AT202514B - Vorrichtung zum Schutz des Gewindeendes von Stahlstangen, insbesondere für Ölförderpumpengestänge - Google Patents

Vorrichtung zum Schutz des Gewindeendes von Stahlstangen, insbesondere für Ölförderpumpengestänge

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AT202514B
AT202514B AT520357A AT520357A AT202514B AT 202514 B AT202514 B AT 202514B AT 520357 A AT520357 A AT 520357A AT 520357 A AT520357 A AT 520357A AT 202514 B AT202514 B AT 202514B
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AT
Austria
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rod
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AT520357A
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English (en)
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Edward Francis Higgins
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Edward Francis Higgins
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Description


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  Vorrichtung zum Schutz des Gewindeendes von   Stahtstangen,   insbesondere für ölförder- pumpengestänge 
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, zum Schutze des Gewindeendes einer Stahlstange, deren Gewindeteil kleineren Durchmesser aufweist, als der über eine ringförmige Schulter anschliessende Stangenteil, wobei die   Schutzvor-   richtung aus einer mit Hilfe eines Schrauben-   schlüssels   anziehbaren Kappe besteht, deren eines Ende abgeschlossen, der an das Ende   angrenzende   Teil zum Aufschrauben auf den Gewindieendteil der Stange, in einem gewissen Abstande von der Schulter, mit einem Innengewinde versehen ist und einen an den   Gewindeteil anschliessenden ge-     windef ien   Teil aufweist, der einen grösseren Innendurchmesser besitzt,

   als der unmittelbar benachbarteTeil. 



   Solche Vorrichtungen werden insbesondere zum Schutze von Gewindezapfen an Ölförderpumpengestängen, die im Betrieb und ! bei der Aufbrin-   gung   des Sdhutzfarbanstriches   aussergewöhnlichen   
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 : ;-hältnisse treten oft gleichzeitig auf, z. B. wenn die Pumpengestänge mit auf dem Gewindezapfen befestigter Schutzkappe in Farbe. getaucht und dann zum Trockenofen befördert werden. 



   Es wurden bereits verschiedene Vorrichtungen zum Schütze des Gewindeendes solcher Stahlstangen in Vorschlag gebracht. Ein solcher Vorschlag   betrifft z.   B. eine Schutzkappe mit einer Schulter und einem erweiterten gewindefreien Teil. Nach 
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 oder auch aus mit Harzmaterial getränkten Textilien hergestellt   Solche bekanntgewordene   Schutz-   kappen mussten aber meist   aus wenigstens zwei Stücken, entweder durch Zusammennieten oder   Zusammenschweissen, hergestellt werden.    



   Es wurde auch die Verwendung einer einstückigen Schutzkappe aus Zinkspritzguss, oder irgendeinem anderen Metall, das weicher als Stahl ist, 
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    sind, leichtliger Verwendung wirtschaftlich.   Da sie weicher als Stahl sind, schmiegen sie sich dicht an diesen an und schützen gleichzeitig das Gewinde gegen Beschädigungen durch Stösse. 



   Eine Schwierigkeit, die bisher der allgemeinen Verwendung derartiger   Spritzgusssehutzkappen   im Wege stand, ergibt sich aus dem Umstand, dass der   Wänneausdhnungskoeffizient   der   Zinkspritzguss   legierungen ein Mehrfaches desjenigen von Stahl beträgt. Die zum Brennen eines Farbschutzanstriches   erforderliche Wärnne bewirkt daher   eine er- 
 EMI1.4 
   gelöst   und infolge der bei der Behandlung auftretenden Bewegungen die Kappe gelockert wird. 



   Ziel der Erfindung ist es nun, die aufgezeigten 
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 durch sinnvoBs Kombination,ten aufweist als Stahl, dass der   gswindefreie Teil   gegen die Schulter drückbar und beim Anziehen der Schutzvorrichtung zwischen der Schulter und der Eingriffszone des Gewindes unter Druckspannung bringbar ist und dass die Ganghöhe der besagten Schutzvorrichtung kleiner als die dies Stangengewindes ist, demzufolge die Gewindegänge eine geringere Berürungsfläche, nach der   Erwär-   mung jedoch eine grössere Berührungsfläche aufweisen   und die Schutzkappe   bei höheren Tempemturen in stärkerem Masse festgehalten ist. 



   Nach einem anderen Merkma'l der Erfindung erweitert sich der gewindefreie Teil zu einem Rande hin. dessen Innendurchmesser grösser ist als der Aussendurchmesser der   Schulterkante an der   Stahlstrange, wobei die Innenfläche des gewindefreien . kegeligen Teiles in der Nähe des Randes so be-   schaffen ist, dass   sie sich dichtend gegen die Kante der Stangenschulter legen kann, wodurch bei einer   Wärmeausdehn. uilg   der Kappe   gegenüber   der Stange der   gewintdefreie Teil   sich in axialer Richtung verlängert,   während   er sich in radialer Richtung erweitert und dadurch eine Dichtung zwi- 

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 sehen der Innenfläche und der Kante der Stangenschulter aufrecht erhält. 



   Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Auf dieser zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schutzkappe für Pumpenge-   stänge mit Gewindezapfen,   in der die gestrichelten Linien ein Stangenende mit dem Gewindezapfen, der Schulter und dem anschliessenden Teil der Stange andeuten, Fig. 2 eine Draufsicht der Schutzkappe nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt in   vergrössertem Massstaba längs der   Linie 3-3 der Fig. 1, in dem die Schutzkappe auf dem Stangenende montiert dargestellt ist, und Fig. 4 einen weiteren Teilschnitt in vergrössertem Massstab, in dem die Wirkungsweise der Erfindung   veranschau-   licht wird. 



   Die Aufgabe besteht darin, das Gewinde a und die Stirnfläche der Schulter b des im Durchmesser weiteren Stangenendes c des Pumpengestänges d zu   schützen.   Zu diesem Zwecke dient eine Schutzvorrichtung 10 in Form einer Kappe, deren oberes Ende 11 geschlossen ist, mit einem Kappenkörper   12,   der am geschlossenen Ende 11 einen mit Innengewinde versehenen Teil 13 trägt, dessen AussenflächeimallgemeinendurcheinenSechskant gebildet wird und Schlüsselflächen 14 aufweist, während der gewindefreie Teil 15 des Kappenkörpers einen etwas grösseren Innendurchmesser 
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Dieser gewindefreie Teil 15geligen Teil 16 versehen ist, der sich radial erweitert und in einen Rand 17 ausläuft, dessen In-   nenndurchmesser   etwas grösser ist als der Durchmesser des dickeren Endes c der Pumpenstange d. 



   Im Inneren, anschliessend an den Rand 17, ist der kegelige Teil 16 mit einer Dichtfläche 18 versehen, die in einem Winkel e von etwa 60  zur Mittelachse f der   Gewind1eschutzkappe   angeordnet ist, wobei f auch die Achse des Gewindes ist. Diese Winkelverhältnisse sind in dem   vergrö-   sserten Teilschnitt nach Fig. 4 veranschaulicht, aus dem auch ersichtlich ist, dass das dickere Stangenende c mit einer KegeIfläche g versehen ist, die in einem Winkel von etwa 45'zur Stirnfläche der Schulter b liegt, die ihrerseits rechtwinkelig zur Mittelachse der Stange d liegt. Da diese Achse mit der   Mittelachse   der Schutzkappe zusammenfällt, ist sie nicht besonders dargestellt.

   Der Kegelwinkel h von 45  ist jedoch zum Vergleich mit dem Winkel e von 60  der innenliegenden Dichtfläche 18 des konischen Teiles 16 auf die Mittelachse f projiziert. 



   Die Gewinde a von Pumpenstangen der Ausführung wie die der Stange d sind im allgemeinen mit einer Gangzahl von 10 Gang pro Zoll hergestellt, und diese Gangzahl ist in Fig. 4 mit p'bezeichnet. Anstatt ein Gewinde mit gleicher Gangzahl vorzusehen, werden in dem Gewindeteil 13 der Kappe nur ein paar   Gewindegänge   19 angeordnet, deren Gangzahl p kleiner ist als p', z. B. 



  10¸ Gang pro Zoll. Dadurch, dass nur ein paar Gänge 19 in der Kappe 10 angeordnet sind und der erste oder die beiden ersten kegelig ausgebildet sind (die dem Rand der Kappe am nächsten liegenden), wird folgendes erreicht :
Anstatt einen wesentlichen Teil des Gewindes zum Tragen zu bringen, wie dies üblich ist, wird 
 EMI2.2 
    Zieldes, der in Berührung steht, auf   eine kleine Fläche beschränkt wird, die mit 20 bezeichnet ist. Zweck-   mässigerweise kann man   bei dieser beschränkten   Berührung von #einem einzeigen Gewindegang,   der   'berührt"sprechen,   wie aus dem Schnitt nach Fig. 4 ersichtlich ist.

   Wenn man   dagegen das ge-   samte Gewinde betrachtet, wird man feststellen, dass nicht eine   #Ein-Gang-Berührung" vorliegt,   sondern vielmehr die Berührung einer begrenzten Fläche, die zum Teil von der Verformung der Schutzkappe abhängig ist. 



   Es ist offensichtlich, dass beim Anziehen der Schutzkappe der Druck, der durch den gewindefreien Teil 15   übertragen wird, eine dichte   Auflage oegen die   BerühruraSäche   20   herbeiführt.   



  Durch die kleine Berürungsfläche 20 wird die Reibung verringert, so dass ein grösserer Teil der 
 EMI2.3 
 d & zu bei-Die   anderen, zwischen diesem #Berührungsgewin-   degang" und dem geschlossenen Ende der Kappe liegenden Gänge entfernen sich in zunehmendem Masse von den Gewindegängen der Stange, da die Gangzahl des Kappengswindes p kleiner ist als die 
 EMI2.4 
 p'.lich   vergrössert werden, falls   sich die Schutzkappe   gsg ; enü'ber   der Pumpenstange ausdehnen würde. 



  Und das ist genau das, was   geschieht,   und zwar infolge des grösseren Ausdehnungskoeffizienten der Kappe. Beim Erwärmen zum Einbrennen der Far-   bs vergrössert sich   die   Berührungsfläche   in starkem Masse und entwickelt dadurch eine grössere Druckund   Reibungskraft,   die die Kappe fest in ihrer Lage hält. Die innenliegende Dichtfläche 18 legt sich gegen die innenliegende Kegelkate i, die die Kante der Schulter b der Stange bildet und wird   soweit. angezogen, dass   sie sich etwas verformt. Dadurch wird eine feste Abdichtung zwischen zwei Metallflächen erzeugt, vorausgesetzt, dass sie nicht durch eine Ausdehnung der Kappe gegenüber der Starge gestört wird. 



   Nun   erzieh man   eine Steuerung dieser Verhältnisse durch die kegelige Ausbildung des gewindefreien Teils 15 und insbesondere durch den kegeligen Teil 16 desselben bis zum Rand   17,   so dass die innere Dichtfläche 18 beim Erwärmen und Abkühlen an der Kegelfläche g entlanggleiten kann, ohne jedoch die   Dichtung   zu unterbrechen. 



  Dies ergibt sich aus Verhältnissen, nach denen die Vektorensumme der Dehnungen der Dichtfläche 18 in axialer und radialer Richtung ungefähr in der 

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Richtung des Winkels h von   450 verläuft.   In je- dem Falle wird die radiale Ausdehnung des Ran- des 17, durch die die Dichtung unterbrochen wer- den könnte, durch die axiale Ausdehnung des ge-   windefreien Teiles. ! 5   ausgeglichen. 



   Die Vereinigung der oben'beschriebenen Merk- ma1e, die den Erfolg der Erfindung   gewährleisten,   wird als neuartig angesehen. Im Gegensatz zu an- deren Vorrichtungen, in denen Gewinde mit ver- schiedener Gangzahl zum Eingriff gebracht wor- den sind, beruht die Anordnung gemäss der Er- findung nicht auf einer Erzeugung einer Span- nung zwischen den Gewindagängen der Kappe,   deren gangzahl   p kleiner ist. Es werden im Gegen- teil wenige Gewindegänge verwandt, und es ist eine Toleranz zwischen den Gängen vorgesehen, um die   Gewindeberüh'nung   auf eine kleine tragen- de   Fläche   zu beschränken, die sich beim Erwärmen vergrössert. 



   Wenn auch die Erfindung nicht auf eine einzi- ge Ausführungsform, einen einzigen Werkstoff oder ein einziges Verfahren beschränkt ist, ist es doch offensichtlich von Vorteil, die oben erwähn- ten   Zinkspritzgusslegierungen   zu verwenden. Ihre
Weichheit gegenüber Stahl bietet die Gewähr ge- gen Stossbeschädigungen, durch die Spannungsan- häufungen hervorgerufen werden können, in deren
Folge ein vorzeitiger Dauerbruch der Pumpen- stange herbeigeführt werden kann. Andere Werkstoffe, insbesondere solche, die sich zum Giessen 
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 ;Gewisse Anpassungen und Abwandlungen wer-   ; den von. Fachleuten vorgenommen   werden.   In eini-   gen Fällen wird durch derartige Abänderungen ein Teil der Vorteile der Erfindung geopfert wer- den, ohne dass diese Falle ausserhalb dies Schutze reiches fallen.

   Der Gegenstand der Erfindung ist daher nicht in begrenztem Sinne aufzufassen, son- dern im vollen Sinne des Bereiches der Patentan-   sprüche.   



   PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Schutze des Gewindeendes 
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    Sta ! hlstange, deren Gewindetell kleinerenSchraubenschlüssels anziehbaren   Kappe besteht, deren eines Ende abgeschlossen, der an das Ende an-   grenizends   Teil zum Aufschrauben auf den Gewindeendteil der Stange in einem gewissen Abstande von der Schulter, mit einem Innengewinde versehen ist und einen an den Gewindeteil anschliessenden gewindefreien Teil ,aufweist, der einen grösseren Innendurchmesser besitzt, als der unmittelbar benachbarte Teil, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung einheitlich aus einem Gussmetall besteht, das einen grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als Stahl, dass der gewindefreie Teil gegen die Schulter drückbar und beim Anziehen der Schutzvorrichtung zwischen der Schulter und der Eingriffszone des Gewindes.

   unter Druckspannung bringbar ist und dass die Ganghöhe   der'besagten Schutzvoroh-   tung kleiner als die des Stangengewindes ist, demzufolge die   Gewindegänge   eine geringere Be- 
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 nach der Erwärmung jedoch einegrössere Berührungsfläche aufweisen und die Schutzkappe. bei höheren Temperaturen in stär-   kerem   Masse festgehalten ist.

Claims (1)

  1. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gewindefreie Teil (15) sich zu einem Rande (17) hin erweitert, dessen. Innen- durchmesser grösser ist als der Aussendurchmesser der Schulterkante an der StaMstange (d), wobei die Innenfäche des gewindefreien, kegeligen Teiles in der Nähe des Randes so beschaffen ist, dass sie sich dichtend gegen die Kante der Stangenschulter legen kann, wodurch bei einer Wärmeausdehnung der Kappe g) egenüber der Stange der gewindefreie Teil sich m axialer Richtung verlängert, während er sich in radialer Richtung erweitert und dadurch eine Dichtung zwischen der Innenfläche und der Kante der Stangenschulter aufrecht erhält.
    3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der die Schulter mit einer abgeschrägten Kante versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der kegeli- ge, gewindefreie Teil (16) so ausgebildet ist, dass er einen Winkel (e) mit der Gewindeachse (f) bildet, der grösser ist als der Winkel (h) der abgeschräg- ten Kante (g) gegen die Achse der Stange, wodurch die Auflagekraft sich dichtend auf die Ver- EMI3.4 zwischen der StangenschulterKegel konzentriert.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die abgeschrägte Kante eine Neigung von ungefähr EMI3.5 Stangenachse aufweist, dadurch gekenn-Schulter (g) der Stange (d) in Berührung steht, etw. a 600 gegenü ! ber der Gewindeachse (f) beträgt.
AT520357A 1956-08-06 1957-08-06 Vorrichtung zum Schutz des Gewindeendes von Stahlstangen, insbesondere für Ölförderpumpengestänge AT202514B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4225743A1 (de) * 1992-08-04 1994-02-10 Trw Nelson Bolzenschweisstechn Schutzkappe aus Kunststoff

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