Концевой фитинг для трубчатых элементов и способ его применения

1 Предыдущий уровень техники Эта заявка имеет приоритет предварительной заявки 60/340,610, поданной 13 декабря 2001. Это изобретение касается, главным образом, обжатого концевого фитинга для трубчатых элементов и способа его применения. Гибкие трубопроводы круглого сечения,предназначенные для транспортировки текучих сред, таких как используемые в нефтегазовой промышленности, хорошо известны и обычно состоят из внутреннего трубчатого элемента,окруженного одним или более слоями материалов, которые увеличивают прочность трубопровода при сохранении его гибкости, и внешней оболочки, служащей для изоляции внутренних слоев от элементов. Каждый из этих типовых трубопроводов должен быть снабжен концевым фитингом, обеспечивающим возможность соединения трубопроводов друг с другом или с другими элементами. Однако многие концевые фитинги закреплены на конце трубопровода не достаточно прочно, чтобы противостоять значительному натяжению на трубопроводе. Поэтому существует необходимость создания концевого фитинга и способа его применения, которые обеспечат усиление зажатия концевого фитинга на трубопроводе при увеличении натяжения на трубопроводе. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - вид поперечного разреза концевого фитинга согласно варианту воплощения данного изобретения. Фиг. 2-4 - виды, подобные виду на фиг. 1,но изображающие концевой фитинг и трубчатый элемент, на который он должен быть установлен, на различных стадиях сборки. Подробное описание На фиг. 1 концевой фитинг, в целом, обозначен ссылочным номером 10 согласно варианту воплощения изобретения. Концевой фитинг 10 включает трубчатую вставку 12, образованную секцией 12 а, секцией 12b, выступающей из секции 12 а, и секцией 12 с, выступающей из секции 12b. Предпочтительно, чтобы все секции 12 а, 12b и 12 с образовывали единое целое. Внутренняя стенка секции 12 а радиально конусообразно сужается внутрь под относительно малым углом к оси вставки 12 в направлении слева направо, как показано на фиг. 1, а внутренние и внешние стенки секции 12b радиально конусообразно расширяются наружу под двумя различными, относительно большими углами, соответственно. Таким образом, внутренний и наружный диаметры секции 12 с больше таких же параметров секции 12 а. Внешний обод 14 расположен вокруг вставки 12 и образован секцией 14 а, имеющей внутреннюю стенку, расположенную с зазором и, в основном, параллельно относительно вставки и радиально конусообразно расширяющуюся под относительно малым углом к оси элемента в 2 направлении слева направо, как видно на чертеже. В результате этого образуется кольцевой зазор между внешней стенкой секции 12 а вставки и внутренней стенкой секции 14 а обода, который увеличивается в диаметре в направлении слева направо, как видно на чертеже. Обод также включает секцию 14b, которая выступает из секции 14 а и радиально конусообразно сужается в упомянутом выше направлении под относительно большим углом. Отдаленный конец секции 14b простирается до секции 12 с вставки 12 и закреплен к последней секции любым известным способом, например таким, как сварка. На внешней стенке секции 12 а вставки 12 выполнено множество пилообразных зубцов 20,а на внутренней стенке секции 14 а обода 14 выполнено множество пилообразных зубцов 22,соосных с зубцами 20. Пилообразные зубцы 20 и 22 расположены по всей окружности внешней стенки секции 12 а и внутренней стенки секции 14 а, соответственно, и распределены по оси вдоль этих стенок. Таким образом образован кольцевой зазор между зазубренными частями 20 и 22 вставки 12 и обода 14, соответственно. На фиг. 2 показан концевой фитинг, установленный внутри обжимной машины, который опирается на нее, включает пластину 30, в которую упирается один конец секции 12 с вставки, и пресс-шток 32, проходящий через отверстие в пластине. Оправка 34 закреплена на одном конце пресс-штока 32 и в исходном положении,показанном на фиг. 2, расположена точно по наружной границе соответствующих концов концевого фитинга 10 и обода 14. Оправка 34 имеет коническую форму в поперечном сечении, и ее наибольший внешний размер немного больше, чем диаметр другого конца секции 12 а вставки 12. Обжимная машина включает первичный привод (не показан), связанный с другим концом пресс-штока 32 для обеспечения возвратно-поступательного движения прессштока в направлении слева направо и справа налево, как видно на фиг. 2. Концевой фитинг 10 предназначен для присоединения к концевой части трубчатого элемента 40 (фиг. 2) который, только в иллюстративных целях, представляет собой гибкий трубопровод (шланг), изготовленный, по меньшей мере частично, из термопластичного материала. Концевая часть трубчатого элемента 40 вставлена в кольцевой зазор между зазубренными частями 20 и 22 вставки 12 и обода 14,соответственно. Пресс-шток 32 и соответственно оправка 34 затем продавливаются в направлении, показанном стрелкой на фиг. 2 слева направо от положения на фиг. 2 к положению на фиг. 3. Это приводит к тому, что коническая поверхность оправки 34 входит в контакт с внутренней стенкой секции 12 а вставки 12 и расширяет или обжимает секцию 12 а радиально наружу, как видно из сравнения фиг. 2 и 3. Пи 3 лообразные зубцы 20 на внешней стенке секции 12 а таким образом вводятся во внутреннюю стенку трубчатого элемента 40 для закрепления концевого фитинга 10 в трубчатом элементе. Благодаря конусообразной внутренней стенке секции 12 а направленные наружу радиальные силы, создаваемые оправкой 34 в секции 12 а,прогрессивно увеличиваются по мере продвижения оправки в направлении слева направо для облегчения и усиления зацепления пилообразных зубцов 20 с концевым соединением 10. После окончания этой операции может быть выполнена операция внешнего обжима. С этой целью другой конец обода 14 приводят в зацепление с конической внешней поверхностью инструментального шаблона 44, показанного на фиг. 3, имеющего внутренний диаметр меньший, чем наружный диаметр обода 14. Оправка 34 удаляется с конца пресс-штока 32, и плунжер 32 повторно позиционируется относительно пластины так, чтобы при приведении в действие он заставлял пластину 30 и соответственно вставку 12, обод 14 и трубчатый элемент 40 продвигаться в направлении справа налево от положения на фиг. 3 к положению на фиг. 4, как показано стрелкой на фиг. 3. Это заставляет коническую поверхность инструментального шаблона 44 входить во взаимодействие с внешней стенкой секции 14 а обода 14 и обжимать секцию 14 а радиально внутрь, как видно из сравнения фиг. 3 и 4. Таким образом,пилообразные зубцы 22 на внутренней стенке секции 14 а вводятся во внешнюю стенку трубчатого элемента 40, чтобы еще сильнее закрепить концевой фитинг 10 к трубчатому элементу. Конусообразная внутренняя стенка секции 14 а обеспечивает зацепление пилообразных зубцов 22 с концевым фитингом 10. В приведенное выше описание могут быть внесены изменения без отхода от объема изобретения. Например, данное изобретение не ограничивается применением и внутреннего, и внешнего обжатия одновременно, как описано выше, но также возможно и применение любого из способов отдельно. Также пространственное ориентирование и перемещение используются только в иллюстративных целях и могут изменяться, не выходя за пределы объема изобретения. Кроме того, количество, форма и ориентация зубцов 20 и 22 могут изменяться в пределах объема изобретения. Например, вместо пилообразных зубцов может применяться поверхностное текстурирование. Помимо этого, пилообразные зубцы 20 и 22 не должны быть выровнены. Более того, секции 12 а, 12b, 12 с, 14 а и 14b вставки 12 и обода 14 могут представлять собой единое целое или изготавливаться отдельно и иметь дополнительные соединения. Кроме того,трубчатый элемент 40 может представлять собой жесткий трубопровод, изоляционную трубку,шланг или любое другое подобное устройство. 4 Хотя выше были подробно описаны только несколько примерных вариантов воплощения этого изобретения, для специалистов в данной области техники будет понятно, что другие изменения могут быть внесены в примерные варианты воплощения изобретения без существенного отхода от новых признаков и преимуществ данного изобретения. Соответственно, подразумевается, что все такие изменения должны быть включены в объем данного изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ применения концевого соединения на трубопровод, содержащий установку внешнего обода вокруг трубчатой вставки для определения кольцевого зазора,размещение концевой части трубопровода в кольцевом зазоре,приложение направленной радиально наружу силы на внутреннюю стенку вставки для обеспечения вхождения вставки в зацепление с концевой частью трубопровода, и приложение направленной радиально внутрь силы на наружную стенку обода для обеспечения вхождения обода в зацепление с концевой частью трубопровода. 2. Способ по п.1, который дополнительно включает прогрессивно увеличивающуюся направленную радиально наружу силу и направленную радиально внутрь силу при прохождении прикладывающего усилие элемента через вставку и при возникновении относительного перемещения соответственно. 3. Способ по п.1, при котором приложение направленной радиально наружу силы на внутреннюю стенку вставки включает прохождение прикладывающего усилие элемента через вставку. 4. Способ по п.3, включающий сведение на конус внутренней стенки вставки радиально внутрь в направлении, соответствующем направлению прохождения прикладывающего усилие элемента. 5. Способ по п.1, при котором приложение направленной радиально внутрь силы на наружную стенку обода включает перемещение обода, вставки и трубопровода в направлении инструментального шаблона. 6. Способ по п.5, дополнительно включающий сведение на конус инструментального шаблона таким образом, что направленная радиально внутрь сила на обод прогрессивно увеличивается в процессе перемещения. 7. Способ по п.5, при котором обод, вставку и трубопровод перемещают в направлении,противоположном направлению перемещения прикладывающего усилие элемента. 8. Способ по п.4, дополнительно включающий сведение на конус внутренней стенки обода радиально наружу в направлении перемещения прикладывающего усилие элемента. 9. Способ по п.8, при котором конусообразная наружу внутренняя стенка сформирована на первой секции обода, а вторую секцию обода выполняют конусообразной радиально внутрь в направлении прохождения прикладывающего усилие элемента через вставку. 10. Способ по п.9, при котором осуществляют зацепление вставки с концом конусообразной внутрь внутренней стенкой обода. 11. Способ по п.1, дополнительно включающий формирование множества пилообразных зубцов на наружной стенке вставки и на внутренней стенке обода так, что когда вставка и обод входят в зацепление с концевой частью трубопровода, пилообразные зубцы входят в зацепление с трубопроводом. 12. Концевое соединение для трубопровода, содержащее трубчатую вставку, внешний обод, расположенный вокруг вставки и определяющий кольцевой зазор для вмещения концевой части трубопровода, причем внутренняя стенка вставки конусообразно радиально сужается для того, чтобы прохождение прикладывающего усилие элемента через вставку вызывало направленную наружу радиальную силу на внутренней стенке вставки, обеспечивая вхождение вставки в зацепление с концевой частью трубопровода, при этом внутренняя стенка обода сужается для того, чтобы возникающее относительное перемещение между вторым прикладывающим усилие элементом и ободом вызывало направленную внутрь радиальную силу на внешней стенке обода, обеспечивая вхождение обода в зацепление с концевой частью трубопровода. 13. Концевое соединение по п.12, в котором направленная наружу радиальная сила и направленная внутрь радиальная сила прогрессивно увеличиваются при прохождении прикладывающего усилие элемента через вставку и при возникновении относительного перемещения соответственно. 14. Концевое соединение по п.12, в котором обод перемещается в направлении, противоположном направлению перемещения прикладывающего усилие элемента. 15. Концевое соединение по п.12, в котором внутренняя стенка вставки конусообразно радиально сужается внутрь в направлении прохождения прикладывающего усилие элемента через вставку. 16. Концевое соединение по п.15, в котором сужающаяся внутрь внутренняя стенка сформирована на первой секции вставки, причем вставка дополнительно содержит вторую секцию, выступающую из первой секции и имеющую внутреннюю стенку, конусообразно радиально расширяющуюся наружу в направлении прохождения прикладывающего усилие элемента. 17. Концевое соединение по п.16, в котором внутренняя стенка первой секции вставки конусообразно радиально сужается внутрь под относительно малым углом к продольной оси вставки и внутренняя стенка второй секции вставки конусообразно радиально расширяется наружу под относительно большим углом к продольной оси вставки. 18. Концевое соединение по п.16, в котором вторая секция вставки имеет внешнюю стенку, конусообразно радиально расширяющуюся наружу в направлении прохождения прикладывающего усилие элемента через вставку. 19. Концевое соединение по п.18, в котором внешняя стенка второй секции вставки выполнена конусообразной под углом, отличным от угла конусности внутренней стенки второй секции. 20. Концевое соединение по п.12, в котором внутренняя стенка обода конусообразно радиально расширяется наружу в направлении прохождения прикладывающего усилие элемента. 21. Концевое соединение по п.20, в котором конусообразно расширяющаяся наружу внутренняя стенка сформирована на первой секции обода, а вторая секция обода выполнена конусообразной радиально внутрь в направлении прохождения прикладывающего усилие элемента через вставку. 22. Концевое соединение по п.21, в котором конец конусообразной направленной внутрь внутренней стенки обода входит в зацепление с вставкой. 23. Концевое соединение по п.12, которое содержит множество пилообразных зубцов на внешней стенке вставки и на внутренней стенке обода так, что когда вставка и обод входят в зацепление с концевой частью трубопровода,пилообразные зубцы входят в зацепление с трубопроводом.