Фланцевое роторное соединение Российский патент 2020 года по МПК F16L37/00 F16L23/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предлагаемое изобретение относится к нефтяным и газовым скважинам, в частности к фланцевым соединителям, используемым в оборудовании для подводной добычи углеводородов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Фланцевый соединитель может быть использован, в частности, для соединения и разъединения трубопроводов, в которых осуществляется перекачивание углеводородсодержащих жидкостей под давлением.

Для соединения трубопроводов, в которых осуществляется транспортировка жидкости под давлением, широко используются соединительные устройства, включающие зажимы. Известные фланцевые соединители включают в себя соединительные фланцы, расположенные на концах двух соединяемых трубопроводов для жидкости.

Из уровня техники известно изобретение согласно патенту US 8740260, раскрывающее фланцевый соединитель для соединения трубопроводов, в частности для соединения первого трубчатого компонента, имеющего первый фланец на своем конце, и второго трубчатого компонента, имеющего второй фланец на своем конце. Первый трубчатый компонент и второй трубчатый компонент соединены с расположением между ними уплотнения, предназначенного для предотвращения утечки жидкости между фланцами. Известный фланцевый соединитель может быть использован для соединения и фиксации фланцев вместе с обеспечением удержания их от разъединения. Фланцевый соединитель согласно US 8740260 содержит зажим в виде нескольких отдельных зажимных сегментов, каждый из которых выполнен с углублением, ограниченным сверху и снизу верхним и нижним выступами соответственно и выполненным с возможностью совмещения с первым и вторым фланцами, когда они соединены вместе. Отдельные зажимные сегменты расположены по окружности первого и второго трубчатых компонентов. Зажим выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. Кроме того, в каждом сегменте зажима выполнено резьбовое отверстие.

Верхний и нижний выступы зажима могут иметь конические поверхности, конфигурация которых по существу соответствует коническим поверхностям первого и второго фланцев. Конусность поверхностей обеспечивает равномерное распределение усилий на зажим от фланцев, когда зажим находится в закрытом положении, а также облегчают ввод фланцев в углубление при перемещении зажима в закрытое положение, даже в случае, если фланцы не полностью совмещены с зажимом. Фланцевый соединитель также содержит корпус, представляющий собой единый кольцевой элемент, окружающий зажим. Корпус присоединен к первому трубчатому элементу посредством крепежных элементов и кронштейна, представляющего собой L-образный элемент, имеющий вертикальную часть, прикрепленную болтами к первому трубчатому элементу с помощью крепежного элемента и горизонтальную часть, прикрепленную к корпусу фланцевого соединителя также с помощью крепежного элемента. Перемещение зажима между его закрытым и открытым положениями осуществляется с помощью приводных винтов, причем каждый винт соответствует сегменту зажима. Каждый приводной винт выполнен с возможностью прохода через отверстие во внешней боковой стенке корпуса и отверстие в сегменте зажима. Резьба на каждом приводном винте взаимодействует с соответствующими резьбой в каждом отверстии сегмента зажима, таким образом, при вращении приводного винта сегмент зажима перемещается радиально в направлении первого и второго фланцев или радиально в направлении от первого и второго фланцев. При перемещении зажима приводной винт сохраняет по существу то же положение относительно корпуса без перемещения внутрь в направлении фланцев или наружу в направлении от фланцев.

Недостатками этого известного технического решения является обязательное использование инструмента, необходимого для закручивания приводных винтов в каждый сегмент зажима, причем закручивание приводных винтов происходит с приложением большого крутящего момента и в определенной последовательности, согласно которой закручивают попарно приводные винты противоположных сегментов, количество сегментов определяют исходя из требуемого усилия поджатия фланцев и условия равномерного распределения нагрузки, передаваемой от сегмента зажима на фланцы.

Общими признаками с предлагаемым изобретением являются зажимы в виде сегментов, конусность поверхностей фланцев, стыкующихся с конусными поверхностями зажима, приводной винт. Для ясности следует отметить, что в предлагаемом изобретении вместо приводного винта используется шпиндель ударного механизма.

Как правило, фланцевые соединители, используемые для трубопроводов большого диаметра, работающих в режимах высокого давления, обычно тоже представляют собой большие, тяжелые и трудные в пользовании конструкции, в которых трудно обеспечить равномерное распределение давления между зажимом и фланцами, что является существенным недостатком уровня техники. Кроме того, такие соединительные устройства очень трудоемки в изготовлении, потому что требуют специальных инструментов для их обработки. Кроме того, крепежные средства и инструменты для установки таких соединителей, как правило, обладают высокими массогабаритными характеристиками и высокой стоимостью.

По соображениям безопасности и эффективности проведения работ по установке фланцевого роторного соединения, желательно, чтобы процесс соединения и разъединения зажимных компонентов соединителя был быстрым и надежным. Большие болты обычно требуют большого и тяжелого оборудования для предварительного натяжения.

Кроме того, из уровня техники известны технические решения, в которых используется комбинация ударного и вращательного механизма. Обычно такими техническими решениями являются автоматические ручные инструменты. В частности, в источнике SU 1752534, опубл. 07.08.1992, раскрыт ударно-вращательный гайковерт, содержащий корпус с рукояткой, размещенный в нем привод, ударно-вращательный механизм, включающий кинематически связанный с приводом ударник и шпиндель-наковальню с головкой под ключ на конце и размещенное в рукоятке пусковое устройство. Привод представляет собой уравновешенный пневмодвигатель, включающий статор с воздухоподводящими и выхлопными каналами, пластины и охватывающий их ротор, установленный с возможностью вращения на шпинделе-наковальне центральным отверстием и имеющий расположенные на торце выступы, а на торце ударника выполнены диаметрально расположенные пазы для размещения выступов ротора.

Предлагаемое техническое решение характеризуется следующими отличительными признаками по сравнению с ближайшим аналогом: в предлагаемом техническом решении используется комбинация из вращательного и ударного механизмов, обеспечивающих винтовое движение шпинделя ударного механизма, во время которого шпиндель, выполняющий функции приводного винта, используемого в аналоге US 8740260, входит в соответствующее резьбовое отверстие в зажимном компоненте, при вращении шпинделя в отверстии зажимного компонента зажимной компонент линейно перемещается в направлении фланцев и стыкуется с фланцами.

В предлагаемом техническом решении гайковерт является стационарным, но его шпиндель имеет возможность винтового перемещения, при котором усилие от вращения шпинделя передается на зажимной компонент за счет винтовой передачи. Винтовая передача позволяет зажимному компоненту перемещаться продольно относительно продольной оси шпинделя, направление перемещения зависит от направления вращения шпинделя. Эта винтовая передача может быть передачей скольжения или передачей качения в зависимости от требуемой нагрузочной способности винтовой передачи. Согласно неограничивающему варианту осуществления настоящего изобретения для передачи усилия от шпинделя на зажимной компонент используется винтовая передача скольжения.

Следует отметить, что несмотря на известность принципа работы вращательно-ударных гайковертов, а также принципа функционирования винтовых передач, использование этих двух принципов в работе фланцевого соединения не является очевидным по следующим причинам. Задачей известного гайковерта является передача вращения, при этом важно, что перемещение самого гайковерта осуществляет пользователь.

Однако использование компонентов известного гайковерта для передачи усилия на зажимной компонент с целью его перемещения вдоль продольной оси шпинделя, как части фланцевого соединения, невозможно без решения проблемы снятия нагрузки со шпинделя. В данном случае шпиндель нагружается как при перемещении зажимного компонента в направлении фланцев, так и при перемещении зажимного компонента в направлении от фланцев. Для его разгрузки необходимо применение дополнительных средств фиксации шпинделя в корпусе.

В предлагаемом техническом решении при перемещении зажимного компонента в направлении фланцев для их фиксации шпиндель испытывает нагрузку, действующую в противоположном направлении, то есть в направлении от фланцев.

При перемещении зажимного компонента в направлении от фланцев для их расфиксации шпиндель испытывает нагрузку, действующую в противоположном направлении, то есть в направлении фланцев.

Кроме того, при эксплуатации фланцевого роторного соединения зажимной компонент испытывает значительные нагрузки на изгиб и кручение, которые также передаются на шпиндель. Все перечисленные нагрузки связаны с тем, что эксплуатация происходит под водой, а глубины, на которых устанавливается подобное оборудование, варьируются от нескольких сотен до трех тысяч метров.

В закрытом положении фланцевого роторного соединения средства фиксации шпинделя по меньшей мере частично компенсируют осевые и радиальные нагрузки, а также изгиб и кручение, действующие на шпиндель как при фиксации/расфиксации, так и в процессе эксплуатации фланцевого роторного соединения.

Таким образом, средства фиксации шпинделя снимают нагрузку со шпинделя не только при фиксации и расфиксации фланцевого роторного соединения, но также и при его эксплуатации.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно настоящему изобретению предлагается фланцевое роторное соединение для соединения фланца первой трубы и фланца второй трубы, содержащее корпус, выполненный с возможностью по меньшей мере частичного охвата по окружности первой трубы и второй трубы, множество зажимных компонентов, установленных в корпусе, каждый из которых имеет углубление для совмещения с фланцами первой и второй трубы, отличающийся тем, что каждому зажимному компоненту соответствуют полости в корпусе, каждая из которых выполнена с возможностью установки вращательного механизма и ударного механизма, указанный вращательный механизм содержит ротор, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, пластины, установленные в роторе и выполненные с возможностью вращения вместе с ротором, и охватывающий пластины статор; указанный ударный механизм содержит кожух, установленный в нем шпиндель, кинематически связанный с зажимным компонентом, ударник, установленный на шпинделе и кинематически связанный с ротором вращательного механизма; один конец шпинделя выполнен с возможностью расположения в полости кожуха, а другой конец шпинделя выполнен резьбовым и с возможностью расположения в резьбовом отверстии зажимного компонента; между концами шпинделя расположены средства фиксации шпинделя в полости корпуса, включающие в себя разрезное кольцо, выполненное с возможностью установки на шпинделе, и ограничительный выступ на шпинделе, проходящий по окружности шпинделя; а в указанной полости в корпусе имеется выступающая часть, один торец которой предназначен для контакта с указанным разрезным кольцом, а другой торец которой предназначен для контакта с указанным ограничительным выступом.

Шпиндель связан с зажимным компонентом посредством кинематической передачи, в частности, признаки, отражающие наличие резьбы на том конце шпинделя, который выполнен с возможностью расположения в резьбовом отверстии зажимного компонента, указывают на использование винтовой передачи для преобразования вращательного движения шпинделя в поступательное движение зажимного компонента.

Шпиндель может иметь первый участок, выполненный с первой наружной поверхностью и второй наружной поверхностью; и второй участок, содержащий указанные средства фиксации шпинделя.

Как первая наружная поверхность шпинделя, так и вторая наружная поверхность шпинделя, образованы двумя соосными цилиндрическими поверхностями разного диаметра с двумя радиальными плоскостями между ними, причем на каждой наружной поверхности шпинделя одна цилиндрическая поверхность выступает относительно другой цилиндрической поверхности.

Ударник может быть выполнен в виде первой втулки и второй втулки, каждая имеет внутреннюю поверхность, образованную двумя цилиндрическими поверхностями разных диаметров с двумя радиусными переходами между ними; причем первая наружная поверхность шпинделя соответствует внутренней поверхности первой втулки ударника, а вторая наружная поверхность шпинделя соответствует внутренней поверхности второй втулке ударника.

Ударник содержит первую втулку и вторую втулку, каждая имеет внутреннюю поверхность, образованную двумя соосными цилиндрическими поверхностями разных диаметров с двумя радиусными переходами между ними.

Разрезное кольцо выполнено с возможностью упора в торец выступающей части полости в корпусе фланцевого роторного соединения с одной ее стороны, а ограничительный выступ на шпинделе выполнен с возможностью упора в торец выступающей части полости в корпусе фланцевого роторного соединения с другой ее стороны.

Техническим результатом заявленного технического решения является облегчение установки фланцевого соединения на фланцы труб, равномерное и эффективное распределение нагрузки как при установке и снятии фланцевого роторного соединения, так и при его эксплуатации, за счет использования комбинации роторного и ударного механизмов со средствами фиксации шпинделя, что в свою очередь позволяет избежать использования дополнительных фиксирующих средств для обеспечения положения шпинделя при различных видах нагрузок.

Благодаря использованию принципа пневматического гайковерта достигается возможность одновременной фиксации зажимных компонентов относительно фланцев труб за счет обеспечения одновременного перемещения каждого зажимного компонента в направлении фланцев труб, что обеспечивает сокращение количества зажимных компонентов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее следует подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых:

на Фиг. 1 изображено сечение фланцевого роторного соединения в закрытом положении;

на Фиг. 2 изображен вид А-А по Фиг. 1, иллюстрирующий поперечное сечение вращательного механизма;

на Фиг. 3 изображен вид В-В по Фиг. 1, иллюстрирующий поперечное сечение ударного механизма;

на Фиг. 4 изображено поперечное сечение фланцевого роторного соединения по Фиг. 1 в увеличенном виде;

на Фиг. 5 изображен увеличенный вид D по фиг. 4, иллюстрирующий средства фиксации шпинделя;

на Фиг. 6 изображено сечение фланцевого роторного соединения в открытом положении.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно предпочтительному неограничивающему варианту осуществления корпус фланцевого роторного соединения представляет собой сварную конструкцию.

Предлагаемое фланцевое роторное соединение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Приведенные в настоящем описании варианты осуществления предлагаемого технического решения не являются ограничивающими.

На Фиг. 1 изображено фланцевое роторное соединение в продольном сечении в открытом положении, установленный на двух концах первой трубы 1 и второй трубы 2, причем первая труба 1 содержит первый фланец 3, а вторая труба 2 содержит второй фланец 4, соответственно, на своих концах.

При соединении труб 1, 2 между первым фланцем 3 и вторым фланцем 4 соответственно может быть расположено уплотнение 5, предназначенное для предотвращения утечки жидкости через место стыка между первым фланцем 3 и вторым фланцем 4. В рассматриваемом варианте осуществления уплотнение 5 выполнено металлическим, однако, специалисту в данной области техники очевидны и другие конкретные материалы, из которого может быть выполнено уплотнение 6.

На Фиг. 1 правая часть чертежа симметрична левой части чертежа, поэтому для удобства и ясности часть позиций обозначена с одной стороны чертежа, а другая часть - с другой стороны чертежа.

Фланцевое соединение согласно предлагаемому изобретению может быть использовано для фиксации, или иными словами, неподвижного закрепления первого фланца 3 и второго фланца 4 друг относительно друга и удержания их от разделения. Первый фланец 3 имеет коническую поверхность 6, проходящую по всей периферии первого фланца 3, а второй фланец 4 имеет коническую поверхность 7, также проходящую по всей периферии второго фланца 4.

Фланцевое соединение включает множество зажимных компонентов 8, каждый из которых имеет верхнюю коническую поверхность 9 и нижнюю коническую поверхность 10. Конические поверхности 9 и 10 зажимного компонента 8 выполнены так, что входят в плотный контакт с коническими поверхностями 6 и 7 соответственно фланцев 3 и 4, когда зажимной компонент 8 находится в закрытом положении, как это изображено на Фиг. 1. Благодаря этому обеспечено более равномерное распределение усилий от фланцев 3, 4 на зажимной компонент 8. В каждом зажимном компоненте 8 образовано углубление 11 для контакта с фланцами 3, 4. Углубление 11 зажимного компонента выполнено ответным поверхностям фланцев между конической поверхностью 6 первого фланца и конической поверхностью 7 второго фланца. Таким образом, поверхности зажимного компонента 8 полностью совмещаются с поверхностями фланцев 3 и 4. Благодаря тому, что поверхности 9 и 10 зажимного компонента 8 выполнены коническими, обеспечивается более эффективное сжатие фланцев 3 и 4 при переводе зажимного компонента 8 в закрытое положение.

Как изображено на Фиг. 1, фланцевое соединение включает корпус 12, охватывающий фланец 3 первой трубы 1 и фланец 4 второй трубы 2. Корпус 12 крепят к первой трубе 1 посредством крепежного элемента, представляющего собой, например, винт (на чертежах не показан). Специалисту в данной области техники очевидны и другие крепежные средства, которыми корпус 12 может быть прикреплен к трубе 1. Альтернативно, корпус 12 может быть присоединен одновременно к первой трубе 1 и второй трубе 2. Закругление внутренних углов корпуса 12, где расположен зажимной компонент, позволяет уменьшить концентрацию в нем напряжений. Корпус 12 выполнен с возможностью охвата по окружности первой трубы 1 и второй трубы 2.

Каждому зажимному компоненту соответствуют полости 13 в корпусе 12, в каждой из которых установлены вращательный механизм 14 и ударный механизм 15. В рассматриваемом варианте осуществления вращательный механизм закрыт крышкой 16, причем крышка 16 имеет вид стакана и охватывает вращательный механизм 14 с торца и сбоку. Крышка 16 соединена с корпусом 12 любыми подходящими соединительными средствами (на чертеже не показаны). Однако вращательный механизм может быть расположен в корпусе 12 и закрыт крышкой 16 только с торца, в этом случае крышка 16 будет иметь круглый и по существу плоский вид.

Вращательный механизм 14 кинематически связан с ударным механизмом 15, а ударный механизм 15 кинематически связан с зажимным компонентом 8. Более конкретно, вращательный механизм 14 содержит ротор 17, пластины 18 и статор 19. Ротор 17 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси. Пластины 18 установлены в углублениях в роторе 17 с возможностью вращения вместе с ротором, а статор 19 охватывает пластины 18, как это проиллюстрировано на Фиг. 2. Пластины 18 имеют прямоугольную форму.

Статор 19 представляет собой цилиндрическую втулку с внутренним отверстием, центр которого смещен по отношению к центру окружности наружной поверхности статора 19. В боковой поверхности статора 19 выполнены пара отверстий 20 и 21 для подачи воздуха, расположенных симметрично относительно плоскости, проходящей через центры внутреннего отверстия втулки и окружности наружной поверхности статора 19 и перпендикулярной ей плоскости, проходящей через ось статора 19.

Ударный механизм 15 установлен в корпусе 12 и содержит установленный в нем шпиндель 22. Ударный механизм 15 также содержит ударник 24, установленный на шпинделе 22 и кинематически связанный с ротором 17. Связь вращательного механизма 14 с ударным механизмом 15 выражается в кинематической взаимосвязи ротора 17 вращательного механизма и шпинделя 22 ударного механизма 15.

Шпиндель 22 кинематически связан с зажимным компонентом 8 за счет того, что один конец шпинделя выполнен резьбовым и расположен в резьбовом отверстии 23 зажимного компонента 8. Еще один конец шпинделя 22 расположен в полости 13 корпуса 12.

Шпиндель 22 имеет первый участок, выполненный с первой наружной поверхностью 25 и второй наружной поверхностью 26. Шпиндель 22 также имеет второй участок, содержащий средства фиксации шпинделя 22.

Как первая наружная поверхность шпинделя 22, так и вторая наружная поверхность шпинделя 22, каждая образованы двумя соосными цилиндрическими поверхностями разного диаметра с двумя радиальными плоскостями между ними. Как более понятно изображено на Фиг. 3 первая наружная поверхность шпинделя 22 включает первую цилиндрическую поверхность 25 и вторую цилиндрическую поверхность 26; а вторая наружная поверхность шпинделя 22 включает третью цилиндрическую поверхность 27 и четвертую цилиндрическую поверхность 28. Первая цилиндрическая поверхность 25 совпадает по диаметру с третьей цилиндрической поверхностью 27, поэтому на виде по Фиг. 3 она не видна, а только показан номер позиции. При этом вторая цилиндрическая поверхность 26 и четвертая цилиндрическая поверхность 28 являются выступающими по отношению к первой цилиндрической поверхности 25 и третьей цилиндрической поверхности 27. Между первой цилиндрической поверхностью 25 и второй цилиндрической поверхностью 26 имеется первая радиальная плоскость 29 и вторая радиальная плоскость 30, также между третьей цилиндрической поверхностью 27 и четвертой цилиндрической поверхностью 28 имеется третья радиальная плоскость 31 и четвертая радиальная плоскость 32. Таким образом, одна цилиндрическая поверхность шпинделя выступает относительно другой цилиндрической поверхности шпинделя, а в целом они противоположно направлены друг относительно друга, как это видно из Фиг. 3.

Ударник 24 представляет собой две втулки, имеющие одинаковый наружный диаметр и сложную внутреннюю поверхность, как первая втулка 33, так и вторая втулка 34 имеют внутреннюю поверхность, образованную двумя цилиндрическими поверхностями разных диаметров с радиусным переходом между ними, как более понятно изображено на Фиг. 3. Радиусный переход представляет собой округлый заплечик. Таким образом, первая втулка 33 содержит два заплечика: первый заплечик 35 и второй заплечик 36; и вторая втулка 34 содержит два заплечика, третий заплечик 37 и четвертый заплечик 38. На Фиг. 3 это видно более наглядно.

Дополнительно ударный механизм 15 снабжен кожухом 39 ударника 24, в котором ударник фиксируется посредством стержней 40 и 41.

Между концами шпинделя 22 расположены средства фиксации шпинделя в полости 13 в корпусе 12, включающие в себя разрезное кольцо 42, установленное на шпинделе 22. Шпиндель 22 также имеет ограничительный выступ 43, проходящий по окружности шпинделя 22. В полости 13 образована выступающая часть 44, проходящая по периферии полости 13. Один торец выступающей части 44 предназначен для контакта с указанным разрезным кольцом 42, а другой торец выступающей части 44 предназначен для контакта с указанным ограничительным выступом 43.

Разрезное кольцо 42 выполнено с возможностью упора в выступающую часть внутренней части корпуса фланцевого роторного соединения с одной ее стороны, а ограничительный выступ 43 на шпинделе выполнен с возможностью упора в выступающую часть внутренней части корпуса фланцевого роторного соединения с другой ее стороны.

Фланцевое роторное соединение функционирует следующим образом. Вращательный механизм 14 подключают к пневмосети. Сжатый воздух из пневмосети поступает во внутреннюю полость вращательного механизма 14 через каналы 45 и 46 для сжатого воздуха. Сжатый воздух осуществляет давление на пластины 18, что приводит ротор 17 во вращательное движение относительно продольной оси ротора 17. Пластины 18 прижимаются к рабочей поверхности статора 19 за счет центробежной силы, возникающей при вращении ротора 17. Вращательный момент передается от вращательного механизма 14 на ударный механизм 15, более конкретно, от ротора 17 на ударник 24, с которым ротор 17 находится в зацеплении посредством выступов и пазов (на чертеже не показано).

Ударник 24 своей внутренней поверхностью взаимодействует с наружной поверхностью шпинделя 22, при этом заплечики 35-36 ударника 24 периодически наносят удар по радиальным плоскостям 29-30 шпинделя 22, вызывая его вращение. Далее вращательное движение шпинделя 22 вызывает поступательное движение зажимного компонента 8.

В результате вращения шпинделя 22 его резьбовой конец вращается в резьбовом отверстии 23 зажимного компонента 8 и зажимной компонент 8 начинает линейно и поступательно перемещаться в направлении фланцев 3, 4 по типу кинематической передачи «винт-гайка». В конкретном варианте осуществления резьба на резьбовом конце шпинделя 22 и в резьбовом отверстии 23 зажимного компонента 8 является трапецеидальной. Однако специалисту в данной области очевидны и другие типы резьб, имеющих пониженный приведенный коэффициент трения, что требуется обычно в передачах такого типа.

При перемещении зажимного компонента 8 в направлении фланцев 3, 4 для их фиксации шпиндель 22 испытывает нагрузку, действующую в противоположном направлении, то есть в направлении от фланцев, в этом случае нагрузка компенсируется за счет ограничительного выступа 28.

Ограничительный выступ 43 выступает относительно цилиндрической поверхности шпинделя 22 и имеет такую конфигурацию, что первый торец выступа 43 проходит перпендикулярно продольной оси шпинделя 22, а второй торец выступа 43 проходит под углом к продольной оси шпинделя 22. Когда на шпиндель 22 действует нагрузка в направлении от фланцев ограничительный выступ 43 упирается в выступающую часть 44 полости 13 в корпусе 12, а именно в ее первый торец 47. Таким образом, нагрузка со шпинделя частично распределяется на выступающую часть 44. Дополнительно, между поверхностью выступающей части 44, включая ее первый торец 47, и ограничительным выступом 43 на шпинделе 22 имеется металлическое уплотнение 48, которое подбирают в зависимости от условий эксплуатации. Использование уплотнения 48 является необязательным и также зависит от условий эксплуатации предлагаемого технического решения.

При перемещении зажимного компонента 8 в направлении от фланцев 3, 4 для их расфиксации шпиндель 22 испытывает нагрузку, действующую в противоположном направлении, то есть в направлении фланцев 3, 4, в этом случае нагрузка компенсируется за счет использования разрезного кольца 42. Это происходит благодаря тому, что разрезное кольцо 42 упирается в выступающую часть 44 полости 13 в корпусе 12, а именно во второй торец 49 выступающей части 44. Сверху на разрезное кольцо одет стакан 50, который удерживает части разрезного кольца 42 вместе.

Благодаря средствам фиксации шпинделя 22 в полости 13 корпуса 12 со шпинделя 22 может быть снята та часть нагрузки, которая обычно приводит к преждевременному разрушению шпинделя и других деталей устройства.

При расфиксации фланцевого роторного соединения обеспечивают вращение шпинделя 22 в обратную сторону, благодаря чему достигается перемещение зажимного компонента 8 в направлении от фланцев 3,4.

Специалисту в данной области техники очевидно, что несмотря на то что принцип работы фланцевого роторного соединения согласно рассмотренным в описании вариантам осуществления описан в отношении одного зажимного компонента, он также распространяется на все множество зажимных компонентов, используемых во фланцевом роторном соединении.

Согласно одному из вариантов осуществления корпус 12 выполнен включающим множество соединенных между собой сварными соединениями гильз, каждая из которых содержит зажимной компонент 8, вращательный механизм 14 и ударный механизм 15.

Согласно еще одному варианту осуществления корпус 12 выполнен цельным.

Распределение зажимных компонентов 8 вокруг фланцев 3 и 4 должно быть равномерным для обеспечения равномерного распределения зажимных усилий. В различных вариантах осуществления может быть использовано от трех и более зажимных компонентов 8 в зависимости от диаметра труб и требуемых зажимных усилий.

Модификации и усовершенствования вышеописанных вариантов осуществления настоящего технического решения могут быть очевидны для специалистов в данной области техники. Приведенные выше примеры осуществления не ограничивают объем охраны предлагаемого изобретения. Объем предлагаемого изобретения ограничивается только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к нефтяным и газовым скважинам, в частности к фланцевым соединителям, используемым в оборудовании для подводной добычи углеводородов. Фланцевое роторное соединение содержит корпус, множество зажимных компонентов, каждому зажимному компоненту соответствуют полости в корпусе с вращательным и ударным механизмом; указанный ударный механизм содержит кожух, установленный в нем шпиндель, кинематически связанный с зажимным компонентом, ударник, установленный на шпинделе и кинематически связанный с ротором вращательного механизма; между концами шпинделя расположены средства фиксации шпинделя в полости корпуса, включающие в себя разрезное кольцо и ограничительный выступ на шпинделе. Техническим результатом является облегчение установки фланцевого соединения на фланцы труб, равномерное и эффективное распределение нагрузки как при установке и снятии фланцевого роторного соединения, так и при его эксплуатации, возможность одновременной фиксации зажимных компонентов. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фланцевое роторное соединение для соединения фланца первой трубы и фланца второй трубы, содержащее корпус,

выполненный с возможностью по меньшей мере частичного охвата по окружности первой трубы и второй трубы,

множество зажимных компонентов, установленных в корпусе, каждый из которых имеет углубление для совмещения с фланцами первой и второй трубы,

отличающийся тем, что каждому зажимному компоненту соответствуют полости в корпусе, каждая из которых выполнена с возможностью установки вращательного механизма и ударного механизма,

указанный вращательный механизм содержит

ротор, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, пластины, установленные в роторе и выполненные с возможностью вращения вместе с ротором, и охватывающий пластины статор;

указанный ударный механизм содержит кожух, установленный в нем шпиндель, кинематически связанный с зажимным компонентом,

ударник, установленный на шпинделе и кинематически связанный с ротором вращательного механизма;

один конец шпинделя выполнен с возможностью расположения в полости кожуха, а другой конец шпинделя выполнен резьбовым и с возможностью расположения в резьбовом отверстии зажимного компонента;

между концами шпинделя расположены средства фиксации шпинделя в полости корпуса, включающие в себя

разрезное кольцо, выполненное с возможностью установки на шпинделе, и ограничительный выступ на шпинделе, проходящий по окружности шпинделя; а в указанной полости в корпусе имеется выступающая часть, один торец которой предназначен для контакта с указанным разрезным кольцом, а другой торец которой предназначен для контакта с указанным ограничительным выступом.

2. Фланцевое роторное соединение по п. 1, в котором шпиндель имеет первый участок, выполненный с первой наружной поверхностью и второй наружной поверхностью; и

второй участок, содержащий указанные средства фиксации шпинделя.

3. Фланцевый роторный соединитель по п. 1, в котором первая наружная поверхность шпинделя и вторая наружная поверхность шпинделя, каждая из них образована двумя соосными цилиндрическими поверхностями разного диаметра с двумя радиальными плоскостями между ними, причем на каждой наружной поверхности шпинделя одна цилиндрическая поверхность выступает относительно другой цилиндрической поверхности.

4. Фланцевый роторный соединитель по п. 1, в котором ударник выполнен в виде первой втулки и второй втулки, каждая имеет внутреннюю поверхность, образованную двумя цилиндрическими поверхностями разных диаметров с двумя радиусными переходами между ними; причем первая наружная поверхность шпинделя соответствует внутренней поверхности первой втулки ударника, а вторая наружная поверхность шпинделя соответствует внутренней поверхности второй втулки ударника.

5. Фланцевый роторный соединитель по п. 4, в котором разрезное кольцо выполнено с возможностью упора в торец выступающей части полости в корпусе фланцевого роторного соединителя с одной ее стороны, а ограничительный выступ на шпинделе выполнен с возможностью упора в торец выступающей части полости в корпусе фланцевого роторного соединителя с другой ее стороны.