Соединительный узел



Соединительный узел
Соединительный узел
Соединительный узел
Соединительный узел
Соединительный узел
Соединительный узел
Соединительный узел

 


Владельцы патента RU 2585996:

АКЕР САБСИ АС (NO)

Изобретение относится к соединительному узлу, предназначенному для соединения концов первой и второй труб. Концы труб имеют обращенные наружу трубные зажимные профили. Зажимные сегменты распределены вокруг конца второй трубы и имеют соединенную и подвижную часть с сегментными зажимными профилями. Подвижная часть установлена с возможностью поворота между внутренним зажимным положением и наружным свободным положением. Среди пар обращенных друг к другу зажимных профилей, содержащих первую пару, включающую сегментный зажимной профиль и обращенный к ней трубный зажимной профиль конца второй трубы, и вторую пару, по меньшей мере одна пара имеет наклонную поверхность, смещенную на расстояние смещения относительно обращенной к ней наклонной поверхности профиля, с которым она входит в зацепление. Описан также способ соединения соединительного узла. Изобретение обеспечивает быстрое соединение соединительного узла. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к соединительному узлу, пригодному для соединения концов труб. В частности, изобретение относится к соединительному узлу с зажимными сегментами, который устанавливаются в зажимное положение в состоянии предварительного натяжения.

Уровень техники

Известно множество различных решений для коаксиального соединения двух концов труб. В частности, существует множество решений для соединения отдельных трубных секций в водоотделяющие колонны, пригодные для прохождения сквозь дно моря к подводной скважине. Такие колонны, состоящие из трубных секций, должны выдерживать большие и изменяющиеся силы, а соединения между всеми трубными сегментами должны сохранять свою герметичность.

В некоторых типах соединений множество зажимных сегментов установлено вокруг соединяемых концов труб. Зажимные сегменты имеют внутренние зажимные профили, которые входят в зацепление с наружными зажимными профилями соответствующих концов труб. Для того чтобы лучше выдерживать действие больших и изменяющихся сил, зажимные сегменты в зажимном положении имеют предварительный натяг.

Опубликованная Европейская патентная заявка ЕР 367419 раскрывает такое соединение. Множество зажимных сегментов образуют зажимное соединение с двумя обращенными к ним концами труб при помощи двух наружных запорных колец. При перемещении этих двух запорных колец в осевом направлении друг к другу зажимные сегменты прижимаются радиально внутрь в зажимное положение. Указанные два запорных кольца можно перемещать в осевом направлении при помощи гаек, навинченных на болты, которые проходят через эти два запорных кольца.

Публикация патента US 4557508 раскрывает аналогичное решение, в котором одно приводное кольцо с наклонной внутренней поверхностью при перемещении в осевом направлении прижимает зажимные сегменты внутрь в зажимное положение.

Публикация патента US 5634671 раскрывает муфту водоотделяющей колонны, имеющую разрезное запорное кольцо с внутренними профилями, которые могут входить в зацепление с обращенными к ним наружными зажимными профилями на обоих концах двух соседних труб водоотделяющей колонны. Указанные профили имеют наклонные скользящие поверхности, которые создают предварительный натяг в запорном кольце, когда оно перемещается в радиальном направлении в зажимных профилях концов труб. Разрезное запорное кольцо расположено в осевом направлении между двумя концами труб и соединяет их, когда указанное кольцо находится в зажимном положении. В зажимном положении ряд приводных кольцевых кулачков остается в контакте с запорным кольцом, чтобы удерживать кольцо в этом положении.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение соединительного узла, пригодного для соединения обращенных друг к другу и коаксиально расположенных концов труб, при этом указанный соединительный узел имеет небольшой размер в радиальном направлении и обеспечивает быстрое соединение. Другие полезные решенные задачи раскрыты в приведенном ниже общем описании и в подробном описании вариантов осуществления.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен соединительный узел, предназначенный для соединения первого и второго концов соответствующих первой и второй труб в позиции, в которой концы труб расположены коаксиально и упираются друг в друга. Концы труб имеют трубные зажимные профили, обращенные наружу в радиальном направлении, при этом соединительный узел содержит:

множество зажимных сегментов, которые распределены по периметру конца второй трубы и которые имеют соединенную часть и подвижную часть. Соединенная часть и подвижная часть имеют сегментные зажимные профили, обращенные к трубным зажимным профилям. Кроме того, подвижная часть выполнена с возможностью поворота в радиальном направлении относительно поворотной части между внутренним поворотным зажимным положением и наружным поворотным свободным положением;

упорную втулку, которая расположена на периферии второй трубы и имеет упор, выступающий в осевом направлении, под которым расположены участок соединенной части зажимных сегментов и поворотная часть; и

зажимную втулку, расположенную на периферии первой трубы и имеющую упор, выступающий в осевом направлении, под которым расположен участок подвижной части зажимных сегментов, когда зажимные сегменты находятся в зажимном положении.

Согласно настоящему изобретению, среди пар, обращенных друг к другу зажимных профилей, содержащих:

первую пару, включающую сегментный зажимной профиль соединенной части и обращенный к нему трубный зажимной профиль конца второй трубы; и

вторую пару, включающую сегментный зажимной профиль подвижной части и обращенный к нему трубный зажимной профиль конца первой трубы;

по меньшей мере одна пара имеет наклонную поверхность, которая смещена на расстояние смещения относительно обращенной к ней наклонной поверхности профиля, с которым она входит в зацепление. Это смещение создает растягивающее напряжение в осевом направлении в зажимных сегментах, когда они находятся в зажимном положении.

Термин "концы труб", используемый в данном описании, означает не только конец труб как таковых, но также относится к другим трубчатым элементам, имеющим кругообразный конец, который присоединен к другому трубчатому элементу, также имеющему кругообразный конец.

В одном варианте осуществления сегментные зажимные профили соединенной части и подвижной части, а также трубные зажимные профили концов первой и второй труб имеют наклонные зажимные поверхности. Наклонная зажимная поверхность представляет собой поверхность зажимного профиля, предназначенную для скольжения вдоль части обращенного к ней зажимного профиля, с которым она входит в зацепление. Это скольжение приводит к растяжению зажимных сегментов в осевом направлении. Таким образом, зажимные сегменты получают предварительное натяжение при переходе в зажимное положение.

Согласно другому варианту осуществления узел содержит также распорный элемент, содержащий участок из упругого материала расположенный между зажимными сегментами и концом второй трубы или между соседними зажимными сегментами. Распорный элемент выталкивает зажимные сегменты в наружное свободное положение. В одном варианте осуществления распорный элемент содержит отдельные элементы, соединенные с каждым зажимным сегментом, смещая, таким образом, каждый зажимной сегмент отдельно. Распорный элемент может быть также выполнен в виде кольца, которое окружает конец первой трубы между зажимными сегментами и концом трубы. Другим вариантом является размещение упругих элементов между зажимными сегментами. Такие элементы прикладывают силу к зажимным сегментам в касательном направлении (относительно труб), заставляя их при этом поворачиваться в свободное положение. Перемещение зажимных сегментов наружу под действием распорного элемента способствует ускорению процесса зажима, поскольку конец первой трубы можно легко расположить коаксиально и переместить до упора с концом второй трубы без столкновения с зажимными сегментами, присоединенными к концу второй трубы.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения среди вышеуказанных первой и второй пары обращенных друг к другу зажимных профилей по меньшей мере одна пара имеет первую и вторую наклонные поверхности, обращенные к зажимному профилю. В этом варианте осуществления первые наклонные поверхности расположены ближе к противоположной паре, чем вторые наклонные поверхности. Кроме того, первое расстояние смещения между первыми наклонными поверхностями меньше, чем второе расстояние смещения между вторыми наклонными поверхностями. Благодаря такой разности смещения, обеспечивается более равномерное распределение растягивающих усилий в зажимных сегментах и на конце трубы соответствующего трубного зажимного профиля.

Зажимная втулка может быть установлена с возможностью отведения в осевом направлении по первой трубе, при этом между зажимной втулкой и опорным элементом в осевом направлении может быть установлена упругая манжета. В этом случае упругая манжета будет смещать зажимную втулку в направлении зажимного сегмента и предотвращать случайное отсоединение соединительного узла.

Упорная втулка также может быть установлена с возможностью отведения в осевом направлении по второй трубе, при этом между упорной втулкой и опорным элементом в осевом направлении может быть установлена упругая манжета.

Зажимная втулка или упорная втулка или обе этих втулки могут быть присоединены при помощи резьбы с возможностью перемещения в осевом направлении на соответствующем конце трубы. Альтернативно этому они могут быть установлены на поверхности скольжения конца трубы и удерживаться соседними компонентами в нужном осевом положении.

В одном варианте осуществления концы труб являются идентичными. В данном контексте идентичность концов труб означает, что концы труб являются идентичными без каких-либо присоединенных элементов, в частности, без упорной втулки. Наличие идентичных концов труб делает необязательным отслеживание нужного конца труб при сборке соединительного узла на концах труб.

Сегментные зажимные профили соединенной части и сегментные зажимные профили подвижной части зажимных сегментов могут быть идентичными. В некоторых вариантах осуществления, например, в которых распорный элемент представляет собой распорное кольцо, присоединенное к концу первой трубы, не имеет значения, какой конец зажимного сегмента соединяется с концами первой и второй труб.

Для соединительного узла согласно настоящему изобретению концы первой и второй труб могут быть высаженными или даже высаженными и бесшовными.

В одном варианте осуществления в осевом направлении сегментных зажимных профилей, а также между зажимными профилями зажимные сегменты в зажимном положении образуют наружную поверхность зажимного узла. Альтернативно этому зажимные сегменты в зажимном положении образуют наружную поверхность зажимного узла в осевом направлении между зажимными профилями.

Зажимные сегменты могут содержать обращенные наружу в радиальном направлении приводные поверхности, при этом зажимные сегменты могут быть повернуты внутрь при помощи инструмента, который входит в зацепление с указанными приводными поверхностями. Этот вариант осуществления отличается тем, что элемент (инструмент), который приводит в действие зажимные сегменты (т.е., переводит зажимные сегменты в зажимное положение), входит в зацепление с приводными поверхностями и удаляется после того, как соединение будет установлено. Эта особенность способствует получению узкого и легкого соединительного узла. Таким образом, приводной компонент удаляется, в то время как крепежный компонент (зажимная втулка), который закрепляет зажимные сегменты в зажимном положении, остается.

Выступающий упор зажимной втулки и/или упорной втулки может иметь внутренний диаметр, меньший, чем наружный диаметр, образованный приводными поверхностями.

Наружный диаметр, образованный наружной поверхностью зажимных сегментов в зажимном положении, может превышать 80% наибольшего наружного диаметра соединительного узла. Предпочтительно он может также превышать 90%. Кроме того, отношение между наружным диаметром трубных зажимных профилей и наружным диаметром труб в их миделевом сечении может составлять менее чем 1,2 (12/10). Это отношение может быть даже меньше, чем 1,1. Эти особенности делают соединительный узел согласно настоящему изобретению пригодным для получения узкого соединительного узла.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечена трубная секция водоотделяющей колонны, предназначенная для проведения ремонтных работ или оперативных мероприятий и имеющая два осевых конца и сквозное осевое отверстие с внутренним диаметром, составляющим по меньшей мере 2". Согласно изобретению, оба указанных осевых конца являются идентичными, бесшовными и высаженными с толщиной высаженной стенки, по меньшей мере в 1,65 раза превышающей толщину стенки трубной секции водоотделяющей колонны в миделевом сечении.

В одном варианте осуществления второго аспекта настоящего изобретения осевая высаженная длина осевых концов по меньшей мере в 8 раз превышает толщину стенки трубной секции водоотделяющей колонны в миделевом сечении.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечен способ высаживания конца трубы трубной секции водоотделяющей колонны, предназначенной для проведения ремонтных работ или оперативных мероприятий согласно второму аспекту изобретения. Указанный способ содержит следующие операции:

a) нагревание конца трубы;

b) закрепление трубы в неподвижном положении;

c) сдавливание или сжатие конца трубы высадочным компонентом и, таким образом, высаживание конца трубы;

d) перемещение трубы в положение, более близкое к высадочному компоненту;

e) двукратное повторение операций b), c) и d), а затем

f) повторное выполнение операций b) и c).

Краткое описание чертежей

После приведенного выше общего описания изобретения далее подробно раскрыт неограничительный пример варианта осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:

фиг.1 - вид в поперечном разрезе соединительного узла согласно изобретению, при этом концы двух труб еще не соединены;

фиг.2 - вид в поперечном разрезе, соответствующий фиг.1, однако, при этом концы труб и соединительный узел находятся в соединенном положении;

фиг.3 - вид соединительного узла в осевом направлении с зажимными сегментами в свободном положении;

фиг.4 - вид соединительного узла в осевом направлении с зажимными сегментами в зажимном положении;

фиг.5 - увеличенный вид в поперечном разрезе соединительного узла в соединенном положении;

фиг.6 - вид сбоку в поперечном разрезе одного демонтированного зажимного сегмента;

фиг.7 - вид в поперечном разрезе упругой манжеты и зажимной втулки;

фиг.8 - развернутый вид в аксонометрии соединительного узла, без концов труб; и

фиг.9 - вид спереди в поперечном разрезе высаженной трубной секции водоотделяющей колонны перед механической обработкой зажимных профилей на концах труб.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан соединительный узел 1 согласно настоящему изобретению в свободном положении. Соединительный узел 1 предназначен для соединения с первым концом 201 первой трубы 200 и вторым концом 301 второй трубы 300.

На каждой трубе 200, 300 наружные трубные зажимные профили 203, 303 расположены периферийно по окружности концов 201, 301 первой и второй труб, соответственно.

Ко второму концу 301 присоединено восемь зажимных сегментов 101, распределенных по окружности конца 301 второй трубы. Зажимные сегменты 101 имеют соединенную часть 103 и подвижную часть 105. Участок соединенной части 103 зажимных сегментов 101 удерживается под упором 109 упорной втулки 107, выступающим в осевом направлении. Подвижная часть 105 в свободном положении, показанном на фиг.1, расположена в позиции, радиально повернутой наружу. Зажимные сегменты 101 установлены с возможностью поворота внутрь и наружу вокруг поворотной части, расположенной под выступающим упором 109 упорной втулки 107.

Упорная втулка 107 навинчена на наружную трубную резьбу 309 второй трубы 300 и удерживается на месте контргайкой 111. При этом контргайка 111 вначале навинчена на трубную резьбу 309, а затем на трубную резьбу 309 навинчена упорная втулка 107. При присоединении зажимных сегментов 101 к концу 301 второй трубы упорную втулку 107 вращают для перемещения на значительное расстояние по трубной резьбе 309. Затем, удерживая на месте множество зажимных сегментов 101, как показано на фиг.1, упорную втулку 107 перемещают обратно в противоположном направлении, при этом упор 109, выступающий в осевом направлении, перемещается по концевому участку соединенной части 103 зажимных сегментов 101 (влево на фиг.1). Когда упорная втулка 107 будет находиться в нужном положении, контргайку 111 вращают по трубной резьбе 309 в направлении упорной втулки 107, чтобы застопорить упорную втулку 107.

Когда упорная втулка 107 застопорена в нужном положении, зажимные сегменты 101 могут поворачиваться на определенное угловое расстояние в радиальном направлении вокруг поворотной части, расположенной под выступающим упором 109, однако, они не могут выходить из соединения с выступающим упором 109 и концом 301 второй трубы.

Соединенная часть 103 и подвижная часть 105 имеют сегментные зажимные профили 103a и 105a, которые могут образовывать зажимное соединение с трубными зажимными профилями 303 и 203 концов 301, 201 второй и первой труб, соответственно. На фиг.2 и фиг.5 показан зажимной сегмент 101 в зажимном положении, при этом сегментные зажимные профили 103a, 105a входят в зацепление с трубными зажимными профилями 303, 203.

На радиальной внутренней поверхности конца 301 второй трубы установлена уплотнительная втулка 305. Уплотнительная втулка 305 имеет внутренний диаметр, который, по существу, соответствует внутреннему диаметру первой и второй трубы 200, 300. Кроме того, на наружной в радиальном направлении поверхности она содержит две пары уплотнений 307, которые предназначены для герметизации соединения с концами 201, 301 первой и второй труб. Таким образом, уплотнительная втулка 305 обеспечивает герметичное гидравлическое соединение между отверстиями первой и второй трубы 200, 300.

К каждому зажимному сегменту 101 присоединен распорный элемент 113. Распорный элемент 113 представляет собой деталь, выполненную из резины и присоединенную к зажимному сегменту 101 путем вулканизации. Распорный элемент содержит основание 113a, которое соединяется (путем вулканизации) с зажимным сегментом 101, и рычаг 113b, который проходит внутрь частично в радиальном и частично в осевом направлении. На фиг.1 зажимные сегменты 101 показаны в свободном положении. В этом положении рычаг 113b упирается в конец 301 второй трубы и, таким образом, перемещает и поворачивает зажимные сегменты 101 в наружное положение. На фиг.2 зажимные сегменты 101 показаны в зажимном положении. В этом положении зажимные сегменты 101 повернуты внутрь, а рычаг 113b изгибается и/или сжимается, что делает возможным поворотное движение внутрь.

Вместо отдельных распорных элементов 113, связанных с каждым зажимным сегментом 101, можно также установить распорное кольцо, которое окружает конец 301 второй трубы, расположенной между зажимными сегментами 101 и концом 301 трубы. Распорное кольцо устанавливается на конец 301 трубы перед узлом зажимных сегментов 101. Альтернативно этому упругие элементы можно присоединить путем вулканизации к боковым сторонам зажимных сегментов 101, таким образом, чтобы они действовали на зажимные сегменты с силой, направленной по касательной. Кроме перемещения зажимных сегментов наружу при этом можно также предусмотреть сетку, предотвращающую попадание загрязнений в промежутки между зажимными сегментами и под зажимные сегменты 101.

При соединении конца 201 первой трубы к концу 301 второй трубы их устанавливают коаксиально, как показано на фиг.1, и перемещают друг к другу до упора. Во время этого перемещения распорные элементы 113 удерживают зажимные сегменты 101 в наружном положении, как показано на фиг.1. Когда концы 201, 301 труб будут установлены таким образом, зажимные сегменты 101 поворачивают радиально внутрь в зажимное положение при помощи зажимного инструмента (не показан). В этом положении сегментные зажимные профили 103a, 105a зажимных сегментов 101 входят в зацепление с трубными зажимными профилями 203, 303.

(Не показанный) зажимной инструмент может входить в зацепление с зажимными сегментами 101 на радиальных приводных поверхностях 110. В этом варианте осуществления приводные поверхности 110 расположены между верхним правым и верхним левым углом верхнего зажимного сегмента 101, показанного в поперечных разрезах на фиг.2 и фиг.5.

Как показано на фиг.2, концевой участок подвижной части 105 зажимных сегментов 101 закреплен во внутреннем зажимном положении упором 117, выступающим в осевом направлении, зажимной втулки 115. Зажимная втулка 115 навинчена по трубной резьбе 209 на первый конец 201. Чтобы перемещать зажимные сегменты 101 в этом положении, их нужно передвигать после зажимной втулки 115. Для этого зажимную втулку 115 перемещают за трубную резьбу 209, как показано на фиг.1. Когда зажимные сегменты 101 будут повернуты внутрь за выступающим упором 117, зажимную втулку 115 снова перемещают назад в положение, показанное на фиг.2. В этом положении выступающий упор 117 проходит в осевом направлении над участком подвижной части 105 зажимных сегментов 101, закрепляя их, таким образом, в зажимном положении.

В осевом направлении рядом с зажимной втулкой 115 установлена упругая манжета 119 (слева от зажимной втулки 115 на фиг.1). Упругая манжета 119 предназначена для того, чтобы смещать зажимную втулку 115 в направлении зажимных сегментов 101 и предотвращать, таким образом, случайный выход зажимных сегментов 101 из зажимного положения. На фиг.1 упругая манжета 119 имеет меньшее сжатие в осевом направлении, чем на фиг.2. Упругая манжета 119 может быть изготовлена из резины.

Вместо контргайки 111 можно также установить упругую манжету для смещения упорной втулки 107 в осевом направлении аналогично упругой манжете 119, расположенной рядом с зажимной втулкой 115.

Упругая манжета 119 установлена на опорной поверхности 121, расположенной в радиальном направлении относительно упругой манжеты 119. Опорная поверхность 121 проходит вдоль окружности первой трубы 200 и является частью первого опорного элемента 123, присоединенного к первой трубе 200. Опорный элемент 123 состоит из двух частей и прикреплен болтами к первой трубе 200 (см. изображение в разобранном виде на фиг.8). Он содержит упор 125, в который упирается упругая манжета 119, когда она сжимается в осевом направлении.

Вместо упругой манжеты 119 на опорной поверхности 121 опорного элемента 123 можно также установить контргайку, чтобы закрепить зажимную втулку 115 в нужном положении на трубной резьбе 209 конца 201 первой трубы. Кроме того, вместо навинчивания упорной втулки 107 и зажимной втулки 115 по трубной резьбе 309, 209, соответственно, они могут быть установлены с возможностью скольжения в осевом направлении по поверхности скольжения и могут смещаться в направлении зажимного сегмента упругим элементом, в частности, упругой манжетой 119.

Аналогично первому опорному элементу 123, присоединенному к первой трубе 200, второй опорный элемент 127 присоединен ко второй трубе 300. Задача второго опорного элемента 127 заключается в том, чтобы удерживать контргайку 111 в закрепленном положении, а также уменьшать колебания относительно продольной и поперечной осей.

Следует отметить, что согласно описываемому варианту осуществления изобретения концы 201, 301 первой и второй труб могут быть предпочтительно идентичными. Это означает, что трубная резьба 209 конца 201 первой трубы соответствует трубной резьбе 309 конца 301 второй трубы. Кроме того, трубные зажимные профили 203, 303 концов 201, 301 первой и второй труб также являются идентичными. При этом можно не учитывать, какой конец трубы используется в качестве конца 201 первой трубы и конца 301 второй трубы при сборке соединительного узла 1 на концах труб.

Следует также отметить, что независимо от распорных элементов 113 зажимные сегменты 101 могут быть симметричными. Таким образом, соединенная часть 103 зажимных сегментов 101 может быть идентична подвижной части 105. Кроме того, в этом варианте осуществления упорная втулка 107 является идентичной зажимной втулке 115. Эти особенности в значительной степени упрощают сборку соединительного узла 1 и уменьшают опасность возникновения ошибок при сборке.

На фиг.3 и фиг.4 показаны виды в осевом направлении конца 301 второй трубы с зажимными сегментами 101, повернутыми в наружное и внутреннее положение, соответственно.

На фиг.5 показан увеличенный вид в поперечном разрезе с фиг.2, при этом соединительный узел 1 показан в соединенном положении с зажимными сегментами 101, повернутыми во внутреннее зажимное положение.

На фиг.6 показан увеличенный вид в поперечном разрезе части конца 201 трубы и части зажимного сегмента 101. В частности, показаны трубные зажимные профили 203 и сегментные зажимные профили 105a. Следует понимать, что для этого варианта осуществления, несмотря на то, что выше описаны только трубные зажимные профили 203 конца 201 первой трубы и сегментные зажимные профили 105a подвижной части 105 зажимных сегментов 101, указанные для них конструктивные особенности относятся также к концу 301 второй трубы и к соединенной части 103 зажимных сегментов 101.

Когда конец 201 первой трубы установлен коаксиально с обращенным к нему концом 301 второй трубы и упирается в него, между трубным зажимным профилем 203 конца 201 первой трубы и трубным зажимным профилем 303 конца 301 второй трубы существует расстояние, равное отрезку PD. Аналогично этому между сегментным зажимным профилем 103a соединенной части 103 и сегментным зажимным профилем 105a подвижной части 105 зажимного сегмента 101 существует расстояние, равное отрезку SD. На фиг.6 показаны отрезки PD и SD. При этом показан только один конец соответствующих отрезков. Противоположные концы отрезков могут быть аналогичны показанным. Однако соответствующие зажимные профили на противоположных концах могут иметь другую конфигурацию.

Отрезки PD и SD являются почти идентичными. Однако между ними имеется небольшая разность. Отрезок SD несколько короче, чем отрезок PD. Вследствие наклонных поверхностей (которые описаны ниже) обращенных друг к другу профилей, эта разность приводит к созданию предварительного натяжения зажимных сегментов 101, когда они находятся в зажимном положении.

В варианте осуществления, описанном со ссылкой на фиг.6, сегментный зажимной профиль 105a подвижной части 105 зажимного сегмента 101 имеет три наклонных поверхности, а именно, первую, вторую и третью наклонную поверхность S1, S2, S3. Обращенный к нему трубный зажимной профиль 203 конца 201 первой трубы имеет, соответственно, первую, вторую и третью наклонные поверхности Р1, Р2, P3, которые могут входить в зацепление с обращенными к ним наклонными поверхностями S1, S2, S3 сегментного зажимного профиля 105а. Как указано выше, между отрезком SD и отрезком PD существует некоторая разность. Между начальными точками первых наклонных поверхностей Р1, S1 трубного зажимного профиля 203 и сегментного зажимного профиля 105а, соответственно, имеется первое расстояние M1 смещения.

Кроме того, соответствующее второе расстояние М2 смещения имеет место между начальными точками вторых наклонных поверхностей Р2, S2 трубного зажимного профиля 203 и сегментного зажимного профиля 105а, соответственно. Это второе расстояние М2 смещения согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения больше, чем первое расстояние M1 смещения. Таким образом, указанные смещения в различных точках зажимных профилей отличаются друг от друга. Благодаря тому, что М2 превышает М1, обеспечивается более равномерное распределение сил в зажимном сегменте 101, в частности, в области сегментного зажимного профиля 105а.

Соответственно, имеет место третье смещение М3 между начальными точками третьих наклонных поверхностей Р3, S3. Для конструкции зажимных сегментов 101 и концов 201, 301 труб, показанных на прилагаемых чертежах, установлено, что третье смещение М3 предпочтительно должно быть меньшим, чем второе расстояние М2 смещения, однако, большим, чем первое расстояние M1 смещения. Это требуется, главным образом, для того, чтобы увеличить усталостную стойкость труб 200, 300.

Это смещение можно определить как смещение между соответствующими обращенными друг к другу наклонными поверхностями зажимных профилей относительно позиции, в которой они бы идеально входили в зацепление или образовывали идеальную посадку. При идеальной посадке они входили бы в зацепление, не создавая усилий в зажимных профилях в результате взаимного скольжения наклонных поверхностей.

Следует указать, что смещения, показанные на фиг.6, преувеличены в большой степени для наглядности. Позиции осей, указывающих смещение, не соответствует их точному местоположению, но показывают изменения величины смещений.

На фиг.7 показан вид в поперечном разрезе упругой манжеты 119 и упирающейся в нее зажимной втулки 115.

На фиг.8 показан развернутый вид соединительного узла 1 согласно вышеописанному варианту осуществления изобретения. В отличие от фиг.1, 2 и 5 конец 201 первой трубы расположен с правой стороны, а конец 301 второй трубы расположен с левой стороны.

На фиг.9 показана труба 200 перед выполнением трубных зажимных профилей 203 на соответствующих концах 201 трубы. Оба конца 201 трубы являются высаженными, поэтому толщина Т1 стенки трубы на конце трубы по меньшей мере в 1,65 раза больше, чем перед процессом высадки. Таким образом, толщина Т1 высаженной стенки в 1,65 раза больше, чем толщина Т стенки в миделевом сечение трубы 200.

Кроме того, длина высадки конца 201 трубы по меньшей мере в 8 раз больше, чем толщина Т стенки в миделевом сечении.

В процессе высадки конца 201 трубу 200 закрепляют на месте, при этом на конец трубы оказывает давление высадочный компонент или высадочный пресс (не показаны). Вследствие большого размера трубы, которая в этом варианте осуществления имеет внутренний диаметр по меньшей мере 2″ или по меньшей мере 5″, труба 200 может перемещаться на некоторое расстояние под действием силы пресса. Чтобы подготовить трубу к следующему этапу высадки, ее перемещают в направлении высадочного компонента или высадочного пресса. Чтобы получить показанный высаженный объем, конец 201 трубы высаживают при помощи высадочного компонента 3 или даже 4 раза. Во время высаживания конец трубы нагревают, чтобы облегчить процесс высаживания.

Вместо высадочного пресса для высаживания нагретого конца трубы при помощи высадочного компонента можно также использовать высадочный компонент, например, с гидравлическим прессующим устройством.

Следует отметить, что на фиг.9 показан только принципиальный эскиз трубы 200. Обычно трубная секция водоотделяющей колонны длиннее, чем ее толщина.

Следует отметить, что в приведенном выше описании термины, в частности, "конец первой трубы" и "конец второй трубы", используются только для раскрытия вариантов осуществления, показанных на чертежах. Для специалистов в данной области техники очевидно, что первую и вторую трубы можно менять местами. Кроме того, в пределах объема изобретения возможно множество комбинаций вышеописанных характеристик и альтернативных вариантов осуществления, определяемых прилагаемой формулой изобретения.

1. Соединительный узел (1), предназначенный для соединения первого и второго концов (201, 301) соответствующих первой и второй труб (200, 300) в позиции, в которой концы труб расположены коаксиально и упираются друг в друга, при этом концы (201, 301) труб имеют обращенные наружу в радиальном направлении трубные зажимные профили (203, 303), при этом соединительный узел содержит:
множество зажимных сегментов (101), которые распределены по периметру конца (301) второй трубы и имеют соединенную часть (103) и подвижную часть (105), при этом соединенная часть и подвижная часть имеют сегментные зажимные профили (103a, 105a), обращенные к трубным зажимным профилям (303, 203), при этом подвижная часть (105) выполнена с возможностью поворота вокруг поворотной части в радиальном направлении между внутренним зажимным положением и наружным свободным положением;
упорную втулку (107), расположенную по периферии второй трубы (300) и имеющую упор (109), выступающий в осевом направлении, под которым находится участок соединенной части (103) зажимных сегментов (101) и под которым расположена поворотная часть;
зажимную втулку (115), расположенную по периферии первой трубы (200) и имеющую упор (117), выступающий в осевом направлении, под которым расположен участок подвижной части (105) зажимных сегментов (101), когда зажимные сегменты находятся в зажимном положении;
отличающийся тем, что среди обращенных друг к другу пар зажимных профилей, содержащих:
первую пару, содержащую сегментный зажимной профиль (103а) соединенной части (103) и обращенный к нему трубный зажимной профиль (303) конца (301) второй трубы, и
вторую пару, содержащую сегментный зажимной профиль (105а) подвижной части (105) и обращенный к нему трубный зажимной профиль (203) конца (201) первой трубы,
по меньшей мере одна пара имеет наклонную поверхность (S1, S2, S3), смещенную на расстояние (М1, М2, М3) смещения относительно обращенной к ней наклонной поверхности (Р1, Р2, Р3) профиля, с которым она входит в зацепление, таким образом, что обеспечено растягивающее напряжение в осевом направлении в зажимных сегментах, когда они находятся в зажимном положении,
при этом зажимные сегменты (101) содержат обращенные наружу в радиальном направлении приводные поверхности (110) и выполнены с возможностью поворота внутрь при помощи инструмента, который входит в зацепление с указанными приводными поверхностями (110), причем зажимные сегменты (101) остаются в зажимном положении после отвода инструмента за счет фиксации зажимной втулкой (115) зажимных сегментов (101) в зажимном положении.

2. Соединительный узел по п.1, отличающийся тем, что сегментные зажимные профили (103а, 105а) соединенной части (103) и подвижной части (105), а также трубные зажимные профили (203, 303) концов (201, 301) первой и второй труб имеют наклонные зажимные поверхности (S1, S2, S31, Р2, Р3).

3. Соединительный узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный узел содержит также распорный элемент (113), содержащий участок из упругого материала, расположенный между зажимными сегментами (101) и концом (301) второй трубы или между соседними зажимными сегментами (101) таким образом, чтобы обеспечить поворот зажимных сегментов (101) в наружное свободное положение.

4. Соединительный узел по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна пара из первой и второй пар имеет первую и вторую наклонные поверхности (S1, S2, P1, Р2) обращенные к зажимному профилю (203, 105а, 303, 103а), при этом первые наклонные поверхности (S1, Р1) расположены ближе к противоположной паре, чем вторые наклонные поверхности (S2, Р2), и при этом первое расстояние (М1) смещения между первыми наклонными поверхностями (S1, Р1) меньше, чем второе расстояние (М2) смещения между вторыми наклонными поверхностями (S2, Р2).

5. Соединительный узел по п.1, отличающийся тем, что зажимная втулка (115) установлена с возможностью отведения в осевом направлении по первой трубе (200), при этом в осевом направлении между зажимной втулкой (115) и опорным элементом (125) установлена упругая манжета (119), которая предназначена для того, чтобы смещать зажимную втулку (115) в направлении зажимных сегментов (101).

6. Соединительный узел по п.1, отличающийся тем, что упорная втулка (107) установлена с возможностью отведения в осевом направлении по второй трубе (300), при этом в осевом направлении между упорной втулкой (107) и опорным элементом (127) установлена упругая манжета (119), которая предназначена для того, чтобы смещать упорную втулку (107) в направлении зажимных сегментов (101).

7. Соединительный узел по п.1, отличающийся тем, что в осевом направлении сегментных зажимных профилей (103a, 105a), а также между зажимными профилями (103a, 105a) зажимные сегменты (101) образуют наружную поверхность зажимного узла (1), когда они находятся в зажимном положении.

8. Соединительный узел по п.7, отличающийся тем, что выступающий упор (117) зажимной втулки (115) имеет внутренний диаметр, который меньше, чем наружный диаметр, образованный приводными поверхностями (110), при этом выступающий упор (117) выполнен таким образом, чтобы упираться в участок зажимных сегментов (101), отличный от приводных поверхностей (110).

9. Способ соединения первого и второго концов (201, 301) первой и второй труб (200, 300) в позиции, в которой концы труб расположены коаксиально и упираются друг в друга, при этом концы (201, 301) труб имеют обращенные наружу в радиальном направлении трубные зажимные профили (203, 303), причем по периметру конца (301) второй трубы распределено множество зажимных сегментов (101), соединенные части (103) которых присоединены к концу (301) второй трубы, при этом зажимные сегменты (101) выполнены с возможностью поворота вокруг поворотной части в радиальном направлении, когда они находятся в несоединенном положении,
отличающийся тем, что указанный способ включает:
a) установку указанных двух концов (201, 301) труб коаксиально в положении, в котором они обращены друг к другу;
b) ввод инструмента в зацепление с обращенными наружу в радиальном направлении приводными поверхностями (110) зажимных сегментов (101) и поворот зажимных сегментов (101) посредством инструмента внутрь в зажимное положение, в котором зажимные профили (103а, 105а) зажимных сегментов (101) находятся в зацеплении с трубными зажимными профилями (203, 303);
c) фиксацию зажимных сегментов (101) в зажимном положении посредством зажимной втулки (115); и
d) отвод инструмента.



 

Наверх