СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ШТУЦЕРНОГО МОДУЛЯ И ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ Российский патент 2020 года по МПК E21B33/38 F16L37/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли. В частности, к соединительному узлу для соединения втулок штуцерного модуля и фонтанной арматуры в оборудовании для подводной добычи углеводородов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известны различные узлы соединения для трубопроводов и труб.

В уровне техники для соединения концов трубопроводов широко используются цанговые соединители. В частности, из источника ЕР 0250072, опубл. 17.04.1991, МПК F16L 37/00, Е21В 33/038, известен соединительный узел для соединения между собой двух концов трубопроводов, содержащий приводное кольцо и множество лепестков цанги, средство для перемещения приводного кольца для перемещения лепестков цанги, при этом каждый лепесток цанги имеет адаптер, прикрепленный к лепестку цанги фиксирующими средствами и имеющий конфигурацию, обеспечивающую зацепление с наружным профилем конца трубопровода.

Недостатком источника ЕР 0250072 является сложность и громоздкость конструкции соединительного узла.

Технический результат заключается в уменьшении габаритов изделия, уменьшение металлоемкости соединительного узла, упрощении конструкции соединительного узла, конструкция также обеспечивает возможность использования стандартного инструмента телеуправляемого необитаемого подводного аппарата и возможность использования как механического, так и гидравлического привода.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретении, заключается в создании элегантного соединительного узла с минимизацией его металлоемкости и обеспечением использования стандартного оборудования для его установки на концы трубопроводов штуцерного модуля фонтанной арматуры.

Задача решена благодаря тому, что предлагаемый соединительный узел штуцерного модуля и фонтанной арматуры выполнен с возможностью установки на концы трубопроводов штуцерного модуля и фонтанной арматуры и содержит: соединительную втулку штуцерного модуля и соединительную втулку фонтанной арматуры, причем каждая указанная соединительная втулка содержит на своей наружной цилиндрической поверхности одного из своих концов выступающие в радиальном направлении зубья, при этом промежутки между зубьями образуют шлицы; оправку, выполненную с возможностью установки на соединительную втулку штуцерного модуля и имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность, содержащую множество выступов, имеющих поперечное сечение по существу в виде сектора кольца и расположенных по окружности оправки, причем на верхней поверхности каждого из выступов с одного его края выполнена заходная фаска; выступы оправки выполнены с возможностью прохождения через шлицы соединительной втулки фонтанной арматуры с обеспечением контакта фасок выступов оправки с фасками зубьев соединительной втулки фонтанной арматуры при повороте оправки относительно продольной оси соединительных втулок.

В предлагаемом соединительном узле указанные выступы оправки могут выступать в направлении продольной оси оправки.

В предлагаемом соединительном узле указанные выступы могут выступать радиально в направлении внутрь.

В предлагаемом соединительном узле оправка может иметь перепад внутренних диаметров с образованием конической поверхности, выполненной с возможностью прилегания к фаскам зубьев соединительной втулки штуцерного модуля.

В предлагаемом соединительном узле указанный каждый зуб соединительной втулки штуцерного модуля и соединительной втулки фонтанной арматуры может содержать фаску, ориентированную в направлении противоположного конца соединительной втулки под углом относительно продольной оси соединительной втулки.

В предлагаемом соединительном узле верхняя поверхность каждого из выступов оправки может быть выполнена наклоненной относительно внутренней цилиндрической поверхности оправки.

В контексте настоящего описания слова «верхний», «нижний» и т.д. используются в виде прилагательных исключительно для того, чтобы отличать существительные, к которым они относятся, друг от друга, а не для целей описания какой-либо конкретной связи между этими существительными.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других его аспектов и характеристик описание приведено со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

на Фиг. 1 схематично изображен пространственный вид состыкованных между собой соединительной втулки штуцерного модуля и соединительной втулки фонтанной арматуры;

на Фиг. 2 схематично изображен вид в поперечном сечении оправки согласно изобретению;

на Фиг. 3 схематично изображен вид снизу оправки согласно изобретению;

на Фиг. 4 схематично изображен вид сверху оправки согласно изобретению;

на Фиг. 5 схематично изображен пространственный вид еще одного варианта осуществления оправки согласно изобретению;

на Фиг. 6 схематично изображена соединительная втулка штуцерного модуля с установленной на ней оправкой;

на Фиг. 7 схематично изображена соединительная втулка фонтанной арматуры;

на Фиг. 8 схематично изображен вид сверху оправки с указанием направления вращения вращательного инструмента для установки оправки;

на Фиг. 9 схематично изображены состыкованные соединительные втулки штуцерного модуля и фонтанной арматуры с закрепленной на них оправкой.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемый соединительный узел штуцерного модуля и фонтанной арматуры выполнен с возможностью установки на концы трубопроводов штуцерного модуля и фонтанной арматуры и содержит соединительную втулку 1 штуцерного модуля и соединительную втулку 2 фонтанной арматуры, как проиллюстрировано на Фиг. 1.

Оправка 3 проиллюстрирована на Фиг. 2-5, где видно, что оправка 3 имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, содержащую множество выступов 4, имеющих поперечное сечение по существу в виде сектора кольца и расположенных по окружности оправки 3 в ее нижней части, причем на верхней поверхности каждого из выступов 4 с одного ее края выполнена заходная фаска 5. Конкретная форма поперечного сечения выступа 4 также обусловлена по меньшей мере радиусом внутренней цилиндрической поверхности оправки 3, количеством выступов 4 и глубиной, на которую они проходят в радиальном направлении. Например, на Фиг. 5 видно, что поперечное сечение выступа 4 имеет незначительную кривизну. Кроме того, верхняя поверхность каждого из выступов 4 может быть выполнена как перпендикулярной внутренней цилиндрической поверхности оправки 3, так и наклоненной относительно внутренней цилиндрической поверхности оправки 3, последнее видно на Фиг. 5.

Согласно неограничивающему варианту осуществления предлагаемого изобретения указанные выступы 4 оправки 3 выступают радиально в направлении продольной оси оправки 3.

Согласно неограничивающему варианту осуществления предлагаемого изобретения заходная фаска 5 наклонена под углом α≤30° относительно мнимой плоскости, перпендикулярной продольной оси оправки 3, как это наглядно проиллюстрировано на Фиг. 2. Однако специалисту очевидны и другие углы наклона заходной фаски 5, обеспечивающие достижение указанного технического результата. Заходная фаска 5 выполнена на каждом выступе 4 оправки 5 по идентичным параметрам. При закреплении оправки 3 на состыкованных соединительных втулках 1, 2 штуцерного модуля и фонтанной арматуры фаска 5 обеспечивает зацепление и преднатяг с конструктивными элементами соединительных втулок, о чем более подробно будет сказано далее. На Фиг. 4 схематично изображен вид сверху оправки, на котором видно отверстие 6 для установки вращательного инструмента 7 для закрепления оправки 3.

Согласно еще одному неограничивающему варианту осуществления предлагаемого изобретения оправка 3 может быть выполнена таким образом, что выступы 4 могут выступать радиально в направлении внутрь оправки 3, как это изображено на Фиг. 5. Кроме того, как также изображено на Фиг. 5, оправка 3 может иметь перепад внутренних диаметров с образованием конической поверхности 8. Конфигурация конической поверхности 8 соответствует конфигурации зубьев 9 соединительной втулки 1 штуцерного модуля.

Соединительная втулка 1 штуцерного модуля на своей цилиндрической наружной поверхности одного из своих концов, а именно того конца втулки 1, который заканчивается соединительной поверхностью соединительной втулки 1, содержит выступающие наружу радиально зубья 9 с фасками 10, ориентированными под углом относительно продольной оси соединительной втулки 1 в направлении противоположного торца соединительной втулки 1, при этом промежутки между зубьями 9 образуют шлицы 11 (см. Фиг. 1, Фиг. 6-7). Наличие фасок 10 является предпочтительным, при этом фаски 10 могут отсутствовать на зубьях 9 с сохранением обеспечения технического результата согласно изобретению.

Коническая поверхность 8 оправки 3 выполнена с возможностью прилегания к фаскам 10 зубьев 9 соединительной втулки 1 штуцерного модуля.

Соединительная втулка 2 фонтанной арматуры также содержит на своей наружной поверхности выступающие наружу радиально зубья 12 с фасками 13 и шлицами 14, образованными промежутками между зубьями 12.

До приварки труб добычной линии на соединительную втулку 1 штуцерного модуля устанавливается оправка 3, как изображено на Фиг. 6.

Оправку 3 устанавливают в рабочее положение путем ее поворота относительно оси соединительной втулки 1 штуцерного модуля. Благодаря наличию заходной фаски 5, выполненной на верхней поверхности каждого выступа 4 оправки 3 обеспечивается зацепление и преднатяг соединения соединительных втулок 1, 2 штуцерного модуля и фонтанной арматуры. Поворот оправки 3 относительно соединительной втулки 1 штуцерного модуля осуществляют при помощи универсального вращательного инструмента 7 для закрепления оправки 3 (см. Фиг. 8). В зависимости от ориентации заходной фаски 5, а именно скоса фаски в сторону по часовой стрелке или против часовой стрелки, определяют направление вращения оправки 3. На Фиг. 8 показано направление вращения оправки 3 с учетом ориентации заходной фаски 5, как изображено в частности на Фиг. 2, Фиг. 5-6. На Фиг. 8 позицией 15 обозначен рабочий ход вращательного инструмента 7, а позицией 16 обозначен интерфейс для вращательного инструмента, стрелкой А обозначено направление хода инструмента 7 для поворота оправки 3 в направлении, обозначенном стрелкой В с учетом ориентации заходной фаски 5, как изображено в частности на Фиг. 2, Фиг. 5-6.

Вращательный инструмент 7 предпочтительно представляет собой универсальный инструмент телеуправляемого необитаемого подводного аппарата. Привод вращательного инструмента 7 может быть механическим или гидравлическим, количество приводов определяют в зависимости от усилия преднатяга соединительных втулок и выбирают индивидуально.

Перед установкой соединительной втулки 1 штуцерного модуля на соединительную втулку 2 фонтанной арматуры устанавливают оправку 3 в положение, проиллюстрированное на Фиг. 6, в котором она контактирует конической поверхностью 8 с зубьями 9, для того, чтобы обеспечить прохождение выступов 4 оправки 3 через шлицы 14 соединительной втулки 2 фонтанной арматуры при закреплении оправки на соединительной втулке 2 фонтанной арматуры.

При установке соединительной втулки 1 штуцерного модуля на соединительную втулку 2 фонтанной арматуры происходит предварительное ориентирование соединительной втулки 1 штуцерного модуля по направляющим (на чертежах не показано), относящимся к соединительной втулке 2 фонтанной арматуры.

Далее, при стыковке соединительной втулки 1 штуцерного модуля и соединительной втулки 2 фонтанной арматуры осуществляется точное ориентирование по направляющим на соединительной втулке 2 фонтанной арматуры. Выступы 4 оправки 3 проходят через шлицы 14 на соединительной втулке 2 фонтанной арматуры.

После установки соединительной втулки 1 штуцерного модуля на соединительную втулку 2 фонтанной арматуры для поджатия уплотнений гидравлических линий (на чертежах не показаны) осуществляют поворот оправки 3 относительно продольной оси соединительных втулок 1, 2 на рабочий ход 15. Состыкованные соединительные втулки 1, 2 штуцерного модуля и фонтанной арматуры с закрепленной на них оправкой 3 схематично изображены на Фиг. 9.

На фиг. 10 проиллюстрирован еще один неограничивающий вариант осуществления, на котором показано, как оправка 3 закреплена относительно соединительных втулок 1, 2. Следует понимать, что сечение по Фиг. 10 таково, что видна только одна гидравлическая линия из двух, изображенных, например, на Фиг. 1.

Следует понимать, что предлагаемое изобретение ограничено только объемом формулы изобретения. Модификации и улучшения вышеописанных вариантов осуществления настоящего изобретения без выхода за рамки формулы изобретения очевидны специалистам в данной области техники. Настоящее описание представлено только в качестве примера и не накладывает никаких ограничений на объем охраны предлагаемого изобретения. Таким образом, объем охраны предлагаемого изобретения ограничен только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли. В частности, к соединительному узлу для соединения втулок штуцерного модуля и фонтанной арматуры в оборудовании для подводной добычи углеводородов. Соединительный узел содержит: соединительную втулку штуцерного модуля и соединительную втулку фонтанной арматуры, которые содержат на своей наружной цилиндрической поверхности зубья, промежутки между которыми образуют шлицы; оправку, имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность, содержащую множество выступов, имеющих поперечное сечение по существу в виде сектора кольца и расположенных по окружности оправки, причем на верхней поверхности каждого из выступов с одного его края выполнена заходная фаска; выступы оправки выполнены с возможностью прохождения через шлицы соединительной втулки фонтанной арматуры с обеспечением контакта фасок выступов оправки с фасками зубьев соединительной втулки фонтанной арматуры при повороте оправки относительно продольной оси соединительных втулок. Техническим результатом является уменьшение габаритов, металлоемкости, упрощение конструкции соединительного узла, конструкция также обеспечивает возможность использования стандартного инструмента телеуправляемого необитаемого подводного аппарата и возможность использования как механического, так и гидравлического привода. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Соединительный узел штуцерного модуля и фонтанной арматуры, выполненный с возможностью установки на концы трубопроводов штуцерного модуля и фонтанной арматуры и содержащий:

соединительную втулку штуцерного модуля и соединительную втулку фонтанной арматуры, причем каждая указанная соединительная втулка содержит на своей наружной цилиндрической поверхности одного из своих концов выступающие в радиальном направлении зубья, при этом промежутки между зубьями образуют шлицы;

оправку, выполненную с возможностью установки на соединительную втулку штуцерного модуля и имеющую внутреннюю цилиндрическую поверхность, содержащую множество выступов, имеющих поперечное сечение по существу в виде сектора кольца и расположенных по окружности оправки, причем на верхней поверхности каждого из выступов с одного его края выполнена заходная фаска;

выступы оправки выполнены с возможностью прохождения через шлицы соединительной втулки фонтанной арматуры с обеспечением контакта фасок выступов оправки с фасками зубьев соединительной втулки фонтанной арматуры при повороте оправки относительно продольной оси соединительных втулок.

2. Соединительный узел по п. 1, в котором указанные выступы оправки выступают в направлении продольной оси оправки.

3. Соединительный узел по п. 1, в котором указанные выступы выступают радиально в направлении внутрь.

4. Соединительный узел по п. 1, в котором оправка имеет перепад внутренних диаметров с образованием конической поверхности, выполненной с возможностью прилегания к фаскам зубьев соединительной втулки штуцерного модуля.

5. Соединительный узел по п. 1, в котором указанный каждый зуб соединительной втулки штуцерного модуля и соединительной втулки фонтанной арматуры содержит фаску, ориентированную в направлении противоположного конца соединительной втулки под углом относительно продольной оси соединительной втулки.

6. Соединительный узел по п. 1, в котором верхняя поверхность каждого из выступов оправки выполнена наклоненной относительно внутренней цилиндрической поверхности оправки.