сборный кожух для охвата трубчатых деталей

Формула изобретения

1. Сборный кожух для крепления на трубчатой детали, включающий первую деталь, предназначенную для размещения на трубчатой детали, вторую и третью детали, соответственно, подвижно присоединенные к противоположным сторонам первой детали, причем вторая и третья деталь имеют каждая крепежные или захватные приспособления, взаимодействующие с приспособлениями другой детали, и устройства дистанционного управления для перемещения второй и третьей деталей в соответствующее положение, в котором взаимодействующие приспособления входят в зацепление таким образом, что вторая и третья детали сцепляются или скрепляются вместе.

2. Сборный кожух по п.1, в котором вторая и третья детали подвижно присоединены к первой детали с помощью соответствующих шарнирных или осевых соединений, вокруг которых вторая и третья детали перемещаются с помощью устройств дистанционного управления в их соответствующее сцепленное или скрепленное положение.

3. Сборный кожух по п.1 или 2, в котором устройство дистанционного управления включает устройство с гидравлическим приводом, которое с помощью шарнирного устройства перемещает вторую и третью детали относительно первой детали в сцепленное положение.

4. Сборный кожух по п.1, в котором вторая и третья детали могут быть перемещены, в общем, вовнутрь от сцепленного или скрепленного положения второй и третьей деталей, перед их перемещением в наружном направлении в их сцепленное или скрепленное положение.

5. Сборный кожух по п.2, в котором вторая и третья детали могут быть перемещены, в общем, вовнутрь от сцепленного или скрепленного положения второй и третьей деталей, перед их перемещением в наружном направлении в их сцепленное или скрепленное положение.

6. Сборный кожух по п.3, в котором вторая и третья детали могут быть перемещены, в общем, вовнутрь от сцепленного или скрепленного положения второй и третьей деталей, перед их перемещением в наружном направлении в их сцепленное или скрепленное положение.

7. Сборный кожух по п.1, в котором, когда вторая и третья детали находятся в соответствующем сцепленном или скрепленном положении, сборный кожух имеет, в общем, круговое внутреннее сечение.

8. Сборный кожух по п.2, в котором, когда вторая и третья детали находятся в соответствующем сцепленном или скрепленном положении, сборный кожух имеет, в общем, круговое внутреннее сечение.

9. Сборный кожух по п.3, в котором, когда вторая и третья детали находятся в соответствующем сцепленном или скрепленном положении, сборный кожух имеет, в общем, круговое внутреннее сечение.

10. Сборный кожух по п.4, в котором, когда вторая и третья детали находятся в соответствующем сцепленном или скрепленном положении, сборный кожух имеет, в общем, круговое внутреннее сечение.

11. Сборный кожух по п.5, в котором, когда вторая и третья детали находятся в соответствующем сцепленном или скрепленном положении, сборный кожух имеет, в общем, круговое внутреннее сечение.

12. Сборный кожух по п.6, в котором, когда вторая и третья детали находятся в соответствующем сцепленном или скрепленном положении, сборный кожух имеет, в общем, круговое внутреннее сечение.

13. Сборный кожух по п.1, в котором вторая и третья детали имеют каждая множество крепежных или захватных приспособлений, взаимодействующих с приспособлениями другой детали.

14. Сборный кожух по п.2, в котором вторая и третья детали имеют каждая множество крепежных или захватных приспособлений, взаимодействующих с приспособлениями другой детали.

15. Сборный кожух по п.3, в котором вторая и третья детали имеют каждая множество крепежных или захватных приспособлений, взаимодействующих с приспособлениями другой детали.

16. Сборный кожух по п.13, в котором вторая и третья детали имеют каждая ряд выступов и выемок, которые входят в зацепление с дополняющими их выемками и выступами другой детали с образованием ряда соединений ласточкиным хвостом, скрепляющих вместе вторую и третью детали.

17. Сборный кожух по п.1, в котором устройства предварительного натяжения с гидравлическим приводом используются для отвода второй и третьей деталей от трубопровода при установке сборного кожуха на трубопровод со второй и третьей деталями, находящимися в сцепленном положении.

18. Сборный кожух по п.1, в котором устройства предварительного натяжения с гидравлическим приводом используются для отвода второй и третьей деталей от трубопровода при установке сборного кожуха на трубопровод со второй и третьей деталями, находящимися в сцепленном положении.

19. Сборный кожух по п.18, в котором устройство предварительного натяжения включает элемент предварительного натяжения, установленный со скольжением в отверстии каждой из второй и третьей деталей, а соответствующие устройства приложения давления установлены на каждой из второй и третьей деталей позади соответствующего элемента предварительного натяжения и прижимаются гидравлическим давлением к элементу предварительного натяжения, прижимая элемент предварительного натяжения к трубопроводу в положении, при котором вторая и третья детали отведены от трубопровода.

20. Сборный кожух по п.19, в котором элементы предварительного натяжения установлены со скольжением во втулках или аналогичных устройствах или закреплены на второй и третьей деталях, и устройства приложения давления также установлены со скольжением во втулках или подобных устройствах.

21. Сборный кожух по п.19 или 20, в котором один или несколько несущих элементов расположены между трубопроводом и элементами предварительного натяжения для распределения приложенной нагрузки, когда элементы предварительного натяжения находятся в положении, в котором вторая и третья детали отведены от трубопровода.

22. Сборный кожух по п.21, в котором несущие элементы имеют форму увеличенной в размере пяты элементов предварительного натяжения.

23. Сборный кожух по п.22, в котором поверхности пяты, в общем, соответствуют профилю трубопровода.

24. Сборный кожух по п.21, в котором несущие элементы закреплены на трубопроводе в положении, в котором они входят в зацепление или в контакт с элементами предварительного натяжения.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к сборному кожуху для охвата и установки на трубчатых или пустотелых деталях, таких как сосуды высокого давления или негерметизованные сосуды, контейнеры или трубопроводы, в частности к дистанционно управляевому сборному кожуху для установки на погруженном или подводном резервуаре или трубопроводе.

Такой сборный кожух может иметь форму хомутов, которые окружают объект, например стальной трубопровод, для охвата и укрепления поврежденного участка стенки трубопровода и, таким образом, служат для починки трубопровода.

Такой сборный кожух, вместо использования в качестве ремонтного хомута, может включать тройник или ответвление, так что при креплении агрегата на трубопроводе образуется тройник или отводной патрубок трубопровода.

Трубопровод может быть газопроводной или водопроводной магистралью или трубопроводом для транспортировки химических жидкостей, таких как углеводороды.

Известно устройство по патенту ЕР 0779465 А, которое может быть принято в качестве прототипа настоящего изобретения. Оно представляет собой хомут для соединения с трубчатым элементом (трубой), состоящий из двух половин, подвижно соединенных между собой и имеющих крепления (например, крючки), взаимно дополняющие друг друга.

Патент US 5630446 раскрывает устройство и способ ремонта дырявой трубы, в котором сборный рукав состоит из нижнего элемента, соединенного с двумя верхними элементами.

Патент US 5437489 раскрывает гидравлический хомут для заделывания протечек в трубопроводах, расположенных в отдаленных или опасных местах.

Объектом настоящего изобретения является создание дистанционно управляемого сборного кожуха для крепления в охватывающем положении на трубчатой детали, такой как трубопровод.

Настоящее изобретение предусматривает сборный кожух для крепления на трубчатой детали, включающий первую деталь для размещения на трубчатой детали, вторую и третью детали соответственно, подвижно присоединенные к противоположным сторонам первой детали, причем вторая и третья деталь имеют каждая крепежные или захватные приспособления, взаимодействующие с приспособлениями другой детали, и устройства дистанционного управления для перемещения второй и третьей деталей в соответствующие положения, в которых взаимодополняющие крепежные или захватные приспособления входят в зацепление, так что вторая и третья детали сцепляются или скрепляются вместе. При использовании, когда сборный кожух установлен в требуемое положение, например на трубопроводе, агрегат охватывает трубопровод второй и третьей деталями агрегата в их сцепленном или скрепленном положении.

Когда вторая и третья детали находятся во взаимно сцепленном или скрепленном положении, силы, действующие на вторую и третью детали в направлении раскрытия агрегата, увеличивают силы сцепления или скрепления этих деталей.

Удобно, чтобы вторая и третья детали агрегата были подвижно присоединены к первой детали с помощью соответствующих шарнирных (или осевых) соединений, вокруг которых вторая и третья детали перемещаются с помощью устройства дистанционного управления в соответствующее сцепленное или скрепленное положение.

Устройства дистанционного управления могут включать устройства с гидравлическим приводом, которые с помощью шарнирного устройства перемещают вторую и третью детали в сцепленное положение. Вторая и третья детали могут иметь возможность перемещения в общем направлении внутрь из своего сцепленного или скрепленного положения перед перемещением в наружном направлении к своему сцепленному или скрепленному положению.

В одном варианте исполнения, когда вторая и третья детали находятся в своем соответствующем сцепленном или скрепленном положении, внутреннее сечение сборного кожуха имеет в общем круговую форму, пригодную для использования на обычном трубопроводе.

Вторая и третья детали могут иметь каждая множество крепежных или захватных приспособлений, дополняющих приспособления другой детали.

Предпочтительно, вторая и третья детали имеют каждая ряд выступов и выемок, которые входят в зацепление или скрепляются с дополняющими их выемками и выступами другой детали с образованием ряда соединений типа ласточкиного хвоста, удерживающих вторую и третью детали вместе. Преимуществами такого типа соединений ласточкиным хвостом второй и третьей деталей является то, что благодаря клиновидной конструкции, после полного их вхождения в зацепление, любые силы, прилагаемые в направлении разрыва соединений, приводят к стягиванию двух прилегающих скошенных поверхностей, приводя тем самым к увеличению плотности соединения и еще более надежному сцеплению второй и третьей деталей.

Необязательно, могут быть использованы устройства предварительного натяжения с гидравлическим приводом для отвода второй и третьей деталей от трубопровода при установке сборного кожуха на трубопровод при сцепленном положении второй и третьей деталей.

Например, устройства предварительного натяжения могут включать элемент предварительного натяжения, установленный со скольжением в отверстии каждой из второй и третьей деталей, и соответствующее устройство для приложения давления, установленное на второй и третьей деталях позади соответствующего элемента предварительного натяжения, которое с помощью гидравлического давления воздействует на элементы предварительного натяжения, прижимая элементы предварительного натяжения к трубопроводу в положении, при котором вторая и третья детали отведены от трубопровода.

Удобно, чтобы элементы предварительного натяжения были установлены со скольжением во втулке или подобном устройстве или закреплены на второй и третьей деталях, причем в этом случае элементы приложения давления также установлены со скольжением во втулках или подобных устройствах.

Удобно, чтобы один или несколько несущих элементов были расположены между трубопроводом и элементами предварительного натяжения для распределения приложенной нагрузки, когда элементы предварительного натяжения находятся в положении, в котором вторая и третья детали отведены от трубопровода.

Несущие элементы могут иметь форму увеличенной в размере пяты элементов предварительного натяжения, причем поверхности пяты в общем соответствуют профилю трубопровода. Альтернативно, несущие элементы могут быть закреплены на трубопроводе в таком положении, чтобы они входили в зацеление или в контакт с элементами предварительного натяжения.

Следует принимать во внимание, что на второй и третьей деталях может быть установлено множество устройств предварительного натяжения. Для облегчения понимания изобретения далее приводятся ссылки, только в качестве примера, на сопровождающие чертежи, на которых: Фигура 1 показывает схематически вид с торца одного варианта исполнения сборного кожуха в соответствии с изобретением, установленного на трубопроводе; Фигура 2 представляет собой вид в направлении стрелки А на Фигуре 1, изображающий противоположный конец сборного кожуха, причем на данной фигуре не показаны центральная часть и вторая и третья детали; Фигура 3 представляет собой фрагмент вида с торца, изображающего вторую и третью детали, шарнирно поворачиваемые в соответствующие положения непосредственно перед вхождением в зацепление зажимных устройств; Фигура 4 представляет собой фрагмент вида с торца, аналогичный Фигуре 3, с вошедшими в полное зацепление зажимными устройствами второй и третьей деталей; Фигура 5 показывает схематически вид с торца другого варианта исполнения сборного кожуха в соответствии с изобретением, на котором не показаны устройства гидравлического привода; Фигура 6 представляет собой перспективное изображение второй и третьей деталей варианта исполнения, изображенного на Фигуре 5, показывающее крепежные устройства типа ласточкиного хвоста, с отброшенными остальными деталями сборного кожуха; Фигура 7 представляет собой другое перспективное изображение второй и третьей деталей; и Фигура 8 является еще одним перспективным изображением второй и третьей деталей, показывающим взаимодополняющие крепежные устройства типа ласточкина хвоста двух деталей в состоянии полного зацепления.

Изображенный на Фигурах 1 и 2 сборный кожух 1, изготовленный, например, из высокопрочной стали, включает первую деталь 2 в форме полукруглой дуги. С противоположных сторон первой детали расположены вторая и третья дугообразные детали 4 и 6 соответственно, шарнирно соединенные в точках 8 и 10 с первой деталью.

По направлению к каждому концу первой дугообразной детали 2 (см. Фигуру 2) расположены два выступающие, расположенные на некотором расстоянии друг от друга пластинчатые элемента 12 и 14, имеющие продольные хвостовые участки 12а и 14а.

На каждой из второй и третьей деталей 4 и 6 имеется пара расположенных на некотором расстоянии друг от друга хвостовиков 16 и 18, совместимых с соответствующими хвостовыми участками 12а и 14а первой детали.

Устройство гидравлического привода 20 включает гидроцилиндры 22/24, каждый из которых имеет поршень 22, установленный на одном конце шарнирного пальца 26, закрепленного между хвостовиками 16 и 18, и цилиндр 24, установленный на другом конце шарнирного пальца 28, закрепленного между хвостовыми участками 12а и 14а.

Гидравлическое давление подается на соответствующие цилиндры 24 с помощью подводящих трубопроводов 32, соединенных с источником 34 гидравлического давления.

Свободные концевые участки 36 и 38 второй и третьей деталей 4 и 6, т.е. концевые участки, удаленные от точек поворота 8 и 10, имеют каждый захватные приспособления 40 и 42 соответственно, взаимодействующие с аналогичными приспособлениями другой детали. В данном варианте исполнения захватные приспособления 40 имеют форму крюка 41, вытянутого в направлении вдоль второй детали 4, а дополняющие их захватные приспособления 42 включают участок выемки 43, протяженый вдоль третьей детали 6.

Поршневые агрегаты управляются дистанционно с помощью подачи гидравлической жидкости в цилиндры 22/24 через подводящие трубопроводы 32.

Каждая из деталей 4 и 6 снабжена отверстием 123, в котором установлен со скольжением элемент предварительного натяжения 124, несущий увеличенную в размере пяту 125, соответствующую профилю трубопровода и предназначенную для вхождения в зацепление или в контакт с поверхностью трубопровода. К деталям 4 и 6 прикреплены втулки 126, имеющие сквозные отверстия 127. Сквозные отверстия 127 предназначены для вхождения со скольжением свободных наружных концов элементов предварительного натяжения 124. На втулках 126 установлены устройства гидравлического привода 128, включающие цилиндрические устройства 129.

Каждое цилиндрическое устройство 129 включает цилиндр 130 и устройство приложения давление 131 в форме поршня, установленного со скольжением в цилиндре 130. Цилиндры 130 расположены на одной линии с соответствующими отверстиями 127 втулок 126.

Поршни также установлены со скольжением в отверстиях 127 втулок 126. Гидравлическое давление подводится по трубопроводам 132 и 133 в соответствующие цилиндры 130 из общего магистрального трубопровода 135 к источнику 136 гидравлического давления.

При работе сборный кожух 1 может быть установлен, например, на подводном трубопроводе, причем первая деталь опирается на верхнюю часть трубопровода 50, например, через прокладки и/или герметизующее устройство или уплотнение, например, в форме кольца/седла 51, для изоляции поврежденного участка или участка трубопровода, к которому необходимо получить доступ, или другое аналогичное приспособление (не показано), известное специалистам.

В гидроцилиндры 22/24 подается гидравлическая жидкость, так что они приводятся в дейтвие между шарнирными пальцами 26 и 28, шарнирно поворачивая вторую и третью детали вокруг точек поворота 8 и 10. Перемещение второй и третьей деталей контролируется таким образом, чтобы деталь 6, имеющая участок выемки 43, шарнирно поворачивалась в положение, в общем смещенное радиально вовнутрь от ее конечного положения, а деталь 4, включающая крюк 41, шарнирно поворачивалась в такое положение, в котором шарнирное перемещение детали 6 наружу приводит к начальному зацеплению крюка 41 и взаимодействующей с ним выемки 43 детали 4.

См. Фигуру 3.

После этого гидроцилиндры с помощью устройства дистанционного управления приводятся в действие таким образом, что две детали 4 и 6 шарнирно перемещаются наружу, вызывая перемещение двух деталей в соответствующие положения, в которых они надежно сцеплены/скреплены вместе (см. Фигуру 4), и в которых они вместе с первой дугообразной деталью 2 образуют круглую оболочку или концентрический блок вокруг трубопровода.

При приложении гидравлического давления к цилиндрам 130 поршни 131 прижимаются к элементам предварительного натяжения 124, вызывая перемещение элементов предварительного натяжения к трубопроводу 50 и их прижатие к нему со сжатием кольцевого уплотнения 51. Увеличенная в размере пята 125 выполняет роль несущего элемента, распределяющего приложенную к трубопроводу нагрузку через элементы предварительного натяжения.

Во втором варианте исполнения, как показано, в частности, на Фигурах 5-8, вторая и третья дугообразные детали 4 и 6, вместо крюка и дополняющего его участка выемки соответственно, снабжены каждая множеством крепежных или захватных приспособлений 52 и 54, взаимодействующих с приспособлениями другой детали. Каждое множество захватных приспособлений 52, 54 включает ряд чередующихся выступов 52а, 54а и выемок 52b, 54b для вхождения в зацепление с дополняющими их выемками и выступами другой детали с образованием ряда соединений ласточкиным хвостом 56, как показано на Фигуре 8, и скреплением второй и третьей деталей вместе.

За исключением формы сцепляющих или захватных приспособлений второй и третьей деталей в остальном конструкция сборного кожуха по второму варианту исполнения, включая устройство поршень/цилиндр с гидравлическим приводом, остается по существу такой же, как изображено на Фигурах 1 и 2, и поэтому не приводится на фигурах, иллюстрирующих второй вариант исполнения. Кроме того, данный второй вариант исполнения снабжен такими же устройствами предварительного натяжения с гидравлическим приводом, связанными с деталями 4 и 6, как и первый вариант исполнения, и эти устройства показаны схематично на Фигуре 5 позициями 124.

Второй вариант исполнения сборного кожуха устанавливается на трубопроводе так же, как и первый вариант исполнения, и действие устройства дистанционного управления по перемещению второй и третьей деталей в их конечное сцепленное положение также аналогично используемому в первом варианте исполнения. Следует понимать, что конструкция и размеры выступов 52а, 54а и выемок 52b, 54b таковы, чтобы после надежного сцепления второй и третьей деталей, в их конечном положении, любое дополнительное воздействие на две детали, направленное в сторону от трубопровода, будет приводить к более плотному сцеплению или фиксации второй и третьей деталей в сцепленном положении.

Для облегчения перемещения выступов 52а, 54а в выемки 54b, 52b при перемещении второй и третьей деталей в наружном направлении из положений, в общем смещенных вовнутрь от их полностью сцепленного положения, к их сцепленному или скрепленному положению, задние стенки выемок 52b, 54b имеют вырезанные скошенные участки 55, упрощающие вхождение передних кромок 57 выступов 54а, 52а в выемки 52b, 54b.

Хотя это не показано в описаных выше вариантах исполнения, следует понимать, что первая деталь 2 сборного кожуха может включать отводной патрубок, например Y-образный, К-образный или тройник, причем ответвление трубопровода может быть соединено с трубопроводом с помощью тройника, или доступ к трубопроводу может обеспечиваться с помощью ответвления или ответвлений Y-образной, К-образной формы или патрубка тройника. Таким образом, ответвление Y-образной формы, К-образной формы или тройник на сборном кожухе могут быть спроектированы и сконструированы, как известно специалистам в данной области техники, для обеспечения селективного доступа к внутренней части трубопровода. В любом случае, будут предусмотрены, как обычно, соответствующие кольцевые уплотнения между первой деталью сборного кожуха и трубопроводом вокруг отверстия ответвления или тройника.

Хотя противоположные или сопряженные поверхности сужающихся сторон ласточкиного хвоста, таких как чередующиеся выступы 52а, 54а и выемки 52b и 54b, изображены на чертежах плоскими по глубине выступов/выемок, такие поверхности могут иметь взаимодополняющие непланарные профили, обеспечивающие или облегчающие центровку второй и третьей деталей по отношению друг к другу при начале вхождения в зацепление зажимных устройств 52, 54 и их перемещении в конечное сцепленное положение.

Кроме того, специалистам в данной области техники понятно, что может быть предусмотрено устройство уплотнения для изоляции кольцевого пространства, расположенного между трубопроводом 50 и сборным кожухом при его установке на трубопровод. При подаче жидкого цементного раствора через входное отверстие (не показано) сборного устройства в кольцевое пространство устройство уплотнения по существу препятствует вытеканию цементного раствора из кольцевого пространства. Цементный раствор отверждается, закрепляя установленную на трубопроводе сборную конструкцию и тем самым повышает прочность конструкции.

Хотя сборный кожух в соответствии с настоящим изобретением является особенно пригодным для использования в подводных или морских условиях, следует понимать, что он может быть использован при проведении работ без погружения под воду.