Муфта для герметизации соединения обсадной трубы и кессона

Область техники
Полезная модель относится герметизирующим муфтам, которые могут быть использованы для герметизации скважинного кессона в месте прохождения обсадной трубы в его внутреннее пространство.
Уровень техники
Известны конструкции скважинных оголовков (см. патенты РФ на полезную модель RU 164593, 10.09.2016, RU 145375, 20.09.2014, RU 76033, 10.09.2008, RU 122141, 20.11.2012), которые включают соосно установленные: крышку и прижимной фланец с центральными осевыми отверстиями, уплотнительное кольцо из эластичного материала между ними, стяжные резьбовые элементы, расположенные в соосных отверстиях крышки и прижимного фланца. Указанные конструкции схожи с предлагаемой полезной моделью с точки зрения принципа герметизации, однако они предназначены для герметизации соединения обсадной трубы и насоса и не могут быть использованы для герметизации кессонов.
Ближайшим аналогом заявленной полезной модели, имеющим то же назначение, является герметизирующая муфта, описанная в патенте на полезную модель RU 121335, 20.10.2012. Муфта имеет полый корпус из упругого эластичного материала со сквозным отверстием для пропускания сквозь него обсадной трубы. При этом корпус имеет на своей наружной поверхности участок с кольцевыми уплотняющими выступами и цилиндрический участок с кольцевой выточкой, а сквозное отверстие включает в себя участок, имеющий форму усеченного конуса, для пропускания сквозь него труб различного диаметра и цилиндрический участок для возможной установки распорного кольца.
Недостатком ближайшего аналога является относительно невысокий уровень герметизации прохода обсадной трубы через дно кессона.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков аналогов.
Технический результат полезной модели заключается в повышении герметичности кессона в месте выполнения отверстия для прохода через него обсадной трубы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что герметизирующая муфта содержит размещенные соосно: цилиндрическую втулку для неразъемного соединения с дном кессона, первый фланец, соединенный с концом втулки, второй фланец и герметизирующий элемент из эластичного материала в виде кольца, размещенный между первым и вторым фланцами, которые связаны посредством регулируемого соединения с возможностью сжатия указанного герметизирующего элемента, причем отношение диаметра отверстия фланцев к диаметру герметизирующего элемента составляет от 0,7 до 1,2.
Кроме того, согласно частным вариантам реализации полезной модели:
- первый и второй фланцы имеют треугольные ребра жесткости;
- первый и второй фланцы в зоне контакта с герметизирующим элементом имеют фаски;
- второй фланец имеет выпуклую центральную часть;
- в качестве регулируемого соединения использовано болтовое соединение;
- втулка, первый фланец и второй фланец выполнены из пластика.
Краткое описание чертежей
Конструкция заявленной муфты поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показан общий вид заявленной муфты;
на фиг. 2 показан вид муфты в разрезе;
на фиг. 3 показан вид муфты в разобранном состоянии.
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство включает соосно размещенные элементы: цилиндрическую втулку (1), первый (нижний) фланец (2), установленный на верхнем конце втулки (1), второй (верхний) фланец (3) и герметизирующий элемент (4) в виде кольца, размещенного между указанными фланцами (2) и (3). Указанные элементы (1, 2, 3, 4) образуют сквозное круглое отверстие для прохождения через муфту обсадной трубы.
Цилиндрическая втулка (гильза) (1) предназначена для неразъемного герметичного соединения (например, сварки) ее нижнего конца с дном кессона в месте выполнения отверстия для входа обсадной трубы. При этом втулка (1) и первый фланец (2) соединены посредством сварки или выполнены в виде цельного элемента.
Второй фланец (3) связан с первым фланцем (2) посредством разъемного регулируемого соединения. В частности, может применяться болтовое соединение, образованное стяжными болтами (5), проходящими в радиальные сквозные отверстия (6), которые выполнены на периферийных частях фланцев (2, 3), гайками (7) и промежуточными шайбами (8).
Втулка (1) и фланцы (2, 3) выполняются предпочтительно из пластика, например полипропилена, полиэтилена и др.
Герметизирующий элемент (4) представляет собой торообразное кольцо из эластичного материала, способного к упругой деформации при сжатии, например поливинилхлорида, резины, силикона
Соотношение диаметра (d) отверстия фланцев (2, 3) (втулки (1)) к диаметру (D) герметизирующего элемента должно удовлетворять следующему условию:
d/D=0,7-l,2.
При значении указанного параметра менее 0,7 герметизирующий элемент (4) не будет плотно охватывать обсадную трубу. При значениях более 1,2 не будет обеспечиваться требуемое сжатие герметизирующего элемента.
С целью повышения прочности муфты и надежности соединения фланцы (2, 3) могут иметь треугольные ребра жесткости (9), расположенные радиально с одной или обеих сторон периферийных частей.
Первый и второй фланцы (2, 3) могут иметь фаски (10) в виде скосов, обращенных к герметизирующему элементу, что обеспечивает дополнительную герметичность соединения и возможность использования герметизирующих элементов различной толщины.
Кроме того, второй фланец (3) может иметь выпуклую центральную часть (11), что позволяет повысить универсальность конструкции. Такой фланец (3) в зависимости от размеров герметизирующего элемента (4) возможно устанавливать как в стандартном положении, при котором выпуклость обращена вверх (от герметизирующего элемента), так и в перевернутом положении, при котором выпуклость обращена вниз (к герметизирующему элементу).
Установку муфты осуществляют следующим образом.
На размещенную в пространстве кессона обсадную трубу надевают втулку (1) вместе с первым фланцем (2). Нижний конец втулки приваривают ко дну кессона. Затем сверху фланца (2) на обсадную трубу надевают герметизирующий элемент (4) и второй фланец (3). После этого фланцы (2, 3) стягивают между собой болтами (5). Герметизирующий элемент (4) воспринимает нагрузку при вертикальном сжатии, что приводит к уменьшению его внутреннего диаметра. В результате обеспечивается плотный обхват обсадной трубы элементом (4) и ее герметизация.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает высокий уровень надежности соединения обсадной трубы и кессона.