Устройство для соединения труб

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

It ПАТИ НТУ

<„>948298

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 2601.78 (21) 2569899/25-26 (23) Приоритет — (32} 27.01. 77 (31) 763110 (ЗЗ) США (51) М КлЗ

F 16 Ь 37/00

Государствеппнй «омптет

СССР по делам пзобретеннй н от«рытнй (53) УДК 6 21. 6 4 3..416 (088. 8) Опубликовано 30 ° 07 ° 82.Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 30. 07. 82 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Жорж М.Шато (Франция) и Прафюль Дззэ (США) Иностранная фирма;

"Сосьете Насьональ ЕЛф Акитэн (Продюксьон)" (Франция) (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Изобретение относится к устройству для соединения труб и может быть применено в нефтедобывающей промышленности для соединения трубопроводов установок с подводными скважина5 ми.

Известно устройство для соединения труб, содержащее соединительный элемент, в который вводят соединяемые концы труб их осевым перемещением 1 .1 °

Однако при некоторых подводных условиях трудно перемещать в осевом направлении систему, установленную на морском дне, из-за веса системы, возможной осадки последней на морское дно или же иэ-эа сопротивления трения системы на этом дне. В подводных станциях трудно устанавливать соответствующие концы систем для их соединения с точным осевым выравниванием; условия плохого осевого выравнивания могут мешать правиль-25 ному соединению и установлению гер.метичного стыка в зоне соединения.

Известно устройство для соединения труб, включающее соединительный элемент с гидравлической поршневой системой блокировки и уплотнения ,двух соединяемых труб (21.

Недостаток известного устройства. состоит в том, что соединение двух труб осуществляется за счет предварительного снабжения конца одной иэ соединяемых труб воронкой, а различные виды герметизации осуществляются с помощью классических приспособлений в виде шайб, наклонных плоскостей и блокировочных элементов, которые устанавливают на месте.

Цель изобретения — обеспечение более быстрого и герметичного соединения труб.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для соединения труб, включающем соединительный элемент с гидравлической поршневой системой для блокировки и уплотнения двух соединяемых труб, соединительный элемент выполнен с двумя пазами, первый из которых расположен на боковой его поверхности, а другойна торцовой, одна из соединяемых труб снабжена головкой, размеры которой соответствуют боковому пазу соединительного элемента с уплотнительной поверхностью на торцовой части

948298 и кольцевой проточкой, размеры которой соответствуют торцовому пазу соединительного элемента, а другая соединяемая труба выполнена с гнездом на торце и размещенной в нем прокладкой. 5

Кроме того, устройство может быть снабжено установленной с возможностью поступательного перемещения в соединительном элементе блокирующей муфтой, жестко укрепленной на трубе )p с гнездам на торце, кольцевой оправкой, установленной в торцовой части муфты, кольцевым поршнем, установленным между трубой, муфтой и кольцевой оправкой, пружиной, размещенной в гнездах, выполненных в сглежных торцах оправки и поршня, и фиксато ром, расположенным с возможностью поступательного перемещения в соединительном .элементе на торце блокирующей муфты, а в соединительном элементе выполнен кольцевой паз под фиксатор.

На фиг. 1 представлено устройство для соединения труб с соединительным элементом, закрепленныл на подводной станции, и частью конца соединительного элемента, помещенного на конце системы трубопроводов И отделенного от соответствующего элемента подводной станции, общий, час- 30 тичный вид, на фиг. 2 — устройстводля соединения, соединительный элемент которого и элемент, закреплен".. ный на подводной станции, находятся в положении блокировки и непроницае- 35 мости, разрез (в увеличенном масштабе), на фиг. 3 - блокировочное устройство, частичный разрез (показано приведение в движение по направлению к положению размыкания); íà 4р фиг. 4 — блокирующее устройство в разоикнуто л положении, частичный разрез, на фиг. 5 — блокирующее устройство одновременно в гидравлическом и механически разомкнутых положени- 45 ях, частичный разрез, на фиг. б разрез A-A на фиг. 2 (механическое блокировочное устройство в положении блокировки, причем труба системы трубопроводов перекачки жидкости под давлением упразднена для большей, 50 ясности фигуры). устройство 1 для соединения труб содержит соединяемую трубу 2 и соеди-. нительный элемент 3, установленный на подводной станции. Соединяемая труба 2 закреплена на конце системы трубопроводов, которая может быть помещена на морском дне и тянется от подводной скважины до подводной 60 станции 4, имеющей элемент 3. Только часть станции 4 изображена на.фигуре, а.именно, две вертикальные направляющие балки 5, которые закреплены, например, на остове подводной станции. 65

Соединительный элемент 3 может опираться и поддерживаться в горизонтальном положении боковыми патрубками б, которые несут на своих концах соединительные цилиндрические муфты 7 для установки направляющих балок 5.

Соединяемая труба 2 имеет цилиндрическую часть 8, снабженную сужением 9, определяющим головку 10, которая образует кольцевую проточку 11.

Головка 10 имеет на торцовой части уплотнительную поверхность 12.

Соединительный элемент 3 имеет корпус 13 цилиндрической формы, в торцовой части 14 которого выполнен паз 15, а на боковой поверхности паз 16. Соединяемую трубу 2 можно перемещать сбоку по отношению к его оси и по отношению к оси корпуса 13 так, чтобы кольцевая проточка 11 и суженная часть 9 входили в паз 15 и чтобы головка 10 входила в паз 16.

Внутри корпуса 13 имеется удлиненная камера 17, в которую входит аксиально труба 18 и средство 19 блокировки, приводящееся в действие жидкостью. Труба 18 имеет то же сечение проходного канала 20, что и канал

21 соединяемой трубы 2.

Труба 18 размещена пг:этно к стенке 22 в конце корпуса 13, смежного с пазом 16, и по отношению к внутренней стенке 23 в торцовой части

24 корпуса 13. Труба 18 выходит за пределы тоцовой части 24 и может быть снабжена кольцевым желобком 25, определяющим головную часть блокировки 26, предназначенную для присоединения соответствующим образом с трубой системы трубопроводов жидкости, помещенной в подводной установке.

Средство 19 блокировки включает муфту 27, поршень 28 блокировки и фиксаторы 29, находящиеся на муфте

27. Иуфта 27 несет на одном конце ,кольцевую оправку 30, которая поддерживается в конце муфты 27 соответствующим упорным кольцом 31.

Оправка 30 образует на одном конце гнездо 32, предназначенное для приема винтовой пружины 33, противоположный конец которой упирается в гнездо

34, выполненное в выступе 35, поршня 28 блокировки.

Движение трубы 18 между положением размыкания (фиг.5) и положением блокировки и уплотнения (фиг.2), обеспечивает ввод рабочей жидкости под давлением через трубу 36 и канал 37 в торцовой части 24.

Вывод жидкости осуществляется через канал 38 и трубу 39.

Соединение труб производится следуж им образом, Жидкость под давлением, введенная через канал 37, пере лещает муфту 27 блокировки к противоположному концу корпуса 13 до тех пор, пока наклон948298 ный выступ 40 не упрется на соответствующий выступ 41, предусмотренный на внутренней поверхности корпуса 13.

Спуск жидкости под давлением по каналу 38 облегчает движение поршня

6JIOI HPOBKH 28 H 1IPOTHBOIIOJIO7KHOMjj 5 концу корпуса под влиянием разности гидравлического давления, действующего на конец поршня 28, и механического действия, оказываемого сжатой винтовой пружиной 33. Поршень 28 10 блокировки перемещается в осевом направлении до тех пор, пока наклонный выступ 42 не упрется в соответствующий наклонный выступ 43, предусмотренный на внутренней поверхности блокировочной муфты 27.

В положении блокировки концевая суженная часть 44 поршня 28, к которой прижимаются фиксаторы 29 в положении размыкания, перемещает одно- 0 временно с передним концом блокировочной муфты фиксаторы 29 .аксиально до тех пор, пока они не останосятся напротив паза 45 в корпусе 13. Во время этого движения фиксаторы 29 перемещаются радиально к внешней стороне через торец 46 поршня 28.

Фиксаторы 29 смонтированы в отверстиях 47, предусмотренных в муфте 27. В положении блокировки блокировочного устройства 19 концевая суженная часть блокированного поршня перемещается между концевыми частями 48 муфты так, что муфта 27 и поршень 28 устанавливают и поддерживают фиксаторы в условии блокировки З5 . в пазах 45.

Поршень блокировки снабжен соответствующими уплотняющими соединениями 49 и 50, .которые скользят в плотном контакте с внутренней по- 49 верхностью муфты 27 и с внешней IIQ верхностью трубы 18.

Движение трубы 18 в течение операции блокировки обеспечено кольцевой оправкой 51 с прорезью, которая 45 помещена в желобке 52, выполненном в трубе 18, который прикреплен соот- ветствующим кольцом 53, поддерживаемым в положении на кольце с прорезью соответствующими винтами 54. В положении блокировки диск тарельчатой пружины поддерживается в сжатии меж-, ду кольцевой оправкой 51 и концевой стороной блокировочной муфты 27.

Следовательно, когда фиксаторы 29 располагаются в пазах 45 (фиг.2) диск 55 тарельчатой пружины толкает трубу 18 к соединяемой трубе 2. Конец 56 трубы 18 снабжен уплотнительной поверхностью 57, расширяющейся к внешней стороне и предназначенной для вхождения в непроницаемый контакт с прокладкой 58, образованной из со4 ответствующего сжимаемого материала и расположенной в конце 56, при этом она поддерживается кольцевой 65 оправкой 59, вставленной в канавку, предусмотренную в уплотнительной поверхности 57, расширяющейся кверху. Следовательно, когда труба 18 аксиально перемещается для уплотнительного контакта к поверхности 12 соединяемой трубы 2, прокладка 58 сжимается между этими уплотнительными поверхностями 57 и 12 и образует герметичное соединение.

После того, как жидкость под давлением приводит в движение соединительный элемент для приведения его в положение блокировки (фиг.2) диск

55 тарельчатой пружины. создает силу тяги на трубу для поддерживания уплотнительного контакта независимо от давления жидкости. Другими слова ми, как только соединительный элемент находится в положении блокировки при воздействии жидкости под давлением, больше нет необходимости пр бегать к помощи этой жидкости для сохранения положения блокировки и фиксаторы поддерживаются в соответствующих пазах под давлением пружины.

Предусмотрены также средства для механического блокирования трубы 18 в условии герметичности к жидкости по отношению к соединяемой трубе 2, добавочно к гидравлическому давлению, действующему на блокировочную муфту

27 и поршень. 28.

Когда блокировочное устройство находится в условии блокировки и герметизации стыка труб, средства 60 механической блокировки помещаются в положение стопорения трубы водолазом, если глубина воды позволяет этд, или же подводным транспортным средством, или подводным роботом. Эти средства 60 механической блокировки включают кольцевой желобок 61, выполненный в трубе 18 в зоне торца 24, в котором установлено блокировочное разрезное кольцо 62. Болты 63 регулировки кольца блокировки расположены в торце 24 диаметрально противоположно. Концы 64 болтов 63 опираются на вогнутые части блокировочного кольца 62. Когда болты 63 завинчены, их концы вызывают изгиб блокировочного кольца 62 с тем, чтобы ввести его в желобок 61 трубы, и устанавли вают механическую блокировку с трубой, которая предотвращает осевое движение последней по отношению к корпусу 13 ° Следовательно, средства

60 механической блокировки поддержи вают соотношение уплотнения к жидкости поверхностей соединений 57 и

12 по отношению к прокладке 58.

Для возможности отделения поверхностей соединений трубы 18 и соединяемой трубы 2 (фиг.3 и 4) средство

60 механической блокировки изображено в условии размыкания, причем болты 63 блокировки отвинчены, чтобы

948298 обеспечить расширение разрезного кольца 62 блокировки, которое выходит тогда из желобка 61. Блокировачное устройства 19 приводится в действие в полажение размыкания путем выпуска жидкости под давлением из 5 трубы 36 и вводом жидкости под давлением посредством трубы 39. Жидкость под давлением, проникающая в камеру 17, действует сначала посредством диска 55 тарельчатой пружины 10 на поршень 28 блокировки для перемещения его назад и для сжатия пружины 33. Это движение блокировочнога поршня 28 отодвигает поверхность торца 46 от фиксатора 29 и перемещает крайнюю суженную часть 44 внизу этого фиксатора. При этом жидкость под давлением продолжает действовать на поршень 28 блокировки и на стопорную муфту 27, эти две части перемещаются назад до тех пор, пока они не упрутся в торец 24. В этом положении фиксаторы 29 отодвигаются вглубь и придерживаются между концевой суженной частью 44 и противоположной внутренней поверхностью корпуса 13 °

В условии размыкания (фиг.4) видно, что диск 55 тарельчатой пружи- ны расширился и что один из его концов прижался к выступу, предусмотренному на трубе 18. Эту трубу в таком случае продвигают аксиально или сдвигают вглубь жидкостным напором, действующим на кольцевые оправки 51, 53 до тех пор, пока он 35 не дойдет до положения фиг ° 5, где уплотнительная прокладка 58 отделяется от головки 10 соединяемой трубы 2, которую можно тогда опускать вниз ввиду ее разъединения со ско- 40 бой 14.

Формула изобретения

1. Устройство для соединения труб, включающее соединительный элемент .с гидравлической поршневой системой для блокировки и уплотнения двух соединяемых труб, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения более быстрого и герметичного соединения труб, соединительный элемент выполнен с двумя пазами, один из которых расположен на боковой его поверхности, а другой - на торцовой, и одна из соединяемых труб снабжена головкой, размеры которой соответствуют боковому пазу соединительного элемента, с уплотнительной поверхностью на торцовой части и кольцевой проточкой, размеры которой соответствуют торцовому пазу соединительного элемента, а другая соединяемая труба выполнена с гнездом на торце и размещенной в нем уплотнительной прокладкой.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленной с возможностью поступательного перемещения в соединительном элементе блокирующей муфтой, жестко укрепленной на трубе с гнездом на торце, кольцевой оправкой, установленной в торцовой части муфты, кольцевым. поршнем, установленным между трубой, муфтой и кольцевой оправкой, пружиной, .размещенной в гнездах, выполненных в смежных торцах оправки.и поршня, и фиксатором, расположенным с возможностью поступательного перемещения в соединительном элементе на торце блокируюцей муфты, а в соединительном элементе выполнен кольцевой паз под фиксатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3502354, кл. 285"24, 1970.

2. Патент CtOA Ф 3645563, кл. 285-24, 1972.

948298

Составитель Н.Кекишева

Техред Л. Пекарь

1:орректор У.Пономаренко

Редактор И.:<овальчук

Подписное

Заказ 5682/80 Тираж 990

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4