СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ РАСШИРЯЕМЫХ ТРУБ
CONNECTIONS FOR EXPANDING PIPES

Предпосылки к созданию изобретения
Настоящее изобретение относится в целом к расширяемым трубчатым элементам. В частности, описанные здесь варианты реализации относятся к соединениям и способам, которые используют для соединения расширяемых трубчатых элементов.
При соединении сегментов каналов и трубчатых элементов встык для транспортировки текучей среды, такой как текучая среда под давлением, для формирования соединения между трубопроводами и трубчатыми элементами обычно используют типичные резьбовые соединения. В трубах нефтяного сортамента обычно используют такие резьбовые соединения для соединения прилегающих секций обсадных или напорных труб. Эти резьбовые соединения обычно включают в себя охватываемую резьбу, выполненную на штифтовом элементе, и охватывающую резьбу, выполненную на коробчатом элементе. Это резьбовое соединение может быть выполнено путем вращения штифтового элемента относительно коробчатого элемента, причем охватываемая резьба и охватывающая резьба трубчатых элементов входят в зацепление.
По существу важной частью любого соединения является создание или сохранение уплотнения внутри соединения с целью обеспечить герметичность канала для текучей среды и не допустить утечки. Обычно соединения конструируются как включающие в себя эластомерное уплотнение или уплотнение «металл к металлу». Уплотнения «металл к металлу» обладают тем преимуществом, что не требуют прокладок или других дополнительных уплотнительных устройств, которые обычно приходится периодически заменять при соединении и разъединении соединений. Металлические соединения образуются тогда, когда контактное давление между двумя металлическими поверхностями превышает давление текучей среды, предназначенной для герметизации. Эти контактные давления могут быть созданы при выполнении соединения. С другой стороны, преимуществом эластомерных уплотнений является то, что они не требуют постоянного контактного давления между металлическими поверхностями штифтового и коробчатого элементов соединения для того, чтобы сохранять герметичность.
Однако в последнее время были разработаны трубы нефтяного сортамента, которые могут радиально расширяться относительно их первоначального диаметра после установки для предполагаемого применения. Эти трубчатые элементы могут расширяться с использованием упругой и/или пластической деформации. При использовании упругой деформации деформация трубчатых элементов обычно является обратимой и деформация не является постоянной. С другой стороны, при использовании пластической деформации деформация трубчатых элементов является постоянной. При такой деформации обычная резьба может не сохранять герметичность и/или прочность в соединении между расширяемыми трубчатыми элементами. Более того, обычная резьба может даже не обеспечивать соединения между расширяемыми трубчатыми элементами. Соответственно существует потребность в соединении, которое может быть использовано для соединения и сохранения соединения между расширяемыми трубчатыми элементами, такое как во время расширения трубчатых элементов.
Задачей настоящего изобретения является создание расширяемого трубчатого соединения. Соединение включает в себя первый расширяемый трубчатый элемент и второй расширяемый трубчатый элемент. Каждый из этих первого расширяемого трубчатого элемента и второго расширяемого трубчатого элемента имеет ось, проведенную через него, и включает в себя множество изогнутых листов, причем каждый лист включает в себя вогнутую внутреннюю поверхность и выпуклую внешнюю поверхность, причем множество изогнутых листов располагаются рядом друг с другом вокруг оси, место присоединения, в котором один из множества изогнутых листов присоединяется к другому из множества изогнутых листов, и множество соединительных элементов, каждый из которых размещается по меньшей мере на одном из множества изогнутых листов. Первый расширяемый трубчатый элемент и второй расширяемый трубчатый элемент скомпонованы для расширения от первого диаметра до второго, большего диаметра и для сжатия от второго, большего диаметра до первого диаметра. Далее, множество соединительных элементов первого трубчатого элемента скомпонованы для взаимодействия со множеством соединительных элементов второго трубчатого элемента.
В другом аспекте раскрытые здесь варианты реализации относятся к расширяемому трубчатому соединению, имеющему муфтовое соединение на проведенной через него оси. Элемент включает в себя множество изогнутых листов, каждый из которых имеет вогнутую внутреннюю поверхность и выпуклую внешнюю поверхность, причем множество изогнутых листов располагаются рядом друг с другом вокруг оси, место присоединения, в котором один из множества изогнутых листов присоединяется к другому из множества изогнутых листов, и множество соединительных элементов, каждый из которых размещается по меньшей мере на одном из множества изогнутых листов. Множество соединительных элементов скомпоновано для соединения с другим множеством соединительных элементов, расположенных на другом расширяемом трубчатом элементе, и расширяемый трубчатый элемент скомпонован для расширения от первого диаметра до второго, большего диаметра.
Еще в одном аспекте раскрытые здесь варианты реализации относятся к способу изготовления расширяемого трубчатого элемента. Способ включает в себя применение множества изогнутых листов, причем каждый из множества изогнутых листов содержит вогнутую внутреннюю поверхность и выпуклую внешнюю поверхность, размещение на расширяемом трубчатом элементе множества соединительных элементов, причем каждый из множества соединительных элементов располагается по меньшей мере на одном из множества изогнутых листов, и присоединение множества изогнутых листов друг к другу по меньшей мере в одном месте присоединения, так что множество изогнутых листов располагается рядом друг с другом вокруг оси, и расширяемый трубчатый элемент скомпонован для расширения от первого диаметра до второго, большего диаметра.
Далее, еще в одном аспекте раскрытые здесь варианты реализации относятся к способу соединения первого расширяемого трубчатого элемента ко второму расширяемому трубчатому элементу. Способ включает в себя применение первого расширяемого трубчатого элемента и второго расширяемого трубчатого элемента, каждый из которых содержит множество изогнутых листов, причем каждый из множества изогнутых листов содержит вогнутую внутреннюю поверхность и выпуклую внешнюю поверхность, так что множество изогнутых листов располагается рядом друг с другом вокруг оси расширяемого трубчатого элемента. Каждый из числа из этих первого расширяемого трубчатого элемента и второго расширяемого трубчатого элемента содержит также место присоединения, которое присоединяет один из множества изогнутых листов к другому из множества изогнутых листов и множество соединительных элементов, каждый из которых располагается на по меньшей мере одном из множества изогнутых листов. Способ включает также в себя взаимодействие множества соединительных элементов первого расширяемого трубчатого элемента с множеством соединительных элементов второго расширяемого трубчатого элемента.
Другие аспекты и преимущества изобретения станут очевидными из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
На фиг.1А и 1В показаны многопозиционные виды расширяемого трубчатого элемента согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.2 показан вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого элемента согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.3А и 3В показаны плоские виды в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.4 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.5-7 показаны многопозиционные виды изогнутых листов согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.8-13 показаны многопозиционные виды изогнутых листов согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.14-16 показаны многопозиционные виды изогнутых листов согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.17 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.18 показан вид в разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.19 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.20 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.21 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.22 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.23 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.24 показан вид с торца расширяемых трубчатых элементов согласно раскрытым здесь вариантам реализации;
на фиг.25-28 показано множество стилистических видов гильз согласно раскрытым здесь вариантам реализации.
Далее будут описаны в деталях со ссылкой на прилагаемые фигуры конкретные варианты реализации настоящего описания изобретения. Сходные элементы на различных фигурах будут обозначены для согласованности сходными цифровыми позициями. Далее, в следующем подробном описании вариантов реализации настоящего описания изобретения многочисленные конкретные детали излагаются для того, чтобы добиться более глубокого понимания изобретения. Однако любому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что раскрытые здесь варианты реализации могут применяться на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные признаки не описываются в деталях для того, чтобы избежать ненужного усложнения описания.
В одном аспекте раскрытые здесь варианты реализации относятся к расширяемому трубчатому соединению и к способу соединения расширяемых трубчатых элементов между собой. Расширяемый трубчатый элемент включает в себя множество криволинейных листов, из которых каждый из листов имеет вогнутую внутреннюю поверхность и выпуклую внешнюю поверхность. Эти листы имеют линейную поверхность, такую как гладкая поверхность, или нелинейную поверхность, такую как винтовая поверхность. Листы затем присоединяются друг к другу с использованием и посредством мест присоединения, так что листы размещаются вокруг оси расширяемого трубчатого элемента. Этот расширяемый трубчатый элемент может расширяться от меньшего первого диаметра до большего второго диаметра.
Множество соединительных элементов располагается на множестве листов. Соединительные элементы могут быть сформированы на листах, или же соединительные элементы могут быть изготовлены отдельно и присоединены (например, прикреплены) к листам. Каждый из соединительных элементов располагается на одном или более листов, на которых соединительные элементы могут быть расположены поверх или по направлению к концу листов и/или могут быть расположены на внутренней или внешней поверхности листов. Соединительные элементы от одного расширяемого трубчатого элемента скомпонованы для взаимодействия с соединительными элементами другого расширяемого трубчатого элемента.
Как здесь описано, настоящее описание изобретения может быть использовано в области добычи углеводородов, таких как нефть и газ. Например, настоящее изобретение может быть использовано в водозаборных скважинах, водопонижающих скважинах, контрольных и рекультивационных скважинах, туннелях, шахтах, трубопроводах и других аналогичным образом известных областях применения труб. Кроме того, настоящее описание относится к трубчатым элементам. В данном случае термин «трубчатый» относится к любой структуре, которая может быть в общем круглой, в общем овальной, и/или в общем эллиптической. Кроме того, эти трубчатые элементы могут быть полностью сплошными, или могут включать в себя перфорацию, такую как присутствующая в пескосортировке, или же эти трубчатые элементы могут быть непрерывными, как непрерывные трубы в бухтах. Соответственно эти структуры могут быть включены в варианты реализации, описанные здесь.
На фиг.1А и 1В показаны многопозиционные виды расширяемого трубчатого элемента 101 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. На фиг.1А показан вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого элемента 101. На фиг.1В показан перспективный вид расширяемого трубчатого элемента 101. В этом варианте реализации расширяемый трубчатый элемент 101 включает в себя только два изогнутых листа 121. Однако любой специалист в данной области техники поймет, что настоящее описание изобретения не ограничивается этим, и расширяемый трубчатый элемент может иметь любое количество изогнутых листов.
Каждый из изогнутых листов 121 включает в себя по меньшей мере одну вогнутую внутреннюю поверхность 123 и по меньшей мере одну выпуклую внешнюю поверхность 125. Листы 121 размещаются и соединяются между собой таким образом, что листы 121 образуют расширяемый трубчатый элемент 101 вокруг оси 100. В таком виде изогнутые листы 121 могут образовать дугу или спираль вокруг оси 100 расширяемого трубчатого элемента 101. Кроме того, листы 121 могут быть присоединены друг к другу с использованием одного или более мест присоединения 141 (дополнительно рассмотрены ниже), причем листы 121 могут отклоняться радиально внутри или наружу, скользить и двигаться относительно друг друга для того, чтобы расширяемый трубчатый элемент 101 мог увеличивать и уменьшать диаметр (т.е. расширяться или сжиматься по размерам).
На фиг.2 показан поперечный разрез расширяемого трубчатого элемента 201 с пропущенной через него осью согласно раскрытым здесь вариантам реализации. Расширяемый трубчатый элемент 201 включает в себя множество изогнутых листов 221, присоединенных друг к другу с использованием множества мест прикрепления 241. В частности, в этом варианте реализации каждое место присоединения 241 используется для соединения двух изогнутых листов 221 между собой. Точки присоединения 241 могут включать один или более из следующих материалов, устройств и/или способов: соединительный материал, такой как сварочный материал, адгезивный материал, твердый припой и/или мягкий припой, предназначенные для соединения изогнутых листов 221 между собой; эластомерный материал, такой как использование эластомера или эластомерной полосы для присоединения изогнутых листов 221 друг к другу; механическое крепежное изделие, такое как использование зажима для соединения изогнутых листов 221 между собой; посадка с натягом, такая как использование взаимного влияния между поверхностями изогнутых листов 221 для соединения изогнутых листов 221 между собой; и/или может включать в себя любой другой способ или материал, известные в технике, для соединения изогнутых листов между собой.
Далее, как показано, листы 221 могут иметь неравномерную толщину для того, чтобы облегчить расширение и сужение расширяемого трубчатого элемента 201. В этом варианте реализации толщина каждого листа 221 уменьшается от внешней стороны расширяемого трубчатого элемента 201 при перемещении в радиальном направлении внутрь относительно оси 200. При этом во время расширения расширяемого трубчатого элемента 201 изогнутые листы 221 могут скользить относительно друг друга, когда каждый из листов 221 расширяется радиально наружу. В отличие от этого во время сужения расширяемого трубчатого элемента 201 изогнутые листы 221 могут скользить относительно друг друга и/или двигаться относительно друг друга, когда каждый из листов 221 стягивается радиально внутрь. Другие подобные расширяемые трубчатые элементы описаны в патентной заявке США № 60/832530 и в заявке РСТ № РСТ/US07/06193.
На фиг.3А и 3B показаны плоские виды в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения согласно раскрытым здесь вариантам реализации. Расширяемое трубчатое соединение 391 включает в себя два расширяемых трубчатых элемента 301А, 301В, на которых фиг.3А показывает расширяемые трубчатые элементы 301А, 301В, соединенные друг с другом, а на фиг.3В показаны расширяемые трубчатые элементы 301А, 301В, соединенные друг с другом.
Расширяемые трубчатые элементы 301А, 301В включают каждый в себя множество изогнутых листов 321А, 321В и множество соединительных элементов 331А, 331В. Как показано, каждый соединительный элемент 331А, 331В располагается на одном из изогнутых листов 321А, 321В соответственно. В частности, в этом варианте реализации каждый соединительный элемент 331А, 331В располагается на конце одного из изогнутых листов 321А, 321В. Далее, соединительные элементы 331А, 331В могут располагаться на изогнутых листах 321А, 321В, так что между соединительными элементами 331А, 331В соответствующих расширяемых трубчатых элементов 301А, 301В образуется зазор. Например, как показано, соединительные элементы 331А могут располагаться на чередующихся изогнутых листах 321А так, что между соединительными элементами 331А расширяемого трубчатого элемента 301А образуется зазор.
В качестве такового соединительные элементы 331А расширяемого трубчатого элемента 301А могут взаимодействовать с соединительными элементами 331В расширяемого трубчатого элемента 301В. Например, соединительные элементы 331А, 331В могут выравниваться, а трубчатые элементы 301А, 301В могут вращаться и/или двигаться иным образом (например, выполняя радиальное или продольное движение) относительно друг друга. Соединительные элементы 331А, 331В могут затем взаимодействовать между собой, образуя соединение 391 между расширяемыми трубчатыми элементами 301А, 301В. Это соединение 391 может использоваться для скрепления расширяемых трубчатых элементов 301А, 301В между собой в дополнение к получению зацепления, способного противостоять рабочим давлениям в трубчатых элементах 301А, 301В и/или к получению уплотнения между трубчатыми элементами 301А, 301В. Далее, это соединение 391 может быть использовано для того, чтобы позволить изогнутым листам 321А, 321В расширяемых трубчатых элементов 301А, 301В скользить и двигаться вдоль друг друга в то время, когда расширяемые трубчатые элементы 301А, 301В расширяются и сужаются, сохраняя при этом прочность соединения 391. Кроме того, это соединение может быть также использовано для того, чтобы позволить соединительным элементам 331А, 331В поворачиваться относительно друг друга во время расширения и сужения расширяемых трубчатых элементов 301А, 301В, сохраняя при этом прочность соединения 391.
На фиг.4 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения 491 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. Расширяемое трубчатое соединение 491 включает в себя расширяемый трубчатый элемент 401А, соединенный с расширяемым трубчатым элементом 401В. Каждый из расширяемых трубчатых элементов 401А, 401В имеет соответственно множество изогнутых листов 421А, 421В. Далее, как показано, соединительные элементы 431А, 431В располагаются соответственно на изогнутых листах 421А, 421В. В этом варианте реализации каждый соединительный элемент 431А, 431В располагается на конце одного из изогнутых листов 421А, 421В.
Подобно соединению 391, показанному на фиг.3А и 3В, соединение 491 на фиг.4 имеет соединительные элементы 431А, 431В, расположенные на изогнутых листах 421А, 421В, так что между соединительными элементами 431А, 431В соответствующих расширяемых трубчатых элементов 401А, 401В образуется зазор. Однако в этом варианте реализации вместо расположения соединительных элементов 431А. 431В на чередующихся изогнутых листах 421А, 421В соединительные элементы 431А, 431В могут располагаться на каждом третьем изогнутом листе 421А, 421В. Когда расширяемые трубчатые элементы 401А, 401В соединяются, соединительные элементы 431А, 431В все еще взаимодействуют между собой, образуя и упрочивая соединение 491. Например, как показано, при расположении соединительных элементов 431А, 431В на концах изогнутых листов 421А, 421В каждый соединительный элемент 431А, 431В может прилегать или располагаться рядом с концами двух изогнутых листов 421А, 421В, расположенных против друг друга расширяемых трубчатых элементов 401А, 401В.
Хотя в приведенных выше вариантах реализации расширяемые трубчатые элементы показаны как имеющие соединительные элементы, расположенные на чередующихся листах, или на каждом третьем изогнутом листе, любой специалист в данной области техники поймет, что настоящее описание изобретения не ограничивается этим, и в других вариантах реализации соединительные элементы могут быть расположены при другой компоновке изогнутых листов. Например, в одном варианте реализации соединительные элементы могут располагаться на каждом четвертом листе, причем соединительные элементы могут прилегать к концам трех листов противоположного расширяемого трубчатого элемента. Далее, в другом варианте реализации соединительные элементы могут располагаться на чередующихся листах в дополнение к наличию других соединительных элементов, расположенных на каждом третьем или четвертом листе. В качестве таковых в этих вариантах реализации соединительные элементы могут быть скомпонованы и расположены на листах расширяемых трубчатых элементов так, что соединительные элементы взаимодействуют между собой для формирования соединения между расширяемыми трубчатыми элементами. Кроме того, для увеличения прочности взаимодействия между соединительными элементами листы с соединительными элементами, расположенные на них, могут быть присоединены или выполнены вместе с листами, не имеющими расположенных на них соединительных элементов.
На фиг.5-7 показаны многопозиционные виды изогнутых листов 521-721 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. Каждый изогнутый лист 521-721 включает в себя расположенный на нем соединительный элемент 531-731. В частности, в этом варианте реализации, каждый из соединительных элементов 531-731 располагается на конце каждого из изогнутых листов 521-721. Как показано, каждый соединительный элемент 531-731 может иметь форму ласточкина хвоста для улучшения зацепления между соединительными элементами 531-731 при соединении расширяемых трубчатых элементов между собой. При использовании соединительных элементов, которые имеют форму ласточкина хвоста, соединительные элементы противоположных расширяемых трубчатых элементов могут взаимодействовать между собой, имея соединительные элементы сходной формы, помещенные на изогнутых листах, дополняющих расширяемые трубчатые элементы.
На фиг.5 и 7 соединительные элементы 531, 731 имеют каждый трапециевидную форму, на которой более узкий конец соединительных элементов 531, 731 располагается на изогнутых листах 521, 721. Соединительный элемент 531, расположенный на изогнутом листе 521, может также иметь выполненный в нем паз 533. В этом варианте реализации паз 533 выполнен в конце, в частности, в более широком конце соединительного элемента 531. Паз 533 может быть использован для разгрузки соединения 531, такой как снятие напряжения, когда соединительный элемент 531 взаимодействует с другими соединительными элементами другого расширяемого трубчатого элемента, или могут использоваться иным образом, так чтобы помещать уплотнения в расширяемом трубчатом элементе или создать взаимовлияние с другим расширяемым трубчатым элементом.
Далее, на фиг.6 соединительный элемент 631 может иметь треугольную форму, при которой более узкий конец соединительного элемента 631 может располагаться на изогнутом листе 621. Далее, конец изогнутого листа 621 может иметь выполненный в нем паз, в котором затем может быть размещен соединительный элемент 631 в пазу изогнутого листа.
Как описано выше, соединительные элементы располагаются на изогнутых листах расширяемых трубчатых элементов для формирования расширяемого трубчатого соединения. В качестве таковых соединительные элементы могут располагаться на изогнутых листах с использованием различных способов. Например, в одном или более вариантов реализации соединительные элементы могут быть присоединены к изогнутым листам расширяемых трубчатых элементов. Как показано на фиг.8, соединительный элемент 831, имеющий трапециевидную форму, может иметь более узкий конец соединительного элемента 831, присоединенного к концу изогнутого листа 821. Как показано на фиг.9, соединительный элемент 931 может иметь выполненный в нем паз, причем в паз соединительного элемента 931 затем вставляют конец изогнутого листа 921 для присоединения к соединительному элементу 931.
Далее, изогнутые листы расширяемых трубчатых элементов могут иметь признаки, сформированные в них или приданные им, которые облегчают присоединение соединительных элементов с изогнутыми листами. Например, как показано на фиг.10-13, посадка с натягом между соединительными элементами 1031-1331 и присоединяющими признаками изогнутых листов 1021-1321 может использоваться для присоединения соединительных элементов 1031-1331 и изогнутых листов 1021-1321. На фиг.10 на одной или более из боковых поверхностей изогнутого листа 1021 могут быть выполнены пазы, причем соединительный элемент 1031 может далее иметь форму, соответствующую пазам в листе 1021, также выполненным в нем. При этом соединительный элемент 1031 может соединяться с изогнутым листом 1021 с использованием посадки с натягом или других способов, известных в технике (например, посадки со скольжением).
На фиг.11 многочисленные листы 1121, прилегающие друг к другу, могут использоваться совместно при наличии соответствующих очертаний и пазов, выполненных в изогнутых листах 1121. Соединительный элемент 1131 может при этом иметь форму, соответствующую обоим изогнутым листам 1121, расположенным рядом друг с другом, причем соединительный элемент 1131 может при этом прилегать к обоим изогнутым листам 1121 с использованием посадки с натягом.
На фиг.12 и 13 вместо формирования пазов и приспособлений в изогнутых листах (подобных показанным на фиг.10 и 11) к изогнутым листам 1221, 1321 могут быть присоединены направляющие 1227, 1327 с целью выполнения посадки с натягом между изогнутыми листами 1221, 1321 и соединительными элементами 1231, 1331. На фиг.12 изогнутый лист 1221 имеет множество направляющих 1227, прикрепленных с обеих сторон, причем соединительный элемент 1231 имеет форму, соответствующую направляющим 1227, выполненным здесь. На фиг.13 изогнутый лист 1321 имеет только одну направляющую, прикрепленную к нему, причем соединительный элемент 1331 имеет форму, соответствующую одной направляющей 1327, выполненной здесь.
Кроме того, вместо формирования пазов и присоединения направляющих к изогнутым листам с целью получения посадки с натягом возможен загиб края изогнутых листов для получения посадки с натягом. Например, как показано на фиг.14-16, края, или их части, изогнутых листов 1421-1621 могут быть загнуты, образуя посадку с натягом соединительных элементов 1431-1631. На фиг.14А и 14В край изогнутого листа 1421 загнут в одном направлении для присоединения к нему соединительного элемента 1431. Соединительный элемент 1431 имеет форму, соответствующую загнутому краю изогнутого листа 1421, при которой соединительный элемент 1431 может затем размещаться на изогнутом листе 1421. На фиг.15А и 15В край изогнутого листа 1521 загнут в разных направлениях, в частности, в двух направлениях, для присоединения к нему соединительного элемента 1531. Соединительный элемент 1531 имеет выполненную в нем форму, соответствующую загнутому краю изогнутого листа 1521, причем соединительный элемент 1531 может быть затем размещен на изогнутом листе 1521. Далее, на фиг.16 вместо использования одного изогнутого листа загнуты края нескольких изогнутых листов 1621, причем край каждого изогнутого листа 1621 загнут в одном направлении, противоположном краю другого изогнутого листа 1621. Соединительный элемент 1631 при этом имеет выполненную в нем форму, соответствующую загнутым краям изогнутых листов 1621.
При присоединении соединительных элементов к изогнутым листам соединительные элементы могут быть прикреплены к изогнутым листам, или же соединительные элементы могут вместо этого быть способны скользить или двигаться относительно изогнутых листов (так же, как в случае, когда соединительные элементы используют посадку с натягом для присоединения к изогнутым листам). Если соединительные элементы крепятся к изогнутым листам, для присоединения соединительных элементов к изогнутым листам могут быть использованы многочисленные материалы и способы. Соединение может включать в себя один или более из следующих материалов, устройств и/или способов: соединительный материал (такой как сварочный материал, адгезивный материал, твердый припой и/или мягкий припой); эластомерный материал; механическое крепежное изделие; средство посадки с натягом; и/или может включать в себя любой другой способ, механизмы или материал, известный в технике.
Далее, в дополнение к креплению соединительных элементов к изогнутым листам соединительные элементы могут быть выполнены как одно целое с изогнутыми листами. Например, вместо того, чтобы присоединять по отдельности соединительные элементы к изогнутым листам, соединительные элементы могут быть сформированы внутри изогнутых листов в процессе изготовления. Соединительные элементы могут быть выполнены, например, путем применения процесса экструзии с пресс-формой, в которой формируются соединительные элементы, путем использования процесса опиловки или шлифовки для формирования соединительных элементов, путем использования удаления, фрезерования, строгания, формовки или процесса ковки, или любого другого сходного процесса, известного в технике.
На фиг.17 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения 1791 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. В этом варианте реализации соединение 1791 включает в себя изогнутый лист 1721А расширяемого трубчатого элемента, соединяющийся с изогнутым листом 1721В другого расширяемого трубчатого элемента. Любой специалист в данной области техники понимает, однако, что расширяемые трубчатые элементы соединения могут каждый включать в себя более чем один изогнутый лист.
Как можно видеть, изогнутый лист 1721А включает в себя размещенный на нем соединительный элемент 1731А, и изогнутый лист 1721В включает в себя расположенные на нем соответствующие соединительные элементы 1731В. В указанных вариантах реализации соединительные элементы обычно используют форму ласточкина хвоста для зацепления соединительных элементов внутри соединения. Однако в этом варианте реализации вместо использования формы ласточкина хвоста в соединительных элементах используются другие формы с захватом. В данном случае термин «форма с захватом» относится к форме соединительного элемента, имеющего меньшую базу для присоединения изогнутого листа по сравнению с основным телом соединительного элемента. Эта форма с захватом может использоваться для создания интерференции и взаимодействия между соединительными элементами изогнутых листов при соединении между собой двух или более расширяемых трубчатых элементов. Соответственно форма с зацеплением может входить в зацепление с обеих сторон соединительного элемента, или только с одной стороны соединительного элемента. Далее, как показано, изогнутые листы 1721А, 1721В и/или соединительные элементы 1731А. 1731В могут включать в себя выполненные в них полости 1735А, 1735В. Полости 1735А, 1735В могут быть выполнены внутри соединения 1791 для достижения разгрузки, такой как снятие напряжений, изгиба и/или помех на изогнутых листах 1721А, 1721В и/или соединительных элементах 1731А. 1731В в то время, когда соединительные элементы 1731А, 1731В взаимодействуют друг с другом. Далее, полости могут быть заполнены, или по меньшей мере частично заполнены материалом, размещенным в них. Этот материал может иметь иные характеристики, такие как более высокий или более низкий модуль упругости или предел текучести по сравнению с материалами, применяемыми в расширяемом трубчатом элементе для регулирования и варьирования свойств расширяемого трубчатого элемента.
На фиг.18 показан вид в разрезе расширяемого трубчатого соединения 1801 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. Расширяемый трубчатый элемент 1801 включает в себя множество изогнутых листов 1821, присоединенных друг к другу. В указанных вариантах реализации концы изогнутых листов размещаются по существу в линию и заподлицо друг с другом, образуя плоскую торцевую поверхность расширяемого трубчатого элемента. В этом варианте реализации, однако, концы изогнутых листов 1821 могут размещаться относительно друг друга таким образом, что у расширяемого трубчатого элемента 1801 не образуется плоской торцевой поверхности. В частности, как показано, один или более изогнутых листов 1821 могут выступать дальше в продольном направлении, чем другие изогнутые листы 1821, образуя таким образом зазоры между концами некоторых из изогнутых листов 1821. В этом случае вместо размещения соединительных элементов на концах изогнутых листов для соединения этих расширяемых элементов могут использоваться другие компоновки соединительных элементов.
На фиг.19 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения 1991 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. В этом варианте реализации соединение 1991 включает в себя изогнутый лист 1921А одного расширяемого трубчатого элемента, соединяющийся с изогнутым листом 1921В другого расширяемого трубчатого элемента. Как можно видеть, изогнутый лист 1921А включает в себя один или более расположенных на нем соединительных элементов 1931А, и изогнутый лист 1921В включает в себя один или более расположенных на нем соответствующих соединительных элементов 1931В.
В указанных вариантах реализации соединительные элементы размещаются на концах изогнутых листов для соединения расширяемых трубчатых элементов. В этом варианте изобретения, однако, соединительные элементы 1931А, 1931В размещаются на боковых поверхностях изогнутых листов 1921А, 1921В. При этом соединительные элементы 1931А изогнутого листа 1921А располагаются на вогнутой внутренней поверхности изогнутого листа 1921А, а соединительные элементы 1931В изогнутого листа 1921В могут располагаться на выпуклой внешней поверхности изогнутого листа 1921В. Это позволяет соединительным элементам 1931А, 1931В войти в зацепление друг с другом для формирования соединения 1991 между двумя расширяемыми трубчатыми элементами. Далее, это соединение 1991 может использоваться с расширяемыми трубчатыми элементами, которые не образуют на нем плоской торцевой поверхности, такой как на расширяемом трубчатом элементе 1801, показанном на фиг.18.
На фиг.20 показан плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения 2091 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. В этом варианте реализации соединение 2091 включает в себя изогнутый лист 2021А одного расширяемого трубчатого элемента, соединяющийся с изогнутым листом 2021В другого расширяемого трубчатого элемента. Соединительные элементы 2031А, 2031В могут располагаться на боковых поверхностях изогнутых листов 2021А, 2021В. В частности, соединительные элементы 2031А изогнутого листа 2021А могут располагаться на вогнутой внутренней поверхности изогнутого листа 2021А, и соединительные элементы 2031В изогнутого листа 2021В могут располагаться на выпуклой внешней поверхности изогнутого листа 2021В.
На фиг.21 показан еще один плоский вид в поперечном разрезе расширяемого трубчатого соединения 2191 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. Расширяемое трубчатое соединение 2191 может включать в себя соединительные элементы 2131А, 2131В, которые могут располагаться на боковых поверхностях изогнутых листов 2121А, 2121В. В указанных вариантах реализации соединительные элементы имеют форму с захватом для того, чтобы способствовать соединению расширяемых трубчатых элементов. Однако в этом варианте реализации соединительные элементы 2131А, 2131В имеют вместо этого «открытую» форму. При использовании здесь открытая форма относится к форме соединительного элемента с большим основанием, предназначенным для присоединения изогнутого листа, по сравнению с основным телом соединительного элемента. Хотя такая открытая форма не может создать интерференцию и/или взаимного зацепления между соединительными элементами при радиальном отходе изогнутых листов друг от друга, эта открытая форма может все же использоваться для создания интерференции и взаимного зацепления между соединительными элементами изогнутого листа в то время, когда изогнутые листы движутся в продольном направлении относительно друг друга. Соответственно соединительные элементы могут все же взаимодействовать друг с другом по меньшей мере в одном направлении относительно друг друга. Далее, изогнутые листы и соединительные элементы, расположенные на них, могут иметь вогнутые поверхности, выпуклые поверхности или сочетание их двоих. Кроме того, соединительные элементы могут быть расположены на по существу конусной поверхности, так что листы к концу сходятся на конус. Кроме того, также, соединительные элементы могут располагаться на поверхности с обратной конусностью, так что листы являются конусными, при том что большие концы конуса располагаются на их концах.
На фиг.22 и 23 показаны плоские виды в поперечном разрезе расширяемых трубчатых соединений 2291, 2391. Расширяемые трубчатые соединения 2291, 2391 включают в себя каждый расширяемый трубчатый элемент 2201А, 2301А, соединенный с расширяемым трубчатым элементом 2201В, 2301В. Каждый из расширяемых трубчатых элементов 2201А, 2201В, 2301А, 2301В имеет множество изогнутых листов 2221А, 2221В, 2321А, 2321В. Как можно видеть, соединительные элементы 2231А, 2231В, 2331А, 2331В располагаются на изогнутых листах 2221А, 2221В, 2321А, 2321В. Далее, расширяемые трубчатые соединения 2291, 2391 могут включать в себя размещенные в них одно или более уплотнений 2261, 2361. Уплотнения 2261, 2361 могут располагаться внутри расширяемых трубчатых соединений 2291, 2391 для того, чтобы предотвратить протечку текучей среды через соединения 2291, 2391.
На фиг.22 уплотнения 2261 располагаются рядом с концами соединительных элементов 2231А, 2231В. При этом уплотнения 2261 могут формировать уплотнение между концами соединительных элементов 2231А, 2231В и соответствующими противоположными концами изогнутых листов 2221А, 2221В. Эти уплотнения 2261 могут использоваться при сжатии соединения 2291 и когда расширяемые трубчатые элементы 2201А, 2201В вдвигаются друг в друга. На фиг.23, далее, уплотнения 2361 располагаются рядом со сторонами соединительных элементов 2331А, 2331В. При этом уплотнения 2361 могут формировать уплотнение между сторонами соединительных элементов 2331А, 2331В при взаимодействии между собой. Эти уплотнения 2361 могут использоваться в то время, когда соединение 2391 находится в натяжении и расширяемые трубчатые элементы 2301А, 2301В вытягиваются друг из друга.
Любому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что хотя уплотнения показаны как расположенные рядом с соединительными элементами внутри расширяемого соединительного элемента, настоящее изобретение этим не ограничивается, поскольку уплотнения могут располагаться в различных местах. Например, в другом варианте реализации уплотнения могут располагаться между изогнутыми листами расширяемых трубчатых элементов и при этом предотвращать протечку через расширяемые трубчатые соединения.
Далее любому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что хотя уплотнения показаны как имеющие круглое поперечное сечение, настоящее описание не ограничивается этим, поскольку уплотнения могут иметь любое поперечное сечение, известное в технике. Например, в другом варианте реализации уплотнение может иметь вместо этого прямоугольное поперечное сечение, полое поперечное сечение или С-образное поперечное сечение, не отклоняясь при этом от объема настоящего описания изобретения. Кроме того, любому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что уплотнения могут быть выполнены из любого уплотнительного материала, известного в технике. Например, уплотнения могут быть выполнены из упругого материала, такого как резина или пластмасса, могут быть выполнены из металла, такого как мягкий металл, для формирования уплотнения при сжатии или деформации, или же могут даже быть выполнены из комбинации материалов, таких как пружинное кольцо.
В одном или более вариантов реализации согласно настоящему варианту реализации соединительные элементы могут размещаться на изогнутых листах так, что соединительные элементы идут по всей окружности расширяемых трубчатых элементов. Однако любому специалисту в данной области техники должно быть понятно, что настоящее описание изобретения не ограничивается этим, и в других вариантах реализации соединительные элементы могут проходить только по части окружности расширяемых трубчатых элементов.
Например, как показано на фиг.24, расширяемые трубчатые элементы 2401А, 2401В имеют соединительные элементы 2431А, 2431В, которые проходят только по части конца трубчатых элементов 2401А, 2401В. При соединении расширяемых трубчатых элементов 2401А, 2401В между собой части трубчатых элементов 2401А, 2401В, имеющие соединительные элементы 2431А, 2431В, размещенные на них, могут быть выровнены и расположены рядом с частями трубчатых элементов 2401А, 2401В, не имеющих соединительных элементов 2431А, 2431В, размещенных на них. Трубчатые элементы 2401А, 2401В могут поворачиваться относительно друг друга, причем соединительные элементы 2431А, 2431В трубчатых элементов 2401А, 2401В могут затем войти во взаимодействие и сформировать соединение. Хотя соединительные элементы 2431А, 2431В не располагаются по всей окружности расширяемых трубчатых элементов 2401А, 2401В, соединение между расширяемыми трубчатыми элементами 2401А 2401В может также сформировать уплотнение между ними для предотвращения протечки текучей среды.
Далее, согласно раскрытым здесь вариантам реализации, с расширяемыми трубчатыми соединениями могут использоваться гильзы и/или кольца для предотвращения протечки текучей среды между расширяемыми трубчатыми элементами, и/или для образования конструкционной опоры расширяемых трубчатых соединений. Например, гильза может быть помещена в расширяемое трубчатое соединением и расширена до контакта с расширяемым трубчатым соединение, или же гильза может быть помещена вокруг расширяемого трубчатого соединения и сжата для контакта с расширяемым трубчатым соединением.
На фиг.25-28 показано также множество стилистических видов гильз 2581-2881 согласно раскрытым здесь вариантам реализации. На фиг.25 гильза 2581 включает в себя уплотнительный материал 2583, размещенный по внешней поверхности гильзы 2581. На фиг.26 гильза 2681 включает в себя уплотнение 2685, такое как кольцевое уплотнение, размещенное вокруг внешней поверхности гильзы 2681. Это уплотнение 2685 может располагаться внутри паза, сформированного внутри гильзы 2681. С уплотнениями 2685 и уплотнительным материалом 2583, расположенным на внешней поверхности гильз 2581, 2681, эти гильзы 2581, 2681 могут использоваться как внутренние гильзы, которые должны размещаться внутри расширяемого трубчатого соединения.
Далее на фиг.27 гильза 2781 включает в себя уплотнительный материал 2783, расположенный внутри внутренней поверхности гильзы 2781. На фиг.28 гильза 2881 включает в себя уплотнение 2885, такое как кольцевое уплотнение, расположенное на внутренней поверхности гильзы 2881. Это уплотнение 2885 может быть расположено внутри паза, выполненного во внутренней поверхности гильз 2781, 2881, причем эти гильзы 2781, 2881 могут использоваться как внешние гильзы, которые должны быть расположены вокруг расширяемого трубчатого соединения.
Гильзы могут затем быть изготовлены с использованием разнообразных материалов и способов. Например, гильзы могут быть изготовлены целиком или включать высокопрочный материал, такой как металл, эластомер или композитные материалы (например, углеродное волокно или Кевлар). Уплотняющий материал может быть затем размещен по внешней поверхности гильз, когда уплотнительный материал наплавляют, напыляют, наматывают или иным образом размещают на гильзе. Так можно создать гильзу, обладающую высокой прочностью на разрыв, для получения конструкционной опоры для расширяемых трубчатых соединений, в дополнение к наличию возможностей уплотнения с целью предотвратить протечку текучей среды между расширяемыми трубчатыми элементами.
Соответственно раскрытые здесь варианты реализации могут представить одно или более из следующих преимуществ. Во-первых, варианты реализации, раскрытые здесь, могут быть использованы для соединения с каждым другим из расширяемых трубчатых элементов, выполненных из изогнутых листов. Путем размещения соединительного элемента на изогнутых листах расширяемого трубчатого элемента расширяемая труба может быть затем соединена с соответствующим расширяемым трубчатым элементом. Далее, раскрытые здесь варианты реализации могут обеспечить взаимодействие с уплотнением в соединении между расширяемыми трубчатыми элементами. Путем размещения уплотнения между соединительными элементами расширяемых трубчатых элементов расширяемое трубчатое соединение может предотвратить протечку между ними текучей среды. И, наконец, раскрытые здесь варианты реализации могут повысить прочность соединения между расширяемыми трубчатыми элементами. Например, путем размещения гильзы вокруг расширяемого трубчатого соединения или внутри него прочность соединения может быть повышена и/или улучшена для равномерного распределения по ней напряжений.
Хотя настоящее описание изобретения описано со ссылкой на ограниченное количество вариантов реализации, специалисты в данной области техники, пользуясь этим описанием, могут предположить возможность предложения других вариантов реализации, которые не отклоняются от объема описания, приведенного здесь. Соответственно объем описания изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобретения.