RU2703583C1

RU2703583C1 - Flange connector

Info

Publication number: RU2703583C1
Application number: RU2019108944A
Authority: RU
Inventors: Александр Юрьевич Демченко; Максим Михайлович Котиков; Светлана Владимировна Милославская; Виктор Юрьевич Шарохин; Павел Валерьевич Крылов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-10-21

Abstract

FIELD: flanged connectors.

SUBSTANCE: invention relates to flange connectors used in equipment for hydrocarbon production. Flange connector comprises housing, where multiple clamping components are installed, each of which has cavity for alignment with first and second flanges of pipes. Locking element and cover corresponds to each clamping component, at that, the retainer is made with possibility of its first end installation in the clamping component and with possibility of its second end attachment in the cover by means of threaded connection. Between the cover and clamping component there is a working cavity for fluid medium, and each clamping component is made with possibility of movement between open and closed positions radially relative to flanges and in direction of flanges under action of fluid medium pressure in working cavity.

EFFECT: simplified design and assembly of connector, as well as uniform distribution of load.

11 cl, 11 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Предлагаемое изобретение относится к нефтяным и газовым скважинам, в частности к фланцевым соединителям, используемым в оборудовании для добычи углеводородов.The present invention relates to oil and gas wells, in particular to flange connectors used in equipment for the production of hydrocarbons.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Фланцевый соединитель может быть использован, в частности, для соединения и разъединения трубопроводов, в которых осуществляется перекачивание углеводородсодержащих жидкостей под давлением.The flange connector can be used, in particular, for connecting and disconnecting pipelines in which hydrocarbon-containing liquids are pumped under pressure.

Для соединения трубопроводов, в которых осуществляется транспортировка жидкости под давлением, широко используются соединительные устройства, включающие зажимы. Известные фланцевые соединители включают в себя соединительные фланцы, расположенные на концах двух соединяемых трубопроводов для жидкости.To connect pipelines in which liquid is transported under pressure, connecting devices, including clamps, are widely used. Known flange connectors include connecting flanges located at the ends of two connected fluid lines.

Из уровня техники известно изобретение согласно патенту US 8740260, раскрывающее фланцевый соединитель для соединения трубопроводов, в частности для соединения первого трубчатого компонента, имеющего первый фланец на своем конце, и второго трубчатого компонента, имеющего второй фланец на своем конце. Первый трубчатый компонент и второй трубчатый компонент соединены с расположением между ними уплотнения, предназначенного для предотвращения утечки жидкости между фланцами. Известный фланцевый соединитель может быть использован для соединения и фиксации фланцев вместе с обеспечением удержания их от разъединения. Фланцевый соединитель согласно US 8740260 содержит зажим в виде нескольких отдельных зажимных сегментов, каждый из которых выполнен с углублением, ограниченным сверху и снизу верхним и нижним выступами соответственно и выполненным с возможностью совмещения с первым и вторым фланцами, когда они соединены вместе. Отдельные зажимные сегменты расположены по окружности первого и второго трубчатых компонентов. Зажим выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. Кроме того, в каждом сегменте зажима выполнено резьбовое отверстие.The invention is known in the art according to US Pat. No. 7,740,260, which discloses a flange connector for connecting pipes, in particular for connecting a first tubular component having a first flange at its end and a second tubular component having a second flange at its end. The first tubular component and the second tubular component are connected to a seal located therebetween to prevent fluid leakage between the flanges. Known flange connector can be used to connect and fix the flanges together with ensuring their retention from separation. The flange connector according to US 8740260 comprises a clamp in the form of several separate clamping segments, each of which is made with a recess bounded by upper and lower protrusions respectively and configured to align with the first and second flanges when they are connected together. The individual clamping segments are arranged around the circumference of the first and second tubular components. The clamp is movable between open and closed positions. In addition, a threaded hole is made in each clamp segment.

Верхний и нижний выступы зажима могут иметь конические поверхности, конфигурация которых по существу соответствует коническим поверхностям первого и второго фланцев. Конусность поверхностей обеспечивает равномерное распределение усилий на зажим от фланцев, когда зажим находится в закрытом положении, а также облегчают ввод фланцев в углубление при перемещении зажима в закрытое положение, даже в случае, если фланцы не полностью совмещены с зажимом. Фланцевый соединитель также содержит корпус, представляющий собой единый кольцевой элемент, окружающий зажим. Корпус присоединен к первому трубчатому элементу посредством крепежных элементов и кронштейна, представляющего собой L-образный элемент, имеющий вертикальную часть, прикрепленную болтами к первому трубчатому элементу с помощью крепежного элемента и горизонтальную часть, прикрепленную к корпусу фланцевого соединителя также с помощью крепежного элемента. Перемещение зажима между его закрытым и открытым положениями осуществляется с помощью приводных винтов, причем каждый винт соответствует сегменту зажима. Каждый приводной винт выполнен с возможностью прохода через отверстие во внешней боковой стенке корпуса и отверстие в сегменте зажима. Резьба на каждом приводном винте взаимодействует с соответствующими резьбой в каждом отверстии сегмента зажима, таким образом, при вращении приводного винта сегмент зажима перемещается радиально в направлении первого и второго фланцев или радиально в направлении от первого и второго фланцев. При перемещении зажима приводной винт сохраняет по существу то же положение относительно корпуса без перемещения внутрь или наружу от фланцев.The upper and lower protrusions of the clamp may have conical surfaces, the configuration of which essentially corresponds to the conical surfaces of the first and second flanges. The tapering of the surfaces provides an even distribution of forces on the clamp from the flanges when the clamp is in the closed position, and also facilitate the insertion of the flanges into the recess when the clamp is moved to the closed position, even if the flanges are not fully aligned with the clamp. The flange connector also includes a housing, which is a single annular element surrounding the clamp. The housing is attached to the first tubular element by means of fasteners and an arm, which is an L-shaped element having a vertical part bolted to the first tubular element by means of a fastener and a horizontal part attached to the housing of the flange connector also by means of a fastener. The clamp is moved between its closed and open positions by means of drive screws, each screw corresponding to a segment of the clamp. Each drive screw is configured to pass through an opening in an outer side wall of the housing and an opening in a clamp segment. The thread on each drive screw interacts with the corresponding threads in each hole of the clamp segment, so when the drive screw rotates, the clamp segment moves radially in the direction of the first and second flanges or radially in the direction from the first and second flanges. When moving the clamp, the drive screw maintains substantially the same position relative to the housing without moving in or out of the flanges.

Недостатками этого известного технического решения является обязательное использование инструмента, необходимого для закручивания приводных винтов в каждый сегмент зажима, причем закручивание приводных винтов происходит с большим крутящим моментом в определенной последовательности, согласно которой закручивают попарно приводные винты противоположных сегментов, чем больше сегментов, тем меньший момент закручивания требуется.The disadvantages of this known technical solution is the mandatory use of the tool necessary to tighten the drive screws in each segment of the clamp, and the drive screws are screwed with high torque in a certain sequence, according to which the drive screws of opposite segments are twisted in pairs, the more segments, the lower the torque required.

Общими признаками с предлагаемым изобретением являются зажимы в виде сегментов, конусность поверхностей фланцев, стыкующиеся с конусными поверхностями зажима, приводной винт.Common features with the present invention are clamps in the form of segments, the taper of the surfaces of the flanges that are joined with the conical surfaces of the clamp, the drive screw.

Как правило, фланцевые соединители, используемые для трубопроводов большого диаметра, работающих в режимах высокого давления, обычно тоже представляют собой большие, тяжелые и трудные в пользовании конструкции, в которых трудно обеспечить равномерное распределение давления между зажимом и фланцами, что является существенным недостатком уровня техники. Кроме того, такие соединительные устройства очень трудоемки в изготовлении, потому что требуют специальных инструментов для их обработки. Кроме того, крепежные средства и инструменты для установки таких соединителей, как правило, обладают высокими масс-габаритными характеристиками и высокой стоимостью.As a rule, the flange connectors used for large diameter pipelines operating in high pressure modes also usually are large, heavy and difficult to use designs in which it is difficult to ensure uniform pressure distribution between the clamp and flanges, which is a significant drawback of the prior art. In addition, such connecting devices are very laborious to manufacture, because they require special tools for their processing. In addition, fasteners and tools for installing such connectors, as a rule, have high mass-dimensional characteristics and high cost.

По соображениям безопасности и эффективности работы желательно, чтобы процесс соединения и разъединения втулок соединителя был быстрым и надежным. Большие болты обычно требуют большого и тяжелого оборудования для предварительного натяжения. Необходимость инструмента и дополнительного оборудованияFor reasons of safety and efficiency, it is desirable that the process of connecting and disconnecting the sleeve of the connector is fast and reliable. Large bolts usually require large and heavy pre-tensioning equipment. The need for tools and additional equipment

В источнике US 20160169433 также раскрыто соединительное устройство для соединения концов труб. Известное соединительное устройство содержит первый соединительный патрубок и второй соединительный патрубок, выполненные с возможностью соединения с первым и вторым корпусами труб посредством соединительных фланцев. Далее, соединительное устройство согласно US 20160169433 содержит зажимные элементы, установленные на зажимных стержнях и выполненные с возможностью перемещения в направлении соединительных патрубков для их зажима и в направлении от соединительных патрубков для их освобождения друг от друга. Перемещение зажимного элемента осуществлено посредством гидравлического привода, содержащего цилиндр, поршень, размещенный в корпусе цилиндра и жестко соединенный с зажимным стержнем. Корпус цилиндра сформирован с удлиненной частью на его дистальном конце и расширенной частью на ее проксимальном конце. Длина удлиненной части цилиндра соответствует ходу поршня. Поршень делит корпус цилиндра на первую полость и вторую полость. Зажимной стержень проходит через оба конца корпуса цилиндра в отверстиях. Полости с обоих сторон поршня соединены посредством гидравлической системы.US 20160169433 also discloses a connecting device for connecting pipe ends. The known connecting device comprises a first connecting pipe and a second connecting pipe made with the possibility of connection with the first and second pipe bodies by means of connecting flanges. Further, the connecting device according to US 20160169433 contains clamping elements mounted on the clamping rods and arranged to move in the direction of the connecting pipes to clamp them and away from the connecting pipes to release them from each other. The movement of the clamping element is carried out by means of a hydraulic actuator comprising a cylinder, a piston located in the cylinder body and rigidly connected to the clamping rod. The cylinder body is formed with an elongated portion at its distal end and an expanded portion at its proximal end. The length of the elongated part of the cylinder corresponds to the stroke of the piston. A piston divides the cylinder body into a first cavity and a second cavity. The clamping rod passes through both ends of the cylinder body in the holes. The cavities on both sides of the piston are connected by a hydraulic system.

Одним из недостатков известного технического решения по US 20160169433 является необходимость использования предохранительных фиксирующих средств, обеспечивающих осевое положение зажимного стержня и управляемых посредством привода. Фиксирующие средства имеют достаточно сложную конструкцию, кроме того, само наличие дополнительных фиксирующих средств является недостатком.One of the disadvantages of the known technical solution according to US 20160169433 is the need to use safety locking means that ensure the axial position of the clamping rod and controlled by the drive. The fixing means have a rather complicated structure, in addition, the presence of additional fixing means is a drawback.

Еще одним недостатком известного технического решения по US 20160169433 являются нагрузки, возникающие в соединительном узле, а именно в месте соединения зажимных стержней с фланцами, как во время установки, так и во время эксплуатации, в известном техническом решении поршень жестко соединен с зажимным стрежнем, а также необходима установка зажимного стержня во фланец, при этом резьба стержня воспринимает значительные нагрузки при установке и эксплуатации. Поскольку при установке зажимной элемент отталкивается от поршня, жестко зафиксированного со стержнем, на резьбовой конец стержня, установленный во фланце, действуют высокие нагрузки.Another disadvantage of the known technical solution according to US 20160169433 is the loads that occur in the connecting node, namely at the junction of the clamping rods with the flanges, both during installation and during operation, in the known technical solution, the piston is rigidly connected to the clamping rod, and it is also necessary to install the clamping rod in the flange, while the thread of the rod takes up significant loads during installation and operation. Since during installation the clamping element is repelled from the piston rigidly fixed with the rod, high loads act on the threaded end of the rod mounted in the flange.

Таким образом, конструкция устройства согласно US 20160169433 является сложной, недостаточно надежной при фиксации фланцев труб, а также сложной при сборке.Thus, the design of the device according to US 20160169433 is complex, not reliable enough for fixing pipe flanges, and also difficult to assemble.

Соединительное устройство согласно US 20160169433 обладает следующими общими признаками с предлагаемым техническим решением, в частности, к таким признакам относятся: зажимные элементы для зажима фланцев; гидравлический привод в виде цилиндра, в котором образована рабочая полость и установлен поршень. Целесообразно принять указанный источник в качестве ближайшего аналога.The connecting device according to US 20160169433 has the following common features with the proposed technical solution, in particular, such features include: clamping elements for clamping flanges; hydraulic drive in the form of a cylinder in which a working cavity is formed and a piston is installed. It is advisable to take the specified source as the closest analogue.

При этом следует отметить, что предлагаемое техническое решение характеризуется следующими отличительными признаками по сравнению с ближайшим аналогом: в предлагаемом техническом решении зажимной элемент функционально объединен с поршнем, поэтому перемещение зажимного элемента происходит только за счет подачи давления в рабочую полость и нагрузка приходится только на резьбу крышки, равной диаметру поршня, выполненного как одно целое с зажимным элементом, а также благодаря этому уменьшено количество деталей, упрощена конструкция соединительного устройства и сборка предлагаемого устройства; стержень является фиксирующим и установлен путем размещения в зажимном элементе и с возможностью закрепления в крышке, поэтому в предлагаемом техническом решении нагрузка распределяется на два конца стержня, а также на конические поверхности зажимных элементов, а следовательно, отсутствует необходимость в дополнительных фиксирующих средствах для обеспечения осевого положения соединительного стержня.It should be noted that the proposed technical solution is characterized by the following distinctive features in comparison with the closest analogue: in the proposed technical solution, the clamping element is functionally combined with the piston, therefore, the movement of the clamping element occurs only by applying pressure to the working cavity and the load falls only on the cap thread equal to the diameter of the piston, made as a whole with the clamping element, and also due to this reduced the number of parts, simplified design with dinitelnogo device and assembly of the device; the rod is fixing and installed by placement in the clamping element and with the possibility of fixing in the lid, therefore, in the proposed technical solution, the load is distributed on the two ends of the rod, as well as on the conical surfaces of the clamping elements, and therefore, there is no need for additional fixing means to ensure the axial position connecting rod.

Предлагаемое техническое решение направлено на то, чтобы преодолеть по меньшей мере один недостаток, присущий техническим решениям уровня техники.The proposed technical solution is aimed at overcoming at least one drawback inherent in the technical solutions of the prior art.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно настоящему изобретению предлагается фланцевый соединитель для соединения фланца первой трубы и фланца второй трубы, содержащий корпус, выполненный с возможностью по меньшей мере частичного охвата по окружности первой трубы и второй трубы, причем корпусе установлено множество зажимных компонентов, каждый из которых имеет углубление для совмещения с первым и вторым фланцами труб, причем каждому зажимному компоненту соответствует фиксатор и крышка; этом фиксатор выполнен с возможностью установки его первого конца в зажимном компоненте и с возможностью закрепления его второго конца в крышке посредством резьбового соединения; этом между крышкой и зажимным компонентом образована рабочая полость для текучей среды; каждый зажимной компонент выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями радиально в относительно фланцев и в направлении фланцев под действием давления текучей среды в рабочей полости.According to the present invention, there is provided a flange connector for connecting a flange of a first pipe and a flange of a second pipe, comprising a housing configured to at least partially surround the circumference of the first pipe and the second pipe, the housing having a plurality of clamping components, each of which has a recess for aligning with the first and second pipe flanges, with each clamping component corresponding to a latch and a cover; this latch is made with the possibility of installing its first end in the clamping component and with the possibility of fixing its second end in the lid by means of a threaded connection; between the cover and the clamping component, a working cavity for the fluid is formed; each clamping component is arranged to move between open and closed positions radially in relation to the flanges and in the direction of the flanges under the influence of fluid pressure in the working cavity.

Фиксатор зажимного компонента может представлять собой фиксирующий винт или клиновидное разрезное сегментное кольцо.The clamp of the clamping component may be a fixing screw or a wedge-shaped split segment ring.

Согласно одному из вариантов осуществления корпус фланцевого соединителя может быть выполнен цельным, содержащим множество зажимных компонентов, каждому из которых соответствует фиксатор и крышка.According to one embodiment, the flange connector housing can be made integral, containing a plurality of clamping components, each of which has a latch and a cover.

Согласно еще одному варианту осуществления корпус может быть выполнен включающим множество стаканов, соединенных между собой посредством сварного соединения, причем каждый стакан содержит зажимной компонент, фиксатор и крышку.According to yet another embodiment, the housing may be configured to include a plurality of beakers interconnected by means of a welded joint, each beaker comprising a clamping component, a retainer, and a lid.

Согласно еще одному варианту осуществления корпус может быть выполнен из отдельных сегментов, каждый из которых содержит зажимной компонент, имеющий углубление для совмещения с первым и вторым фланцами труб, причем каждому зажимному компоненту соответствует фиксатор и крышка.According to another embodiment, the housing can be made of separate segments, each of which contains a clamping component having a recess for alignment with the first and second pipe flanges, with each clamping component corresponding to a latch and a cover.

Зажимной компонент фланцевого соединителя функционирует в качестве поршня.The clamping component of the flange connector functions as a piston.

Стенки углубления зажимного компонента, соответствующие поверхностям фланца первой трубы и фланца второй трубы, могут быть выполнены коническими.The walls of the recess of the clamping component, corresponding to the surfaces of the flange of the first pipe and the flange of the second pipe, can be made conical.

Дополнительно фланцевый соединитель может содержать уплотнения в месте контакта зажимного компонента и корпуса, а также в месте контакта корпуса с крышкой.Additionally, the flange connector may include seals at the junction of the clamping component and the housing, as well as at the junction of the housing with the cover.

Корпус фланцевого соединителя может быть выполнен с возможностью прикрепления к первой трубе крепежными средствами, предварительно установленными на первой трубе.The housing of the flange connector can be made with the possibility of attaching to the first pipe mounting hardware pre-installed on the first pipe.

В корпусе фланцевого соединителя может быть выполнен байонетный паз для крепежных средств, установленных на первой трубе.In the housing of the flange connector, a bayonet groove for fastening means installed on the first pipe can be made.

Техническим результатом заявленного технического решения является, упрощение конструкции соединительного устройства за счет уменьшение количества деталей, а также упрощение сборки предлагаемого устройства за счет того, что зажимной элемент функционально объединен с поршнем, при этом между крышкой и зажимным компонентом образована рабочая полость для текучей среды; равномерное и эффективное распределение нагрузки как при установке фланцевого соединителя, так и при его эксплуатации, за счет того, что соединительный стержень закреплен в зажимном элементе и в крышке, следовательно, нагрузка распределяется на два зафиксированных конца зажимного стержня, а также на конические поверхности зажимных элементов, что в свою очередь позволяет избежать использования дополнительных фиксирующих средств для обеспечения осевого положения соединительного стержня.The technical result of the claimed technical solution is to simplify the design of the connecting device by reducing the number of parts, as well as simplifying the assembly of the proposed device due to the fact that the clamping element is functionally combined with the piston, while a working cavity for the fluid is formed between the cover and the clamping component; uniform and effective load distribution both during installation of the flange connector and during its operation, due to the fact that the connecting rod is fixed in the clamping element and in the cover, therefore, the load is distributed on two fixed ends of the clamping rod, as well as on the conical surfaces of the clamping elements , which in turn avoids the use of additional locking means to ensure the axial position of the connecting rod.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Далее следует подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых:The following is a detailed description of the invention with reference to the drawings, in which:

на Фиг. 1 изображено сечение фланцевого соединителя в открытом положении;in FIG. 1 shows a cross section of a flange connector in an open position;

на Фиг. 2 изображено сечение фланцевого соединителя в закрытом положении;in FIG. 2 shows a cross section of a flange connector in a closed position;

на Фиг. 3 изображено сечение фланцевого соединителя в открытом положении;in FIG. 3 shows a cross section of a flange connector in an open position;

на Фиг. 4 изображено поперечное сечение фланцевого соединителя в случае, когда корпус выполнен включающим множество соединенных между собой стаканов;in FIG. 4 shows a cross-section of a flange connector in the case when the housing is made including a plurality of interconnected glasses;

на Фиг. 5 изображено поперечное сечение фланцевого соединителя в случае, когда корпус выполнен цельным;in FIG. 5 shows a cross section of a flange connector in the case when the housing is made whole;

на Фиг. 6 изображено поперечное сечение фланцевого соединителя в случае, когда корпус выполнен сегментным;in FIG. 6 shows a cross section of a flange connector in the case when the housing is made segmented;

на Фиг. 7 изображено поперечное сечение фланцевого соединителя, в котором использовано пять зажимных компонентов;in FIG. 7 is a cross-sectional view of a flange connector in which five clamping components are used;

на Фиг. 8 изображено сечение фланцевого соединителя, в котором использованы клиновидные сегментные разрезные кольца, в открытом положении;in FIG. 8 is a cross-sectional view of a flange connector in which wedge-shaped segmented split rings are used in an open position;

на Фиг. 9 изображено сечение фланцевого соединителя, в котором использованы клиновидные сегментные разрезные кольца, в открытом положении;in FIG. 9 is a cross-sectional view of a flange connector in which wedge-shaped segmented split rings are used in an open position;

на Фиг. 10 сечение фланцевого соединителя, где показан крепежный элемент для соединения с первой трубой и бйонетный паз для крепежного элемента;in FIG. 10 is a sectional view of a flange connector showing a fastener for connecting to a first pipe and a bayonet groove for a fastener;

на Фиг. 11 проиллюстрирован вид А-А по Фиг. 10.in FIG. 11 is a view aa of FIG. 10.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Предлагаемый фланцевый соединитель описан более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Приведенные в настоящем описании варианты осуществления предлагаемого технического решения не являются ограничивающими.The proposed flange connector is described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the proposed technical solution described in the present description are not limiting.

На Фиг. 1 изображен фланцевый соединитель в продольном сечении в открытом положении, установленный на двух концах первой трубы 1 и второй трубы 2, причем первая труба 1 содержит первый фланец 3, а вторая труба 2 содержит второй фланец 4, соответственно, на своих концах.In FIG. 1 shows a flange connector in longitudinal section in the open position, mounted at the two ends of the first pipe 1 and the second pipe 2, the first pipe 1 containing the first flange 3 and the second pipe 2 containing the second flange 4, respectively, at their ends.

При соединении труб 1, 2 между первым фланцем 3 и вторым фланцем 4 соответственно может быть расположено уплотнение 6, предназначенное для предотвращения утечки жидкости через место стыка между первым фланцем 3 и вторым фланцем 4. В рассматриваемом варианте осуществления уплотнение 6 выполнено металлическим, однако, специалисту в данной области техники очевидны и другие конкретные материалы, из которого может быть выполнено уплотнение 6.When connecting pipes 1, 2 between the first flange 3 and the second flange 4, respectively, a seal 6 can be arranged to prevent fluid leakage through the junction between the first flange 3 and the second flange 4. In this embodiment, the seal 6 is made of metal, however, to a specialist other specific materials are apparent in the art from which seal 6 can be made.

Фланцевый соединитель согласно предлагаемому изобретению может быть использован для фиксации, или иными словами, неподвижного закрепления первого фланца 3 и второго фланца 4 друг относительно друга и удержания их от разделения. Первый фланец 3 имеет коническую поверхность 6 первого фланца 3, проходящую по всей периферии первого фланца 3, а второй фланец 4 имеет коническую поверхность 7 второго фланца 4, также проходящую по всей периферии второго фланца 4.The flange connector according to the invention can be used to fix, or in other words, fixedly fasten the first flange 3 and the second flange 4 relative to each other and keep them from separating. The first flange 3 has a conical surface 6 of the first flange 3 extending along the entire periphery of the first flange 3, and the second flange 4 has a conical surface 7 of the second flange 4, also extending along the entire periphery of the second flange 4.

Фланцевый соединитель включает множество зажимных компонентов 8, каждый из которых имеет верхнюю коническую поверхность 9 и нижнюю коническую поверхность 10. Конические поверхности 9 и 10 зажимного компонента 8 выполнены так, что входят в плотный контакт с коническими поверхностями 6 и 7 соответственно фланцев 3 и 4, когда зажимной компонент 8 находится в закрытом положении, как это изображено на Фиг. 2. Благодаря этому обеспечено более равномерное распределение усилий от фланцев 3, 4 на зажимной компонент 8. В каждом зажимном компоненте 8 образовано углубление 11 для контакта с фланцами 3, 4. Углубление 11 зажимного компонента выполнено плоским, как и поверхности фланцев между конической поверхностью 6 первого фланца и конической поверхностью 7 второго фланца. Таким образом, поверхности зажимного компонента 8 полностью совмещаются с поверхностями фланцев 3 и 4. Благодаря тому, что поверхности 9 и 10 зажимного компонента 8 выполнены коническими, обеспечивается более эффективное сжатие фланцев 3 и 4 при переводе зажимного компонента 8 в закрытое положение.The flange connector includes a plurality of clamping components 8, each of which has an upper conical surface 9 and a lower conical surface 10. The conical surfaces 9 and 10 of the clamping component 8 are configured to come into close contact with the conical surfaces 6 and 7 of the flanges 3 and 4, respectively. when the clamping component 8 is in the closed position, as shown in FIG. 2. Due to this, a more uniform distribution of forces from the flanges 3, 4 to the clamping component 8. is provided. In each clamping component 8, a recess 11 is formed for contacting the flanges 3, 4. The recess 11 of the clamping component is made flat, as are the flange surfaces between the conical surface 6 the first flange and the conical surface 7 of the second flange. Thus, the surfaces of the clamping component 8 are fully aligned with the surfaces of the flanges 3 and 4. Due to the conical surfaces 9 and 10 of the clamping component 8, compression of the flanges 3 and 4 is more effective when the clamping component 8 is in the closed position.

Как изображено на Фиг. 1, фланцевый соединитель включает корпус 12, охватывающий фланец 3 первой трубы 1 и фланец 4 второй трубы 2, корпус 12 показан прикрепленным к первой трубе 1 посредством крепежного элемента, представляющего собой винт 13 (показан на Фиг. 9). Специалисту в данной области техники очевидны и другие крепежные средства, которыми корпус 12 может быть прикреплен к трубе 1. Альтернативно, корпус 12 может быть присоединен одновременно к первой трубе 1 и второй трубе 2. Закругление внутренних углов корпуса 12 позволяет уменьшить концентрацию в нем напряжений.As shown in FIG. 1, the flange connector includes a housing 12 spanning a flange 3 of the first pipe 1 and a flange 4 of the second pipe 2, the housing 12 is shown attached to the first pipe 1 by means of a fastener, which is a screw 13 (shown in Fig. 9). Other fastening means by which the housing 12 can be attached to the pipe 1 are obvious to a person skilled in the art. Alternatively, the housing 12 can be attached simultaneously to the first pipe 1 and the second pipe 2. The rounding of the inner corners of the housing 12 can reduce the stress concentration in it.

Зажимной компонент 8 расположен в корпусе 12 с возможностью поступательного перемещения, в котором также расположен фиксатор 14, выполненный в виде винта, и крышка 15. В месте контакта зажимного компонента 8 и корпуса 12, а также в месте контакта корпуса 12 с крышкой 15 установлены уплотнения 16. В рассматриваемом варианте осуществления уплотнения 16 представляют собой эластомерные кольцевые уплотнения, которые в целом являются одинаковыми и отличаются только габаритами. На чертежах однотипные кольцевые уплотнения обозначены позицией 16. В корпусе 12 зажимной компонент 8 и крышка 15 расположены последовательно. На Фиг. 1 показано, что фиксатор 14 выполнен с возможностью установки одного его конца в зажимном компоненте 8, а другого его конца - в крышке 15, причем фиксатор 14 имеет резьбу на своем втором конце, которым он установлен в крышке 15. Крышка 15 жестко закреплена в корпусе 12 посредством резьбового соединения (на чертежах не показана). В крышке 15 выполнено отверстие для установки фиксатора 14. В месте контакта зажимного компонента 8 с фиксатором 14 и в месте контакта крышки 15 с фиксатором 14 также установлены уплотнения 16. Уплотнения 16 предназначены для уменьшения износа при трении между движущимися частями.The clamping component 8 is located in the housing 12 with the possibility of translational movement, in which the latch 14, made in the form of a screw, and a cover 15 are also located. Seals are installed at the contact point of the clamping component 8 and the housing 12, as well as at the contact point of the housing 12 with the cover 15 16. In this embodiment, the seals 16 are elastomeric ring seals that are generally the same and differ only in size. In the drawings, the same type of ring seal is indicated by 16. In the housing 12, the clamping component 8 and the cover 15 are arranged in series. In FIG. 1 shows that the latch 14 is configured to install one end thereof in the clamping component 8 and the other end thereof in the lid 15, the latch 14 having a thread at its second end with which it is mounted in the lid 15. The lid 15 is rigidly fixed to the housing 12 by means of a threaded connection (not shown in the drawings). A hole is made in the lid 15 for installing the latch 14. At the contact point of the clamping component 8 with the latch 14 and at the junction of the lid 15 with the latch 14, seals 16 are also installed. The seals 16 are designed to reduce wear during friction between moving parts.

Как видно из Фиг. 1, зажимной компонент 8 частично прилегает к крышке 15, при этом первый конец фиксатора 14 установлен в зажимном элементе 8, а второй конец фиксатора 14 закреплен в крышке 15 посредством резьбового соединения. Таким образом, фиксатор 14 закреплен в корпусе радиально относительно фланцев 3 и 4. Зажимной компонент 8 имеет наклонные поверхности 17 на его стороне, обращенной к крышке 15, при этом между наклонными поверхностями и крышкой 15 образована рабочая полость 18 для текучей среды.As can be seen from FIG. 1, the clamping component 8 is partially adjacent to the lid 15, with the first end of the latch 14 is mounted in the clamping element 8, and the second end of the latch 14 is fixed in the lid 15 by means of a threaded connection. Thus, the latch 14 is fixed in the housing radially relative to the flanges 3 and 4. The clamping component 8 has inclined surfaces 17 on its side facing the cover 15, and a working fluid cavity 18 is formed between the inclined surfaces and the cover 15.

На Фиг. 2 проиллюстрирован фланцевый соединитель в продольном сечении в закрытом положении. Из чертежа видно, что зажимной компонент 8 прилегает к поверхностям фланцев, охватывая собой, а именно своими верхней и нижней коническими поверхностями 9 и 10 коническую поверхность 6 первого фланца 3 и коническую поверхность 7 второго фланца 4. При этом рабочая полость 18 для текучей среды, образованная между зажимным компонентом 8 и крышкой 15, имеет больший объем, чем это изображено на Фиг. 1, увеличение рабочей полости 18 происходит вследствие подачи в нее текучей среды.In FIG. 2 illustrates a flange connector in longitudinal section in the closed position. From the drawing it can be seen that the clamping component 8 is adjacent to the surfaces of the flanges, embracing, namely, its upper and lower conical surfaces 9 and 10, the conical surface 6 of the first flange 3 and the conical surface 7 of the second flange 4. In this case, the working cavity 18 for the fluid formed between the clamping component 8 and the cover 15 has a larger volume than that shown in FIG. 1, an increase in the working cavity 18 occurs due to the supply of fluid to it.

На Фиг. 3 проиллюстрирован фланцевый соединитель в поперечном сечении в застопоренном положении. В этом положении, как видно из Фиг. 3, фланцевый соединитель находится также в закрытом положении, но при этом фиксатор 14 завинчен в крышку 15 до упора. В этом положении фланцевого соединителя фланцы 3 и 4 полностью зафиксированы.In FIG. 3 illustrates a flange connector in cross section in a locked position. In this position, as can be seen from FIG. 3, the flange connector is also in the closed position, but the latch 14 is screwed into the cover 15 until it stops. In this position of the flange connector, flanges 3 and 4 are fully locked.

Таким образом, как видно из чертежей каждый зажимной компонент 8 выполнен с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно фланцев 3 и 4 под действием давления текучей среды в рабочей полости 18.Thus, as can be seen from the drawings, each clamping component 8 is made with the possibility of movement in the radial direction relative to the flanges 3 and 4 under the action of fluid pressure in the working cavity 18.

Согласно одному из вариантов осуществления корпус 12 выполнен включающим множество соединенных между собой сварными соединениями стаканов 19, каждый из которых содержит зажимной компонент 8, крышку 15 и фиксатор 14, как показано на Фиг. 4. На Фиг. 4 корпус 12 содержит двенадцать стаканов 19, и, соответственно, двенадцать зажимных компонентов 8.According to one embodiment, the housing 12 is made up of a plurality of cups 19 interconnected by welded joints, each of which comprises a clamping component 8, a cover 15 and a latch 14, as shown in FIG. 4. In FIG. 4, the housing 12 contains twelve glasses 19, and, accordingly, twelve clamping components 8.

Согласно еще одному варианту осуществления корпус 12 выполнен цельным, как показано на Фиг. 5, из которой видно, что в продольном сечении корпус образует клиновидные части, между которыми расположены зажимной компонент 8, крышка 15 и фиксатор 14.According to yet another embodiment, the housing 12 is integral as shown in FIG. 5, from which it can be seen that in longitudinal section the body forms wedge-shaped parts between which the clamping component 8, the cover 15 and the latch 14 are located.

На Фиг. 6 изображено поперечное сечение фланцевого соединителя в случае, когда корпус 12 выполнен сегментным, то есть включающим несколько сегментов 20 корпуса 12, причем каждый сегмент корпуса 12 включает один зажимной компонент 8 и соответствующие ему крышку 15 и фиксатор 14.In FIG. 6 shows a cross-section of a flange connector in the case when the housing 12 is made segmented, that is, including several segments 20 of the housing 12, and each segment of the housing 12 includes one clamping component 8 and its corresponding cover 15 and the latch 14.

На Фиг. 7 представлен цельный корпус 12 с пятью зажимными компонентами 8.In FIG. 7 shows a one-piece housing 12 with five clamping components 8.

На Фиг. 8 проиллюстрирован вариант осуществления, согласно которому фиксатор 14 зажимного компонента 8 может представлять собой клиновидное сегментное разрезное кольцо 21, перемещение которого ограничено стопорным кольцом 22, а уменьшение в диаметре ограничено стопорными пальцами 24, входящими в соответствующие отверстия 25 в кольце 21. Клиновидное сегментное разрезное кольцо 21 выполнено из нескольких сегментов, например, трех или четырех сегментов, которые объединены посредством пружин 23, проходящих внутри кольца 21 по всему диаметру кольца 21 и обеспечивающих возможность его уменьшения в диаметре. Диаметр кольца 21 может изменяться на величину, соответствующую расстояниям между сегментами кольца. На Фиг. 8 проиллюстрировано открытое положение фланцевого соединителя, в котором клиновидное сегментное кольцо 21 имеет свой максимальный диаметр и расположено вплотную как к крышке 15, так и к зажимному компоненту 8, а также прилегает к корпусу 12. на Фиг. 9 проиллюстрировано закрытое положение фланцевого соединителя, в котором клиновидное сегментное кольцо 21 уменьшено в диаметре до минимального диаметра.In FIG. 8 illustrates an embodiment according to which the latch 14 of the clamping component 8 may be a wedge-shaped segmented split ring 21, the movement of which is limited by the locking ring 22, and a decrease in diameter is limited by the locking fingers 24 included in the corresponding holes 25 in the ring 21. The wedge-shaped segmented split ring 21 is made of several segments, for example, three or four segments, which are combined by means of springs 23 passing inside the ring 21 over the entire diameter of the ring 21 and both ensures, the possibility of its reduction in diameter. The diameter of the ring 21 may vary by an amount corresponding to the distances between the segments of the ring. In FIG. 8 illustrates the open position of the flange connector, in which the wedge-shaped segment ring 21 has its maximum diameter and is located close to both the cover 15 and the clamping component 8, and also adjacent to the housing 12. In FIG. 9 illustrates the closed position of the flange connector in which the wedge-shaped segment ring 21 is reduced in diameter to a minimum diameter.

Согласно неограничивающему варианту осуществления предлагаемого изобретения в корпусе 12 фланцевого соединителя в месте его крепления к первой трубе 1 выполнен байонетный паз 26 (см. Фиг. 10, Фиг. 11), используемый для установки на корпуса 12 на трубу 1. Для этого крепежный элемент, например, винт 13, частично закручен во фланец 3 и частично выступает относительно фланца 3 достаточно, чтобы войти в байонетный паз 26 корпуса 12 без использования дополнительного инструмента. При соединении корпуса 12 с трубой 1 винт 13 заходит в паз 25 по траектории, показанной стрелкой на Фиг. 10, то есть по всей продолжительности паза. Благодаря байонетному пазу 26 обеспечена возможность самовыравнивания корпуса относительно фланцев 3 и 4 и быстрота установки корпуса без использования дополнительных инструментов.According to a non-limiting embodiment of the invention, a bayonet groove 26 is made in the housing 12 of the flange connector in the place of its attachment to the first pipe 1 (see Fig. 10, Fig. 11), used for mounting on the housing 12 on the pipe 1. For this, a fastening element, for example, the screw 13 is partially screwed into the flange 3 and partially protrudes relative to the flange 3 enough to enter the bayonet groove 26 of the housing 12 without the use of an additional tool. When connecting the housing 12 to the pipe 1, the screw 13 enters the groove 25 along the path shown by the arrow in FIG. 10, that is, over the entire duration of the groove. Thanks to the bayonet groove 26, it is possible to self-align the housing relative to flanges 3 and 4 and to quickly install the housing without the use of additional tools.

Принцип работы соединительного устройства 1 заключается в следующем. Когда фланцевый соединитель находится в открытом положении, в рабочую полость 18 подают текучую среду и под действием давления текучей среды зажимной компонент 8 перемещается в радиальном направлении относительно фланцев 3 и 4, иными словами, вдоль фиксатора 14.The principle of operation of the connecting device 1 is as follows. When the flange connector is in the open position, fluid is supplied into the working cavity 18 and, under the influence of the fluid pressure, the clamping component 8 moves radially relative to the flanges 3 and 4, in other words, along the latch 14.

Специалисту в данной области техники очевидно, что несмотря на то, что принцип работы фланцевого соединителя согласно рассмотренным в описании вариантам осуществления описан в отношении одного зажимного компонента, он также распространяется на все множество зажимных компонентов, используемых во фланцевом соединителе.It will be apparent to those skilled in the art that although the principle of operation of the flange connector according to the embodiments described herein is described with respect to one clamping component, it also extends to the entire plurality of clamping components used in the flange connector.

Во время подачи текучей среды в рабочую полость 18, фиксатор 14 установлен одним своим концом в зажимном компоненте 8, а другим своим концом в крышке 15. По мере перемещения зажимного компонента 8 в направлении фланцев 3 и 4 увеличивается объем рабочей полости 18 и зажимной компонент 8 совмещается своим углублением 11, а также верхней и нижней коническими поверхностями 9 и 10, с поверхностями фланцев 3 и 4. Положение, в котором зажимной компонент 8 полностью захватил фланцы 3 и 4, является закрытым положением фланцевого соединителя, как показано на Фиг. 2.During the supply of fluid to the working cavity 18, the latch 14 is installed with one of its ends in the clamping component 8 and the other with its end in the cover 15. As the clamping component 8 moves in the direction of the flanges 3 and 4, the volume of the working cavity 18 and the clamping component 8 increase aligns with its recess 11, as well as the upper and lower conical surfaces 9 and 10, with the surfaces of the flanges 3 and 4. The position in which the clamping component 8 completely grips the flanges 3 and 4 is the closed position of the flange connector, as shown in FIG. 2.

Таким образом, из описания принципа действия фланцевого соединителя понятно, что зажимной компонент 8 функционирует в качестве поршня.Thus, from the description of the principle of operation of the flange connector, it is understood that the clamping component 8 functions as a piston.

Корпус фланцевого соединителя выполнен таким образом, что включает несколько частей, в каждой из которых размещен зажимной компонент 8 с фиксатором 14 и крышкой 15, между которыми образована рабочая полость 18. Текучую среду под давлением подают в каждую рабочую полость 18 одновременно. Гидравлическая система, обеспечивающая подачу текучей среды в рабочую полость 18, не изображена на чертежах, однако показано место подачи текучей среды в рабочую полость 18.The housing of the flange connector is designed in such a way that it includes several parts, in each of which there is a clamping component 8 with a lock 14 and a cover 15, between which a working cavity 18 is formed. Fluid under pressure is supplied to each working cavity 18 at the same time. The hydraulic system for supplying fluid to the working cavity 18 is not shown in the drawings, however, the place of fluid supply to the working cavity 18 is shown.

По достижении этого закрытого положения фиксатор 14 закручивают в крышку 15 до упора, чем достигается застопоренное положение фланцевого соединителя, как показано на Фиг. 3. Закручивание фиксатора 1 в крышку осуществляется с использованием инструмента, устанавливаемого в углубление фиксатора 14.Upon reaching this closed position, the latch 14 is screwed into the cover 15 until it stops, thereby achieving the locked position of the flange connector, as shown in FIG. 3. The twist of the latch 1 into the lid is carried out using a tool installed in the recess of the latch 14.

После достижения застопоренного положения фланцевого соединителя осуществляют стравливание давления из рабочей полости 18.After reaching the locked position of the flange connector, the pressure is vented from the working cavity 18.

Для того, чтобы вывести фланцевый соединитель из застопоренного положения требуется подать давление в рабочую полость 18 для снятия напряжений с фиксатора 14 и осуществить откручивание фиксатора 14 из крышки 15.In order to remove the flange connector from the locked position, it is necessary to apply pressure to the working cavity 18 to relieve stress from the latch 14 and to unscrew the latch 14 from the cover 15.

Принцип работы соединительного устройства согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на Фиг. 8 и 9, заключается в следующем. На Фиг. 8 изображено соединительное устройство в открытом положении, когда клиновидное сегментное разрезное кольцо 21 имеет максимальный диаметр и расположено вплотную как к крышке 15, так и к зажимному компоненту 8. При подаче в рабочую полость 18 текучей среды перемещение кольца 21 ограничено стопорным кольцом 22, но при этом, когда зажимной компонент начинает перемещаться в сторону фланцев 3 и 4, стопорные пальцы 24 выходят из соответствующих отверстий 25 в кольце 21. Далее, клиновидное сегментное разрезное кольцо 21, будучи установлено на пружинах 23, проходящих по всему диаметру кольца 21, уменьшается в диаметре, в то время как рабочая полость 18 увеличивается в объеме. При достижении кольцом 21 положения, проиллюстрированного на Фиг. 9, когда оно имеет минимальный диаметр, положение фланцевого соединителя является закрытым.The principle of operation of the connecting device according to the embodiment illustrated in FIG. 8 and 9, is as follows. In FIG. Figure 8 shows the connecting device in the open position when the wedge-shaped segment split ring 21 has a maximum diameter and is located close to both the cover 15 and the clamping component 8. When the fluid is supplied to the working cavity 18, the movement of the ring 21 is limited by the locking ring 22, but when this, when the clamping component begins to move towards the flanges 3 and 4, the locking fingers 24 come out of the corresponding holes 25 in the ring 21. Next, the wedge-shaped segment split ring 21, being installed on the springs 23, pro going around the entire diameter of the ring 21, decreases in diameter, while the working cavity 18 increases in volume. When the ring 21 reaches the position illustrated in FIG. 9, when it has a minimum diameter, the position of the flange connector is closed.

Распределение зажимных компонентов 8 вокруг фланцев 3 и 4 должно быть равномерным для обеспечения равномерного распределения зажимных усилий. В различных вариантах осуществления может быть использовано от трех и более зажимных компонентов 8 в зависимости от диаметра труб и требуемых зажимных усилий. При этом' следует отметить, что чем больше зажимных компонентов использовано, тем меньшее давление текучей среды необходимо создать в рабочей полости 18, и наоборот.The distribution of the clamping components 8 around the flanges 3 and 4 should be uniform to ensure an even distribution of clamping forces. In various embodiments, the implementation can be used from three or more clamping components 8, depending on the diameter of the pipes and the required clamping forces. Moreover, it should be noted that the more clamping components are used, the lower the pressure of the fluid must be created in the working cavity 18, and vice versa.

Модификации и усовершенствования вышеописанных вариантов осуществления настоящего технического решения могут быть очевидны для специалистов в данной области техники. Приведенные выше примеры осуществления не ограничивают объем охраны предлагаемого изобретения. Объем предлагаемого изобретения ограничивается только объемом прилагаемой формулы изобретения.Modifications and improvements to the above described embodiments of the present technical solution may be apparent to those skilled in the art. The above embodiments do not limit the scope of protection of the invention. The scope of the invention is limited only by the scope of the attached claims.

Claims

1. A flange connector for connecting the flange of the first pipe and the flange of the second pipe, comprising a housing,

made with the possibility of at least partial coverage around the circumference of the first pipe and the second pipe,

a plurality of clamping components are installed in the housing, each of which has a recess for aligning with the first and second pipe flanges, with each clamping component having a latch and a cap; however, the latch is configured to install its first end in the clamping component and with the possibility of fixing its second end in the lid by means of a threaded connection;

however, between the cover and the clamping component, a working cavity for the fluid is formed;

each clamping component is arranged to move between open and closed positions radially in relation to the flanges and in the direction of the flanges under the influence of fluid pressure in the working cavity.

2. The flange connector according to claim 1, in which the clamp of the clamping component is a fixing screw.

3. The flange connector according to claim 1, in which the clamp of the clamping component is a wedge-shaped split segment ring.

4. The flange connector according to claim 1, in which the housing is one-piece, containing many clamping components, each of which corresponds to a latch and a cover.

5. The flange connector according to claim 1, in which the housing is made up of a plurality of beakers interconnected by means of a welded joint, each beaker comprising a clamping component, a retainer and a lid.

6. The flange connector according to claim 1, in which the housing is made of separate segments, each of which contains a clamping component having a recess for alignment with the first and second pipe flanges, each clamp component and a latch and a cover.

7. The flange connector of claim 1, wherein the clamping component functions as a piston.

8. The flange connector according to claim 1, in which the walls of the recess of the clamping component corresponding to the surfaces of the flange of the first pipe and the flange of the second pipe are made conical.

9. The flange connector according to claim 1, further comprising at least one seal at the junction of the clamping component and the housing, and at least one seal at the junction of the housing with the cover.

10. The flange connector according to claim 1, in which the housing is configured to be attached to the first pipe by fastening means pre-installed on the first pipe.

11. The flange connector according to claim 9, in which the bayonet groove for fastening means mounted on the first pipe is made in the housing.