CN103890475B - 线路截止凸缘 - Google Patents

Abstract

一种用于截止凸缘(100)的锁定机构(102)设有：螺钉(115)，螺钉(115)具有头部(117)，头部(117)具有至少一个周向槽道(116)；以及设置在至少一个周向槽道上的螺钉垫圈(123)。衬套(110)将头部接收在腔体(113)中，腔体为头部和螺钉垫圈形成壳体。衬套可设有唇缘(138)，唇缘接合截止凸缘中的径向孔口(130)上的台肩(132)。

Description

线路截止凸缘

与相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月5日提交的美国临时申请No. 61/515,433的优先权，该申请通过引用以其整体结合在本文中。

技术领域

本公开大体涉及线路截止凸缘，并且具体而言涉及具有锁定机构的线路截止凸缘。

背景技术

线路截止组件在传统上用来临时阻止流体通过选定的管线区段。例如，可使用线路截止组件，以对下游管线区段完成改造或修理。通常，线路截止组件允许进行这样的改造或修理，而不任何显著中断服务(例如，诸如气体或液体的流体流过管线区段)。大体上，通过将套管固定在管线的节段上来实现线路截止组件。然后将临时阀安装在支承凸缘上，支承凸缘从套管的鞍部沿径向延伸。一旦安装阀，就可对管线进行分接，并且可使用临时阀来调整(例如，阻止)流。在结束必要的改造或修理之后，可移除临时阀，并且通过穿过支承凸缘的沿轴向延伸的孔口的填充插塞(completion plug)来替代临时阀。锁定机构可安装在凸缘上，以将填充插塞固定在孔口内。

传统的线路截止组件会经历泄漏，因为构件之间的密封不足。另外，设置在线路截止组件的径向孔口中的锁定机构的性能可受影响，如果锁定构件不恰当地对齐(设置成基本与径向孔口同心)的话。

发明内容

本公开针对由于构件之间的密封不足导致的泄漏问题和由于构件的不恰当对齐导致的性能问题提供解决方案。

根据一个示例性非限制性实施例，一种设备具有凸缘本体，凸缘本体具有径向孔口，径向孔口具有在近侧端和远侧端之间的台肩。衬套设置在径向孔口中，衬套具有设置成接触台肩的唇缘。

在另一个实施例中，一种锁定机构可包括螺钉，螺钉具有头部，头部具有周向槽道。垫圈设置在周向槽道上。锁定机构包括具有腔体的衬套，腔体接收头部，腔体为头部和垫圈形成壳体。

在另一个实施例中，一种截止凸缘可包括凸缘本体，凸缘本体具有第一纵向孔口和径向孔口。固定节段设置在径向孔口中。锁定机构设置在径向孔口中。锁定机构包括：衬套，其具有近侧端，近侧端具有腔体和唇缘；螺钉，其具有设置在腔体中的头部；以及与螺钉和固定节段联接的柱体。

在前述实施例中，提供了有效的金属-金属密封。另外，锁定机构的构件在径向孔口内自动对齐。因此，性能不会因为径向孔口和锁定机构的构件之间不同心而退化。

附图说明

根据结合附图得到的优选的实施例的以下更详细的描述，本发明的其它特征和优点将显而易见，附图以示例的方式示出本发明的某些方面的原理。

图1是线路截止凸缘的实施例的侧视局部剖面图。

图2是锁定机构的实施例的分解横截面视图。

图3是锁定机构的侧视横截面视图。

图4是线路截止凸缘的实施例的俯视横截面视图。

图5是线路截止配件的实施例的侧视图。

具体实施方式

如下面详细论述的那样，本发明的实施例提供具有锁定机构的线路截止凸缘，其在凸缘本体和锁定机构之间具有金属-金属密封。线路截止凸缘提供增强的性能，因为锁定机构与锁定机构设置在其中的孔口自动对齐。

如图1中显示，线路截止凸缘100包括凸缘本体105和锁定机构102。锁定机构102可用来固定填充插塞103或其它构件，诸如阀。在这个示例中，凸缘本体105的外表面和内表面限定凸缘面104、第一孔口107和一个或多个沿径向延伸的孔口(径向孔口130)，下面详细论述)。径向孔口130由远侧部分或外侧部分131和近侧端或内侧端133限定。锁定机构102设置在凸缘本体105的径向孔口130中。

凸缘本体105可经由任何适当的方法(例如，铸造、锻造、机加工、焊接和/或这样的方法的任何适当的组合)以及由任何适当的原材料(例如，碳钢、合金钢、不锈钢或其它适当的材料)形成。在一些示例中，可基于线路截止凸缘100所意图的应用来选择凸缘本体105的大小、形状和/或原材料。例如，在较高压力的应用中，可为有利的是用较耐用的材料形成凸缘本体105和/或以较大的大小(与用于较低压力的应用中的类似设备相比)提供凸缘本体。

凸起表面108和凸缘面104可构造成结合另一个匹配的凸缘面或盖板(例如参见显示在图5中的盖板220)以及诸如O形环垫圈或薄金属垫圈(显示在图5中的垫圈230)的适当的凸缘垫圈形成密封(例如，气密性密封)。例如，在示出的实现中，凸缘面104设置成凸起面凸缘的形式，其具有凸起密封表面108和凹进表面109(也可使用其它适当的凸缘构造，例如，凹进面凸缘布置，等)。在一些实施例中，凸起密封表面108可异常平滑或以其它的方式构造成形成气密性密封。

如图2和3中显示，锁定机构102的实施例包括设置在径向孔口130的远侧部分或外侧部分131处的衬套110、紧固件(诸如螺钉115)、柱体120和设置在径向孔口130的近侧端或内侧端133处的节段125。一旦组装好，衬套110、螺钉115和柱体120协作来相对于凸缘本体105调节节段125的径向位置。例如，螺钉115和柱体120通过螺纹接合伸缩地联接，使得螺钉115沿第一方向(例如，沿顺时针方向)旋转会使柱体120相对于凸缘本体105沿径向向内方向平移，并且螺钉115沿第二方向(例如，沿逆时针方向)旋转会使柱体120沿径向向外方向平移。螺钉115由衬套110和凸缘本体105的协作部分(例如，台肩132)保持就位。柱体120联接到节段125上，使得柱体120的径向平移导致节段125沿径向方向移动。

如图3中更详细地显示，衬套110由径向孔口130的远侧部分或外侧部分131接收。在这个示例中，衬套110设置成基本圆柱形本体的形式，具有带外螺纹表面111(外螺纹)、具有内螺纹的带螺纹孔口112、衬套腔体113、槽道或周向凹槽114和唇缘138，唇缘138可为截头球体形状。带外螺纹表面111与外侧部分131的带内螺纹表面106协作，以将衬套110固定在凸缘本体105的径向孔口130内。如本文所提到，螺纹可以任何适当的形式或布置(例如，ANSI统一标准螺纹布置)提供。

带螺纹孔口112可构造成接收插塞(未显示)，以在锁定机构102组装好时，隐藏螺钉115。插塞可阻止碎屑的吸入、填塞和/或意外接触螺钉115，并且可提供二级压力密封。衬套腔体113从带螺纹孔口112延伸且当锁定机构102组装好时接收螺钉115的一部分。衬套腔体113的基部为螺钉115的被接收部分提供座部，以阻止螺钉沿向外方向的径向移动。

参照图2和3，在示出的实现中，槽道114由衬套110的外表面限定。槽道114可接收衬套垫圈124(例如，O形环垫圈)，衬套垫圈124可用来在槽道内浮动，同时保持接触衬套110和径向孔口130的表面。照这样，衬套垫圈124在衬套110和凸缘本体105之间提供二级密封。唇缘138构造成与径向孔口130的一部分协作，诸如例如台肩132，以在衬套110和凸缘本体105之间形成一级密封(金属-金属密封)。例如，唇缘138可压靠在径向孔口130的台肩132上且保持处于压力下(通过带内螺纹表面106和带外螺纹表面111的协作)，以阻止泄漏。在这个实现中，台肩132设置成沿径向向内成角度的表面的形式，以使径向孔口130的外侧部分131与径向孔口130的内侧端133分开。

在示出在图2和3中的实施例中，螺钉115包括头部117和带螺纹轴或带螺纹杆119。当锁定机构102组装好时，头部117由衬套110的衬套腔体113接收和固定。使用衬套110来支承螺钉115容许螺钉115(以及锁定机构的其它构件，诸如柱体120和节段125)在径向孔口130内自动对齐。因而，即便螺钉115和径向孔口130不同心，锁定机构102也将提供足够的密封性能。

如图2和3中显示，头部117设置成基本圆柱形本体的形式。头部117的外表面包括多个周向槽道116、倾斜端表面118和驱动腔体140。周向槽道116可接收适当的螺钉垫圈123(例如，O形环垫圈)，螺钉垫圈123保持接触头部117和衬套腔体113。衬套腔体113容纳头部117，并且用作螺钉垫圈123的圆柱形壳体。照这样，螺钉垫圈123在螺钉115和衬套110之间提供密封。

在一些实现中，倾斜端表面118构造成以抵靠的方式与径向孔口130的台肩132协作。因而，当锁定机构102组装好且设置在径向孔口130中时，通过将头部117固定在台肩132和衬套110之间来使螺钉115基本保持就位。将螺钉115和衬套110保持在固定位置上通过使节段125在径向孔口130内前进和/或缩回而提供一致的密封性能。这对于在安装和操作线路截止凸缘100期间避免泄漏是重要的。

如显示，驱动腔体140钻通头部117的端表面且可构造成接收适当的工具(例如，一字型、十字型或六角键型螺钉驱动器)，该工具可用来旋转螺钉115。在这个实现中，头部117在径向孔口130的外侧部分131附近保持就位。因而，使用者可通过标准工具容易接近驱动腔体140。另外，在一些实现中，L形六角键的较短的腿可用来接合驱动腔体140。因而，L形六角键的较长的腿可由使用者抓住，以旋转螺钉115，这具有增加的机械优点。

螺钉115的带螺纹杆119由柱体120的带螺纹柱体孔口121伸缩性地接收。如这个示例中显示，柱体120设置成圆柱形本体的形式，其具有限定带螺纹柱体孔口121和凹陷122的外表面和内表面。当锁定机构102组装好且设置在径向孔口130内，柱体120与螺钉115接合(通过带螺纹柱体孔口121和带螺纹杆119的匹配的螺纹)，使得旋转螺钉(其固定在衬套110和台肩132之间)会使柱体相对于凸缘本体105沿径向向内和向外平移。

如图3中显示，凹陷122由柱体120的外表面限定。当锁定机构102组装好时，凹陷122接收节段125的一部分，从而将节段联接到柱体120上。

图4示出相对于凸缘本体105布置节段125。节段125可构造成接合插入第一孔口107中的填充插塞103(显示在图1中)。例如，在这个实现中，节段125的外表面限定弯曲内表面127，内表面127抵靠着填充插塞103的外表面且将填充插塞103固定就位。在一些示例中，节段125可插入由填充插塞103的外表面限定的槽道或凹槽。节段125的外表面还限定带槽口开口126(在图2中最佳示出)和多个突起128。如显示，带槽口开口126与凹陷122和柱体120的本体协作，以在柱体和节段125之间形成互锁联接。还可实现联接柱体120和节段125的其它手段或方法。例如，可使用磁联接。因为联接的原因，通过旋转螺钉115而施加在柱体120上的径向运动被节段125效仿。照这样，节段125可移动成与填充插塞103结合或脱开。

如图4中显示，多个沿周向间隔开的销孔134钻在凸起的密封表面108上且沿轴向延伸通过凸缘本体105的内部部分。销孔134构造成接收驱动销(未显示)，以固定锁定机构102的节段125。突起128与穿过凸缘本体105的销孔134的驱动销相互作用。在一些示例中，驱动销防止(或阻止)节段125完全从径向孔口130推出和推到第一孔口107中。

另外，如显示，多个沿周向间隔开的螺栓孔136钻到凹进表面109中且沿轴向延伸通过凸缘本体105的外部部分。螺栓孔136构造成接收适当的机械紧固件(例如，螺栓或其它相当紧固件)，以将凸缘本体105固定到匹配的凸缘或盖板上。

图5是示例线路截止配件200的侧视图。线路截止配件200可用来密封开在管线215中的开口。如显示，线路截止配件200包括第一套管部分205、第二套管部分210、线路截止凸缘100和盖板220。如显示，第一套管部分205和第二套管部分210形成包围管线215的节段的环形套管。在一些实现中，第一套管部分205和第二套管部分210可焊接或以其它方式联接到管线215上。在这个示例中，线路截止凸缘100联接到(例如，焊接到)第一套管部分205上。线路截止配件200可定位在管线215上使得线路截止凸缘100的孔口(例如，第一孔口107)与开在管线中的开口对齐且处于流体连通。

在一些实现中，填充插塞103可插入线路截止凸缘100的孔口中且通过锁定机构102固定。填充插塞103可对开出的开口提供一级密封，从而阻止管线215中的任何加压流体从线路截止凸缘100的孔口释放。在这个示例中，盖板220通过一组螺栓225联接到线路截止凸缘100上。还可使用将盖板联接到凸缘上的其它适当的紧固元件或手段。盖板220阻止碎屑的吸入、填塞和/或意外地接触填充插塞103。在一些示例中，盖板220可还通过与线路截止凸缘100形成气密性密封来对开出的开口提供二级密封。例如，垫圈230可插在盖板220和线路截止凸缘100的匹配的面之间，以形成气密性密封。

根据本公开的线路截止凸缘100的各种实现可包括以下特征和/或优点中的一个或多个。参照图3，例如，可在锁定机构102的可移除的部件(例如，衬套110)上提供一级密封表面，与凸缘本体105相对。因而，制造缺陷可通过更换组件的这些不那么昂贵的部件来纠正。另外，锁定机构102的构件将在径向孔口130内自动对齐。因而，径向孔口130和锁定机构102的构件之间的不同心性将不使性能退化。另外，衬套110的唇缘138和径向孔口130的台肩132之间的金属-金属密封可用来将衬套110密封到凸缘本体105上，与管螺纹密封(或其它相当密封)相反。因而，可进一步消除任何同心要求。

参照图3，在节段125前进和缩回期间，用于密封的锁定机构102的构件(例如，螺钉115和衬套110)在径向孔口130内保持基本固定。因而，密封的效果将不会由于沿着径向孔口130的长度的表面或几何结构不一致性而改变。

螺钉115的头部117保持在径向孔口130的远侧部分或外侧部分131附近的位置处。因而，头部117对于用户而言易于接近，以使节段125在径向孔口130内前进和/或缩回。另外，可使用某些类型的工具来使螺钉115旋转，这具有增加的机械优势(例如，标准的L形六角键的较短的腿可到达头部117的驱动腔体)。

另外，根据本公开的线路截止凸缘100的各种实现可消除或减少对凸缘本体105进行精确的机加工的需要，并且允许需要精度和受控制的表面光洁度的特征便宜地加工到较小块的较适当的材料中。另外，在较小的较高精度的机器上，线路截止凸缘100可消除较昂贵的凸缘的可能的碰撞(scrap)且改进密封性能(例如，螺钉115和衬套110的密封的密封性能)。另外，线路截止凸缘100可促进容易成功地组装设备和/或使设备的组装有适应性(或鲁棒性)。

参照图1-4，在运行中，螺钉115用衬套110固定就位，使得螺钉115的倾斜端表面118接触台肩132。另外，衬套110的唇缘138设置成接触台肩132，从而提供金属-金属密封。可使用接合腔体驱动器140的适当的工具来使螺钉115旋转，诸如六角键。在螺钉旋转时，衬套110和台肩132防止螺钉115沿侧向移位，并且螺钉115的带螺纹杆119使柱体120沿径向方向移动。柱体120的径向移位使节段125沿径向移动以接合和固定填充插塞103。

已经描述了许多实现。尽管如此，将理解可进行各种修改。例如，线路截止凸缘100可包括比示出的那些更少的构件或比示出的那些更多的构件。另外，线路截止凸缘100的示出的构件可布置成示出的构造，或者布置成与示出不同的构造。因此，其它实现在所附权利要求的范围内。

本文使用的用语仅是为了描述特定实施例，而不意于限制本发明。在用语的定义偏离用语的常用含义的情况下，申请人意于利用本文提供的定义，除非有特别指示。单数形式“一个”、“一种”和“该”意于也包括复数形式，除非上下文另有明确的说明。将理解的是，虽然用语第一、第二等可用来描述各种元件，但这些元件不应受这些用语限制。这些用语仅用来区分一个元件与另一个元件。用语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目中的任一个和全部组合。短语“联接到”和“联接”意为直接联接或间接联接。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (17)

1.一种线路截止凸缘设备，包括：

凸缘本体；

在所述凸缘本体上的径向孔口，所述径向孔口具有近侧端、远侧端和在所述近侧端和所述远侧端之间的台肩；

设置在所述径向孔口中的衬套，所述衬套包括设置成接触所述台肩的唇缘；以及

具有头部部分的紧固件，其中所述头部部分进一步包括周向槽道；

其中，所述衬套进一步包括腔体，所述腔体的大小设置成接收所述紧固件的所述头部部分。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述凸缘本体由金属制成，并且所述衬套由金属制成。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述唇缘和所述台肩产生密封。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括设置在所述周向槽道上的第一垫圈。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括与所述紧固件联接的固定节段。

6.一种用于截止凸缘的锁定机构，所述锁定机构包括：

具有头部的紧固件，所述头部具有周向槽道；

设置在所述紧固件的所述周向槽道上的第一垫圈；以及

具有腔体以及唇缘的衬套，所述腔体接收所述头部，所述腔体为所述头部和所述第一垫圈形成壳体；

其中所述锁定机构配置成在所述衬套和所述截止凸缘的凸缘本体之间形成第一环形密封，且该第一环形密封与所述衬套的所述唇缘轴向分离开。

7.根据权利要求6所述的锁定机构，其特征在于，所述唇缘接触所述凸缘本体上的凸肩而形成第二环形密封。

8.根据权利要求6所述的锁定机构，其特征在于，所述衬套由金属制成。

9.根据权利要求6所述的锁定机构，其特征在于，所述衬套进一步包括外螺纹，所述外螺纹接合形成在所述截止凸缘上的内螺纹。

10.根据权利要求6所述的锁定机构，其特征在于，所述第一垫圈包括O形环。

11.根据权利要求6所述的锁定机构，其特征在于，所述衬套进一步包括形成在所述衬套的外表面上的周向凹槽。

12.根据权利要求11所述的锁定机构，其特征在于，进一步包括设置在所述衬套的外表面上的所述周向凹槽上的第二垫圈，其中所述第二垫圈接触所述凸缘本体形成所述第一环形密封。

13.一种截止凸缘，包括：

凸缘本体，其具有第一纵向孔口和径向孔口；

设置在所述径向孔口中的固定节段；

设置在所述径向孔口中的锁定机构，所述锁定机构包括：

衬套，其具有近侧端，所述近侧端具有腔体和唇缘；

紧固件，其具有设置在所述腔体中的头部；以及

与所述紧固件和所述固定节段联接的柱体；

其中所述紧固件进一步包括形成在所述头部上的周向槽道。

14.根据权利要求13所述的截止凸缘，其特征在于，所述径向孔口包括近侧端、远侧端和使所述近侧端与所述远侧端分开的台肩。

15.根据权利要求14所述的截止凸缘，其特征在于，所述衬套的所述唇缘接触所述台肩。

16.根据权利要求13所述的截止凸缘，其特征在于，所述衬套进一步包括周向凹槽。

17.根据权利要求13所述的截止凸缘，其特征在于，进一步包括设置在所述周向槽道上的第一垫圈，所述第一垫圈设置成接触所述衬套的内表面。