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Gewindeverbindung, insbesondere für Bohrrohre
Bei dynamisch hochbeanspruchten Gewindeverbindungen treten häufig im Bereich des bzw. der letz- ten Gewindegangs des Zapfens Dauerwechselbrüche auf, deren Ursache auf die hohe örtliche Beanspru- chung der Schraubverbindung und die sich in diesem Querschnitt einstellende überlagerte Betriebsbean- spruchung zurückzuführen ist. Selbst bei sorgfältigster Beachtung der Arbeitsvorgänge bei der Anarbei- tung der Gewindegänge und damit dem Vorliegen einer geometrisch einwandfreien Gewindeverbindung unter Ausschaltung aller möglichen Werkstoffehler sind die Querschnitte der ersten Gewindegänge des
Zapfens einer wesentlich höheren Beanspruchung unterworfen als der Restanteil des Zapfens.
Zum Abbau von Spannungsfeldern ist es an sich bereits bekannt, Entlastungsrillen oder-kerben anzuordnen, so z. B. als umlaufende Rille in den wandverstärkten Verbinderteilen von Gestängerohrverbindungen. Weiters wurde auch schon vorgeschlagen, durch konstruktive Änderungen der Gewindegeometrie, beispielsweise durch unterschiedliche Steigungen oder nicht konstante Steigung des Zapfen-und Muffengewindes bzw. durch konkave oder konvexe Korrekturen des Kegelgewindes, zu einer gleichmässigen Belastung der einzelnen Gewindegänge zu gelangen. Auch durch thermisches Aufschrumpfen oder Aufpressen der Muffen kann die gewünschte Wirkung einer gleichmässigen Spannungsverteilung im Zapfen erreicht werden. Bei allen diesen Ausführungen gelingt es jedoch nur schwer, auftretende Schwierigkeiten völlig zu beseitigen.
So zeigt sich, dass im Falle der im wandverstärkten Verbinderteil angeordneten Entlastungsrille lediglich der Anteil der Betriebsumlaufbiegebeanspruchung in den gewindelosen Querschnitt verlagert wird, während wiederum bei einer Abweichung der Gewindegeometrie infolge natürlichen Verschleisses bei mehrmaliger Kraftverschraubung diese Geometrie verändert wird und dass schliesslich bei thermischen Verfahren unter Umständen Fehlerquellen dadurch entstehen können. dass die hohen Schrumpfspannungen in den Muffen Anlass zu Spannungskorrosionsrissen sind. Alle diese Verfahren lassen demnach den gewünschten Erfolg einer gleichmässigen Belastung des Gewindes beim Einsatz desselben mehr oder weniger fraglich erscheinen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet nunmehr eine Gewindeverbindung, insbesondere für Bohrrohre, bei der innerhalb des Bereiches der eigentlichen Verbindungsstelle der aussen befindliche Rohr- oder Verbinderteil an seiner Umfangsfläche im Bereich des Gewindes eine oder mehrere Entlastungsrillen aufweist.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Anbringung von Entlastungsrillen, die zum Unterschied von den bisher bekannten Ausführungen innerhalb des Bereiches der eigentlichen Verbindungsstelle an der Aussenfläche des Rohr- oder Verbinderteiles angeordnet sind, wird bewirkt, dass die Spannungsspitzen in den letzten Gewindegängen des jeweiligen Zapfengewtndes abgebaut werden und sich damit eine homogene Spannungsverteilung über den gesamten Bereich des Zapfengewindes einstellt.
Darüber hinaus werauch noch durch das Anbringen solcher Entlastungsrillen im Bereich der eigentlichen Verbindungsstelle die im Betrieb auftretenden Beanspruchungen, beispielsweise durch eine Überlagerung von Spannungen, nicht mehr auf die letzten Gewindegänge des Zapfens konzentriert, sondern es verteilen sich auch diese Spannungen mittels der Entlastungsrille oder -rillen auf den gesamten Zapfen.
Die bei der erfindungsgemässenRohrverbindung angeordneten Entlastungsrillen können vorteilhaft zum Schutz gegen Verschleiss und/oder Korrosion durch nichtmetallische Werkstoffe überdeckt und damit geschützt werden.
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Überdies hat es sich als günstig erwiesen, den Kerbenschutz nach aussen hin zu verstärken und die Entlastungsrillen mit einer nicht werkstoffgleichen, metallischen Auflage in Form einer Panzerung zu versehen.
In der Zeichnung wird an einem Ausführungsbeispiel der Erfindungsgegenstand noch näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine gemäss der Erfindung ausgeführte Rohrverbindung im Längsschnitt. Mit 1 ist der Zapfen bezeichnet, auf dem die Muffe 2 mit der Entlastungsrille 3 aufgeschraubt ist. Mit 4 ist der hochbeanspruchte erste Gewindegang bezeichnet. Die Fig. 2 und 3 stellen Längsschnitte von Rohrverbindungen dar, in denen schematisch die Spannungsverteilungen im Zapfengewinde eingezeichnet sind. Fig. 2 zeigt dabei die Spannungsanhäufung im Bereich des ersten Gewindeganges 4 bei einer Rohrverbindung ohne Entlastungsrille. Fig. 3 hingegen gibt die Verteilung des Spannungsfeldes wieder, wie sie gemäss der Erfindung nunmehr im Bereich des Zapfens 1 auftritt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gewindeverbindung, insbesondere für Bohrrohre, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Bereiches der eigentlichen Verbindungsstelle der aussen befindliche Rohr- oder Verbinderteil an seiner Umfangsfläche im Bereich des Gewindes eine oder mehrere Entlastungsrillen aufweist.