Соединительный узел для трубопроводов

Соединительный узел для трубопроводов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится к соединительному узлу и, в частности, к соединительному узлу, применяемому для разъемного соединения трубопроводов.

Нередко во многих отраслях промышленности требуется быстро и с возможностью разъединения соединить два прохода с текучей средой (например, трубы или шланги). Выбор текучей среды, подлежащей транспортировке, а также ее свойства могут быть очень разнообразными, включая такие газы, как кислород в медицинских масках, и такие жидкости, как нефть, добываемая при подводных буровых работах. Давление текучей среды, проходящей через соединительный узел, может меняться от значений, по сути равных давлению внешней среды в случае кислородных масок, до значений, равных давлению жидкостей высокого давления в нефтепроводах, которые в несколько раз превышают внешнее давление.

В уровне техники известен ряд быстроразъемных соединительных устройств, при помощи которых облегчается соединение трубопроводов путем образования на их концах соответствующих соединительных элементов. Соединение может иметь вид охватывающего соединительного элемента, имеющего патрубок, и соответствующего охватываемого соединительного элемента, содержащего головку, которая может входить в патрубок. Соединительные элементы дополнительно могут иметь размыкающие клапаны, края которых при нахождении охватываемого и охватывающего соединительных элементов в разъединенном положении перекрываются, препятствуя просачиванию текучей среды.

Однако в выполненных с возможностью разъединения соединительных устройствах, содержащих патрубок и головку, могут возникать значительные силы отталкивания, которые раздвигают охватываемый и охватывающий соединительные элементы. Сила отталкивания возникает вследствие давления, которое текучая среда, находящаяся внутри соединительного узла, оказывает на оконечную часть охватываемого соединительного элемента, и, следовательно, представляет собой произведение давления на площадь поперечного сечения головки в месте ее выхода из патрубка. Таким образом, с ростом давления текучей среды и увеличением диаметров сила отталкивания быстро возрастает. Если сила отталкивания превышает силу трения, удерживающую соединительные детали как единое целое, необходимо применять дополнительный вид механического крепления для предотвращения разъединения соединительного узла.

Однако может потребоваться отсоединение данных механических креплений под действием определенного усилия, действующего на соединительный узел. Например, для дозаправки в полете самолет-заправщик тащит за собой топливный трубопровод. На конце трубопровода, удаленном от самолета-заправщика, находится стыковочное устройство, которое содержит охватывающий элемент. Самолет, который должен быть дозаправлен, оснащен выходящей вперед насадкой, конец которой представляет собой охватываемый соединительный элемент. Для того чтобы предотвратить расстыковку соединительного узла во время турбулентности и при незначительных изменениях относительного положения самолета, соединительный узел должен включать удерживающее устройство какого-либо вида. Однако в аварийной ситуации необходимо, чтобы соединение размыкалось под действием заданного усилия. Это усилие известно, как сопротивление размыканию.

Желательно, чтобы сопротивление размыканию могло быть относительно небольшим по сравнению с сопротивлением механического удерживающего устройства, используемого для преодоления усилия расстыковки, с которой текучая среда, находящаяся внутри соединительного узла, действует на охватываемый элемент. Как следствие, это может привести к тому, что если приложенное усилие превышает усилие, обусловленное конструктивными допусками удерживающего устройства, которое было бы желательно в идеальном варианте, то удерживающее устройство просто сломается или разъединится.

Для того чтобы сопротивление размыканию можно было установить независимо, механизм, используемый для противодействия усилию расстыковки соединительного узла, можно отделить от механизма, используемого для создания сопротивления размыканию.

Известно, что для уменьшения усилий расстыковки, возникающих внутри соединительных узлов, узел располагают таким образом, что кроме усилия расстыковки, создаваемой текучей средой, эта же среда создает силу, противодействующую разъединению и действующую против усилия расстыковки. Соединительный узел выполнен таким образом, что площадь его внутренней поверхности, на которую оказывает давление текучая среда, равна площади поперечного сечения охватываемого соединительного элемента в месте его выхода из охватывающего соединительного элемента. Следовательно, соединение, как говорят, является «разгруженным», вследствие чего равнодействующая усилия расстыковки, обусловленная внутренними давлениями текучей среды, фактически равна нулю.

Однако на сегодняшний день выполненные с возможностью разъединения соединительные устройства содержат выступы и пути потока текучей среды, которые создают турбулентность при прохождении текучей среды от одного канала или трубы к другому каналу или трубе. Кроме того, такие трубопроводные соединения невозможно «почистить», что является требованием нефтеперекачивающей промышленности, состоящим в перемещении по внутреннему пространству нефтепровода устройства, предназначенного для очистки, придания нужных размеров или осмотра.

Целью данного изобретения является попытка устранения по меньшей мере одного из упомянутых выше, либо иных, недостатков.

Согласно одному аспекту данного изобретения соединительный узел, предназначенный для разъемного соединения трубопроводов, содержит охватываемый и охватывающий соединительные элементы, которые в процессе эксплуатации находятся в соединенном положении за счет размещения головки охватываемого элемента в патрубке охватывающего элемента и каждый из которых имеет сквозной канал, проходящий от его первого конца, предназначенного для подсоединения к трубопроводу, причем при сопряжении в процессе эксплуатации сквозные каналы каждого соединительного элемента совмещены вдоль первой продольной оси, а головка и патрубок совмещены вдоль второй продольной оси, которая расположена под углом к первой оси, при этом сквозные каналы образуют проход для текучей среды между двумя трубопроводами, а текучая среда по существу остается в проходе при помощи уплотнительного средства.

Угол наклона между первой и второй продольными осями предпочтительно составляет от 5 до 35°. Угол наклона между первой и второй продольными осями предпочтительно составляет от 10 до 30°. Угол наклона между первой и второй продольными осями предпочтительно составляет от 15 до 25°.

Предпочтительно уплотнительное средство может представлять собой первое и второе уплотнительные кольца. В процессе эксплуатации уплотнительные кольца могут быть расположены по любую сторону от места пересечения сквозных каналов и патрубка. Оба уплотнительных кольца могут представлять собой наружные уплотнительные кольца, расположенные на головке таким образом, чтобы не возникало равнодействующего усилия расстыковки. В альтернативном варианте оба уплотнительных кольца могут представлять собой внутренние уплотнительные кольца, расположенные внутри патрубка таким образом, чтобы не возникало равнодействующего усилия расстыковки. Однако предпочтительно первое уплотнительное кольцо может представлять собой внутреннее уплотнительное кольцо, расположенное внутри патрубка, а второе уплотнительное кольцо может представлять собой наружное уплотнительное кольцо на головке, так что текучая среда, находящаяся внутри канала для текучей среды, оказывает давление на внутренние поверхности, создавая равнодействующую силу, противодействующую расцеплению указанных сопряженных соединительных элементов.

В отличие от других соединительных устройств, в которых создается усилие расстыковки или система выравнивания давления, давление текучей среды, находящейся внутри соединительного узла, воздействует на него, создавая равнодействующую силу, противодействующую разъединению охватываемого и охватывающего соединительных элементов. Путем регулирования внутренних размеров узла данная равнодействующая сила (сопротивление расцеплению) может возникать при заданном сопротивлении размыканию или быть сравнительно низкой, при этом необходимое сопротивление размыканию задается дополнительным механизмом.

Предпочтительно проход для текучей среды, соединенный с первым концом охватывающего соединительного элемента, может быть совмещен со сквозным каналом указанного элемента, а проход для текучей среды, соединенный с первым концом охватываемого соединительного элемента, может быть совмещен со сквозным каналом указанного элемента. Второй конец охватываемого соединительного элемента может представлять собой головку. Второй конец охватывающего соединительного элемента может представлять собой патрубок, а сквозной канал охватывающего элемента может проходить от первого конца и пересекать патрубок.

Предпочтительно, наружный диаметр головки и внутренний диаметр патрубка по существу могут быть постоянными. Сквозные каналы, выполненные в охватываемом и охватывающем соединительных элементах, могут быть по существу прямолинейными, причем при эксплуатации при нахождении соединительных элементов в сопряженном состоянии сквозные каналы образуют прямолинейный проход для текучей среды. Сквозные каналы, выполненные в охватываемом и охватывающем соединительных элементах, могут иметь одинаковые неизменные диаметры.

Помимо этого данное изобретение предлагает однорядный поток текучей среды между двумя трубопроводами, который позволяет «почистить» соединение.

Предпочтительно, соединительный узел может дополнительно содержать разъемное крепежное средство, предназначенное для противодействия разъединению сопряженных соединительных элементов. Охватываемый соединительный элемент может дополнительно иметь диаметральное сквозное отверстие, а охватывающий соединительный элемент может дополнительно иметь по меньшей мере одно диаметрально совмещенное сквозное отверстие, и при сопряжении сквозные отверстия могут совмещаться, а крепежное средство может представлять собой штифт, который вставлен через отверстия. Диаметральное сквозное отверстие охватываемого соединительного элемента может быть расположено в головке, а одно или каждое диаметральное сквозное отверстие охватывающего соединительного элемента может быть расположено в патрубке. Крепежное средство может иметь первую деталь, которая в процессе эксплуатации плотно пригнана к охватываемому соединительному элементу, и вторую деталь, которая в процессе эксплуатации плотно пригнана к охватывающему соединительному элементу, причем в процессе эксплуатации первая и вторая детали зацепляются друг с другом, при этом указанное зацепление представляет собой крепежное средство. И первая, и вторая детали могут представлять собой зубчатую рейку с радиально расположенными зубьями. Радиально расположенные зубья первой детали могут быть обращены наружу, а радиально расположенные зубья второй детали могут быть обращены внутрь. Радиально расположенные зубья первой детали могут быть обращены внутрь, а радиально расположенные зубья второй детали могут быть обращены наружу.

Предпочтительно, первая деталь представляет собой зажим. Зажим может содержать упругий материал. Зажим может иметь первую и вторую части, расположенные с противоположных сторон вокруг первой продольной оси и объединенные соединительной частью, которая в процессе эксплуатации упирается во фланец на охватываемом соединительном элементе, причем указанный упор представляет первый узел, составленный из зажима и охватываемого элемента, и причем по меньшей мере одна из указанных первой и второй части имеет радиально расположенные зубья, отстоящие от соединительной части. Радиально расположенные зубья зажима могут зацепляться с возможностью расцепления при повороте по меньшей мере одной из первой или второй части вокруг соединительной части. Поверхность выступа в упоре с соединительной частью может представлять собой наклонную поверхность.

Предпочтительно, патрубок охватывающего соединительного элемента дополнительно имеет закрытый конец и выход из патрубка, причем в процессе эксплуатации выход сообщается с пространством, образованным между закрытым концом и дистальным концом головки, так что когда головку вставляют в патрубок, окружающая текучая среда, находящаяся внутри патрубка, выдавливается из выхода, и скорость истечения текучей среды из выхода определяет усилие установки, необходимое для введения головки в патрубок. Выход может проходить через закрытый конец патрубка. В выходе может быть расположен шплинт, который вставлен через отверстие, а охватывающий соединительный элемент дополнительно имеет отверстие, которое проходит ортогонально оси патрубка. Головка может дополнительно содержать несимметричный элемент, который выполнен для взаимодействия со шплинтом в процессе эксплуатации так, что если головка неправильно ориентирована вокруг второй продольной оси, то она упирается в шплинт до совмещения сквозных каналов.

Предпочтительно, охватываемый и охватывающий соединительные элементы дополнительно содержат взаимодействующие стыковочные элементы, причем указанное взаимодействие ограничивает взаимное расположение вокруг второй продольной оси так, чтобы головку можно было вставить в патрубок. Взаимодействующие детали могут содержать по меньшей мере один, а предпочтительно два охватываемых элемента, которые прочно прикреплены к охватываемому соединительному элементу и параллельны второй продольной оси, при этом для каждого охватываемого предмета взаимодействующих деталей дополнительно имеется соответствующий охватывающий элемент, который прочно прикреплен к охватывающему соединительному элементу, причем в процессе введения головки в патрубок каждый охватываемый элемент взаимодействует с каждым охватывающим элементом. Охватываемые элементы могут дополнительно иметь бороздки, а охватывающий соединительный элемент может дополнительно иметь отверстия, которые пересекают охватывающие элементы, причем в отверстиях расположено запирающее средство, которое в процессе эксплуатации зацепляется с бороздками, представляя разъемное удерживающее средство.

Предпочтительно, охватываемый соединительный элемент может содержать клапан, который, находясь в закрытом положении, препятствует протеканию текучей среды по сквозному каналу, а находясь в открытом положении, допускает протекание текучей среды по сквозному каналу. Клапан охватываемого соединительного элемента может функционировать между открытым и закрытым положением за счет поворота рабочего элемента. Рабочий элемент может приводиться в действие деталью охватывающего соединительного элемента, так что когда головку отсоединяют от патрубка, клапан поворачивается из открытого положения в закрытое положение. Клапан может дополнительно содержать смещающее средство, которое смещает клапан по направлению к закрытому положению, причем рабочий элемент приводится в действие деталью охватывающего соединительного элемента, так что когда головку вставляют в патрубок, клапан перемещается к открытому положению. Предпочтительно, охватывающий соединительный элемент содержит клапан, который, находясь в закрытом положении, препятствует протеканию текучей среды по сквозному каналу, а находясь в открытом положении, допускает протекание текучей среды по сквозному каналу. Клапан охватывающего соединительного элемента может функционировать между открытым и закрытым положением за счет поворота рабочего элемента. Рабочий элемент может приводиться в действие деталью охватываемого соединительного элемента, так что когда головку отсоединяют от патрубка, клапан поворачивается из открытого положения в закрытое положение. Клапан может дополнительно содержать смещающее средство, которое смещает клапан по направлению к закрытому положению, причем рабочий элемент приводится в действие деталью охватываемого соединительного элемента, так что когда головку вставляют в патрубок, клапан перемещается к открытому положению.

Предпочтительно, рабочие элементы содержат первую и вторую противоположные кромки, а другой соединительный элемент имеет взаимодействующий элемент, причем в процессе соединения взаимодействующий элемент перемещается относительно рабочего элемента и вдоль второй продольной оси, при этом взаимодействующий элемент, упираясь в первую из противоположных кромок, открывает клапан в процессе соединения элементов, а упираясь во вторую из противоположных кромок, закрывает клапан в процессе разъединения элементов.

Предпочтительно, каждый из соединительных элементов, охватываемый и охватывающий, имеет соответствующий запирающий элемент со сквозным отверстием. Запирающий элемент охватываемого элемента может быть выполнен с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором запирающий элемент перекрывает выход текучей среды и в котором с одной стороны от выхода текучей среды расположено второе уплотнительное кольцо, а с противоположной стороны указанного выхода расположено вспомогательное уплотнительное кольцо, и открытым положением, в котором запирающий элемент не перекрывает выход текучей среды. Запирающий элемент охватывающего элемента может быть выполнен с возможностью перемещения между закрытым положением, в котором запирающий элемент перекрывает выход текучей среды и в котором с одной стороны от выхода текучей среды расположено первое уплотнительное кольцо, а с противоположной стороны указанного выхода расположено вспомогательное уплотнительное кольцо, и открытым положением, в котором запирающий элемент не перекрывает выход текучей среды. Запирающий элемент может быть установлен с возможностью скольжения вокруг головки и внутри патрубка соответственно. Запирающий элемент может быть смещен по направлению к закрытому положению. Предпочтительно, каждый из соединительных элементов, охватываемый и охватывающий, может содержать крепежный элемент, предназначенный для удерживания каждого запирающего элемента в закрытом положении, при этом каждый соединительный элемент имеет плоский конец.

Предпочтительно, охватываемый соединительный элемент изготовлен из волокнистого композитного материала, причем вдоль головки плотность упаковки волокна в осевом направлении больше, чем плотность упаковки волокна в радиальном направлении. Охватывающий соединительный элемент может быть изготовлен из композитного материала, причем вдоль части патрубка плотность упаковки волокна в радиальном направлении больше, чем плотность упаковки волокна в осевом направлении.

Согласно дополнительному аспекту данного изобретения способ разъемного соединения трубопроводов включает введение головки охватываемого соединительного элемента в соответствующий патрубок охватывающего элемента, при этом соединительные элементы присоединяют к концу трубопроводов в месте их соединения, причем каждый соединительный элемент имеет сквозной канал, проходящий от его первого конца, предназначенного для подсоединения к трубопроводу, причем когда при эксплуатации сопрягают соединительные элементы, сквозные каналы каждого соединительного элемента совмещены вдоль первой продольной оси, а головка и патрубок совмещены вдоль второй продольной оси, которая расположена под углом к первой оси, при этом сквозные каналы образуют проход для текучей среды между двумя трубопроводами, а текучая среда по существу остается в проходе при помощи уплотнительного средства.

Предпочтительно, способ также включает установку аварийного штифта через диаметрально противоположные отверстия, выполненные в охватываемом и охватывающем соединительных элементах.

Данное изобретение включает любую комбинацию указанных в данном документе признаков или ограничений.

Данное изобретение может быть реализовано различными способами, но на примере будут описаны некоторые варианты выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой схематический разрез первого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.2 представляет собой схематический разрез первого варианта выполнения данного изобретения в сопряженном положении;

Фиг.3 представляет собой схематический разрез второго варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.4 представляет собой схематический разрез второго варианта выполнения данного изобретения в сопряженном и незакрепленном положении;

Фиг.5 представляет собой схематический разрез второго варианта выполнения данного изобретения в сопряженном и закрепленном положении;

Фиг.6 представляет собой схематический разрез третьего варианта выполнения данного изобретения в сопряженном и закрепленном положении;

Фиг.7 представляет собой изображение четвертого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении, на котором охватываемый соединительный элемент изображен сбоку, а охватывающий соединительный элемент изображен в разрезе;

Фиг.8 представляет собой схематический разрез четвертого варианта выполнения данного изобретения в сопряженном положении, причем охватываемый соединительный элемент изображен не в разрезе;

Фиг.9 представляет собой схематический вид сверху пятого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.10 представляет собой схематический разрез пятого варианта выполнения данного изобретения, представленного на фиг.9, по линии А-А;

Фиг.11 представляет собой схематический разрез пятого варианта выполнения данного изобретения, представленного на фиг.9, в начальном положении сопряжения, по линии А-А;

Фиг.12 представляет собой схематический разрез пятого варианта выполнения данного изобретения, представленного на фиг.9, в сопряженном положении, по линии А-А;

Фиг.13 представляет собой вид сбоку шестого варианта выполнения данного изобретения в сопряженном положении;

Фиг.14 представляет собой вид сбоку шестого варианта выполнения данного изобретения в среднем положении соединения;

Фиг.15 представляет собой боковой разрез шестого варианта выполнения данного изобретения в сопряженном положении;

Фиг.16 представляет собой боковой разрез шестого варианта выполнения данного изобретения в среднем положении соединения;

Фиг.17 представляет собой боковой разрез седьмого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.18 представляет собой боковой разрез седьмого варианта выполнения данного изобретения в почти сопряженном положении;

Фиг.19 представляет собой боковой разрез седьмого варианта выполнения данного изобретения в сопряженном положении;

Фиг.20 представляет собой боковой разрез восьмого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.21 представляет собой боковой разрез восьмого варианта выполнения в сопряженном положении;

Фиг.22 представляет собой вертикальную боковую проекцию девятого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.23 представляет собой вертикальную боковую проекцию девятого варианта выполнения данного изобретения в почти сопряженном положении;

Фиг.24 представляет собой вертикальную боковую проекцию девятого варианта выполнения данного изобретения в сопряженном положении;

Фиг.25а представляет собой схематический боковой разрез десятого варианта выполнения данного изобретения в сопряженном положении;

Фиг.25b представляет собой вид с торца фиг.25а;

Фиг.26а представляет собой схематический боковой разрез десятого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.26b представляет собой вид с торца фиг.26а;

Фиг.27 представляет собой схематический боковой разрез одиннадцатого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении;

Фиг.28 представляет собой схематический боковой разрез одиннадцатого варианта выполнения данного изобретения в почти сопряженном положении;

Фиг.29 представляет собой схематический боковой разрез одиннадцатого варианта выполнения в сопряженном положении;

Фиг.30 представляет собой схематический боковой разрез двенадцатого варианта выполнения данного изобретения в разъединенном положении.

На фиг.1 и фиг.2 изображен первый вариант выполнения данного изобретения. Соединительный узел 101 содержит охватываемый соединительный элемент 102 и охватывающий соединительный элемент 103, при этом указанные элементы изображены на фиг.1 и фиг.2 соответственно в разъединенном и соединенном положении. В данном варианте выполнения имеется ось А соединения (продольная ось, вдоль которой охватываемый соединительный элемент 102 вставляют внутрь охватывающего соединительного элемента 103 для формирования канала для прохода текучей среды) и ось В потока, ограниченная данным каналом. Оси А и В образуют угол α, составляющий примерно 20°.

Охватываемый соединительный элемент 102 имеет проксимальную часть 104 и дистальную часть, имеющую вид головки 106. Головка имеет вид по существу цилиндрического штыря, ось которого совпадает с осью А соединения. Охватываемый соединительный элемент дополнительно имеет круговой цилиндрический сквозной канал 108, проходящий между первым и вторым выходом, линейная ось которого совпадает с осью В потока. Диаметр указанного сквозного канала по существу постоянен. На дистальном конце проксимальной части расположен первый выход сквозного канала 108, а указанный конец сообщается с первым трубопроводом (не показан). Второй выход сквозного канала выполнен в периферической поверхности головки.

Охватываемый соединительный элемент 102 дополнительно имеет ограничитель 110. который проходит вокруг его проксимальной части 104. Ограничитель 110 имеет фронтальную опорную поверхность 112, расположенную по существу в месте контакта между головкой и проксимальной частью.

Сквозной канал 108 ограничен боковыми стенками 114, толщина которых по существу одинакова и позволяет противостоять силам, вызванным давлением текучей среды, проходящей по сквозному каналу. Как будет описано далее, в процессе эксплуатации в соединительном узле возникают изгибающие силы. Толщина боковой стенки в зоне фронтальной опорной поверхности 112 способствует противодействию данным изгибающим силам.

Кроме того, вблизи свободного конца головки охватываемый соединительный элемент 102 имеет наружное уплотнительное кольцо 115. Уплотнительное кольцо 115 расположено внутри кольцевой канавки, которая проходит по наружной периферической поверхности головки. Для того чтобы при введении головки в охватывающий соединительный элемент 103 уплотнительное кольцо обеспечивало герметизацию, наружный диаметр уплотнительного кольца больше, чем наружный диаметр головки 106.

Непосредственно рядом с дистальным концом головки имеется небольшое диаметральное сквозное отверстие 117.

Охватываемый соединительный элемент может быть изготовлен любым широко известным способом, например отливкой или механической обработкой заготовки. В альтернативном варианте охватываемый соединительный элемент, за исключением сквозного канала, предпочтительно изготавливать механической обработкой стержня, чтобы ось проксимального конца и ось головки совпадали, без сквозного отверстия. Затем до обработки на станке сквозного канала пруток можно изогнуть таким образом, чтобы оси проксимального конца и головки были расположены под углом α.

Охватывающий соединительный элемент 103 содержит корпус, имеющий сквозной канал 121, внутренний диаметр которого совпадает с внутренним диаметром сквозного канала 108 охватываемого соединительного элемента 102, а также патрубок 122. И сквозной канал 121, и патрубок 122 по существу прямые и имеют круговую цилиндрическую форму. Открытый конец 124 охватывающего соединительного элемента 103, в котором расположен выход сквозного канала 121, выполнен для сообщения со вторым трубопроводом (не показан). Ось патрубка 122 совпадает с осью А соединения. Размер патрубка 122 обеспечивает плотную посадку головки охватываемого соединительного элемента 102.

Патрубок 122 имеет глухое центральное отверстие, которое проходит вплоть до торцевой поверхности 126. У открытой части патрубка, по его внутренней периферической поверхности расположено внутреннее уплотнительное кольцо 128. Уплотнительное кольцо 128 расположено внутри кольцевой канавки, выполненной во внутренней поверхности патрубка 122. Внутренний диаметр уплотнительного кольца меньше, чем внутренний диаметр центрального отверстия патрубка, так что когда головка 106 входит в патрубок 122, уплотнительное кольцо 128 обеспечивает герметизацию с наружной цилиндрической поверхностью головки.

Торцевая поверхность 126 имеет отверстие 130 для истечения текучей среды, при помощи которого патрубок сообщается с внешней средой, окружающей охватывающий соединительный элемент 103.

Между открытым концом 124 и выходом 132, расположенным в периферической стенке патрубка 122, проходит сквозной канал 121. Между внутренним уплотнительным кольцом 128 и глухим концом патрубка расположен выход 132.

Открытый конец 124 представляет собой по существу цилиндрический стержень, который отходит от корпуса охватывающего соединительного элемента 103 и расположен на одной оси со сквозным каналом 121. Границы сквозного канала в открытом конце 124 определены боковыми стенками 134. Толщина боковых стенок 134 по существу одинакова и достаточна для того, чтобы противостоять силам, созданным давлением находящейся внутри текучей среды.

Корпус охватывающего соединительного элемента 103 таков, что при эксплуатации толщина стенок позволяет противостоять возникающим силам и, в частности, упомянутым в данном документе изгибающим силам, спрямляющим патрубок и сквозной канал до меньших углов взаимного соединения.

У дистального конца патрубка в его стенках выполнена пара небольших, диаметрально расположенных сквозных отверстий 136.

Охватывающий соединительный элемент можно изготовить любым известным способом, например отливкой или механической обработкой заготовки. В альтернативном варианте охватывающий элемент предпочтительно изготавливать из двух частей. Первая часть может быть изготовлена механической обработкой стержня и имеет все элементы, радиальные и аксиальные относительно оси патрубка, а вторая часть, представляющая собой стержень или трубу, прикреплена к первой части. Ось второй части расположена под углом α относительно первой части. Вторую часть можно присоединить любым из известных способов, который обеспечивает уплотнение между двумя деталями. Затем на станке можно проточить сквозной канал.

Для выполнения соединения охватываемый и охватывающий соединительные элементы приводят в положение, изображенное на фиг.1, после чего головку 106 продвигают вперед к патрубку 122 в продольном направлении (вдоль оси А). В процессе установки наружное уплотнительное кольцо 115, расположенное вокруг наружной цилиндрической поверхности головки, в состоянии проскочить внутреннее уплотнительное кольцо 128, расположенное на внутренней цилиндрической поверхности патрубка, поскольку по меньшей мере одно из колец, а, как правило, оба кольца выполнены из упругого эластомерного материала.

Если головка полностью вошла в патрубок 122 по оси А соединения, то перемещение блокируется упором ограничителя 110 в охватывающий соединительный элемент 103. В данном положении сквозной канал 108 охватываемого соединительного элемента совмещен со сквозным каналом 121 охватывающего соединительного элемента, то есть указанные каналы совмещены по оси В потока. Как отмечено выше, указанные сквозные каналы имеют одинаковый внутренний диаметр, и, таким образом, при своем объединении они образуют плавный прямолинейный проход для текучей среды (смотри фиг.2).

Отверстие 130 для истечения текучей среды облегчает введение головки 106 в патрубок 122. До введения головки 106 в патрубок 122 в патрубке находится текучая среда из внешнего окружающего пространства, например воздух или морская вода. По мере введения головки в патрубок наружное уплотнительное кольцо 115 образует уплотнение со стенками патрубка. Следовательно, внешняя текучая среда выдавливается в направлении движения головки относительно патрубка. Незначительное количество текучей среды из окружающего пространства, находящейся внутри патрубка, может вытечь через выход 124 сквозного канала охватывающего соединительного элемента. Однако, как только уплотнительное кольцо 115 проскочило выход 132 сквозного канала, текучая среда может выйти из патрубка только через отверстие 130. Таким образом, понятно, что размеры отверстия 130 определяют силу сопротивления, которая возникает во время введения головки 106.

В процессе эксплуатации текучая среда, например нефть, вода или водосодержащая жидкость, под действием давления протекает по проходу, расположенному в соединительном узле 101. Проход обеспечивает протекание текучей среды между двумя трубопроводами, по существу по сквозным каналам 108, 121 охватываемого и охватывающего соединительного элементов 102, 103. Однако в месте пересечения двух сквозных каналов и в силу того, что наружный диаметр головки меньше внутреннего диаметра патрубка, что необходимо для введения головки в патрубок, в кольцевом пространстве между головкой и патрубком также имеется текучая среда. Наружное уплотнительное кольцо 115, которое образует уплотнение между головкой и стенками патрубка, препятствует просачиванию текучей среды в глухой конец патрубка. Внутреннее уплотнительное кольцо 128, которое образует уплотнение между патрубком и радиальной поверхностью головки, препятствует просачиванию текучей среды в открытый конец патрубка. Таким образом, трубопровод представляет собой два сквозных канала 108, 121 и кольцевое пространство, ограниченное двумя уплотнительными кольцами 115, 128.

Текучая среда оказывает равномерное давление на все внутренние поверхности прохода. Давление текучей среды создает изгибающие силы внутри соединительного узла, которые стремятся уменьшить угол взаимного соединения между осями А и В. Давление текучей среды вызывает как усилие размыкания, так и усилие соединения. Таким образом, если охватывающий соединительный элемент закреплен неподвижно, усилие размыкания является произведением давления текучей среды на площадь поперечного сечения головки 106 в месте расположения внутреннего уплотнительного кольца 128, а усилие соединения представляет собой произведение давления текучей среды на площадь поперечного сечения головки 106 в месте расположения наружного уплотнительного кольца 115. В данном варианте выполнения уплотнения выполнены таким образом, что усилия размыкания и соединения создают равнодействующее усилие, которое вталкивает головку в патрубок или удерживает ее там. Следовательно, данное равнодействующее усилие является произведением давления текучей среды на площадь поперечного сечения кольцевого пространства, образованного между головкой и патрубком. Совершенно очевидно, что за счет расположения обоих уплотнительных колец либо вокруг головки, либо вокруг патрубка получают равнодействующую усилия соединения, равную нулю.

Как показано на фиг.2, при нахождении охватываемого и охватывающего соединительных элементов в соединенном положении отверстия 117, 136, выполненные в указанных элементах, совмещены друг с другом. Сквозь эти отверстия можно вставить штифт, чтобы способствовать удерживанию охватываемого и охватывающего элементов в соединенном взаимном расположении. Штифт помогает сохранить соединение при приложении случайного усилия разъединения. С другой стороны, если приложена слишком большая сила, которая при противодействии могла бы привести к разрушению соединительного уз