Фиттинг с фланцами для использования с системой герметизации труб

Группа изобретений относится к фитингу для металлических труб в оболочке. Фитинг содержит переходник, содержащий трубчатый элемент, формирующий продольный канал с продольной осью, для прохождения потока текучей среды; корпус, в который входит труба. Корпус расположен напротив переходника и выровнен по продольной оси. Уплотнительный элемент расположен между переходником и корпусом. В фиксатор, который расположен снаружи уплотнительного элемента, входят переходник и корпус. Первый фланец расположен возле переходника, а второй фланец расположен возле корпуса. Также имеется крепежный элемент для стягивания первого и второго фланцев в направлении друг к другу. Описаны варианты выполнения фитинга. Изобретение повышает герметичность соединения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Изобретение относится в целом к трубопроводным системам, в частности к фитингам для использования с системой герметизации труб. В настоящее время гибкие трубы, такие как гофрированные трубы из нержавеющей стали, используются во многих применениях, требующих осуществления основной и вспомогательной герметизации. Различные нормативные документы как местного, так и федерального уровня содержат требования, чтобы некоторые типы систем гибких трубопроводов были снабжены вспомогательной системой герметизации. Системы герметизации трубопроводов используются в технике для удерживания в трубопроводах текучих сред, которые циркулируют в трубах. Одна такая система герметизации описана в патенте US №7,004,510, полное содержание которого вводится здесь ссылкой. В заявке US №12/207,626, полное содержание которой вводится здесь ссылкой, описывается фитинг с резьбой для использования с системой герметизации труб.

СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В изобретении предлагается фитинг для металлических труб в оболочке, содержащий: переходник, содержащий трубчатый элемент, формирующий продольный канал с продольной осью, для прохождения потока текучей среды; корпус, в который входит труба, причем корпус расположен напротив переходника и выровнен по продольной оси; уплотнительный элемент, расположенный между переходником и корпусом; фиксатор, который расположен снаружи уплотнительного элемента и в который входит переходник и корпус; первый фланец, расположенный возле переходника, и второй фланец, расположенный возле корпуса; и крепежный элемент для стягивания первого и второго фланцев в направлении друг к другу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0003] Фигура 1 - вид сечения фитинга с фланцами для использования в системе 1 герметизации труб, присоединенной к трубе.

[0004] Фигура 2 - вид сечения переходника фигуры 1.

[0005] Фигура 3 - вид сечения корпуса фигуры 1.

[0006] Фигура 4 - увеличенный вид сечения втулки фигуры 1.

[0007] Фигура 5 - вид сечения фитинга по альтернативному варианту.

[0008] Фигура 6 - увеличенный вид части фигуры 5.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] На фигуре 1 приведен вид сечения одного из вариантов фитинга с фланцами, соединенного с системой герметизации труб. Фитинг содержит переходник 100 и корпус 200. Переходник 10 имеет продольный сквозной канал 106 для прохождения текучей среды (газа, жидкости и т.п.). Как это описано в патентах US №5,799,989, 6,079,749 и 6,428,052, переходник 100 взаимодействует с уплотнительным элементом 300, в результате чего гофрированная труба сжимается между переходником 100 и уплотнительным элементом 300 для формирования соединения, герметичного для текучей среды. Уплотнительный элемент 300 может быть сформирован разрезными кольцевыми шайбами, зажимной конусной втулкой или другим элементом. Для удерживания уплотнительного элемента 300 на месте и направления корпуса в нужное положение в процессе работы используется фиксатор 400. На оболочку 702 гофрированной трубы 700 надета втулка 500 для механического соединения оболочки 702 с корпусом 200. Втулка 500 также формирует уплотнение корпуса 200 для текучей среды, как это описано ниже.

[0010] На фигуре 2 приведен вид сечения переходника 100 фигуры 1. Переходник 100 в целом представляет собой трубчатый элемент 102, в котором имеется сквозной канал 106, проходящий по продольной оси 104. От трубчатого элемента 102 отходит кольцевой выступ 108, примерно перпендикулярный продольной оси 104. Когда фитинг собран, как это описано ниже, с выступом 108 взаимодействует фланец 600. Выступ 108 имеет наклонную направляющую поверхность 110, проходящую под некоторым углом к продольной оси 104 фитинга. В одном из вариантов угол направляющей поверхности 110 соответствует углу входной поверхности 402 фиксатора 400. Переходник 100 имеет кольцевую канавку 112 для кольцевого уплотнения внутренней поверхности фиксатора 400. Переходник 100 содержит также уплотняющую поверхность 114, которая соприкасается с гофрированной трубой 700, так что она зажимается между уплотняющей поверхностью 114 переходника и уплотняющей поверхностью 302 уплотнительного элемента 300. В одном из вариантов угол уплотняющей поверхности 114 переходника соответствует углу уплотняющей поверхности уплотнительного элемента 300.

[0011] На фигуре 3 приведен вид сечения корпуса 200 фигуры 1. Корпус 200 имеет кольцевую канавку 204, сформированную на внешней поверхности его первого конца, который находится ближе к переходнику 100. В кольцевой канавке 204 может быть установлено уплотнительное кольцо для обеспечения улучшенного уплотнения между корпусом 200 и фиксатором 400. Корпус 200 также имеет конструктивные признаки, которые обеспечивают дренаж текучей среды. Корпус 200 содержит дренажное отверстие 206, проходящее сквозь внешнюю стенку корпуса 200. Дренажное отверстие 206 обеспечивает выпуск текучей среды, вытекающей из трубы 700 (фигура 1). Для контроля утечки текучей среды могут использоваться датчики (не показаны), которые соединены с дренажным отверстием 206.

[0012] Втулка 500 расположена на заднем конце корпуса 200 и взаимодействует с оболочкой 702 трубы 700 (фигура 1). Втулка 500 размещается в кольцевом углублении 208, профиль которого имеет форму усеченного конуса, на задней части корпуса 200, где труба 700 входит в фитинг. Углубление 208 имеет поверхность, проходящую под углом α относительно продольной оси 104 фитинга. В одном из вариантов угол α равен 30°.

[0013] На фигуре 4 приведен вид сечения втулки 500 фигуры 1. Втулка 500 имеет наклонную поверхность 502, состоящую из первой части 504 и второй части 506, которые наклонены к продольной оси 104 под разными углами. Первая часть 504 имеет крутой угол наклона (например, 45°), формирующий заостренную кромку 510 втулки 500. Эту кромку 510 вдавливают в оболочку 702 трубы при сборке фитинга, как это будет описано ниже. Вторая, более пологая, часть 506 и проходит под углом b (например, 20°). При такой конфигурации втулки 500 (угол b меньше угла α углубления 208) ее кромку 510 можно вдавливать в оболочку 702 в направлении центральной линии корпуса. Кромка 510 входит в зацепление с оболочкой 702 и обеспечивает механическое крепление корпуса 200 к оболочке 702. В результате обеспечивается механическое крепление к оболочке 702, герметичное для текучей среды, для ограничения растяжения узла шланга под давлением в продольном направлении. Кроме того, запрессовывание втулки 500 в кольцевое углубление 208, профиль которого имеет форму усеченного конуса, также обеспечивает уплотнение металл-металл для текучей среды. Труба 700 может иметь оболочку 702, которая описана в заявке US №12/207,626.

[0014] При монтаже фитинга на трубу 700 ее пропускают через фланец 650, втулку 500 и корпус 200. На дальнем конце трубы 700 оболочка 702 снята, чтобы открыть по меньшей мере одно углубление между гофрами гофрированной трубы 700. Гофрированная труба 700 имеет внешнюю поверхность, состоящую из волнообразных выступов (гофр) и углублений между ними. В открытом (без оболочки) углублении гофрированной трубы 700 устанавливают уплотнительный элемент 300. Трубу 700 тянут назад через корпус 200, пока уплотнительный элемент не упрется в выступ 220.

[0015] Поверх уплотнительного элемента 300 надвигают фиксатор 400. В фиксатор 400 вдвигают переходник 100, направляемый направляющей поверхностью 110, взаимодействующей с входной поверхностью 402. На трубчатый элемент 102 устанавливают охватывающий его фланец 600. В отверстия 602 фланца 600 вводят крепежные элементы (например, болты) 800 и вворачивают их в резьбы 652 во фланце 650. В рассматриваемых вариантах используются четыре болта.

[0016] При затягивании болтов 800 уплотняющая поверхность 114 переходника прижимается к открытой (без оболочки) гофрированной металлической трубе 700, и эта труба зажимается между уплотняющей поверхностью 114 переходника и уплотняющей поверхностью 302 уплотнительного элемента 300. При стягивании фланцев 600 и 650 в результате сжатия металлической трубы 700 между уплотняющей поверхностью 114 переходника и уплотняющей поверхностью 302 труба 700 сгибается с формированием двух слоев металла между уплотняющей поверхностью 114 переходника и уплотняющей поверхностью 302. Формируется уплотнение металл-металл между адаптером 100 и трубой 700.

[0017] При дальнейшем затягивании болтов 800 втулка 500 втягивается в углубление 208, имеющее форму усеченного конуса, в корпусе 200. Поскольку угол α углубления 208 больше угла b второй части 506 наклонной поверхности 502, то втулка 500 вдавливается в оболочку 702. Кромка 510 втулки 500 взаимодействует с оболочкой 702, обеспечивая механическое соединение, герметичное для текучей среды. В результате запрессовывания втулки 500 в углубление 208 формируется уплотнение для текучей среды между втулкой 500 и корпусом 200.

[0018] На фигуре 5 приведен вид сечения фитинга 900 по альтернативному варианту. Многие элементы фитинга 900 аналогичны элементам фитинга 100 и указаны такими же ссылочными номерами. Отличие фитинга 900 от фитинга 100 заключается в разнице между уплотняющими поверхностями 902 и 114 переходника. На фигуре 6 приведен увеличенный вид уплотняющей поверхности 902 переходника. Уплотняющая поверхность 902 переходника проходит под тем же углом относительно продольной оси 104, что и уплотняющая поверхность 302.

[0019] Как показано на фигуре 6, уплотняющая поверхность переходника имеет вырез 904, в результате чего площадь уплотняющей поверхности 902 переходника меньше площади уплотняющей поверхности 302. Вырез 904 имеет первую стенку 906, примерно параллельную продольной оси 104. Вырез 904 имеет также вторую стенку 908, которая примерно перпендикулярна продольной оси 104. При сборке фитинга затягиваемые болты 800 вдвигают переходник 100 в корпус 200. В результате, как показано на фигуре 6, металлическая труба 700 сжимается между уплотняющей поверхностью 902 переходника и уплотняющей поверхностью 302. При сжатии гофра металлической трубы кромка между уплотняющей поверхностью 902 и первой стенкой 906 нажимает на трубу 700, в результате чего формируется кольцевой сгиб 710 трубы 700. Этот сгиб служит линейным уплотнением и позволяет компенсировать дефекты трубы 700, связанные со сварными швами, допусками на механическую обработку и т.п.

[0020] Система герметизации труб может использоваться в разных применениях, включая прокладку трубопроводов под землей без дополнительной защиты, наземную прокладку трубопроводов (вне помещений), использование их в помещениях для повышенных давлений, а также во вспомогательных системах герметизации для трубопроводов в нефтехимической промышленности.

[0021] В то время как были представлены и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, возможны различные модификации и замены частей, которые не выходят за рамки сущности и объема изобретения. Соответственно, необходимо понимать, что описание служит исключительно целям иллюстрации изобретения и ни в коем случае не ограничивает его.

1. Фитинг для металлических труб в оболочке, содержащий:
переходник, содержащий трубчатый элемент, формирующий продольный канал с продольной осью, для прохождения потока текучей среды;
корпус, в который входит труба, причем корпус расположен напротив переходника и выровнен по продольной оси;
уплотнительный элемент, расположенный между переходником и корпусом;
фиксатор, который расположен снаружи уплотнительного элемента и в который входят переходник и корпус;
первый фланец, расположенный возле переходника, и второй фланец, расположенный возле корпуса; и
крепежный элемент для стягивания первого и второго фланцев в направлении друг к другу.

2. Фитинг по п.1, в котором переходник имеет отходящий от трубчатого элемента выступ, с которым взаимодействует первый фланец.

3. Фитинг по п.1, в котором
переходник имеет направляющую поверхность, проходящую под углом относительно продольной оси;
фиксатор имеет входную поверхность, проходящую под углом относительно продольной оси;

4. Фитинг по п.1, в котором переходник имеет кольцевую канавку, сформированную на его внешней поверхности, для установки в ней уплотнительного кольца с целью уплотнения фиксатора.

5. Фитинг по п.1, в котором
переходник имеет уплотняющую поверхность переходника;
уплотнительный элемент имеет уплотняющую поверхность уплотнительного элемента;
уплотняющая поверхность переходника и уплотняющая поверхность уплотнительного элемента взаимодействуют таким образом, что труба зажимается между ними.

6. Фитинг по п.5, в котором уплотняющая поверхность переходника проходит под острым углом относительно продольной оси, и уплотняющая поверхность уплотнительного элемента проходит под таким же острым углом относительно продольной оси.

7. Фитинг по п.5, в котором уплотняющая поверхность переходника имеет вырез, имеющий первую стенку, соединяющуюся с уплотняющей поверхностью переходника по кромке, обеспечивающей сгибание трубы.

8. Фитинг по п.1, в котором корпус имеет кольцевую канавку, сформированную на его внешней поверхности, для установки в ней уплотнительного кольца с целью уплотнения фиксатора.

9. Фитинг по п.1, содержащий также дренажное отверстие, сформированное во внешней стенке корпуса.

10. Фитинг по п.1, содержащий также на втором конце корпуса втулку, которая взаимодействует с оболочкой трубы для механического прикрепления фитинга к оболочке, причем втулка обеспечивает уплотнение для текучей среды между втулкой и оболочкой и между втулкой и корпусом.

11. Фитинг по п.10, в котором корпус имеет кольцевое углубление, имеющее форму усеченного конуса, на дальней части второго конца корпуса, и втулка располагается в этом углублении.

12. Фитинг по п.11, в котором
кольцевое углубление, имеющее форму усеченного конуса, имеет поверхность, проходящую под первым углом относительно продольной оси;
втулка имеет наклонную поверхность, часть которой проходит под вторым углом относительно продольной оси, причем второй угол меньше первого угла.

13. Фитинг по п.1 для металлической трубы, которая представляет собой гофрированную трубу из нержавеющей стали.

14. Фитинг для присоединения к металлическим трубам в оболочке, содержащий:
переходник, содержащий трубчатый элемент, формирующий продольный канал с продольной осью, для прохождения потока текучей среды;
корпус, в который входит труба, расположенный напротив переходника и выровненный по продольной оси, причем через внешнюю стенку корпуса проходит дренажное отверстие;
уплотнительный элемент, расположенный между переходником и корпусом;
фиксатор, который расположен снаружи уплотнительного элемента и в который входят переходник и корпус;
первый фланец, расположенный возле переходника, и второй фланец, расположенный возле корпуса;
втулку на втором конце корпуса, которая взаимодействует с оболочкой трубы для механического прикрепления фитинга к оболочке, причем втулка обеспечивает уплотнение для текучей среды между втулкой и корпусом; и
крепежный элемент для стягивания первого и второго фланцев в направлении друг к другу;
причем переходник имеет отходящий от трубчатого элемента выступ, с которым взаимодействует первый фланец;
переходник имеет направляющую поверхность, проходящую под углом относительно продольной оси, и фиксатор имеет входную поверхность, проходящую под углом относительно продольной оси;
переходник имеет кольцевую канавку, сформированную на его внешней поверхности, для установки в ней уплотнительного кольца для уплотнения фиксатора;
переходник имеет уплотняющую поверхность переходника, уплотняющий элемент имеет уплотняющую поверхность уплотнительного элемента, и уплотняющая поверхность переходника и уплотняющая поверхность уплотнительного элемента взаимодействуют таким образом, что труба зажимается между ними;
корпус имеет кольцевую канавку, сформированную на его внешней поверхности, для установки в ней уплотнительного кольца для уплотнения фиксатора;
корпус имеет кольцевое углубление, имеющее форму усеченного конуса, на дальней части второго конца корпуса, и втулка располагается в этом углублении; причем кольцевое углубление, имеющее форму усеченного конуса, проходит под первым углом относительно продольной оси, и втулка имеет наклонную поверхность, часть которой проходит под вторым углом относительно продольной оси, причем второй угол меньше первого угла.

15. Фитинг для присоединения к металлическим трубам в оболочке, причем фитинг и трубы содержат:
переходник, содержащий трубчатый элемент, формирующий продольный канал с продольной осью, для прохождения потока текучей среды;
корпус, в который входит труба и который выровнен по продольной оси, причем через внешнюю стенку корпуса к внутренней стенке корпуса проходит дренажное отверстие;
причем труба представляет собой гофрированную трубу с выступами и углублениями между ними, и оболочка расположена радиально снаружи трубы и имеет цилиндрическую внешнюю поверхность;
уплотнительный элемент, расположенный в одном из углублений на внешней поверхности трубы, причем уплотнительный элемент расположен между переходником и корпусом;
фиксатор, имеющий первую часть с первым, внешним, диаметром, равным второму, внешнему, диаметру первой части корпуса, имеющего вторую часть с третьим, внешним, диаметром, который меньше второго, внешнего, диаметра, причем вторая часть корпуса входит внутрь первой части фиксатора;
кольцевое уплотнение, расположенное между фиксатором и второй частью корпуса;
первый фланец и второй фланец, соприкасающийся с корпусом; и
крепежный элемент, соединяющий первый и второй фланцы.

16. Фитинг для присоединения к металлическим трубам в оболочке по п.15, в котором уплотнительный элемент выполнен из металла.

17. Фитинг для присоединения к металлическим трубам в оболочке по п.15, в котором фиксатор имеет вторую часть с четвертым, внутренним, диаметром, который меньше первого, внешнего, диаметра.

18. Фитинг для присоединения к металлическим трубам в оболочке по п.17, в котором четвертый, внутренний, диаметр меньше третьего, внешнего диаметра.

19. Фитинг для присоединения к металлическим трубам в оболочке по п.18, в котором вторая часть фиксатора, имеющая четвертый, внутренний, диаметр, имеет цилиндрическую форму.

20. Фитинг для присоединения к металлическим трубам в оболочке по п.15, в котором труба представляет собой кольцевую гофрированную трубу или спиральную гофрированную трубу.