Уплотнительное устройство для соединения двух труб
Формула / Реферат
1. Уплотнительное устройство (5; 15) для создания, по меньшей мере, частично герметичного соединения между первой трубой (1) с заданным внутренним диаметром и второй трубой (2), внешний диаметр которой меньше вышеуказанного внутреннего диаметра первой трубы (1), с частью второй трубы (2), выступающей в продольном направлении (А) и предназначенной для введения в зацепление внутри первой трубы (1), оставляя межтрубное пространство (D1) в радиальном направлении между данными двумя трубами (1, 2); при этом уплотнительное устройство выполнено с возможностью расположения на несущей трубе (1, 2), которой является одна из вышеупомянутых первой или второй труб, и может разворачиваться в указанном межтрубном пространстве (D1) из положения защиты в положение уплотнения, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один уплотняющий комплект (10, 11; 20, 21; 10'), содержащий, по существу, жесткие подвижные уплотнительные элементы (12; 22; 12'), расправляющиеся в определенном угловом секторе по окружности и перемещаемые по отдельности из указанного положения защиты в указанное положение уплотнения.
2. Уплотнительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в положении защиты указанного уплотняющего комплекта (10, 11; 20, 21; 10') несколько уплотнительных элементов (12; 22; 12') расположены с перекрытием друг друга, оставляя зазоры (G) между собой, через которые может проходить жидкость, вытекающая из одной из указанных двух труб (1, 2).
3. Уплотнительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в положении уплотнения указанного уплотняющего комплекта (10, 11; 20, 21; 10'), несколько уплотнительных элементов (12; 22; 12') расправлены в плоскости, перпендикулярной продольной оси (А) указанной несущей трубы (1; 2), причем указанные уплотнительные элементы снабжены боковыми кромками (12S; 22S; 12'S), вытянутыми в радиальном направлении.
4. Уплотнительное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный уплотнительный элемент (22) установлен с возможностью скольжения по направляющему уклону (23), установленному с возможностью при перемещении в вышеупомянутое положение уплотнения удаляться от указанной несущей трубы (1; 2).
5. Уплотнительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в положении уплотнения указанного уплотняющего комплекта (10, 11; 10') несколько уплотнительных элементов (12; 12') образуют конусообразную структуру, при этом их длина (L1) больше, чем радиальная длина (D1) указанного межтрубного пространства.
6. Уплотнительное устройство по п.5, отличающееся тем, что в указанном положении уплотнения несколько уплотнительных элементов (12; 12') взаимно перекрываются и закрывают друг друга, практически непроницаемо для жидкости.
7. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный уплотнительный элемент (12; 22; 12') установлен с возможностью его перемещения в указанное положение уплотнения, по меньшей мере частично, путем воздействия на него давления жидкости, циркулирующей по меньшей мере в одной из вышеупомянутых первой и второй труб (1, 2).
8. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит два идентичных уплотняющих комплекта (10, 11; 20, 21; 10'), расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении.
9. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный уплотнительный элемент (12; 12') выполнен в виде скользящего элемента, установленного с возможностью перемещения на расстояние (L2) по первому поворотному кронштейну (13; 13'), шарнирно установленному с возможностью поворота в плоскости, в которой находится продольная ось (А) указанной несущей трубы (1; 2).
10. Уплотнительное устройство по п.9, отличающееся тем, что указанный уплотняющий комплект (10, 11; 20, 21; 10') содержит попеременно установленные вышеуказанные скользящие уплотнительные элементы и нескользящие уплотнительные элементы, закрепленные ко вторым поворотным кронштейнам (14).
11. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что в указанном положении защиты указанные уплотнительные элементы (12; 22; 12') удерживаются с предотвращением перемещения в положение уплотнения посредством фиксирующего устройства (31, 35, 32), содержащего по меньшей мер, один удерживающий элемент (35), окружающий по меньшей мере один из вышеупомянутых уплотняющих комплектов (10, 11; 10'), при этом фиксирующее устройство содержит разблокирующее средство (31) для разблокировки указанного удерживающего элемента (35), обеспечивая возможность перемещения всех уплотнительных элементов (12; 22; 12') в положение уплотнения.
12. Блок телескопического соединения (3; 30), содержащий закрытое пространство (4; 40) и раздвижную трубу (2; 1), сообщающуюся с внутренним объемом указанного закрытого пространства и установленную с возможностью поступательного перемещения из заднего положения в переднее положение, при этом указанный блок содержит переднюю часть с уплотнительным устройством по любому из пп.1-11.
13. Блок телескопического соединения (3; 30) по п.12, отличающийся тем, что содержит исполнительный механизм (8), снабженный поворотными рычагами, предназначенными для привода указанной раздвижной трубы (2; 1), и установленный в указанном закрытом пространстве (4; 40), при этом указанный блок содержит коленчатый рычаг (8В) для фиксации указанного переднего положения трубы.
14. Блок телескопического соединения (3; 30) по п.12 или 13, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один направляющий кронштейн (7), шарнирно прикрепленный к указанному закрытому пространству (4; 40) с возможностью входить в контакт с трубой (1; 2), подсоединяемой к указанному блоку (3; 30), и устанавливать данную трубу приблизительно соосно продольной оси (А) указанной раздвижной трубы (2; 1).
15. Блок телескопического соединения (3; 30) по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что указанное закрытое пространство (4; 40) содержит по меньшей мере один выходной трубопровод (6), предназначенный для отвода жидкости, попадающей внутрь закрытого пространства по указанной раздвижной трубе (2; 1).

Текст
УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ТРУБ Уплотнительное устройство (5; 15) предназначено для создания, по меньшей мере, частично герметичного соединения между первой трубой (1) и второй трубой (2) меньшего диаметра; часть второй трубы (2) входит в зацепление в первой трубе (1), оставляя межтрубное пространство(D1) между данными двумя трубами (1, 2) в радиальном направлении. Уплотнительное устройство установлено на несущей трубе (1, 2) и может расправляться в межтрубном пространстве (D1) из положения защиты в положение уплотнения. Данное устройство содержит по меньшей мере один уплотняющий комплект (10, 11; 20, 21; 10'), содержащий обладающие значительной жесткостью подвижные уплотнительные элементы (12; 22; 12'), расправляющиеся в определенном угловом секторе по окружности и перемещаемые по отдельности из указанного положения защиты в указанное положение уплотнения.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЭЛЕКТРИСИТЕ ДЕ ФРАНС (FR) Предметом настоящего изобретения является уплотнительное устройство для создания, по меньшей мере, частично герметичного соединения между первой трубой с заданным внутренним диаметром и второй трубой, внешний диаметр которой меньше вышеуказанного внутреннего диаметра первой трубы,с частью второй трубы, выступающей в продольном направлении и способной входить в зацепление внутри первой трубы, оставляя межтрубное пространство в радиальном направлении между данными двумя трубами; данное уплотнительное устройство устанавливается на несущей трубе, роль которой выполняет одна из вышеупомянутых первой или второй труб, и может разворачиваться в указанном межтрубном пространстве из положения защиты в положение уплотнения. Уплотнительное устройство такого типа можно найти, например, в патентном документе US 4648626A, описывающем телескопическое соединение для подводных трубопроводов, содержащее внутреннюю трубу с расширяемым стальным кожухом. Между стальным кожухом и внутренним цилиндром,образующим концевую часть внутренней трубы, образуется зазор, который соединяют с насосным средством, чтобы подводимое в зазор давление вызывало расширение и деформацию стального кожуха и его смыкание с внешней трубой. Для поддержания уплотняющего давления контакта между кожухом и внешней трубой в течение долгого периода времени в качестве жидкости, нагнетаемой в зазор, может использоваться эпоксидная смола, которая, затвердевая, обеспечивает постоянную деформацию кожуха. Однако закачивание смолы под давлением может быть затруднительным, особенно в подводных условиях, где имеет место высокое давление воды. Кроме того, способность деформации стального кожуха является невысокой и поэтому внешний диаметр кожуха до расширения не может быть значительно меньше внутреннего диаметра внешней трубы, и, следовательно, радиальная длина межтрубного пространства обязательно должна быть маленькой. Данное устройство является не выгодным в ситуации, когда внутренняя труба направляется и вводится во внешнюю трубу и условия введения затруднительны, например, в случае сдвига между осями внешней трубы и телескопической внутренней трубы. С целью устранения вышеуказанных недостатков, в частности для обеспечения возможности герметизации большего межтрубного пространства, чем при использовании вышеописанного известного устройства, настоящее изобретение предлагает уплотнительное устройство рассматриваемого типа, содержащее по меньшей мере один уплотнительный комплект, включающий в себя обладающие значительной жесткостью подвижные уплотнительные элементы, раздвигающиеся в заданном угловом секторе в направлении по окружности, по отдельности перемещаемые из вышеуказанного положения защиты в положение уплотнения. С помощью данных устройств может быть достигнут сравнительно большой разброс амплитуды уплотнительного устройства между положением защиты и положением уплотнения по сравнению с известным устройством, описываемым в патентном документе US 4648626A. Кроме того, поскольку подвижные уплотнительные элементы уплотняющего комплекта перемещаются по отдельности, по меньшей мере один уплотнительный элемент может оставаться нерасправленным, не мешая другим уплотнительным элементам занимать свое положение уплотнения. Это позволяет значительно уплотнить межтрубное пространство, в котором остался какой-либо неудаленный элемент, мешающий полностью расправиться одному из уплотнительных элементов, и получить неполное уплотнение, являющееся, тем не менее,вполне приемлемым, если большая часть поперечного сечения межтрубного пространства закрыта остальными уплотнительными элементами уплотняющего комплекта. Например, если оставшимся элементом является бурильная труба, оставшаяся внутри поврежденного и протекающего нефтепровода, уплотнительное устройство можно установить на трубе, вводимой внутрь протекающего конца нефтепровода и устранить около 95% утечки в положении уплотнения. В вариантах осуществления уплотнительного устройства согласно настоящему изобретению, уплотнительное устройство включает в себя одну или несколько следующих диспозиций: в положении защиты вышеупомянутого уплотняющего комплекта несколько уплотнительных элементов перекрывают друг друга; при этом между ними остаются зазоры, через которые может проходить жидкость, вытекающая из одной из указанных двух труб, что позволяет определенному количеству жидкости проходить через первый уплотняющий комплект и оказывать давление на второй уплотняющий комплект, перемещая данный второй уплотняющий комплект в положение уплотнения; в положении уплотнения уплотняющего комплекта несколько уплотнительных элементов расправляются в плоскости, перпендикулярной продольной оси несущей трубы; данные уплотнительные элементы снабжены боковыми кромками, вытянутыми в радиальном направлении, что позволяет иметь уплотнительные элементы сравнительно небольшого размера; по меньшей мере один уплотнительный элемент может скользить по направляющему уклону, устроенному таким образом, что указанный уплотнительный элемент при перемещении в положение уплотнения удаляется от вышеупомянутой несущей трубы, что позволяет жестко связать друг с другом каждые два расположенных на одной линии уплотнительных элемента двух последовательно размещенных уплотняющих комплектов таким образом, что данные два последовательно размещенных уплотняющих комплекта расправляются одновременно; в положении уплотнения уплотняющего комплекта несколько уплотнительных элементов обычно образуют конусообразную структуру, поскольку длина данных уплотнительных элементов больше радиальной длины указанного межтрубного пространства; это является выгодным, поскольку позволяет избежать поломки уплотнительного устройства в положении уплотнения и облегчает вывод второй трубы из первой трубы при необходимости разборки уплотнительного устройства; в указанном положении уплотнения несколько уплотнительных элементов перекрываются и закрывают друг друга, являясь практически непроницаемыми для жидкости, что позволяет уменьшить габариты уплотняющего комплекта в положении защиты; по меньшей мере один вышеуказанный уплотнительный элемент устроен таким образом, что его перемещение в положение уплотнения происходит, по меньшей мере, частично, благодаря давлению,оказываемому на данный уплотнительный элемент жидкостью, циркулирующей по меньшей мере в одной из вышеупомянутых первой и второй труб, что позволяет избежать или ограничить использование подключенного к отдельному источнику питания специального привода для расправления данного уплотняющего комплекта; уплотнительное устройство содержит два практически идентичных уплотняющих комплекта, расположенных на расстоянии один от другого в продольном направлении, что может повысить общую эффективность уплотнения; по меньшей мере один указанный уплотнительный элемент представляет собой скользящий уплотнительный элемент, установленный с возможностью скольжения на определенное расстояние по первому поворотному кронштейну; указанный первый поворотный кронштейн может поворачиваться в плоскости, в которой находится продольная ось несущей трубы, что улучшает возможность складывания уплотнительных элементов и, следовательно, уменьшает габариты уплотняющего комплекта в положении защиты; уплотняющий комплект содержит попеременно установленные вышеуказанные скользящие уплотнительные элементы и нескользящие уплотнительные элементы, прикрепленные ко вторым поворотным кронштейнам, что уменьшает количество скользящих уплотнительных элементов и обеспечивает снижение производственных затрат; указанные уплотнительные элементы удерживаются в вышеупомянутом положении защиты и не могут переместиться в положение уплотнения благодаря фиксирующему устройству, содержащему удерживающий элемент, окружающий по меньшей мере один из вышеупомянутых уплотняющих комплектов; данное фиксирующее устройство также содержит разблокирующее средство, способное разблокировать указанный удерживающий элемент, давая возможность, таким образом, всем уплотнительным элементам переместиться в положение уплотнения, что обеспечивает простое техническое решение по удержанию уплотняющего комплекта в положении защиты. Данное изобретение также включает в себя блок телескопического соединения, содержащий закрытое пространство и раздвижную трубу, сообщающуюся с внутренним объемом вышеупомянутого закрытого пространства; данная раздвижная труба может поступательно перемещаться из заднего положения в переднее положение и содержит переднюю часть с уплотнительным устройством согласно настоящему изобретению. С помощью вышеупомянутых устройств, блок телескопического соединения, например,подводный транспортируемый блок, снабжен раздвижной трубой, способной соединяться со стационарной трубой, например, находящимся под водой поврежденным и протекающим нефтепроводом, с целью отвода вытекающей нефти в блок и сбора этой нефти с помощью отводной трубы, подсоединенной к данному блоку. В вариантах осуществления блока телескопического соединения согласно настоящему изобретению, блок телескопического соединения включает в себя одну или несколько следующих диспозиций: блок телескопического соединения содержит исполнительный механизм, снабженный поворотными рычагами, служащими для привода раздвижной трубы; указанный исполнительный механизм установлен в закрытом пространстве и содержит коленчатый рычаг, способный фиксировать переднее положение трубы; блок телескопического соединения содержит по меньшей мере один направляющий кронштейн,шарнирно прикрепленный к закрытому пространству и способный входить в контакт с трубой, подсоединяемой к блоку, и устанавливать данную трубу приблизительно соосно с раздвижной трубой. Закрытое пространство содержит по меньшей мере один выходной трубопровод, предназначенный для отвода жидкости, попадающей внутрь закрытого пространства по раздвижной трубе. Другие характерные особенности и преимущества настоящего изобретения станут ясными после ознакомления с подробным описанием изобретения, приведенным в виде неограничивающего варианта его осуществления, со ссылками на прилагаемые чертежи, а именно: фиг. 1 - схема и частичный вид сбоку блока телескопического соединения, включающего в себя уплотнительное устройство в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, установленного на дне моря и предназначенного для подсоединения к поврежденному нефтепроводу; фиг. 2 - увеличенная схема и частичный вид сбоку блока телескопического соединения, показанного на фиг. 1, подсоединяемого к поврежденному трубопроводу, содержащему небольшую бурильную трубу; фиг. 3 - частичный вид сбоку уплотнительного устройства согласно первому варианту осуществления изобретения, устанавливаемого на телескопической трубе соединительного блока, показанного на фиг. 1, в продольном разрезе и боковой перспективе; фиг. 4 - вид спереди уплотнительного комплекта уплотнительного устройства, показанного на фиг. 3; уплотнительные элементы показаны как в положении защиты, так и в положении уплотнения; фиг. 5 - частичный вид сбоку скользящего уплотнительного элемента, устанавливаемого со скольжением вдоль первого поворотного кронштейна, показанного в положении защиты; фиг. 6 - скользящий уплотнительный элемент, показанный на фиг. 5, представленный в положении уплотнения; фиг. 7 - вид спереди уплотняющего комплекта уплотнительного устройства, представленного на фиг. 3, показанный в положении уплотнения для уплотнения поврежденной трубы на фиг. 2, содержащий небольшую бурильную трубу; фиг. 8 - частичный вид сбоку показанного в положении защиты уплотнительного элемента, прикрепленного ко второму поворотному кронштейну; фиг. 9 - уплотнительный элемент, показанный на фиг. 8, представленный в положении уплотнения; фиг. 10 - частичный вид сбоку уплотнительного устройства согласно первому варианту осуществления изобретения, снабженного фиксирующим устройством для удержания уплотняющих комплектов в положении защиты; фиг. 11 - частичный вид сбоку уплотнительного устройства, представленного на фиг. 10, с удаленным фиксирующим устройством, чтобы уплотняющие комплекты могли раздвинуться в положение защиты; фиг. 12 - схема и частичный вид сбоку блока телескопического соединения, включающего в себя уплотнительное устройство согласно второму варианту осуществления изобретения, установленного на дне моря и предназначенного для подсоединения к поврежденному нефтепроводу; фиг. 13 - схема и частичный вид сверху уплотняющего комплекта уплотнительного устройства соединительного блока, показанного на фиг. 12; уплотнительные элементы показаны как в положении защиты, так и в положении уплотнения; фиг. 14 - схематичное перспективное изображение двух подвижных пар уплотнительных элементов двух последующих уплотняющих комплектов, показанных на фиг. 13; фиг. 15 - вид спереди уплотняющего комплекта уплотнительного устройства, показанного на фиг. 12, представленного в положении защиты, готового к уплотнению поврежденного трубопровода; фиг. 16 - вид спереди уплотняющего комплекта, показанного на фиг. 15, в положении уплотнения; фиг. 17 - схема и частичный вид сбоку блока телескопического соединения, содержащего уплотнительное устройство согласно третьему варианту осуществления изобретения; уплотнительное устройство устанавливается внутри раздвижной трубы, внутренний диаметр которой больше внешнего диаметра уплотняемой поврежденной трубы; фиг. 18 - схема и частичный вид сбоку блока телескопического соединения, показанного на фиг. 17; уплотнительное устройство показано перемещающимся из положения защиты в положение уплотнения; фиг. 19 - вид спереди уплотняющего комплекта уплотнительного устройства, показанного на фиг. 17, в положении уплотнения. Как показано на фиг. 1 и 2, первый вариант исполнения блока телескопического соединения 3, содержащий уплотнительное устройство 5 согласно настоящему изобретению, устанавливают перед открытым торцом первой трубы 1, лежащей на дне океана, как правило, случайно поврежденной трубы,служащей для транспортировки нефти, которая вытекает из открытого конца трубы. Соединительный блок 3 содержит закрытое пространство 4 и раздвижную трубу, образующую вторую трубу 2, сообщающуюся с внутренним объемом вышеупомянутого закрытого пространства. Раздвижная труба 2 может перемещаться вдоль оси А из заднего положения в переднее положение и показана в своем переднем положении, в котором она входит внутрь первой трубы 1. Раздвижная труба 2 может скользить в трубчатой направляющей 18, герметично соединенной с закрытым пространством 4, и приводится в действие исполнительным механизмом 8 с поворотными рычагами 8 А и 8 В (см. фиг. 2). Поворотный рычаг 8 В содержит коленчатый рычаг, способный осуществлять фиксацию трубы 2 в переднем положении. Коленчатый рычаг 8 В поворачивается и встает в положение упора при вышеупомянутом переднем положении трубы 2, так что направленное назад усилие, оказываемое на трубу 2 и прилагаемое к поворотному рычагу 8 А, стремится удержать коленчатый рычаг 8 В в положении упора. Направляющий рычаг 7 шарнирно прикреплен к закрытому пространству 4 и может контактировать с трубой 1, чтобы позиционировать соединительный блок 3 относительно трубы 1, так чтобы раздвижную трубу 2 можно было установить практически соосно трубе 1. Передняя часть раздвижной трубы 2 снабжена уплотнительным устройством 5, содержащим два практически идентичных уплотняющих комплекта 10 и 11, установленных на расстоянии по оси друг от друга, причем каждый уплотняющий комплект включает в себя обладающие значительной жесткостью уплотнительные элементы 12 (см. фиг. 2 и 3). Вторая труба 2 является несущей трубой для уплотнительного устройства 5. Каждый уплотнительный элемент 12 занимает определенный угловой сектор в направлении по окружности и отдельно перемещается из положения защиты в положение уплотнения. Первая труба 1 может включать в себя по меньшей мере одну трубу меньшего размера, например бурильную трубу 9, оставшуюся в нижней части трубы 1. Размеры уплотнительного устройства 5 выбираются таким образом, чтобы его внешний диаметр в положении защиты был достаточно маленьким,чтобы вышеупомянутая бурильная труба 9 не могла помешать вводу устройства 5 в трубу 1. Передняя часть 2 Е раздвижной трубы 2 может иметь больший диаметр, чем указанный выше внешний диаметр, и может быть выполнена конусовидной для облегчения введения трубы 2, обеспечивая при этом защиту уплотнительного устройства 5 в положении защиты от радиальных ударных нагрузок от трубы 1. Как показано на фиг. 3, передняя часть 2 Е конусовидной формы раздвижной несущей трубы 2 может содержать каналы 2 Н для прохода жидкости, направляющие жидкость к уплотнительным элементам 12 переднего уплотняющего комплекта 10, чтобы давление, оказываемое потоком жидкости на уплотнительный элемент 12 в положении защиты, было в состоянии повернуть его и переместить в положение уплотнения при разблокировании уплотняющих комплектов 10 и 11. В положении защиты каждый из уплотняющих комплектов 10 и 11 содержит уплотнительные элементы 12, которые частично перекрывают друг друга; при этом между ними остается зазор G, через который может проходить жидкость, вытекающая из трубы 1. Таким образом, определенное количество жидкости проходит через передний уплотняющий комплект 10, оказывая давление также и на задний уплотняющий комплект 11, в результате чего последний также может расправиться. На фиг. 3 и 4 уплотнительные элементы 12 показаны как в положении защиты, так и в положении уплотнения. Точнее говоря, в верхней части чертежей уплотняющие комплекты 10 и 11 представлены в положении уплотнения, в котором несколько уплотнительных элементов 12 или все они расправлены в плоскости, перпендикулярной продольной оси А несущей трубы 2. Боковые кромки 12S уплотнительных элементов расправляются в радиальном направлении и входят в контакт друг с другом, образуя герметичное соединение. Длина боковой кромки 12S равна или немного больше радиальной длины межтрубного пространства D1 между трубами 1 и 2. Дальняя кромка 12 Е уплотнительного элемента 12 имеет дугообразную форму, а е радиус практически равен внутреннему радиусу первой трубы 1. На нижней половине чертежей уплотняющие комплекты 10 и 11 показаны в положении защиты,при котором уплотнительные элементы 12 повернуты относительно своих осей, установленных на базовых элементах 17, прикрепленных к несущей трубе 2. Внешний диаметр уплотняющего комплекта в положении защиты становится минимальным. Как показано на фиг. 3-6, уплотнительные элементы 12 могут скользить на определенное расстояние L2 по первому поворотному кронштейну 13. Первый поворотный кронштейн 13 может поворачиваться на соответствующем базовом элементе 17 в плоскости, содержащей продольную ось А несущей трубы 2 и продольное отверстие 13 Н, в которое входит скользящий шип 16, прикрепленный к соответствующему уплотнительному элементу 12. Таким образом, уплотнительный элемент 12 может скользить вдоль соответствующего первого поворотного кронштейна 13 из положения защиты в положение уплотнения, чтобы ближняя кромка уплотнительного элемента в положении уплотнения вошла в контакт с несущей трубой 2. Как показано на фиг. 7, если внутри трубы 1 осталась бурильная труба 9, она будет значительно мешать поворачиваться лишь одному уплотнительному элементу 12 уплотняющего комплекта 10 или 11. Угловой сектор уплотнительного элемента 12 в направлении вдоль окружности можно выбирать таким образом, чтобы неуплотняемая область вокруг бурильной трубы 9 была сравнительно небольшой и являлась приемлемой, принимая во внимание величину уплотняемой площади межтрубного пространства. Предпочтительно блок телескопического соединения 3 может содержать систему углового позиционирования для вращения раздвижной несущей трубы 2 относительно продольной оси А с целью углового позиционирования уплотнительного устройства относительно бурильной трубы 9. В этом случае,между двумя рядом расположенными уплотнительными элементами уплотняющих комплектов 10 или 11 в направлении вдоль окружности возникнет зазор, в который и войдет данная бурильная труба 9, не мешая при этом расправляться всем остальным уплотнительным элементам. Как показано на фиг. 8 и 9, ко второму поворотному кронштейну 14 прикреплен нескользящий уплотнительный элемент, длина L1 которого немного больше радиальной длины D1 межтрубного пространства. В данном варианте осуществления уплотнительного устройства 5 каждый уплотняющий комплект 10 и 11 содержит переменно установленные скользящие и нескользящие уплотнительные элементы. Скользящие уплотнительные элементы уплотняющего комплекта могут быть выполнены аналогичными показанным на фиг. 10 и 11 и могут иметь практически такую же длину L1, как и нескользящие уплотнительные элементы. В комплекте они могут устанавливаться, например, со смещением вперед относительно нескользящих уплотнительных элементов. Количество скользящих уплотнительных элементов может быть приблизительно равным количеству нескользящих уплотнительных элементов, что позволяет снизить производственные затраты, поскольку нескользящие уплотнительные элементы более просты в изготовлении вследствие своей более простой конструкции. Если длина L1 уплотнительных элементов 12 больше радиальной длины D1 вышеупомянутого межтрубного пространства, они, в общем случае, образуют конусовидную структуру. Дальняя кромка 12 Е уплотнительного элемента 12 может быть выполнена эллиптической формы с целью улучшения контакта с внутренней поверхностью первой трубы 1. Большинство или все уплотнительные элементы 12 могут перекрывать друг друга, образуя практически водонепроницаемое соединение типа плиток крыши. Данная конфигурация является выгодной с точки зрения избежания поломки уплотнительного устройства в положении уплотнения, когда определенные боковые нагрузки стремятся наклонить одну трубу относительно другой, поскольку уплотнительные элементы могут поворачиваться и "убираться", уменьшая, таким образом, действующие на них напряжения. Способность уплотнительных элементов убираться также облегчает вывод второй трубы 2 из первой трубы 1 при необходимости разборки трубного соединения. Как показано на фиг. 10, в положении защиты предупреждается перемещение уплотнительных элементов 12 в положение уплотнения с помощью фиксирующего устройства, которое содержит по меньшей мере одно стопорное кольцо 35, окружающее передний уплотняющий комплект. Как передний, так и задний уплотняющие комплекты 10 и 11 включают в себя попеременно установленные скользящие уплотнительные элементы, способные скользить по своим поворотным кронштейнам, и нескользящие уплотнительные элементы. С целью упрощения нескользящие уплотнительные элементы не показаны на чертежах. Два стопорных кольца 35 могут использоваться соответственно для скользящих и нескользящих уплотнительных элементов одного и того же уплотняющего комплекта, с целью последовательного разблокирования двух типов уплотнительных элементов для снижения взаимного трения между их перекрывающимися кромками при расправлении уплотняющих комплектов. Каждый уплотнительный элемент заднего уплотняющего комплекта расположен не точно параллельно соответствующему переднему уплотнительному элементу и связан с последним соединительным тросом 32, ориентированным практически в продольном направлении, так что задний комплект удерживается передним комплектом. Каждый соединительный трос 32 отрегулирован таким образом, что является ненатянутым в положении уплотнения, показанном на фиг. 11, что сделано с целью обеспечения возможности определенного отклонения от параллельности между передними и задними уплотнительными элементами, что обеспечивает достаточное контактное давление заднего уплотнительного элемента при его контакте с внутренней поверхностью трубы 1. Фиксирующее устройство также содержит по меньшей мере один удерживающий трос 31, проходящий по шкивам и соединенный с закрытым пространством, который при приведении в действие может оттягивать вперед стопорное кольцо 35, чтобы разблокировать его и позволить уплотнительным элементам 12 переместиться в положение уплотнения, показанное на фиг. 11. Для эффективного стягивания вперед стопорного кольца предпочтительно иметь два удерживающих троса 31, расположенных диаметрально напротив друг друга на раздвижной второй трубе 2. В не показанном альтернативном варианте осуществления изобретения могут быть предусмотрены два стопорных кольца с протянутыми назад удерживающими тросами соответственно для переднего и заднего уплотняющих комплектов. Таким образом, стопорные кольца можно легко переместить с помощью автомата, если вторую трубу 2 и уплотнительное устройство, показанное на фиг. 11, необходимо извлечь из первой трубы 1, чтобы использовать снова в какой-либо другой первой трубе. Как показано на фиг. 12, второй вариант исполнения блока телескопического соединения содержит уплотнительное устройство 15 согласно второму варианту осуществления изобретения. Соединительный блок 30 также может устанавливаться на дне моря и соединяться с поврежденной трубой 1, служащей для транспортировки нефти. Данное уплотнительное устройство 15 содержит уплотнительные элементы 22, установленные с возможностью скольжения на направляющих уклонах 23, прикрепленных к раздвижной несущей трубе 2. Направляющий уклон 23 предназначен для одного уплотнительного элемента 22 и обеспечивает передвижение уплотнительного элемента в сторону от несущей трубы 2 при перемещении в положение уплотнения. Уплотнительное устройство 15 содержит два комплекта соответственно передних и задних уплотнительных элементов 22. Два продольно ориентированных уплотнительных элемента 22 жестко связаны друг с другом соединительным стержнем 22L, образуя подвижную пару уплотнительных элементов, одновременно расправляющихся при подъеме по соответствующим направляющим уклонам 23. Таким образом, данные два уплотняющих комплекта расправляются одновременно. Направляющие уклоны 23 уплотняющего комплекта распределены по окружности и образуют коническую структуру, упирающуюся в кольцевую уплотняющую перегородку 25. Перемещение двух указанных уплотняющих комплектов в положение уплотнения производится за счет давления, оказываемого на уплотнительные элементы переднего уплотняющего комплекта потоком нефти, вытекающей из поврежденной трубы 1. Передний конусообразный край раздвижной трубы 2 содержит отверстия 2 Н, служащие для прохода потока нефти с целью создания требуемого давления на передний уплотняющий комплект для перемещения двух уплотняющих комплектов при отпускании фиксирующего устройства, которое может быть аналогичным используемому в первом варианте осуществления изобретения. Во всех вариантах осуществления уплотнительного устройства согласно настоящему изобретению перемещение уплотняющего комплекта производится не обязательно благодаря воздействию одного лишь давления жидкости, вытекающей из поврежденной трубы. Механическое устройство, приводимое,например, по меньшей мере одной пружиной, также может использоваться для реализации по меньшей мере части данного изобретения. Как показано на фиг. 12, каждая пара соединенных передних и задних уплотнительных элементов может быть связана с катушкой 26 тросом 27, прикрепленным к заднему уплотнительному элементу. Катушка 26 оказывает тянущее усилие на трос 27, оттягивая назад вышеуказанную пару уплотнительных элементов, по меньшей мере, на половину пути перемещения к показанному пунктиром положению уплотнения. Следует отметить, что давление, оказываемое жидкостью на уплотняющие комплекты, возрастает по мере их перемещения к положению уплотнения, так же, как это происходит и в ранее рассмотренных вариантах осуществления, показанных на фиг. 10 и 11. Таким образом, тянущее усилие, оказываемое катушками 26, является полезным лишь на первом этапе перемещения уплотнительных элементов к положению уплотнения. Как показано на фиг. 13, уплотнительные элементы 22 переднего уплотняющего комплекта 20 при необходимости могут быть сдвинуты в продольном направлении, таким образом, что они перекрываются друг с другом в положении защиты и устанавливаются в одной плоскости в положении уплотнения,обеспечивая уплотняющий контакт с кольцевой уплотняющей перегородкой 25. Однако расположение уплотнительных элементов в одной плоскости в положении уплотнения не является обязательным. Достаточное уплотнение может быть достигнуто и с взаимно перекрывающимися уплотнительными элементами, даже, несмотря на то, что потребуется изменение кольцевой уплотняющей перегородки 25. Уплотнительные элементы заднего уплотняющего комплекта 21, при необходимости, сдвигаются аналогичным образом. Как показано на фиг. 14, ближняя кромка каждого уплотнительного элемента 22 снабжена направляющим базовым элементом 24, служащим для обеспечения скольжения по соответствующему направляющему уклону 23. Дальняя кромка 22 Е уплотнительного элемента 22 имеет дугообразную форму, а е радиус равен внутреннему радиусу первой трубы 1. Уплотнительные элементы имеют боковые кромки 22S, вытянутые в радиальном направлении. Как показано на фиг. 15, уплотняющий комплект 20 или 21 может содержать два уплотнительных элемента 22', форма которых отличается от формы уплотнительных элементов 22, что сделано с целью улучшения уплотнения вблизи бурильной трубы 9, оставшейся в первой трубе 1. Каждый уплотнительный элемент 22' имеет вогнутый боковой вырез, служащий для уменьшения неуплотняемой площади 19 вокруг бурильной трубы 9 в положении уплотнения, как показано на фиг. 16. Как показано на фиг. 17, блок телескопического соединения может содержать уплотнительное устройство, выполненное в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения. Данное уплотнительное устройство установлено на внутренней поверхности раздвижной несущей трубы 1, внутренний диаметр которой больше внешнего диаметра уплотняемой поврежденной трубы 2. Данное уплотнительное устройство содержит уплотняющий комплект 10', образованный поворачивающимися уплотнительными элементами 12 по первому варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 19, по меньшей мере часть уплотнительных элементов 12' могут скользить на определенное расстояние по соответствующему поворотному кронштейну 13', который может поворачиваться в плоскости, содержащей продольную ось раздвижной трубы 1. Поворотные кронштейны 13' установлены на основаниях 17', прикрепленных к внутренней поверхности несущей трубы 1, и имеют оси вращения, расположенные в одной и той же плоскости, перпендикулярной указанной выше продольной оси. Разумеется, часть уплотнительных элементов 12' может быть установлена прикрепленными к соответствующим вторым поворотным кронштейнам, и они могут перекрываться с прилегающими скользящими уплотнительными элементами 12' в положении уплотнения таким же образом, как это происходит в описанном ранее варианте осуществления, представленном на фиг. 8 и 9. Как показано на фиг. 18, уплотнительные элементы 12' уплотнительного устройства поворачиваются и перемещаются из положения защиты в показанное пунктиром положение уплотнения под действием давления жидкости, вытекающей из второй трубы 2 внутри раздвижной трубы 1. Соединительный блок,поддерживающий раздвижную трубу 1, не представлен; его можно временно закрыть, за исключением входа раздвижной трубы 1, с целью повышения давления, оказываемого жидкостью на уплотняющий комплект 10'. Передняя часть раздвижной трубы 1 может содержать внутренний конусовидный экран 1E,предназначенный для направления и защиты трубы 1 вокруг поврежденной трубы 2 и служащий также в качестве упора для уплотнительных элементов 12' в положении уплотнения. В любом варианте осуществления блока телескопического соединения согласно настоящему изобретению, закрытое пространство данного блока может содержать по меньшей мере один выходной трубопровод, предназначенный для вывода из закрытого пространства жидкости, которая может попасть внутрь по раздвижной трубе. Выходной трубопровод 6, представленный на фиг. 2, может быть соединен с нефтеналивным судном для транспортировки на данное судно большей части нефти, вытекающей из поврежденного трубопровода 1. В любом варианте осуществления уплотнительного устройства согласно настоящему изобретению подвижные уплотнительные элементы обладают значительной жесткостью, но они могут содержать кромки, выполненные из гибкого материала, например установленные на дугообразных дальних кромках уплотнительных элементов, с целью улучшения герметичности контакта между кромкой и поврежденной трубой и/или несущей трубой и/или прилегающим уплотнительным элементом. Блок телескопического соединения и уплотнительное устройство согласно настоящему изобретению могут применяться не только для подводных работ, но и в любых других неблагоприятных условиях, где устройство для герметичного соединения труб невозможно установить вручную. Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, представленными исключительно в качестве примеров; настоящее изобретение распространяется также на другие варианты осуществления, охватываемые пунктами формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Уплотнительное устройство (5; 15) для создания, по меньшей мере, частично герметичного соединения между первой трубой (1) с заданным внутренним диаметром и второй трубой (2), внешний диаметр которой меньше вышеуказанного внутреннего диаметра первой трубы (1), с частью второй трубы (2), выступающей в продольном направлении (А) и предназначенной для введения в зацепление внутри первой трубы (1), оставляя межтрубное пространство (D1) в радиальном направлении между данными двумя трубами (1, 2); при этом уплотнительное устройство выполнено с возможностью расположения на несущей трубе (1, 2), которой является одна из вышеупомянутых первой или второй труб, и может разворачиваться в указанном межтрубном пространстве (D1) из положения защиты в положение уплотнения, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один уплотняющий комплект (10, 11; 20, 21; 10'), содержащий, по существу, жесткие подвижные уплотнительные элементы (12; 22; 12'), расправляющиеся в определенном угловом секторе по окружности и перемещаемые по отдельности из указанного положения защиты в указанное положение уплотнения. 2. Уплотнительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в положении защиты указанного уплотняющего комплекта (10, 11; 20, 21; 10') несколько уплотнительных элементов (12; 22; 12') расположены с перекрытием друг друга, оставляя зазоры (G) между собой, через которые может проходить жидкость, вытекающая из одной из указанных двух труб (1, 2). 3. Уплотнительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в положении уплотнения указанного уплотняющего комплекта (10, 11; 20, 21; 10'), несколько уплотнительных элементов (12; 22; 12') расправлены в плоскости, перпендикулярной продольной оси (А) указанной несущей трубы (1; 2), причем указанные уплотнительные элементы снабжены боковыми кромками (12S; 22S; 12'S), вытянутыми в радиальном направлении. 4. Уплотнительное устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный уплотнительный элемент (22) установлен с возможностью скольжения по направляющему уклону (23), установленному с возможностью при перемещении в вышеупомянутое положение уплотнения удаляться от указанной несущей трубы (1; 2). 5. Уплотнительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в положении уплотнения указанного уплотняющего комплекта (10, 11; 10') несколько уплотнительных элементов (12; 12') образуют конусообразную структуру, при этом их длина (L1) больше, чем радиальная длина (D1) указанного межтрубного пространства. 6. Уплотнительное устройство по п.5, отличающееся тем, что в указанном положении уплотнения несколько уплотнительных элементов (12; 12') взаимно перекрываются и закрывают друг друга, практически непроницаемо для жидкости. 7. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный уплотнительный элемент (12; 22; 12') установлен с возможностью его перемещения в указанное положение уплотнения, по меньшей мере частично, путем воздействия на него давления жидкости, циркулирующей по меньшей мере в одной из вышеупомянутых первой и второй труб (1, 2). 8. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит два идентичных уплотняющих комплекта (10, 11; 20, 21; 10'), расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении. 9. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один указанный уплотнительный элемент (12; 12') выполнен в виде скользящего элемента,установленного с возможностью перемещения на расстояние (L2) по первому поворотному кронштейну(13; 13'), шарнирно установленному с возможностью поворота в плоскости, в которой находится продольная ось (А) указанной несущей трубы (1; 2). 10. Уплотнительное устройство по п.9, отличающееся тем, что указанный уплотняющий комплект(10, 11; 20, 21; 10') содержит попеременно установленные вышеуказанные скользящие уплотнительные элементы и нескользящие уплотнительные элементы, закрепленные ко вторым поворотным кронштейнам (14). 11. Уплотнительное устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что в ука-7 022581 занном положении защиты указанные уплотнительные элементы (12; 22; 12') удерживаются с предотвращением перемещения в положение уплотнения посредством фиксирующего устройства (31, 35, 32),содержащего по меньшей мер, один удерживающий элемент (35), окружающий по меньшей мере один из вышеупомянутых уплотняющих комплектов (10, 11; 10'), при этом фиксирующее устройство содержит разблокирующее средство (31) для разблокировки указанного удерживающего элемента (35), обеспечивая возможность перемещения всех уплотнительных элементов (12; 22; 12') в положение уплотнения. 12. Блок телескопического соединения (3; 30), содержащий закрытое пространство (4; 40) и раздвижную трубу (2; 1), сообщающуюся с внутренним объемом указанного закрытого пространства и установленную с возможностью поступательного перемещения из заднего положения в переднее положение, при этом указанный блок содержит переднюю часть с уплотнительным устройством по любому из пп.1-11. 13. Блок телескопического соединения (3; 30) по п.12, отличающийся тем, что содержит исполнительный механизм (8), снабженный поворотными рычагами, предназначенными для привода указанной раздвижной трубы (2; 1), и установленный в указанном закрытом пространстве (4; 40), при этом указанный блок содержит коленчатый рычаг (8 В) для фиксации указанного переднего положения трубы. 14. Блок телескопического соединения (3; 30) по п.12 или 13, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один направляющий кронштейн (7), шарнирно прикрепленный к указанному закрытому пространству (4; 40) с возможностью входить в контакт с трубой (1; 2), подсоединяемой к указанному блоку (3; 30), и устанавливать данную трубу приблизительно соосно продольной оси (А) указанной раздвижной трубы (2; 1). 15. Блок телескопического соединения (3; 30) по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что указанное закрытое пространство (4; 40) содержит по меньшей мере один выходной трубопровод (6), предназначенный для отвода жидкости, попадающей внутрь закрытого пространства по указанной раздвижной трубе (2; 1).
МПК / Метки
МПК: F16L 55/10
Метки: уплотнительное, устройство, труб, двух, соединения
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-22581-uplotnitelnoe-ustrojjstvo-dlya-soedineniya-dvuh-trub.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Уплотнительное устройство для соединения двух труб</a>
Предыдущий патент: Протектор, обеспечивающий меньший шум, вызываемый контактом шины с дорогой
Следующий патент: Замещенные 6-аминоникотинамиды в качестве модуляторов kcnq2/3
Случайный патент: Способ получения стерилизованного молока с улучшенными вкусовыми качествами