ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АВАРИЙНАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ МУФТА
TECHNOLOGIC EMERGENCY COUPLING SLEEVE (VARIANTS)

Проведение технологических аварийных работ на глубине в экстремальных условиях невозможно без новых, неординарных решений, применение которых в обычных условиях вызвало бы у специалистов-классиков лишь осуждения и усмешки.
Предлагаемое изобретение относится к области трубопроводного транспорта и служит для установки запорной арматуры, отвода перемещаемого тела, нефти, по санкционированным направлениям (линиям трубопроводов).
Известна соединительная муфта («Технологическая аварийная соединительная муфта (варианты)», регистр. №2010125089, входящий №035683 от 21.06.2010, Акатьев В.А., Соболев Г.П. и др.), состоящая из корпуса, оболочки и фланцев, в которых располагается кольцевая камера, при подаче в которую внешнего давления происходит уплотнение по цилиндрической поверхности контакта камеры и трубы. Сила, с которой камера прижимается к трубе, создает силу трения, препятствующую продольному перемещению муфты.
Описанная конструкция, рассматриваемая в качестве прототипа, имеет существенный недостаток, заключающийся в недостаточном удерживающем продольным усилии муфты. При больших продольных усилиях муфта может быть сдвинута, снесена с запираемой трубы.
Указанный недостаток может быть устранен путем использования продольного сдвигающего усилия для привода стопорящего механизма муфты.
Конструктивно эта задача может быть решена путем размещения в корпусе муфты стопорящего механизма, разрешающего движение муфты вдоль трубы в одном направлении и препятствующего движению муфты в другом. Этот узел (фиг.1), названный стопорным поясом 5, выполнен в корпусе 2 муфты, его внутренняя поверхность имеет выемку в форме усеченного конуса, основания 4 и 9 которого перпендикулярны оси муфты. Внутри стопорного пояса размещается несколько шариков 7. Объем, в котором могут перемещаться шарики 7, ограничивается сверху и снизу основаниями конуса 4 и 9, боковой поверхностью выемки в стопорном поясе 6 и стенкой трубы 3.
Работа стопорящего механизма муфты происходит следующим образом. При движении корпуса муфты (фиг.1) сверху вниз шарики под действием сил инерции и трения будут запаздывать в своем движении относительно корпуса муфты и он будет свободно надвигаться на трубу.
При необходимости, отвод жидкости через патрубок может быть прекращен закрытием трубопроводной арматуры 12 и муфта получит усилие, сдвигающее ее в противоположном направлении.
На фиг.2 показано заявленное устройство с размещением стопорного пояса внутри трубы. При этом обозначения элементов фиг.2 аналогичны элементам фиг.1.
На фиг.3 показано заявленное устройство с размещением стопорных устройств с внутренней и внешней поверхностей аварийной трубы. При этом обозначения элементов фиг.3 аналогичны элементам фиг.1.
Принцип работы стопорного пояса можно объяснить следующим образом. Когда возникают силы, заставляющие муфту двигаться вверх, происходит задержка шариков и перемещающийся вверх корпус муфты прижимает шарики к поверхности трубы, происходит ее стопорение, так называемое «закусывание».
Этот процесс можно описать еще и так:
- при «условно» неподвижных шариках движение корпуса муфты, приводящее к увеличению расстояния между ее конической поверхностью и трубой, осуществляется свободно;
- при уменьшении этого расстояния происходит стопорение.
Усилие, с которым происходит стопорение муфты, будет определяться числом шариков в стопорном поясе и количеством стопорных поясов, выполненных в корпусе муфты. Число шариков должно быть не менее трех. Именно три шарика обеспечивают устойчивое положение корпуса муфты относительно трубы.
Количество стопорных поясов должно определяться исходя из продольных усилий, возникающих при приведении муфты в рабочее положение.
С целью облегчения, упрощения процесса надвижки муфты на трубу целесообразно на корпусе муфты выполнить (разместить) наводящий раструб 13, который позволил бы совместить продольные оси муфты и трубы.
Таким образом, муфта (фиг.1) состоит из корпуса 2, в котором выполнены следующие конструктивные элементы:
1) отводящий патрубок 1, предназначенный для отвода или запирания истекающей из трубы жидкости;
2) оболочки 11 с фланцами, внутри которых размещается кольцевая камера 10, осуществляющая уплотнение по цилиндрической поверхности трубы при подаче внешнего давления;
3) стопорный пояс 5, один или несколько, в конусной выемке которого располагаются шарики числом не менее 3-х, опирающиеся на поверхность трубы 3. Фиксация шариков по окружности осуществляется с помощью сепаратора или отдельных продольных выемок (пазов). С целью увеличения несущей способности муфты, ее уплотнения и фиксация могут организовываться по двум поверхностям трубы, внутренней и внешней, для чего в корпусе муфты размещаются по два соосно расположенных пояса уплотнения и стопорения;
4) раструб 13, позволяющий при продольном перемещении муфты совместить продольные оси муфты и трубы.
Работа муфты происходит следующим образом.
Муфта при отсутствии внешнего давления в камере одевается (надвигается) на заглушаемую трубу. Ее движение вдоль продольной оси будет сопровождаться и поперечным перемещениями, чем и достигается соосность соприкасающихся элементов - муфты и трубы. По окончании движения в камеру подается внешнее давление и муфта фиксируется на трубе. При возникновении усилия, перемещающего муфту в сторону отводящего патрубка конусной поверхностью пояса стопорения, шарики прижимаются к поверхности трубы и происходит стопорение, «закусывание» корпуса муфты.
Таким образом, предложенное конструктивное решение позволяет обеспечить более высокую степень фиксации муфты на трубе и создать стабильные условия для отвода нефти или запирания трубы.