CN110056315A - 一种无憋压螺纹连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无憋压螺纹连接结构，包括外螺纹接头和内螺纹接头；外螺纹接头上设置外螺纹，外螺纹包括依次连接的外螺纹齿顶、外螺纹导向面和外螺纹齿底；内螺纹接头上设置内螺纹，内螺纹包括依次连接的内螺纹齿底、内螺纹导向面和内螺纹齿顶；内螺纹齿顶和内螺纹导向面连接处设置泄压斜角，内螺纹齿顶上设置泄压槽；内螺纹齿高大于外螺纹齿高。上扣过程中螺纹脂通过泄压斜角、泄压槽以及外螺纹齿顶与内螺纹齿底之间的间隙顺利流出，解决了螺纹脂在螺纹接头连接内部形成憋压导致连接处存在较大的附加应力问题。提升了螺纹接头抵抗外部载荷的能力，提高了螺纹连接结构的安全性和使用寿命。同时，本发明易于加工制造，节省成本，适用范围广，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采机械领域，涉及一种无憋压螺纹连接结构。
背景技术
API(American Petroleum Institute，美国石油学会)偏梯形螺纹由于抗轴向拉伸和抗轴向压缩能力强而在石油行业广泛应用，API偏梯形管螺纹啮合时，由于外螺纹齿高和内螺纹齿高相同，起润滑和密封作用的螺纹脂被封闭在螺纹连接内，上扣过程中形成憋压导致大的应力，容易导致接头发生失效。目前，大量的特殊螺纹接头其螺纹形状也是基于API偏梯形螺纹改进来的，特殊螺纹接头综合性能优良，增加了专门的密封面和扭矩台肩，螺纹部分基于API偏梯形螺纹进行了改进，主要有改进型偏梯形螺纹、钩形螺纹、楔形螺纹。
但是，由于螺纹、密封面及扭矩台肩均能阻止螺纹脂在内部的流动，所以螺纹脂在特殊螺纹接头内部也形成了憋压而影响了接头的性能。螺纹脂憋压过高会造成螺纹齿变形、密封面损伤、外螺纹接头周向应力变大，降低了螺纹连接结构的安全性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无憋压螺纹连接结构，通过上扣过程中螺纹脂的顺利流出减小螺纹配合处的封闭压力，降低螺纹接头的应力水平，避免螺纹连接失效。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种无憋压螺纹连接结构，包括外螺纹接头和内螺纹接头；
外螺纹接头上设置外螺纹，外螺纹包括依次连接的外螺纹齿顶、外螺纹导向面和外螺纹齿底；
内螺纹接头上设置内螺纹，内螺纹包括依次连接的内螺纹齿底、内螺纹导向面和内螺纹齿顶；内螺纹齿顶和内螺纹导向面连接处设置泄压斜角，内螺纹齿顶上设置泄压槽；
内螺纹齿高大于外螺纹齿高。
本发明进一步的改进在于：
泄压槽的横截面为圆形、V形或方形。
泄压槽的槽顶宽度为0.5～1.0mm。
泄压斜角的锥度为1：2。
内螺纹齿高大于外螺纹齿高0.3～0.8mm。
外螺纹导向面与外螺纹齿底之间设置外螺纹导向面与齿底过渡圆弧面。
泄压槽设置在内螺纹齿顶中部。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过在内螺纹齿顶和内螺纹导向面连接处设置泄压斜角以及在内螺纹齿顶上设置泄压槽，同时保证内螺纹齿高大于外螺纹齿高；外螺纹接头和内螺纹接头上扣过程中螺纹脂通过泄压斜角、泄压槽以及外螺纹齿顶与内螺纹齿底之间的间隙顺利流出，进而减小了内螺纹和外螺纹配合处的封闭压力，降低外螺纹接头和内螺纹接头的应力水平，解决了螺纹脂在外螺纹接头和内螺纹接头连接内部形成憋压导致连接处存在较大的附加应力问题，以及由于应力变大导致的螺纹齿变形和密封面损伤问题。提升了螺纹接头抵抗外部载荷的能力，提高了螺纹连接结构的安全性和使用寿命。同时，本发明结构易于加工制造，节省成本，适用范围广，实用性强。
进一步的，槽顶宽度为0.5～1.0mm，宽度太小起不到泄压作用，太大会削弱齿顶接触面积而增大接触应力导致粘扣，0.5～1.0mm的槽顶宽度起到既泄压又防粘扣的效果。
进一步的，泄压斜角的锥度为1：2，通过泄压面积、齿顶和导向面的受力情况研究，锥度为1：2的泄压斜角在达到泄压效果的同时也可以避免螺纹齿受力失效情况的发生。
进一步的，外螺纹导向面与外螺纹齿底之间设置外螺纹导向面与齿底过渡圆弧面，圆弧过渡可以减小应力集中，避免局部应力过大，另外还延长了螺纹的疲劳寿命。
进一步的，泄压槽设置在内螺纹齿顶中部，泄压槽形成泄压通道，内外螺纹之间的螺纹脂在内外螺纹上扣或配合过程中可以通过泄压槽顺利流通，避免了不流通形成的高压，泄压槽设计在齿顶中部可以让螺纹脂更均匀地流通泄压。
附图说明
图1为本发明的无憋压螺纹连接结构示意图；
图2为本发明的图1中A处局部放大图；
图3为本发明的外螺纹接头结构示意图；
图4为本发明的内螺纹接头结构示意图。
其中：1-外螺纹接头；2-内螺纹接头；11-外螺纹齿顶；12-外螺纹导向面；13-外螺纹导向面与齿底过渡圆弧面；14-外螺纹齿底；21-内螺纹齿底；22-内螺纹导向面；23-泄压斜角；24-内螺纹齿顶；25-泄压槽。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-4，本发明一种无憋压螺纹连接结构，包括外螺纹接头1和内螺纹接头2；外螺纹接头1上设置外螺纹，外螺纹包括依次连接的外螺纹齿顶11、外螺纹导向面12和外螺纹齿底14；内螺纹接头2上设置内螺纹，内螺纹包括依次连接的内螺纹齿底21、内螺纹导向面22和内螺纹齿顶24。
内螺纹齿顶24和内螺纹导向面22连接处设置泄压斜角23，泄压斜角23的锥度为1:2，1:2的锥度综合考虑了泄压面积、齿顶和导向面的受力，在达到泄压效果的同时避免螺纹齿受力失效。
内螺纹齿顶24上设置泄压槽25，泄压槽25的横截面为圆形、V形或方形，泄压槽的槽顶宽度为0.5～1.0mm；槽顶宽度太小起不到泄压作用，太大会削弱齿顶接触面积而增大接触应力导致粘扣，0.5～1.0mm的槽顶宽度起到既泄压又防粘扣的效果。
内螺纹齿高大于外螺纹齿高，内螺纹齿高大于外螺纹齿高0.3～0.8mm，可以起到泄压和防螺纹粘扣的目的。
外螺纹导向面12与外螺纹齿底14之间设置外螺纹导向面与齿底过渡圆弧面13，圆弧过渡可以减小应力集中，避免局部应力过大，另外可以延长螺纹的疲劳寿命。
泄压槽25设置在内螺纹齿顶24中部，泄压槽形成泄压通道，内外螺纹之间的螺纹脂在内外螺纹上扣或配合过程中可以通过泄压槽顺利流通，避免了不流通形成的高压，泄压槽设计在齿顶中部可以让螺纹脂更均匀地流通泄压。
本发明无憋压螺纹连接结构通过在内螺纹齿顶和内螺纹导向面连接处设置泄压斜角以及在内螺纹齿顶上设置泄压槽，同时保证内螺纹齿高大于外螺纹齿高；外螺纹接头和内螺纹接头上扣过程中螺纹脂通过泄压斜角、泄压槽以及外螺纹齿顶与内螺纹齿底之间的间隙顺利流出，进而减小了内螺纹和外螺纹配合处的封闭压力，降低外螺纹接头和内螺纹接头的应力水平，解决了螺纹脂在外螺纹接头和内螺纹接头连接内部形成憋压导致连接处存在较大的附加应力问题，以及由于应力变大导致的螺纹齿变形和密封面损伤问题。提升了螺纹接头抵抗外部载荷的能力，提高了螺纹连接结构的安全性和使用寿命。同时，本发明结构易于加工制造，节省成本，适用范围广，实用性强。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无憋压螺纹连接结构，其特征在于，包括外螺纹接头(1)和内螺纹接头(2)；
外螺纹接头(1)上设置外螺纹，外螺纹包括依次连接的外螺纹齿顶(11)、外螺纹导向面(12)和外螺纹齿底(14)；
内螺纹接头(2)上设置内螺纹，内螺纹包括依次连接的内螺纹齿底(21)、内螺纹导向面(22)和内螺纹齿顶(24)；内螺纹齿顶(24)和内螺纹导向面(22)连接处设置泄压斜角(23)，内螺纹齿顶(24)上设置泄压槽(25)；
内螺纹齿高大于外螺纹齿高。
2.根据权利要求1所述的无憋压螺纹连接结构，其特征在于，所述泄压槽(25)的横截面为圆形、V形或方形。
3.根据权利要求1或2所述的无憋压螺纹连接结构，其特征在于，所述泄压槽的槽顶宽度为0.5～1.0mm。
4.根据权利要求1所述的无憋压螺纹连接结构，其特征在于，所述泄压斜角(23)的锥度为1：2。
5.根据权利要求1所述的无憋压螺纹连接结构，其特征在于，所述内螺纹齿高大于外螺纹齿高0.3～0.8mm。
6.根据权利要求1所述的无憋压螺纹连接结构，其特征在于，所述外螺纹导向面(12)与外螺纹齿底(14)之间设置外螺纹导向面与齿底过渡圆弧面(13)。
7.根据权利要求1所述的无憋压螺纹连接结构，其特征在于，所述泄压槽(25)设置在内螺纹齿顶(24)中部。
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