CN1220716A - 管子用螺纹接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有防止过拧入或欠拧入装置的一种管螺纹接头。该接头包括一带有外部螺纹(8)的阳部件(3)和一带有内部螺纹的阴部件(2),这两个部件可以用预定大小的扭矩装配到一起。布置在阴螺纹(19)以外的一阴部分(7)和布置在阳螺纹(12)以外的一阳部分(13)在它们的内表面(14)和外表面(15)之间提供一环形区域,其中,至少一部分形成一校准区域(20),校准空间内的胶粘剂保证阴部件(7)和阳部件(13)之间的机械连接。这种接头特别适合用于石油和天然气工业。

Description

管子用螺纹接头

本发明涉及一种新型管子用螺纹接头，它提供有防止过拧入或欠拧入的装置，以防止在用本发明接头将两个管件连接到一起以后一个管件相对于另一管件发生不期望的或非控制的转动。

目前，大部分接头没有提供防止过拧入或欠拧入的装置，只要提供一大于装配两个管件所需扭矩的扭矩就够了，从而使一个管件相对于另一管件产生转动，实现在拧入方向和拧开方向的转动。

然而，在某些场合，在将接头拧紧到所要的扭矩以后，必须防止一个管件相对于另一个管件产生相对转动。在操作过程中，由于管子受到力和位移作用，会导致这种欠拧入或过拧入，力或位移会产生大于连接扭矩的扭矩。特别是由于作用扭矩后产生振动也会产生过拧入或欠拧入，此时所作用的扭矩小于初始连接所用的扭矩。

一般地，此时可以采用焊接接头，当然，这种接头的缺点是需要相当多的材料。这种接头不能拆开且仅能适用于易于焊接的材料。

根据本发明，该接头特别适用于(但不局限于)石油和天燃气工业，其中钢管通过上述接头彼此连接到一起，形成多种形状长短不同的主管线，用于输送各种流体或流体混合物。

根据本发明，该接头特别适合于石油和天燃气工业，形成用于海上开采的多种主管线，如将浮船(floating platform)或平底船(barge)与海底连接，或将海底的一点与另一点连接。

获得海上石油或天燃气的可靠和安全开采条件非常关键，使得接头一旦以控制的扭矩拧到一起以后，在操作过程中就不会由于非控制因素而产生过拧入或欠拧入。

一般地，目前这些主管线都是由约12米的标准长度的钢管构成，例如，用焊接接头将一个管子的一端和另一个管子的一端连接起来。由于振动，海潮、波、以及平底船相对于管子的相对运动，这些接头会受到各种运动的作用，这些运动又会产生力和扭矩，使一个管子相对另一个管子产生转动。

在管子的安装过程中或安装后的操作阶段，可以克服这种一个管件相对于另一管件产生转动的现象。

根据本发明，这种接头用于取代焊接接头。

根据本发明，这种接头当然可以用于石油或天燃气工业或其它工业(如地热工业)中的任何其它场合，特别是两个管件通过接头装配到一起以后，需要避免一个管件相对于另一个管件产生转动的任何场合，这种接头更具吸引力。

根据本发明，该接头可以用于石油和天燃气井用的套管(casing pipe)或装管(tubing pipe)。

带有防止在管件装配以后产生欠拧入或过拧入装置的连接管件的螺接头已经问世。在美国专利2,318,590中介绍了这种接头，用于通过接头工具装配起来的钻杆，它包括：芯棒，该芯棒位于管子的外周表面和接头套筒的每个自由端的内表面之间，在与外面相通的环形空间内；一包含朝外和朝内凹槽的环形件，配装在管子和套筒的相应凹槽中；管子和套筒和上面环形块配装到一起。

这种起着阻止产生过拧入或欠拧入的环形件可以直接布置在管和套筒之间，或通过延伸套筒的一第三中间块的中间。美国专利2,318,590描述了复杂程度不同的多种型式，它们的共同特征在于在接头的外面或在接头中与外面相通的空间内布置有一套机械连接管和套筒的辅助部件。

在美国专利2,797,109中我们可以发现相同的构思，作为阻塞元件，多个齿形部分插到接头端部和与外面相通的位于一个管子外表面和另一管子内表面之间的环形空间内，齿轮部分的尖锐边缘起着防止过拧入和欠拧入的作用。

美国专利2,845,106利用相同的原理，但这里，与接头的外面相通的环形空间具有偏心的形状，插在环形空间中占有约50％周边的阻挡元件也是偏心的。

在美国专利2,845,106中，与美国专利2,797,109非常相似，必须注意到阻挡元件不能阻止一个管件相对于另一个管件旋转产生小的位移，只有在小位移发生以后才起到阻止作用。在螺纹初始位置不起作用，只有在其附近位置才起到阻止作用。

美国专利US 2,318,590、US 2,797,109和US 2,845,106中介绍的现有装置每个接头都要使用一个或多个辅助部件，它是插在管子和接头之间的环形壳体内。壳体的复杂程度各不相同，它的加工会导致另外的制造成本。这就需要单独地设法存放一些基于管子尺寸的辅助部件。

另外，该壳体和辅助部件位于接头的外面，对外部环境特别是对腐蚀问题没有保护。在处理这些接头时必须根据其位置保证辅助部件保持它们的原来位置。

专利WO 96/29533介绍了另一种形式的接头，它可以防止在安装过程中一管件相对于另一管件发生转动。

在该文件中，两个管子通过其端部切成的宽齿的啮合而相互连接到一起，最终的安装是通过使一个套筒向上转到一预定参考点，管子的两端插入套筒中，使套筒所覆盖的带有圆柱形螺纹的两个管子端部的长度相同。由一可移动部件构成的密封圈置于套筒的中间，在套筒的每端提供有密封支撑表面。

这种解决方法受圆柱形螺纹的影响，不能应用于整体型接头，也就是不带套筒的接头。另外，一旦套筒定位以后，没有提供保证套筒拧入的装置。

本发明提供了一种新型管螺纹接头，它设有防止产生过拧入或非控制性欠拧入的装置，特别是它可以用来替代焊接接头并且没有上述解决方案的缺点。

所以，本发明试图提供一种螺纹接头，它不需要辅助部件来保证其拧入，或保证在操作过程中的紧固性，并且还易于安装。

另外，本发明试图提供一种螺纹接头，它可以实现套筒型或整体型接头，和不包括防止过拧入或欠拧入装置的螺纹接头相比，其结构，基本操作质量和使用特性得到改善。

本发明还试图提供一种螺纹接头，它带有防止形成过拧入或欠拧入的装置，它可以适用于不同的现有螺纹接头和不同的螺纹形式。不管它是高级或是优质接头(具体地说，它指包含有控制螺纹的轴肩停止型(shoulder-stop-type)装配和紧支撑表面的元件的接头)，还是API接头型的标准接头。

本发明还试图提供一种螺纹接头，提供有防止产生过拧入和/欠拧入的装置，并且很容易拆开，不需要破坏上述装置或在管子或套筒的内或外表面上留下不利的压痕。

本发明还试图提供一种螺纹接头，它只需要进行最简单的辅助机械加工。

本发明还试图提供一种螺纹接头，它对外部介质具有密封性，如有必要的话，可以涂上一层外部涂层以防止它受腐蚀，特别是在海洋环境中。

根据本发明，螺纹式管接头还包括：一阳管件，它提供有阳外部螺纹；一阴管件，它提供有与阳管件的阳外部螺纹相对应的阴内部螺纹；和用预定扭矩来装配这两个部件的元件。阳部件以一预定的扭矩拧入阴部件之中。

阴部件在其螺纹的下游端以外包括一无螺纹的阴部分，其端部的内表面上提供有一阴承载支撑表面(female bearing support surface)。

阳部件在其螺纹的上游端一侧包括一无螺纹的阳部分，它与阴部分对应，该阳部分在其外侧壁端部提供与阴支撑表面相对应的阳支撑表面，当接头的阳部件和阴部件拧入到位后它支撑接触于阴支撑表面上。

在下文中术语下游和上游解释为：对于阳部件或阴部件，下游是指沿部件的轴线朝向部件的自由端，而上游则是指向部件的内侧。

无螺纹的阴部分的内表面从阴螺纹的下游端延伸至阴支撑表面，而无螺纹阳部分的外表面从阳螺纹的上游端延伸至阳支撑表面。为了简单起见，上述无螺纹的阴部分称作“阴部分”，上述无螺纹的阳部分下面简称为“阳部分”。阳部分和阴部分沿径向彼此隔开，从而在阴部分和阳部分之间形成一无接触的环形区域。

该环形区域至少在平行于部件公共轴线方向上的测量长度的一部分上有一校准环形空间(calibrated annular space)，其中，胶粘剂(其填充环形空间的全部或局部)保证在阴部分和阳部分之间的机械连接。

这里的校准环形空间是指由阴部分的内表面和阳部分的外表面确定的一容积，此二表面彼此相对。这两个表面在其不同的点处隔开几十毫米的径向距离，最好在环形空间的整个长度方向上径向距离大致为恒值。阳部分的外表面和阴部分的内表面最好是圆柱形或锥形，或更一般地说，是可转动的。

上述径向距离可作为阴、阳部件的直径和厚度以及胶粘剂特性的函数进行选取，其中，胶粘剂可以这样使用，可以使用一定量的胶粘剂来保证两个部件的机械连接。

作为非限定性的取值，我们可以取径向距离在0.15mm-1.0mm之间。一般地，该径向距离的值可以允许在良好状态下保证胶合的效果。

环形区域，特别是环形校准空间，可以仅布置在阳部分或阴部分上；也就是说，它可以形成于两个连接部件当中的一个上。

最好，环形空间可以布置成由阳部分和阴部分叠置而成。也就是说，它们布置在接头的阴部件和阳部件两者之上。

最好，环形区域包括一直接布置于螺纹的延伸部内的环形部分，其截面是校准环形空间的截面的几倍，环形部分占有环形区域轴向长度的一部分。该环形部分起着润滑脂或等同物的接受部分的作用，在拧入过程中，润滑脂可以从阳螺纹或阴螺纹射入，这些螺纹一般通过润滑脂或等同物来润滑，它们还可以收集环形校准空间中过多的未被使用的胶粘剂。胶粘剂和润滑脂在该环形部分内很可能被混合。

为了简单起见，下面我们称环形部分为润滑槽，尽管我们已经解释了该接受部分不只用于接受润滑脂。

所以，在环形区域内，最好从阳和阴螺纹部分的端部开始，依次布置一润滑槽，直到阳和阴支撑表面、校准环形空间。

通过这种方式，这种布置可以防止在拧入过程中在压力作用下射出的润滑脂进入校准环形空间，而破坏阳和阴部分之间的胶合。这种布置可以慢慢排除在拧入过程中在压力作用下射出的润滑脂，从而防止在这部分接头中产生应力。

这种润滑槽(径向高度可以达到1至几个毫米)最好布置在阴部分的主要部分上，以使它不减小接头的效率，也就是，阳部分区域内阳部件的有用部分。

当然，也可以保证环形校准空间具有足够的长度，从而保证满意的胶合条件。

最好，阳部分以及阴部分，特别是布置在阴部分的下游端处的阴支撑表面的几何形状能使阴部分的内表面(特别是阴支撑表面)和阳部分的外表面，在接头拧到一起时的阶段，不相互接触，阴支撑表面在接头拧入的终点处与阳支撑表面支撑接触。

阴、阳支撑表面的支撑接触是通过弹性变形来获得的，所以，在阴、阳支撑表面的台面上形成金属-金属的密封性。

阴支撑表面和阳支撑表面的形状使得在接头的拧入状态在这些支撑表面的各径向尺寸之间存在一干涉。该干涉形成密套结合效应(ferruling bindingeffect)。

所以，在接头的拧入过程中，阴部分(特别是阴支撑表面)绝不会与阳部分产生磨擦，在拧入过程中，在任何给定的点，具体地指环形校准空间的台面上，将存在一径向间距，作为阳部分和阴支撑表面之间的自由通道。这将方便接头的安装，并且还可以防止有害的磨擦作用，特别是防止支撑表面的破坏。

最好，阳、阴支撑表面的形状呈截锥形，其锥顶朝向阳部件的下游端。

优选地，顶半角在3～10°，支撑表面沿接头的轴向的长度优选地约为3～10mm。

当然，所用胶粘剂的特性可以使它可以适合于在接头拧入过程中使用，也可以在接头的操作条件下使用。

在可能的胶粘剂中，可以选择适合于金属的胶粘剂，一种可抵抗冲击的胶粘剂，它在操作过程中可以保持弹性变形，抵抗剪切，在有润滑脂时其特性改变最小，它还具有润滑效应。

最好，所用胶粘剂的固化质量可以通过加热操作来控制，最好是快速固化型。这样可以保证接头以控制的方式在短时间内完成安装，所以，可以提高配管现场和车间的生产率。

可以使用单成分型胶粘剂，其固化是通过加热操作来控制的。也可以使用双成分胶粘剂，环氧树脂和固化剂在快要用之前准备好，固化是通过加热操作来控制的。

如，通过热效应来固化的环氧树脂基胶粘剂用起来方便。胶粘剂最好位于环形校准空间中，它一直保持在环形空间中，直至阳部件拧入阴部件中。

为此，可以用刷子或熟知的方式在与校准环形空间对应的阳部件上涂上胶粘剂，将阴部件拧入阳部件中，直至达到最终位置。阴部分的下游端将从阴表面上挤走多余的胶粘剂。多余的被射到阳部分的外侧上游。在拧入过程中阴表面不作用在阳部分之上，只有到拧入操作终点时才停到阳部分上。支撑发生在阳表面的台面上。用这种方式，可以在校准环形空间内获得校准的胶粘剂环形层，胶粘剂通过其胶合特性可以保证在预定扭矩下使校准环形空间相对于上述空间的外壁封闭，所以它将阻断阳部件和阴部件。

用另一种方法，当阳部件完成拧入到其阴部件中的装配位置时，胶粘剂被注入。

此时，在阴部分上，在校准环形空间的台面上，提供至少一个注射通道，最好还有一排气通道。注射通道允许通过在压力作用下注射或通过其它已知的方法向校准环形空间中引入所需量的胶粘剂。注射通道和排气通道(如果有的话)最好在用完以后通过一可保证紧密性的装置封闭，这种装置例如为一带有或不带密封座的螺塞或其它可以获得所需效果的任何元件。

根据本发明，螺纹接头可以是整体型的或套筒连接型。

对于整体型接头的情况，要装配的每个管子在其一端(强度、直径和/或厚度可能被调整(hammered out))包括一如上所述的阳部件，而在其另一端(加强的直径和壁厚可能被扩展)包括一如上所述的阴部件。根据本发明，该接头是通过螺接要装配的两个管子的一阳部件和一阴部件而形成的，胶合工序按前面所述的方法进行。

对于套筒连接型接头的情况，要装配的管子在其两端包括相同类型的部件，一般地为一阳部件；两个端部相对的管子的两个部件，它们拧入两个相应部件中，一般地为阴部件，此部件形成在连接套筒的两端，上述阳部件和阴部件如上所述制成。

这些允许以预定大小的拧紧扭矩将阳部件装配到阴部件中的元件可以是由螺纹本身构成的元件或独立于螺纹的部件或者甚至是由螺纹构成的元件和不与螺纹连接的元件的组合。

这样，对于标准圆柱螺纹例如API轮廓的情况，所以不是密套结合型，这些装配元件不依赖于螺纹。这对于已知的元件(如装配停止块或密套结合表面)可能成为一个问题，例如，如果上述支撑表面获得足以抵抗拧入的扭矩，阳部分和阴部分的支撑表面就会形成金属-金属接触，在阳部件和阴部件之间的某个区域上(而不是在螺纹上)产生足够的阻力扭矩。

对于锥形螺纹的情况，所以是密套结合型，这些元件直接由螺纹构成，具体地，由阳部件和阴部件之间在螺纹的台面上的干涉构成。

但是，在使用锥形螺纹时，这些元件也可以是无螺纹的，如轴肩止块和/或密套结合表面，它们可以保证阳部件和阴部件之间的金属-金属接触。这些轴肩止块和/或金属-金属表面除了可以用预定量的扭矩来拧紧以外，还可以执行其它功能。

可以用于本发明接头的螺纹可以是任何形状，如，圆柱形、锥形、带有一个或多个台阶或带有负角。

最好，特别是当本发明的接头用于石油和天燃气工业场合时，特别是制造海上主运输线时，在接头的阳部件和阴部件上提供金属-金属表面，所以，可以保证接头对其内循环的流体的紧密性。这些接头最好也包括螺纹轴肩止块。

所以，本发明接头可以采用在专利或欧州专利申请EP 0,488,912,EP0,741,261和EP 0,707,133中所描述的螺纹接头形成。

下面将参考实施例和附图来介绍本发明，但这并非用于限制本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的一种接头沿轴向的放大图，图中仅示出了位于轴上面的部分。

图2示出了图1所示本发明接头的阴部件的沿接头轴向的截面图，图中仅示出了位于轴上面的部分。

图3也是沿接头轴向的截面图，示出了图1所示本发明接头的阳部件，图中仅示出了位于轴上面的部分。

图4是沿接头轴向的截面图，示出了图1所示接头的套筒连接的变型，图中仅示出了位于轴上面的部分。

图5是沿接头轴向的截面图，示出了螺纹部分的阳部件上游区在拧入以前的准备部分，图中仅示出了位于轴上面的部分，但其比例比图3大。

图6是沿接头轴向的截面图，示出了在螺接之前位于螺纹部分下游的阴部件的区域，图中仅示出了位于轴上面的部分，但其比例比图2大；

图7是沿接头轴向的截面图，示出了从阳螺纹部分向上游拧入过程中阴、阳部件，图中仅示出了轴上面的部分，但比例很大；

图8是沿接头轴向的截面图，示出了从阳螺纹部分向上游拧入到达终点时的阴、阳部件，图中仅示出了轴上面的部分，但比例很大；

图9示出了图1所示本发明接头的一个变型。

图1是沿轴向的剖面图，示出了本发明的装配的接头。

图中仅示出了接头的轴线X1-X2上面的部分，为了简单地表示剖面方向，在图中示出了X1-X2轴，同时由于这里图中所用比例的原因，没有必要都示出。

从图1中我们可以看出接头1包括一阴部件2和一阳部件3，两者相互拧到一起。

阴部件2位于管4的端部，阳部件3位于管5的端部。所以，管4和管5是通过本发明的接头装配起来的。

阴部件2包括一内部阴螺纹6(图2)。

螺纹6是锥形的，它相对于X1-X2轴线的倾斜度约为2.5％-7.5％，其上提供有传统的梯形螺纹。

从螺纹6向下游，阴部件2延伸成阴部分7(从图6中也可以看出)。

阳部件3(图3)包括外螺纹8。该螺纹8也是锥形的，它与阴部件2的阴螺纹6相对应。

为了布置阳部件3的一有用截面9，(阳部件在点12处尽可能大，点12对应于螺纹8的上游端)，阳螺纹从点11开始消失。点11也就是螺纹8的螺纹牙顶的包络线，其普通部分重新连接部件3的普通表面。

从螺纹部分的终点12向上，阳部件3延伸成一阳部分13(从图8中也可以看出)。

在标号17处，一阴支撑表面布置在内表面14上的阴部分17的下游端16。在18处，一阳支撑表面布置在该部分下游端处的阳部分13的外表面15上，与阴支撑表面相对应。

这两个环形表面17和18以及阳部分13和阴部分7的几何形状使得拧到一起时，这两个环形表面17和18是金属-金属支撑接触，所以使螺纹接头对管4和管5外的流体产生一定的密封。

当阳部件3拧入阴部件2中的装配位置时，位于支撑表面17和螺纹部分6的下游端19之间的阴部分7的内表面14和位于支撑表面18和螺纹部分8的上游端12之间的阳部分13的外表面15形成一环形区域，该区域从支撑表面17和18开始连续包括下列部分：

一环形校准空间20(图8)；

一环形凹部21，为了方便起见，把它称为润滑槽；应当理解，这

种称谓仅表示其功能的一部分。

内表面14和外表面15在点20和21处，沿径向相隔一定距离，两者上相互没有任何支撑点。

这里，环形校准空间20(图8)包括两个圆柱表面，它们分别位于内表面14和外表面15上，两者之间径向距离“h”的值约为零点几个毫米。在本发明的实施例中(但并不仅局限于这些实施例)，该空间约占有支撑表面17和18与螺纹端部12和19之间的沿X1-X2轴向长度的50％。

这里的润滑槽21也是通过两个圆柱表面之间存在的径向间隙而形成的。两个圆柱表面之间相互隔开一距离“H”，H的大小大约1至几个毫米。如H可以是h的6至30倍。

在装配状态时，阴部分7仅通过其阴支撑表面17的中间点抵靠在阳支撑表面18上。阴部分7的长度“L”大约是阴部件的阴部分外侧轴向长度的15～40％。这种带有支撑点的梁状结构改进了接头的弯曲特性和接头在弯曲时的抗疲劳性，因为在螺纹台面上阳部件和阴部件之间的接触压力以及在螺纹的终点12和19的台面上相对于不包含阳部分13和阴部分7且端点16位于阳部件上的接头的弯曲约束力减小了。

在一优选的方式中，也就是在图1-9所示的接头中，我们将给阳部分13和阴部分7确定一几何形状和尺寸，以使在拧入接头1中时，阴部分7的内表面14不产生磨擦或在任何点都不被支撑，更具体地说，在阳部分13的外表面15上的阴支撑表面17的台面上不被支撑。因此，可以方便接头的安装，可以防止损坏，更具体地说，防止损坏环形校准空间20和阴支撑表面17的表面。

当阳部件3和阴部件2到达它们的最终位置时只有在螺纹的终点处阴支撑表面17才开始与阳支撑表面18产生磨擦。这种阳支撑表面设计成在阴部件的下游端16的区域产生弹性变形，金属与金属的接触17-18就是密套结合(ferruling binding)。为此，分开环形校准空间20的两个表面的径向距离在螺纹端处比螺纹间径向距离稍微增大一点。该径向距离然后达到值h。

这里，支撑表面17和18为截锥形，它们相对于接头1的公共轴X1-X2的倾斜度约为5％。

这种安装在比例很大的图8中可以看到，在图8中，在支撑表面17和18的台面上，我们故意通过示出在弹性变形以前的上述支撑表面来表示直径方向的干涉，两个支撑表面之间的径向间隔表示干涉。

所以，我们可以看出，当两个支撑表面17和18达到支撑接触时，在螺接的终点环形空间20的径向宽度h稍微增大。

为了获得这种安装，阳部分13的外径D1必须小于形成阴部件3的管5的公共直径D2。

我们已在阴部件2上形成润滑槽21，以尽可能小的减小接头的效应和在阳部件3的台面处管子的厚度。

接头1包括倾斜螺纹6和8。当然，后者是带有一预定径向干涉的密套结合型。这些螺纹部分是允许我们用预定扭矩来装配阳部件和阴部件的元件之一。

另外，以一种已知的方式，接头1在螺纹终点22以外分别在阳部件和阴部件上设有轴肩停止表面23和24，并且在阳部件和阴部件上分别提供有一第二对阳阴支撑表面25和26。

轴肩停止表面23-24允许我们控制在阴螺纹部分6中的阳螺纹部分8的密套结合，以防止过大的扭矩同时准确地控制阳部件相对于阴部件的位置。这样，用控制和预先确定量的扭矩可以很方便地将接头拧入。

第二对支撑表面25和26通过金属与金属的接触来保证对在管4和5中循环的流体的密封性。

在图1中，我们已通过表示相互作用之前的两个支撑表面的两条线来表示阳支撑表面25和阴支撑表面26之间的径向干涉。

这里，在支撑表面25和26上的轴肩停止表面23和24是锥形的。

示例性地，轴肩停止表面23和24相对于轴X1-X2的角度约为75°，支撑表面25和26相对于轴X1-X2的角度约为20°。

环形校准空间20中填有胶粘剂，这种胶粘剂能保证阳部分13和阴部分7之间以及阳部件和阴部件之间的刚性机械连接。这种机械连接提供代表接头拧入扭矩的一部分的抵抗扭矩。

在拧入接头1的操作过程中，图5到图8示出了一种将胶粘剂引入环形校准空间20中的方式。

根据这种方式，我们可以通过刷子或其它任何方法涂覆一层胶粘剂膜，例如，这里有意夸大示出了阳部分13的外表面15。同时，一润滑脂膜28沉积在阴螺纹6以及轴肩停止表面24和支撑表面26上，以使已知方式的接头的螺接更为方便。然后，阴部分7上没有涂胶粘剂的阴部件2插到阳部件3上，通过阳部件和阴部件之间的相对运动，以螺旋式向前拧入，图7中沿轴向用箭头F表示。

用这种方法，由于阴部分在拧入过程中，象前面所解释的那样，不与阳螺纹部分接触。在图7所示的拧入过程中，阴部件2的下游端16和阴部分7的内表面14校准胶粘剂膜27，多余的胶粘剂29被推到前端16。

同时，在螺纹的压力作用下被挤走的一些润滑脂30容纳在润滑脂槽21中并局部填充润滑脂槽，图中用剖面线来表示。

在图8中，示出的是装配的接头，以与图1中相同的预定扭矩拧入，图中仅示出了阳部分和阴部分。

我们会发现多余的胶粘剂29从阴部件向下流，或多或少填充有润滑脂30的润滑槽21下面形成一胶粘剂膜。

环形校准空间中填充有一层厚度为h的胶粘剂膜，它基本没有被润滑脂破坏。这种胶粘剂总体上可以执行胶合功能。

在实施例中，我们选择(但并不是局限)一种带有预混合成分的环氧树脂基胶粘剂，通过加热几十秒钟就可以固化，其商用名为TOPFIX NA84，由Atofindley公司制造。

以预定扭矩拧入以后，用已知的方法(使用数kHz的环绕感应线圈)对阳部件和阴部件上与胶粘剂所在的环形校准空间相对应的区域加热。

加热时间取决于所用管子的直径和厚度。如，对于外径为4.5″厚度为6.88mm的管子，用75kw的功率加热30秒钟。

为了取得可靠的胶合效果，可以进行测试，从而调整操作过程中所用加热时间和功率。

所以，加热以后，胶粘剂将保证理想的机械连接。

有时可能会发生在支撑表面17和18的台面处所用接触压力作用下，在这些支撑表面之间会保持一层非常薄的胶粘剂膜。这不会影响连接的效果。在这种情况下这些支撑表面17和18将保护胶合区20免受管外循环的流体的影响。

在非常恶劣的应用场合，如在海水中，可以用已知的方法在管子4和5以及阴部件2的外表面上涂上另外的环氧树脂型保护层以及聚丙烯或其它类型的保护层。

例如，我们已制造了一种如图1-3所示的接头，并象图5-8所示那样按下列条件拧到一起：

管4的标称外径：4.5″；

h值：0.2mm；

H值：1.4mm；

长L：阳部件或阴部件长度的30％；

上面所介绍的TOPFIXNA84胶粘剂；

拧入扭矩：740m·kg；

胶合产生的抵抗扭矩：350m·kg或拧入扭矩的47％。

所以，我们获得一接头，与没有提供防止过拧入或欠拧入的装置的接头相比，其过拧入或欠拧入的扭矩增加50％。

另外，必须指出由于润滑槽21的存在，它为刀具提供一有益的插入空间，所以方便了接头1的阴螺纹6的加工。

图4示出了图1所示接头的一种套筒连接的变型。

带有公共轴Y1-Y2的两个管子50和51在它们的端部带有阳部件52，53，它们通过一套筒54连接，套筒54相对于通过Z1-Z2线的平面对称，在平面Z1-Z2两侧有阴部件55,56。

每对阳-阴部件52-55,53-56都制成上述形式，如图1-3所示。

通过套筒54形成的这种接头包括两个防止在图4中将标有A和B的区域内过拧入或欠拧入的装置，这两个区域和图1所示接头中的相同。

图9示出了图1所示接头的一种变型，其中，胶粘剂不象图5所示的那样在拧入之前沉积，而是在接头以预定扭矩拧入时引入。

除了阴部分61外，这种接头60具有与接头1相同的特性。这里的阴部分6另外还包括一螺纹孔64，它穿过整个管壁，一侧开到环形校准空间62内，另一侧开到其阴部分的外表面63上。阴部分61另外还包括一第二螺纹孔(图中未显示)，它位于孔64直径方向相对一侧，但直径稍小，起排气通道的作用。

该螺纹孔64允许向环形校准空间62内以需要的压力，将所需量的胶粘剂注入填充到该区域，排气孔允许在良好的条件下注射胶粘剂。

注射以后，通过拧入螺塞65来封闭孔64，螺塞65既不会超过环形校准空间62也不会超出表面63，胶粘剂作用到螺塞65的螺纹部分上，用同样的方法，可以用一胶合的螺塞来封闭第二孔，该螺塞是用来在操作时保证密封连接。

接着，对接头1要继续加热胶粘剂，以完成接头的防止过拧入或欠拧入装置的安装。

当然，本发明的接头可以拆开。为了获得这种接头，可以在拧开之前，通过加热破坏胶粘剂，如以已知的方法将胶粘剂加热到非常高的温度。通过这种方法，就不必作用一拧开扭矩来克服两个部件胶合所产生的阻力。然后，可以非常简单地拧开和清洗胶覆盖的表面，以备在需要时重新利用该接头，这些胶合的表面并非都被破坏。具体地说，在重复使用时并没有必要再加工校准空间20的表面。

本发明的接头可以有多种变化形式，所示出的实施例并不是对本发明的限制。

Claims (22)

1．一种管螺纹接头(1)包括：一阳部件(3)，它设有一外部阳螺纹部分(8)；一阴部件(2)，它设有一内部阴螺纹部分(6)，它与阳部件上的螺纹部分相对应；和允许用预定大小的扭矩将这两个部件装配到一起的元件，阳部件(3)以预定的扭矩拧入阴部件(2)内，其特征在于，阴部件(2)从其螺纹(6)的下游包括阴部分(7)，阴部分(7)在其内壁端部处有一阴支撑表面(17)；阳部件(3)从螺纹(8)的上游(12)包括与阴部分(7)对应的阳部分(13)，阳部分(13)在其外壁的端部处有一阳支撑表面(18)；阳支撑表面(18)和阴支撑表面(17)相互支撑接触；阴部分的内表面(14)位于阴螺纹端部(19)和阴支撑表面(17)之间，阳部分的外表面(15)位于阳螺纹的端部(12)和阳支撑表面(18)之间；阴部分的内表面(14)和阳部分的外表面(15)的几何形状使得它们构成一环形区域(20-21)，至少沿该区域接头的轴线X1-X2的测量长度的一部分形成一校准环形空间(20)，胶粘剂(27)填充所有或局部的环形校准空间(20)，从而保证阴部分(7)和阳部分(13)之间的机械连接。

2．如权利要求1所述的接头，其特征在于构成环形校准空间(20)的阴部分(7)的内表面(14)和阳部分(13)的外表面(15)沿径向隔开一个距离(h)，约为零点几毫米。

3．如权利要求1或2所述的接头，其特征在于构成环形校准空间(20)的阴部分(7)的内表面(14)和阳部分(13)的外表面(15)是锥形的或圆柱形的，或一般为转动表面。

4．如权利要求1至3之一所述的接头，其特征在于位于阳螺纹和阴螺纹的端部(12)和(19)以及阳和阴支撑表面(18)和(17)之间的环形区域包括一润滑脂槽(21)，它直接布置在螺纹的延伸段。

5．如权利要求4所述的接头，其特征在于环形校准空间(20)和润滑脂槽(21)形成于阴部分(7)上的主体部分内。

6．如权利要求1至5之一所述的接头，其特征在于阳部分(13)以及阴部分(7)，和阳支撑表面(17)的几何形状使阴部分(7)的内表面和阴支撑表面(17)在接头螺接过程中不与阳部分的外表面接触，在这两个表面之间保持一径向距离，在接头拧入的终点，阴支撑表面与阳支撑表面支撑接触。

7．如权利要求1至6之一所述的接头，其特征在于阳螺纹(12)和阳支撑表面(18)之间的阳部分(13)的外表面的直径小于形成阳部件(3)的管(5)的公共部分的直径。

8．如权利要求1至7之一所述的接头，其特征在于阳支撑表面(18)和阴支撑表面(17)的表面是截锥形的。

9．如权利要求1至8之一所述的接头，其特征在于所用胶粘剂(27)是具有受控固化特性的胶粘剂。

10．如权利要求1至8之一所述的接头，其特征在于所用胶粘剂(27)是环氧树脂基胶粘剂。

11．如权利要求6至10之一所述的接头，其特征在于胶粘剂(27)在拧入接头之前沉积在阳部分的外表面上。

12．如权利要求11所述的接头，其特征在于胶粘剂(27)通过在接头拧入过程中阴部分(7)相对于阳部分(13)移动而在胶粘剂膜中校准的。

13．如权利要求1至10之一所述的接头，其特征在于胶粘剂是在拧入环形校准空间(20)以后通过孔(64)注入的，孔(64)穿过环形校准空间(20)的台面处的阴部分(61)，孔(64)最好提供有封闭件(65)。

14．如权利要求13所述的接头，其特征在于它还包括一排气通道。

15．如权利要求1至14之一所述的接头，其特征在于它是整体型的，阳部件(3)和阴部件(2)形成于管(4,5)的端部，管(4,5)通过接头(1)连接到一起。

16．如权利要求1至14之一所述的接头，其特征在于它是套筒连接型，阴部件(55)形成于一套筒(54)一侧的端部，阳部件(52)形成于一管子上，在套筒(54)的另一侧也同样布置有另一阴部件(56)和另一阳部件(53)。

17．如权利要求1至16之一所述的接头，其特征在于螺纹(6,8)是锥形螺纹。

18．如权利要求1至16之一所述的接头，其特征在于螺纹(6,8)是圆柱形螺纹。

19．如权利要求1至16之一所述的接头，其特征在于螺纹是双级螺纹。

20．如权利要求1至19之一所述的接头，其特征在于阳部件和阴部件包括一对螺纹停止表面(23、24)。

21．如权利要求1至20之一所述的接头，其特征在于阳部件和阴部件包括一对金属-金属紧支撑表面(25,26)，而不是阴部分(7)和阳部分(13)的支撑表面(17,18)。

22．如权利要求1至16之一所述的接头，其特征在于允许同预定扭矩装配两个部件的元件是由螺纹(6,8)构成的元件或独立于螺纹的元件。

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