CN110043734A - 独立的液压夹紧和密封的配合件 - Google Patents

Abstract

一种管道配合件，其包括：三个环形同轴部段，三个环形同轴部段包括夹持部段、中间部段和密封部段，夹持部段和密封部段分别固定到中间部段；在夹持部段中的夹持件的环形阵列；在密封部段中的环形半刚性的密封件；在壳体中的液压夹持件致动器，用于使夹持件径向收缩成与延伸到壳体中的管道的外部夹持接合；液压且机械地独立于液压夹持件致动器的液压密封件致动器，用于径向地迫使密封件与管道的外部接合；用于保持夹持件与管道接触的第一机械锁定件；和保持密封件与管道接触的第二机械锁定件。

Description

独立的液压夹紧和密封的配合件

技术领域

本发明涉及用于修理和/或连接管道的配合件。

背景技术

机械连接的修理配合件，例如那些用于水下管道的立管修理的配合件，在无法实际焊接的情况下是有用的。现有技术的管道修理和维护配合件包括机械夹紧和密封的类型件以及液压夹紧和密封的类型件。机械的类型件可能需要许多螺栓拧紧步骤，从而使得安装复杂和耗时，特别是在水下完成所述步骤时。液压的类型件的生产成本高、设计复杂并且难以或不能以可靠且精确的方式锁定就位。仍然需要一种简化的、紧凑的、独立液压夹持和密封的管道配合件。

发明内容

本发明提供了一种管道配合件，其可以利用独立液压系统而被独立地液压夹持和密封在管道上，以便提供用于这些操作的高水平的控制。夹持和密封系统中的每个系统的液压致动均是通过单个端口连接，从而大大简化了安装者所需的努力。如果需要，则可以通过来自远离配合件本身的位置的管线来执行液压致动。

在所公开的布置中，液压夹持件致动器和液压密封件致动器中的每个致动器均是单个环形活塞。活塞可以机械地锁定在它们相应的伸展的夹持和密封位置中，同时具有无极调节精度并且没有缩回移动。因此，夹持和密封功能不依赖于相应的液压回路的长期加压。

附图说明

图1是根据本发明构建的管道配合件的透视图；

图2是安装在管道上的本发明的配合件的纵向横截面视图；和

图3是夹持段的环形阵列的透视图。

具体实施方式

现在参照附图，管道配合件10包括轴向延伸的圆环形壳体，所述壳体分别由环形夹持部段、中间部段和密封部段11-13形成。下文描述的这些部件和各种其它的部件，除了密封件之外通常度由钢制成，并且除了一些附件或小部件之外都是环形的。部段11-13是同轴的并且每个所述部段优选地具有内径表面16-18，所述内径表面适于接收具有松开的滑动件或滑动配合件的钢管道19的外径。

在夹持部段11的内侧或内端部上的圆柱形裙部21具有与中间部段12的圆柱形延伸部24的外螺纹23相接合的内螺纹22。这使得夹持部段11能够刚性地固定到中间部段12上，其中裙部21的端部抵接中间部段的径向肩部25。夹持部段11在内部裙部螺纹22的内侧具有多个连续的沉孔26-28，用于分别接收锁定环31、外夹持环32和密封件33。密封件33是半刚性材料(例如弹性体)的环，其配合在管道19的外部，以便防止材料沿管道外部自由地进入壳体或配合件10。

图3中以透视图示出的夹持环34沿着环的长度从环的交替的端部部分地开槽以便形成夹持件或夹持段36。槽35使得夹持环34能够径向收缩到管道19的外部上，如将在下面讨论的那样。段36的内表面可以是锯齿状的或者以其他方式被处理，以便增强所述内表面在管道19上的夹持能力。

段36具有双锥形外表面，其中一个部分与外夹持环32的锥形孔互补，而相对的部分与呈环形活塞形式的夹持止推环(下文称为夹持活塞)的锥形孔互补。夹持活塞38在配合件10内设置在中间部段12和夹持部段11之间。夹持活塞38被多个压缩弹簧39偏压远离夹持环34，所述多个压缩弹簧围绕配合件的轴线分布并且从夹持部段本体中的相关联的凹部(pocket)延伸。夹持活塞38的外径沿着远离中间部段12延伸的长段41被旋拧。带内螺纹的锁定环31在长段41上与夹持活塞的螺纹接合。

夹持活塞38的裙部43在环形盲区44中伸缩，所述环形盲区形成在中间部段12中并且用作为活塞腔室。裙部43的端面配合有环形密封件46、47，所述环形密封件分别密封紧靠在活塞腔室44的径向外壁和径向内壁。腔室44通过通道49与液压联接器48流体连通。

与夹持部段11类似的密封部段13是中空的圆形本体，其具有分别用于环形密封件56、密封件止推环或环形活塞(下文称为密封活塞57)和中间部段12的环形延伸部58的一系列沉孔51-53。

通过沉孔53上的相应的内螺纹与中间部段的环形延伸部58上的外螺纹的接合，密封部段13刚性地固定到中间部段12，其中密封部段13的端面59抵接中间部段12的径向肩部表面61。密封件56是在行业中已知的合适的半刚性弹性体。密封件56由金属间隔环62分离。间隔环62的外周上的凹槽63与密封部段13的壁中的测试端口连通。密封活塞57通过其中心孔来接收管道19。密封活塞57的直径减小的端部段67延伸到沉孔51中。密封活塞57在管道19上和沉孔51中成比例地滑动。在相对的端部处，密封活塞57具有内径增大的环形延伸部68，所述环形延伸部被接收在形成于中间部段12的相邻面中的环形槽69中。环形槽69用作为密封活塞的延伸部68的活塞腔。位于密封活塞的延伸部68上的一对同心的密封件71、72将活塞腔69密封。在配合件10外部处的液压联接器73通过通道74与活塞腔69连通。机械锁定环76具有内螺纹并且被密封活塞57的外表面上的相匹配的外螺纹接收。

旋转提升环77安装在夹持部段11上的外部凹槽中。吊环78被螺栓固定到密封部段和旋转提升环77。密封部段13的外侧端部包括带有螺栓孔的凸缘79，用于连接到管道或其他容器的互补凸缘。除了所示的凸缘79之外，其他已知的连接或联接结构可以与所公开的配合件一起使用。

通过将管道19的端部插入配合件中使得所述管道的端部经过密封件56并且被密封部段13的表面18支撑来安装配合件10。例如，被加压到3000psi的液压流体通过联接器48而被引入活塞腔44中。活塞裙43上的液压压力使得夹持活塞38在配合件10中轴向移动。夹持活塞38的锥形表面与夹持段36的互补锥形表面之间的凸轮作用使得所述夹持段径向地收缩到管道19的外部。夹持段36的受限的轴向移动导致所述夹持段的远端或外侧长段由于夹持段的外锥形表面和外夹持环32的内锥形表面之间的凸轮作用而径向收缩。通过将旋拧在活塞上的锁定环31朝中间部段12的端面拧紧，夹持活塞38可以机械地锁定在液压伸展位置中，而不会发生夹持活塞的退回。锁定环31和夹持活塞之间的螺纹接合提供无极调节。锁定环31具有一系列间隔开的扳拧盲孔82，所述扳拧盲孔分布在所述锁定环的外圆周上，如图1所示。通过穿过夹持部段11的壁中的槽83使孔82与扳手杆接合，手动地将锁定环31转动到活塞螺纹41上。当如上所述部署时，锁定环31将夹持活塞38保持在紧靠夹持环34的伸展位置中，同时不会在腔室44的加压流体被排出时发生回退滑动。如果需要将配合件10从管道19上移除，则可以将环31从中间部段12重新扳拧开，并且弹簧39将使夹持活塞38缩回以便释放夹持件36。

例如被施加到联接器73的再加压至高达3000psi的加压液压流体使密封活塞57伸展，以便使密封件56轴向压缩并且径向向内伸展到管道19的外部上。间隔环62能够在沉头孔51中滑动，从而使所述间隔环能够将压缩力传递到轴向外部密封件。

密封件56在管道19的外部上的密封效果可以通过将加压流体引入测试端口64中并且观察是否发生该流体通过密封件的泄漏来测试。当确定密封件足够时，旋拧在密封活塞57上的锁定环76被旋转以便紧密地抵靠中间部段12的相应端部，从而将密封活塞机械地锁定就位。通过密封部段13的壁中的弧形槽86能够接近在锁定环76的周边中的盲孔84，并且在有效地具有由相互接合的螺纹提供的无极调节性的情况下，所述盲孔可以与来自配和件10的外部的手动操纵的销或扳手接合以便手动地朝中间部段21拧紧锁定环。通过使锁定环76回退离开中间部段，可以释放密封件上的轴向压缩。两个进入槽83、86都可以用合适的弹性体塞或类似物封闭。

夹持活塞38的活塞面积大于密封活塞57的活塞面积，使得在针对每个活塞使用相同的压力源的情况下，不会超过密封件56的抗压强度。

显而易见的是，本公开应被作为示例并且可以通过添加、修改或消除细节来进行各种改变而不脱离本公开中包含的教导的合理范围。因此，本发明不限于本公开的特定细节，除非下面的权利要求必须被如此限制。例如，螺纹孔41或其等同物可以延伸穿过段12的壁，从而消除直径减小的孔43。

Claims (9)

1.一种管道配合件，其包括：环形的壳体；在所述壳体内的弧形夹持段的环形阵列；第一环形活塞和相关的液压腔室；在所述壳体内的环形半刚性的密封件，所述密封件与所述夹持段轴向间隔开；第二环形活塞和相关的液压腔室，所述第二环形活塞和相关的液压腔室与所述第一环形活塞和相关的液压腔室机械且液压地隔离；分离的第一液压回路和第二液压回路，其各自从所述壳体的外部延伸到所述第一环形活塞的液压腔室和所述第二环形活塞的液压腔室，被引入所述第一液压回路中的加压流体有效地使所述第一环形活塞轴向地朝所述夹持段强制移动，楔入表面布置成将所述夹持段径向收缩到延伸到所述壳体中的管道上，从而响应所述第一环形活塞朝所述夹持段的轴向移动而轴向地限制管道，被引入第二环形活塞的液压腔室中的加压流体有效地使所述第二环形活塞轴向地朝半刚性的所述密封件强制移动，以便轴向压缩所述密封件，使所述密封件在所述壳体中径向收缩且密封到所述管道的外部上。

2.如权利要求1所述的管道配合件，其中，环形半刚性的所述密封件包括由刚性环分开的两个环形圈，所述环形圈之间的轴向空间通过回路连接到所述壳体的外部，以便使得能够测试在管道上的所述环形圈的密封效果。

3.如权利要求1所述的管道配合件，其中，所述第一环形活塞和所述第二环形活塞沿相反的轴向方向定向。

4.如权利要求1所述的管道配合件，其中，所述第一环形活塞的外部带有螺纹，并且带内螺纹的锁定环被安装在所述第一环形活塞的螺纹上，所述锁定环能够在所述第一环形活塞上旋转以便将所述第一环形活塞锁定在伸展位置中，从而机械地保持所述夹持段与所述管道的外部接合。

5.如权利要求1所述的管道配合件，其中，所述第二环形活塞的外部带有螺纹，并且带内螺纹的锁定环安装在所述第二环形活塞的螺纹上，所述锁定环能够在所述第二环形活塞上旋转以便将所述第二环形活塞锁定在伸展位置中，从而机械地保持环形半刚性的所述密封件的轴向压缩。

6.如权利要求1所述的管道配合件，其中，所述夹持段的环形阵列包括具有双锥形外表面的段，由此所述段在所述阵列的相对的两轴向端部处共同形成所述环形阵列的最小外径并且在所述阵列的中间段处共同形成最大外径，外夹持环在所述壳体中位于所述阵列的与环形活塞相对的一侧上，外夹持环和环形活塞具有锥形孔，所述夹持段的外表面与外夹持环的锥形孔和环形活塞的锥形孔两者互补。

7.一种管道配合件，其包括：三个环形同轴部段，所述三个环形同轴部段包括夹持部段、中间部段和密封部段，所述夹持部段和所述密封部段分别固定到所述中间部段；在所述夹持部段中的夹持件的环形阵列；在所述密封部段中的环形半刚性的密封件；在壳体中的液压夹持件致动器，用于使所述夹持件径向收缩成与延伸到所述壳体中的管道的外部夹持接合；液压密封件致动器，所述液压密封致动器液压且机械地独立于所述液压夹持件致动器，用于径向地迫使所述密封件与所述管道的外部接合；第一机械锁定件，其用于保持所述夹持件与所述管道接触；以及第二机械锁定件，其保持所述密封件与所述管道接触。

8.如权利要求7所述的管道配合件，其中，所述液压夹持件致动器和所述液压密封件致动器包括相应的环形活塞，所述第一机械锁定件和所述第二机械锁定件被布置成独立于致动器的液压加压而将环形活塞保持在伸展的部署位置。

9.如权利要求8所述的管道配合件，其中，所述第一机械锁定件和所述第二机械锁定件各自均是带内螺纹的环，所述带内螺纹的环被旋拧在相应的环形活塞的外螺纹上。