Устройство для аморфного соединения труб

Номер патента: 1073

Опубликовано: 30.10.2000

Авторы: Питрас Бернд-Георг, Ян Михаель

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для аморфного соединения концов труб (110, 111), которые расположены, по существу, соосно друг другу и находятся в атмосфере защитного газа, причем упомянутое устройство содержит рубашку (2, 113, 114), которую при пользовании устройством располагают вокруг сомкнутых друг с другом концов труб, при этом упомянутая рубашка (2, 113, 114) имеет внутреннюю оболочку (7, 117), которая при пользовании устройством определяет собой уплотненное внутреннее пространство (11, 121) для текучей среды, в котором находится нагревательный элемент (1, 129) и содержится защитный газ, и наружную оболочку (8, 118), которая окружает собой внутреннюю оболочку (7, 117), благодаря чему при пользовании устройством образуется уплотненное наружное пространство (9, 119) для текучей среды между упомянутыми внутренней и наружной оболочками (7, 117, 9, 119).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутая рубашка образована двумя частями (113, 114), которые смонтированы с обеспечением возможности их скольжения на опорной раме (102) и которые могут быть сомкнуты друг с другом, образуя при этом упомянутую рубашку.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя оболочка (7, 117) снабжена обеспечивающими сообщение для текучей среды средствами (10, 153), которые при пользовании устройством позволяют текучей среде перетекать с обеспечением возможности регулирования потока из внутреннего пространства (11, 121) для текучей среды в наружное пространство (9, 119) для текучей среды и наоборот.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит средства (131, 130, 128) для подачи защитного газа во внутреннее пространство (121) для текучей среды и средства для подачи воды в наружное пространство (119) для текучей среды, и в котором обеспечивающие сообщение для текучей среды средства представляют собой канал (153), который при пользовании устройством позволяет защитному газу перетекать в упомянутое наружное пространство (119) для текучей среды с выходом в это пространство на установленной глубине относительно уровня воды в указанном наружном пространстве для текучей среды.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит датчик (124), работающий при пользовании устройством таким образом, чтобы задерживать дальнейшее протекание процесса, обеспечивающего аморфное соединение упомянутых труб (110, 111), если будет наблюдаться недостаточное количество воды или иной текучей среды в наружном пространстве (119) для текучей среды.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит впускной патрубок (6) для подачи защитного газа в наружное пространство (9) для текучей среды, отверстие (10) во внутренней оболочке (7), позволяющее защитному газу перетекать из наружного пространства (9) для текучей среды во внутреннее пространство (11) для текучей среды, и выпускной патрубок (12), позволяющий защитному газу выходить из внутреннего пространства (11) для текучей среды.

7. Устройство по п.1 или 6, отличающееся тем, что оно содержит средства регулирования давления, которые при работе устройства регулируют давление во внутреннем и наружном пространствах (11, 9) для текучей среды таким образом, чтобы давление во внутреннем пространстве (11) для текучей среды было выше, чем давление окружающей среды, а давление в наружном пространстве (9) для текучей среды было выше, чем давление во внутреннем пространстве (11) для текучей среды.

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, два хомута (104, 105, 106, 107) смонтированы на упомянутой опорной раме (102), причем один из упомянутых хомутов (104) предназначен для того, чтобы зажимать нижнюю трубу (110), а другой из упомянутых хомутов (106) предназначен для того, чтобы зажимать верхнюю трубу (111), а также предусматриваются средства (108, 109), предназначенные для перемещения одного из упомянутых хомутов (106) относительно другого из упомянутых хомутов (104), благодаря чему упомянутые трубы (110, 111) могут быть сомкнуты одна с другой.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит трубный пакер (142), который при пользовании устройством вставляется внутрь концевых частей труб, соединяемых между собой при помощи указанного устройства, причем этот пакер содержит удлиненный сердечник (143) с упругим уплотняющим элементом (144, 145), расположенным с каждого из его концов, средства (151), обеспечивающие возможность подачи защитного газа с одного конца упомянутого удлиненного сердечника (143) и выхода его из упомянутого удлиненного сердечника (143) на участке между упомянутыми упругими уплотняющими элементами (144, 145) пакера, и средства (149), обеспечивающие возможность подачи воды с упомянутого конца упомянутого удлиненного сердечника (143) и выхода ее из упомянутого удлиненного сердечника (143) на участке между упомянутыми упругими уплотняющими элементами (144, 145) пакера.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к устройству для аморфного соединения труб. Уровень техники Во время сооружения нефтяных и газовых скважин обычно приходится соединять между собой большое количество труб. Обычно это осуществляется с помощью винтовых соединений. Один из недостатков этой конструкции состоит в том, что соединения подвержены коррозии, в результате чего может потребоваться заменять всю колонну труб каждые несколько лет, особенно в высокотемпературных скважинах высокого давленая, содержащих агрессивные пары. Было сделано предположение, что можно было бы в значительной степени повысить долговечность таких труб, возможно до 25 лет, если можно было бы отказаться от применения указанных соединений. Одно из предложений, призванных решить эту проблему, заключалось в том, чтобы обеспечить соединение труб друг с другом посредством сварки. Однако это крайне опасно делать,находясь у устья нефтяной или газовой скважины. Кроме того, при нормальной ручной сварке нельзя обеспечить получение однородной металлургической структуры, а проблема коррозии остается при этом нерешенной. Технология соединения металлических составных частей между собой, известная как"аморфное соединение", успешно используется в автомобильной промышленности. Поверхности соединяемых между собой составных частей пришлифовываются друг к другу с обеспечением полной их взаимной параллельности. Затем помещают фольгу из металлического сплава между этими составными частями, которые с применением механических средств плотно прижимаются друг к другу. Этот стык затем подвергается местному нагреванию при помощи индукционного нагревателя. Получаемая в результате структура является, с точки зрения металлургии, почти однородной. Специалистам в данной области техники очевидно, что было бы весьма желательно обеспечить возможность соединения труб между собой, применяя аморфное соединение. Однако это связано с преодолением серьезных технических трудностей, поскольку необходимо обеспечить осуществление процесса, разработанного применительно к условиям механического цеха для проведения прецизионных работ, в такой зоне, где присутствуют легко воспламеняемые,а зачастую и взрывоопасные газовые смеси, и где вместо обеспечивающего устойчивость пола механического цеха имеется лишь плавучее основание для морского бурения, которое может находиться далеко от берега в открытом море, и которое может совершать непрерывное движе 001073 2 ние при сильном волнении на море и в ненастную погоду. Следует отметить, что в описании изобретения к патенту Великобритании 540 519 раскрывается сварочное приспособление, содержащее кольцевую горелку, которая окружена кольцеобразной водяной охлаждающей рубашкой с тем, чтобы уменьшить опасность взрыва во время проведения процесса сварки. В заявке на европейский патент 157131 раскрывается двухкамерная уплотнительная система, которая предназначена для применения при сварке труб встык и обеспечивает нагнетание инертного защитного газа в радиальном и осевом направлениях в неуплотняемые области,расположенные вокруг зоны сварки, предотвращая тем самым загрязнение воздуха в упомянутой зоне. В заявке на европейский патент 418606 раскрывается устройство для аморфного соединения, в котором обеспечивается нагнетание азота, используемого в качестве защитного газа,внутрь рубашки, окружающей соединяемые между собой концы труб, и, кроме того, газообразный азот нагнетается также и во внутренние полости соединяемых между собой труб с тем,чтобы создать в области такого соединения атмосферу, по существу, не содержащую кислорода. Хотя известные устройства и обеспечивают некоторую защиту против взрыва при наличии такой опасности, тем не менее они неспособны обеспечить достаточную защиту во взрывоопасной среде, образующейся у устья нефтяной или газовой скважины. Настоящее изобретение направлено, в первую, очередь на уменьшение опасности взрыва во время проведения работ по выполнению аморфного соединения. Сущность изобретения В соответствии с настоящим изобретением предлагается устройство для аморфного соединения концов труб, которые расположены, по существу, соосно друг другу и находятся в атмосфере защитного газа, причем упомянутое устройство содержит рубашку, которую при пользовании устройством располагают вокруг сомкнутых друг с другом упомянутых концов труб, при этом упомянутая рубашка имеет внутреннюю оболочку, которая при пользовании устройством определяет собой уплотненное внутреннее пространство для текучей среды, в котором находится нагревательный элемент и содержится защитный газ, и наружную оболочку, которая окружает собой внутреннюю оболочку, благодаря чему при пользовании устройством образуется уплотненное наружное пространство для текучей среды между упомянутыми внутренней и наружной оболочками. Предпочтительно, чтобы упомянутая рубашка образована была двумя частями, которые смонтированы с обеспечением возможности их 3 скольжения на опорной раме, и которые могут быть сомкнуты друг с другом, образуя при этом упомянутую рубашку, а также чтобы внутренняя оболочка снабжена была обеспечивающими сообщение для текучей среды средствами, которые при пользовании устройством позволяли бы текучей среде перетекать с обеспечением возможности регулирования потока из внутреннего пространства для текучей среды в наружное пространство для текучей среды, и наоборот. В одном из вариантов своего исполнения указанное устройство содержит средства для подачи защитного газа во внутреннее пространство для текучей среды и средства для подачи воды в наружное пространство для текучей среды, а обеспечивающие сообщение для текучей среды средства представляют собой канал, который при пользовании устройством позволяет упомянутому защитному газу перетекать в упомянутое наружное пространство для текучей среды с выходом в это пространство на установленной глубине относительно уровня воды в указанном наружном пространстве для текучей среды, в результате чего поддерживается установленный перепад давления между внутренним и наружным пространствами для текучей среды. В альтернативном варианте своего исполнения указанное устройство содержит впускной патрубок для подачи защитного газа в наружное пространство для текучей среды, отверстие во внутренней оболочке, позволяющее защитному газу перетекать из наружного пространства для текучей среды во внутреннее пространство для текучей среды, и выпускной патрубок, позволяющий защитному газу выходить из внутреннего пространства для текучей среды, при этом предпочтительно было бы предусмотреть наличие средств регулирования давления, которые при пользовании устройством регулировали бы давление во внутреннем и наружном пространствах для текучей среды таким образом, чтобы давление во внутреннем пространстве для текучей среды было выше, чем давление окружающей среды, а давление в наружном пространстве для текучей среды было выше, чем давление во внутреннем пространстве для текучей среды. Благодаря этому была бы создана газовая защита высокого давления в наружном пространстве для текучей среды, что воспрепятствовало бы поступлению воздуха во внутреннее пространство для текучей среды и утечке горячих защитных газов из внутреннего пространства для текучей среды в атмосферу. Соответственно, указанное устройство дополнительно содержит трубный пакер, который при пользовании устройством вставляется внутрь концевых частей труб, соединяемых между собой при помощи указанного устройства,причем этот пакер содержит удлиненный сердечник с упругим уплотняющим элементом,расположенным с каждого из его концов, сред 001073 4 ства, обеспечивающие возможность подачи инертного защитного газа с одного конца удлиненного сердечника и выхода его из удлиненного сердечника на участке между упругими уплотняющими элементами пакера, и средства,обеспечивающие возможность подачи воды с конца удлиненного сердечника и выхода ее из удлиненного сердечника на участке между упругими уплотняющими элементами пакера. Следует понимать, что расположенная снаружи рубашка, имеющая две оболочки, и расположенный внутри трубный пакер обеспечивают достаточную защиту против взрыва при наличии такой опасности во время осуществления процесса аморфного соединения, потому что они предотвращают попадание взрывоопасных газов в зону расположения нагревательного элемента и концов труб, нагреваемых этим элементом, а также предотвращают выброс горячих защитных газов или иных текучих сред в окружающую атмосферу. Перечень фигур чертежей Для обеспечения более полного понимания настоящего изобретения ниже приводится описание примера его исполнения, которое ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой вертикальное сечение устройства для аморфного соединения в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 представляет собой показанное в увеличенном масштабе изображение вида по линии II-II на фиг. 1; фиг. 3 представляет собой схематическое изображение поперечного разреза устройства в соответствии с настоящим изобретением, в котором находящийся под давлением сжатый газ подается через наружное пространство для текучей среды во внутреннее пространство для текучей среды, а затем выпускается в атмосферу. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Как видно из фиг. 1, на ней показано устройство для аморфного соединения, которое в общем обозначено номером позиции 101. Устройство 101 для аморфного соединения содержит опорную раму 102, которая снабжена колесиками 103, которые движутся по желобкам(не показаны). Два хомута 104 и 105 расположены ближе к низу опорной рамы 102, а еще два других хомута 106 и 107 смонтированы вблизи от верха опорной рамы 102 и могут перемещаться вертикально с помощью двух узлов 108 и 109, состоящих из поршня и цилиндра. При пользовании устройством нижнюю трубу 110 закрепляют в трубозахватных клиньях (не показаны). Опорную раму 102 затем передвигают по направлению к нижней трубе 110,и закрепляют на ней хомуты 104 и 105. 5 Затем, маневрируя соответствующим образом, устанавливают верхнюю трубу 111 при помощи подъемника или же устройства позиционирования в правильное положение, после чего зажимают ее в хомутах 106 и 107. После этого приводят в действие узлы 108 и 109, состоящие из поршня и цилиндра, чтобы опустить верхнюю трубу 111 таким образом, чтобы нижний ее конец оказался в непосредственной близости от верхнего конца нижней трубы 110. Примыкающие друг к другу концы верхней и нижней труб затем приводят, по существу, во взаимно соосное положение и подвергают механической обработке, в результате чего примыкающие друг к другу концы труб становятся, по существу, плоскими и параллельными друг относительно друга. Затем помещают фольгу из сплава на верхнюю поверхность нижней трубы 110, а верхнюю трубу 111 подают вниз при помощи узлов 108 и 109, состоящих из поршня и цилиндра, обеспечивая при этом предварительно заданное давление прижатия, которое варьируется в соответствии с составом материала труб и составом фольги. В этот момент осуществляют монтаж уплотняемого нагревательного устройства 112 на трубах с зажатой между ними фольгой. Уплотняемое нагревательное устройство 112 содержит две половины 113 и 114, которые могут перемещаться вперед и отводиться назад при помощи гидравлических силовых цилиндров. В частности, половина 112 может перемещаться вперед и отводиться назад при помощи гидравлических силовых цилиндров 115, а половина 113 может перемещаться вперед и отводиться назад при помощи гидравлических силовых цилиндров 116. Как видно из фиг. 2, половина 113 содержит внутреннюю оболочку 117 и наружную оболочку 118, которые определяют собой наружное пространство 119 для текучей среды,расположенное между ними. Лицевые поверхности внутренней оболочки 117 и наружной оболочки 118 снабжены, каждая из них, упругими уплотнениями 120, которые входят в контакт с уплотнительными поверхностями на половине 114 и, объединяясь друг с другом, вместе образуют рубашку, которая охватывает нижнюю трубу 110 и верхнюю трубу 111. Кроме того, упругие уплотнения 120 также простираются соответственно вокруг нижней трубы 110 и верхней трубы 111. Как указано выше, по завершении подготовки концов нижней трубы 110 и верхней трубы 111 к соединению их друг с другом, между ними размещают фольгу из соответствующего сплава, а затем верхнюю трубу 111 прижимают к нижней трубе 110. После этого перемещают половины 113 и 114 таким образом, чтобы они заняли свое положение с каждой стороны труб 110, 111, и прижимают их друг к другу при помощи гид 001073 6 равлических силовых цилиндров, в результате чего образуется внутренняя камера 121, заключенная во внутреннюю оболочку 117. Затем обе половины 113 и 114 скрепляются вместе между собой при помощи шести механических крепежных средств (не показаны), что исключает возможность непроизвольного расхождения половин в разные стороны. Наружное пространство 119 для текучей среды затем наполняется водой (Н 2 О), поступающей по впускному патрубку 122. Вода заполняет наружное пространство 119 для текучей среды и вытекает оттуда через выпускной патрубок 123. Вода непрерывно прокачивается через наружное пространство 119 для текучей среды, а ее присутствие там определяется при помощи датчика 124, который предназначен для того, чтобы задерживать дальнейшее протекание процесса, если не будет иметься в наличии воды, или же температура воды превысит заранее установленную величину. Наружное пространство 119 для текучей среды может быть опорожнено посредством слива воды по спускному трубопроводу 125. Предусматривается наличие аварийного водяного бака 126 и аварийной системы водоснабжения 127, благодаря которым наружное пространство 119 для текучей среды может быть залито водой при возникновении аварийной ситуации, например, в случае катастрофического повреждения уплотнения, в результате чего происходит потеря воды из наружного пространства 119 для текучей среды. Внутреннее пространство для текучей среды, или внутренняя камера 121, охлаждается потоком защитного газа, который поступает туда по коллектору 128, расположенному под кольцом 129 индукционного нагрева. Защитный газ подается по трубопроводу 130 подачи газа,который в свою очередь соединен с источником сжатого воздуха через воздухопровод 131 и с источником аргона, используемого в качестве защитного газа, через трубопровод 132 подачи аргона. Внутренняя камера 121 снабжена также двумя выпускными трубками 133, 134 для выпуска газа, которые подсоединены к выпускному коллектору 135. Выпускной коллектор 135 соединен с трубопроводом 136 для скачивания аргона и с трубопроводом 153, который выходит в наружное пространство 119 для текучей среды намного ниже уровня расположения выпускного патрубка 123. Предусматривается наличие пробоотборной трубки 137, позволяющей непрерывно производить отбор проб газа, находящегося во внутренней камере 121, и осуществлять их анализ. Кольцо 129 индукционного нагрева независимо охлаждается водой (Н 2 О), подаваемой при помощи отдельной системы водоснабжения,которая обеспечивает накачивание воды по впу 7 скному патрубку 138, а выходит вода по выпускному патрубку 139. Кольцо 129 индукционного нагрева снабжается электроэнергией по двум мощным металлическим кабелепроводам, которые символически обозначены проводами 140 и 141. В ходе подготовки нагревательного устройства 112 к работе опускают внутренний трубный пакер 142 в верхнюю трубу 111. Применение внутреннего трубного пакера 142 преследует следующие три цели: 1) предотвратить поднимание легко воспламеняемых, а возможно также и взрывоопасных паров по нижней трубе 110; 2) предотвратить движение воздуха вниз по верхней трубе 111 и 3) обеспечить возможность создания желательной атмосферы вблизи от стыка. С учетом этих целей своего применения внутренний трубный пакер 142 содержит удлиненный сердечник 143 с упругим уплотняющим элементом 144, 145, расположенным с каждого из его концов. Каждый из упругих уплотняющих элементов 144, 145 пакера сообщается с источником находящейся под давлением воды через регулирующий трубопровод 146 уплотняющих элементов пакера. При подаче находящейся под давлением воды по регулирующему трубопроводу 146 уплотняющих элементов пакера происходит расширение обоих уплотняющих элементов 144, 145 пакера, в результате чего осуществляется уплотнение зазора между удлиненным сердечником 143 и соответственно верхней трубой 111 и нижней трубой 110, благодаря чему образуется изолированная камера 147. По центру удлиненного сердечника 143 проходит почти на всю его длину расточенное отверстие 148, в которое входит сообщающаяся с ним подводящая трубка 149 для подачи воды(Н 2 О), и от которого отходит множество радиальных выводных отверстий 150, которые выходят в изолированную камеру 147. Кроме того,имеется также трубопровод 151 для подачи аргона, проходящий вниз сквозь удлиненный сердечник 143 почти на всю его длину и выходящий в изолированную камеру 147 непосредственно над уплотняющим элементом 145 пакера. После того, как устройство 112 будет установлено в правильном положении, внутренний трубный пакер 142 размещен на своем месте, а упругие уплотняющие элементы 144, 145 приведены в свое рабочее состояние, приступают к осуществлению процесса аморфного соединения в следующей последовательности: 1. Устанавливают поток воды через наружное пространство 119 для текучей среды. 2. Внутреннюю камеру 121 продувают воздухом в течение установленного периода времени, но во всяком случае до тех пор, пока в пробах газа, отбираемых через предохранительное устройство 137 не будет уже наблюдаться 8 неприемлемый уровень содержания углеводородов. 3. Подачу воздуха отключают, и через внутреннюю камеру 121 пропускают аргон с тем, чтобы создать атмосферу защитного газа,каковым является аргон, с наружной стороны относительно сомкнутого стыка. 4. Когда проба газа, отбираемого через пробоотборную трубку 137, покажет, что атмосфера, созданная во внутренней камере 121,представляет собой, по существу, чистый аргон,внутренняя камера 121 считается подготовленной. Во время осуществления стадий 3 и 4 данного процесса аргон выходит из системы по трубопроводу 136 для скачивания аргона и может быть при желании регенерирован с целью использования его в другом применении. 5. Во время осуществления стадий 2, 3 и 4 данного процесса изолированная камера 147 продувается аргоном, используемым в качестве защитного газа, который поступает по трубопроводу 151 для подачи аргона. Аргон, используемый при продувке изолированной камеры 147 выходит через выпускную трубку (не показана). Датчик, установленный в выпускной трубке, проверяет содержание аргона в газе,проходящем через выпускную трубку, задерживая включение кольца 129 индукционного нагрева в работу до тех пор, пока газ, проходящий через выпускную трубку, не будет представлять собой, по существу, чистый аргон. Кроме того, в верхнюю трубу 111 подается также и воздух,поступающий туда по трубопроводу 152 и удаляющий посредством продувки всякие горючие газы изнутри верхней трубы. 6. На этой стадии осуществляют подачу электроэнергии на кольцо 129 индукционного нагрева, обеспечивая нагревание металла в зоне расположения сомкнутого стыка до температуры в пределах примерно 1000-1300 С на протяжении предварительно установленного периода времени. Однако требованиями техники безопасности обусловлена необходимость продолжать и дальше охлаждать зону, окружающую это кольцо, насколько это возможно из практических соображений. Имея это в виду, осуществляют прокачивание аргона через внутреннюю камеру 121 и изолированную камеру 147 на протяжении всего процесса нагревания. Помимо этого производится также прокачка воздуха по трубопроводу 152. Аргон, который выходит из внутренней камеры 121 по трубкам 133, 134 для выпуска газа, направляется по трубопроводу 153 посредством закрывания клапана 154 и открывания клапана 155. Аргон барботирует сквозь воду,благодаря чему происходит его охлаждение перед выходом его в атмосферу. В дополнение к этому обеспечивается возможность регулирования давления аргона во внутренней камере 121 посредством изменения глубины расположения выходного отверстия трубопровода 153 относи 9 тельно уровня воды. Этим обеспечивается осуществление простого и эффективного способа регулирования давления во внутренней камере 121. По истечении необходимого периода времени индукционный нагрев прекращается, и полученному соединению дают остыть, не прекращая при этом поток аргона. Как только полученное соединение охладится в достаточной степени, подача аргона по трубопроводу 151 для подачи аргона прекращается, и начинается поступление охлаждающей воды, подводимой по трубке 149 для подачи воды. Подача воды продолжается до тех пор,пока трубы 110 и 111 соответственно не охладятся, и в этот момент прекращается подача аргона во внутреннюю камеру 121 по трубопроводу 130 подачи газа. Кроме того, прекращается также и подача воды в наружное пространство 119 для текучей среды, после чего сливают воду из наружного пространства 119 для текучей среды, открывая клапан 156, расположенный в спускном трубопроводе 125. Затем половины 113 и 114 отводят в разные стороны друг от друга. И только тогда, когда будет установлено,что это безопасно будет сделать, прекращают подачу воды в трубный пакер 142 по подводящей трубке 149 для подачи воды. После этого выпускают воду из упругих уплотняющих элементов 144, 145 пакера, а затем извлекают пакер 142 наружу. Трубы 110 и 111 освобождают затем от хомутов 104, 105, 106, 107, а устройство 101 для аморфного соединения откатывают назад. После этого проводят испытание полученного соединения. Если испытание было успешным, то тогда трубы поднимают вверх с тем,чтобы трубозахватные клинья получили возможность отойти от них, после чего трубы снова опускают в скважину. Опять для закрепления труб используют трубозахватные клинья, и процесс повторяется. Для рассмотренного выше варианта осуществления настоящего изобретения могут быть предусмотрены различные изменения, например, для циркуляции через наружное пространство 119 для текучей среды мог бы вместо воды использоваться воздух или же, что предпочтительно и соответствует описанию, ведущемуся со ссылкой на фиг. 3, какой-либо инертный защитный газ, к примеру, такой как азот. Вместо продувки изолированного пространства 147 аргоном можно было бы сначала продуть его воздухом с последующей подачей туда аргона во время осуществления стадии нагревания. При желании, после того как завершен будет индукционный нагрев и начато охлаждение, можно было бы отпустить упругий уплотняющий элемент 144 пакера (но не упругий уплотняющий элемент 145 пакера) до того, как начнется поступление охлаждающей воды. Это позволило 10 бы находящемуся внутри водяному пару быстро выйти наружу, обеспечив при этом дополнительную продувку верхней трубы изнутри. Обратившись теперь к фиг. 3, отметим, что нагревательная катушка для аморфного соединения обозначена на нем номером позиции 1. Нагревательная катушка 1 для аморфного соединения окружает собой трубу 110 и заключена в имеющий рубашку кожух 2, состоящий из первой половины 3 и второй половины 4. Каждая половина 3, 4 содержит внутреннюю оболочку 7 и наружную оболочку 8, которые определяют собой кольцеобразное наружное пространство 9, расположенное между ними. Эти половины 3 и 4 снабжены уплотнениями, которые входят во взаимный контакт друг с другом, когда половины 3 и 4 будут прижаты одна к другой, и которые предназначаются для того, чтобы обеспечить образование имеющего уплотненную рубашку кожуха 2. Однако для того, чтобы облегчить понимание настоящего изобретения, будет принято допущение, что существует небольшой зазор 5 между половинами 3, 4. При пользовании этим устройством по впускному патрубку 6 инертный защитный газ поступает в кольцеобразное наружное пространство 9, расположенное между внутренней оболочкой 7 и наружной оболочкой 8. В кольцеобразном наружном пространстве 9 для текучей среды поддерживается давление Р 1, которое немножко выше, чем давление Р 0 окружающей среды. Отверстие 10 позволяет инертному защитному газу частично проникнуть во внутреннее пространство 11 для текучей среды, расположенное внутри внутренней оболочки 7. Инертный газ может затем пройти из внутреннего пространства 11 для текучей среды в изолированный выпускной патрубок 12 через отверстие 13, которое отрегулировано таким образом, чтобы в камере 11 поддерживалось давление Р 2, имеющее промежуточную величину между значениями Р 1 и Р 0. При пользовании этим устройством прохладный инертный газ поступает через впускной патрубок 6. Частично этот охлажденный инертный газ проникает дальше внутрь устройства, попадая в кольцевое наружное пространство 9 для текучей среды, а остальное его количество проходит через внутреннее пространство 11 для текучей среды, поступая туда через отверстие 10 и выходя оттуда через отверстие 13. Когда индукционный нагреватель 1 находится в действии, происходит нагревание инертного газа во внутреннем пространстве 11 для текучей среды, и нагретый инертный газ выходит оттуда через изолированный выпускной патрубок 12 и отводится в безопасное место, где выбрасывается в атмосферу, предварительно подвергаясь косвенно, но не в обязательном порядке, охлаждению. 11 Как показано стрелками 14, 15, в случае утечки через наружную оболочку 8 прохладный инертный газ выходит из кольцеобразного наружного пространства 9 для текучей среды через зазор в окружающую воздушную среду, потому что давление Р 1 в пространстве 9 выше,чем давление Р 0 окружающей среды. Аналогично, в случае утечки через внутреннюю оболочку 7 прохладный инертный газ выходит из пространства 9 через внутреннюю оболочку 7 во внутреннее пространство 11 для текучей среды. Специалистам в данной области техники очевидно, что при применении раскрытого в данном описании устройства вероятность утечки горячих защитных газов в атмосферу, окружающую кожух 2, незначительна. Для заявленного выше варианта осуществления настоящего изобретения могут быть предусмотрены различные изменения, например,впускной патрубок 6 и отверстие 10 могут быть расположены таким образом, чтобы способствовать обеспечению непрерывного пополнения кольцеобразного наружного пространства 9 для текучей среды прохладным инертным газом, что позволяет уменьшить вероятность образования небольших карманов с горячим инертным газом внутри наружного пространства 9 для текучей среды. При желании, могут быть предусмотрены несколько впускных патрубков 6 и несколько отверстий 10. Специалистам в данной области техники очевидно, что отверстия 10 и 13 могут быть оснащены регулируемыми клапанами или же разгрузочными клапанами. При желании, могут быть предусмотрены датчики величины потока и температурные датчики, которые предназначаются для того, чтобы прекращать процесс аморфного соединения и обеспечивать заливание всей этой зоны водой в случае, если обнаружен будет сигнал, указывающий на наличие серьезной утечки. В качестве таких датчиков могли бы применяться датчики величины потока, устанавливаемые во впускном патрубке 6 и в изолированном выпускном патрубке 12. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для аморфного соединения концов труб (110, 111), которые расположены,по существу, соосно друг другу и находятся в атмосфере защитного газа, причем упомянутое устройство содержит рубашку (2, 113, 114), которую при пользовании устройством располагают вокруг сомкнутых друг с другом концов труб, при этом упомянутая рубашка (2, 113, 114) имеет внутреннюю оболочку (7, 117), которая при пользовании устройством определяет собой уплотненное внутреннее пространство (11, 121) для текучей среды, в котором находится нагревательный элемент (1, 129) и содержится защитный газ, и наружную оболочку (8, 118), ко 001073 12 торая окружает собой внутреннюю оболочку (7,117), благодаря чему при пользовании устройством образуется уплотненное наружное пространство (9, 119) для текучей среды между упомянутыми внутренней и наружной оболочками (7, 117, 9, 119). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что упомянутая рубашка образована двумя частями (113, 114), которые смонтированы с обеспечением возможности их скольжения на опорной раме (102) и которые могут быть сомкнуты друг с другом, образуя при этом упомянутую рубашку. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем,что внутренняя оболочка (7, 117) снабжена обеспечивающими сообщение для текучей среды средствами (10, 153), которые при пользовании устройством позволяют текучей среде перетекать с обеспечением возможности регулирования потока из внутреннего пространства (11,121) для текучей среды в наружное пространство (9, 119) для текучей среды и наоборот. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит средства (131, 130, 128) для подачи защитного газа во внутреннее пространство (121) для текучей среды и средства для подачи воды в наружное пространство (119) для текучей среды, и в котором обеспечивающие сообщение для текучей среды средства представляют собой канал (153), который при пользовании устройством позволяет защитному газу перетекать в упомянутое наружное пространство (119) для текучей среды с выходом в это пространство на установленной глубине относительно уровня воды в указанном наружном пространстве для текучей среды. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит датчик (124),работающий при пользовании устройством таким образом, чтобы задерживать дальнейшее протекание процесса, обеспечивающего аморфное соединение упомянутых труб (110, 111),если будет наблюдаться недостаточное количество воды или иной текучей среды в наружном пространстве (119) для текучей среды. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит впускной патрубок (6) для подачи защитного газа в наружное пространство(9) для текучей среды, отверстие (10) во внутренней оболочке (7), позволяющее защитному газу перетекать из наружного пространства (9) для текучей среды во внутреннее пространство(12), позволяющий защитному газу выходить из внутреннего пространства (11) для текучей среды. 7. Устройство по п.1 или 6, отличающееся тем, что оно содержит средства регулирования давления, которые при работе устройства регулируют давление во внутреннем и наружном пространствах (11, 9) для текучей среды таким образом, чтобы давление во внутреннем про 13 странстве (11) для текучей среды было выше,чем давление окружающей среды, а давление в наружном пространстве (9) для текучей среды было выше, чем давление во внутреннем пространстве (11) для текучей среды. 8. Устройство по п.2, отличающееся тем,что, по меньшей мере, два хомута (104, 105, 106,107) смонтированы на упомянутой опорной раме (102), причем один из упомянутых хомутов(104) предназначен для того, чтобы зажимать нижнюю трубу (110), а другой из упомянутых хомутов (106) предназначен для того, чтобы зажимать верхнюю трубу (111), а также предусматриваются средства (108, 109), предназначенные для перемещения одного из упомянутых хомутов (106) относительно другого из упомянутых хомутов (104), благодаря чему упомянутые трубы (110, 111) могут быть сомкнуты одна с другой. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем,что оно дополнительно содержит трубный пакер(142), который при пользовании устройством вставляется внутрь концевых частей труб, соединяемых между собой при помощи указанного устройства, причем этот пакер содержит удлиненный сердечник (143) с упругим уплотняющим элементом (144, 145), расположенным с каждого из его концов, средства (151), обеспечивающие возможность подачи защитного газа с одного конца упомянутого удлиненного сердечника (143) и выхода его из упомянутого удлиненного сердечника (143) на участке между упомянутыми упругими уплотняющими элементами (144, 145) пакера, и средства (149),обеспечивающие возможность подачи воды с упомянутого конца упомянутого удлиненного сердечника (143) и выхода ее из упомянутого удлиненного сердечника (143) на участке между упомянутыми упругими уплотняющими элементами (144, 145) пакера.

МПК / Метки

МПК: B23K 13/02

Метки: устройство, труб, аморфного, соединения

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-1073-ustrojjstvo-dlya-amorfnogo-soedineniya-trub.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для аморфного соединения труб</a>

Похожие патенты