Устройство для соединения труб Советский патент 1982 года по МПК F16L37/00 

Изобретение относится к устройству для соединения труб и может быть применено в нефтедобывающей промышленности для соединения трубопроводов установок с подводными скважинами. . . Известно устройство для соединения труб, содержащее соединительный элемент, в который вводят соединяемые концы труб их осевым перемещением tl3,. Однако при некоторых подводных условиях трудно перемещать в осевом направлении систему, установленную на морском дне, из-за веса системы, возможной осадки последней на морское дно или же из-за сопротивления трения системы на этом дне. В подводных станциях трудно устанавливат соответствующие концы систем для их соединения с точным осевым выравниванием; условия плохого осевого выравнивания могут мешать правил ному соединению и установлению герметичного стыка в зоне соединения. Известно устройство для соединения труб, включающее соединительный элемент с гидравлической поршневой системой блокировки и уплотнения двух соединяемых труб 2. Недостаток известного устройства, состоит в том, что соединение двух труб осуществляется за счет предварительного снабжения конца одной из соединяемых труб воронкой, а различные виды герметизации осуществляются с помощью классических приспособлений в виде шайб, наклонных плоскостей и блокировочных элементов, которые устанавливают на месте. Цель изобретения - обеспечение более быстрого и герметичного соединения труб. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для соединения труб, включающем соединительный элемент с гидравлической поршневой системой для блокировки и уплотнения двух соединяемых труб, соединительный элемент выполнен с двумя пазами , первый из которых расположен на боковой его поверхности, а другой на торцовой, одна из соединяемых труб снабжена головкой, размеры которой соответствуют боковому пазу соединительного элемента с уплотнительной поверхностью на торцовой части и кольцевой проточкой, размеры кото рой соответствуют торцовому пазу со единительного элемента, а другая со единяемая труба выполнена с гнездом на торце и размещенной в нем проклад кой. Кроме того, устройство может быть снабжено установленной с возможностью поступательного перемещения в соединительном элементе блокирующей муфтой, жестко укрепленной на трубе с гнездом на торце, кольцевой оправкой, установленной в торцовой части муфты, кольцевым поршнем, установленным между трубой, муфтой и кольцевой оправкой, пружиной, размещенной в гнездах, выполненных в смежных торцах оправки и поршня, и фиксатоipoM, расположенным с возможностью поступательного перемещения в соединительном -элементе на торце блокирую щей муфты, а в соединительном элементе выполнен кольцевой паз под фиксатор.На фиг. 1 представлено устройство для соединения труб с соединительным элементом, закрепленным на подводной станции, и частью конца соединител1Аого элемента, помещенного на конце системы трубопроводов И отделенного от соответствующего элемента подводной станции, общий, частичный вид, на фиг. 2 - устройст.во для соединения, соединительный элемент которого и элемент, закрепленг; ный на подводной станции, находятся в положении блокировки и непроницаемости, разрез (в увеличенном масштабе), на фиг. 3 - блокировочное устройство, частичный разрез (показано приведение в движение по направ лению к положению размыкания); на фиг. 4 - блокирующее устройство в разомкнутом положении, частичный раз рез, на фиг. 5 - блокирующее устройство одновременно в гидравлическом и механически разомкнутых положениях, частичный разрез, на фиг. 6 разрез А-А на фиг. 2 (механическое блокировочное устройство в положении блокировки , причем труба системы трубопроводов перекачки жидкости под давлением упразднена для большей ясности фигуры). Устройство 1 для соединения труб содержит соединяемую трубу 2 и соеди нительный элемент 3, установленный на подводной станции. Соединяемая тйуба 2 закреплена на конце системы Т||1у.бопроводов, которая может быть помещена на морском дне и тянется от подводной скважины до подводной станции 4, имеющей элемент 3. Только часть станции 4 изображена на Фигуре а.именно, две вертикальные направляю щие балки 5, которые закреплены, например, на остове подводной станции. Соединительный элемент 3 может опираться и поддерживаться в горизонтальном положении боковыми патрубками 6, которые несут на своих концах соединительные цилиндрические муфты 7 для у становки направляющих балок 5. Соединяемая труба 2 имеет цилиндрическую часть 8, снабженную сужением 9, определяющим головку 10, которая образует кольцевую проточку 11. Головка 10 имеет на торцовой части уплотнительную поверхность 12. Соединительный элемент 3 имеет корпус 13 цилиндрической формы, в торцовой части 14 которого выполнен паз 15, а на боковой поверхности паз 164 Соединяемую трубу 2 можно перемещать сбоку по отношению к его оси и по отношению к оси корпуса 13 так, чтобы кольцевая проточка 11 и суженная часть 9 входили в паз 15 и чтобы головка 10 входила в паз 16. Внутри корпуса 13 имеется удлиненная камера 17, в которую входит аксиально труба 18 и средство 19 блокировки, приводящееся в действие жидкостью. Труба 18 имеет то же сечение проходного канала 20, что и канал 21 соединяемой трубы 2. Труба 18 размещена птгэтно к стенке 22 в конце корпуса 13, смежного с пазом 16, и по отношению к внутренней стенке 23 в торцовой части 24 корпуса 13. Труба 18 выходит за пределы тоцовой части 24 и может быть снабжена кольцевым желобком 25, определяющим головную часть блокировки 26, предназначенную для присоединения соответствующим образом с трубой системы трубопроводов жидкости, помещенной в подводной установке. Средство 19 блокировки включает муфту 27, поршень 28 блокировки и фиксаторы 29, находящиеся на муфте 27. Муфта 27 несет на одном конце кольцевую оправку 30, которая поддерживается в конце муфты 27 соответствующим упорным кольцом 31. Оправка 30 образует на одном конце гнездо 32, предназначенное для приема винтовой пружины 33, противоположный конец которой упирается в гнездо 34, выполненное в выступе 35, поршня 28 блокировки. Движение трубы 18 между положением размыкания (фиг.5) и положением блокировки и уплотнения (фиг.2), обеспечивает ввод рабочей жидкости под давлением через трубу 36 и канал 37 в торцовой части 24. Вывод жидкости осуществляется через канал 38 и трубу 39. Соединение труб производится следующим образом. Жидкость под давлением, введенная через канал 37, перемещает муфту 27 блокировки к противоположному концу корпуса 13 до тех пор, пока наклонный выступ 40 не упрется на соответствующий выступ 41, предусмотренный на внутренней поверхности корпуса 13 Спуск жидкости под давлением по каналу 38 облегчает движение поршня блокировки 28 к противоположного концу корпуса под влияйием разности гидравлического давления, действующего на конец поршня 28, и механического действия, оказываемого сжато винтовой пружиной 33. Поршень 28 блокировки перемещается в осевом направлении до тех пор, пока наклонный выступ 42 не упрется в соответствующий наклонный выступ 43, предусмотренный на внутренней поверхности блокировочной муфты 27, В положении блокировки концевая суженная часть 44 поршня 28, к которой прижимаются фиксаторы 29 в положении размыкания, перемещает одновременно с передним концом блокировочной муфты фиксаторы 29 .аксиально до тех пор, пока они не останосятся напротив паза 45 в корпусе 13, Во время этого/движения фиксаторы 29 . перемещаются радиально,к внешней стороне через торец 46 поршня 28. Фиксаторы 29 смонтированы в отверстиях 47, предусмотренных в муфте 27. В положении блокировки блокировочного устройства 19 концевая суженная часть блокированного поршня перемещается между концевыми частями 48 муфты так, что муфта 27 и поршень 28 устанавливают и поддерживают фиксаторы в условии блокировки в пазах 45. Поршень блокировки снабжен соответствующими уплотняющими соединениями 49 и 50, которые скользят в плотном контак-Г с внутренней поверхностью муфйл 27 и с внешней поверхностью трубы 18. Движение трубы 18 в течение операции блокировки обеспечено кольцевой оправкой 51 с прорезью, которая помещена в желобке 52, выполненном в трубе 18, который прикреплен соотН ветствующим кольцом 53, поддерживаемым в положении на кольце с прорезью соответствующими винтами 54. В положении блокировки диск тарельчатой пружины поддерживается в сжатии меж ду кольцевой оправкой 51 и концевой стороной блокировочной муфты 27. Следовательно, когда фиксаторы 29 располагаются в пазах 45 (фиг.2) диск 55 тарельчатой пружины толкает трубу 18 к соединяемой трубе 2. Конец 56 трубы 18 снабжен уплотнитель ной поверхностью 57, расширяющейся к внешней стороне и предназначенной для вхождения в непроницаемый конта с прокладкой 58, образованной из со ответствующего сжимаемого материала и расположенной в конце 56, при этом она поддерживается кольцевой оправкой 59, вставленной в канавку, предусмотренную в уплотнительной поверхности 57, расширяющейся кверху. Следовательно, когда труба 18 аксиально перемещается для уплотнительного контакта к поверхности 12 соед няемой трубы 2, прокладка 58 сжимается между этилш уплотнительными поверхностями 57 и 12 и образует герметичное соединение. После того, как жидкость под давлением приводит в движение соединительный элемент для приведения его в положение блокировки (фиг.2) диск 55 тарельчатой пружины.создает силу тяги на трубу для поддерживания уплотнительного контакта независимо от давления жидкости. Другими cлoвaми, как только соединительный элемент находится в положении блокировки при воздействии жидкости под давлением, больше нет необходимости прибегать К помощи этой жидкости для сохранения положения блокировки и фиксаторы поддерживаются в соответствующих пазах под давлением пружинь. Предусмотрены также средства для механического блокирования трубы 18 в условии герметичности к жидкости по ртношению к соединяемой трубе 2, добавочно к гидра,влическому давлению, действующему на блокировочную муфту 27 и поршень 28. Когда блокировочное устройство находится в условии блокировки и гер|метизации стыка труб, средства 60 механической блокировки помещаются в положение стопорения трубы водолазом, если глубина воды позволяет зтЬ, или же подводным транспортным средством, или подводньт роботом. Эти средства 60 механической блокировки включают кольцевой желобок 61, выполненный в трубе 18 в зоне торца 24, в котором установлено блокировочное разрезное кольцо 62. Болты 63 регулировки кольца блокировки расположены в торце 24 диаметрально противоположно. Концы 64 болтов 63 опираются на вогнутые части блокировочного кольца 62. Когда болты 63 завинчены, . их концы вызывают изгиб блокировочного кольца 62 с тем, чтобы ввести его в желобок 61 трубы, и устанавли вают механическую блокировку с трубой, которая предотвращает осевое движение последней по отношению к корпусу 13. Следовательно, средства 60 механической блокировки поддержи вают соотношение уплотнения к жидкости поверхностей соединений 57 и 12 по отношению к прокладке 58. Для возможности отделения поверхностей соединений трубы 18 и соединяемой трубы 2 (фиг.З и 4) средство 60 механической блокировки изобрс1жено в условии размыкания, причем болты 63 блокировки отвинчены, чтобы обеспечить расширение разрезного кольца 62 блокировки, которое выходит тогда из желобка 61, Блокировоч ное устройство 19 приводится в дейс вие в положение размыкания путем выпуска жидкости под давлением из трубы 36 и вводом жидкости под давлением посредством трубы 39. Жидкос под давлением, проникающая в камеру 17, действует сначала посредством диска 55 тарельчатой пружины на поршень 28 блокировки для перемещения его назад и для сжатия пруж ны 33, Это движение блокировочного поршня 28 отодвигает поверхность торца 46 от фиксатора 29 и перемеща ет крайнюю суженную часть 44 внизу этого фиксатора. При этом жидкость под давлением продолжает действоват на поршень 28 блокировки и на стопорную муфту 27, эти. две части перемещаются назад до тех пор, пока они не упрутся в торец 24, В этом положении фиксаторы 29 отодвигаются вглубь и придерживаются между конце вой суженной, частью 44 и противоположной внутренней поверхностью корп са 13. В условии размыкания (фиг.4) вид но, что диск 55 тарельчатой пружины ра:с111ирился и что один из его кон цов прижался к выступу, предусмотpeHHOf y на трубе 18. Эту трубу в таком случае продвигают аксиально или сдвигают вглубь жидкостным напором, действующим на кольцевые оправки 51, 53 йо тех пор, пока он не дойдет до положения фиг.5, где уплотнительная прокладка 58 отделяется от головки 10 соединяемой трубы 2,которую можно тогда опускать вниз ввиду ее разъединения со ско.бой 14. Формула изобретения 1. Устройство для соединения тру включающее соединительный элемент с гидравлической поршневой системой для блокировки и уплотнения двух соединяемых труб, отличаю щеес я тем, что, с целью обеспечения более быстрого и герметичного соединения труб, соединительный элемент выполнен с двумя пазами, один из которых расположен на боковой его поверхности, адругой - на торцовой, и одна из соединяемых труб снабжена головкой, размеры которой соответствуют боковому пазу соединительного элемента, с уплотнительной поверхностью на торцовой части и кольцевой проточкой, размеры которой соответствуют торцовому пазу соединительного элемента, а другая соединяемая труба выполнена с гнездом на торце и размещенной в нем уплотнительной прокладкой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено установленной с возможностью поступательного перемещения в соединительном элементе блокирующей муфтой, жестко укрепленной на трубе с гнездом на торце, кольцевой оправкой, установленной в торцовой части муфты, кольцевым поршнем, установленныгл между трубой, муфтой и кольцевой оправкой, пружиной, размещенной в гнездах, выполненных в смежных торцгис оправки и поршня, и фиксатором, расположенным с возможностью поступательного перемещения в соединительном элементе на торце блокирующей муфты, а в соединительном элементе выполнен кольцевой паз под фиксатор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3502354, кл. 285-24, 1970. 2.Пат,ент США 3645563, кл. 2Й5-24, 1972. „ / К / / tiff fZ

т is 57 59 5В 22 5 « , « 57 59 гг 5Ч$г 55 8 f7 / 50 33 -50 i/ Vj 27 3330 гз 2 tf/ Щ 5stti75 k 55 ttS 41 rS 30

TTW

75

A-A

64

62

BO о1 I 62 10