EA025782B1 - Соединение труб, снабженных фланцами - Google Patents

Abstract

Способ и устройство для стягивания фланцевого соединения, выполненное в виде стяжного устройства, устанавливаемого на фланцы и содержащего первую и вторую стяжки, устанавливаемые на разнесенные на некоторое расстояние по окружности части фланцев, причем каждая из первой и второй стяжек имеет опорную часть, выполненную так, чтобы ее можно было устанавливать на внешнюю поверхность фланца, и затяжное устройство, выполненное, например, в виде стяжного узла болт-гайка с возможностью прижимания фланцев один к другому с противоположных сторон фланцевого соединения. Обычно фланцевое соединение представляет собой болтовое соединение с болтами или резьбовыми шпильками и тому подобными элементами, проходящими через эти фланцы, и обычно опорная часть устройства выполнена так, чтобы ее можно было устанавливать на внешнюю поверхность каждого фланца между болтами, обеспечивая возможность передачи усилий на фланцы без приложения усилий к болтам, гайкам или другим соединительным элементам, установленным на них. Обычно стяжки установлены в разнесенных на некоторое расстояние местах по окружности фланца, а стяжной хомут обычно наложен вокруг хвостовика каждой стяжки и затянут для удерживания стяжек на месте и для обеспечения возможности тонкой регулировки усилия прижима. Усилия прижима приложено к фланцевому соединению не при помощи имеющихся болтов, проходящих через эти фланцы, поскольку они могут иметь конструктивные повреждения, а вместо этого - при помощи стяжки, соответствующей настоящему изобретению. Тем самым неповрежденные резьбовые шпильки и другие элементы, соответствующие настоящему изобретению, которые

Description

Настоящее изобретение имеет отношение к устройству и способу для стягивания стыка. В одном из конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения стык представляет собой фланцевый стык, а устройство и способ по настоящему изобретению имеют отношение к стяжному устройству, устанавливаемому на фланцы. Обычно фланцевый стык, подлежащий ремонту, стянут болтами, которые проходят через расположенные один напротив другого фланцы с противоположных сторон стыка и которые обычно сжимают прокладку или другое уплотнение, расположенное между внутренними поверхностями фланцев. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения устройство и способ позволяют выполнять стягивание фланцевого стыка без удаления упомянутых имеющихся болтов или других соединительных элементов и без нарушения имеющейся прокладки, зажатой между внутренними (обращенными одна к другой) поверхностями фланцев.

Фланцевые соединения хорошо известны. Фланцевые соединения используются для соединения отдельных секций труб. Обычно фланец выступает в радиальном направлении (т.е. перпендикулярно оси трубы) с каждого конца каждой соединяемой секции трубы, так что фланцы с каждого конца параллельны один другому. Обычно каждый фланец имеет сквозные отверстия, которые проходят в осевом направлении (т.е. параллельно оси трубы) через фланец и позволяют вставить в них соединительные элементы, такие как болты или резьбовые шпильки, проходящие сквозь фланцы так, что фланцы могут быть прижаты один к другому с образованием уплотнения между двумя концами трубы. Как правило, упругая прокладка уплотнения зажата между расположенными одна напротив другой поверхностями фланцев и часто может удерживаться в кольцевом пазе, выполненном в одной или обеих поверхностях фланцев.

Такой способ соединения концов труб является удовлетворительным, и многие мили трубопроводов и линий гидро- и пневмосистем во многих отраслях соединены таким образом. Разумеется, трубопроводы и их соединения со временем подвергаются износу, и во фланцевых соединениях трубопроводов, таких как соединения, описанные выше, обычно появляются повреждения болтов еще до того, как фланцы и прокладки достигают конца их срока службы. Поэтому ремонтные работы на фланцевых соединениях трубопроводов часто включают замену имеющихся корродированных болтов. Часто удаление болта из фланцевого соединения труб требует прерывания потока рабочей среды через трубу, что может иметь значительные неблагоприятные экономические последствия в случае нефтепроводов и трубопроводов для транспортировки других дорогостоящих текучих сред. Поэтому в промышленности применяют различные способы быстрой замены болтов, в которых отдельные болты или резьбовые шпильки удаляют и заменяют по очереди, в то время как трубопровод остается активной линией транспортировки текучих сред, которые проходят через соединения, подвергающиеся ремонту. Однако иногда такая замена может создавать значительные затруднения, поскольку некоторые болты могут быть легко извлечены из фланцевого соединения и заменены относительно быстро, тогда как другие болты слишком сильно корродированы для отворачивания и требуют разрушения или вырезания из фланцевого соединения. Удаление чрезмерно корродированных болтов увеличивает время выполнения работ, а также риск нарушения соединения по причине больших усилий, прилагаемых к болтам при попытках освободить их.

Согласно настоящему изобретению предложено стяжное устройство для фланцев, предназначенное для ремонта фланцевого соединения двух труб, содержащее первую и вторую стяжки, предназначенные для установки на разнесенные на некоторое расстояние по окружности части фланцев, причем каждая из первой и второй стяжек имеет опорную часть, предназначенную для установки на внешнюю поверхность фланца; и узел принудительного перемещения, выполненный так, чтобы прижимать фланцы один к другому с противоположных сторон упомянутого фланцевого соединения.

Согласно настоящему изобретению также предложен способ ремонта фланцевого соединения двух труб, включающий установку первой и второй стяжек на упомянутое фланцевое соединение в разнесенных на некоторое расстояние по окружности частях фланцев;

приведение в соприкосновение внешней поверхности каждого фланца с опорными частями на каждой из упомянутых первой и второй стяжек;

приведение в действие упомянутых первой и второй стяжек с прижиманием фланцев один к другому с противоположных сторон упомянутого фланцевого соединения.

Обычно каждая из упомянутых первой и второй стяжек имеют лапу стяжки с опорной частью. Опорная часть может быть выполнена как отдельная часть лапы или как единое целое с лапой. Опорная часть может выступать за пределы лапы.

Обычно трубы имеют ось и фланцы, выступающие перпендикулярно относительно оси труб, которая обычно соосна с осью соединения. Обычно стяжки устанавливаются на фланцы, причем одна часть каждой стяжки (например, опорная часть) устанавливается на противоположных фланцах и прижимает их один к другому.

Затяжное устройство может представлять собой натяжное средство, такое как резьбовой соединительный элемент, проходящий сквозь гнездо. Факультативно, гнездо может быть выполнено резьбовым или представлять собой гайку или другой взаимодействующий с ним соединительный элемент, выполненный так, чтобы воспринимать усилия от резьбового соединительного элемента. Альтернативно или

- 1 025782 дополнительно могут быть использованы гидравлические цилиндры, и этот привод может быть использован для стягивания или толкания фланцев один к другому.

Обычно лапа имеет втулку с отверстием, ориентированным параллельно оси соединения, при этом обычно втулка расположена в радиальном направлении на некотором расстоянии от оси соединения и выполнена так, чтобы обеспечить возможность размещения и удерживания соединительного элемента, такого как болт, резьбовая шпилька или им подобные элементы. Обычно гайка навинчена на болт или шпильку с другой стороны фланцевого соединения, и воздействие резьбы гайки на шпильку или болт обычно создает осевое усилие для прижимания фланцев один к другому. Обычно отверстие втулки выполнено на некотором расстоянии в радиальном направлении от оси соединения, так что болт или шпилька проходит за пределами фланцев, не соприкасаясь с ними. Втулка может быть выполнена как единое целое с лапой или может быть отдельной деталью.

Обычно лапа имеет рычаг. Обычно лапа имеет точку опоры для взаимодействия с трубой, так что поворачивание лапы вокруг точки опоры создает осевое усилие на опорной части, тем самым сжимая фланцевое соединение. Факультативно, точка опоры может иметь пяту опоры у конца опоры, ближайшего к оси соединения.

Обычно лапа выступает в осевом направлении от фланца и, факультативно, имеет хвостовик с выступом, который выступает в радиальном направлении из хвостовика. Хвостовик обычно расположен с одного конца лапы, и обычно опорная часть расположена с противоположного конца лапы. Обычно хвостовик расположен на некотором расстоянии в осевом направлении от фланца, факультативно, в направлении, по существу, параллельном оси соединения труб.

Обычно опорная часть, точка опоры и хвостовик расположены в радиальном направлении на различных расстояниях от оси соединения, и в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения лапа может принимать форму, имеющую в общем резкий изгиб или в общем 8- или Ζ-образную форму. Обычно опорная часть взаимодействует с фланцем в определенном месте на фланце, расположенном в радиальном направлении от стенки трубы на некотором расстоянии. Точка опоры обычно сдвинута в радиальном направлении внутрь в направлении оси соединения для обеспечения опоры на трубу.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения хвостовик обычно расположен в радиальном направлении на некотором расстоянии от стенки трубы, факультативно, обеспечивающем возможность прижатия лапы в радиальном направлении внутрь в сторону стенки трубы для поворачивания лапы вокруг точки опоры и прижатия опорной части в осевом направлении к фланцу. Обычно хвостовик прижат в радиальном направлении внутрь в сторону оси соединения хомутом, который расположен вокруг хвостовика и затянут для перемещения хвостовика в радиальном направлении внутрь в сторону оси соединения. Выступ обычно простирается в радиальном направлении наружу от хвостовика для удержания хомута на хвостовике.

Обычно фланцевое соединение представляет собой болтовое соединение с болтами или резьбовыми шпильками и тому подобными элементами, проходящими через фланцы, и обычно опорная часть устройства выполнена так, чтобы ее можно было устанавливать на внешнюю поверхность каждого фланца между болтами. Обычно опорная часть обеспечивает возможность передачи усилий на фланцы без приложения усилий к болтам, гайкам или другим соединительным элементам, установленным на них.

Обычно хомут может иметь натяжные средства (например, резьбовые средства) для натягивания хомута путем уменьшения его длины по окружности, когда этот хомут находится на месте на хвостовике.

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения затяжное устройство может представлять собой натяжное средство. Факультативно, затяжное устройство может быть расположено между двумя корпусами каждой стяжки. Эти два корпуса стяжки обычно расположены на некотором расстоянии вдоль оси стяжки, а затяжное устройство может быть расположено между ними, осуществляя стягивание или толкание корпусов стяжки в направлении друг к другу. В некоторых вариантах осуществления затяжное устройство затягивают в осевом направлении относительно соединения и труб. Обычно затяжное устройство размещено на стяжке параллельно имеющимся болтам, соединяющим фланцы, и обычно прилагает усилие в том же направлении, что и имеющиеся болты или соединительные элементы, которыми соединены эти фланцы. Обычно это направление является осевым относительно трубы.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения затяжное устройство может быть расположено у хвостовика устройства и может, факультативно, содержать только натяжное средство, охватывающее хвостовики для их перемещения, при этом лапа представляет собой рычаг для приложения усилия к фланцам. Факультативно, корпуса стяжек могут быть шарнирно соединены для сжатия фланцев между опорами, когда рычаги корпусов перемещаются, сжимая фланцы.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрены более чем две стяжки, обычно их четное количество, однако в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрено нечетное количество стяжек, более чем две, и обычно эти стяжки устанавливаются на одинаковом расстоянии по окружности фланца. Расположение стяжек на одинаковом расстоянии по окружности стягиваемого фланца выравнивает усилие прижима, создаваемого вокруг этого фланца. Обычно стяжки устанавливаются с обеих сторон каждого болта, проходящего через фланцы, и обычно посередине между соседними болтами. Обычно устройство позволяет регулировать положение

- 2 025782 опоры относительно внешней поверхности фланца, факультативно, посередине между соседними болтами.

Обычно каждая стяжка имеет лапу, опорную часть и хвостовик с каждого конца стяжки, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может иметь втулку. Обычно оси отверстий во втулках расположены на одной линии, и втулки соединены при помощи резьбовой шпильки, болта или им подобного элемента.

Обычно стяжки соединяют гайками или другими соединительными элементами, установленными на резьбовые шпильки, болты, или им подобные элементы для свободного соединения верхней и нижней лап стяжки одна с другой перед установкой стяжки на фланец. После установки стяжки на фланец гайки могут быть затянуты с одного или обоих концов шпильки для перемещения лап стяжки одна к другой и установки на внешнюю поверхность фланца с каждой стороны соединения. Когда стяжка выполнена так, что шпилька соединяет втулки друг с другом, верхняя и нижняя лапы обычно представляют собой зеркальное отражение одна другой, а опорные части и хвостовики верхней и нижней лап обычно соосны в радиальном направлении одна с другим, причем обычно пята или точка опоры в радиальном направлении расположена между отверстием втулки и хвостовиком.

После того как опорная часть установлена на фланце с каждой стороны соединения между соседними болтами, а гайки на резьбовой шпильке подтянуты для свободного закрепления каждой стяжки на месте на фланцевом соединении, данный процесс повторяют до тех пор, пока на фланцевом соединении не будет установлено необходимое количество стяжек. Обычно на фланцевое соединение, подлежащее ремонту, устанавливают столько стяжек, сколько возможно, поскольку это позволяет прилагать стяжным устройством, соответствующим настоящему изобретению, по существу, равномерное усилие прижима по окружности фланцев. Факультативно, достаточно установки одной стяжки между каждой парой соседних болтов.

После того как необходимое количество стяжек установлено на фланцевое соединение, обычно вокруг хвостовика каждой стяжки накладывают стяжной хомут, и затягивают его для удерживания стяжек на месте, а также для обеспечения возможности тонкой регулировки усилия прижима. Выступ на верхней поверхности хвостовика каждой стяжки служит для удерживания стяжного хомута на месте на хвостовике каждой стяжки. Факультативно, стяжной хомут может содержать регулировочные винты, такие как резьбовой штифт или им подобные элементы, для приложения индивидуального усилия прижима на каждом хвостовике для регулирования усилия стяжки в каждой части фланца.

Основное усилие прижима на фланце обычно создается напряжением шпилек, и стяжной хомут препятствует перемещению хвостовиков стяжек от стенки трубы. В целом растягивающее усилие в резьбовых шпильках возрастает по сравнению с растягивающим усилием на существующих болтах, которые проходят через фланец, подвергающийся ремонту. Напряжение на резьбовых шпильках, дублирующих фланец, возрастает до тех пор, пока растягивающее усилие на болте, проходящем через фланец, не приблизится к нулю. В это время резьбовая шпилька создает во фланце такое же напряженное состояние, которое ранее создавал имеющийся болт, который при этом становится излишним. В результате создания такого же напряженного состояния резьбовыми шпильками на стяжке, соответствующей настоящему изобретению, которое ранее создавали имеющиеся болты, которые проходили через фланцы, способ выполнения ремонта, соответствующий настоящему изобретению, предотвращает изменение внутреннего состояния внутренних поверхностей фланцев, и тем самым максимально предотвращает нарушения уплотнения, таким образом уменьшая последствия вмешательства. Таким образом, усилие прижима, создаваемое на фланцевом соединении, постепенно возрастает до тех пор, пока усилие, сжимающее фланцы, не станет таким же, как было перед вмешательством, однако вместо приложения через имеющиеся болты оно прилагается через стяжку, соответствующую настоящему изобретению. Тем самым неповрежденные резьбовые шпильки и другие элементы, соответствующие настоящему изобретению, которые установлены на старое неисправное фланцевое соединение, могут быть признаны годными для использования на дополнительный период времени для соответствия или продления сверх ожидаемого срока службы фланцевого соединения и самого трубопровода без удаления имеющихся болтов. Факультативно, при необходимости имеющиеся болты могут быть оставлены на месте, поскольку больше не создают никакого усилия, или, факультативно, могут быть удалены по усмотрению исполнителя работ.

Факультативно, усилие, прилагаемое к фланцу каждой стяжкой, может быть отрегулировано независимо от других стяжек, прикрепленных к фланцу. Факультативно, это может быть выполнено путем напряжения основного болта или резьбовой шпильки, простирающейся в осевом направлении между корпусами стяжки. Факультативно, напряжение может быть отрегулировано независимо с каждой стороны фланцевого соединения. Факультативно, усилие, прилагаемое на каждом корпусе стяжки, может быть отрегулировано независимо от других корпусов стяжек. Это может быть выполнено путем создания различных напряжений в лапах. В каждом варианте осуществления настоящего изобретения могут быть предусмотрены различные регулировочные узлы, обеспечивающие возможность растягивания всех стяжек вместе и/или растягивания каждой отдельной стяжки независимо от других стяжек (факультативно, с различным напряжением на противоположных сторонах фланцевого соединения), и/или напряжение каждого отдельного корпуса стяжки независимо от других корпусов стяжек. Для создания различных напряжений независимо в различных частях стяжки на одном стяжном устройстве может быть преду- 3 025782 смотрено более чем одно регулировочное устройство.

Обычно регулировочный узел может содержать резьбовую шпильку или болт, имеющий доступную головку, выполненную так, что ее можно вращать гаечным ключом или другим инструментом, что обычно обеспечивает возможность регулирования напряжения после того, как стяжка установлена на фланцах.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения лапа может иметь ось шарнира, представляющую собой шарнирный палец, который соединяет две части лапы, причем этот палец расположен перпендикулярно оси труб, и обеспечивающую возможность шарнирного перемещения двух частей лапы с любой стороны оси шарнира одна относительно другой. Для регулировки и, факультативно, установки угла поворота вокруг оси шарнира в требуемой конфигурации на лапе поперек упомянутой оси шарнира может быть, факультативно, установлен резьбовой регулировочный или подобный узел. Путем регулирования затяжки резьбы регулировочного винта внешний конец лапы, наиболее удаленный от фланцев, может быть поднят или опущен с удалением или приближением к оси труб, так что увеличивается или уменьшается усилие, прилагаемое местно к данной конкретной лапе. Таким образом, усилие, прилагаемое к одной определенной лапе, может быть увеличено или уменьшено в большей степени, чем усилие на других соседних или удаленных лапах конструкции, для увеличения или уменьшения местного сжимающего усилия, прилагаемого к фланцам в определенном месте по окружности фланца. Регулировочный винт можно отрегулировать перед тем, как стяжной хомут будет наложен на лапы и затянут, либо после этого.

Факультативно, стяжки могут быть выполнены в лапе или на ней.

В некоторых случаях натяжное средство воздействует на хомут. В одном из таких узлов натяжное средство содержит серьгу, установленную на внешней части лапы, выполненную с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно оси труб, и имеющую регулировочный винт, проходящий через серьгу и через лапу, причем головка винта обращена в радиальном направлении наружу от лапы, что позволяет вращать винт для перемещения серьги в радиальном направлении к трубе и от нее перпендикулярно оси. Серьга обычно имеет прорезь или подобный элемент для размещения хомута, так что регулировка винта перемещает серьгу в радиальном направлении, и тем самым вызывает перемещение прорези также в радиальном направлении, таким образом перемещая уровень линии хомута в направлении поверхности трубы и от нее и регулируя напряжение, создаваемое в этой конкретной лапе, а следовательно и осевое усилие, прилагаемое к фланцу опорой на лапе.

Стяжное устройство, факультативно, может содержать клиновый узел, перемещаемый между двумя компонентами стяжки для изменения относительных положений этих двух компонентов и тем самым увеличения или уменьшения расстояния между ними, таким образом регулируя усилие затяжки стяжки. Факультативно, клиновый узел может перемещаться регулировочным винтом, обычно удерживаемым в той или иной части корпуса стяжки или на ней. Факультативно, клиновый узел может перемещаться перпендикулярно между корпусом стяжки и частью болта, в осевом направлении соединяющего два корпуса стяжки на фланцевом соединении, и, факультативно, может удерживаться во втулке. Факультативно, клиновый узел может перемещаться перпендикулярно между корпусом стяжки и регулировочным винтом в стяжном узле на внешнем конце лапы, а регулировочный винт, выполненный так, чтобы перемещать клиновой узел, факультативно, может удерживаться на лапе вблизи регулировочного винта для стягивания хомута или другого натяжного средства.

Факультативно, клиновый узел можно перемещать регулировочным винтом, расположенным внутри отверстия, выполненного более чем в одном компоненте.

Отверстие, в котором расположен регулировочный винт, факультативно, может быть только частично резьбовым, например резьбовым только с одной стороны, и резьба, факультативно, может быть выполнена только в одном из компонентов. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения отверстие, факультативно, образовано соответственной парой углублений, выполненных в расположенных одна напротив другой стенках втулки и клинового узла. Углубление в стенке втулки, факультативно, может быть резьбовым, а углубление в расположенной напротив стенке клинового узла, факультативно, может быть гладким. Обычно углубление в стенке клинового узла может иметь радиальный выступ, выступающий в отверстие и перемещаемый частью винтового регулировочного узла (например, концом регулировочного винта), так что осевое перемещение винтового регулировочного узла в отверстии перемещает выступ вдоль отверстия. Поскольку половина отверстия клинового узла является гладкой и не имеет резьбы, винтовой регулировочный узел скользит по нерезьбовой стенке углубления в клиновом узле и перемещает этот клиновый узел вдоль оси отверстия.

Различные стяжные устройства и их регулировочные узлы, факультативно, могут быть объединены в одном варианте осуществления, так что один вариант осуществления настоящего изобретения может иметь несколько различных вариантов создания усилия затяжки.

- 4 025782

Факультативно, устройство может содержать механизм для регулирования усилия, создаваемого затяжным устройством, например управления затяжкой на осевых болтах, соединяющих корпуса стяжек на фланцах. Он, факультативно, может содержать средства измерения, регулирования и/или индикации затяжки, показывающие и/или регулирующие усилие затяжки, приложенное к тому или иному болту. Факультативно, механизм может показывать усилие затяжки на читаемой шкале, однако в некоторых более простых вариантах осуществления настоящего изобретения требуемое усилие затяжки может быть заранее установлено перед затяжкой болта, и болт после этого может быть затянут до этого уровня без всякого считывания усилия затяжки вплоть до достижения этого заранее установленного усилия затяжки. Пригодные регуляторы усилия затяжки описаны в И8 4636120 и И8 5226765, содержание которых включено в это описание посредством ссылки, однако вместо них также могут быть использованы другие измерители и индикаторы усилия затяжки.

Ниже только лишь в качестве примера описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых изображено:

на фиг. 1 - фланцевое соединение, стянутое болтами, у которых заканчивается срок службы; на фиг. 2 - вид сбоку стяжного устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, установленного вокруг фланцевого соединения, показанного на фиг. 1;

на фиг. 3 - вид сверху варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг. 2; на фиг. 4 - вид в перспективе варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг. 2 со стенкой трубы, удаленной для ясности;

на фиг. 5 - вид в разрезе варианта осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг. 2; на фиг. 6 - стяжка, примененная в варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 2;

на фиг. 7 - другой вариант исполнения стяжки для применения в настоящем изобретении;

на фиг. 8-10 - соответственно виды в перспективе альтернативных конструкций стяжек, пригодных для применения в стяжном устройстве, соответствующем настоящему изобретению;

на фиг. 11 и 12 - соответствующие виды в перспективе сбоку и в разрезе альтернативной конструкции стяжки в ненагруженной конфигурации; и на фиг. 13 и 14 - соответствующие виды в перспективе сбоку и в разрезе стяжки, изображенной на фиг. 11 и 12, в нагруженной конфигурации.

На фиг. 1 изображен трубопровод Р с фланцевым соединением, содержащим пару фланцев Р, которые соединены один с другим болтами В, проходящими через выполненные в осевом направлении отверстия во фланцах Р, так что болты В параллельны оси трубы Р, но расположены на некотором расстоянии от нее в радиальном направлении. Болты В обычно разнесены на равные расстояния по окружности фланцев, чтобы выравнивать силу зажима, которую они создают. Фланцы Р имеют внешние поверхности, на которые воздействуют гайки, и внутренние поверхности, которые обычно могут иметь паз для удерживания прокладки, выполненной так, чтобы создавать уплотнение в соединении.

Когда болты В корродированы до такой степени, что требуется их замена, стяжное устройство, показанное на фиг. 2, устанавливают вокруг фланцев Р описанным ниже способом.

Стяжное устройство 10 содержит некоторое количество отдельных стяжек, выполненных в виде стяжных элементов 15, показанных на фиг. 6. Каждый стяжной элемент 15 содержит верхний и нижний корпуса 16а, 16Ь стяжки, которые обычно представляют собой зеркальные отражения один другого и обычно соединены один с другим резьбовым стержнем или резьбовой шпилькой 17. Резьбовая шпилька 17 проходит через отверстие во втулке 18, выполненной на каждом корпусе 16. Отверстия во втулках 18 выполнены соосными, так что стяжной элемент является симметричным относительно центральной точки шпильки 17. Втулки 18 приварены к лапам 20. Лапы 20 простираются в радиальном направлении от оси резьбовой шпильки 17 обычно под расходящимся углом, так что лапа в целом имеет §-образную форму. Внутренний конец лапы 20 обычно имеет опорную часть 21, приваренную к расположенным напротив внутренним поверхностям втулки 18 и лапы 20. Обычно внешние расходящиеся концы лап 20 имеют хвостовики 24, которые в радиальном и в осевом направлениях расположены на некотором расстоянии от шпильки 17. Обычно расстояние между шпилькой 17 и хвостовиком 24 больше, чем расстояние между шпилькой 17 и опорой 21. На концах шпильки 17, выступающих в осевом направлении за пределы втулок 18, установлены гайки 17п для перемещения корпусов 16 стяжки в направлении один к другому при затягивании гаек 17п.

Хвостовик 24 на каждом из корпусов 16 стяжки имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность. Внешняя поверхность имеет выборку 25, а внутренняя поверхность имеет площадку 26, назначение которых описано ниже.

Стяжное устройство 10 собирают на фланцах Р, как описано ниже. Сначала стяжные элементы устанавливают обычно на одинаковом расстоянии между соседними болтами В, как в целом показано на фиг. 3. Опора 21 каждого корпуса 16 стяжки имеет суженную внутреннюю пяту, расположенную в радиальном направлении изнутри на фланце как можно ближе к стенке трубы Р. Как наилучшим образом показано на фиг. 5, суженная внутренняя часть пяты опоры 21 обычно может проходить в узкое пространство между болтами В, которые проходят через фланец, и не создает помех болтам В или гайкам на их

- 5 025782 концах. После того как пята каждой опоры 21 установлена приблизительно посередине между соседними болтами В на фланце Р, гайки 17п на шпильке 17 регулируют так, чтобы стяжной элемент 15 был собран и удерживался на фланцевом соединении. Этот процесс повторяют с другими стяжными элементами 15 до тех пор, пока в каждой паре между соседними болтами не будет установлен стяжной элемент 15, как показано на фиг. 2-4. Следует заметить, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нет необходимости располагать с обеих сторон каждого болта В пару стяжных элементов 15, как показано на чертежах, однако данная конструкция имеет максимальную площадь поверхности прижима и выравнивает усилие прижима, создаваемое вокруг фланца. Когда корпуса стяжных элементов 15 установлены на фланце и слегка затянуты так, что остаются на месте, хвостовик каждого корпуса 16 стяжки закрепляют от перемещения относительно стенки трубы Р путем установки стяжного хомута 30 в выборки 25 на внешних поверхностях хвостовиков 24. Приложение усилия затяжки к стяжным хомутам 30 с каждой стороны фланцевого соединения прижимает площадки 26, расположенные на внутренней поверхности хвостовиков 24, к внешней стенке трубы Р. На этой стадии стяжные элементы обычно зафиксированы на месте и могут быть затянуты. Перед окончательной затяжкой стяжных элементов 15 их положение по окружности фланца может быть отрегулировано для выравнивания усилия прижима, создаваемого вокруг этого фланца. После правильной установки каждая шпилька 17 может быть затянута путем затяжки гаек 17п для подтягивания корпусов 16 стяжек в осевом направлении друг к другу и прижатия один к другому фланцев Р.

Обычно при затягивании стяжных элементов 15 усилие затяжки на имеющихся болтах В может быть измерено известными средствами измерения усилия затяжки и проконтролировано по мере увеличения затяжки стяжных элементов 15 до тех пор, пока усилие затяжки на имеющихся болтах В не приблизится к нулю. В этот момент, когда может быть определено, что имеющийся болт В больше не несет никакой осевой загрузки на фланцах Р, шпильку 17 оставляют при этом усилии затяжки во избежание изменения местного усилия, прилагаемого к фланцу на данном конкретном болте. Данный процесс повторяют вокруг фланца, в результате чего нагрузка, приложенная к этому фланцу до и после установки стяжного устройства, в целом остается той же, которая была перед вмешательством, и внутреннее состояние уплотнения на внутренних поверхностях фланцев Р не нарушается ремонтными операциями.

После того как осевая нагрузка с фланцев Р полностью передана на стяжное устройство, соответствующее настоящему изобретению, имеющиеся болты В могут быть удалены или, альтернативно, могут быть оставлены на месте по усмотрению исполнителя работ, однако важно то, что поскольку они не несут никакой нагрузки во фланцевом соединении, дальнейшее ухудшение их свойств и последующий выход из строя вследствие коррозии или других факторов не будет иметь, по существу, никакого влияния на целостность соединения.

В некоторых модифицированных вариантах осуществления настоящего изобретения усилие, приложенное к каждой отдельной стяжке 15, может быть изменено путем введения регулировочных узлов между хвостовиками 24 и стяжным хомутом 30. В одном из таких вариантов осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрен резьбовой штифт в резьбовом отверстии, проходящем в радиальном направлении через стяжной хомут. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения пластина 26 на внутренней поверхности хвостовика 24 не должна быть полностью прижата к внешней стенке трубопровода Р, хотя это остается необязательным в других вариантах осуществления. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения резьбовой штифт, проходящий через резьбовое отверстие в стяжном хомуте, может притягивать хвостовик 24 на одной из стяжек 15 в радиальном направлении внутрь относительно соседних с ним хвостовиков, тем самым прилагая дополнительное усилие затяжки при помощи рычага, образованного относительными положениями хвостовика 24, опоры 21 и втулки 18.

Как показано на фиг. 7, тот же трубопровод Р и фланцевое соединение, образованное фланцами Р и болтами В, ремонтируют с использованием альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления компоненты, аналогичные описанным в первом варианте осуществления, имеют соответственные позиции, начинающиеся на 1. Во втором варианте осуществления настоящего изобретения стяжное устройство содержит такое же количество отдельных стяжек, выполненных в виде стяжных элементов 115, показанных на фиг. 7. Каждый стяжной элемент 115 содержит верхний и нижний корпуса 116а, 116Ь стяжек, которые обычно представляют собой зеркальные отражения один другого и соединены друг с другом осью 117 шарнира, вокруг которой могут поворачиваться корпуса 116 стяжек. Стяжной элемент 115 является симметричным относительно центра оси 117. Лапы 120 имеют в целом δ-образную форму. Внутренний конец каждой лапы 120 обычно имеет опорную часть 121, факультативно, выполненную как единое целое с расположенными одна напротив другой внутренними поверхностями лап 120. Обычно внешние расходящиеся концы лап 120 имеют хвостовики 124, которые в радиальном и в осевом направлениях расположены на некотором расстоянии от оси 117. Поворачивание корпусов 116 стяжки вокруг оси 117 вызывает продольное перемещение опор 121 в направлении одна к другой и одна от другой, причем лапы 120 представляет собой рычаг.

Хвостовики 124 на каждом из корпусов 116 стяжки имеют внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность. Внешняя поверхность имеет выборку 125, и внутренняя поверхность, факультативно, имеет

- 6 025782 площадку 126, аналогичную первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Стяжное устройство по второму варианту осуществления настоящего изобретения собирают на фланцах Р, как описано ниже. Сначала стяжной элемент 116 устанавливают обычно между соседними болтами В на равном расстоянии от них, как описано выше. Опора 121 каждого корпуса 116 стяжки, факультативно, имеет суженную внутреннюю пяту, расположенную в радиальном направлении изнутри на фланце как можно ближе к стенке трубы Р, и регулируется так, что стягивает фланцы Р посередине между соседними болтами В на фланцах Р. Когда корпуса стяжек 115 установлены на фланце между всеми или некоторыми из болтов В и слегка затянуты так, что остаются на месте, хвостовик каждого корпуса 116 стяжки закрепляют от перемещения относительно стенки трубы Р путем установки стяжного хомута в выборки 125 на внешних поверхностях хвостовиков 124, как описано выше. Приложение усилия затяжки к стяжным хомутам 30 с одной или обеих сторон фланцевого соединения прижимает площадки 126, расположенные на внутренней поверхности хвостовиков 124, к внешней стенке трубы Р. Это поворачивает корпуса 116 стяжки вокруг оси 117, тем самым зажимая фланцы Р между опорами 121, которые перемещаются в осевом направлении в направлении одна к другой, прижимая фланцы один к другому. На этой стадии стяжные элементы обычно зафиксированы на месте и прижимают фланцы один к другому. Перед окончательной затяжкой стяжных элементов 115 их положение по окружности фланца Р может быть отрегулировано для выравнивания усилия прижима, создаваемого вокруг этого фланца. После правильной установки стяжные хомуты могут быть затянуты для поворачивания опор 121 на каждом из корпусов 116 стяжек в направлении одна к другой и прижатия фланцев Р один к другому.

Обычно при затягивании стяжных элементов 115 усилие затяжки на имеющихся болтах В может быть измерено известными средствами измерения усилия затяжки и может проверяться по мере увеличения затяжки стяжных элементов 115 до тех пор, пока усилие затяжки на имеющихся болтах В не приблизится к нулю. В этот момент, когда может быть определено, что имеющийся болт В больше не несет никакой осевой загрузки на фланцах Р, корпуса 115 стяжки оставляют при этом усилии затяжки. Местные осевые усилия на фланцах Р у каждого отдельного корпуса стяжки могут быть отрегулированы при помощи резьбового штифта так, как описано выше, для изменения усилия рычага, прилагаемого каждым отдельным корпусом 115 стяжки. Это позволяет избежать изменений местного усилия, прилагаемого на фланце у каждого конкретного болта. Данный процесс повторяют вокруг фланца, в результате чего нагрузка, приложенная к этому фланцу до и после установки стяжного устройства, в целом остается той же, которая была перед вмешательством, и внутреннее состояние уплотнения на внутренних поверхностях фланцев Р не нарушается ремонтными операциями.

После того как осевая нагрузка с фланцев Р полностью передана на стяжное устройство, соответствующее настоящему изобретению, имеющиеся болты В могут быть удалены или альтернативно могут быть оставлены на месте по усмотрению исполнителя работ, однако важно то, что поскольку они не несут никакой нагрузки во фланцевом соединении, дальнейшее ухудшение их свойств и последующий выход из строя вследствие коррозии или других факторов не будет иметь, по существу, никакого влияния на целостность соединения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пластина 126 на внутренней поверхности хвостовика 124 не должна быть полностью прижата к внешней стенке трубопровода Р, хотя это остается необязательным в других вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пластина 126 является необязательной.

В настоящее изобретение могут быть внесены некоторые изменения и модификации без выхода за пределы объема изобретения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения лапа, втулка и опора могут быть первоначально выполнены как отдельные элементы и сварены или иным способом соединены один с другим. Альтернативно, стяжки 15, факультативно, могут быть выполнены в виде одного литого изделия как единое целое. Обычно компоненты данного устройства также выполнены из коррозионностойких материалов, таких как высокопрочная сталь, как правило, легированная определенными элементами, придающими антикоррозионные свойства.

На фиг. 8-14 показаны альтернативные корпуса стяжек, которые могут быть использованы с любыми раскрытыми в данном описании вариантами осуществления настоящего изобретения, причем как отдельно, так и в сочетании друг с другом. В модифицированных корпусах стяжек, показанных на фиг. 814, каждая стяжка обычно может быть затянута независимо от других стяжек, прикрепленных к фланцу.

Факультативно, в лапе или на ней могут быть установлены натяжные средства. В одном из примеров, показанном на фиг. 8, компоненты, аналогичные описанным в первом варианте осуществления настоящего изобретения, имеют соответственные позиции, начинающиеся на 2. В данном варианте осуществления стяжное устройство содержит некоторое количество отдельных стяжек, выполненных в виде стяжных элементов 215, содержащих верхний и нижний корпус 216а, 216Ь стяжки, соединенные друг с другом резьбовой шпилькой 217, проходящей через втулки 218, как и в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Внутренний конец каждого корпуса 216 стяжки обычно имеет опорную часть 221, а внешние расходящиеся концы корпусов 216 имеют хвостовики 224. Ось 214 шарнира соединяет внутреннюю и внешнюю части корпусов 216. Поворачивание внутренней и внешней частей корпусов 216

- 7 025782 стяжек вокруг оси 214 шарнира вызывает перемещение в радиальном направлении хвостовиков 224 относительно оси трубы. Хвостовики 224 в каждом из корпусов 216 стяжки имеют выборку 225, подобную выборке, соответствующей первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Винтовой регулировочный узел 222 установлен поперек шарнирного соединения внутренней и внешней частей корпусов стяжки. Этот винтовой регулировочный узел выполнен с возможностью управляемого перемещения внутренней и внешней частей корпусов стяжки одна относительно другой вокруг оси шарнира.

Стяжное устройство, соответствующее данному варианту осуществления настоящего изобретения, собирают на фланцах Р, как описано выше. Приложение усилия затяжки к стяжным хомутам с одной или обеих сторон фланцевого соединения прижимает хвостовики 224 к внешней стенке трубы Р, тем самым зажимая фланцы Р между опорами 221, которые перемещаются в осевом направлении в направлении одна к другой, прижимая фланцы один к другому. Усилие затяжки может быть отрегулировано на каждом корпусе стяжки при помощи винтового регулировочного узла (независимо с каждой стороны фланцевого соединения и независимо от других корпусов стяжек). Обычно винтовой регулировочный узел имеет доступную головку, выполненную так, что ее можно вращать гаечным ключом или другим инструментом, что обычно обеспечивает возможность регулирования усилия затяжки после того, как стяжка установлена на фланцах. Путем регулирования затяжки резьбы регулировочного винта внешний конец лапы, наиболее удаленный от фланца, может быть поднят или опущен с удалением или приближением к оси труб, чтобы увеличить или уменьшить усилие затяжки, прилагаемое местно к данной конкретной лапе под воздействием стяжного хомута на хвостовик. Таким образом, усилие затяжки, прилагаемое к одной конкретной лапе, может быть увеличено или уменьшено в большей степени, чем усилие затяжки на других соседних или удаленных лапах конструкции, для увеличения или уменьшения местного сжимающего усилия, прилагаемого к фланцам в определенном месте по окружности фланца. Регулировочный винт может быть отрегулирован перед тем, как стяжной хомут наложен на лапы и затянут, либо после этого.

В некоторых случаях натяжное средство воздействует на хомут. В одном из таких примеров, показанном на фиг. 9, компоненты, аналогичные описанным в первом варианте осуществления настоящего изобретения, имеют соответственные позиции, начинающиеся на 3. В данном варианте осуществления настоящего изобретения стяжное устройство содержит некоторое количество отдельных стяжек, выполненных в виде стяжных элементов 315, содержащих верхний и нижний корпус 316а, 316Ь стяжки, соединенные один с другим резьбовой шпилькой 317, проходящей через втулки 318, как и в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Внутренний конец каждого корпуса 316 стяжки обычно имеет опорную часть 321, а внешние расходящиеся концы корпусов 316 имеют хвостовики 324. Корпуса 316 стяжки поворачиваются вокруг опоры 321 подобно первому варианту осуществления настоящего изобретения, так что хвостовики 324 перемещаются в радиальном направлении относительно оси трубы, и опоры 321 нажимают в осевом направлении на внешние поверхности фланцев.

Хвостовики 324, выполненные на каждом из корпусов 316 стяжки, имеют серьгу 325 с прорезью для размещения стяжного хомута 30. Серьга 325 может перемещаться внутри хвостовика 324 в радиальном направлении относительно оси труб в направлении стрелок, показанных на фиг. 9, для регулирования усилия затяжки на хомуте, проходящем через прорезь в серьге 325. Серьга 325 перемещается в радиальном направлении регулировочного винта 323, проходящего через хвостовик 324 в серьгу, где он, факультативно, закреплен. Завинчивание регулировочного винта перемещает серьгу в радиальном направлении с изменением положения стяжного хомута 30, и тем самым регулирует усилие затяжки на корпусе 316 стяжки, обычно независимо от других корпусов стяжек и обычно только с одной стороны фланца.

Стяжное устройство по данному варианту осуществления собирают на фланцах Р так же, как описано выше. Приложение усилия затяжки к стяжному хомуту 30 с одной или обеих сторон фланцевого соединения прижимает хвостовики 324 к внешней стенке трубы Р, тем самым зажимая фланцы Р между опорами 321, которые перемещаются в осевом направлении одна к другой, прижимая фланцы один к другому. Усилие затяжки может быть отрегулировано на каждом корпусе стяжки при помощи винтового регулировочного узла 323 (факультативно, независимо с каждой стороны фланцевого соединения и независимо от других корпусов стяжек). Обычно винтовой регулировочный узел 323 имеет доступную головку, выполненную так, что ее можно вращать гаечным ключом или другим инструментом, что обычно обеспечивает возможность регулирования усилия затяжки после того, как стяжка установлена на фланцах. Таким образом, усилие затяжки, прилагаемое к одному определенному корпусу стяжки, может быть увеличено или уменьшено в большей степени, чем усилие затяжки на других соседних или удаленных лапах конструкции, для увеличения или уменьшения местного сжимающего усилия, прилагаемого к фланцам в определенном месте по окружности фланца. Регулировочный винт может быть отрегулирован перед тем, как стяжной хомут наложен на лапы и затянут, либо после этого.

В некоторых случаях натяжное средство, факультативно, может содержать клиновый узел, перемещаемый между двумя компонентами стяжки для изменения относительных положений этих двух компонентов и тем самым увеличения или уменьшения расстояния между ними, таким образом регулируя усилие затяжки стяжки. На фиг. 10 показан один из таких вариантов осуществления настоящего изобрете- 8 025782 ния, в котором компоненты, аналогичные описанным в первом варианте осуществления настоящего изобретения, имеют соответственные позиции, начинающиеся на 4. В данном варианте осуществления настоящего изобретения стяжное устройство содержит некоторое количество отдельных стяжек, выполненных в виде стяжных элементов 415, содержащих верхний и нижний корпусы 416а, 416Ь стяжки, соединенные один с другим резьбовой шпилькой 417, проходящей через втулки 418, как и в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Внутренний конец каждого корпуса 416 стяжки обычно имеет опорную часть 421, а внешние расходящиеся концы корпусов 416 имеют хвостовики 424. Корпуса 416 стяжки поворачиваются вокруг опоры 421 подобно первому варианту осуществления настоящего изобретения, так что хвостовики 424 перемещаются в радиальном направлении относительно оси трубы, и опоры 421 нажимают в осевом направлении на внешние поверхности фланцев.

Хвостовики 424, выполненные на каждом из корпусов 416 стяжки, имеют прорезь 425 для размещения стяжного хомута.

Каждая из втулок 418 обычно содержит клиновый узел 440, имеющий в целом форму подковы со свободными концами, которые постепенно расширяются (факультативно, линейно) от тонкого закругленного конца к более толстой перемычке, которая соединяет концы и обычно удерживает резьбовой конец винтового регулировочного узла 423, так что винтовой регулировочный узел 423 может вращаться внутри перемычки, но перемычка остается на конце винтового регулировочного узла 423 при вращении винта в перемычке. Винтовой регулировочный узел 423 соединяет перемычку с втулкой через опорный кронштейн 441, имеющий радиальное резьбовое отверстие для винтового регулировочного узла 423. Вращение винтового регулировочного узла 423 в отверстии опорного кронштейна перемещает в радиальном направлении клиновый узел 440 на конце винтового регулировочного узла параллельно оси отверстия в опорном кронштейне 441. Клиновый узел 440 обычно установлен между втулкой 418 и гайкой резьбовой шпильки 417, причем шпилька 417 проходит между ножками клинового узла 440. Перемещение клина радиально в направлении оси труб путем перемещения винтового регулировочного узла увеличивает расстояние между втулкой 418 и гайкой резьбовой шпильки 417, тем самым увеличивая усилие затяжки на резьбовой шпильке 417. И наоборот, втягивание клинового узла 440 в радиальном направлении уменьшает усилие затяжки. Соответственно, усилием затяжки на шпильке 417 можно управлять путем регулирования винтового регулировочного узла 423 перед закреплением стяжки 415 на трубах или после этого. Вращение регулировочного винта 423 регулирует усилие затяжки на шпильке независимо от других корпусов стяжки.

Обычно винтовой регулировочный узел 423 имеет доступную головку, выполненную так, что ее можно вращать гаечным ключом или другим инструментом, что обычно обеспечивает возможность регулирования усилия затяжки после того, как стяжка установлена на фланцах.

Подобным образом клиновый узел, факультативно, может перемещаться между другими компонентами в различных вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, он может быть использован в различных винтовых регулировочных узлах, таких как узлы, показанные на фиг. 8 и 9. Таким образом, любое одно или несколько из различных натяжных средств и их регулировочных узлов, факультативно, может(гут) быть объединены в одном варианте осуществления настоящего изобретения, так что один вариант осуществления настоящего изобретения может иметь несколько различных вариантов создания усилия затяжки.

В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 11-14, клиновый узел перемещают между втулкой стяжки и гайкой на шпильке для изменения относительных положений этих двух компонентов, и тем самым увеличения или уменьшения расстояния между ними, таким образом регулируя усилие затяжки этой стяжки. На фиг. 11-14 показан один из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором компоненты, аналогичные описанным в первом варианте осуществления настоящего изобретения, имеют соответственные позиции, начинающиеся на 5. В данном варианте осуществления стяжное устройство содержит некоторое количество отдельных стяжек, выполненных в виде стяжных элементов 515, содержащих верхний и нижний корпуса 516а, 516Ь стяжки, соединенные один с другим резьбовой шпилькой 517, проходящей через втулки 518, как и в предшествующем варианте осуществления настоящего изобретения. Внутренний конец каждого из корпусов 516 стяжки обычно имеет опорную часть 521, а внешние расходящиеся концы корпусов 516 имеют хвостовики 524. Корпуса 516 стяжки поворачиваются вокруг опоры 521 подобно первому варианту осуществления настоящего изобретения, так что хвостовики 524 перемещаются в радиальном направлении относительно оси трубы, и опоры 521 нажимают в осевом направлении на внешние поверхности фланцев.

Хвостовики 524, выполненные на каждом из корпусов 516 стяжки, имеют прорезь 525 для размещения стяжного хомута.

Каждая из втулок 518 обычно имеет клиновый узел 540, выполненный в виде овальной втулки с овальным отверстием для вставления шпильки 517 и имеющий утолщенный внешний конец вблизи верхней точки овала и суженный внутренний конец вблизи нижней точки овального отверстия, расположенной рядом с внутренней частью втулки 518. Клиновый узел перемещается по наклонной внешней поверхности 518Г втулки под действием регулировочного винта 523. В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на фиг. 11-14, регулировочный винт 523 расположен внутри отверстия,

- 9 025782 образованного более чем одним компонентом. В данном варианте осуществления настоящего изобретения отверстие, в котором расположен регулировочный винт 523, факультативно, только частично является резьбовым (только с одной стороны), и резьба, факультативно, выполнена только в одном из компонентов. В этом варианте осуществления настоящего изобретения отверстие образовано соответственной парой углублений, выполненных в расположенных одна напротив другой наклонных стенках втулки 518 и клинового узла 540. Углубление в наклонной внешней стенке 518Г втулки 518, факультативно, может быть резьбовым, а углубление в расположенной напротив внутренней стенке клинового узла 540, факультативно, может быть гладким. Обычно углубление в стенке клинового узла 540 может иметь радиальный выступ 541, выступающий в отверстие у нижнего конца этого отверстия и перемещаемый частью винтового регулировочного узла 523 (например, концом регулировочного винта), так что осевое перемещение винтового регулировочного узла 523 в отверстии перемещает выступ 541 в осевом направлении вдоль отверстия относительно втулки 518. Поскольку углубление во внутренней поверхности клинового узла 540 является гладким и не имеет резьбы, винтовой регулировочный узел 523 скользит в нерезьбовом углублении во внутренней стенке клинового узла 540 и перемещает клиновый узел 540 вдоль оси отверстия по наклонной внешней поверхности втулки 518. Шпилька 517 остается внутри овального отверстия клинового узла 540 и перемещается от внешнего края отверстия к внутреннему краю, по мере того как клиновый узел 540 перемещается вниз по наклонной поверхности. Поскольку наклонные поверхности втулки 518 и клинового узла 540, перемещаемого винтовым регулировочным узлом 523, для перемещения клинового узла 540 вниз по внешней наклонной поверхности 518Г втулки 518 перемещают внешнюю поверхность 540Г клинового узла 540 параллельно оси шпильки 517, то тем самым увеличивают расстояние между гайками 517п на шпильке 517 и затягивают шпильку 517.

На фиг. 11 и 12 показана стяжка 515 в незатянутой конфигурации, в которой клиновый узел 540 расположен во внешнем положении, а шпилька 517 расположена у внутреннего края овального отверстия 542. На фиг. 13 и 14 показана стяжка 515 в затянутой конфигурации, в которой клиновый узел 540 перемещен вниз по наклонной внешней поверхности втулки 518Г и расположен во внутреннем положении ближе к фланцу, а шпилька 517 расположена у внешнего края овального отверстия 542. Перемещение вниз по наклонной поверхности 518Г переместило клиновый узел 540 в радиальном и осевом направлениях так, что внешние поверхности 540Г каждого из клиновых узлов отодвинули гайки 517 дальше одна от другой, затягивая шпильку.

Таким образом, завинчивание регулировочного винта 523 регулирует усилие затяжки на оси независимо от других корпусов стяжки. Затяжка может быть усилена или ослаблена винтом 523.

Обычно винтовой регулировочный узел 523 имеет доступную головку, выполненную так, что ее можно вращать гаечным ключом или другим инструментом, что обычно обеспечивает возможность регулирования усилия затяжки после того, как стяжка установлена на фланцах.

Подобным образом клиновый узел 540, факультативно, может перемещаться между другими компонентами в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, например он может быть использован в различных винтовых регулировочных узлах, таких как узлы, описанные в предшествующих вариантах осуществления настоящего изобретения. Таким образом, любое одно или несколько из различных стяжных устройств и их регулировочных узлов, факультативно, может(гут) быть объединены в одном варианте осуществления, так что один вариант осуществления настоящего изобретения может иметь несколько различных вариантов создания усилия затяжки.

Факультативно, любой из описанных выше вариантов осуществления настоящего изобретения может содержать механизм регулировки усилия затяжки в виде любого из болтов и/или любого из регулировочных винтов, например, в виде осевых болтов 17, соединяющих корпуса стяжек на фланцах. Пригодные регуляторы усилия затяжки описаны в И8 4636120 и И8 5226765, содержание которых включено в это описание посредством ссылки, однако вместо них также могут быть использованы другие измерители и индикаторы усилия затяжки. Обычно болты 17 предварительно нагружены до заданной степени затяжки, соответствующей фланцу, а затем их затягивают на месте до тех пор, пока регулятор не включит индикатор, который покажет работающему, что усилие затяжки болта 17 достигло заданного значения. Обычно измерительные средства могут быть встроены в шпильки 17 в конфигурации с элементами измерения напряжений на внешней поверхности, так что величина усилия предварительной затяжки может быть проверена и/или отрегулирована после установки устройства на место на фланце, например, при контроле, выполняемом с периодичностью 5 лет. Факультативно, усилие затяжки на шпильках 17 может быть дополнительно или альтернативно измерено при помощи ключей с регулируемым крутящим моментом или им подобного инструмента.

На одной стяжке может быть предусмотрено более чем одно натяжное средство для приложения различных усилий затяжки независимо к различным частям стяжки.

- 10 025782

Claims (28)

1. Соединение в сборе, содержащее две трубы (Р) и стяжное устройство (10) для фланцев, предназначенное для укрепления фланцевого соединения упомянутых двух труб (Р), причем упомянутое соединение имеет ось, каждая труба (Р) имеет фланец (Р), выступающий от нее в радиальном направлении от оси, во фланцах (Р) выполнены разнесенные на некоторое расстояние по окружности отверстия, предназначенные для прохождения в них резьбовых соединительных элементов (В), причем стяжное устройство (10) содержит, по меньшей мере, первую и вторую стяжки (15, 215, 315, 415, 515), выполненные так, чтобы их можно было устанавливать на разнесенные на некоторое расстояние по окружности части фланцев (Р), причем каждая из первой и второй стяжек (15, 215, 315, 415, 515) содержит первый и второй корпуса (16а, 16Ъ, 216а, 216Ъ, 316а, 316Ъ, 416а, 416Ъ, 516а, 516Ь) стяжки, каждый из которых имеет опорную часть (21, 221, 321, 421, 521), выполненную так, чтобы ее можно было устанавливать на внешнюю поверхность фланца (Р), и лапу (20), при этом каждая стяжка (15, 215, 315, 415, 515) имеет затяжное устройство (17, 217, 317, 417, 517), выполненное с возможностью прижимания фланцев друг к другу с противоположных сторон упомянутого фланцевого соединения, отличающееся тем, что упомянутая опорная часть (21, 221, 321, 421, 521) вводится во взаимодействие с внешней поверхностью каждого фланца (Р) между соседними отверстиями, причем затяжное устройство (17, 217, 317, 417, 517) представляет собой резьбовой соединительный элемент (17, 217, 317, 417, 517), причем каждый корпус (16а, 16Ъ, 216а, 216Ъ, 316а, 316Ъ, 416а, 416Ъ, 516а, 516Ъ) стяжки имеет втулку (18, 218, 318, 418, 518) с отверстием, ориентированным параллельно оси соединения, при этом втулка (18, 218, 318, 418, 518) расположена в радиальном направлении на некотором расстоянии от оси соединения, отверстие втулки (18, 218, 318, 418, 518) выполнено так, чтобы вмещать и удерживать резьбовой соединительный элемент (17, 217, 317, 417, 517), который соединяет втулку (18, 218, 318, 418, 518), расположенную с одной стороны соединения упомянутых фланцев (Р), с втулкой (18, 218, 318, 418, 518), расположенной с другой стороны упомянутого соединения, причем оси отверстий каждой из втулок (18, 218, 318, 418, 518) расположены на одной линии на таком расстоянии в радиальном направлении, которое обеспечивает пространство для фланцев (Р), при этом резьбовой соединительный элемент (17, 217, 317, 417, 517) размещен между упомянутыми втулками (18, 218, 318, 418, 518) с возможностью создания осевого усилия для прижимания фланцев (Р) один к другому.

2. Соединение в сборе по п.1, имеющее между опорой (21, 221, 321, 421, 521) и затяжным устройством (17, 217, 317, 417, 517) часть с резким изгибом.

3. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что стяжки (15, 215, 315, 415, 515) установлены на фланцы (Р), причем каждый корпус (16а, 16Ъ, 216а, 216Ъ, 316а, 316Ъ, 416а, 416Ъ, 516а, 516Ъ) стяжки устанавливается на соответствующем противоположном фланце (Р) и прижимает фланцы (Р) один к другому в направлении, параллельном оси фланцевого соединения.

4. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что затяжное устройство (17, 217, 317, 417, 517) содержит винтовой резьбовой механизм.

5. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что затяжное устройство дополнительно содержит гидравлический механизм.

6. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что лапы (20) первого и второго корпусов (16а, 16Ъ, 216а, 216Ъ, 316а, 316Ъ, 416а, 416Ъ, 516а, 516Ъ) стяжек имеют опорные части (21, 221, 321, 421, 521), при этом каждая опорная часть (21, 221, 321, 421, 521) выполнена с возможностью взаимодействия с внешней поверхностью фланца (Р), причем предусмотрен стяжной хомут (30), который выполнен с возможностью взаимодействия с каждой лапой (20) и перемещения лапы (20) в радиальном направлении к упомянутой трубе (Р) для приложения сжимающего усилия к фланцам (Р).

7. Соединение в сборе по п.6, отличающееся тем, что каждая опорная часть (21, 221, 321, 421, 521) выполнена с возможностью взаимодействия с внешней поверхностью фланца (Р) в первом радиальном положении относительно оси соединения и стяжной хомут (30) выполнен с возможностью взаимодействия с каждой лапой (20) во втором радиальном положении относительно трубы (Р), при этом первое радиальное положение в радиальном направлении находится ближе к оси соединения, чем второе радиальное положение.

8. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что корпуса (16а, 16Ъ, 216а, 216Ъ, 316а, 316Ъ, 416а, 416Ъ, 516а, 516Ъ) стяжки установлены с обеих сторон каждого резьбового соединительного элемента (В), проходящего через фланцы (Р), причем каждая стяжка (15, 215, 315, 415, 515) взаимодействует с фланцами (Р) на противоположных сторонах упомянутого соединения посередине между соседними резьбовыми соединительными элементами (В).

9. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что каждая лапа (20) содержит рычажный механизм, выполненный так, чтобы прилагать осевое усилие к опорной части (21, 221, 321, 421, 521) при поворачивании рычага.

10. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что каждая

- 11 025782 лапа (20) имеет свободный конец, простирающийся в осевом направлении от фланца (Р) параллельно оси соединения, при этом свободный конец каждой лапы (20), опорная часть (21, 221, 321, 421, 521) и затяжное устройство (30, 323, 423, 523) расположены в радиальном направлении на различных расстояниях от оси соединения.

11. Соединение в сборе по п.10, отличающееся тем, что свободный конец лапы (20) расположен в радиальном направлении на некотором расстоянии от стенки трубы (Р), обеспечивающем возможность прижатия лапы (20) в радиальном направлении внутрь в сторону стенки трубы (Р) для поворачивания лапы (20) и прижатия опорной части (21, 221, 321, 421, 521) в осевом направлении к фланцу (Р).

12. Соединение в сборе по п.10 или 11, отличающееся тем, что свободный конец лапы (20) прижат в радиальном направлении внутрь в сторону оси соединения хомутом (30), который взаимодействует с хвостовиком (24, 224, 324, 424, 524) на свободном конце лапы (20).

13. Соединение в сборе по п.12, содержащее регулировочный узел (323), выполненный так, чтобы воздействовать на хомут (30) и изменять натяжение на хомуте (30) для перемещения упомянутого хвостовика (324) в радиальном направлении внутрь в сторону оси соединения.

14. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, содержащее регулировочный механизм (423, 523), выполненный так, чтобы регулировать усилие, прилагаемое к фланцам (Р), опорной частью (421, 521).

15. Соединение в сборе по п.14, отличающееся тем, что регулировочный механизм (423, 523) выполнен так, чтобы регулировать усилие, прилагаемое к фланцу (Р), опорой (421, 521) одного корпуса (416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжки, независимо от усилия, прилагаемого другими корпусами (416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжек.

16. Соединение в сборе по п.14 или 15, отличающееся тем, что регулировочный узел расположен в лапе (20).

17. Соединение в сборе по любому из пп.13-16, включающее в себя регулировочный узел, содержащий клин (440, 540), выполненный с возможностью перемещения между корпусом (416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжки и соединительным элементом для изменения расстояния между ними.

18. Соединение в сборе по любому из пп.13-16, содержащее регулировочный узел (222), установленный поперек оси шарнира и выполненный с возможностью регулирования угла между двумя компонентами, расположенными с обеих сторон оси шарнира.

19. Соединение в сборе по любому из пп.13-18, отличающееся тем, что регулировочный узел (222, 323, 423, 523) содержит резьбовой соединительный элемент, выполненный так, что его можно вращать инструментом, обеспечивая возможность регулирования усилия после установки стяжки (215, 315, 415, 515) на фланцы (Р).

20. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, содержащее механизм регулировки усилия затяжки в затяжном устройстве (17, 217, 317, 417, 517).

21. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что опорная часть (21, 221, 321, 421, 521) установлена на внешнюю поверхность каждого фланца (Р) на одинаковом расстоянии между соседними отверстиями.

22. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что опорные части (21, 221, 321, 421, 521) выполнены так, чтобы передавать усилия на фланцы (Р) без приложения усилий к резьбовым соединительным элементам (В).

23. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что предусмотрены более чем две стяжки (15, 215, 315, 415, 515), установленные на одинаковом расстоянии по окружности фланца (Р).

24. Соединение в сборе по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что стяжки (15, 215, 315, 415, 515) установлены по окружности между всеми отверстиями, проходящими через фланцы (Р).

25. Способ укрепления фланцевого соединения двух труб (Р) по п.1, включающий установку первой и второй стяжек (15, 215, 315, 415, 515) на упомянутое фланцевое соединение в разнесенных на некоторое расстояние по окружности частях фланцев (Р);

приведение в соприкосновение внешней поверхности каждого фланца (Р) с опорными частями (21, 221, 321, 421, 521) каждого из упомянутых первого и второго корпусов (16а, 16Ь, 216а, 216Ь, 316а, 316Ь, 416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжек;

затягивание упомянутых первого и второго корпусов (16а, 16Ь, 216а, 216Ь, 316а, 316Ь, 416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжек с прижиманием фланцев (Р) один к другому с противоположных сторон упомянутого фланцевого соединения, при этом каждую опорную часть (21, 221, 321, 421, 521) вводят во взаимодействие с внешней поверхностью каждого фланца (Р) между соседними отверстиями.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что упомянутое соединение закреплено резьбовыми соединительными элементами (В), проходящими через отверстия во фланцах (Р), при этом опорную часть (21, 121, 221, 321, 421, 521) каждого из корпусов (16а, 16Ь, 216а, 216Ь, 316а, 316Ь, 416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжек вводят во взаимодействие с фланцами без взаимодействия с имеющимися резьбовыми соедини- 12 025782 тельными элементами (В), проходящими через отверстия.

27. Способ по п.25 или 26, отличающийся тем, что усилие, прилагаемое к фланцам (Р) стяжками (15, 215, 315, 415, 515), регулируют после прижимания фланцев (Р) друг к другу, при этом усилие, прилагаемое одним из корпусов (16а, 16Ь, 216а, 216Ь, 316а, 316Ь, 416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжек, может быть отрегулировано до значения, отличающегося от значения усилия, прилагаемого к фланцам (Р) другим корпусом (16а, 16Ь, 216а, 216Ь, 316а, 316Ь, 416а, 416Ь, 516а, 516Ь) стяжки.

28. Способ по любому из пп.25-27, отличающийся тем, что опорную часть (21, 221, 321, 421, 521) вводят во взаимодействие с внешней поверхностью каждого фланца (Р) на одинаковом расстоянии между соседними отверстиями.

Фиг. 3

Фиг. 4

Фиг. 5

Фиг. 6

Фиг. 7

Фиг. 8

- 14 025782

Фиг. 9

Фиг. 10

Фиг. 11

Фиг. 12

- 15 025782

Фиг. 13

Фиг. 14