Герметичное трубное соединение с одной или несколькими наклонными опорными поверхностями, выполненное при помощи пластического расширения
Изобретение относится к области трубных соединений. Герметичное трубное соединение имеет первый охватываемый трубчатый элемент, снабженный охватываемой резьбой, первую кольцевую кромку, имеющую первую осевую опорную поверхность, первую внутреннюю поверхность и участок первой наружной поверхности. Также имеется вторая опорная поверхность и второй трубчатый элемент. Последний содержит охватывающую резьбу, подобную охватываемой резьбе, вторую кольцевую кромку, имеющую третью опорную поверхность, вторую наружную поверхность, размещенную против упомянутой первой внутренней поверхности, и вторую внутреннюю поверхность, и четвертую осевую опорную поверхность, обеспечивающую возможность упора в первую опорную поверхность и определяющую, в частности, совместно со второй наружной поверхностью кольцевой ложемент, соответствующий упомянутой первой кромке. Вторая и третья опорные поверхности в исходном состоянии представляют собой конические поверхности, имеющие по существу идентичные углы наклона, позволяющие обеспечить в процессе свинчивания упор второй опорной поверхности в третью опорную поверхность, создавая первый сжимающий радиальный и герметичный контакт между первой внутренней поверхностью или наружной поверхностью и второй наружной поверхностью или третьей внутренней поверхностью, и затем, в процессе диаметрального расширения в области пластической деформации при помощи инструмента расширения с осевым перемещением, заставить первую наружную поверхность и третью внутреннюю поверхность локально определить второй сжимающий герметичный контакт. Изобретение повышает надежность соединения. 2 н. и 39 з.п. ф-лы, 12 ил.
Текст описания приведен в факсимильном виде.
1. Расширяющееся трубное соединение, включающее в себя с одной стороны первый трубчатый элемент (ЕМ), содержащий первую часть (Р1), снабженную охватываемой резьбой (FM), и вторую часть (Р2), продолжающую упомянутую первую часть и содержащую первую наружную поверхность (SE1), первую кольцевую кромку (L1), имеющую первую осевую опорную поверхность (SB1) и первую внутреннюю поверхность (SI1), ограниченную упомянутой первой наружной поверхностью (SE1) на некоторой части ее осевой длины, и вторую опорную поверхность (SB2), а с другой стороны - второй трубчатый элемент (EF), содержащий охватывающую резьбу (FF), подобную охватываемой резьбе (FM) и навинченную на эту охватываемую резьбу, вторую кольцевую кромку (L2), имеющую третью опорную поверхность (SB3), упирающуюся в упомянутую вторую опорную поверхность (SB2), вторую наружную поверхность (SE2), размещенную против упомянутой первой внутренней поверхности (SI1), и вторую внутреннюю поверхность (SI2), четвертую осевую опорную поверхность (SB4) и третью внутреннюю поверхность (SI3), проходящую между четвертой осевой опорной поверхностью (SB4) и охватывающей резьбой (FF) и формирующую совместно со второй наружной поверхностью (SE2) и четвертой опорной поверхностью (SB4) кольцевой ложемент (LO), соответствующий упомянутой первой кромке (L1), отличающееся тем, что упомянутые вторая (SB2) и третья (SB3) опорные поверхности представляют собой конические поверхности, имеющие по существу идентичные углы наклона по отношению к плоскости, поперечной продольному направлению (А), и выбираемые таким образом, чтобы обеспечить возможность упора упомянутой второй опорной поверхности (SB2) в упомянутую третью опорную поверхность (SB3), создавая первый сжимающий радиальный и герметичный механический контакт между одной из первых внутренних поверхностей (SI1) и наружных поверхностей (SE1) первой кромки (L1) и, соответственно, второй наружной поверхностью (SE2) или третьей внутренней поверхностью (SI3), и такой контакт, чтобы в процессе диаметрального расширения в области пластической деформации, осуществляемого затем в данном расширяющемся трубном соединении, упомянутая первая наружная поверхность (SE1) и упомянутая третья внутренняя поверхность (SI3) локально формировали второй сжимающий герметичный контакт.
2. Трубное соединение по п.1, отличающееся тем, что упомянутые конические поверхности второй (SB2) и третьей (SB3) опорных поверхностей являются соответственно выступающими и отстоящими относительно плоскости, перпендикулярной продольному направлению (А), и обеспечивают первый сжимающий радиальный и герметичный контакт между первой внутренней поверхностью (SI1) и второй наружной поверхностью (SE2).
3. Трубное соединение по п.1, отличающееся тем, что упомянутые конические поверхности второй (SB2) и третьей (SB3) опорных поверхностей являются соответственно отстоящими и выступающими относительно плоскости, перпендикулярной продольному направлению (А), и обеспечивают первый сжимающий радиальный и герметичный контакт между первой наружной поверхностью (SE1) и третьей внутренней поверхностью (SI3).
4. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые наклоны в исходном состоянии имеют величину в диапазоне от примерно +5° до примерно +30°.
5. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что размеры первой кромки (L1) и ложемента (LO) в исходном состоянии выбирают с возможностью формирования упомянутого первого сжимающего контакта после упора второй опорной поверхности (SB2) в третью опорную поверхность (SB3).
6. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутая первая опорная поверхность (SB1) выполнена с возможностью ее принудительного упирания в процессе свинчивания в упомянутую четвертую опорную поверхность (SB4) таким образом, чтобы вызывать сжатие в осевом направлении упомянутой первой кромки (L1) в области упругих деформаций.
7. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что вторая наружная поверхность (SE2) упомянутой второй кромки (L2) имеет в исходном состоянии на уровне своего соединения с упомянутой третьей опорной поверхностью (SB3) кольцевой участок, наклоненный по отношению к продольному направлению (А) на угол, величина которого заключена в диапазоне от примерно 8° до примерно 12° и предпочтительно составляет примерно 10°.
8. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что первая внутренняя поверхность (SI1) первой кромки (L1) в исходном состоянии наклонена по отношению к продольному направлению (А) на угол, величина которого заключена в диапазоне от примерно 0,1° до примерно 15°.
9. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что соотношение между расширением (PR) второй кромки (L2) в продольном направлении (А) и расширением (Н) ложемента в поперечном направлении имеет величину в диапазоне от примерно 1 до примерно 3 и предпочтительно в диапазоне от примерно 1,2 до примерно 1,6.
10. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые охватываемый (FM) и охватывающий (FF) резьбовые участки содержат в исходном состоянии витки резьбы, снабженные опорной боковой поверхностью, представляющей отрицательный угол, величина которого заключена в диапазоне от примерно -3° до примерно -15°.
11. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутые охватываемый (FM) и охватывающий (FF) резьбовые участки содержат в исходном состоянии витки резьбы, снабженные боковой поверхностью вхождения, представляющей положительный угол, величина которого заключена в диапазоне от примерно +10° до примерно +30°.
12. Трубное соединение по п.11, отличающееся тем, что упомянутые охватываемый (FM) и охватывающий (FF) резьбовые участки выполнены с возможностью формирования после свинчивания и перед расширением осевого зазора между их боковыми поверхностями вхождения, имеющий величину в диапазоне от примерно 0,05 мм до примерно 0,3 мм.
13. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутый первый трубчатый элемент (ЕМ) имеет в исходном состоянии на уровне своей первой наружной поверхности (SE1) и перед его первой частью (Р1) коническую скошенную кромку, определяющую первый кольцевой локальный уступ (DC1) в направлении внутрь.
14. Трубное соединение по п.13, отличающееся тем, что упомянутая скошенная кромка имеет по существу непрерывный наклон по отношению к продольному направлению (А), имеющий величину в диапазоне от примерно 8° до примерно 12°.
15. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутый первый трубчатый элемент (ЕМ) снабжен второй частью (Р2), имеющей в исходном состоянии выбранное локальное кольцевое утолщение (SA1) на уровне четвертой внутренней поверхности (SI4), продолжающей упомянутую вторую опорную поверхность (SB2) в направлении первой части (Р1), и упомянутая третья внутренняя поверхность (SI3) содержит в некотором выбранном месте канавку (G1), которая может быть размещена после свинчивания по существу на уровне упомянутого локального утолщения (SA1) и способна формировать на уровне первой наружной поверхности (SE1) в процессе диаметрального расширения кольцевой уступ (ЕР), представляющий по меньшей мере часть упомянутой канавки (G1) и находящийся в сжимающем и герметичном контакте с ней.
16. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что первый трубчатый элемент (ЕМ) имеет в исходном состоянии на уровне своей первой части (Р1) на своей внутренней поверхности, противоположной охватываемой резьбовой части (FM), конический выступ, в котором определяется второй локальный кольцевой уступ (DC2).
17. Трубное соединение по п.16, отличающееся тем, что диапазон угла наклона конического выступа к продольному направлению (А) составляет от примерно 2° до примерно 20°.
18. Трубное соединение по п.15, отличающееся тем, что предусматривают в исходном состоянии канавку (G1), содержащую по меньшей мере два криволинейных участка (C1, C2).
19. Трубное соединение по п.18, отличающееся тем, что упомянутые криволинейные участки (C1, C2) имеют в исходном состоянии по существу идентичные радиусы кривизны.
20. Трубное соединение по п.19, отличающееся тем, что упомянутый радиус кривизны в исходном состоянии имеет величину в диапазоне от примерно 2 мм до примерно 60 мм.
21. Трубное соединение по п.18, отличающееся тем, что два криволинейных участка (C1, C2) отделены друг от друга по существу цилиндрической центральной частью (PC).
22. Трубное соединение по п.18, отличающееся тем, что упомянутая канавка (G1) имеет в исходном состоянии радиальную глубину (H'), максимальная величина которой выбирается таким образом, чтобы поперечное сечение материала в донной части канавки (G1) превышало произведение наименьшей величины поперечного сечения обычной части труб (T1, T2), которым принадлежат упомянутые первый (ЕМ) и второй (EF) трубчатые элементы, на эффективность трубного соединения на растяжение.
23. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что охватываемая (FM) и охватывающая (FF) резьбовые части выбираются среди резьбовых частей конического и цилиндрического типа и каждая из этих резьбовых частей сформирована на по меньшей мере одном участке трубчатого элемента (ЕМ, EF).
24. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что первая наружная поверхность (SE1) первого трубчатого элемента (ЕМ) выполнена выпуклой.
25. Трубное соединение по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что первый трубчатый элемент (ЕМ) является концом трубы, а второй трубчатый элемент (EF) является концом соединительной муфты (М).
26. Трубное соединение по п.25, отличающееся тем, что упомянутая муфта (М) содержит центральную часть (РСМ), продолженную по одну и по другую сторону от нее двумя вторыми трубчатыми элементами (EF1, EF2) и снабженную в исходном состоянии на своей наружной поверхности кольцевой зоной (G2) меньшей толщины, выбираемой таким образом, чтобы исходная толщина упомянутой муфты (М) на уровне этой зоны (G2) превышала или была равна произведению поперечного сечения обычной части труб (T1, T2), на концах которых сформированы упомянутые первые трубчатые элементы (ЕМ), на эффективность трубного соединения.
27. Трубное соединение по п.2, отличающееся тем, что первая (L1) и вторая (L2) кромки имеют в исходном состоянии формы, выбранные таким образом, чтобы первая опорная поверхность (SB1) упиралась в четвертую опорную поверхность (SB4) перед тем, как вторая опорная поверхность (SB2) будет упираться в третью опорную поверхность (SB3), при этом упомянутые углы наклона в исходном состоянии имеют величину от примерно +5° до примерно +30°.
28. Трубное соединение по п.3, отличающееся тем, что третья внутренняя поверхность (SI3) второго трубчатого элемента (EF) формирует в исходном состоянии на уровне ее соединения с четвертой опорной поверхностью (SB4) первую поверхность герметизации (DC3), наклоненную на некоторый выбранный угол по отношению к продольному направлению (А), при этом первый трубчатый элемент (ЕМ) имеет в исходном состоянии на уровне его первой наружной поверхности (SE1) и на уровне ее соединения с первой опорной поверхностью (SB1) вторую поверхность герметизации (DC4), наклоненную на некоторый выбранный угол по отношению к продольному направлению (А) таким образом, чтобы в процессе свинчивания упомянутые первая (DC3) и вторая (DC4) поверхности герметизации оказались прижатыми в радиальном направлении друг к другу, формируя таким образом третий сжимающий герметичный контакт, при этом упомянутые углы наклона в исходном состоянии имеют величину в диапазоне от примерно +5° до примерно +30°.
29. Трубное соединение по п.28, отличающееся тем, что упомянутые первая (DC3) и вторая (DC4) поверхности герметизации выполнены таким образом, чтобы упомянутый первый сжимающий герметичный контакт был сформирован между этими поверхностями после упомянутого третьего герметичного сжимающего контакта, обеспечивая усиление этого третьего герметичного контакта.
30. Трубное соединение по п.28, отличающееся тем, что выбранные углы первой (DC3) и второй (DC4) поверхностей герметизации в исходном состоянии имеют величину в диапазоне от примерно +1° до примерно +30°.
31. Трубное соединение по п.28, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из первой (DC3) и второй (DC4) поверхностей герметизации представляет собой коническую поверхность.
32. Трубное соединение по п.28, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из первой (DC3) и второй (DC4) поверхностей герметизации представляет собой выпуклую поверхность.
33. Трубное соединение по п.32, отличающееся тем, что упомянутая выпуклая поверхность содержит участок тороидального типа.
34. Трубное соединение по п.28, отличающееся тем, что упомянутая первая поверхность герметизации (DC3) формируется при помощи третьего локального кольцевого уступа в направлении внутрь от упомянутой третьей внутренней поверхности (SI3).
35. Трубное соединение по п.28, отличающееся тем, что вторая поверхность герметизации (DC4) определяется при помощи четвертого локального кольцевого уступа в направлении внутрь от упомянутой первой наружной поверхности (SE1).
36. Способ реализации расширяющегося герметичного трубного соединения по п.п.1-35, отличающийся тем, что свинчивают первый (ЕМ) и второй (EF) трубчатые элементы до момента размещения первой кромки (L1) в кольцевом ложементе (LO) и до момента упирания второй опорной поверхности (SB2) в третью опорную поверхность (SB3) таким образом, чтобы обеспечить сжатие в радиальном направлении с обеспечением герметизации, с формированием первого радиального сжимающего и герметичного контакта одной из первых внутренней (SI1) и наружной (SE1) поверхностей первой кромки (L1) соответственно со второй наружной поверхностью (SE2) или с третьей внутренней поверхностью (SI3), расширяют трубное соединение по диаметру при помощи инструмента расширения, совершающего перемещение в осевом направлении, в области пластических деформаций таким образом, чтобы заставить упомянутую первую наружную поверхность (SE1) и упомянутую третью внутреннюю поверхность (SI3) локально формировать второй сжимающий и герметичный контакт.
37. Способ по п.36, отличающийся тем, что используют первую (L1) и вторую (L2) кромки выбранных форм таким образом, чтобы упомянутый первый сжимающий контакт был установлен между первой внутренней поверхностью (SI1) и второй наружной поверхностью (SE2), при этом первый сжимающий контакт устанавливают только после упирания упомянутой второй опорной поверхности (SB2) в упомянутую третью опорную поверхность (SB3).
38. Способ по п.37, отличающийся тем, что при свинчивании резьбового трубного соединения первая опорная поверхность (SB1) упирается в четвертую опорную поверхность (SB4), обеспечивая осевое сжатие первой кромки (L1) в области упругих деформаций.
39. Способ по п.36 для реализации трубного соединения по п.28, отличающийся тем, что в результате свинчивания первая (DC3) и вторая (DC4) поверхности герметизации прижимаются в радиальном направлении друг к другу, формируя третий сжимающий и герметичный контакт, а затем первый сжимающий и герметичный контакт, который будет усиливать упомянутый третий сжимающий и герметичный контакт.
40. Способ по одному из пп.36-39, отличающийся тем, что упомянутое расширение формирует четвертый сжимающий и герметичный контакт между свободным концом первой внутренней поверхности (SI1) и второй наружной поверхностью (SE2).
41. Способ по одному из пп.36-39, отличающийся тем, что расширяют трубное соединение по диаметру в соответствии с коэффициентом расширения, составляющим по меньшей мере 10%.
Приоритет по пунктам:
28.11.2003 - по пп.1, 2, 4-11, 13-27, 36-38, 41;
22.09.2004 - по пп.3, 12, 28-35, 39, 40.
