Соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра Российский патент 2020 года по МПК F16L39/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности, к устройствам, предназначенным для подключения рукавов высокого давления и гибких трубопроводов к оборудованию системы подводной добычи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из документа US 20050146137 A1 (опубликован 07.07.2005) известно устройство, относящееся к механическим соединителям для подводного оборудования.

Известное устройство содержит пальцы, выполненные с возможностью размещения по внешней поверхности двух фланцев трубных элементов так, чтобы обеспечивать их соединение для прохождения потока между трубными элементами, неподвижное фиксирующее кольцо, посредством которого прижимается ответная поверхность пальцев, подвижное кольцо, расположенное на внешней поверхности пальцев. Подвижное кольцо выполнено с возможностью перемещения в продольном направлении по длине пальцев. Указанное перемещение инициируется гидравлическими приводами через дополнительное передаточное кольцо, соединенное с одним из фланцев посредством резьбовых соединений.

Кроме того, известное устройство также включает в себя линии подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему. Гидравлические приводы могут также включать в себя ряд других элементов, например, гидравлические поршни для перемещения двух трубных элементов в направлении друг от друга при открытии устройства, концевые выключатели для определения положения подвижного кольца и гидравлические трубки и/или электрические кабели для данных элементов.

Таким образом, известное из упомянутой публикации устройство обеспечивает надежное и герметичное соединение элементов, являющихся частью системы подводных трубопроводов, за счет образующегося между соединяемыми элементами предварительного натяжения.

Тем не менее, известное устройство за счет того, что гидравлические приводы вынесены за пределы корпуса соединителя и по существу являются отдельными элементами, обладает увеличенными габаритными характеристиками.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, стало создание соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра, конструкция которого позволяет обеспечить снижение габаритных характеристик устройства при одновременном обеспечении дистанционного управления работой устройства при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, а также точного и быстрого позиционирования устройства в соединительном разъеме при монтаже также при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в снижении габаритных характеристик соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра при одновременном обеспечении дистанционного управления работой устройства при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, а также точного и быстрого позиционирования устройства в соединительном разъеме при монтаже также при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра содержит гидравлический привод, включающий в себя управляющую втулку, цилиндр, поршень, верхнюю плиту, опорную плиту, штоки. Гидравлический привод заявленного изобретения размещен на внешней поверхности концевой части соединительного разъема и внешней поверхности концевой части соединительной втулки так, чтобы обеспечивать их соединение, и обеспечивает смыкание и размыкание кольцевой цанги, также входящей в состав соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра.

Более подробно, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра содержит:

соединительный разъем, установленный на оборудовании системы подводной добычи;

соединительную втулку, выполненную с возможностью соединения с соединительным разъемом;

кольцевую цангу, содержащую основание и продольные секторы, причем основание содержит внутренний выступ, выполненный с возможностью размещения в кольцевом углублении на внешней поверхности концевой части соединительной втулки, а продольные секторы содержат внутренние выступы, выполненные с возможностью размещения в кольцевом углублении на внешней поверхности концевой части соединительного разъема, так, чтобы обеспечивать соединение концевых частей соединительной втулки и соединительного разъема;

гидравлический привод;

корпус, представляющий собой цилиндрический элемент, охватывающий концевые части соединительной втулки и соединительного разъема с образованием полости для размещения гидравлического привода и кольцевой цанги;

поручень для захвата телеуправляемого необитаемого подводного аппарата;

гидравлический штепсельный разъем и первую и вторую линии управления, причем гидравлический штепсельный разъем выполнен с возможностью передачи гидравлической жидкости от телеуправляемого необитаемого подводного аппарата в линии управления;

при этом гидравлический привод содержит

управляющую втулку, представляющую собой цилиндрический элемент с внутренним выступом, размещенным в кольцевом углублении на внешней поверхности кольцевой цанги;

поршень, выполненный с возможностью размещения вокруг соединительной втулки и содержащий нижний выступ;

опорную плиту, содержащую первый внутренний канал и выполненную с возможностью размещения вокруг нижней оконечной части поршня с упором в его нижний выступ;

верхнюю плиту, выполненную с возможностью размещения вокруг верхней оконечной части поршня с упором поршня во внутренний выступ верхней плиты;

штоки, проходящие параллельно продольной оси соединительной втулки на расстоянии от нее через верхнюю плиту, опорную плиту и управляющую втулку;

цилиндр, содержащий второй внутренний канал и размещенный в полости, образованной опорной плитой, штоками и управляющей втулкой с упором своей нижней частью в выступ, выполненный на внешней поверхности основания кольцевой цанги;

причем поршень, втулка управляющая, верхняя плита вместе со штоками при подаче гидравлической жидкости из первой линии управления в первый внутренний канал выполнены с возможностью линейного перемещения вдоль продольной оси соединительной втулки с обеспечением зацепления внутренних выступов продольных секторов кольцевой цанги за кольцевое углубление на внешней поверхности концевой части соединительного разъема, а при подаче гидравлической жидкости из второй линии управления во второй внутренний канал выполнены с возможностью обратного линейного перемещения с обеспечением освобождения продольных секторов кольцевой цанги от зацепления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные преимущества заявленного изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания предпочтительного варианта его осуществления, данного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 изображен общий вид соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра;

на фиг. 2 изображен гидравлический привод соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра;

на фиг. 3 представлено соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра в положении, когда обеспечено зацепление внутренних выступов продольных секторов кольцевой цанги за кольцевое углубление на внешней поверхности концевой части соединительного разъема устройства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее со ссылкой на прилагаемые чертежи описано соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра содержит соединительный разъем 1, установленный на оборудовании системы подводной добычи, и соединительную втулку 2, предназначенную для соединения с соединительным разъемом 1.

Соединительный разъем 1 и соединительная втулка 2 содержат полые цилиндрические участки преимущественно равного диаметра так, чтобы обеспечивать соединение соединительного разъема 1 и соединительной втулки 2.

Также, как показано на фиг. 1, соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра содержит кольцевую цангу 3, включающую в себя основание 4 и продольные секторы 5.

Основание 4 кольцевой цанги 3 выполнено с возможностью зацепления своим внутренним выступом за корреспондирующие упомянутому выступу кольцевое углубление, выполненное на внешней поверхности концевой части соединительной втулки 2.

Продольные секторы 5 кольцевой цанги 3 выполнены с возможностью зацепления своими внутренними выступами за корреспондирующее упомянутым выступам кольцевое углубление, выполненное на внешней поверхности концевой части соединительного разъема 1.

Соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра дополнительно содержит гидравлический привод 6, более детально проиллюстрированный на фиг. 2.

Кроме того, соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра содержит корпус 7, представляющий собой цилиндрический элемент. Корпус 7 охватывает концевые части соединительной втулки 2 и соединительного разъема 1 с образованием полости, в которой размещены гидравлический привод 6 и кольцевая цанга 3.

Также, соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра содержит поручень 8 для захвата телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, гидравлический штепсельный разъем 9, а также первую линию 10 управления и вторую линию 11 управления.

Таким образом, управление соединительным устройством для трубопроводов малого диаметра осуществляется дистанционно при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата посредством подачи гидравлической жидкости через гидравлический штепсельный разъем 9 в одну из линий 10 и 11 управления.

Как показано на фиг. 2, гидравлический привод 6 состоит из следующих элементов: управляющая втулка 12, поршень 13, опорная плита 14, верхняя плита 15, штоки 16, цилиндр 17.

Управляющая втулка 12 представляет собой цилиндрический элемент, содержащий внутренний выступ, обеспечивающий возможность зацепления указанного внутреннего выступа управляющей втулки 12 за кольцевое углубление на внешней поверхности кольцевой цанги 3.

Поршень 13 размещен вокруг соединительной втулки 2 и содержит в своей нижней части выступ.

Опорная плита 14 и верхняя плита 15 представляют собой кольцевые элементы с преимущественно равными радиусами своих внутренних полостей.

Опорная плита 14 содержит первый внутренний канал 18.

Указанная опорная плита 14 размещена вокруг поршня 13 с упором в выступ в его нижней части.

Верхняя плита 15 размещена вокруг верхней оконечной части поршня 13 с упором поршня 13 во внутренний выступ верхней плиты 15.

Штоки 16 проходят параллельно продольной оси соединительной втулки 2 на расстоянии от нее через верхнюю плиту 15, опорную плиту 14 и управляющую втулку 12.

Цилиндр 17 содержит второй внутренний канал 19 и размещен в полости, образованной опорной плитой 14, штоками 16 и управляющей втулкой 12 с упором своей нижней частью в выступ, выполненный на внешней поверхности основания кольцевой цанги 3.

Монтаж и демонтаж соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра производится с помощью телеуправляемого необитаемого подводного аппарата.

Во время спуска соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра на морское дно и монтажа соединительной втулки 2 на соединительном разъеме 1 кольцевая цанга 3 находится в открытом положении, как это показано на фиг. 1. После установки соединительной втулки 2 на соединительный разъем 1 телеуправляемый необитаемый подводный аппарат подключает штепсель в гидравлический штепсельный разъем 9. По штепселю от телеуправляемого необитаемого подводного аппарата в первую линию 10 управления подается гидравлическая жидкость, которая приводит в движение поршень 13 совместно с верхней плитой 15, штоками 16 и управляющей втулкой 12. Управляющая втулка 12 скользит по внешней поверхности кольцевой цанги 3, обеспечивая зацепление продольных секторов 5 кольцевой цанги 3 за кольцевое углубление на внешней поверхности концевой части соединительного разъема 1. Указанное зацепление проиллюстрировано на фиг. 3.

Для демонтажа соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра подают гидравлическую жидкость во вторую линию 11 управления.

Во время проведения технологических операций кольцевая цанга 3 находится в закрытом положении, обеспечивая герметичность соединения рукавов высокого давления и элементов оборудования системы подводной добычи. Изолирование рабочей среды в устройстве от внешней среды обеспечено за счет установки уплотнения типа металл - металл (не показано).

Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает дистанционное подключение рукавов высокого давления к линиям нагнетания и стравливания оборудования системы подводной добычи для выполнения технологических операций, а также подачу/отвод рабочей среды.

Необходимо понимать, что описанный выше для примера предпочтительный вариант осуществления изобретения не ограничивает объем настоящего изобретения. После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области техники могут предложить множество изменений и дополнений к описанным вариантам осуществления, все из которых будут попадать в объем патентной защиты изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к соединительному устройству для трубопроводов малого диаметра, содержащему соединительный разъем, установленный на оборудовании системы подводной добычи; соединительную втулку, выполненную с возможностью соединения с соединительным разъемом; кольцевую цангу, содержащую основание и продольные секторы, причем основание содержит внутренний выступ, выполненный с возможностью размещения в кольцевом углублении на внешней поверхности концевой части соединительной втулки, а продольные секторы содержат внутренние выступы, выполненные с возможностью размещения в кольцевом углублении на внешней поверхности концевой части соединительного разъема, так, чтобы обеспечивать соединение концевых частей соединительной втулки и соединительного разъема; гидравлический привод; корпус, представляющий собой цилиндрический элемент, охватывающий концевые части соединительной втулки и соединительного разъема с образованием полости для размещения гидравлического привода и кольцевой цанги; поручень для захвата телеуправляемого необитаемого подводного аппарата; гидравлический штепсельный разъем и первую и вторую линии управления, причем гидравлический штепсельный разъем выполнен с возможностью передачи гидравлической жидкости от телеуправляемого необитаемого подводного аппарата в линии управления. Технический результат - снижение габаритных характеристик соединительного устройства для трубопроводов малого диаметра при одновременном обеспечении дистанционного управления работой устройства при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, а также точного и быстрого позиционирования устройства в соединительном разъеме при монтаже также при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата. 3 ил.

Соединительное устройство для трубопроводов малого диаметра, содержащее соединительный разъем, установленный на оборудовании системы подводной добычи; соединительную втулку, выполненную с возможностью соединения с соединительным разъемом; кольцевую цангу, содержащую основание и продольные секторы, причем основание содержит внутренний выступ, выполненный с возможностью размещения в кольцевом углублении на внешней поверхности концевой части соединительной втулки, а продольные секторы содержат внутренние выступы, выполненные с возможностью размещения в кольцевом углублении на внешней поверхности концевой части соединительного разъема, так, чтобы обеспечивать соединение концевых частей соединительной втулки и соединительного разъема, гидравлический привод, отличающееся тем, что соединительное устройство дополнительно содержит корпус, представляющий собой цилиндрический элемент, охватывающий концевые части соединительной втулки и соединительного разъема с образованием полости для размещения гидравлического привода и кольцевой цанги, поручень для захвата телеуправляемого необитаемого подводного аппарата; гидравлический штепсельный разъем и первую и вторую линии управления, причем гидравлический штепсельный разъем выполнен с возможностью передачи гидравлической жидкости от телеуправляемого необитаемого подводного аппарата в линии управления; при этом гидравлический привод содержит управляющую втулку, представляющую собой цилиндрический элемент с внутренним выступом, размещенным в кольцевом углублении на внешней поверхности кольцевой цанги, поршень, выполненный с возможностью размещения вокруг соединительной втулки и содержащий нижний выступ, опорную плиту, содержащую первый внутренний канал и выполненную с возможностью размещения вокруг нижней оконечной части поршня с упором в его нижний выступ, верхнюю плиту, выполненную с возможностью размещения вокруг верхней оконечной части поршня с упором поршня во внутренний выступ верхней плиты, штоки, проходящие параллельно продольной оси соединительной втулки на расстоянии от нее через верхнюю плиту, опорную плиту и управляющую втулку, цилиндр, содержащий второй внутренний канал и размещенный в полости, образованной опорной плитой, штоками и управляющей втулкой с упором своей нижней частью в выступ, выполненный на внешней поверхности основания кольцевой цанги, причем поршень, втулка управляющая, верхняя плита вместе со штоками при подаче гидравлической жидкости из первой линии управления в первый внутренний канал выполнены с возможностью линейного перемещения вдоль продольной оси соединительной втулки с обеспечением зацепления внутренних выступов продольных секторов кольцевой цанги за кольцевое углубление на внешней поверхности концевой части соединительного разъема, а при подаче гидравлической жидкости из второй линии управления во второй внутренний канал выполнены с возможностью обратного линейного перемещения с обеспечением освобождения продольных секторов кольцевой цанги от зацепления.