Предварительно напряженный соединительный элемент



Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент
Предварительно напряженный соединительный элемент

 


Владельцы патента RU 2588893:

АКЕР САБСИ АС (NO)

Изобретение относится к устьевому оборудованию, в частности к средствам для аварийного отсоединения между компонентами, связанными с подводной скважиной. Техническим результатом является обеспечение надежного соединения при действии изменяющейся нагрузки за счет предотвращения возникновения люфта между компонентами. Предложен соединитель (100), содержащий фиксаторы (107), распределенные по периферийной части соединителя (100) на его соединительной стороне. При этом указанные фиксаторы (107) проходят, по существу, в осевом направлении и выполнены с возможностью вхождения в зацепление с соединителем (100) своим первым концом и вхождения в зацепление с соединительной деталью (201) противоположным фиксирующим концом, снабженным фиксирующим профилем (109). Причем, по существу, радиальное фиксирующее перемещение фиксирующего конца обеспечивается осевым перемещением исполнительной муфты (113), скользящей относительно исполнительной поверхности (107b) фиксатора (107), а фиксаторы (107) выполнены с возможностью поворота, по существу, в радиальном направлении вокруг участка зацепления с соединителем (100) для входа и выхода из фиксирующего положения. Кроме того, соединитель (100) дополнительно содержит направляющие пластины (111), расположенные между фиксаторами (107) в области их фиксирующих концов и имеющие защитные грани (111a), проходящие внутрь в радиальном направлении дальше, чем фиксирующий профиль (109) фиксаторов (107), когда последние находятся в повернутом наружу положении. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к соединительному узлу (соединителю), выполненному с возможностью соединения двух цилиндрических или трубообразных элементов и обладающему заранее заданным предварительным напряжением. В частности, соединительный узел может представлять собой аварийный отсоединительный комплект АОК (EDP) между компонентами, связанными с подводной скважиной, например, расположенный между нижней частью райзера и верхней частью нижнего узла райзера НУР (LRP).

Уровень техники

Известно, что для соединений, подвергающихся значительным и непрерывным изменениям силы, применяют гасящие силу компоненты с предварительным напряжением, служащим для предотвращения люфта и итоговой усталости конструкции при таких изменениях силы. В данной области техники существует множество решений для получения заранее заданного предварительного напряжения. Один из способов состоит в простом затягивании гайки на удлиненном болте с определенным моментом затяжки, приводящим к напряжению болта с определенной силой.

Другие решения предусматривают перемещение наклонных поверхностей друг относительно друга вдоль заранее заданного расстояния, благодаря чему происходит вытягивание гасящих силу компонентов, функционально соединенных с одной из поверхностей, на заранее заданное расстояние. Одно такое решение раскрыто в публикации международной заявки на патент WO 2010069863. Здесь наклонные поверхности сначала соединяют друг с другом впритык, после чего они перемещаются, скользя друг относительно друга, на заранее заданное расстояние. Это приводит к возникновению заранее заданного предварительного напряжения в соединительной муфте, поддерживающей одну из наклонных поверхностей. Аналогичное решение раскрыто в публикации WO 03002845.

Кроме того, известен способ соединения трубчатых элементов, внутри отверстий или снаружи, при помощи фиксаторов, перемещаемых в радиальном направлении при срабатывании исполнительного элемента. В публикации международной заявки на патент WO 2010081621 раскрыт соединительный узел, пригодный для присоединения к наружным или внутренним фиксирующим профилям трубчатого элемента. В этом решении применяются фиксаторы, перемещаемые в радиальном направлении для ввода и вывода из фиксирующего зацепления при помощи исполнительной муфты, входящей в зацепление с фиксаторами.

В публикации заявки на патент US 20050146137 раскрыт соединитель с вращающимися пальцами, входящими в зацепление с фланцами двух противоположных концов трубы. Подбирая надлежащим образом радиальный размер кольца (22) предварительного напряжения, оператор может выбрать заранее заданную величину предварительного напряжения в пальцах.

В другой публикации заявки на патент US 2005001427 раскрыт другой соединительный узел, содержащий цанговые пальцы, входящие в зацепление с профилем на каждом конце трубной секции. Цанговые пальцы вводят в зацепление с нарезной наружной муфтой, скользящей по пальцам, и при помощи наклонной поверхности вталкивают цанги в указанные профили.

В публикации US 4708376 раскрыт гидравлический цангообразный соединитель, выполненный с возможностью фиксации на устье скважины. Вращающиеся цанговые сегменты расположены по периферии верхнего корпуса и выполнены с возможностью соединения с фиксирующим пазом в устье скважины.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предлагает соединительный узел, имеющий подвижные в радиальном направлении соединительные элементы, в то же время выполняющие задачу обеспечения заранее заданного предварительного напряжения в гасящих силу компонентах.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается соединитель, содержащий фиксаторы, распределенные по периферийной части соединителя на его соединительной стороне. Фиксаторы проходят по существу в осевом направлении и выполнены с возможностью вхождения в зацепление с соединителем своим первым концом и вхождения в зацепление с соединительной деталью противоположным фиксирующим концом. Указанный противоположный фиксирующий конец снабжен фиксирующим профилем. По существу радиальное фиксирующее перемещение фиксирующего конца обеспечивается осевым перемещением исполнительной муфты, скользящей относительно исполнительной поверхности фиксатора. Фиксаторы выполнены с возможностью поворота по существу в радиальном направлении вокруг участка зацепления с соединителем для входа и выхода из фиксирующего положения. Согласно изобретению соединитель дополнительно содержит направляющие пластины, расположенные между фиксаторами в области их фиксирующих концов и имеющие защитные грани, проходящие внутрь в радиальном направлении дальше, чем фиксирующий профиль фиксаторов, когда последние находятся в повернутом наружу положении.

Фиксаторы предпочтительно могут содержать расфиксирующий выступ, проходящий наружу в радиальном направлении в области первого конца, причем расфиксирующий выступ выполнен с возможностью перемещения вверх при повороте фиксаторов с выходом из фиксирующего положения. При этом один и тот же исполнительный элемент можно использовать для фиксации и расфиксации фиксаторов, как будет описано ниже со ссылкой на чертежи.

В одном из вариантов осуществления фиксирующий профиль фиксаторов предпочтительно имеет одну или несколько наклонных поверхностей, частично обращенных в радиальном направлении внутрь и частично в осевом направлении к соединителю. Кроме того, первый конец фиксаторов имеет наклонную регулировочную поверхность, соединяемую впритык с расположенной напротив наклонной поверхностью соединителя и выполненную с возможностью скольжения по ней. Наклонная поверхность соединителя частично обращена в осевом направлении в сторону от фиксирующего конца фиксаторов и частично в радиальном направлении наружу. Кроме того, соединитель дополнительно содержит приспособление, выполненное с возможностью перемещения наклонной регулировочной поверхности в радиальном направлении внутрь по указанной наклонной поверхности. При этом фиксаторы перемещаются в осевом направлении, а наклонная регулировочная поверхность удерживается в конечном положении. Т.е. она лишена возможности перемещения в противоположную сторону по наклонной поверхности. Таким образом, конечным положением называют положение, при котором фиксатор не двигается дальше внутрь в радиальном направлении, потому что лишен возможности перемещаться дальше в осевом направлении в сторону от своего фиксирующего профиля. Данное приспособление не удерживает фиксатор от дальнейшего перемещения внутрь, лишь препятствуя ему двигаться назад в наружном направлении. Когда фиксаторы перемещаются в осевом направлении в сторону от закрепляемого ими элемента, их дальнейшее перемещение в этом направлении будет остановлено при вхождении в зацепление с этим элементом.

Указанное приспособление предпочтительно содержит кольцо предварительного напряжения, установленное на соединителе при помощи резьбы. Таким образом, указанное кольцо движется в осевом направлении при вращении на соединителе и выполнено с возможностью перемещения наклонной регулировочной поверхности внутрь в радиальном направлении за счет вхождения в зацепление с наклонной скользящей поверхностью фиксаторов при указанном вращении.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается узел, содержащий соединитель в соответствии с одним из вариантов осуществления, содержащий приспособление, выполненное с возможностью перемещения наклонной регулировочной поверхности внутрь в радиальном направлении по наклонной поверхности, такое как регулировочное кольцо, а также калибровочную деталь. Калибровочная деталь имеет посадочную поверхность и фиксирующий профиль калибровочной детали. Фиксирующий профиль калибровочной детали выполнен с возможностью вхождения в зацепление с фиксирующим профилем фиксаторов. Кроме того, согласно второму аспекту настоящего изобретения осевое расстояние между посадочной поверхностью калибровочной детали и ее фиксирующим профилем представляет собой заранее заданное расстояние, меньшее, чем соответствующее расстояние соединительной детали, с возможностью присоединения к которой выполнен соединитель. Такой узел позволяет регулировать положение фиксаторов на соединителе при помощи калибровочной детали так, чтобы получить заранее заданное предварительное напряжение в фиксаторах при присоединении соединителя к соединительной детали, с которой он, в конечном счете, должен быть соединен. Это подробнее объясняется ниже со ссылкой на чертежи.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ формирования заранее заданного предварительного напряжения в фиксаторах соединителя при посадке на посадочную поверхность соединительной детали. Фиксаторы выполнены с возможностью прохождения по существу в осевом направлении от указанного соединителя в направлении соединительной детали и вхождения в зацепление с фиксирующим профилем указанной соединительной детали в ходе посадки соединителя на указанную посадочную поверхность. Фиксирующий профиль соединительной детали содержит наклонную стыкуемую поверхность, обращенную частично в радиальном направлении наружу относительно соединительной детали и частично в осевом направлении в сторону от соединителя, при этом фиксаторы содержат фиксирующий профиль с обращенными по существу в противоположном направлении стыкуемыми поверхностями. Осевое расстояние между указанной наклонной стыкуемой поверхностью и посадочной поверхностью соединительной детали, с возможностью посадки на которую выполнен соединитель, равно первому расстоянию. Кроме того, осевое расстояние между соответствующей наклонной стыкуемой поверхностью и посадочной поверхностью калибровочной детали равно расстоянию калибровки, которое меньше, чем первое расстояние. Согласно изобретению, способ содержит следующие шаги:

a) сажают соединитель на посадочную поверхность калибровочной детали;

b) перемещают фиксирующие профили фиксаторов на заранее заданное радиальное расстояние приведения в зацепление с фиксирующими профилями калибровочной детали;

c) при помощи регулировочного приспособления для предварительного напряжения подтягивают фиксаторы в осевом направлении к соединителю до тех пор, пока наклонная стыкуемая поверхность фиксирующего профиля калибровочной детали не соединится впритык с обращенной к ней стыкуемой поверхностью фиксирующего профиля фиксаторов, тем самым ограничивая перемещение фиксаторов в осевом направлении к калибровочной детали;

d) разъединяют зацепление калибровочной детали; и

e) сажают соединитель на посадочную поверхность соединительной детали и перемещают фиксирующие профили фиксаторов на указанное заранее заданное радиальное расстояние приведения в зацепление с фиксирующим профилем соединительной детали.

В предпочтительном варианте осуществления третьего аспекта изобретения регулировочное приспособление для предварительного напряжения представляет собой кольцо предварительного напряжения, присоединенное к соединителю при помощи резьбы. Кроме того, согласно данному варианту осуществления шаг c) содержит следующее:

- поворачивают кольцо предварительного напряжения, тем самым перемещая его по оси в направлении калибровочной детали и при этом сдвигая его относительно наклонной поверхности фиксаторов, посредством чего подтягивают фиксаторы в осевом направлении к соединителю, когда фиксатор скользит в радиальном направлении внутрь по наклонной поверхности соединителя.

Краткое описание чертежей

Различные аспекты настоящего изобретения были описаны выше в общих чертах, однако более подробный и неограничивающий пример осуществления будет раскрыт в дальнейшем со ссылкой на чертежи.

На ФИГ.1 показан схематический вид возможного варианта осуществления соединителя согласно настоящему изобретению.

На ФИГ.2 показан вид в разрезе варианта осуществления соединителя согласно настоящему изобретению.

На ФИГ.3 показан увеличенный вид в разрезе части соединителя.

На ФИГ.4 показан вид в разрезе соединителя, посаженного на стыковочную втулку.

На ФИГ.5 показан вид в разрезе соединителя, присоединенного к стыковочной втулке.

На ФИГ.6 показан аксонометрический вид в разрезе соединителя и стыковочной втулки.

На ФИГ.7 показан аксонометрический вид соединителя, имеющего наклон относительно стыковочной втулки.

На ФИГ.8 показан увеличенный вид в разрезе части соединителя, посаженного на калибровочную втулку.

На ФИГ.9 показан увеличенный вид в разрезе, соответствующий ФИГ.8, с фиксирующей цангой в отрегулированном положении.

На ФИГ.10 показан схематический принципиальный вид зацепления фиксирующей цанги с калибровочной втулкой.

На ФИГ.11 показан схематический принципиальный вид, соответствующий ФИГ.10, но со стыковочной втулкой, к которой присоединяют соединитель.

На ФИГ.12 показан увеличенный вид в разрезе гидравлического цилиндра, представляющего собой часть соединителя.

На ФИГ.13 показан вид спереди гидравлического цилиндра, изображенного на ФИГ.12.

На ФИГ.14 показан увеличенный вид в аксонометрии цилиндра, изображенного на ФИГ.12 и ФИГ.13.

Осуществление изобретения

Одним из возможных вариантов применения соединителя согласно настоящему изобретению является соединитель в виде аварийного отсоединительного комплекта АОК (EDP), расположенного у нижнего конца райзера и образующего соединение между райзером и нижним узлом райзера. На ФИГ.1 показан схематический вид такой компоновки. Устье 3 скважины выступает из морского дна 1 и присоединяется к фонтанной арматуре 5. Наверху фонтанной арматуры 5 расположен нижний узел 7 райзера, а к нижнему узлу 7 райзера присоединен райзер 9, идущий до надводного судна (не показано). Соединением между райзером 9 и нижним узлом 7 райзера НУР (LRP) служит АОК (EDP) 11 согласно настоящему изобретению. Компоновка, показанная на ФИГ.1, представляет собой только одно из возможных применений соединителя согласно настоящему изобретению. Вследствие этого, такой соединитель можно использовать для соединения различных компонентов, в частности цилиндрических, таких как трубные секции, как будет понятно для специалиста.

Работа соединителя

На ФИГ.2 показан соединитель 100 согласно настоящему изобретению. Соединитель 100 можно использовать, например, в качестве АОК (EDP) 11, изображенного со ссылкой на ФИГ. 1. Функционирование и компоненты соединителя 100 будут раскрыты ниже независимо от конкретного варианта осуществления.

Соединитель 100 имеет основной корпус 101 с верхним концом, выполненным с возможностью присоединения к нижнему концу секции райзера (не показана) или другому оборудованию при помощи болтов 103. По периферии нижней части основного корпуса 101 проходит паз 105. Паз 105 выполнен с возможностью ввода верхних частей цанг 107. В этом варианте осуществления 12 цанг 107 расположены по нижней окружности основного корпуса 101. В нижней части цанг 107 имеется фиксирующий профиль 109. Фиксирующие профили 109 обращены в радиальном направлении внутрь и выполнены с возможностью вхождения в зацепление с противоположным профилем стыковочной втулки, к которой будет присоединен соединитель 100. Это будет подробнее описано ниже.

Между цангами 107 расположены направляющие пластины 111, способствующие удержанию цанг 107 на месте и направляющие их при радиальном перемещении. Как станет понятно из приведенного ниже описания, цанги 107 выполнены с возможностью поворота вокруг участка своего зацепления с пазом 105 в основном корпусе 101. На ФИГ. 2 цанги 107 изображены в положении, при котором их нижняя часть повернута в радиальном направлении наружу.

Для поворота цанг 107 внутрь и наружу в радиальном направлении предусмотрена исполнительная муфта 113. Исполнительная муфта 113 выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз, при этом она поворачивает цанги 107, в частности фиксирующий профиль 109 цанг 107, наружу и внутрь.

На ФИГ.2 и ФИГ.3 исполнительная муфта 113 показана в верхнем положении. В этом положении расфиксирующий выступ 113a (ФИГ.3) входит в зацепление с расфиксирующим выступом 107a цанги 107, тем самым обеспечивая поворот наружу цанги 107 относительно участка зацепления с пазом 105 в основном корпусе 101.

На ФИГ.4 показан вид в разрезе соединителя 100 по плоскости, отличной от показанной на ФИГ.2 и ФИГ.3. На этом чертеже соединитель 100 изображен посаженным на посадочную поверхность 203 соединительной детали, но еще не присоединенным к ней. Здесь соединительная деталь выполнена в виде стыковочной втулки 201. На чертеже видно, каким образом исполнительная муфта 113 отворачивается от цанг 107. Кроме того, виден в разрезе весь профиль цанг 107 без направляющих пластин 111, расположенных перед ними. Стыковочная втулка 201 содержит фиксирующие профили 209, проходящие по ее верхней периферийной части и выполненные с возможностью вхождения в зацепление с фиксирующими профилями 109 цанг 107.

Исполнительная муфта 113 содержит наклонную исполнительную поверхность 113b, выполненную с возможностью скольжения относительно обращенной к ней наклонной исполнительной поверхности 107b цанги 107. Эти наклонные поверхности 113b, 107b обеспечивают направленное внутрь вращение цанги 107, когда исполнительная муфта 113 перемещается в нижнем направлении. Цанга 107 и исполнительная муфта 113 имеют также вертикальные поверхности 107c, 113c, обращенные друг к другу в положении фиксации. Эти поверхности показаны на ФИГ.8.

На ФИГ.5 показан вид в разрезе соединителя 100, посаженного на стыковочную поверхность 203 и присоединенного к стыковочной втулке 201. Цанги 107 повернуты внутрь таким образом, что их фиксирующие профили 109 находятся в зацеплении с фиксирующими профилями 209 стыковочной втулки.

Процесс перемещения исполнительной муфты 113 и тем самым цанг 107, далее будет описан со ссылкой на ФИГ.2-6. По окружности основного корпуса 101 соединителя 100 расположены гидравлические цилиндры 115, имеющие поршень 117 и поршневой шток 119, выступающий из них. Цилиндры 115 неподвижны относительно основного корпуса 101, при этом поршневые штоки 119 перемещаются вверх и вниз при срабатывании поршня 117. К верхнему концу поршневых штоков 119 крепится ходовое кольцо 121, перемещающееся вместе с поршневыми штоками 119. К ходовому кольцу 121 присоединены также исполнительные штоки 123. Исполнительные штоки 123 идут вниз от ходового кольца 121 и присоединяются к исполнительной муфте 113. Это показано на ФИГ.4. Таким образом, исполнительная муфта 113 перемещается в осевом направлении при срабатывании гидравлических поршней.

Также прикреплена (прямо или косвенно) и перемещается вместе с исполнительными штоками 123 воронка 125, расположенная в нижней части соединителя 100. Воронка 125 помогает направлять соединитель 100 на деталь, с которой он должен быть соединен, такую как стыковочная втулка 201, показанная на ФИГ.4, ФИГ.5 и ФИГ.6. Кроме того, направляющие пластины 111 также перемещаются в осевом направлении вместе с исполнительной муфтой 113 и воронкой 125.

На ФИГ.6 показан аксонометрический вид в разрезе деталей соединителя 100 в процессе посадки на стыковочную втулку 201. В представленной ситуации основной корпус 101 соединителя 100 посажен на стыковочную втулку 201. Однако цанги 107 еще не были повернуты для входа в зацепление с фиксирующими профилями 209 стыковочной втулки.

По окружности основного корпуса 101 расположены 12 цилиндров 115. Поскольку соединитель 100 в раскрытом варианте осуществления представляет собой часть аварийного отсоединительного комплекта АОК (EDP), указанные 12 цилиндров разделены на первичную и вторичную системы. Предпочтительно, шесть цилиндров 115 входят в состав первичной системы, а другие шесть - в состав вторичной системы. При нормальной работе соединителя 100 только первичная система будет использоваться для приведения в действие цанг. Однако в аварийной ситуации, требующей отсоединения, как первичная, так и вторичная системы могут быть приведены в действие для обеспечения отсоединения.

Обратимся снова к ФИГ.5, на котором показаны цанги 107 и их фиксирующие профили 109, находящиеся в зацеплении с фиксирующими профилями 209 стыковочной втулки. В этом положении цилиндры 115 перемещены вниз за счет нагнетания давления в камере над поршнем 117 в шести цилиндрах 115 первичной системы. Следует отметить, что в этом фиксированном положении компонентами, гасящими осевые силы соединения, служат цанги 107. Силами, приложенными к исполнительной муфте 113, являются возможные радиальные силы, действующие со стороны цанг 107.

На ФИГ.7 изображен соединитель 100 в процессе отсоединения (или присоединения). Цанги 107 находятся в повернутом наружу, отсоединенном положении. В этом положении цанги 107 будут отведены от направляющих пластин 111, в частности от защитных граней 111a направляющих пластин 111. Иными словами, защитные грани 111a проходят дальше внутрь в радиальном направлении, чем фиксирующие профили 109 цанг. При этом фиксирующие профили 109 цанг 107 защищены от повреждений при ударах о стыковочную втулку 201 или любую другую соответствующую часть. На ФИГ.2 и ФИГ.4 особенно хорошо показано, как цанги 107 повернуты в радиальном направлении наружу дальше положения, занимаемого направляющими пластинами 111.

По-прежнему обращаясь к ФИГ.7, отметим, что соединитель 100 показан только с одной частью, посаженной на стыковочную втулку 201, и с углом наклона относительно стыковочной втулки 201, составляющим приблизительно 10 градусов. В этом наклонном положении направляющая пластина 111, показанная с правой стороны на ФИГ.7, имеет грань, по существу параллельную осевой выступающей части стыковочной втулки 201. При подъеме соединителя 100 эта направляющая пластина 111 (вместе с соседними) будет, возможно, скользить относительно фиксирующих профилей 209 стыковочной втулки, не повреждая их, или направляющие пластины, расположенные диаметрально противоположно ей, будут скользить относительно верхней левой крайней части стыковочной втулки 201. В обоих случаях фиксирующие профили 209 стыковочной втулки, а также фиксирующие профили 109 цанг 107 защищены от повреждений при ударах за счет направляющих пластин 111.

Особенность, заключающаяся в возможном наклоне между соединителем 100 и деталью, к которой он присоединен, такой как нижний узел 7 райзера НУР (LRP), показанный на ФИГ.1, дает значительное преимущество при аварийном отсоединении. Если, например, судно (не показано), к которому соединитель 100 присоединен при помощи райзера, смещается под действием ветра и (или) течения или должно немедленно оставить свою позицию, времени на подъем райзера может не остаться. На этот случай АОК (EDP) или соединитель 100 приспособлены для того, чтобы выдерживать определенный угол между соединителем 100 и деталью, к которой он присоединен, не вызывая повреждения какой-либо детали. Например, цанги 107 могут отсоединяться при помощи поворота, а соединитель 100 может сниматься с оставшейся части, когда судно отойдет на значительное расстояние от своего первоначального положения.

Предварительное напряжение цанг

Раскрыв основные рабочие характеристики соединителя 100 согласно настоящему изобретению, опишем ниже способ и соответствующее оборудование для создания заранее заданного предварительного напряжения в цангах 107. Специалисту понятно, что в цангах 107 описанного выше соединителя 100, находящихся в положении фиксации, таком как положение, показанное на ФИГ.5, следует создать предварительное напряжение. Предварительное напряжение цанг способствует надежному соединению в то время, когда на соединение действуют изменяющиеся нагрузки, поскольку оно предотвращает возникновение люфтов между компонентами.

На ФИГ.8 показан увеличенный вид в разрезе цанги 107, исполнительной муфты 113, приемного паза 105 цанги основного корпуса 101 и кольца 127 предварительного напряжения. Основной корпус 101 соединителя посажен на посадочную поверхность 303 калибровочной втулки 301. В отношении формы и размеров, калибровочная втулка 301 соответствует стыковочной втулке 201, описанной выше, за исключением осевого расстояния между фиксирующими профилями 209, 309 втулки и посадочной поверхностью 203, 303, на которую сажают основной корпус 101 соединителя. На калибровочной втулке 301 это расстояние несколько меньше, чем соответствующее расстояние на стыковочной втулке 201.

Чтобы рассчитать или определить величину предварительного напряжения, создаваемого в цангах 107, когда соединитель 100 присоединяется к стыковочной втулке 201, соединитель 100 сначала сажают на калибровочную втулку 301, показанную на ФИГ.8. Затем исполнительную втулку 113 перемещают вниз так, чтобы цанги 107 вошли в зацепление с обращенными к ним фиксирующими профилями 309 калибровочной втулки 301. После этого шага регулировочное приспособление для предварительного напряжения в виде регулировочного кольца 127 предварительного напряжения, расположенного на окружности основного корпуса 101 при помощи резьбы 127a, поворачивают так, чтобы переместить его вниз по основному корпусу 101. Когда кольцо 127 предварительного напряжения перемещается вниз, его скользящая поверхность 127e скользит относительно обращенной к ней скользящей поверхности 107e цанги 107, тем самым перемещая верхнюю часть цанги 107 внутрь в радиальном направлении. Кроме того, перемещение внутрь верхней части цанги 107 приводит к тому, что цанга приподнимается вверх вследствие возникновения скользящего контакта с наклонной поверхностью 105d приемного паза 105 цанги основного корпуса 101. Цанга 107 имеет наклонную регулировочную поверхность 107d, находящуюся в скользящем контакте с указанной наклонной поверхностью 105d паза 105. Кольцо 127 предварительного напряжения поворачивают и перемещают вниз до тех пор, пока цангу 107 уже нельзя будет поднимать вверх вследствие ее вхождения в зацепление с фиксирующими профилями 309 калибровочной втулки 301. Эта ситуация показана на ФИГ.9. Стрелки на ФИГ.9 указывают на перемещение цанги 107 и кольца 127 предварительного напряжения соответственно.

На ФИГ.10 показан увеличенный схематический вид ситуации, изображенной на ФИГ.9. Фиксирующие профили 309 калибровочной втулки 301 находятся в зацеплении с фиксирующими профилями 109 цанги 107. На чертеже показаны также обращенные вниз наклонные стыкуемые поверхности 309a фиксирующих профилей 309 калибровочной втулки, соединенные впритык с обращенными вверх стыкуемыми поверхностями 109a фиксирующих профилей 109 цанги. Именно этот стык останавливает перемещение вверх цанги 107, когда кольцо 127 предварительного напряжения поворачивают с целью его перемещения вниз и подтягивания цанги 107 вверх.

На ФИГ.11 представлен вид, соответствующий виду на ФИГ.10. Однако на ФИГ.11 показана цанга 107, находящаяся в зацеплении со стыковочной втулкой 201, тогда как на ФИГ.10 показана калибровочная втулка 301. После выполнения калибровки или регулировки осевого положения цанг 107 на калибровочной втулке 301, как показано на ФИГ.8-10, соединитель 100 сажают на втулку 201. На ФИГ.11 стыкуемые поверхности 109a, 209a фиксирующего профиля 109 цанги и фиксирующего профиля 209 стыковочной втулки, соответственно, показаны перекрывающими друг друга с образованием перекрытия OL. Конечно, это было бы невозможно в реальной ситуации. Цель этого изображенного перекрытия OL состоит в том, чтобы показать, что при посадке на втулку 201 цанги 107 не обладают достаточным осевым удлинением, чтобы их можно было вводить в фиксирующие профили 209 втулки, не создав в них некоторого напряжения. Иными словами, когда фиксирующие профили 109 цанг 107 вводят в противоположные фиксирующие профили 209 втулки 201, наклонные поверхности 109a и 209a скользят друг относительно друга, а цанги 107 подтягиваются вверх на заранее заданное расстояние в осевом направлении и тем самым устанавливаются с заранее заданным предварительным напряжением.

Таким образом, при использовании описанного выше решения, обеспечивающего предварительное напряжение цанг 107, величина предварительного напряжения определяется разностью осевого расстояния между фиксирующими профилями 209, 309 и верхней посадочной поверхностью стыковочной втулки 201 и калибровочной втулки 301, соответственно. Как будет понятно специалисту, размеры цанг 107 должны находиться в пределах определенного диапазона допусков, чтобы разности размеров не влияли на величину предварительного напряжения, вызывая ее выход за пределы допустимого значения.

Расположение гидравлических цилиндров

Ниже гидравлические цилиндры 115 и их крепление к основному корпусу 101 будут описаны более подробно, в частности, со ссылкой на ФИГ.12, ФИГ.13 и ФИГ.14.

На ФИГ.12 показан увеличенный вид в разрезе одного из гидравлических цилиндров 115 соединителя 100, раскрытого выше. Внутри цилиндра 115 располагается поршень 117, согласованный с поршневым штоком 119, выступающим в вертикальном направлении из цилиндра и прикрепленным к ходовому кольцу 121, как описано выше. Цилиндр 115, вместе с другими цилиндрами 115 соединителя, прикреплен к основному корпусу 101 при помощи фланца 129, охватывающего основной корпус 101.

Чтобы удерживать цилиндр 115 от перемещения в нижнем направлении относительно фланца 129, на заплечик 129a фланца 129 посажен кольцевой выступ 115a корпуса цилиндра. Кроме того, чтобы удерживать цилиндр 115 от перемещения в верхнем направлении, предусмотрено кольцо 131, предпочтительно представляющее собой разрезное кольцо, расположенное в периферийной выемке 115b, проходящей вокруг цилиндра 115. Когда цилиндр 115 перемещают вверх относительно основного корпуса 101, кольцо 131 передает силы от выемки 115b к установочному фланцу 129.

На ФИГ.13 показан увеличенный вид спереди цилиндра 115 и части установочного фланца 129 и ходового кольца 121. Кольцо 131 прикреплено к установочному фланцу 129 при помощи болтов 133, как показано на увеличенном аксонометрическом виде на ФИГ.14. Болты 133 предназначены только для того, чтобы удерживать кольцо 133 на месте, при этом они не гасят силы, возникающие при приведении в действие цилиндра 115 гидравлическим способом. Такие силы передаются от цилиндра 115 к установочному фланцу 129 через кольцо 131. В отличие от решений, где болты предназначены для передачи таких сил, данное решение занимает намного меньше места благодаря меньшим размерам болтов 133.

На ФИГ.12-14 показаны также два гидравлических впускных патрубка 135, предназначенных для подачи гидравлического давления с каждой стороны поршня 117.

Можно также представить соединитель описанного выше типа без защитных направляющих пластин 111.

Хотя для раскрытия варианта осуществления, показанного на чертежах, используются такие термины, как «верхний» и «нижний», специалисту понятно, что ориентация соединителя 100 не имеет значения для его функционирования. Поэтому такие термины не следует понимать в качестве имеющих какой-либо ограничительный характер.

1. Соединитель (100), содержащий фиксаторы (107), распределенные по периферийной части соединителя (100) на его соединительной стороне, при этом указанные фиксаторы (107) проходят, по существу, в осевом направлении и выполнены с возможностью вхождения в зацепление с соединителем (100) своим первым концом и вхождения в зацепление с соединительной деталью (201) противоположным фиксирующим концом, снабженным фиксирующим профилем (109), причем, по существу, радиальное фиксирующее перемещение фиксирующего конца обеспечивается осевым перемещением исполнительной муфты (113), скользящей относительно исполнительной поверхности (107b) фиксатора (107), а фиксаторы (107) выполнены с возможностью поворота, по существу, в радиальном направлении вокруг участка зацепления с соединителем (100) для входа и выхода из фиксирующего положения, отличающийся тем, что
соединитель (100) дополнительно содержит направляющие пластины (111), расположенные между фиксаторами (107) в области их фиксирующих концов и имеющие защитные грани (111a), проходящие внутрь в радиальном направлении дальше, чем фиксирующий профиль (109) фиксаторов (107), когда последние находятся в повернутом наружу положении.

2. Соединитель (100) по п.1, отличающийся тем, что фиксаторы (107) содержат расфиксирующий выступ (107a), проходящий наружу в радиальном направлении в области первого конца, причем расфиксирующий выступ (107a) выполнен с возможностью перемещения вверх при повороте фиксаторов (107) с выходом из фиксирующего положения.

3. Соединитель (100) по п.2, отличающийся тем, что
- фиксирующий профиль (109) фиксаторов (107) имеет одну или более наклонных поверхностей (109a), частично обращенных в радиальном направлении внутрь и частично в осевом направлении к соединителю (100);
- первый конец фиксаторов (107) имеет наклонную регулировочную поверхность (107d), соединяемую впритык с расположенной напротив наклонной поверхностью (105d) соединителя (100) и выполненную с возможностью скольжения по ней, при этом указанная наклонная поверхность (105d) соединителя частично обращена в осевом направлении в сторону от фиксирующего конца фиксаторов (107) и частично в радиальном направлении наружу;
- причем соединитель дополнительно содержит приспособление (127), выполненное с возможностью перемещения наклонной регулировочной поверхности (107d) в радиальном направлении внутрь по указанной наклонной поверхности (105d), тем самым перемещения фиксаторов (107) в осевом направлении, а также удержания наклонной регулировочной поверхности (107d) в конечном положении.

4. Соединитель (100) по п.3, отличающийся тем, что указанное приспособление содержит кольцо (127) предварительного напряжения, установленное на соединителе (100) при помощи резьбы (127a), причем указанное кольцо (127) движется в осевом направлении при вращении на соединителе (100) и выполнено с возможностью перемещения наклонной регулировочной поверхности (107d) внутрь в радиальном направлении за счет вхождения в зацепление со скольжением с наклонной скользящей поверхностью (107e) фиксаторов (107) при указанном вращении.

5. Узел, содержащий соединитель (100) по п.3 или 4 и калибровочную деталь (301), отличающийся тем, что
- калибровочная деталь (301) имеет посадочную поверхность (303) и фиксирующий профиль (309) калибровочной детали, выполненный с возможностью вхождения в зацепление с фиксирующим профилем (109) фиксаторов (107); и
тем, что осевое расстояние между посадочной поверхностью (303) калибровочной детали (301) и ее фиксирующим профилем (309) представляет собой заранее заданное расстояние, меньшее, чем соответствующее расстояние соединительной детали (201), с возможностью присоединения к которой выполнен соединитель (100).

6. Способ формирования заранее заданного предварительного напряжения в фиксаторах (107) соединителя (100) при посадке на посадочную поверхность (203) соединительной детали (201), при этом указанные фиксаторы выполнены с возможностью прохождения, по существу, в осевом направлении от указанного соединителя (100) в направлении соединительной детали (201) и вхождения в зацепление с фиксирующим профилем (209) указанной соединительной детали в ходе посадки соединителя на указанную посадочную поверхность (203),
- причем фиксирующий профиль (209) соединительной детали (201) содержит наклонную стыкуемую поверхность (209a), обращенную частично в радиальном направлении наружу относительно соединительной детали (201) и частично в осевом направлении в сторону от соединителя (100), при этом фиксаторы (107) содержат фиксирующий профиль (109) с обращенными, по существу, в противоположном направлении стыкуемыми поверхностями (109a);
- причем осевое расстояние между указанной наклонной стыкуемой поверхностью (209a) и посадочной поверхностью (203) соединительной детали (201), с возможностью посадки на которую выполнен соединитель, равно первому расстоянию;
- причем осевое расстояние между соответствующей наклонной стыкуемой поверхностью (309a) и посадочной поверхностью (303) калибровочной детали (301) равно расстоянию калибровки, которое меньше, чем первое расстояние;
отличающийся тем, что содержит следующие шаги:
a) сажают соединитель (100) на посадочную поверхность (303) калибровочной детали (301);
b) перемещают фиксирующие профили (109) фиксаторов (107) на заранее заданное радиальное расстояние приведения в зацепление с фиксирующими профилями (309) калибровочной детали;
c) при помощи регулировочного приспособления (127) для предварительного напряжения подтягивают фиксаторы (107) в осевом направлении к соединителю (100) до тех пор, пока наклонная стыкуемая поверхность (309a) фиксирующего профиля (309) калибровочной детали не соединится впритык с обращенной к ней стыкуемой поверхностью (109a) фиксирующего профиля (109) фиксаторов (107), тем самым ограничивая перемещение фиксаторов (107) в осевом направлении к калибровочной детали (301);
d) разъединяют зацепление калибровочной детали (301); и
e) сажают соединитель на посадочную поверхность (203) соединительной детали (201) и перемещают фиксирующие профили (109) фиксаторов (107) на указанное заранее заданное радиальное расстояние приведения в зацепление с фиксирующим профилем (203) соединительной детали (201).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что регулировочное приспособление (127) для предварительного напряжения представляет собой кольцо (127) предварительного напряжения, присоединенное к соединителю (100) при помощи резьбы (127a), а шаг c) содержит следующее:
- поворачивают кольцо (127) предварительного напряжения, тем самым перемещая его по оси в направлении калибровочной детали (301) и при этом сдвигая его относительно наклонной поверхности (107e) фиксаторов (107), посредством чего подтягивают фиксаторы (107) в осевом направлении к соединителю (100), когда фиксатор (107) скользит в радиальном направлении внутрь по наклонной поверхности (105d) соединителя (100).



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к защитному устройству для аварийного соединения райзера или шланга. Техническим результатом является повышение безопасности за счет обеспечения защиты целостности барьера скважины или другой критической стыкующейся конструкции путем оперативного обнаружения и реагирования на возникновение аварии.

Настоящее изобретение относится к способу и защитному устройству для защиты по меньшей мере одного барьера (5) скважины от чрезмерных изгибающих моментов от райзера (2).

Изобретение относится к горному делу, а именно к клапанным устройствам. Техническим результатом является предотвращение нежелательного загрязнения окружающей среды во время соединения и отсоединения быстроразъемного ниппеля и соединительного блока.

Сквозной соединитель (100) простирается частично или полностью через отверстие в стенке (202) подводного контейнера (200). Соединитель содержит проводящий стержень (102), имеющий коническую часть (104) с наружным диаметром, увеличивающимся в продольном направлении(108), а также электрический изолятор (136), имеющий коническую часть (138) с внутренней поверхностью (140), обращенной к конической части (104) стержня, и с наружной поверхностью (142), противоположной внутренней поверхности (140), обращенной к конической части (104) стержня.

Изобретение относится к резьбовым соединениям труб. Соединение содержит ниппель и муфту, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях соответственно выполнены треугольные конические резьбы с конусностью 1:8 и шагом резьбы 8,467±0,05 мм.

Группа изобретений относится к резьбовым соединениям труб. Соединение содержит охватываемый и охватывающий элементы, на концах которых на наружной и внутренней поверхностях, соответственно, выполнены упорные трапецеидальные резьбы с конусностью 1:16, углом наклона опорной грани профиля витка 2-4° к нормали осевой линии резьбы и углом наклона закладной грани профиля витка 9-11° к нормали осевой линии резьбы.

Изобретение относится к поворотному устройству для установки на скважине для подводной добычи нефти или газа, приспособленному для соединения с добывающим судном на поверхности моря, содержащему главное поворотное устройство или поворотное устройство для прохождения текучей среды, имеющее по меньшей мере два канала для текучей среды, и вспомогательное поворотное устройство для электрических/гидравлических соединений, служащее для передачи сигналов и энергии.

Изобретение относится к устройству для подводной скважины для добычи нефти или газа в открытом море, которое содержит устье скважины, фонтанную арматуру, установленную на устье скважины, и по меньшей мере одну восходящую трубу для соединения с добывающим судном на поверхности моря.

Изобретение относится к подводному модулю или станции для добычи нефти или газа в открытом море, который содержит по меньшей мере два устья скважины с относящимися к ним фонтанными арматурами и манифольд на фундаметной раме (опорной плите).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства. .
Наверх