CS214654B2 - Thread joint particularly for the crude oil pipes - Google Patents

Description

Vynález se vztahuje na závitový spoj, zejména pro naftové trubky, .sestávající ze vsuvkové .části a pouzdrové části, z nichž ka£dá je opatřena kuželovým závitem, dosedací plochou, zejména kuželovitou a sedlovou plochou pro dosedací plochu o téže kuželovitošti, vytvořenou ve druhé části, přičemž v sešroubované poloze nejméně jedna dosedací plocha dosedá na příslušnou sedlovou plochu.

Závitové spoje se dvěma dosedacími plochami po obou .stranách závitu jsou známé a používají se zejména u trubek pro naftové vrty. Jejich nevýhoda je však v tom, že vlivem rozměrových výrobních tolerancí může být přítlačná síla na obě plochy rozložena velice nerovnoměrně.

Aby se dosáhlo rovnoměrnějšího rozdělení přítlačných sil v dosedacích plochách na obou koncích závitu, vytváří se v jedné z ploch kruhová drážka, čímž se- tato plocha stane poddajnější, než druhá. Vytvoří-li se kruhová drážka na konci závitu, kde se nachází rovná plocha, sníží se tím její odpor proti zašroubování.

Zatím co uváděná řešení se zaměřují na dosažení rovnoměrného rozložení sil mezi jednotlivé těsnicí plochy, klade si vynález za úkol vyřešení jiného problému . a to zabránit u závitového spoje . s . kuželovými těs2 ničími plochami silovému přetížení těchto. ploch, přičemž při sešroubování libovolných dvou trubek musí být zajištěno dosažení minimálního, předem stanoveného těsnicího tlaku mezi kuželovými těsnicími plochami.

Úloha je řešena vytvořením závitového spoje, zejména pro naftové trubky, sestávající ze vsuvkové části a pouzdrové části, vytvořených na trubkách, z nichž každá je opatřena kuželovým závitem, dosedací plochou, zejména kuželovitou a sedlovou plochou pro dosedací plochu téže kuželovitosti, vytvořenou ve druhé části, přičemž v sešroubované poloze nejméně jedna' dosedací plocha dosedá na příslušnou sedlovou plochu, jež se od známých způsobů provedení liší tím, že ta část, jež je^; na .svém konci opatřena kuželovou plochou, zejména vsuvková část, opatřená vnitřní dosedací plochou, která je kuželovitá a vnější dosedací plochou, která je rovná, má vzdálenost mezi vnitřní dosedací plochou a vnější dosedací plochou o přesah větší, než je vzdálenost mezi sedlovými plochami druhé -části, zejména mezi vnitřní sedlovou plochou a vnější sedlovou plochou pouzdrové části, přičemž roztečný průměr pouzdrového závitu je - větší, nejvýše stejný, jako roztečný průměr . vsuvkového závitu. Velikost přesahu činí podle . vynálezu 0,5 až . 2,5 promile vzdá214654 lenosti mezi vnější dosedaci plochou 'a vnitřní dosedaci plochou.. :

Zajištění proti přetížení styčných ploch se podle vynálezu ještě zvýší tím, že radiální rozměr styčné plochy mezi dosedaci a .. sedlovou plochou je větší u těch ploch, jež jsou rovné a menší u těch ploch, jež jsou kuželovité.

Vytvoření závitového spoje podle vynálezu se dosáhne toho, že při sešrouhování dosednou na sebe nejprve' kuželovité plochy. Toto dosednutí je měkké a poddajné, takže spolehlivého těsného' spojení lze dosáhnout poměrně malým utahovacím momentem. Nutno však počítat s tím·, že ve snaze zajistit těsné spojení, bude závitový spoj utahován nadměrným momentem. V tom případě se části spoje pružně deformují, takže rovná dosedaci plocha dosedne na rovnou sedlovou plochu. Toto' spojení je tvrdé a nepružné, takže při dalším utahování vzrůstá utahovací moment enormně, aniž by podstatně vzrůstal tlak mezi kuželovitými plochami. Tím se zabrání jejich poškození, které by ztěžovalo rozebírání spoje a opakované použití trubek.

Výhoda závitového spoje, vytvořeného podle vynálezu, je tedy v tom, že kuželovité části spoje dosednou na sebe dříve než ostatní, což zajišťuje dosažení těsného spoje při minimálním utahovacím· momentu. Další výhoda je v tom, že rovné plochy chrání kuželovité plochy před přetížením a tím i poškození i při použití nadměrného utahovacího momentu. Prudké stoupnutí utahovacího· momentu je zároveň signálem, že bylo vytvořeno spolehlivé spojení.

Dále ce tímto' řešením zabraňuje nadměrnému zašroubování vnitřního kuželového závitu do· vnějšího kuželového závitu, ' což je příčinou vzniku tangenciálního pnutí v pouzdrové části. Toto tangenciální pnutí může ' způsobit roztržení pouzdrové části bezprostředně, nebo, což je častější, vytváří přídavné zatížení, které zejména v kyselém· prostředí urychluje a usnadňuje vznik korozních trhlin.

Tím, že u vnitřního přetlaku lze jako kuželovité těsnicí plochy vytvořit vnitřní dosedací plochu a vnitřní sedlovou plochu, kdežto' při vnějším přetlaku vnější dosedaci a vnější sedlovou plochu, zabraňuje se pronikání tlakového média do prostoru mezi závity, čímž se odlehčuje zatížení stěn trubky v místě spoje, kde jsou zeslabeny.

Příklady provedení závitového spoje podle vynálezu jsou znázorněny na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je znázorněn závitový spoj s vnějšími kuželovitými těsnicími plochami, zobrazený v řezu, na obr. 2 závitový spoj s vnitřními kuželovitými těsnicími plochami, na obr. 3A detail A z obr. 2, na obr. 3B detail B z obr. 2 a na obr. 3C detail C z obr. 2.

Jedna ze spojovaných trubek je opatřena vsuvkovou částí 1, kdežto 'druhá trubka je opatřena pouzdrovou -částí . 2. · Na vsuvkové části ' 1 je vytvořen vnější kuželový závit 3, v pouzdrové části 2 pak vnitřní kuželový závit 4, jimiž jsou vsuvková část 1 a pouzdro: vá ' část 2 vzájemně sešroubovány. Na vsuvkové části 1 je na širším konci vnitřního kuželového závitu 3 vytvořena vnější dosedaci plocha 5 a na jeho užším konci vnitřní dosedací plocha 7. Na vnějším konci vnitřního kuželovitého závitu 4 pouzdrové části 2 je vytvořena vnější sedlová plocha 6 a na jeho vnitřním konci vnitřní sedlová plocha 8.

Když je závitový spoj namáhán vnějším přetlakem jsou vnější dosedaci plocha 5 a vnější sedlová plocha 6 kuželovité, kdežto vnitřní dosedaci plocha 7 a vnitřní sedlová plocha 8 jsou rovné, prstencové, jak znázorněno· na obr. 1.

Když je závitový spoj namáhán vnitřním přetlakem, jsou vnější dosedaci plocha 5 a obr. 2, kde kuželové jsou vnitřní dosedaci plocha 7 a vnitřní sedlová plocha 6, kdežto vnější dosedaci plocha 5 a vnější sedlová plocha 6 jsou rovné. .

V provedení podle obr. 2 je radiální rozměr 10 styčné plochy mezi vnější dosedaci plochou 5 a vnější sedlovou plochou 6, které jsou rovné, větší než radiální rozměr 9 styčné plochy mezi vnitřní dosedaci plochou 7 a vnitřní sedlovou plochou 8. Při provedení podle obr. 1 je tomu naopak.

Na širším konci vnitřního kuželového závitu 3 je na vsuvkové části 1 vytvořena vnější kuželová plocha 11, která v zašroubované poloze je v těsnicím záběru s vnitřní vydutou plochou 13, vytvořenou na rozšířeném konci vnitřního kuželového závitu 4 pouzdrové části 2. Na vnitřním konci vnitřního kuželového závitu 4 je v dutině pouzdrové části 2 vytvořena vnitřní kuželová plocha 12, která v zašroubované poloze je v těsnicím záběru s vnější vydutou plochou 14, vytvořenou na užším konci vnějšího kuželového závitu 3 vsuvkové části 1. Tyto plochy plní funkci přídavných těsnicích prvků. Závitový spoj je však možno vytvořit i tak, že vnější kuželová plocha 11, vnitřní kuželová plocha 12, vnitřní vydutá plocha 13 a vnější vydutá plocha 14 jsou hlavními těsnicími prvky a vnější dosedaci plocha 5, vnější sedlová plocha 6, vnitřní dosedaci plocha 7 a vnitřní sedlová plocha 8' plní funkci ploch jen distančních.

V provedení podle obr. 2 je vsuvková část 1 delší o přesah 15, než pouzdrová část 2. To znamená, že vzdálenost mezi vnější dosedací plochou 5 a vnitřní dosedaci plochou 7 je o' přesah 15 větší, než vzdálenost mezi vnější sedlovou plochou 6 a vnitřní sedlovou plochou 8. To má za následek, že při zašroubované vsuvkové části 1 do' pouzdrové části 2 bez utahovacího napětí, kdy se vnitřní dosedaci plocha 7 a vnitřní sedlová plocha 8 lehce dotknou, vznikne mezi vnější dosedaci plochou 5 a vnější sedlovou plochou 6 spára o velikosti přesahu 15.

Při provedení podle obr. 1 je· naopak delší pouzdrová část 2 a spára vzniká mezi vnitrní dosedací plochou 7 a vnitřní sedlovou plochou 8.

Aby se zabránilo· příčení vnějšího kuželového závitu 3 ve vnitřním kuželovém· závitu 4, je roztečný průměr 18 pouzdrového závitu 20 o rozměr 21 větší než roztečný průměr 17 vsuvkového· závitu 19.

Při montáži závitového spoje se nejprve vsuvková část 1 a pouzdrová část 2 zašroubovávají · do· sebe· momentem, nutným k překonání třecího odporu v závitech. Při provedení podle obr. 2 se tímto šroubováním nejprve dotknou vnitřní dosedací plocha 7 s vnitřní sedlovou plochou 8. Hladký čep 16, vytvořený na předním konci vsuvkové části 1 zavede vnitřní dosedací plochu 7 proti vnitřní sedlové ploše 8. Od té chvíle vzrůstá utahovací moment přibližně lineárně, proto-

Claims (3)

1. ·. Závito-vý spoj· zejména pro trubky, sestávající ze vsuvkové části a pouzdrové části, vytvořených na spojovaných trubkách, kde každá z obou částí je opatřena kuželovým· závitem, dosedací plochou, zejména kuželovitou, jakož i sedlovou plochou pro dosedací plochu téže kuželovitosti, vytvořenou na druhé části, přičemž v sešroubované poloze nejméně jedna dosedací plocha dosedá na příslušnou sedlovou plochu, vyznačený tím, že ta část, jež je na svém konci opatřena kuželovou plochou, zejména vsuvková část (1), opatřená vnitrní dosedací · plochou (7), která je kuželovitá, a vnější dosedací plochou (5), která je rovná, má vzdálenost mezi vnitřní dosedací plochou (7) a vnější dosedací plochu (5) o přesah (15) větší, než je vzdálenost mezi sedlovými plochami druhé části, zejména mezi vnitřní sedlovou plochou (8) že vsuvková část 1 i pouzdrová část 2 se pružně deformují. Přitom vzrůstá tlak mezi vnitřní dosedací plochou 7 a vnitřní sedlovou plochou 8 a rovněž vzniká těsnicí tlak nejprve mezi vnitřní kuželovou plochou 12 a vnější vydutou plochou 14 a o něco později i mezi vnější kuželovou plochou 11 a vnitřní vydutou plochou 13. V okamžiku, kdy se vzájemně dotknou vnější dosedací plocha 5 a vnější sedlová plocha 6, začne utahovací moment narůstat strmě, přičemž tlak · mezi vnitřní dosedací plochou 7 a vnitřní sedlovou plochou 8 vzrůstá podstatně pomaleji. Téměř veškerý přírůstek osové síly, vyvolaný dalším vzrůstem utahovacího momentu se zachytí stykem vnější dosedací plochy 5 s vnější sedlovou plochou 7.

   VYNÁLEZU a vnější sedlovou plochou (6) pouzdrové části (2), přičemž roztečný průměr (18) pouzdrového závitu (20) je větší, nejvýše stejný, jako· roztečný průměr (18) vsuvkového závitu · (19).
2. 2. Závitový spoj podle bodu 1, vyznačený tím, že přesah (15) činí 0,5 až 2,5 promile vzdálenosti mezi vnější dosedací plochou (5) a vnitřní dosedací plochou (7).
3. 3. Závitový spoj podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že mezi vnější dosedací plochou (5) a vnější sedlovou plochou· (6) je vytvořena vnější styčná plocha o radiálním rozměru (10) a mezi vnitřní dosedací plochou (7) a vnitřní sedlovou plochou (8) je vytvořena vnitřní styčná plocha o radiálním rozměru (9), přičemž radiální rozměr té styčné plochy, která je rovná, je větší, než je radiální rozměr té styčné plochy, která je kuželovitá.