Устройство для соединения двух концов трубы с действующим с геометрическим замыканием стопорным элементом

Изобретение относится к соединениям трубопроводов. Описано устройство для соединения двух концов трубы с элементом муфты и вставным элементом, причем в участке нахлеста элемент муфты имеет, по меньшей мере, один предусмотренный внутри концентрический вырез, а вставной элемент, - по меньшей мере, один, охватывающий по окружности на внешней поверхности вырез. Элемент муфты имеет, по меньшей мере, одно отверстие на участке выреза, через которое вводят в каждый кольцевой канал, образованный вырезами, по меньшей мере, один гибкий стопорный элемент. Для упрощения разъединения соединения при вытягивании цепи и, в частности, повторного закрывания после продолжительного срока службы стопорный элемент выполнен так, что он имеет замок и два конца с возможностью их введения через отверстие соответственно в одном направлении охватывающего по окружности кольцевого канала и запирающие таким образом оба конца трубы друг с другом по оси. 14 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

Изобретение относится к устройству для соединения двух концов трубы с элементом муфты и вставным элементом, причем в зоне нахлеста элемент муфты имеет, по меньшей мере, одну предусмотренную внутри концентрическую выемку, а вставной элемент имеет, по меньшей мере, одну, охватывающую внешнюю поверхность выемки, и, причем, элемент муфты имеет, по меньшей мере, одно отверстие в зоне выемки, через которое может вводиться в каждый кольцевой канал, образованный выемками, по меньшей мере, один гибкий стопорный элемент.

Устройства для соединения двух концов трубы, называемые также более кратко - муфтами трубы, - существуют в разнообразных выполнениях давно. В простейшем случае концы трубы снабжены фланцами и соединяются друг с другом резьбой посредством соответствующих соосных отверстий. При этом герметизация осуществляется, как правило, посредством уложенных в соответствующие выемки уплотнений. Для некоторых целей применения концы трубы имеют также непосредственно подогнанную друг к другу винтовую резьбу, так что трубы, например бурильные трубы, непосредственно могут свинчиваться друг с другом.

Также известно применение множества отдельных стопорных элементов вместо соединенных цепей для образования соединения с геометрическим замыканием, для чего часто используются маленькие диски, диаметры которых соответствуют диаметру кольцевого канала (US-A-4052091).

Также уже известно использование так называемых "быстроразъемных муфт", с возможностью их быстрого замыкания и повторного открывания, в большинстве случаев, без инструмента, например, при помощи соединительных хомутиков. Такие муфты подходят, в частности, для применений, при которых трубы должны открываться чаще. К быстроразъемным муфтам относятся также прежде названные устройства, в которых существует охватывающий по окружности кольцевой канал в зоне нахлеста элемента муфты и вставного элемента, в который через отверстие вводят цепь, в качестве стопорного элемента, заполняющего после этого всю длину кольцевого канала для предоставления концам трубы необходимого осевого упора (DE-A1-3324271, DE B1 2902278).

Недостаток этих известных цепных муфт заключается в том, что они подвергаются сильному загрязнению и коррозии, в частности, после длительного срока эксплуатации, и при экстремальных условиях, например, при разработках подземным способом, поэтому разъединение соединения посредством вытягивания цепи и, в частности, повторное замыкание часто становятся возможными только с большой трудоемкостью. Поскольку вдевание цепи по всей окружности муфты трубы относительно сложное, а в большинстве случаев - возможно только при новом, т.е. абсолютно чистом состоянии муфты. Однако это противоречит основному принципу применения быстроразъемной муфты. Более того, недостатком является то, что такое соединение труб, обычно имеющее место при разработках подземным способом, в горизонтальном положении в течение длительного периода времени и при используемом при высоком давлении трубопровода, может повреждаться или даже разрушаться на каком-то участке, в частности, вследствие подземных изгибающих напряжений, там, где отдельные элементы цепей не выдерживают возникающие из-за таких изгибов точечные нагрузки.

Поэтому в основе изобретения лежит задача выполнить и усовершенствовать прежде названное и подробно описанное ранее устройство для соединения двух концов трубы таким образом, чтобы избежать вышеупомянутых недостатков и, в частности, сделать возможным быстрое соединение, не отклоняясь от известной простой конструктивной сборки.

Эта задача решается при помощи устройства согласно п.1 ограничительной части формулы изобретения посредством того, что стопорный элемент выполнен так, что он имеет замок и два конца с возможностью их введения через отверстие соответственно в одном направлении охватывающего по окружности кольцевого канала и запирающие таким образом оба конца трубы друг с другом по оси, и что гибкий стопорный элемент выполнен в виде двойной цепи, причем оба конца двойной цепи выполнены одинаковой длины.

Вследствие этого появилась возможность больше не передвигать полностью стопорный элемент по всей длине внутреннего кольцевого канала, а скорее "делить" его и одновременно задвигать его соответственно расположенными напротив друг друга половинами. В частности, путь передвижения стопорного элемента делится пополам. Это имеет преимущество в том, что при демонтаже, благодаря делению пополам, легче передавать растягивающее усилие на стопорный элемент, в частности, больше не нужно вытягивать весь стопорный элемент через втулку, что было бы невозможно также в случае произошедшей за определенное время возможной деформации. Согласно изобретению гибкий стопорный элемент выполнен в виде двойной цепи. Под "двойной цепью" понимают цепь с одним замком и двумя выходящими из замка открытыми концами. В ней оба конца двойной цепи выполнены одинаковой длины. При этом геометрия звеньев цепи подогнана к поперечному сечению кольцевого канала.

Согласно другому техническому решению изобретения выемки выполнены изогнутыми и образуют при закрытом устройстве кольцевой канал, по существу, с круглым поперечным сечением. Это позволяет особенно просто изготавливать устройство.

Разумеется, что при более значительных усилиях нажима вместо одной цепи на каждое соединение могут также располагаться друг за другом две или большее количество цепей для восприятия более значительных осевых растягивающих усилий. Кроме того, устройство, естественно, может выполняться также в виде двойного ниппеля, так что оба конца трубы могут быть выполнены одинаково, например, в виде элемента муфты, и что двойной ниппель имеет соответствующим образом сформованные вставные элементы. Согласно изобретению двойная цепь может быть изготовлена в различных выполнениях, в частности, она может иметь сферические звенья цепи, подобные дискам звенья цепи, или также звенья цепи, выполненные в виде цилиндрических штифтов.

Согласно другому техническому решению изобретения замок при введенном стопорном элементе полностью помещается в отверстии элемента муфты. Это особенно целесообразно, так как отверстие в этом случае может быть снабжено соответствующей закрывающей пластиной для предотвращения загрязнения внутри кольцевого канала.

Следующее выполнение изобретения предусматривает, что замок выполнен как монтажный ниппель. В этом случае геометрическая форма монтажного ниппеля может сообразовываться с геометрией на участке отверстия кольцевого канала для неподвижной фиксации стопорного элемента в своем положении. Однако альтернативно также возможно, что замок выполнен в виде строповочной петли, причем целесообразно, если компоновка строповочной петли предусмотрена в середине стопорного элемента.

Особенно целесообразное техническое решение изобретения предусматривает, что на участке каждого кольцевого канала предусмотрен, по меньшей мере, один смазочный ниппель, предпочтительно расположенный диаметрально противоположно к соответствующему отверстию. Вследствие этого становится возможным после введения стопорного элемента полностью наполнять кольцевой канал для предотвращения проникновения грязи или влаги, что позволяет незатруднительно извлекать стопорный элемент даже после более длительного срока эксплуатации.

Согласно другому выполнению изобретения отверстие в элементе муфты закрывается пружинной скобой, окружающей большей частью элемент муфты. При этом целесообразно, если пружинная скоба расположена в проходящем по периметру пазу, выполненном на внешней стороне элемента муфты, чтобы надежно исключать осевое сползание, а вместе с ним - открывание отверстия.

В другом выполнении изобретения вставной элемент может состоять из стальной трубы и быть приформованным к одному концу трубы. Однако альтернативно также возможно изготавливать вставной элемент из полимерного материала. В любом случае, выбор материала для соответствующего изобретению устройства будет зависеть от соответствующих параметров использования.

Далее приводится более подробное разъяснение изобретения на основании только предпочтительных примеров выполнения со ссылкой на чертежи. На чертежах показаны:

Фиг.1. Первый пример выполнения изобретения в продольном сечении (фиг.1А) и в поперечном сечении (фиг.1В).

Фиг.2. Выполненный в виде цепи стопорный элемент согласно фиг.1.

Фиг.3. Второй пример выполнения изобретения в продольном сечении (фиг.3А) и в поперечном сечении (фиг.3В).

Фиг.4. Выполненный в виде цепи стопорный элемент согласно фиг.3.

Фиг.5. Третий пример выполнения изобретения в продольном сечении (фиг.5А) и в поперечном сечении (фиг.5В).

Фиг.6. Выполненный в виде цепи стопорный элемент согласно фиг.5.

Фиг.7. Другой пример выполнения изобретения в продольном сечении (фиг.7А) и в поперечном сечении (фиг.7В).

Фиг.8. Выполненный в виде цепи стопорный элемент согласно фиг.7.

Фиг.9. Другой пример выполнения изобретения в продольном сечении (фиг.9А) и в поперечном сечении (фиг.9В).

Фиг.10. Выполненный в виде цепи стопорный элемент согласно фиг.9.

Фиг.11. Другой пример выполнения изобретения в продольном сечении (фиг.11А) и в поперечном сечении (фиг.11В) и

Фиг.12. Выполненный в виде цепи стопорный элемент согласно фиг.11.

На чертежах изображены самые различные формы выполнения соответствующего изобретению устройства, причем в разных формах выполнения одинаковые элементы снабжены соответственно одинаковыми ссылочными обозначениями.

На фиг.1А показано соответствующее изобретению устройство в закрытом положении, в продольном сечении, а на фиг.1В - соответствующее изобретению устройство в поперечном сечении. Два конца 1 и 2 трубы одинакового диаметра выполнены так, что на первом конце 1 трубы предусмотрен элемент 3 муфты, а на другом конце 2 трубы - элемент 4 муфты. В зоне нахлеста обеих труб элемент 3 муфты имеет внутри концентрическую выемку 5, а вставной элемент 4 снабжен на своей внешней поверхности проходящей по периметру выемкой 6, как это, в частности, можно увидеть в поперечном сечении соответствующего изобретению устройства согласно фиг.1В. Обе выемки 5 и 6 образуют кольцевой канал.

В представленном предпочтительном примере выполнения элемент 3 муфты имеет на своей верхней стороне отверстие 7, в которое может вводиться гибкий стопорный элемент в каждый из кольцевых каналов, образованных выемками 5 и 6. При этом герметизацию обоих концов трубы осуществляет расположенное в пазу 8 уплотнение 9, которое может быть выполнено, например, в виде 0-образного кольца.

Предпочтительно, если в качестве стопорного элемента используют цепь 10, содержащую в центре выполненный в виде монтажного ниппеля 11 замок, в котором фиксированы два одинаковой длины конца цепей с множеством сферических звеньев 12 цепи. Сразу видно, что применяемую в соответствующем изобретению устройстве "двойную цепь" можно использовать для стопорения обоих концов 1 и 2 трубы так, что оба конца цепи 10 могут одновременно вводиться в соответствующие половины кольцевого канала из выемок 5 и 6, до тех пор, когда, наконец, монтажный ниппель 11 не будет находиться в отверстии 7 кольцевого канала, что отчетливо видно на фиг.1В.

В изображенном и в этом отношении - предпочтительном примере выполнения -диаметрально противоположно к отверстию 7, предусмотрен смазочный ниппель 13, посредством которого в кольцевой канал вдавливают смазку для защиты от грязи и коррозии находящейся в нем цепи. Более того, отверстие 7 закрыто пружинной скобой 14, охватывающей элемент 3 муфты, как это изображено на фиг.1В, так что и таким способом также обеспечивается защита кольцевого канала. Осевое сползание пружинной скобы 14 предотвращается выполненным соответствующим образом проходящим по периметру пазом 15 в элементе 3 муфты.

На фиг.3 и фиг.4, или на фиг.5 и фиг.6 показана такая же муфта трубы, как и на фигурах 1 и 2, причем применяются только разные цепи 10′ и 10″. В цепи 10′ звенья 12′ цепи выполнены в виде дисков. Для цепи 10″ используются выполненные в виде цилиндрических штифтов звенья 12″ цепи, в остальном фигуры 3-6 точно соответствуют фигурам 1 и 2.

На фигурах 7А, 7В, а также на фиг.8 показан другой пример выполнения соответствующего изобретению устройства, причем используют цепь 10′″, в которой замок выполнен в виде строповочной петли 11′. В этом случае снова используют сферические звенья 12 цепи. Не показано, что такая цепь также может быть оборудована сформованными иначе звеньями цепи.

На фигурах 9А, 9В, а также на фиг.10 показан другой пример выполнения соответствующего изобретению устройства, причем первый конец 1′ трубы имеет элемент 3′ муфты с таким же как труба внешним диаметром, а второй конец 2′ трубы - вставной элемент 4′ опять же с одинаковым наружным диаметром. Вследствие этого достигают особенно компактной муфты трубы, которую особенно можно использовать для труб низкого давления со значительной механической нагрузкой в стесненных условиях, как, например, при разработках подземным способом. В данном случае смазочный ниппель 13 и пружинная скоба 14 выступают только минимально, так что муфта трубы абсолютно невосприимчива к внешним механическим воздействиям.

Кроме того, на фигурах 11А, 11В, а также на фиг.12 показана форма выполнения соответствующего изобретению устройства, в которой концы 1″ и 2″ трубы посредством соответствующим образом выполненных элементом 3″ муфты или вставного элемента 4″ так выставлены, что на участке муфты трубы не изменяется внутреннее поперечное сечение трубы. Такое выполнение, в частности, подходит для труб, которые следует регулярно чистить внутри, так как в данном случае муфта трубы не представляет собой сужение, поэтому без проблем возможна очистка трубопровода скребком.

Наконец, следует заметить, что даже если в изображенных примерах выполнения показаны два конца трубы с элементом муфты и вставным элементом, изобретение охватывает также такие муфты трубы, в которых концы трубы выполнены идентично и, где необходимое соединение путем геометрического замыкания обеспечивает двойной ниппель с двойным количеством цепей. Кроме того, также могут иметь место несколько цепей в параллельных кольцевых каналах для выдерживания соответственно более высоких растягивающих усилий, даже если это не изображено на чертеже.

1. Устройство для соединения двух концов (1, 1′, 1″, 2, 2′, 2″) трубы с элементом (3, 3′, 3″) муфты и вставным элементом (4, 4′, 4″), причем в зоне нахлеста элемент (3, 3′, 3″) муфты имеет, по меньшей мере, одну предусмотренную внутри концентрическую выемку (5), а вставной элемент (4, 4′, 4″) имеет, по меньшей мере, одну проходящую по периметру на внешней поверхности выемки (6), и причем элемент (3, 3′, 3″) муфты имеет, по меньшей мере, одно отверстие (7) в зоне выемки (5), через которую могут вводиться в каждый кольцевой канал, образованный выемками (5, 6), по меньшей мере, один гибкий стопорный элемент, отличающееся тем, что стопорный элемент выполнен так, что он имеет замок и два конца, которые выполнены с возможностью их введения через отверстие (7) соответственно в одном направлении проходящего по периметру кольцевого канала и блокируют таким образом оба конца (1, 1′, 1″, 2, 2′, 2″) трубы друг с другом по оси, и что гибкий стопорный элемент выполнен в виде двойной цепи (10, 10′, 10″, 10′″), причем оба конца двойной цепи (10, 10′, 10″, 10′″) выполнены одинаковой длины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вырезы (5, 6) имеют изгибающееся поперечное сечение и образуют при закрытом устройстве, по меньшей мере, один кольцевой канал, по существу, с круглым поперечным сечением.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что двойная цепь (10, 10′, 10″, 10′″) имеет сферические звенья (12, 12″, 12″) цепи или подобные дискам звенья (12′) цепи или выполненные в виде цилиндрических штифтов звенья (12″) цепи.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замок при введенном стопорном элементе полностью входит в отверстие (7) элемента (3, 3′, 3″) муфты.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что замок при введенном стопорном элементе полностью входит в отверстие (7) элемента (3, 3′, 3″) муфты.

6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что замок при введенном стопорном элементе полностью входит в отверстие (7) элемента (3, 3′, 3″) муфты.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что замок выполнен как монтажный ниппель (11, 11″) или в виде строповочной петли (11′).

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что замок выполнен как монтажный ниппель (11, 11″) или в виде строповочной петли (11′).

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что замок выполнен как монтажный ниппель (11, 11″) или в виде строповочной петли (11′).

10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что на участке каждого кольцевого канала был предусмотрен, по меньшей мере, один смазочный ниппель (13).

11. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что на участке кольцевого канала был предусмотрен, по меньшей мере, один смазочный ниппель (13) и каждый смазочный ниппель (13) расположен диаметрально противоположно к соответствующему отверстию (7).

12. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что отверстие (7) закрывается пружинной скобой (14), охватывающей большей частью элемент (3, 3′, 3″) муфты.

13. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что отверстие (7) закрывается пружинной скобой (14), охватывающей большей частью элемент (3, 3′, 3″) муфты и пружинная скоба (14) расположена в выполненном на внешней стороне элемента (3, 3′, 3″) муфты проходящем по периметру пазу (15).

14. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что вставной элемент (4, 4′, 4″) состоит из стальной трубы и приформован к одному концу (1, 1′, 1″) трубы.

15. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что вставной элемент изготовлен из полимерного материала.