СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2013 года по МПК E21B17/02 

Настоящее изобретение относится к соединительному элементу.

Существует необходимость создания соединительного элемента для тяжелых условий работы, обеспечивающего сцепление и расцепление без использования труда рабочих в опасных или чрезвычайных условиях. Такие условия имеются, например, в море, где от соединительных элементов может требоваться работа в чрезвычайных погодных условиях и/или под водой. Соединительные элементы могут иметь много различных вариантов применения. Одним таким вариантом применения является элемент жесткости при изгибе, предотвращающий перегиб трубопровода, проходящего через него. Существующий пример элемента жесткости при изгибе, описанный в GB 2411445A, но описанное устройство требует узла элемента из двух частей, в свою очередь, требующего обслуживания рабочими.

Задачей изобретения является создание соединительного элемента, допускающего сцепление и расцепление, упомянутое выше.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения создан соединительный элемент, приспособленный для использования с дополняющим соединительным элементом, причем соединительный элемент содержит фиксирующее средство, имеющее рабочее и нерабочее положения относительно дополняющего соединительного элемента, высвобождающее средство, функционирующее для допущения или не допущения перемещения фиксирующего средства между рабочим и нерабочим положениями, средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении, и средство перемещения высвобождающего средства между допускающим и не допускающим положениями.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается соединительный элемент, приспособленный для использования с дополняющим соединительным элементом, причем соединительный элемент, содержащий корпус, имеющий структуру, приспособленную к приему фиксирующего средства дополняющего соединительного элемента.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения создан узел соединительного элемента, содержащий дополняющие друг друга соединительные элементы, причем один из соединительных элементов содержит фиксирующее средство, имеющее рабочее и нерабочее положения относительно дополняющего соединительного элемента, высвобождающее средство, функционирующее для допущения или не допущения перемещения фиксирующего средства между рабочим и нерабочим положениями, средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении и средство перемещения высвобождающего средства между допускающим положением и не допускающим положением.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, фиксирующее средство содержит один или несколько шариков. Шарики предпочтительно проходят через отверстия в одном соединительном элементе в структуру в другом соединительном элементе. Структура может являться канавкой или рядом частично сферических углублений. Высвобождающее средство предпочтительно содержит втулку, концентрически окружающую корпус соединительного элемента, подвижную вдоль оси относительно него. Втулка предпочтительно подпружинена, и средство перемещения предпочтительно содержит один или несколько силовых толкателей, приводимых в действие текучей средой под давлением. Толкатель или каждый из толкателей может являться пневматическим или гидравлическим цилиндром. Средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении содержит одну или несколько защелок. Втулка может быть подпружинена газовыми пружинами, наполненными азотом или обычными пружинами.

Для более ясного понимания изобретения один вариант его осуществления должен быть описан в виде примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1 показан вид сбоку, частично в разрезе охватывающего соединительного элемента;

На фиг. 2 показано сечение по линии A-A на фиг. 1 соединительного элемента фиг. 1;

На фиг. 3 показан изометрический вид, в измененном масштабе соединительного элемента, показанного на фиг. 1 и 2;

На фиг. 4 показан вид в плане снизу соединительного элемента, показанного на фиг. 1, 2 и 3;

На фиг. 5 показан вид сбоку соединительного элемента фиг. 1, соединенного с вставным соединительным элементом при использовании в качестве элемента жесткости при изгибе на линии;

На фиг. 6 показан вид спереди сбоку устройства фиг. 5;

На фиг. 7 показано сечение по линии A-A на фиг. 6.

Как показано на фиг. 1-4, охватывающий соединительный элемент содержит полый, по существу, цилиндрический корпус 1. Корпус 1 включает в себя фланец 2 на одном конце с выполненным в нем некоторым количеством сквозных отверстий 3 для обеспечения крепления болтами к другой части (не показано). Корпус 1 образует основной структурный компонент соединительного элемента и образует проходящий по оси сквозной канал 4. Сквозь стенку корпуса 1 проходит множество ступенчатых отверстий 5, разнесенных по периметру окружности на равные расстояния, назначение которых, описано ниже. Две диаметрально противоположные канавки 6 также выполнены в корпусе 1 и также их назначение описано ниже.

На конце корпуса 1, удаленном по оси от фланца 2, имеется дополнительный фланец 7, расположенный концентрически относительно корпуса 1. К данному нижнему фланцу 7 прикреплен направляющий конус 8. Подпружиненная втулка 9, подвижная в осевом направлении относительно корпуса 1, концентрически окружает корпус 1 и имеет длину по оси меньше длины корпуса 1. Подпружинивание создают газовые пружины, заполненные азотом, но обычные пружины также можно использовать. Два диаметрально противоположных отверстия 10 выполнены в стенке втулки и совмещены с канавками 6, выполненными в корпусе 1. Подпружиненные защелки 11 проходят через соответствующие отверстия 10 и взаимодействуют соответственно с канавками 6. Два гидравлических толкателя 12 (только один показан на фиг. 3) расположены так, чтобы толкать втулку 9 против усилия подпружинивания вверх (на виде на фиг. 1-3). Данное действие приводит участок втулки 9 большего внутреннего диаметра к фиксирующим шарикам 14, выдвигающимся сквозь ступенчатые отверстия 5, но удерживаемые ими. Данное перемещение втулки 9 вверх обеспечивает сцепление подпружиненных защелок 11 с канавками 6 в корпусе 1, фиксируя втулку 9 в осевом направлении относительно корпуса 1.

В данном положении вышеописанный охватывающий соединительный элемент готов к приему дополняющего вставного соединительного элемента. Как кроме того показано на фиг. 5-7, вставной соединительный элемент, содержащий корпус 20, имеющий конец 21 со скошенной кромкой и образующий внутренний сквозной канал 22, вставляется в охватывающий соединительный элемент, показанный на фиг. 1-4. На точке вставления, вставной соединительный элемент направляется наклонными стенками направляющего конуса 8. По ходу вставления конец 21 со скошенными кромками встречается с гранями 13 со скошенными кромками защелок 11, толкая данные защелки радиально наружу против их усилия подпружинивания и из их соответствующих канавок, высвобождая втулку 9 относительно корпуса 1.

Освобожденная втулка 9 перемещается в осевом направлении вниз (на виде на фиг. 1-3) под действием газовых пружин, заполненных азотом, относительно корпуса 1. Корпус 20 вставной соединительного элемента выполнен либо с проходящими по периметру канавками или с рядом разнесенных по периметру частично сферических карманов 23. При перемещении втулки 9 под действием газовых пружин, заполненных азотом, наклонный участок между участками втулки с внутренними меньшим и большим диаметром наезжают на застопоривающие шарики 14, вдавливая их через соответствующие отверстия в корпусе 1 для заскакивания в канавки или карманы 23, выполненные в корпусе 20 вставного соединительного элемента, фиксируя вставной и охватывающий соединительные элементы вместе. Для обеспечения высвобождения гидравлическая жидкость вновь подается в гидравлические толкатели 12, толкая втулку 9 вверх и, в свою очередь, освобождая застопоривающие шарики 14, в свою очередь, обеспечивая выпадение вставного соединительного элемента из охватывающего соединительного элемента.

Частным вариантом практического применения соединительного элемента, показанного на фиг. 5-7, является элемент жесткости при изгибе. Как соединительный элемент, обеспечивающий автоматическое сцепление и расцепление, вместе с тем, соединительный элемент имеет общее практическое применение, и создает конкретные преимущества на опасных и/или удаленных площадках работ, таких как морские площадки, где ручное сцепление/расцепление может быть трудным и/или опасным. В показанном практическом применении в качестве элемента жесткости при изгибе, вставной соединительный элемент оснащен продолжающимся вниз удлинителем 24 в форме усеченного конуса, а охватывающий соединительный элемент оснащен цилиндрическим удлинителем 25. В обоих случаях удлинители соединены со своими соответствующими соединительными элементами посредством ряда болтов 26, 27 проходящих через соответствующие отверстия, выполненные во фланцах соединительных элементов. Элемент жесткости при изгибе сопротивляется любой тенденции к перегибу линии 28, проходящей через него, в точке, где она входит на морскую или наземную добывающую платформу.

Должно быть ясно, что раскрытые выше варианты осуществления описаны только в качестве примера и что многие изменения возможны в пределах объема изобретения. Число фиксирующих шариков и соответствующих углублений можно при необходимости изменять также как число толкателей и защелок. Толкатели могут быть гидравлическими или пневматическими.

Группа изобретений относится к соединительным элементам для использования в качестве элемента жесткости при изгибе в морских условиях практического применения. Устройство содержит соединительный элемент, выполненный с возможностью использования с дополняющим соединительным элементом, который может быть вставлен в указанный соединительный элемент. Последний содержит фиксирующее средство, высвобождающее средство, функционирующее между допускающим и не допускающим положениями, при котором фиксирующее средство может или не может перемещаться между рабочим и нерабочим положениями, средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении и средство перемещения высвобождающего средства между допускающим и препятствующим положениями. Средство удержания сцепляется с высвобождающим средством для его фиксирования в допускающем положении. Средство удержания может быть отцеплено от высвобождающего средства с помощью дополняющего соединительного элемента. Повышается эффективность и надежность сцепления, расцепления, расширяются возможности применения. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Соединительный элемент, выполненный с возможностью использования с дополняющим соединительным элементом, который может быть вставлен в указанный соединительный элемент, причем соединительный элемент содержит фиксирующее средство, имеющее рабочее и нерабочее положения относительно дополняющего соединительного элемента, высвобождающее средство, функционирующее между допускающим положением, при котором фиксирующее средство может перемещаться между рабочим и нерабочим положениями, и не допускающим положением, при котором не допускается перемещение фиксирующего средства между рабочим и нерабочим положениями, средство удержания высвобождающего средства в упомянутом допускающем положении и средство перемещения высвобождающего средства между допускающим и препятствующим положениями, причем средство удержания сцепляется с высвобождающим средством для фиксирования высвобождающего средства в упомянутом допускающем положении и средство удержания может быть отцеплено от высвобождающего средства с помощью дополняющего соединительного элемента, когда дополняющий соединительный элемент вставляется в соединительный элемент, чтобы позволить высвобождающему средству перемещаться от допускающего положения к не допускающему положению.

2. Соединительный элемент, выполненный с возможностью использования с дополняющим соединительным элементом, который может быть вставлен в указанный соединительный элемент, причем соединительный элемент содержит корпус, имеющий структуры, выполненные с возможностью приема фиксирующего средства дополняющего соединительного элемента, причем соединительный элемент дополнительно содержит высвобождающее средство, функционирующее между допускающим положением, при котором фиксирующее средство может перемещаться между рабочим и нерабочим положениями, и не допускающим положением, при котором не допускается перемещение фиксирующего средства между рабочим и нерабочим положениями, средство удержания высвобождающего средства в упомянутом допускающем положении и средство перемещения высвобождающего средства между допускающим и препятствующим положениями, причем средство удержания сцепляется с высвобождающим средством для фиксирования высвобождающего средства в упомянутом допускающем положении и средство удержания может быть отцеплено от высвобождающего средства с помощью дополняющего соединительного элемента, когда дополняющий соединительный элемент вставляется в соединительный элемент, чтобы позволить высвобождающему средству перемещаться от допускающего положения к не допускающему положению.

3. Соединительный элемент по п.1, в котором фиксирующее средство содержит один или несколько шариков.

4. Соединительный элемент по п.2, в котором фиксирующее средство содержит один или несколько шариков.

5. Соединительный элемент по п.1, в котором высвобождающее средство содержит втулку, коаксиально окружающую корпус соединительного элемента, и подвижную в осевом направлении относительно нее.

6. Соединительный элемент по п.2, в котором высвобождающее средство содержит втулку, коаксиально окружающую корпус соединительного элемента и подвижную в осевом направлении относительно нее.

7. Соединительный элемент по п.5, в котором втулка подпружинена обычными пружинами или газовыми пружинами, заполненными азотом.

8. Соединительный элемент по п.6, в котором втулка подпружинена обычными пружинами или газовыми пружинами, заполненными азотом.

9. Соединительный элемент по п.1, в котором средство перемещения содержит, по меньшей мере, один толкатель, действующий под давлением текучей среды, причем каждый толкатель является пневматическим или гидравлическим.

10. Соединительный элемент по п.2, в котором средство перемещения содержит, по меньшей мере, один толкатель, действующий под давлением текучей среды, причем каждый толкатель является пневматическим или гидравлическим.

11. Соединительный элемент по п.1, в котором средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении содержит одну или несколько защелок.

12. Соединительный элемент по п.2, в котором средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении содержит одну или несколько защелок.

13. Соединительный элемент по любому из пп.1-12, в котором высвобождающее средство смещено к не допускающему положению.

14. Узел соединительного элемента, содержащий дополняющие друг друга соединительные элементы, причем один из соединительных элементов содержит фиксирующее средство, имеющее рабочее и нерабочее положения относительно дополняющего соединительного элемента, высвобождающее средство, функционирующее между допускающим положением, при котором фиксирующее средство может перемещаться между рабочим и нерабочим положениями, и не допускающим положением, при котором не допускается перемещение фиксирующего средства между рабочим и нерабочим положениями, средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении и средство перемещения высвобождающего средства между допускающим положением и препятствующим положением, причем дополняющий соединительный элемент вставлен в соединительный элемент, причем средство удержания сцепляется с высвобождающим средством для фиксирования высвобождающего средства в допускающем положении и средство удержания может быть отцеплено от высвобождающего средства с помощью дополняющего соединительного элемента, когда дополняющий соединительный элемент вставляется в соединительный элемент, чтобы позволить высвобождающему средству перемещаться от допускающего положения к не допускающему положению.

15. Узел соединительного элемента по п.14, в котором фиксирующее средство содержит один или несколько шариков.

16. Узел соединительного элемента по п.15, в котором шарики выдвигаются через отверстия в одном соединительном элементе в структуру другого соединительного элемента.

17. Узел соединительного элемента по п.16, в котором структура является канавкой или рядом частей сферических углублений.

18. Узел соединительного элемента по п.14, в котором высвобождающее средство содержит втулку, коаксиально окружающую корпус соединительного элемента и подвижную в осевом направлении относительно нее, причем втулка подпружинена обычными пружинами или газовыми пружинами, заполненными азотом.

19. Узел соединительного элемента по п.14, в котором средство перемещения содержит, по меньшей мере, толкатель, действующий под давлением текучей среды, причем каждый толкатель является пневматическим или гидравлическим.

20. Узел соединительного элемента по п.14, в котором средство удержания высвобождающего средства в допускающем положении содержит одну или несколько защелок.

21. Узел соединительного элемента по п.14, в котором высвобождающее средство смещено к не допускающему положению.