流体密封铰接装置而连接的多个部分，并有端部，该端部设有用于使得管(2)与目标导管连接的装置；用于管(2)的支承结构(4)，该支承结构包括安装在基部(17)上的内部分支(16)以及外部分支，该外部分支通过铰接装置(22)而悬挂在内部分支(16)上，该铰接装置使得外部分支(18)能够环绕竖直轴线和环绕水平轴线旋转，并布置在外部分支的第一端和第二端之间，第一端设有配重(24)，用于平衡外部分支(18)的、布置在水平旋转轴线的相对侧的两个部件，臂还包括：可脱开的装置，用于驱动外部分支环绕水平轴线和竖直轴线旋转；以及柔性连杆(43)，该柔性连杆在装置的上游使得传送管(2)悬挂在外部分支(18)的第二端上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于流体产品的传送臂，例如特别用于石油产品。

更特别是，它涉及一种专用于传送至船的用途的装载臂，而不管 它来自固定设备还是浮动设备，用于向多种类型的船(从渡船至集装 箱船等)供给石油产品或液化石油气(LPG)或液化天然气(LNG)， 该石油产品或液化石油气(LPG)或液化天然气(LNG)用作用于这 些船的机器的燃料，特别是由于与LNG的装载相关的环境原因。

背景技术

这种类型的供给操作在工业上称为“装燃料”或“加燃料”。

通常，当安装在供给船的中心处时，这样的臂可以与停泊在港口 或右舷侧的船连接。

这样的装载臂例如在专利申请FR-2181584中介绍。

发明内容

本发明涉及提供相同类型的传送臂，但是有改进的性能，以便满 足传送多产品和/或液相和气体返回相的需求以及布置在限定空间中 的多重连接部的需求。

为此，提供了一种传送臂，它包括一个或多个传送管，该传送管 有通过流体密封铰接装置而相互连接的多个部分，并有端部，该端部 设有用于使得管与目标导管连接的连接-脱开装置，该传送臂还包括用 于管的支承结构，该支承结构包括安装在基部上的内部分支以及外部 分支，其特征在于：外部分支通过铰接装置而悬挂在内部分支上，该 铰接装置使得外部分支能够绕竖直轴线和水平轴线旋转。外部分支设 有：端部，该端部装备有用于平衡所述分支的平衡配重；以及外部管， 该外部管绕由铰接装置确定的水平旋转轴线而与它相连，且该臂包括： 可脱开的驱动装置，用于驱动外部分支绕水平轴线和竖直轴线旋转； 以及一个或多个柔性连杆，该柔性连杆在连接-脱开装置的上游使得传 送管悬挂在外部分支上。

因此，本发明特别能够使得在管和支承结构之间的连接中有某种 程度的柔性，这不仅在与目标导管连接的操作过程中很有利，而且在 连接后还有利于跟随船(管与该船连接)的运动，以避免阻止连接部 的运动和避免它们过载。

根据特殊提议，主管用于传送产品，特别是液化天然气，且臂可 以包括用于另一产品或甚至用于气体蒸气返回的第二管，该第二管也 成由流体密封铰接装置连接的多个部分，设有用于使得所述第二管与 第二目标导管连接的连接-脱开装置，并在它的连接-脱开装置的上游 通过第二柔性连杆而悬挂在支承结构的外部分支上。

特别是，这种提议的优点是能够在两个阶段中连接两个管。

以下其它特征可以组合：

成T形总体形状的外部分支有两个侧端，用于将柔性连杆附接在 该分支上。

各柔性连杆是索缆、链或绳。

内部分支在设有配重的第一端和第二端之间可绕水平轴线旋转地 安装在基部上，外部分支从该第二端悬挂在该内部分支上，使得该外 部分支能够相对于内部分支铰接运动，以便绕水平轴线转动，该水平 轴线平行于内部分支的水平旋转轴线延伸。

臂包括缩放仪类型装置，该缩放仪类型装置安装在内部分支上， 用于使得外部分支的竖直旋转轴线保持竖直。

内部分支可绕竖直轴线旋转地安装在基部上。

臂包括驱动装置，用于驱动内部分支在基部上旋转。

铰接装置包括U形夹铰接装置，该U形夹铰接装置确定了水平旋 转轴线，并通过回转环而可绕外部分支的竖直旋转轴线旋转地安装在 支承件上。

支承件是托架形部件，U形夹铰接装置铰接在该托架形部件的一 个分支上。

托架的另一分支通过回转环而环绕所述水平轴线铰接在内部分支 上，该水平轴线与内部分支的水平旋转轴线平行地延伸。

内部分支通过托架形支承件而安装在基部上。

驱动装置包括至少一个千斤顶或马达。

用于驱动内部分支环绕竖直轴线旋转的装置包括千斤顶，该千斤 顶通过索缆和一组滑轮而作用在内部分支上，或者由千斤顶或马达直 接接合驱动。

流体密封铰接装置各自采取组件的形式，该组件通过连接至少一 个弯曲部和至少一个回转接头而形成，且每个管有多个组件，该组件 通过管的部分而设置成使得该管有六个自由度。

臂装备有一个或多个用于产品的管，该管用于传送相同或不同的 产品，同时能够在相同传送阶段中使它们独立地与专用于这些产品的 连接件连接。

附图说明

通过下面参考附图的说明将更清楚本发明的其它特征和优点，附 图中：

图1是根据本发明的传送臂的示意透视图；

图2是该臂在连接位置中的局部侧视图；

图3表示了该臂的运动图，表示有单个主产品管；

图4表示了用于定向臂的驱动装置的操作图；

图5是图1和2的臂在静止位置中的示意透视图；以及

图6A至6C表示了该臂的连接运动学，该臂仅局部示出。

具体实施方式

在这些图中，相同参考标号表示相同部件，在所有情况下，不同 图的比例并不相同。

特别参考图1至4，传送臂1包括两个流体传送管2、3，还包括 用于这些管2、3的支承结构4。

在这些图中表示的实施例中(该实施例只是通过非限定示例来给 出)，第一管2用于将液化天然气(LNG)从供给船(在图5中表示 了该供给船的甲板5)传送至另一船6，例如集装箱船。

第二管3提供为用于使得在传送过程中产生的气体蒸气返回至供 给船。

这里，它们是由多个刚性部分形成的管，这些刚性部分通过流体 密封的铰接装置而相互连接，该管用于通过一端7、8而与通向储罐(未 示出)的固定管连接，并在它们的另一端处终止于管接头9、10，这 里有用于已知类型的连接/脱开(接合)的液压马达或者任意其它装置， 用于与由船6承载的目标导管11、12连接。

这些管接头9、10是QCDC类型(QCDC表示“快速连接-脱开的 管接头”)，它们自身为已知，且自身也为已知的ERS13、14(ERS 表示“紧急情况释放系统”)布置在管接头9、10的上游。

这里，流体密封的铰接装置是这样的组件，它们各自通过连接至 少一个弯曲部和至少一个旋转接头而形成，这里，该旋转接头是低温 和旋转接头类型。

如后面更详细所示，这些组件中的一些形成在这些臂的技术领域 中称为“类型40”和“类型50”的组件，一种确定了旋转接头或连接部， 且该旋转接头或连接部的两端各自焊接在弯曲部上，另一种确定为连 接第一旋转接头，然后连接弯曲部，然后连接第二旋转接头，该第二 旋转接头与第一接头形成90°角度，然后连接弯曲部。而且，“类型80” (例如，在管2、3的端部处设有管接头9、10)对应于“类型50”，补 充有第三接头，该第三接头平行于第一接头，并通过弯曲部而与第二 接头连接。

因此，在这里，流体密封铰接装置是低温旋转接头类型， 但是可以是提供环绕两端的轴线旋转的任意类型，这两端与其连接， 且传递机械力和提供在内部的产品通道和所需的流体密封。

在该实施例中，铰接组件是9个(对于产品管2，在图3中表示 为15a至15i)，并设置成给予它们各自六个自由度：平移的三个坐标 以及滚转、摇晃和摇摆的角度(Euler角度)，或者它们的船舶等效值 (作为变化形式)。

而且，其它管线(刚性或柔性)可以设置于这种臂上(电的，用 于干燥、用于再循环等)，但是这里将不再更详细介绍，因为它们为本 领域技术人员公知。

用于这些管2、3的支承结构4包括安装在基部17上的内部分支 16。

在本实施例中，内部分支16优选是可环绕水平轴线20(见图3) 旋转地安装在基部上，以便能够升高和降低该臂。在竖直平面中的这 种铰接形成于该内部分支16的第一端(设有配重19)和该内部分支 16的第二端(外部分支18从该第二端悬垂在内部分支16上)之间。

而且，外部分支18通过铰接装置22(后面更详细介绍)而悬垂 在内部分支16上，这允许外部分支环绕竖直轴线23和水平轴线21 旋转。这些铰接装置22布置在外部分支18的第一端和第二端之间， 该外部分支18的第一端设有配重24，用于平衡外部分支18的两个部 件，这两个部件布置在由这些铰接装置22确定的水平旋转轴线21的 相对侧。

在本实施例中，内部分支还优选是可环绕竖直轴线25(见图3) 旋转地安装在基部17上。

为了使得外部分支18能够在竖直平面中跟随该内部分支16的相 应运动，能够从内部分支16悬垂的铰接装置22自身环绕水平轴线38 (见图3)地铰接在该内部分支16上，该水平轴线38平行于内部分 支16的水平旋转轴线20延伸。

而且有利的是，安装在内部分支16上的刚性缩放仪类型装置26 能够使得外部分支18的旋转轴线23保持竖直，也就是说实际上使它 在任何情况下都保持平行于内部分支16的竖直旋转轴线25。

实际上，这里，内部分支16通过托架形支承件27而安装在基部 17上，且插入回转环56，用于该内部分支16环绕竖直轴线25旋转。 为了能够环绕水平轴线20旋转，该内部分支16还设有安装支腿28， 该安装支腿28铰接在托架形支承件27的分支29上，该分支29竖直 地延伸，且插入回转环(图中不可见)。

以类似方式，铰接装置22也包括具有托架形部件30形式的支承 件，它的一个分支上(水平延伸的分支31)铰接了U形夹铰接装置 32，该U形夹铰接装置32确定了水平旋转轴线21，从而使得外部分 支18能够在竖直平面中铰接。

更具体地说，该U形夹铰接装置32包括两个叉形件33和34，这 两个叉形件33和34相互容纳于其中，并通过确定所述水平轴线21 的铰接轴35来连接。

该U形夹铰接装置32自身可环绕竖直旋转轴线23旋转地安装在 托架形部件30上，从而使得外部分支18能够在水平平面中铰接，这 里也通过回转环36(见图2)旋转地安装。

竖直延伸的、托架形部件30的分支37通过固定在内部分支16 的第二端上的悬挂支腿39以及回转环40而可绕水平旋转轴线38(见 图3)旋转地安装。

成T形总体结构的外部分支18有两个侧端41、42，柔性连杆(这 里是索缆43、44)的端部紧固在各侧端41、42上。

这些侧端41、42形成于外部分支的、与支承配重24的端部相对 的端部处，并形成于该外部分支18的、与分支的其余部分形成一定角 度的部件上，以便当该外部分支悬挂在内部分支16上时定向成朝上。

各索缆43、44的另一端分别紧固在产品管2和蒸气返回管3上， 因此在接头9、10的上游将它们柔性地悬挂在外部分支18上。

朝向相对端，各管的其余部分局部在内部分支16旁经过(各管通 过U形托架(用于蒸气返回管3的标号为45a至45c，用于产品管的 标号为46a至46c)而固定在该内部分支16上)，然后经过基部17， 蒸气返回管3通过两个另外的U形托架47a、47b而固定在该基部17 的外部上，而产品管在该基部17内部与该基部同心地延伸。

而且，蒸气返回管3通过凸耳48而固定在水平延伸的、托架形支 承件27的分支49上。

还应当知道，由于形成于其中的通过开口(这里为圆形)，管2 还经过铰接支承件27和30以及支腿28和29。在附图中可见的这些 有参考标号50和51。还应当知道，在这些由铰接支承件27和30通 过的位置处，流体密封铰接装置形成“类型50”，而蒸气返回管3设有 “类型40”类型的铰接装置以及设置成使它能够绕过这些铰接支承件 27和30的部分。

最好如图2中所示，两个管线2和3分离，竖直轴线回转接头15d 在竖直轴线回转接头处与管2和管3连接(在64处)，也在相同竖直 轴线上对齐，从而两个管线以及外部分支18能够分别在相同竖直轴线 上枢转。

而且，提供了用于不同倾斜度和方位的驱动装置。

更特别是，千斤顶52、53和54(这里为液压的)使得能够分别 操纵内部分支16的斜度、在水平平面中操纵外部分支18的方位以及 在竖直平面中操纵该外部分支18的斜度。

应当知道，在这里，千斤顶53和54铰接在板55上，该板55与 U形夹铰接装置32连接，并置于铰接装置和回转环之间，该回转环用 于使它安装在铰接支承件30上，回转环36自身固定在该板55上。

用于外部分支18的斜度和方位的千斤顶53、54可脱开，以便一 旦管2和3已经与目标导管11和12连接就能够脱开和设置成“惯性运 转(coast)”，而其它驱动装置保持锁定在该位置。

图4非常示意地表示了在基部17上的、内部臂16的方位的驱动 装置或促动器57。这是能够有相当大行程的专用促动器。

因此，它包括两个千斤顶58、59，各自作用在索缆60的端部上。

在它与各千斤顶58、59的紧固点后面，索缆首先经过转向滑轮 61、62，该转向滑轮竖直地布置和固定在基部管17上，然后，索缆经 过水平滑轮63，该水平滑轮63水平和与竖直轴线回转接头15a同心 地布置，它也固定在该竖直轴线回转接头15a上。

应当知道，促动器52和57只在图3和4中表示，而对于其它图 为了清楚而未示出。

当然，该组促动器52、53、54和57的操作通过液压回路和电路 (未示出)来协调，人工控制，或者通过自身已知的任意合适类型的 从属控制电路来自动地校正。

这种装载臂1的连接运动如下：传送臂1首先从图5中表示的静 止位置伸出，在该静止位置中，外部分支18与内部分支16近似平行 地延伸并在它下面。

然后开始接近阶段(图6A)，在该接近阶段中，内部分支16和外 部分支18可以根据方位和/或斜度来操纵，以便使得管接头9和10到 达船6的、管接头的相应目标导管11和12附近。

然后，在第一阶段中(见图6B)，蒸气返回管3(更轻)与它的 目标导管12连接。

在第二阶段中(见图6C)，产品管2与它的目标导管11连接。在 该连接位置中，外部分支18在与内部分支16延伸的平面形成一定角 度的平面中延伸，实际上小于或等于90°(这里稍微小于90°)。

一旦两个管2、3已经连接，促动器52和57锁定，而促动器53 和54惯性运行，以便尽可能地跟随船6的运动。

由这些图中可以看见，柔性连杆43和44给予两个管2、3之间一 定程度的柔性，从而不仅能够在两个阶段中连接，而且还优化跟随两 个船5和6的运动。

更通常是，这样的传送臂1有以下特性和优点：

-由3个主要部件和9个铰接装置来构成的结构，从而能够：

在竖直平面中圆规(compass)类型打开；

在水平平面中圆规类型打开；

这能够在竖直平面和水平平面中覆盖较大组的连接部，同时 保持所有自由度，以便允许在连接部的6个运动自由度。

-由平衡铰接的主要部件(内部分支)和平衡铰接的组件(该组件 包括用于流体的一个或两个管)来构成的结构，从而能够：

与布置在船甲板的上部部分中或船内部的导管或两个导管 连接，在这种情况下可通过在船的侧面中的开口来进入；

限制了在用于与内部主要部件连接的导管上的力，该内部主 要部件的运动在连接后受到抑制，且组件有惯性运行铰接，以便跟随 相对运动；

两个连接管独立，以便根据6自由度而跟随在臂和连接件之 间的相对运动(由于船的运动)。

-铰接组件的结构，有用于两个铰接管的单个平衡部件，这能够使 它们独立地连接，以便适应在相对位置不同的连接部。

-铰接组件的结构，有用于两个铰接管的单个平衡部件，这能够执 行紧急情况释放，从而通过操纵在平衡部件上的千斤顶来升高两个管 以及升高铰接的主要部件(内部分支)。

组件能够通过环绕它的基部旋转270°而提供上述功能。

本发明并不局限于上面通过非限定示例所述和在附图中所示的优 选实施例。它还涉及在本领域技术人员的能力内的变化实施例。

特别是，液压千斤顶可以由气动或电的千斤顶或者马达(例如旋 转马达)来代替。

管的、超过内部部件的远侧部件也可以由柔性管来形成，该柔性 管的目的是能够进行远离船的干舷的连接部以便装载，并可能省略最 后的竖直和水平回转接头。

更通常是，这样的传送臂1可以在有或没有任何蒸气返回管以及 一个或多个产品管的情况下用于传送石油或化学产品、液化石油气(或 LPG)、液化天然气(LNG)的用途。