Защитное устройство для окончания трубы
Защитное устройство для окончания изделий (16) в форме трубы, предпочтительно, труб для нефтяной промышленности, нефтегазопромысловых труб, "линейных труб" и им подобных, состоит из двух элементов: первого цилиндрического элемента, определяемого как корпус (1) устройства, который имеет открытую нижнюю часть (3), боковые стенки (4) и верхнюю часть (17), образованную окружной кромкой (6) и отверстием (8), образующим гнездо (5), в который вставляется окончание изделия (16) в форме трубы; и второго элемента, определяемого как усилитель предохранителя или "амортизатор" (2) с наружной криволинейной или конической поверхностью, который выполнен с возможностью крепления к корпусу (1) предохранителя своей верхней частью (23) с помощью средств (9) крепления. Технический результат - повышение надежности защиты. 19 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству для защиты окончания изделий в форме трубы. Более конкретно, оно относится к устройству для защиты окончаний труб, которые подвергаются ударным нагрузкам и, следовательно, требуют защиты во избежание повреждений резьбы (если труба имеет резьбу) и/или фаски.
Уровень техники
Большая часть предохранителей трубной резьбы, которые имеются на рынке, не удовлетворяют требованиям по сопротивлению ударной нагрузке, установленным ISO 11960, Приложение I для изделий с уровнем технической характеристики PSL-2 и PSL-3, причем указанное требование является одним из наиболее важных. ISO 11960 определяет два различных испытания на ударную нагрузку: одно из них - это испытание при осевой нагрузке с помощью 1,5-дюймового стального стержня, используемого в качестве эталона, а другое использует горизонтальную контактную поверхность, на которой нагрузка прикладывается под углом 45° от направления трубы. Оба испытания очень сложные, и большинство имеющихся на рынке предохранителей трубной резьбы этим испытаниям удовлетворительным образом не соответствуют. Трубы для нефтяной промышленности, нефтегазопромысловые трубы и "линейные трубы" представляют собой огромные стальные массы, и в большинстве случаев, когда труба с такими характеристиками находится в движении, удары по другому объекту вызывают повреждения окончаний. В большинстве таких случаев объекты сравнимы с 1,5-дюймовыми стальными стержнями, установленными для вышеупомянутых стандартных испытаний. Многие из этих ситуаций не приводили бы к повреждению окончаний трубы, если бы труба отклонялась с тем, чтобы избежать ударной нагрузки. Такие характеристики не были обнаружены ни в каком известном предохранителе трубной резьбы или в других аналогичных изделиях.
Раскрытие изобретения
Одним из наиболее интересных примеров сопротивления ударной нагрузке и сжимающим нагрузкам в природе является яйцо. На основании этой идеи заявитель разработал устройство для защиты окончания трубы, которое отклоняет (отводит) нагрузку на окончаниях. Указанное устройство разработано на основе двух элементов с учетом больших размеров, которые могли бы возникнуть, если бы оно было выполнено в виде одного элемента, а также того факта, что обычная установка и удаление современных предохранителей трубной резьбы выполняется с учетом инструмента, который не нужно было бы использовать, если бы они были выполнены в виде только одного элемента "полусферической" формы.
С другой стороны, во многих операциях, которые выполняются на производстве, устройство приводит к усовершенствованию обычных предохранителей для трубной резьбы, как открытых, так и закрытых, при условии, что оно выполнено из двух элементов, причем один из них действует как открытый предохранитель резьбы для выполнения маневрирования, а другой - в качестве усиливающей головки, которая обеспечивает сопротивление окончательной ударной нагрузке.
Устройство по изобретению предпочтительно применяется для окончаний труб для нефтяной промышленности с тем, чтобы избегать повреждений резьбы и/или фасок. Однако оно может быть применено и для любых труб с аналогичной геометрией.
Опубликованная заявка US 2007/0113910А1, принадлежащая заявителю, описывает предохранитель резьбы с головкой, однако в ней отсутствуют характеристики устройства, связанные с отклонением ударной нагрузки.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает устройство для защиты окончания изделий в форме трубы, предпочтительно, труб для нефтяной промышленности, нефтегазопромысловых труб, "линейных труб" и им подобных. Отличительными особенностями устройства является то, что оно состоит из двух элементов: первого цилиндрического элемента, определяемого как корпус предохранителя, который имеет открытую нижнюю часть, боковые стенки и верхнюю часть, образованную окружной кромкой и отверстием, образующим гнездо, в который вставляется окончание изделия в форме трубы; и второго элемента, определяемого как усилитель предохранителя или "амортизатор" с наружной криволинейной или конической поверхностью, который выполнен с возможностью крепления на корпусе предохранителя своей верхней частью с помощью средств крепления.
Корпус предохранителя может устанавливаться непосредственно в контакте с окончанием трубы и навинчивается на него, в случае если указанное окончание имеет резьбу. Усилитель предохранителя накладывается на корпус предохранителя. Другими словами, усилитель предохранителя накладывается на трубу после установки на трубу корпуса предохранителя. Крепление усилителя предохранителя или "амортизатора" к корпусу предохранителя может осуществляться даже без вхождения усилителя предохранителя или "амортизатора" в контакт с трубным элементом.
Основные характеристики корпуса предохранителя таковы:
- обеспечение закрепления усилителя предохранителя или "амортизатора",
- обеспечение минимального сопротивления ударной нагрузке, полезного для манипуляций с трубами на производстве;
- обеспечение герметизации для резьбы и фасок труб с целью недопущения присутствия жидкостей, контактирующих с резьбой и фасками, во время транспортировки и/или хранения, за исключением защитного состава, который обычно используется и наносится на производстве.
Корпус предохранителя изготавливается из пластика, имеющего высокую способность к переработке для вторичного использования, такого как ПЭВП (полиэтилен высокой плотности, high-density polyethylene, HDPE), ПЭТФ (полиэтилентерефталат, polyethylene terephthalate, PET), ПП (полипропилен, polypropylene, PP) или им подобный, с оксобиоразлагаемыми (обладающими способностью к разложению под действием микроорганизмов в присутствии кислорода) наполнителями типа PLA (polylactic acid, полимолочная кислота), РНВ (hydroxyl-butyrate, гидрокси-бутират) или им подобными. В любом случае материал должен обеспечивать достаточную защиту для окончаний труб, по меньшей мере, в течение двух лет, которая может быть испытана в ходе ускоренных испытаний при нахождении в течение 2000 часов в камере ультрафиолетового излучения в соответствии с ASTM G154, цикл 7 из таблицы х2.1; и 750-часового нахождения в мокрой соляной среде в камере в соответствии с ASTM B117. Указанный корпус предохранителя должен иметь минимально возможную толщину, в особенности, на участке с резьбой, с тем, чтобы избежать усилий вследствие расширения материала. Это должно быть сбалансировано с сопротивлением ударной нагрузке, которое увеличивается вместе с толщиной. Корпус предохранителя может дополнительно включать, по меньшей мере, одно углубление, в которое вводится уплотнение из эластомера. Таким способом достигается уплотнение между фаской трубы, которая входит в контакт с заплечиком или открытой нижней частью предохранителя. Уплотнение из эластомера представляет собой низкомодульный материал, который для обеспечения уплотнения в контакте с трубой будет деформироваться. Кроме того, указанный корпус предохранителя может включать в себя усилительные кольца из другого полимера самого высокого модуля и прочности на разрыв с тем, чтобы улучшить сопротивление ударной нагрузке, будучи при этом меньше толщины корпуса предохранителя. Корпус предохранителя может включать в себя первое усилительное кольцо, расположенное под окружной кромкой, и второе усилительное кольцо, расположенное над окружной кромкой и на периферии окружной кромки. В тех случаях, когда на производстве выполняется значительное маневрирование с трубами, сопротивление корпуса предохранителя ударной нагрузке с использованием усилительных колец может увеличиваться до уровней, требуемых ISO 11960. Усилительные кольца могут быть металлическими, если они не находятся в контакте с трубой.
С другой стороны, основные характеристики усилителя предохранителя или "амортизатора" таковы:
- обеспечение сопротивления ударной нагрузке, необходимого для устройства с тем, чтобы соответствовать ISO 11960, Приложение 1;
- отклонение ударных нагрузок для исключения повреждений окончаний труб и самого устройства;
- закрытие окончаний труб для исключения попадания предметов внутрь после того, как указанное устройство установлено.
Усилитель предохранителя или "амортизатор" изготовлен из пластика или из металла. В первом случае используемый пластик должен иметь высокую способность к переработке для вторичного использования, например, это может быть ПЭВП, ПЭТФ или ПП, который может включать в себя армирование из волокон или стеклянных шариков, углерода, натуральной целлюлозной сетки или подобного; или же могут быть использованы пластики с высокой способностью к биоразложению, такие как ПЭВП, ПП или подобного полиолефинам типа с оксобиоразлагаемыми наполнителями типа PLA, РНВ. Так же как и в случае корпуса предохранителя, материал должен обеспечивать адекватную защиту окончаний труб, по меньшей мере, в течение двух лет, которая может быть испытана в ходе ускоренных испытаний при нахождении в течение 2000 часов в камере ультрафиолетового излучения в соответствии с ASTM G154, цикл 7 из таблицы х2.1; и 750-часового нахождения в мокрой соляной среде в камере в соответствии с ASTM B117. Наружная поверхность усилителя предохранителя или "амортизатора" является конической или криволинейной, причем в последнем случае предпочтительна форма эллипса, параболы или гиперболы вращения или же просто форма полусферы. Любая из этих геометрических форм будет иметь свойства отклонения ударной нагрузки и исключительную механическую прочность, которые наблюдаются у яйца. Крепление усилителя предохранителя или "амортизатора" к корпусу предохранителя осуществляется с помощью средств крепления - либо путем его продавливания через отверстие в кромке периметра корпуса предохранителя, либо путем его фиксации на наружной поверхности указанного корпуса предохранителя. Средства крепления представляют собой средства сцепления с наружной поверхностью корпуса предохранителя и являются третьими элементами. При этом средства крепления предусмотрены на верхней части усилителя предохранителя для установки под окружной кромкой корпуса предохранителя. Крепление может быть выполнено путем посадки между углублениями и выступами в корпусе предохранителя и в усилителе предохранителя или "амортизатора", соответственно. Другие варианты крепления таковы: привинчивание усилителя предохранителя или "амортизатора" к корпусу предохранителя; блокирование усилителя предохранителя или "амортизатора" на указанном корпусе предохранителя посредством вращающего движения или с помощью блокировки, состоящей из третьих элементов, таких как нити, гвозди с загнутым концом, упорные планки, винты, стропы или стопоры. И наконец, необходимо указать, что усилитель предохранителя или "амортизатор" может быть прозрачным для того, чтобы обеспечить визуальный контроль элементов внутри трубы.
На основании вышеизложенного, заявитель желает отметить, что уменьшение толщины корпуса предохранителя с целью уменьшения сжимающих напряжений, когда он используется при низких температурах, в уровне техники не описано, не предложено и не сообщено, так же как и использование биоразлагающихся полимеров для корпуса предохранителя или же для усилителя предохранителя или "амортизатора" в случае изготовления из пластика.
Таким образом, изобретение не только предлагает устройство для защиты окончаний труб, которое удовлетворяет требованиям по сопротивлению ударной нагрузке, установленным стандартом ISO 11960, но и отклоняет ударные нагрузки от осевых ударов с большой энергией, которые следует отклонять для исключения повреждений окончаний труб и уменьшения повреждения самого устройства.
Следовательно, задача изобретения заключается в создании устройства для защиты окончания изделий в форме трубы, предпочтительно, труб для нефтяной промышленности, нефтегазопромысловых труб, "линейных труб" и им подобных, состоящего из двух элементов: первого цилиндрического элемента, определяемого как корпус предохранителя, который имеет открытую нижнюю часть, боковые стенки и верхнюю часть, образованную окружной кромкой и отверстием, образующим гнездо, в который вставляется окончание изделия в форме трубы; и второго элемента, определяемого как усилитель предохранителя или "амортизатор" с наружной криволинейной или конической поверхностью, который выполнен с возможностью крепления на корпусе предохранителя своей верхней частью с помощью средств крепления.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет подробно описано с помощью нижеприведенных чертежей.
На фиг.1 и 2 изображены элементы, которые образуют защитное устройство по изобретению.
На фиг.3 и 4 изображено защитное устройство, включающее усилитель предохранителя или "амортизатор" с конической геометрией.
На фиг.5 изображен корпус предохранителя, который включает в себя уплотнительные кольца из эластомера в области окружной кромки и в области нижней части корпуса предохранителя.
На фиг.6 и 7 изображен корпус предохранителя, который включает в себя усилительные кольца.
Осуществление изобретения
На фиг.1 и 2 показано защитное устройство для окончания трубы 16 согласно изобретению, состоящее из двух элементов: одного первого элемента 1, корпуса предохранителя, и второго элемента 2, усилителя предохранителя или "амортизатора" с криволинейной наружной поверхностью. Указанный корпус 1 предохранителя имеет открытую нижнюю часть 3, боковые стенки 4 и верхнюю часть 17, образованную окружной кромкой или заплечиком 6, которая может иметь толщину, большую, чем боковые стенки 4, и отверстием 8, определяющим границы гнезда 5 внутренних стенок 7, сужающихся от нижней части 3 в направлении верхней части 17 корпуса 1 предохранителя с резьбой или без резьбы, в которую вставляется окончание трубы 16, с фиксацией на корпусе 1 предохранителя с помощью давления и/или привинчивания. В случае привинчивания резьба сужающихся внутренних стенок 7 гнезда 5 соответствует резьбе окончания трубы 16.
Внутренний диаметр корпуса 1 предохранителя изменяется в зависимости от различных диаметров трубы 16. Как уже ранее упоминалось, чтобы избежать напряжений вследствие расширения материала, как правило, пластика с высокой способностью к переработке для вторичного использования и высокой способностью к разложению под действием микроорганизмов, толщина корпуса 1 предохранителя между боковыми стенками 4 и внутренними стенками 7 должна быть минимально возможной. Как уже упоминалось, верхняя часть 17 корпуса 1 предохранителя включает в себя окружную кромку или "заплечик" 6 и отверстие 8, через которое могут быть пропущены средства 9 крепления, которые прикрепляют усилитель 2 предохранителя к корпусу 1 предохранителя. Средства 9 крепления предусмотрены на верхней части 23 усилителя 2 предохранителя для установки под окружной кромкой 6 корпуса 1 предохранителя. Таким образом, средства 9 крепления представляют собой средства сцепления с наружной поверхностью корпуса 1 предохранителя. Усилитель предохранителя или "амортизатор" 2 может быть прикреплен к корпусу 1 предохранителя на наружной поверхности 18 корпуса 1 предохранителя, которая входит внутрь полости 13, образованной усилителем предохранителя или "амортизатором" 2 (см. фиг.3 и 4); или с помощью средств крепления 9, которые выполнены в виде третьих элементов, таких как заклепки, шплинты, винты, болты или им подобные.
Усилитель предохранителя или "амортизатор" 2 имеет коническую или криволинейную поверхность 11 (см. фиг.4), т.е. в последнем случае она имеет форму параболы или гиперболы вращения (не проиллюстрирована) или же полусферы (см. фиг.2), с тем, чтобы благодаря некоторым из этих геометрических форм обеспечить отклонение ударной нагрузки. Кроме того, она обеспечивает высокое сопротивление сжимающей нагрузке, причем более высокое, чем то, которое обеспечивает имеющийся в настоящее время цилиндрический предохранитель в обычных предохранителях для резьбы.
На фиг.3 и 4 изображено устройство по изобретению с внешней конической поверхностью. Следовательно, толщина между боковыми стенками 4 и сужающимися внутренними стенками 7 корпуса 1 предохранителя является постоянной. На боковые стенки 4 корпуса 1 предохранителя накладывается выполненный из металла конический усилитель предохранителя или "амортизатор". Усилитель предохранителя или "амортизатор" 2 накладывается под давлением и фиксируется на корпусе 1 предохранителя, когда он доходит до своего конечного положения с помощью первой конической полости 13 посредством ее взаимодействия с корпусом 1 предохранителя. Первая коническая полость 13 имеет такую же конусность, как у боковых стенок 4 корпуса 1 предохранителя. Первая коническая полость 13 продолжается во вторую коническую полость 11, имеющую конусность, большую, чем у первой конической полости 13, с тем, чтобы отклонять прикладываемые нагрузки.
На фиг.5 изображены первое и второе уплотнительные кольца 14, 19, помещенные соответствующим образом под указанной окружной кромкой 6 и в первом углублении 20 и внутри нижней открытой части 3 корпуса 1 предохранителя во втором углублении 21.
На фиг.6 изображено первое внутреннее усилительное кольцо 15, помещенное под окружной кромкой 6 корпуса 1 предохранителя.
На фиг.7 изображено второе наружное усилительное кольцо 22, помещенное над и на периферии окружной кромки 6 корпуса 1 предохранителя.
Корпус 1 предохранителя включает в себя первое внутреннее усилительное кольцо 15, расположенное под окружной кромкой 6, и второе наружное усилительное кольцо 22, расположенное над окружной кромкой 6 и на периферии окружной кромки 6.
1. Устройство для защиты окончания изделий (16) в форме трубы, предпочтительно труб для нефтяной промышленности, нефтегазопромысловых труб, "линейных труб" и им подобных, отличающееся тем, что состоит из двух элементов: первого цилиндрического элемента, определяемого как корпус (1) предохранителя, который имеет открытую нижнюю часть (3), боковые стенки (4) и верхнюю часть (17), образованную окружной кромкой (6) и отверстием (8), образующим гнездо (5), в который вставляется окончание изделия (16) в форме трубы; и второго элемента, определяемого как усилитель предохранителя или "амортизатор" (2) с наружной криволинейной или конической поверхностью, который выполнен с возможностью крепления на корпусе (1) предохранителя своей верхней частью (23) с помощью средств (9) крепления.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренние стенки (7) сужаются от нижней части (3) в направлении верхней части (17) корпуса (1) предохранителя.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства (9) крепления предусмотрены на верхней части (23) усилителя (2) предохранителя для установки под окружной кромкой (6) корпуса (1) предохранителя.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства (9) крепления представляют собой средства сцепления с наружной поверхностью корпуса (1) предохранителя.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства крепления (9) являются третьими элементами.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что третьи элементы представляют собой нити, гвозди с загнутым концом, заклепки, винты, стропы и стопоры.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что открытая нижняя часть (3) корпуса (1) предохранителя включает в себя, по меньшей мере, одно первое углубление (20), в которое вставляется первое низкомодульное уплотнительное кольцо (14) в том месте, где скошенные окончания изделия (16) в форме трубы входят в контакт с корпусом (1) предохранителя.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что окружная кромка (6) корпуса (1) предохранителя включает в себя, по меньшей мере, второе углубление (21), в которое вставляется второе низкомодульное уплотнительное кольцо (19) в том месте, где окончание изделия (16) в форме трубы входит в контакт с корпусом (1) предохранителя.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сужающиеся внутренние стенки (7) гнезда (5) имеют резьбу.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что резьба сужающихся внутренних стенок (7) гнезда (5) соответствует резьбе окончания изделия (16) в форме трубы.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (1) предохранителя изготовлен из пластика, имеющего высокую способность к переработке для вторичного использования, такого как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полипропилен (ПП), которые могут включать в себя армирование из волокон или стеклянных шариков, углерода, натуральной целлюлозной сетки или подобного, или из пластика с высокой способностью к биоразложению, такого как ПЭВП, ПП или подобные пластики полиолефинового типа с оксобиоразлагаемыми наполнителями типа полимолочной кислоты (PLA) или гидрокси-бутирата (РНВ).
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что во избежание напряжений вследствие расширения материала толщина корпуса (1) предохранителя между боковыми стенками (4) и сужающимися внутренними стенками (7) корпуса (1) предохранителя является минимально возможной.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус (1) предохранителя включает в себя, по меньшей мере, одно усилительное кольцо (15, 22) из другого полимера самого высокого модуля и прочности на разрыв с тем, чтобы улучшить сопротивление ударной нагрузке, имея при этом меньшую толщину корпуса предохранителя.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанное, по меньшей мере, одно усилительное кольцо (15, 22) содержит металл в случае, если оно не находится в контакте с изделием (16) в форме трубы.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанное, по меньшей мере, одно усилительное кольцо (15, 22) расположено под или над указанной окружной кромкой (6) и на периферии указанной окружной кромки (6).
16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что корпус (1) предохранителя включает в себя первое усилительное кольцо (15), расположенное под окружной кромкой (6), и второе усилительное кольцо (22), расположенное над окружной кромкой (6) и на периферии окружной кромки (6).
17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилитель предохранителя или "амортизатор" (2) изготовлен из пластика или из металла.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что указанный пластик имеет высокую способность к переработке для вторичного использования и представляет собой пластик ПЭВП, ПЭТФ или ПП, который может включать в себя армирование из волокон или стеклянных шариков, углерода, натуральной целлюлозной сетки или подобного, или пластик с высокой способностью к биоразложению, такой как ПЭВП, ПП или подобные пластики полиолефинового типа с оксобиоразлагаемыми наполнителями типа PLA, PHB.
19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что криволинейная наружная поверхность усилителя предохранителя или "амортизатора" (2) имеет форму эллипса, параболы или гиперболы вращения или полусферы (10).
20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилитель предохранителя или "амортизатор" (2) выполнен прозрачным для обеспечения визуального контроля элементов внутри изделия (16) в форме трубы.
