管道连接器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将两个管道(例如两个油管)连接成处于流体连通的设备、组件和方法。
【背景技术】
[0002]在石油工业中持续需要提供以使油漏的风险最小化的方式将油管连接在一起的合算且可靠的方法。
[0003]通常，使用法兰接头。这些法兰接头具有多个缺点。例如，法兰接头是易损坏的并且可因不均匀的螺栓上紧而受损。此外，橡胶密封件通常被用在这些接头内，并且通常由于热降解而失效，以及处于重大的损坏风险中并且当在现场组装接头时由于不良使用而相继失效。
[0004]法兰接头同样需要焊接。这在组装过程中是耗时的，从而增加了用于管道维修的停机时间以及存在火灾风险。此外，在关于涵盖维修的更好的离岸管道规章和更为细化的安全规则的新近提议中，需要雇佣有资格的焊接工来实施任何维修，这是相当大的附加费用。法兰接头的安装同样需要非常高的精度，从而需要用于组装的技术熟练的劳动力，由此进一步增加了维修成本。
【发明内容】
[0005]本发明的第一方面提供了一种用于将两个管道连接成处于流体连通的设备，该设备包括具有相反的开放端的连接器本体，每个开放端被构造成用于接收管道的自由端;机械联锁装置，其用于防止或限制该连接器本体相对于管道的自由端的轴向运动；以及机械密封装置，其用于在被插入到所述开放端中的一个中的管道和该连接器本体之间提供金属对金属的密封。
[0006]在正常使用中，该组件用于提供处于流体连通的这两个管道并防止管道的不期望的分离。该机械联锁装置有利地将所有部件锁定在一起以限制轴向运动，而无需使用已被焊接在一起的法兰或部件。提供该金属对金属的密封以便在该连接器本体的内表面和被接收在该连接器本体的开放端中的管道之间起作用。将会理解的是，在每个管道和该连接器本体之间需要密封件。该金属对金属装置提供了一种适用于承受高压和高温的非常牢固的密封。一种金属密封件也具有高耐腐蚀性，从而增加了该密封件的寿命，特别地在与诸如橡胶或石棉O型环或垫圈之类的常规密封件相比时更是如此。
[0007]在示例性实施例中，该机械密封装置包括被构造成装配在管道的自由端上以及被接收在该连接器本体的一端中的金属元件。在示例性实施例中，该金属元件被具体地确定尺寸以装配在管道上，以便确保该机械密封装置可以与该连接器本体相结合的方式形成牢固的密封。在示例性实施例中，该金属元件的几何形状确保了当在使用中被压缩时，该金属元件与该管道保持同心。
[0008]在示例性实施例中，该金属元件为具有锥形部的O形圈，该锥形部包括被布置成接触该连接器本体的对应倾斜表面的倾斜表面。在示例性实施例中，这两个倾斜表面具有略微不同的角度。在使用中，该O形圈表面邻近该连接器本体表面，从而形成非常牢固的密封。
[0009]在示例性实施例中，该设备还包括被构造成装配在该连接器本体的开放端上的盖罩。在示例性实施例中，该盖罩被用于向该金属元件施力，以便确保管道和该连接器本体之间的密封。
[0010]在示例性实施例中，该盖罩是被构造成接收该连接器本体的开放端的螺母。
[0011]在示例性实施例中，该盖罩在正常使用中基本上覆盖住该连接器本体的一端。在示例性实施例中，该盖罩的一端被构造成例如在具有非常小的间隙度的情况下接收管道的自由端。
[0012]在示例性实施例中，该连接器本体包括被布置以限制该盖罩沿着轴向方向相对于该连接器本体的运动的止动部。
[0013]在示例性实施例中，该止动部从该连接器本体的外表面径向地突出。
[0014]在替代实施例中，该连接器本体具有平坦的内表面。有利地，这可在使用中基本上限制管道内的流体与该机械锁定装置相接触的风险。
[0015]在示例性实施例中，该止动部是与该连接器本体的纵向轴线垂直的表面。
[0016]在示例性实施例中，该机械密封装置还包括弹性垫圈，该弹性垫圈被布置成用于维持由该盖罩施加在该金属元件上的力。在示例性实施例中，该垫圈被意在用于解决由该盖罩施加的力的任何变化(例如，当螺栓或施力的其它适当方法随着时间的流逝而变松时，所施加力的变小)，以确保在该机械密封装置和该连接器本体之间维持牢固的密封。
[0017]在示例性实施例中，该垫圈被构造成被定位在该盖罩和该金属元件之间。有利地，该垫圈保护该金属元件使其免受损伤，该损伤例如为在该盖罩接触该O形圈的情况下可能另外发生的磨损。
[0018]在示例性实施例中，该连接器本体具有平坦的内表面。
[0019]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括位于该连接器本体的内表面上的至少一个圆周沟槽。在这种实施例中，该沟槽被意在用于与位于被插入到该连接器中的该管道的外表面上的对应沟槽对齐，以便在该连接器本体和该管道之间限定用于接收诸如线材段之类的锁定元件的膛孔或通道，以便抵抗该管道和该连接器本体的分离。
[0020]在示例性实施例中，该盖罩具有位于内表面上的圆周沟槽，并且该连接器本体具有位于外表面上的圆周沟槽。在正常使用中，位于该盖罩上的沟槽与位于该连接器本体上的沟槽对齐，从而在该盖罩和该连接器本体之间限定用于接收诸如线材段之类的锁定元件的膛孔或通道，以便抵抗该管道和该连接器本体的分离。
[0021]在替代实施例中，该盖罩具有位于该盖罩的一端的内表面上的螺纹部，并且该连接器本体具有位于外表面上的螺纹部。在使用中，螺纹部彼此接合，以便能够将该盖罩旋拧到该连接器本体上并限制该盖罩相对于该连接器本体的轴向运动。在示例性实施例中，在该盖罩的另一端的内表面上设置圆周沟槽。在使用中，位于该盖罩上的沟槽与位于被接收在该连接器本体中的管道上的对应沟槽对齐，以便在该盖罩和该管道之间限定膛孔或通道，用于接收诸如线材段之类的锁定元件。
[0022]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括至少一个线材段，例如用于定位在形成于该连接器本体和被接收在其中的管道之间的膛孔或通道中，或定位在形成于该盖罩和被接收在该连接器本体中的管道之间的膛孔或通道之间。
[0023]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括用于定位在位于该盖罩的内表面上的沟槽中的至少一个中的至少一个线材段，以及用于防止或限制该连接器本体相对于该盖罩的轴向运动的介于该盖罩和该连接器本体之间的螺纹装置。
[0024]在示例性实施例中，机械联锁装置包括位于至少一个管道的外表面上的沟槽和位于该连接器本体的内表面上的突出部，二者均被构造成使得该突出部与该沟槽接合以防止或限制该连接器本体相对于管道的轴向运动。
[0025]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括位于该连接器本体的内表面上的至少一个突出部或倒钩。在示例性实施例中，该倒钩为圆周的。在示例性实施例中，该倒钩为锥形的。
[0026]在示例性实施例中，该连接器本体被作为单独的第一部分和第二部分提供，使得它们在使用中可被围绕该管道集合在一起。
[0027]在示例性实施例中，该连接器本体被沿着水平面分开以限定第一部分和第二部分。
[0028]有利地，由于该连接器本体的第一部分和第二部分可在横向方向中被围绕该设备的其余部件集合在一起，因此简化了该设备的安装。
[0029]在示例性实施例中，该连接器本体的第一部分和第二部分包括在垂直于该水平面的方向中延伸的膛孔，该膛孔被构造成接受连接部件，以便将该连接器本体的第一部分和第二部分彼此联接。
[0030]在示例性实施例中，每个膛孔包括具有与该水平面平行的平面的环形表面，该环形表面被构造成在使用中通过连接部件接合。
[0031]在示例性实施例中，该连接器本体被作为单独的端部或部分提供，使得第一部分为第一管道的自由端上或周围并且第二部分位于第二管道的自由端上或周围。在示例性实施例中，该连接器本体被沿着垂直平面分开。
[0032]本发明的第二方面提供了一种将两个管道连接成处于流体连通的管道组件，该组件包括两个管道，每个管道都具有自由端;具有相反的开放端的连接器本体，每个开放端都被确定尺寸以接收该管道中的一个的自由端；以及被定位于该连接器本体的每个开放端的机械联锁装置，用于在每个管道和该连接器本体之间提供金属对金属的密封。
[0033]在示例性实施例中，所有部件均可被有利地作为一个组装单元供给。这可在制造及到场运输方面提供成本节省。与现有方法相比，由于在现场相对较少地需要安装该组件，因此这也极大地简化了该安装过程。
[0034]在示例性实施例中，每个管道包括位于外表面上的至少一个圆周沟槽，并且该机械密封装置包括位于内表面上的至少一个圆周沟槽，使得位于该管道上的沟槽与该机械密封装置对齐，从而在该管道组件内限定至少一个膛孔或通道。
[0035]在示例性实施例中，线材位于每个通道内以限制该机械密封装置相对于该管道的运动。
[0036]在示例性实施例中，该连接器本体相对于该机械密封装置的运动受到螺纹装置的限制。
[0037]在示例性实施例中，该连接器本体包括从该连接器本体的内表面径向向内地突出的肩部，该肩部被布置成限制管道在轴向方向中相对于该连接器本体的运动。
[0038]在示例性实施例中，该肩部径向向内地突出一定程度，使得该肩部的内径基本上等于管道的内径。
[0039]在示例性实施例中，每个管道包括位于外表面上的至少一个圆周沟槽，并且该连接器本体包括位于内表面上的多个圆周沟槽，使得位于该管道上的沟槽与位于该连接器本体上的沟槽对齐，从而在该管道组件内限定用于接收在锁定元件中的至少一个膛孔或通道。
[0040]在示例性实施例中，每个机械密封装置包括金属元件，该金属元件被构造成定位在所述管道中的一个的自由端上并接触该连接器本体，从而形成密封。
[0041 ]在示例性实施例中，该金属元件是具有锥形部的O形圈，该锥形部包括被布置成接触该连接器本体的对应倾斜表面的倾斜表面。
[0042]在示例性实施例中，该第一金属元件是用于密封管道接头的环形密封元件，该密封元件包括:
[0043]装载表面、中间部和接触部；
[0044]该装载表面被构造成接收轴向力并经由该中间部将该力传递到该接触部，并且该接触部被构造成在该管道和周围的辅助密封元件之间提供密封；
[0045]其中，该接触部被构造成径向地突出超过该中间部，并且由此提供预定的环形变形区域，该环形变形区域被构造成在施加预定的轴向力时，与该辅助密封元件相符并且封靠在该辅助密封元件上。
[0046]在示例性实施例中，该接触部被构造成径向向外地突出超过该中间部。
[0047]在示例性实施例中，该接触部被构造成径向向内地突出超过该中间部。
[0048]在示例性实施例中，该连接器本体被作为单独的端部或部分提供，使得第一部分位于第一管道的自由端上或周围，并且第二部分位于第二管道的自由端上或周围。在示例性实施例中，该连接器本体被沿着垂直平面分开。
[0049]在示例性实施例中，该组件还包括被布置成定位在该管道的自由端上并向该金属元件施力的盖罩。
[0050]在示例性实施例中，该盖罩被构造成基本上覆盖住该管道的自由端和该金属元件。
[0051 ]在示例性实施例中，该组件还包括位于该盖罩和该金属元件之间的弹性垫圈，以保证在使用中由该盖罩施加在该金属元件上的力。
[0052]在示例性实施例中，该连接器本体包括从该连接器本体的内表面径向向内地突出的肩部。每个管道的自由端的插入由该内肩部限制，使得该连接器本体可被重复地定位在相对于该管道的正确位置中。
[0053]在示例性实施例中，该肩部的内径基本上等于管道的内径。这使流体流内的紊流量最小化，从而进一步减小了泄漏的风险并提高了该管道内的效率。
[0054]在示例性实施例中，每个管道包括位于外表面上的至少一个圆周沟槽，并且该连接器本体包括位于内表面上的多个圆周沟槽，使得位于该管道上的沟槽和位于该连接器本体上的沟槽对齐，从而在该管道组件内限定至少一个通道。在示例性实施例中，在该连接器本体的内肩部将管道始终定位在相对于该连接器本体的正确位置中时，对应的沟槽对齐，从而在该管道组件内形成通道。
[0055]在替代实施例中，该连接器的整个内表面可以是平坦的，没有内肩部。
[0056]在示例性实施例中，该盖罩的内表面设置有至少一个沟槽。在示例性实施例中，每个管道的外表面包括至少一个对应的沟槽。在使用中，位于该盖罩上的沟槽与位于该管道上的沟槽对齐，以限定用于接收用以阻止该盖罩和该管道的轴向分离的锁定元件(例如线材段)的膛孔或通道。在示例性实施例中，位于该管道上的每个沟槽均被设置于与该管道的自由端间隔开的位置处。在这种实施例中，在使用中，当已将锁定线材插入到通道中时，这极大地降低了该管道内的流体与锁定线材相接触的风险，该接触并不是合乎要求的。
[0057]在使该线材穿过每个盖罩和该管道之间的那些实施例中，该盖罩和该连接器本体之间提供螺纹连接，通过该螺纹连接，该盖罩被旋拧到该连接器本体上。
[0058]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括位于至少一个管道的外表面上的沟槽以及位于该连接器本体的内表面上的突出部，二者被构造成使得该突出部与该沟槽接合以防止或限制该连接器本体相对于管道的轴向运动。
[0059]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括位于该连接器本体的内表面上的至少一个突出部或倒钩。在示例性实施例中，该倒钩为圆周的。在示例性实施例中，该倒钩为锥形的。
[0060]在示例性实施例中，该连接器本体被作为单独的第一部分和第二部分提供，使得在使用中，它们可被围绕管道集合在一起。
[0061 ]在示例性实施例中，该连接器本体被沿着水平面分开以限定该第一部分和该第二部分。
[0062]有利地，由于该连接器本体的第一部分和第二部分可被在横向方向中围绕该设备的剩余部件集合在一起，因此简化了该设备的安装。
[0063]在示例性实施例中，该连接器本体的第一部分和第二部分包括在垂直于该水平面的方向中延伸的膛孔，这些膛孔被构造成接受连接部件，以便使该连接器本体的第一部分和第二部分彼此联接。
[0064]在示例性实施例中，每个膛孔均包括带有平行于该水平面的平面的环形表面，该环形表面被构造成在使用中通过连接部件接合。
[0065]在示例性实施例中，该连接器本体被作为单独的端部或部分提供，使得第一部分位于第一管道自由端上或周围，并且第二部分位于第二管道自由端上或周围。在示例性实施例中，该连接器本体被沿着垂直平面分开。
[0066]本发明的第三方面提供了一种将两个管道连接成处于流体连通的方法，该方法包括提供两个管道，每个管道均具有自由端;在每个管道的自由端上定位金属对金属的密封元件;并且在连接器本体内定位该管道的每个自由端，使得该连接器本体桥接这两个管道；其中，该金属对金属的密封元件在相应管道和该连接器本体之间提供了金属对金属的密封。
[0067]有利地，连接这两个管道的方法是非常简单的并且是容易重复的，这意味着需要最少的培训来实施该方法。同样，在管道维修的情况下，与当前方法相比，极大地减少了停机时间，从而使任何维修的成本最小化。此外，该方法避免了需要通常用于将两个管道联接在一起处于流体连通的法兰。
[0068]在示例性实施例中，该方法包括提供被构造成定位在每个管道的自由端上的盖罩的步骤，其中，该盖罩被构造成接收该连接器本体的开放端并向该金属元件施力，以便确保该管道和该连接器本体之间的密封。
[0069]在示例性实施例中，该方法也包括提供一种用于防止或限制该连接器本体相对于管道的轴向运动的机械联锁装置的步骤。
[0070]在示例性实施例中，该方法还包括在至少一个管道的外表面上形成圆周沟槽，并使该圆周沟槽与位于该连接器本体的内表面上的多个圆周沟槽中的至少一个对齐，以便限定至少一个通道。
[0071]在替代实施例中，该方法还包括在至少一个管道的外表面上形成至少一个圆周沟槽，并使该圆周沟槽与位于该盖罩的内表面上的多个圆周沟槽中的至少一个对齐，以便限定至少一个通道。
[0072]在示例性实施例中，该方法还包括将线材段穿过该至少一个通道，以便防止或限制该连接器本体相对于管道的自由端的轴向运动。
[0073]在于每个盖罩和该管道之间穿过该线材的那些实施例中，在该盖罩和该连接器本体之间设置螺纹连接，该盖罩被通过该螺纹连接旋紧到该连接器本体上。
[0074]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括在至少一个管道的外表面上形成沟槽并且在该连接器本体的内表面上设置突出部，以及使该突出部与该沟槽接合以防止或限制该连接器本体相对于管道的轴向运动。
[0075]在示例性实施例中，该机械联锁装置包括位于该连接器本体的内表面上的至少一个突出部或倒钩。在示例性实施例中，该倒钩为圆周的。在示例性实施例中，该倒钩为锥形的。
[0076]在示例性实施例中，该方法还包括在该盖罩和该密封元件之间设置用于向该密封元件施力的弹性垫圈。
[0077]在示例性实施例中，该机械密封装置也包括位于内表面上的螺纹部，并且该连接器本体包括位于外表面上的螺纹部，并且该方法包括接合该螺纹部，以便防止或限制该连接器本体相对于该机械密封装置的轴向运动。
[0078]在示例性实施例中，该机械密封装置也包括圆周沟槽，该圆周沟槽限定与位于该连接器本体的外表面上的圆周沟槽相结合的通道，并且线材段被穿过该通道，以便防止或限制该机械密封装置相对于该连接器本体的轴向运动。
[0079]本发明的另一方面提供了一种用于将管道连接到另一管道或连接器的联接装置，该联接装置包括连接器本体，该连接器本体具有用于防止或限制该连接器本体相对于该管道的自由端的轴向运动的机械接合装置；以及一种用于在该管道和该连接器本体之间提供金属对金属的密封的机械密封装置。
[0080]在示例性实施例中，该机械密封装置包括第一金属元件，该第一金属元件被构造成装配在管道的自由端上。
[0081]在示例性实施例中，该第一金属元件被具体地确定尺寸以装配在管道上，以便确保该机械密封装置可与该连接器本体相结合地形成牢固密封。
[0082]在示例性实施例中，该机械密封装置还包括第二金属元件，该第二金属元件被构造成定位在该第一金属元件和该连接器本体的内表面之间，使得在该第一金属元件和该第二金属元件之间形成该密封。
[0083]在示例性实施例中，该第一金属元件是用于密封管道接头的环形密封元件，该密封元件包括:
[0084]装载表面、中间部和接触部；
[0085]该装载表面被构造成接收轴向力并经由该中间部将该力传递到该接触部，并且该接触部被构造成在该管道和周围的辅助密封元件之间提供密封；
[0086]其中，该接触部被构造成径向地突出超过该中间部，并且由此提供预定的环形变形区域，该环形变形区域被构造成在施加预定的轴向力时，与该辅助密封元件相符且封靠在该辅助密封元件上。
[0087]在示例性实施例中，该接触部被构造成径向向外地突出超过该中间部。在示例性实施例中，该接触部被构造成径向向内地突出超过该中间部。
[0088]在示例性实施例中，该接触部的横截面为基本上呈局部圆形的。在示例性实施例中，该中间部的轮廓在横截面中是至少部分凹入的。在示例性实施例中，该中间部朝向该接触部逐渐变细。在示例性实施例中，该密封元件为金属的。
[0089]在示例性实施例中，该金属元件为具有锥形部的O形圈，该锥形部包括被布置成接触该连接器本体的对应倾斜表面的倾斜表面。在示例性实施例中，这两个倾斜表面具有略微不同的角度。在使用中，该O形圈表面邻接该连接器本体表面，从而形成非常牢固的密封。
[0090]在示例性实施例中，该第二金属元件为被构造成在使用中包围住该管道的自由端的套筒。在示例性实施例中，该套筒被构造成在使用中桥接管道的自由端。
[0091]在示例性实施例中，该联接装置还包括用于向该第一金属元件施力的机构，以便确保该管道和该连接器本体之间的密封。
[0092]在示例性实施例中，该连接器本体