CN101711303A - 具有相对的螺纹部的部件的螺纹元件和对应的管状螺纹连接 - Google Patents

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CN101711303A CN200880022058A CN200880022058A CN101711303A CN 101711303 A CN101711303 A CN 101711303A CN 200880022058 A CN200880022058 A CN 200880022058A CN 200880022058 A CN200880022058 A CN 200880022058A CN 101711303 A CN101711303 A CN 101711303A
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Abstract

部件(T2)的螺纹元件(EM)包括至少第一(FE1)和第二(FE2)螺纹部，每个螺纹部包括螺纹(TH1，TH2)，每个螺纹包括引导侧和承载侧。第一螺纹部(FE1)的螺纹(TH1)和第二螺纹部(FE2)的螺纹(TH2)的引导侧和承载侧以相对的方式相对于径向倾斜。

Description

具有相对的螺纹部的部件的螺纹元件和对应的管状螺纹连接
技术领域
本发明涉及部件的螺纹元件。
这里使用的术语“部件”指的是这样的任何元件或附件，即其趋向于通过至少两个螺纹部连接到另一个部件以与该另一个部件构成装配(made-up)连接，例如螺纹管状连接。
本发明涉及任何如下类型的部件，即其例如为了构成螺纹管状连接一旦通过装配连接到另一个对应部件上，则可能承受压缩和/或拉伸(或弯曲)负载。因此，其尤其适合于(但不限于)石油应用等。
背景技术
例如，该部件可能是管(任选地，很大长度的管)、管状连接(任选地，数十厘米长)、用于这些管的附件(悬挂件、横跨结构、安全阀、用于钻杆或工具接头的连接件、替代物等)。这种部件例如可用于钻探或者开采井。在此情况下，该部件连接到一起以便落入碳氢化合物的井或类似井内，并且构成钻柱、套管柱、衬管柱或者也构成油管柱(开采柱)。
装配上述类型的部件的螺纹元件包括螺纹部，该螺纹部包含例如具有大致梯形形式的螺纹，每个螺纹包括接合引导侧(stabbing flank)和承载侧(loading flank)的直线牙顶，并且通过轴向距离(或者凹进或螺纹牙底)相互分隔开，该轴向距离大得足以容纳另一个部件的对应螺纹元件的螺纹部的螺纹，同时为对应的螺纹留下功能轴向间隙。
所述轴向间隙必须足以允许阳螺纹和阴螺纹容易地接合(当螺纹的承载侧具有负角度时(钩螺纹)尤其如此)，以便通过吸收由于机械加工公差以及在装配结束时的螺纹的径向干涉而导致的螺纹中的尺寸变化，允许它们在不受轴向干扰的情况下被装配并且避免在装配期间油脂的过压。
所述轴向间隙本身对已知为“优质”连接的螺纹连接的紧密性来说不是缺点，这是因为紧密性在这里由功能密封表面确保而与螺纹无关。
相反，其趋向于降低螺纹连接承受轴向压缩负荷的性能。
在装配之后，具有梯形螺纹的螺纹连接(并且更特别地，包括特定密封表面和定位该密封表面的轴向靠接表面的优质螺纹连接)经由承载侧接触，轴向间隙设置在引导侧之间。当这样的螺纹连接受到轴向拉伸负荷(例如，由于成列的在它们下面的管的重量)，螺纹马上经由它们的已经接触的承载侧传递这些负荷。相反，如果它们必须受到轴向压缩负荷，螺纹在吸收(take up)轴向间隙之前不能经由它们的引导侧传递这样的负荷。
但是，如本领域技术人员所知道的，在一些情况下，该部件可在特定时间受到轴向拉伸负荷而在其它时间受到压缩轴向负荷。例如，在一些井中当被设计成在张力下操作的部件由于剧烈温度变化(例如，当蒸汽喷射时)而受到压缩时，情况如此。对于如下的部件也是这样的情况，即落入偏斜井和/或经受比较剧烈的方向变化(折线)，并且出于此原因受到弯曲负荷，该弯曲负荷在部件外导致轴向拉伸应力并且在其中产生压缩应力。结果，在期间所述部件承受压缩负荷的开采阶段，它们的螺纹元件的一些部分例如螺纹的引导侧必须在能够有助于支承那些负荷之前(否则，在轴向靠接存在的情况下被轴向靠接支承)吸收它们的初始轴向间隙，并且被压缩的部件的性能与存在拉伸应力的情况相比下降。
作为实例，欧洲专利文献EP 0454147提出使用阳螺纹元件和阴螺纹元件，其中该螺纹元件之一的螺纹的承载侧和引导侧在装配结束时与另一螺纹元件的螺纹的承载侧和引导侧接触，在配合的螺纹牙底和牙顶之间提供径向间隙以限制油脂的过压。这种螺纹使得螺纹连接可忍受在拉伸和轴向压缩(或弯曲)方面的大的负荷。但是，由于螺纹的宽度的尺寸公差，而难以在产业规模上实现，并且在螺纹之间的凹部上，螺纹部一旦被装配就可能具有降低它们的压缩性能的轴向间隙，或者具有造成较差的密封表面的定位的轴向干涉配合。
同样为了提高压缩特性，例如在专利文献US 6155613和US6585299中已经提出使用阳螺纹元件和阴螺纹元件，它们各自的螺纹部仅具有略微不同的螺距，并且非常轻微不同的轴向宽度，或者螺纹之一包括中心区，该中心区具有与邻近的(周期性的)螺纹螺距不同的螺纹螺距。这些解决方案的缺陷在于它们难以控制和操作。
文献US 4629222使用这样的螺纹，在其中之一的长度上在端部螺纹部的螺旋之间具有相位变化，但是该螺纹基本上是针对另一目标、即增加在中心螺纹处的负荷传递。
因此，本发明旨在改进此情况。
发明内容
为此，提供了部件的螺纹元件，包括自由端和至少第一和第二螺纹部，每个螺纹部包括螺纹，每个螺纹包括引导侧和承载侧，所述第一螺纹部最接近所述自由端，并且所述第二螺纹部最接近所述部件的中心无螺纹部分。
可想到，引导侧是朝向部件的自由端并且在装配期间接合第一螺纹部，承载侧朝向与自由端相反的方向。
此螺纹元件的特征在于，其第一螺纹部的螺纹和第二螺纹部的螺纹的引导侧和承载侧相对于径向以“相对”方式倾斜。
换句话说，螺纹元件的第一和第二螺纹部分的螺纹具有相对的倾角，即相对于径向相反，而不必是相同值。
常规的并且根据惯例，在本文献中，牙侧角将在所考虑的牙侧的在牙顶侧的端部伸出在牙底处的牙侧的另一端时被定义为负的，而在相反情况下(没有伸出)被定义为正的。
对于本发明的螺纹元件可具有多种变型，其中至少一些特征可组合在一起，特别地：
●阳螺纹元件的第一螺纹部的或者阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹的引导侧(相对于径向)的倾角可是负的。；
●阳螺纹元件的第一螺纹部的或者阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹的承载侧(相对于径向)的倾角可是正的；
●阳螺纹元件的第一螺纹部的或者阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹的引导侧(相对于径向)的倾角的绝对值例如可分别小于阳螺纹元件的第一螺纹部的或者阴螺纹元件的第二螺纹部的相应的螺纹的承载侧(相对于径向)的倾角的绝对值；
作为实例，阳螺纹元件的第一螺纹部的或者阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹的引导侧的倾角的绝对值可在大约3°到大约15°的范围内；
作为实例，阳螺纹元件的第一螺纹部的或者阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹的承载侧的倾角的绝对值可在大约10°到大约30°的范围内；
●在一个变型中，阳螺纹元件的第二螺纹部的或者阴螺纹元件的第一螺纹部的螺纹的引导侧的相对于径向的倾角的绝对值可分别大于阳螺纹元件的第二螺纹部的或者阴螺纹元件的第一螺纹部的螺纹的承载侧的相对于径向的倾角的绝对值；
作为实例，阳螺纹元件的第二螺纹部的或者阴螺纹元件的第一螺纹部的螺纹的承载侧的倾角的绝对值可在大约3°到大约15°的范围内；
作为实例，阳螺纹元件的第二螺纹部的或者阴螺纹元件的第一螺纹部的螺纹的引导侧的倾角的绝对值可在大约10°到大约30°的范围内；
●第一螺纹部的螺纹的引导侧的倾角的代数值可基本等于第二螺纹部的螺纹的承载侧的倾角的代数值；
●第一螺纹部的螺纹的承载侧的倾角的代数值可基本等于第二螺纹部的螺纹的引导侧的倾角的代数值；
●第一和第二螺纹部可是锥形的。
在此情况，第二螺纹部例如可在具有希望的径向延伸部的径向肩部之后形成；
在一个变型中，该第一和第二螺纹部可基本设置在相同的锥形表面上。
●在一个变型中，第一和第二螺纹部可是直的，并且在距所述部件的纵向轴线第一和第二径向距离处形成；
●该第一和第二螺纹部可被中间区域轴向分隔开，该中间区域延伸这样的轴向距离，即该轴向距离被选择为通过基本弹性的变形吸收外部负荷和/或吸收螺纹元件的第一或第二螺纹部与匹配的螺纹元件的对应的第二或第一螺纹部之间的轴向间隙；
●该中间区域的轴向范围可与该轴向间隙的最大值成比例；
●该轴向间隙的最小值可是螺纹高度和牙侧的负角的绝对值的递增函数；
●该中间区域的至少一部分限定了密封表面，该密封表面可与另一个螺纹元件的对应密封表面形成紧密干涉接触。
本发明还提出了一种螺纹管状连接，其特征在于，其包括如上所述类型的阳螺纹元件和阴螺纹元件，该阳螺纹元件和阴螺纹元件相对应以使它们能够彼此装配。
作为实例，该第一和第二螺纹部被设置成使得一旦被装配并且在缺少外部拉伸、压缩或弯曲负荷时，一方面，阴螺纹元件的所述第一螺纹部的螺纹的引导侧和与其对应的阳螺纹元件的所述第二螺纹部的那些螺纹接触，另一方面，阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹的承载侧和与其对应的阳螺纹元件的第一螺纹部的那些螺纹接触，并且，一方面，在阴螺纹元件的第一螺纹部中和阳螺纹元件的第二螺纹部中的对应的螺纹的承载侧之间提供第一缓冲区，另一方面，在阴螺纹元件的第二螺纹部中和阳螺纹元件的第一螺纹部中的对应的螺纹的引导侧之间提供第二缓冲区。该第一缓冲区将在拉伸负荷存在时吸收轴向间隙，并且该第二缓冲区将在压缩负荷存在时吸收轴向间隙。
附图说明
本发明的其它特性和优点将从下文的详细说明和附图变得清楚，在附图中：
图1在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出“平齐(flush)”类型的螺纹管状连接的第一部件的阴螺纹元件的实施例的一个实例；
图2在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出平齐类型的螺纹管状连接的第二部件的阳螺纹元件的实施例的一个实例；
图3在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出由图1和2中所示类型的阳螺纹元件和阴螺纹元件形成的连接所构成的螺纹管状连接的实施例的一个实例；
图4在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出图2中所示类型的阳螺纹元件的第一螺纹部的螺纹的实施例的一个实例；
图5在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出图2中所示类型的阳螺纹元件的第二螺纹部的螺纹的实施例的一个实例；
图6A在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出在缺少外部负荷的情况下在装配循环结束时，图2所示类型的阳螺纹元件的第二螺纹部的螺纹与图1所示类型的阴螺纹元件的第一螺纹部的螺纹之间的配合的实例；
图6B在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出在缺少外部负荷的情况下并且在装配循环结束时，图2所示类型的阳螺纹元件的第一螺纹部的螺纹与图1所示类型的阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹之间的配合的实例；
图7A在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出在存在轴向拉伸负荷的情况下并且在装配循环结束时，图2所示类型的阳螺纹元件的第二螺纹部的螺纹与图1所示类型的阴螺纹元件的第一螺纹部的螺纹之间的配合的实例；
图7B在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出在存在轴向拉伸负荷的情况下并且在装配循环结束时，图2所示类型的阳螺纹元件的第一螺纹部的螺纹与图1所示类型的阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹之间的配合的实例；
图8A在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出在存在轴向压缩负荷的情况下并且在装配循环结束时，图2所示类型的阳螺纹元件的第二螺纹部的螺纹与图1所示类型的阴螺纹元件的第一螺纹部的螺纹之间的配合的实例；并且
图8B在沿纵向轴线XX的横截面中图解地示出在存在轴向压缩负荷的情况下并且在装配循环结束时，图2所示类型的阳螺纹元件的第一螺纹部的螺纹与图1所示类型的阴螺纹元件的第二螺纹部的螺纹之间的配合的实例。
附图将不仅用于说明本发明，而且还有助于本发明的适当的限定。
具体实施方式
本发明旨在提供能够以受控的方式容忍高的压缩以及拉伸负荷或者高的弯曲负荷甚至交替的这些负荷的可能是螺纹管状连接的部件的阳螺纹元件和阴螺纹元件。
下文，假设该部件用于碳氢化合物的井的钻探或开采，并且其具有连接或成一体的螺纹管状连接的至少一个阳螺纹元件或阴螺纹元件。本发明涉及任何类型的部件(OCTG壳体、衬管或管道、连接器、钻杆、钻探附件或井附件等)而与其用途无关，只要该部件包括具有至少两个螺纹部的至少一个阳螺纹元件或阴螺纹元件，该螺纹部可装配到另一个部件的阳螺纹元件或阴螺纹元件的两个螺纹部上以与该另一个部件构成装配组件，一个非限制性实例是螺纹管状连接。一般来说，本发明涉及一旦通过装配到另一个对应部件上而被连接就可承受外部压缩和/或拉伸负荷的任何类型的部件。
如图1和2可见，部件Ti(i＝1或2)包括体部或管状或中心部PCi，其通过阴螺纹元件(或端部)EF或阳螺纹元件EM，该元件EF或EM终止于自由端ELi。
阴螺纹元件EF或阳螺纹元件EM的自由端ELi在这里用作参考。结果，相对于给定的横向平面位于所述平面和自由端ELi之间的都被称为在该平面的上游。
本发明的阴螺纹元件EF(见图1)包括内部螺纹的至少第一不同部分FI1和第二不同部分FI2。
使用的术语“内部”在这里指的是在阴螺纹元件EF或阳螺纹元件EM的朝向纵向轴线XX的表面上设置的部分。径向是垂直于纵向轴线XX的方向。
此外，使用术语“螺纹部”在这里指的是在其中形成螺纹TH1或TH2的区域，螺纹TH1或TH2均被引导侧FS和承载侧FL限定(见图4和图5)。根据上述定义，螺纹TH1或TH2的引导侧通常安置在相同螺纹TH1或TH2的承载侧FL的上游。对于给定螺纹部螺距通常是恒定的。此外，螺纹的径向高度通常也是恒定的，但是其可增加或减小(如同头部或尾部螺纹的情况)。
第一内部螺纹部FI1是最接近第一部件T1的自由端EL1的螺纹部。第二内部螺纹部FI2是最接近第一组件T1的非螺纹部(因而最接近体部PC1)的螺纹部。
在图1所示的实例中，内部螺纹部FI1位于自由端EL1的下游，第二螺纹部FI2位于内部螺纹部FI1的下游，该第二螺纹部FI2可位于装配靠接部BVF(如图所示)的上游。此装配靠接部BVF例如表现为倒锥形环状类型的内表面的形式。
如图1所示，阴螺纹元件EF还可并且任选地包括置于第二内部螺纹部FI2和装配靠接部BVF之间的金属/金属密封表面SEF。
本发明的阳螺纹元件EM(见图2)包括至少一个第一外部螺纹部FE1和第二外部螺纹部FE2。
使用的术语“外部”在这里指的是沿阴螺纹元件EF或阳螺纹元件EM的朝向纵向轴线XX的径向相反方向的表面设置的部分。
第一外部螺纹部FE1是最接近第二部件T2的自由端EL2的螺纹部。第二外部螺纹部FE2是最接近第二部件T2的规则部或中心部(因此最接近体部PC2)的螺纹部。
在图2所示的实例中，第一外部螺纹部FE1位于自由端EL2的下游，第二外部螺纹部FE2位于第一外部螺纹部FE1的下游，该第二外部螺纹部FE2可位于装配靠接部BVM(如图所示)的上游。此装配靠接部BVM例如表现为在自由端EL2的位于第一外部螺纹部FE1上游的倒锥形环状类型端面的形式。在装配循环结束时，BVM将挤压在对应的阴螺纹元件EF的装配靠接部BVF上(见图3)。
如图2所示，阳螺纹元件EM还可并且任选地包括置于第一外部螺纹部FE1和装配靠接部BVM之间的金属/金属密封表面SEM。在装配循环结束时，此金属/金属密封表面SEM将挤压在对应的阴螺纹元件EF的金属/金属密封表面SEF上以便建立紧密的干涉配合。
应指出，类似于外部螺纹部FE1和FE2，内部螺纹部FI1和FI2可设置在直线的或锥形的表面上，只要它们允许接近第二内部螺纹部FI2或外部螺纹部FE2的螺纹TH2。
结果，可想到多种构造。因此，当第一螺纹部FI1或FE1和第二螺纹部FI2或FE2是锥形时，第二螺纹部FI2或FE2可例如(并且如图1和2所示)在希望的径向延伸部的径向肩部DR下游形成。此外并且如图1和2所示，第二螺纹部FI2或FE2优选地通过中间无螺纹区域ZIF或ZIM以及希望的轴向延伸部与第一螺纹部FI1或FE1分隔开。
此中间区域ZIF或ZIM将有助于接近第二内部螺纹部FI2或外部螺纹部FE2的螺纹TH2，并且减小或者消除装配相对螺纹部所必需的轴向螺纹间隙的影响。
在未示出的变型中，第一螺纹部FI1或FE1或第二螺纹部FI2或FE2可例如构成相同锥形螺纹的两个部分。在此情况下，优选地，第一螺纹部FI1或FE1或第二螺纹部FI2或FE2通过中间无螺纹区域轴向分隔开，该中间无螺纹区域可是锥形的(但是可以是直的)并且具有希望的轴向延伸部，用于更容易地接近内部第二螺纹部FI2或外部螺纹部FE2，并且减小或者消除装配相对的螺纹部所必需的轴向螺纹间隙。
在未示出的另一个变型中，第一螺纹部FI1或FE1或第二螺纹部FI2或FE2可例如是直的。在此情况下，它们必须在与纵向轴线XX相距第一和第二轴向距离处形成。在阴螺纹元件EF的情况下，将纵向轴线XX与第一内部螺纹部FI1分隔开的第一径向距离必须大于将纵向轴线XX与第二内部螺纹部FI2分隔开的第二径向距离。在阳螺纹元件EM的情况下，将纵向轴线XX与第一外部螺纹部FE1分隔开的第一径向距离必须小于将纵向轴线XX与第二外部螺纹部FE2分隔开的第二径向距离。
如在图3中可见，螺纹管状连接是通过将(图1所示类型的)第一部件T1的阴螺纹元件EF装配到(图2所示类型的)第二部件T2的阳螺纹元件EM上而构成的。
根据本发明，在每个阴螺纹元件EF或阳螺纹元件EM中，第一螺纹部FI1或FE1的螺纹TH1或者第二螺纹部FI2或FE2的螺纹TH2的引导侧FS和承载侧FL相对于径向以相对的方式(即相反地)倾斜。此构造在图2所示类型的阳螺纹元件EM的情况下在图4和图5中示出。更明确地，在图2、4和5所示的非限制性实例中，第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的引导侧FS和承载侧FL朝第二部件T2的自由端EL2倾斜(或者被定向)，使得在螺纹牙顶侧的引导侧FS的端部和承载侧FL的端部分别伸出和不伸出螺纹牙底的这些牙侧的另一端，而第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的引导侧FS和承载侧FL朝相同的第二部件T2的无螺纹部(或体部)CP2倾斜(或者被定向)，使得在螺纹牙顶侧的引导侧FS的端部和承载侧FL的端部不伸出和伸出在螺纹牙底的这些牙侧的另一端。类似地，在图1所示的非限制性实例中，第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的引导侧FS和承载侧FL朝第一部件T1的无螺纹部(或体部)CP1倾斜(或者被定向)，使得在螺纹牙顶侧的引导侧FS的端部和承载侧FL的端部分别不伸出和伸出螺纹牙底的这些牙侧的另一端，而第二内部螺纹部FI2的螺纹TH2的引导侧FS和承载侧FL朝相同第一部件T1的自由端EL1倾斜(或者被定向)，使得在螺纹牙顶侧的引导侧FS的端部和承载侧FL的端部分别伸出和不伸出螺纹牙底的这些牙侧的另一端。
第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的承载侧FL与径向之间的倾角被表示为ΦL1。第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的引导侧FS与径向之间的倾角被表示为ΦS1。第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的承载侧FL与径向之间的倾角被表示为ΦL2。第二外部螺纹部FE1的螺纹TH2的引导侧FS与径向之间的倾角被表示为ΦS2。
例如，如果假设该倾角当在螺纹牙顶侧有关的牙侧的端部没有伸出在螺纹牙底处的牙侧的另一端部时为正，当在螺纹牙顶侧有关的牙侧的端部伸出在螺纹牙底处的牙侧的另一端部时为负，则在所示的实例中，在阳螺纹元件EM的情况下，角度ΦL1和ΦS1分别为正的和负的，而角度ΦL2和ΦS2分别为负的和正的。在图1中的阴螺纹元件EF的实例中可看到相反的情况。在此情况下，第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的牙侧FL和FS的角度ΦL1和ΦS1分别为负的和正的，而第二内部螺纹部FI2的螺纹TH2的牙侧FL和FS的角度ΦL2和ΦS2分别为正的和负的。
应指出，可想到相反的情况。在此情况下，第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的牙侧FL和FS的角度ΦL1和ΦS1分别为正的和负的，而第二内部螺纹部FI2的螺纹TH2的牙侧FL和FS的角度ΦL2和ΦS2分别为负的和正的，第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的牙侧FL和FS的角度ΦL1和ΦS1分别为负的和正的，而第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的牙侧FL和FS的角度ΦL2和ΦS2分别为正的和负的。
还应指出，第一外部螺纹部FE1或第一内螺纹部FI1的螺纹TH1的牙侧FL和FS的角度ΦL1和ΦS1可相同或者不同(如图1、2和4所示的实例中的情况)。优选地，第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的引导侧FS的倾角ΦS1的绝对值小于相同的第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的承载侧FL的倾角ΦL1的绝对值。作为一个实例，第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的引导侧FS的倾角ΦS1的绝对值可在大约3°到大约15°的范围内。作为一个实例，ΦS1可被选择为等于-10°。第一外部螺纹部FE1的螺纹TH1的承载侧FL的倾角ΦL1的绝对值可在大约10°到大约30°的范围内。作为一个实例，ΦL1可被选择为等于+25°。
还优选地，第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的引导侧FS的倾角ΦS2的绝对值高于相同的第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的承载侧FL的倾角ΦL2的绝对值。作为一个实例，第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的引导侧FS的倾角ΦS2的绝对值可在大约10°到大约30°的范围内。作为一个实例，ΦS2可被选择为等于+25°。第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的承载侧FL的倾角ΦL2的绝对值可在大约3°到大约15°的范围内。作为一个实例，ΦL2可被选择为等于-10°。
类似地，第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的引导侧FS的倾角ΦS1的绝对值优选地高于相同的第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的承载侧FL的倾角ΦL1的绝对值。作为一个实例，第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的引导侧FS的倾角ΦS1的绝对值可在大约10°到大约30°的范围内。作为一个实例，ΦS1可被选择为等于+25°。第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的承载侧FL的倾角ΦL2的绝对值可在大约3°到大约15°的范围内。作为一个实例，ΦL2可被选择为等于-10°。
还优选地，第二内部螺纹部FI2的螺纹TH2的引导侧FS的倾角ΦS2的绝对值小于相同的第二内部螺纹部FI2的螺纹TH2的承载侧FL的倾角ΦL2的绝对值。作为一个实例，第二内部螺纹部FI2的螺纹TH2的引导侧FS的倾角ΦS2的绝对值可在大约3°到大约15°的范围内。作为一个实例，ΦS2可被选择为等于-10°。第二内部螺纹部FI2的螺纹TH2的承载侧FL的倾角ΦL2的绝对值可在大约10°到大约30°的范围内。作为一个实例，ΦL2可被选择为等于+25°。
优选地，不管螺纹牙侧和螺纹部如何，负角度的绝对值小于正角度的绝对值。因此，在图3的非限制性实例中，角度ΦS1的绝对值(10°)小于角度ΦL1的绝对值(25°)。
还应指出，优选地，第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的引导侧FS的倾角ΦS1基本等于第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的引导侧FS的倾角ΦS2。类似地，第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的承载侧FL的倾角ΦL1基本等于第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2的承载侧FL的倾角ΦL2。
还应指出，阴螺纹元件EF(或者阳螺纹元件EM)的第一内部螺纹部FI1(或者第一外部螺纹部FE1)的轴向长度优选地等于相同的阴螺纹元件EF(或者阳螺纹元件EM)的第二内部螺纹部FI2(或者第二外部螺纹部FE2)的轴向长度。但是，螺纹部的轴向长度可例如依据其它标准选择，并且以非限制性方式使相同螺纹的第一和第二螺纹部的承载侧FL或引导侧FS的展开表面平衡。
图6A和6B以图解方式(在沿纵向轴线XX的横截面中)示出在第一部件T1和第二部件T2的装配循环结束时以及在缺少外部负荷时，阳螺纹元件EM的第二外部螺纹部FE2的螺纹TH2和阴螺纹元件EF的第一内部螺纹部FI1的螺纹TH1的各自部分。在图6A和6B中可见，第一螺纹部FI1和FE1以及第二螺纹部FI2和FE2各自的设置能够限定：
在(阴螺纹元件EF的)第一内部螺纹部FI1中和在(阳螺纹元件EM的)第二外部螺纹部FE2中的分别对应的螺纹TH1和TH2的承载侧FL之间的第一缓冲区ZT1；以及
在(阴螺纹元件EF的)第二内部螺纹部FI2中和在(阳螺纹元件EM的)第一外部螺纹部FE1中的分别对应的螺纹TH2和TH1的引导侧FS之间的第二缓冲区ZT2。
在缺少外部负荷时，与阳螺纹元件EM的第一外部螺纹部FE1和第二外部螺纹部FE2的相对(相反)倾斜相结合的阴螺纹元件EF的第一内部螺纹部FI1和第二内部螺纹部FI2的相对(相反)倾斜确保，第一内螺纹部FI1和第二外螺纹部FE2各自的螺纹TH1和TH2的引导侧FS相互靠接，并且同时，第二内螺纹部FI2和第一外螺纹部FE1各自的螺纹TH2和TH1的承载侧FL相互靠接。这导致了楔入效应，这样确保第一部件T1和第二部件T2的径向锁定，从而提高了它们的连接的整体完整性。
如在图7A和7B中所示，第一缓冲区ZT1的轴向间隙在轴向拉伸负荷期间将被吸收，而如图8A和8B所示，第二缓冲区ZT2的轴向间隙在轴向压缩负荷期间将被吸收。因此，应理解，在存在轴向压缩负荷和拉伸负荷时(例如，在弯曲期间在相对基体上)，第一缓冲区ZT1和第二缓冲区ZT2在相同连接上被使用以吸收轴向间隙。此后一种情况在一些方面对应于在一个基体上的图7A、7B和在相对基体上的图8A、8B的组合。
图6-8中所示的第一缓冲区ZT1和第二缓冲区ZT2的轴向延伸(轴向间隙)已被故意夸大以便使它们更易于理解。换句话说，它们可吸收的轴向间隙与实际情况相比被夸大。
在轴向压缩和/或拉伸负荷存在时，位于第一螺纹部FI1或FE1与第二螺纹部FI2或FE2之间的中间区域ZIF或ZIM也是有用的。在存在轴向拉伸负荷(见图7A和7B)时，一旦第一缓冲区ZT1的轴向间隙已被吸收，则拉伸负荷可被第一内部螺纹部FI1和外部螺纹部FE1以及第二内部螺纹部FI2和外部螺纹部FE2的全部承载侧FL吸收。更确切地说，一旦轴向间隙已被吸收，牵引在第一内部螺纹部FI1和第二外部螺纹部FE2的承载侧FL之间引起附加接触，该附加接触将吸收该负荷的一部分，从而减轻了第二内部螺纹部FI2和第一外部螺纹部FE1所承受的负荷。中间区域ZIM将然后确保此间隙被轴向拉伸时的弹性变形吸收(从而不具有可看出的永久改变)，因此允许连接(在此情况下，螺纹管状连接)在该负荷被释放时恢复到与其初始状况相同或接近的状况。
在轴向压缩负荷存在时的中间ZIF的作用(见图8A和8B)类似于上文针对在拉伸负荷的情况下的中间区域ZIM的描述。它们的区别之处在于负荷被第一内部螺纹部FI1和外部螺纹部FE1以及第二内部螺纹部FI2和外部螺纹部FE2的全部引导侧FS吸收，并且中间区域ZIF将使得能够确保该间隙被轴向压缩时的弹性变形吸收。
中间区域ZIM、ZIF的最小横截面部分的轴向广度优选地被选择为使得在对应的缓冲区的轴向间隙ZT1、ZT2的吸收之前不会被塑化。
非常优选地，中间区域ZIM、ZIF的最小横截面部分的轴向范围(extent)是对应的缓冲器ZT1、ZT2的最大轴向范围的递增线性函数。在考虑了螺纹的尺寸公差的情况下，根据情况，这些缓冲区的最大轴向广度等于螺纹部FE2-FI1或者FE1-FI2之间的最大轴向间隙。
因此，作为实例，对于700MPa的量级的弹性限度(规范API 5CT的C95等级)，如果中间区域的弹性变形不被有效地耐受，中间区域ZIM、ZIF的最小横截面部分的轴向广度或长度可等于螺纹的最大轴向间隙的大约200倍。如果耐受少量的弹性变形，其可以是轴向间隙的大约100倍。
在被轴向间隙的尺寸机械加工公差补充时，根据情况，缓冲区ZT1、ZT2的最小轴向广度可等于螺纹部FE2-FI1或者FE1-FI2之间的最小轴向间隙。
缓冲区ZT1、ZT2的最小轴向广度(根据情况，其等于螺纹部FE2-FI1或FE1-FI2之间的最小轴向间隙)优选地被选择为以避免由于负牙侧角而造成永久磨损。在此情况下，其优选地是负牙侧角的绝对值和螺纹高度的递增函数。更优选地，其可等于h.tan(ΦL2)；ΦL2是第二外部螺纹部FE2的承载侧角。
应指出，如果需要具有减小的径向体积的产品，中间区域ZIM和ZIF还可(至少部分地)限定金属/金属密封表面。对于已知为“成一体的半平齐”连接的螺纹连接的部件，情况尤其如此，该部件因此可包括在它们的第一FI1或FE1和第二FI2或FE2螺纹部之间的第一金属/金属密封表面，和在阴螺纹元件EF的情况下在它们的第二内部螺纹部FI2的下游的或者在阳螺纹元件EM的情况下在它们的第一外部螺纹部FE1的上游的第二金属/金属密封表面。
本发明并不局限于上文作为实例描述的(阳或阴)螺纹元件、部件以及螺纹管状连接的实施例，它们可涵盖在下文权利要求的上下文中本领域技术人员可想到的所有变型。
因此，本发明还涉及不同于上文所述的阳和阴螺纹元件的其他类型的阳和阴螺纹元件。作为实例，还可想到具有内部靠接的螺纹管状连接的螺纹元件，连接的(例如VAM TOP、NEW VAM、VAM ACE、DINOVAM、VAM HW ST类型)或者成一体“平齐”或“半平齐”(例如VAM SL、VAM MUST、VAM HP类型)。本发明还涉及不具有内部靠接的连接的阳和阴螺纹元件(例如，具有中心靠接的VAMSLIJ II类型或者具有外部靠接的VAM FJL类型)。

Claims (21)

1.部件(T2；T1)的螺纹元件(EM；EF)，包括自由端(EL2；EL1)和至少第一(FE1；FI1)和第二(FE2；FI2)螺纹部，每个螺纹部包括螺纹(TH1，TH2)，每个螺纹包括引导侧(FS)和承载侧(FL)，所述第一螺纹部(FE1；FI1)最接近所述自由端(EL2；EL1)，并且所述第二螺纹部(FE2；FI2)最接近所述部件(T2；T1)的中心无螺纹部分(PC2；PC1)，
其特征在于，所述第一螺纹部(FE1；FI1)的螺纹(TH1)和第二螺纹部(FE2；FI2)的螺纹(TH2)的引导侧(FS)和承载侧(FL)相对于径向以相对的方式倾斜。
2.根据权利要求1的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)的或者阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)的螺纹(TH1；TH2)的引导侧(FS)相对于径向的倾角是负的。
3.根据权利要求1或2的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)的或者阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)的螺纹(TH1；TH2)的承载侧(FL)相对于径向的倾角是正的。
4.根据权利要求1-3中任一项的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)的或者阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)的螺纹(TH1；TH2)的引导侧(FS)相对于径向的倾角的绝对值小于阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)的或者阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)的螺纹(TH1；TH2)的承载侧(FL)相对于径向的倾角的绝对值。
5.根据权利要求4的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)的或者阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)的螺纹(TH1；TH2)的引导侧(FS)的倾角的绝对值在大约3°到大约15°的范围内。
6.根据权利要求4或5的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)的或者阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)的螺纹(TH1；TH2)的承载侧(FL)的倾角的绝对值在大约10°到大约30°的范围内。
7.根据权利要求1-6中任一项的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第二螺纹部(FE2)的或者阴螺纹元件(EF)的第一螺纹部(FI1)的螺纹(TH1；TH2)的引导侧(FS)的相对于径向的倾角的绝对值分别大于阳螺纹元件(EM)的第二螺纹部(FE2)的或者阴螺纹元件(EF)的第一螺纹部(FI1)的螺纹(TH1；TH2)的承载侧(FL)的相对于径向的倾角的绝对值。
8.根据权利要求7的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第二螺纹部(FE2)的或者阴螺纹元件(EF)的第一螺纹部(FI1)的螺纹(TH1；TH2)的承载侧(FL)的倾角的绝对值在大约3°到大约15°的范围内。
9.根据权利要求7或8的螺纹元件，其特征在于，阳螺纹元件(EM)的第二螺纹部(FE2)的或者阴螺纹元件(EF)的第一螺纹部(FI1)的螺纹(TH1；TH2)的引导侧(FS)的倾角的绝对值在大约10°到大约30°的范围内。
10.根据权利要求4-9中任一项的螺纹元件，其特征在于，第一螺纹部(FE1；FI1)的螺纹(TH1)的引导侧(FS)的倾角的代数值基本等于第二螺纹部(FE2；FI2)的螺纹(TH2)的承载侧(FL)的倾角的代数值。
11.根据权利要求4-10中任一项的螺纹元件，其特征在于，第一螺纹部(FE1；FI1)的螺纹(TH1)的承载侧(FL)的倾角的代数值基本等于第二螺纹部(FE2；FI2)的螺纹(TH2)的引导侧(FS)的倾角的代数值。
12.根据权利要求1-11中任一项的螺纹元件，其特征在于，所述第一螺纹部(FE1；FI1)和第二螺纹部(FE2；FI2)是锥形的。
13.根据权利要求12的螺纹元件，其特征在于，所述第二螺纹部(FE2；FI2)在具有期望的径向延伸部的径向肩部(DR)之后形成。
14.根据权利要求12的螺纹元件，其特征在于，所述第一螺纹部(FE1；FI1)和第二螺纹部(FE2；FI2)基本设置在相同的锥形表面上。
15.根据权利要求1-11中任一项的螺纹元件，其特征在于，所述第一螺纹部(FE1；FI1)和第二螺纹部(FE2；FI2)是直的，并且在距所述部件(T2；T1)的纵向轴线第一径向距离和第二径向距离处形成。
16.根据权利要求1-15中任一项的螺纹元件，其特征在于，所述第一螺纹部(FE1；FI1)和第二螺纹部(FE2；FI2)被中间区域(ZIM；ZIF)轴向分隔开，中间区域(ZIM；ZIF)延伸这样的轴向距离，即该轴向距离被选择为通过基本弹性的变形吸收外部负荷和/或吸收螺纹元件(EM；EF)的第一螺纹部(FE1；FI1)或第二螺纹部(FE2；FI2)分别与匹配的螺纹元件(EF；EM)的第二螺纹部(FI2；FE2)或第一螺纹部(FI1；FE1)之间的轴向间隙。
17.根据权利要求16的螺纹元件，其特征在于，中间区域(ZIM；ZIF)的轴向范围与所述轴向间隙的最大值成比例。
18.根据权利要求16或17的螺纹元件，其特征在于，所述轴向间隙的最小值是螺纹高度和侧部的负角的绝对值的递增函数。
19.根据权利要求16-18中任一项的螺纹元件，其特征在于，所述中间区域(ZIM；ZIF)的至少一部分限定了密封表面，该密封表面能够与另一个螺纹元件(EF；EM)的相应的密封表面(ZIF；ZIM)形成紧密的干涉接触。
20.一种螺纹管状连接，其特征在于，其包括根据前述权利要求中任一项的阳螺纹元件(EM)和阴螺纹元件(EF)，该阳螺纹元件(EM)和阴螺纹元件(EF)相匹配以便它们可彼此装配。
21.根据权利要求20的螺纹管状连接，其特征在于，所述第一螺纹部(FE1；FI1)和第二螺纹部(FE2；FI2)被设置成使得一旦被装配并且在缺少外部拉伸、压缩或弯曲负荷时，一方面，阴螺纹元件(EF)的所述第一螺纹部(FI1)的螺纹(TH1)的引导侧(FS)和与其对应的阳螺纹元件(EM)的所述第二螺纹部(FE2)的那些螺纹(TH2)接触，另一方面，阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)的螺纹(TH2)的承载侧(FL)和与其对应的阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)的那些螺纹(TH1)接触，并且，一方面，在各螺纹的承载侧(FL)之间提供第一缓冲区(ZT1)，所述螺纹对应于阴螺纹元件(EF)的第一螺纹部(FI1)中的螺纹和阳螺纹元件(EM)的第二螺纹部(FE2)中的螺纹，另一方面，在螺纹的引导侧(FS)之间提供第二缓冲区(ZT2)，所述螺纹对应于阴螺纹元件(EF)的第二螺纹部(FI2)中的螺纹和阳螺纹元件(EM)的第一螺纹部(FE1)中的螺纹，所述第一缓冲区(ZT1)用于将在拉伸负荷存在时吸收轴向间隙，并且所述第二缓冲区(ZT2)用于将在压缩负荷存在时吸收轴向间隙。
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