CZ2003184A3

CZ2003184A3 - Trubkový závitový spoj se zesílenou boční opěrou

Info

Publication number: CZ2003184A3
Application number: CZ2003184A
Authority: CZ
Inventors: Céline Sches; Masaaki Sugino; Emmanuel Varenne; Miyuki Yamamoto
Original assignee: Vallourec Mannesmann Oil & Gas France; Sumitomo Metal Industries
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2003-06-18
Also published as: AU2001269182A1; PL195714B1; DE60128687D1; ATE363581T1; BR0111807B1; MXPA02012594A; US6789823B2; CZ302148B6; DE60128687T2; EP1295007B1; BR0111807A; EA003840B1; CN1437673A; EP1295007A1; EA200300038A1; DZ3362A1; CN1272521C; WO2001098620A1; CA2410794C; PL359461A1

Description

Předložený vynález se týká trubkových závitových spojů zahrnujících vnitřní závitový element umístěný na konci první trubkovité komponenty a spojený, jeho našroubováním, s vnějším závitovým elementem umístěným na konci druhé trubkovité komponenty.

Takové spoje se uplatňují zejména při vytváření kolon pažnic, kolon těžebního potrubí nebo vrtacích kolon pro vrty určené k těžbě uhlovodíků nebo pro geotermální vrty.

Vnitřní a vnější závitové elementy mohou být umístěné buď na konci trubek velké délky, přičemž vnitřní závitový element první trubky je našroubovaný do vnějšího závitového elementu další trubky za vytvoření integrálního závitového· spoj e.

Alternativně mohou být vnitřní závitové elementy uspořádané na každém ze dvou konců trubek velké délky a tyto trubky jsou navzájem spojené prostřednictvím krátké trubky nebo spojovacího kusu, jejichž konce nesou dva vnější závitové elementy: takové spojení mezi dvěma trubkami velké délky je ze stavu techniky známé jako závity opatřené a spárované spojení, využívající dva trubkové závitové spoje.

Konkrétně se předložený vynález se týká závitových spojů známých jako pojistné spoje, které zahrnují těsnicí

S 35298 (Sb2S3a)

PV 2003-184 • · · · plochy s radiálním stykem kov-kov a k nim přičleněné na ně navazující opěrné plochy, jejichž funkcí je zejména přesné polohování uvedených těsnicích ploch.

Dosavadní stav techniky

Shora zmiňované pojistné spoje jsou podrobně popsané například v evropském patentovém dokumentu EP 488 912 a funkcí takových spojů je, zajistit možnost utěsnění závitových spojů vůči tekutinám v různých provozních konfiguracích a podmínkách (axiální tahová nebo tlaková napětí, vnitřní nebo vnější tlak, ohyb a podobně).

Současné technologické postupy pro vrtání skloněných vrtů, orientovaných v šikmém úhlu nebo i horizontálně, nutně vyžadují, během zavádění trubek a tyto trubky spojujících závitových spojů do vrtu, otáčení těchto trubek a spolu s nimi i jejich závitových spojů.

Takové technologické postupy vyžadují šroubování závitových spojů za působení velkých šroubovacích kroutících momentů, jejichž velikost je vždy podstatně vyšší než velikost kroutících momentů používaných při zavádění trubkových kolon do vrtu, a které by mohly způsobovat změny vzájemné polohy těsnicích ploch a v důsledku toho selhání spoje z hlediska jeho těsnosti vůči propouštění.

Vzhledem k existenci požadovaných kroutících momentů a namáhání ohybem v úsecích, které jsou v důsledku geometrie vrtu odkloněné (skloněné vrty), jsou opěrné plochy vystavené působení velkých namáhání.

85298 í35293a)

PV 2003-184 • · · · • · • · · · • *

Konkrétně řečeno, v případě kolon pažnic nebo kolen těžebních trubek je vrt vybavený množstvím koncentricky uspořádaných trubkových kolon a z důvodu umístění maximálně možného počtu kolon do tohoto vrtu je nezbytné vnitřní a vnější průměry jednotlivých součástí tvořících tyto kolony limitovat.

Opěrné plochy, kterými jsou plochy nacházející se na závitových elementech, a které jsou orientované v podstatě kolmo k ose spoje, mají tudíž limitovanou radiální tloušťku a v případě takových závitových spojů jsou vystavené působení velmi vysokých napětí, která mohou mít za následek jejich nepřijatelné uvádění do plastického stavu.

Mezinárodní patentové přihlášky WO 94/29627 a WO 00/14441 uvádějí ve známost trubkové závitové spoje dovolující jejich šroubování za použití velmi vysokého kroutícího momentu, v důsledku čehož jsou boky závitů zcela nebo částečně činné jako boční opěry.

Podstata vynálezu

Cílem předloženého vynálezu je vytvořit pojistný trubkový závitový spoj se spárovanou dvojicí opěrných, vnitřní a vnější, ploch, které jsou odolné zejména vůči jejich uvádění do plastického stavu, aniž by docházelo k tomu, aby boky závitu působily jako boční opěry.

Dalším cílem předloženého vynálezu je jeho použitelnost v kombinaci s pojistnými trubkovými závitovými spoji vykazujícími jednu nebo několik bočních opěr pro každý závitový element, avšak s tím, že hlavní boční opěra (tj.

85298 (85298a)

PV 2003-184 • ···.»· · • · · · · · * boční opěra, která vstupuje do opěrného styku jako první a na kterou působí největší napětí) je vytvořená na volném konci vnitřního závitového elementu, a korespondující boční opěra na vnějším závitovém elementu.

Ještě dalším cílem předloženého vynálezu je jeho použitelnost v kombinaci s jakýmkoliv typem závitu, s jakoukoliv tvarovou konfigurací závitu nebo s jakoukoliv tvarovou konfigurací těsnicích ploch.

Trubkový závitový spoj podle předloženého vynálezu zahrnuje vnitřní závitový element, uspořádaný na konci první trubkovité komponenty, a vnější závitový element, uspořádaný na konci druhé trubkovité komponenty.

Vnitřní závitový element je opatřený vnějším závitem a zakončený vnitřní přírubou.

Tato vnitřní příruba zahrnuje:

• vnější obvodový povrch, na kterém je vytvořená vnitřní těsnicí plocha;

• prstencovou vnitřní opěrnou plochu, která je orientovaná v podstatě příčně, umístěná v blízkosti a navazující na vnitřní těsnicí plochu, a tvořená čelní plochou volného konce vnitřního závitového elementu; a • vnitřní obvodový povrch.

Výrazem v podstatě příčně orientovaná plocha se ve spojení se zde uváděnými skutečnosti míní jak rovinné, tak i jiné než rovinné plochy, například kuželovité plochy,

85298 (85298a)

PV 2003-184 β9·· jejichž tvořící přímka nesvírá, vzhledem k rovině kolmé na osu závitového spoje, úhel větší než 30°.

Vnější závitový element zahrnuje, za účelem jeho vzájemné spolupráce s korespondujícími prostředky vnitřního závitového elementu, vnitřní závit, vnitřní obvodový povrch nesoucí vnější těsnicí plochu a vnější osazení.

Vnější osazení vykazuje prstencovou vnější opěrnou plochu, která je orientovaná v podstatě příčně, uspořádaná vedle a spojená s uvedenou vnější těsnicí plochou, a vymezující prstencovou zónu vnějšího osazení, která je v případě, kdy vnitřní opěrná plocha vnitřního elementu zabírá s vnější opěrnou plochu, vystavená působení axiálních tlakových namáhání.

Vnější závit je do vnitřního závitu našroubovaný v takovém rozsahu, dokud uvedená vnitřní opěrná plocha nedosedne na vnější opěrnou plochou, v důsledku čehož se pak uvedená vnitřní těsnicí plocha nachází v radiálním styku s uvedenou vnější těsnicí plochou.

Podle jednoho charakteristického znaku předloženého vynálezu prstencová zóna vnějšího osazení zahrnuje vnitřní obvodový povrch, jehož vnitřní průměr je, alespoň v těsné blízkosti k uvedené vnější opěrné ploše, menší než vnitřní průměr vnitřního obvodového povrchu vnitřní příruby, a poměr R těchto průměrů je menší než 1, ale současně větší než nebo rovný 0,9.

Na základě uvedeného charakteristického znaku je zásluhou původců předloženého vynálezu možné ekvivalentní von Misesovo napětí působící v prstencové zóně vnějšího·

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · osazení, které je v řadě závitových spojů známých ze stavu techniky větší než napětí působící ve vnitřní boční opeře, prostřednictvím navzájem přiléhajících opěrných ploch redukovat na do tří os rozložené a ve třech osách působící napětí: všechna hlavní napětí působící ve vnitřní boční opěře jsou napětí tlaková, zatímco v případě prstencové zóny vnějšího osazení je tlakovým napětím pouze napětí působící v axiálním směru, zatímco dvěma zbývajícími hlavními napětími jsou tahová napětí.

Kromě toho tento charakteristický znak umožňuje udržovat postačující vnitřní průměr pro průchod skrze vnitřek trubkového závitového spoje.

Patentové dokumenty FR 1 488 719 a FR 1 489 013, podle některých v něm uváděných skutečností, uvádějí ve známost trubkový závitový spoj vykazující opěrné plochy a těsnicí plochy a opatřený na konci vnitřního závitového elementu vnitřní přírubou a na konci vnějšího závitového elementu vnějším osazením, ve kterém je vnitřní průměr vnitřního obvodového povrchu prstencové zóny vnějšího osazení, nacházející se v těsné blízkosti uvedené vnější opěrné plochy, menší než průměr vnitřního obvodového povrchu vnitřní příruby.

Tkni jeden z těchto dvou dokumentů však neuvádí žádné omezení velikosti shora zmiňovaného poměru vnitřních průměrů.

Kromě toho není v patentovém dokumentu FR 1 489 013 zmiňována ani žádná účelová funkce založená na rozdílu vnitřních průměrů; z uváděných skutečností je možné pouze usoudit, že menší průměr vnitřního obvodového povrchu

85298 (85293a)

PV 2003-184 • · · ·

prstencové zóny vnějšího osazení je důsledkem pěchování trubky za účelem vytvoření vnějšího závitového elementu.

V případě patentového dokumentu FR 1 488 719, jehož předmětem jsou závitové spoje pro pažnicové trubky, má zase prstencová zóna vnějšího osazení vnitřní průměr menší než vnitřní příruba z důvodu zabránění poškozování vnitřních přírub a tím i utěsnění závitového spoje vlivem otřesů během zavádění vrtacích trubek do vnitřku kolony pažnic. Vzhledem k tomu má existence rozdílu vnitřních průměrů zcela jinou funkci než v případě předloženého vynálezu.

Je výhodné, jestliže poměr R splňuje následující vztah:

Vl, 7 - 0,7S² < R < -Ji / 2 ~ 0,2S² kde S se rovná poměru průměru vnějšího okraje vnitřní opěrné plochy k vnitřnímu průměru vnitřní příruby.

Cílem tohoto charakteristického znaku je minimalizovat rozdíl ekvivalentních napětí působících ve vnitřní boční opěře a v prstencové zóně vnějšího osazení, a tím optimalizovat geometrii závitového spoje podle vynálezu.

Je dále výhodné, jestliže vnitřní obvodový pcvrc vnějšího osazení závitového spoje vynálezu má minimální průměr v bodě, obvodový povrch protíná vnitřní maximálního způsobem:

podle předloženého ve kterém uvedený kuželovitá rovina namáhání smykem, definovaná následujícím • je to kuželovitá plocha s polovičním vrcholovým úhlem 45°, která je koaxiální s vnějším závitovým.

35293 185293a i

PV 2003-184 • « *··· ♦ ^: . : · : : · · . τ.β ·· ·· elementem;

’ jeji průměr v zóně vnějšího osazení se zmenšuje se zvětšující se vzdáleností od vnější opěrné plochy; a • prochází skrze vnější okraj uvedené vnější opěrné plochy.

Je dále výhodné, jestliže se průměr konce vnitřního obvodového povrchu vnějšího osazení na straně uvedené vnější opěrné plochy v podstatě rovná vnitřnímu průměru vnitřního obvodového povrchu vnitřní příruby.

Vnitřní obvodový povrch vnějšího osazení s výhodou zahrnuje první úsek označený jako přechodový úsek, jehož vnitřní průměr se ve směru od vnější opěrné plochy postupně zmenšuje, a druhý válcový úsek s minimálním vnitřním průměrem.

Bod, ve kterém je přechodový úsek spojený s válcovým úsekem vnitřního obvodového povrchu vnějšího osazení, je definovaný jako spojovací bod.

Tento spojovací bod je s výhodou umístěný v podstatě uprostřed mezi, na jedné straně, koncem přechodového úseku na straně vnější opěrné plochy a, na straně druhé, bodem, ve kterém kuželovitá rovina maximálního namáhání smykem protíná vnitřní obvodový povrch vnějšího osazení.

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález, jeho další výhody a

35298 (85298a) PV 2003-184 • β • · · · *

¢3- 7 charakteristické znaky budou blíže vysvětleny na základě podrobného popisu příkladů jeho konkrétních provedení ve spojení s připojenými výkresy, na kterých představuje:

obr. 1 závity opatřené a spárované spojení tvořené dvěma závitovými spoji podle stavu techniky v zašroubovaném stavu;

obr. 2 detail vnitřní a vnější boční opěry závitového spoje v provedení podle obr. 1;

obr. 3 detail závitového spoje podle vynálezu;

obr. 4 detail z obr. 3 ve větším měřítku;

obr. 5 variantu obr. 4;

obr. 6 graf zkoušky zatěžování nadměrným kroutícím momentem znázorňující šroubovací kroutící moment jako funkci počtu otáček při zašroubovávání až do okamžiku, ve kterém dochází k deformaci bočních opěr.

Příklady provedení vynálezu

Přestože bude předložený vynález dále popsán v souvislosti s určitými přednostními provedeními, není úmyslem tohoto popisu omezit jeho rozsah pouze na tato popsaná provedení. Naopak, záměrem tohoto popisu je obsáhnout a pokrýt všechny alternativy, modifikace a ekvivalenty takových provedení, které spadají do podstaty a nárokovaného rozsahu předloženého vynálezu tak, jak je tenco

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · · ·

Λ« definovaný v připojených patentových nárocích.

Obr. 1 a 2 představují závity opatřené a dvěma závitovým spoji tvořené spárované spojení dvou ocelových trubek 10 a 10 ¹ velké délky.

Každý z konců těchto trubek 10 a 10' nese vnitřní závitový element 11, 11' .

Vnitřní element 11 zahrnuje vnější závit 12 kuželovité konfigurace a je na straně svého volného konce zakončený vnitřní přírubou 18.

Tato vnitřní příruba 18 zahrnuje:

• vnější obvodový povrch nesoucí kuželovitou vnitřní těsnicí plochu 13 svírající s osou XX vnitřního elementu úhel například 20°;

• v podstatě příčně orientovanou prstencovou vnitřní opěrnou plochu 16 tvořenou čelní plochou volného konce vnitřního závitového elementu. Vnitřní opěrná plocha 16 je uspořádaná v přilehnutí ke kuželovité vnitřní těsnicí ploše 13 a je s touto plochou spojená prostřednictvím torické plochy malého poloměru, řádově jeden milimetr, jejímž účelem je zabránit citelnému snížení pevností tohoto spojení. Vnitřní boční opěrou 14 je ve znázorněném příkladném provedení boční opěra označená jako ustupující boční opěra nebo boční opěra s negativním úhlem, jejíž opěrnou plochou 16 je konkávní kuželovitá plocha s polovičním vrcholovým úhlem 75°, která takto svírá s kolmicí k ose XX úhel 15°; a

85298 (85298a)

PV 2003-184 • β ·* • · * • · ·

• vnitřní obvodový povrch 17 s vnitřním průměrem ID_P, vytvořený, s ohledem na kolísání tloušťky trubek 10, pomocí strojního obrábění tak, aby osa tohoto povrchu byla shodná s osou vnitřního závitového elementu. Na tento obvodový povrch 17 navazuje, na jedné straně, obecný vnitřní obvodový povrch trubky 10 a, na straně druhé, v bodě B, vnitřní opěrná plocha 16.

Trubky 10., 10.' jsou dohromady spojené za použití spojovacího kusu 20 zahrnujícího dva vnější závitové elementy 21, 21', uspořádané symetricky na každém konci tohoto spojovacího kusu 20.

Vnější závitové elementy 21, 21' zahrnují prostředky uspořádané pro spolupráci s korespondujícími prostředky vnitřních závitových elementů 11, 11' za vytvoření dvou trubkových závitových spojů 1, 1'.

S ohledem na to, že spojení trubek je symetrické, bude následně podrobně popsán pouze závitový spoj 1.

Vnější závitový element 21 zahrnuje vnitřní závit 22 korespondující s vnějším závitem 12., vnitřní obvodový povrch zahrnující kuželovitou vnější těsnicí plochu 23, a vnější osazení vykazující v podstatě příčně orientovanou vnější prstencovou plochu 26 tvořenou konvexní kuželovitou plochou s polovičním vrcholovým úhlem 75°.

Plocha 26 vnější boční opěry je uspořádaná v přilehnutí k vnější těsnicí ploše 23 a je s touto plochou spojená prostřednictvím torické plochy s malým poloměrem zakřivení, jejímž účelem je, stejně jako v případě vnitřního závitového

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · • · ·

-.12 elementu, zabránit citelnému snížení pevnosti tohoto spoj ení.

Vnější okraj vnější opěrné plochy 26 je označený jako bod A, který současně představuje patu vnějšího osazení na straně vnější těsnicí plochy 23. Tento okraj koresponduje s vnějším okrajem vnitřní opěrné plochy 16.

V dohromady spojeném stavu závitového spoje je vnější závit 12 do vnitřního závitu 22 našroubovaný tak, že vnitřní boční opěra 14 dosedá na vnější boční opěru 24 pod styčným tlakem.

Toto přibližně příčné uspořádání opěrných ploch 16, 26 umožňuje umísťování vnitřního závitového elementu 11 vzhledem k vnějšímu závitovému elementu 21, přičemž toto vzájemné umístění je velmi přesně vymezené velikostí šroubovacího kroutícího momentu.

V dohromady spojeném stavu závitového spoje, kdy se vnitřní těsnicí plocha 13 nachází v radiálním styku s vnější těsnicí plochou 23, má pro navzájem korespondující přímé úseky těsnicích, vnitřní a vnější, ploch, význam skutečnost, že průměr vnitřní těsnicí plochy je před vlastním spojováním o něco větší než průměr vnější těsnicí plochy.

Takový radiální styk generuje mezi těsnicími plochami 13, 23 vysoký styčný tlak. Tento styčný tlak je schopný závitovému spoji poskytovat těsnost vůči vnitřně nebo zevně působícím tekutinám bez ohledu na typ působících namáhání (vnitřní nebo vnější tlak, tahové napětí, stlačování, krůt, ohyb, s nebo bez cyklických změn teploty, a podobně) , a to buď jednotlivě nebo v kombinaci.

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · · * • · · · · * • · ¹ ••i3 - ·*

Z důvodu zabránění otáčení vnitřního závitového elementu 11 vůči vnějšímu závitovému elementu 21, zejména v případě, kdy se trubková kolona během jejího zavádění do vrtu otáčí, je žádoucí velký šroubovací kroutící moment.

Následkem tohoto šroubovací kroutícího momentu je axiální stlačování kovu bočních opěr 14, 24 a nesmí jím být jeho uvádění do plastického stavu.

Kromě toho vyvolávají, ve spojení se skloněnými vrty, přídavná namáhání způsobující stlačování bočních opěr také ohybová napětí.

K témuž může docházet také v případě, kdy je trubková kolona vystavená působení axiálních tlakových namáhání a/nebo tepelných cyklů.

Radiální konec vnějšího osazení ze stávajícího stavu techniky známých závitových spojů má, jak může být seznatelné z obr. 1 a 2, válcový vnitřní obvodový povrch 27 obvykle stejný vnitřní průměr jako vnitřní obvodový povrch 17 vnitřní příruby 18.

Díky tomuto opatření je možné předejít:

• vzniku turbulencí v objemu cirkulující tekutiny, zejména v oblasti přechodu mezi vnitřním závitovým elementem 11 a vnějším závitovým elementem 21, jejichž existence generuje erozně-korozní mechanismus; a • zablokovávání nebe· poškozování nástrojů nebo zařízení v oblasti tohoto přechodu, zaváděných do

35298 (85298a)

PV 2003-184 * ·

trubkové kolony během provozu.

Původci předloženého vynálezu bylo s překvapením zjištěno, že při zkoušení závitových spojů, znázorněných na obr. 1 a 2, zatěžováním nadměrným kroutícím momentem došlo k uvedení kovu prstencové zóny 24 vnějšího osazení do plastického stavu vždy dříve než v případě kovu vnitřní boční opěry 14.

Uvedenou skutečnost původci předloženého vynálezu vysvětlují vlivem přítomnosti těsnicí plochy v blízkosti bočních opěr na do třech os rozložené působící napětí, viz znázornění na obr. 2.

Předpokládejme ve vnitřní boční opěře 14 existenci elementárního kubického útvaru 15 kovu. Uvedený kubický útvar 15 je vystavený působení množiny napětí, kterou lze v podstatě redukovat na tři hlavní napětí £ap, a_RP a a_Cp, působící, v uvedeném pořadí, v axiálním, v radiálním a v obvodovém směru.

Axiální napětí σ^? je v podstatě vyvolávané působením šroubovacího kroutícího momentu a je jím tlakové napětí (negativní smysl působení).

Radiální napětí a_RP je výsledkem především radiálního styku mezi těsnicími plochami 13, 23 a je jím rovněž tlakové napětí. Negativní úhel opěrných ploch ,16, 26 ustupujících bočních opěr má sklon zesilovat účinek radiálního styku těsnicích ploch na toto radiální napětí o_RP.

Obvodové napětí a_CP je rovněž výsledkem především radiálního styku mezí těsnicími plochami 13, 23, který má

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · ·* · ·

I · · • · · · • · » · · • « •-•15 sklon omezovat průměr vnitřní příruby tak, že tímto obvodovým napětím a_CP je stále ještě tlakové napětí, jehož intenzita je také zesilována negativním uspořádáním bočních opěr 14., 24.

Podobně jako v předcházejícím případě předpokládejme existenci elementárního kubického útvaru 25 kovu v prstencové zóně 24 vnějšího osazení, kterýžto kubický útvar 25 je vystavený působení množiny tří hlavních napětí, přičemž:

• působícím axiálním napětím Oab je rovněž tlakové napětí (negativní smysl působení);

• působící radiální napětí Orb je výsledkem především účinku radiálního styku na vnější těsnicí ploše 23 (a případně na ustupující vnější opěrné ploše 26) a je jím tahové napětí (pozitivní smysl působení);

• působící obvodové napětí Gcb je rovněž výsledkem především účinku radiálního styku na těsnicí ploše 23 a ustupující vnější opěrné ploše 26, a je jím také tahové napětí (pozitivní smysl působení).

Podle známých teorií tvárnosti materiálu začíná plastická deformace tehdy, když je ekvivalentní napětí, například von Misesovo napětí, které je funkcí algebraického rozdílu dvou zvolených hlavních napětí, vyšší než jmenovitá mez kluzu materiálu.

Ekvivalentní von Misesovo napětí působící v elementárním kubickém útvaru 15 vnitřní boční opěry 14 je vzhledem k tomu, že tři hlavní napětí £ap, σ_ΡΡ a a_CP mají

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · · · 1 • 1 •·16 stejný smysl působení, relativně nízké; naproti tomu v případě elementárního kubického útvaru 25 prstencové zóny 24 vnějšího osazení je toto napětí relativně vysoké, protože dvěma ze tří hlavních napětí jsou pozitivně působící (tahová) napětí (Orb, £cb) , zatímco třetím je negativně působící (tlakové) napětí (£m>) .

Za tohoto stavu bude při zatěžování závitového spoje nadměrným kroutícím momentem ekvivalentní napětí působící v elementárním kubickém útvaru 25 vnějšího osazení mnohem citlivější na překračování jmenovité meze kluzu materiálu než ekvivalentní napětí působící v elementárním kubickém útvaru 15 vnitřní boční opěry 14.

Původci předloženého vynálezu došli na základě shora uvedených zjištění k závěru, že by bylo výhodné buď lokálně zvýšit v prstencové zóně 24 vnějšího osazení jmenovitou mez kluzu kovu, například prostřednictvím zpevnění kalením nebo mechanického předepnutí brokováním, nebo prostřednictvím redukce ekvivalentního napětí v prstencové zóně 24 vnějšího osazení jejím podrobením axiálnímu stlačování, jehož důsledkem je zvětšení povrchové plochy, na které tato napětí působí.

S ohledem na obtíže spojené s prováděním tepelného nebo mechanického zpracovávání vnitřní strany spojovacího kusu zvolili původci pro tento účel, jak může být seznatelné z obr. 3, 4 a 5, zesílení části vnějšího osazení.

Obr. 3 a 4 se od obr. 2 liší v tom, že prstencová zóna 24 vnějšího osazení je na své vnitřní straně zesílená tak, že vnitřní průměr IP_B vnitřního obvodového povrchu 27 je lokálně menší než vnitřní průměr ID_P vnitřního obvodového

85298 (85298a)

PV 2003-184 • ·· a · povrchu 17 vnitřní příruby 18.

Vnitřní obvodový povrch 27 vnějšího osazení tvoří válcovo-kuželovitá plocha s prvním úsekem, tvořeným kuželovitou plochou 29 a označeným jako přechodový úsek na straně vnější opěrné plochy 26, a druhým válcovým úsekem 30 s vnitřním průměrem IP_B.

Kuželovitá plocha 29 je koaxiální s vnějším závitovým elementem, má poloviční vrcholový úhel Θ 30° a její průměr se zmenšuje se zvětšováním se vzdálenosti od vnější opěrné plochy 26. Vnitřní průměr kuželovité plochy 29 na konci B, nacházejícím se na straně vnější opěrné plochy 26, se rovná vnitřnímu průměru ID_P vnitřního obvodového povrchu 17 vnitřní příruby tak, že přechod mezi vnitřním závitovým elementem 11 a vnějším závitovým elementem 21 nevykazuje žádnou odchylku vnitřního průměru.

Úhel Θ je z důvodu omezení rizika vzniku turbulencí v proudu uvnitř cirkulující tekutiny a rizika blokování nástroje zaváděného do vnitřku trubkové kolony menší než 45°. Užitečnost pevného stanovení spodní hranice úhlu Θ bude osvětlena dále.

Kuželovitá plocha 29 takto tvoří plynulý přechod mezi vnitřním obvodovým povrchem 17 vnitřní příruby a válcovým úsekem 30 válcového vnitřního obvodového povrchu 27 vnějšího osazení.

Průměr IP_B válcového úseku 30 vnitřního obvodového povrchu 27 vnějšího osazení je pochopitelně menší než průměr IDe, neboť, v opačném případě, by se nejednalo o zesílení vnější boční opery 24.

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · • · · φ « · • · · φ

Za účelem zachování postačujícího příčného průřezu průchodu uvnitř trubkové kolony je průměr IP_B 0,9 průměru ID_Pnebo větší. Průměr IP_B menší než 0,9 průměru ID_P by umožňoval vkládání pouze několika trubkových kolon do sebe navzájem a takové konstrukční provedení kolony by pak bylo extrémně nákladné.

Na základě zkušenosti, že je neužitečné a zbytečné prstencovou zónu 24 vnějšího osazení zesilovat dále za průměr IP_B, při kterém je vnější boční opěra stejně silná jako vnitřní boční opěra 14, původci předloženého vynálezu zjistili, že poměr R průměru IP_B k průměru ID_P by měl být v rozmezí

Vl, 7 - 0, 7S² až 5/1,2 - 0,2S²a s výhodou rovný ^1,3 - 0,3S² , kde S se rovná poměru průměru OP_A k průměru ID_P, a OD_Aje průměr vnějšího okraje vnitřní opěrné plochy 16, přičemž tento průměr se rovná průměru, který prochází skrze bod A umístěný na patě vnějšího osazení 24.

Hodnoty poměru R, pohybující se řádově v rozmezí 0,95 až 0,98, jsou závislé na skutečných hodnotách průměrů ID_P a OP_A.

Je výhodné, jestliže je průměr IP_B větší než průměr průchodu trnu, specifikovaný technickou normou API (API = Americký ropný institut {American Petroleum Institute}} nebo výrobci trubkových závitových spojů pro trubky daných rozměrových dimenzí, přičemž tento průchod se z důvodu ni, ibkcvá íňu”e zaváděn:

85298 (85298a) d\{ onn9_-t ftd

W- Μ nástrojů až na daný průměr těchto nástrojů bez neustálého rizika jejich zablokování, monitoruje pomocí přemísťování trnu daného průměru skrze spojené trubky kolony. Vnitřní průměr trubek 10 a 10', zejména průměr v základní části těchto trubek, musí být větší než shora zmiňovaný průměr průchodu trnu.

Původci předloženého vynálezu bylo dále zjištěno, viz obr. 3, že není potřebné vnější osazení zesilovat na celé délce jeho vnitřního obvodového povrchu 27 v axiálním směru.

K tomu bylo původci uvedeno, že nejvíce deformovanou zónou prstencové zóny 24 vnějšího osazení je kuželovitá rovina 32, koaxiální s vnějším závitovým elementem a procházející skrze bod A umístěný na patě vnějšího osazení na straně vnější těsnicí plochy 23, s polovičním vrcholovým úhlem přibližně 45° a průměrem v prstencové zóně 24 vnějšího osazení, který se zmenšuje se zvětšováním se vzdálenosti od opěrné plochy 26.

Deformacemi podél této kuželovité roviny jsou smykové deformace a původci předloženého vynálezu bylo zjištěno, že smyková napětí je možné snížit na minimum vytvořením minimálního vnitřního průměru IP_B v místě průniku kuželovité roviny 32 maximálního namáhání smykem s vnitřním obvodovým povrchem 27 vnějšího osazení (bod D).

To znamená, že v případě, kdy je poloviční vrcholový úhel Θ kuželovité plochy 29 menší než 15°, je možné docílit průnik kuželovité roviny 32 maximálního namáhání smykem s vnitřním obvodovým povrchem 27 v kuželovitém přechodovém úseku 29, který nezahrnuje minimální vnitřní průměr ID_B, v důsledku čehož je zesílení válcového úseku 30 s průměrem

85298 (85298a) • · • · · · • · • · · · • · *

ID_b zbytečné.

Co se týče bodu C spojujícího úseky 29 a 30, je výhodné, jestliže je tento bod umístěný v podstatě uprostřed mezi body B a D.

Na obr. 5 je znázorněná varianta provedení z obr. 4, ve kterém přechodovým úsekem není kuželovitá plocha, ale torická plocha 39, koaxiální s vnějším závitovým elementem.

V podélném příčném řezu, znázorněném na obr. 5, se tato torická plocha 39 jeví jako kruhový oblouk:

• s poloměrem asi 10 mm;

• jehož střed je orientovaný směrem do materiálu vnějšího závitového elementu;

• procházející skrze bod B styku s vnitřním obvodovým povrchem 17 vnitřní příruby;

• jehož tečna v bodě B svírá s osou XX závitových elementů, a tudíž i s tvořící přímkou vnitřního obvodového povrchu 17, úhel 30°;

• tečný k válcovému úseku 30 válcového vnitřního obvodového povrchu 27 vnějšího osazení v bodě C.

Taková torická plocha tím, že její tečna v bodě B svírá s osou XX úhel v rozmezí 15° až 45°, zajišťuje také plynulý přechod mezi vnitřním obvodovým povrchem 17 a válcovým úsekem 30 s vnitřním průměrem ID_B.

85298 (85298a) • · · ·

- 21 Pro zajištění plynulého přechodu je možné použít i další formy přechodového úseku vnitřního obvodového povrchu vnějšího osazení, například sestavu dvou torických ploch, které jsou přilehlé k sobě a navzájem tečné, s opačným zakřivením a tečnami, z nichž jedna se dotýká vnitřního obvodového povrchu 17 v bodě B a druhá se dotýká válcového úseku 30 v bodě C.

Rozsah předloženého vynálezu zahrnuje také těsnicí plochy, které nejsou přilehlé k opěrným plochám 16, 26 bezprostředně, ale přes na obr. 2 až 5 znázorněné torické přechodové plochy s malým poloměrem zakřivení mezi těsnicími plochami 13, 23 a korespondujícími opěrnými plochami 16, 26. Pro zajištění přechodu spadajícího do rozsahu předloženého vynálezu je možné použít i další typy ploch vytvořených tak, aby radiální styk na těsnicích plochách vyvolával v prstencové zóně vnějšího osazení existenci radiálních tahových a obvodových napětí.

Předložený vynález je použitelný pro široký výběr provedení závitového spoje, zahrnující:

• integrální nebo spárované závitové spoje;

• závitové spoje pro trubky velkého nebo malého průměru (například kolony pažnic nebo kolony těžebních trubek);

• spoje s vnějšími bočními operami (vnější boční opěra je uspořádaná na konci vnějšího závitového elementu) nebo s několika sadami bočních opěr;

• závitové spoje s těsnicími plochami, které jsou

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · « · • · · · buď kuželovité nebo jiné než kuželovité, například torické buď pro oba závitové elementy, nebo torická pro jeden závitový element a kuželovitá pro komplementární závitový element;

• závitové spoje s rovinnými (planárními) opěrnými plochami nebo opěrnými plochami s negativním úhlem; v případě bočních opěr, které jsou označované jako ustupující boční opěry nebo boční opěry s negativním úhlem, je výhodné, jestliže je úhel bočních opěr, svíraný s kolmicí k ose XX závitových elementů, 20° nebo menší, s výhodou v rozmezí 5° až 10°;

• závitové spoje s kuželovitými nebo válcovými závity, buď jednochodými nebo několikachodými závity;

• závitové spoje se závity s různým profilem, například závity trojúhelníkového profilu, oblé závity nebo lichoběžníkové závity;

• závitové spoje s závity s měnící se šířkou.

Příklady provedení

První příklad

Zkoušení zašroubováním bylo prováděno na 2 skupinách závitových spojů typu VAM TOP®, viz katalog VAM® číslo 940, červenec 1994, firmy Vallourec Oil & Gas:

• vnější průměr trubky: 177,8 mm (7);

• tloušťka trubky: 10,36 mm (29 lb/ft);

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · • · · · • vnější průměr konce vnitřní příruby (OD_A) : 170,8 mm;

• vnitřní průměr vnitřní příruby (ID_P) : 161,3 mm;

• průměr průchodu trnu: 153,90 mm (6,059);

• jakost trubky: API L80 (jmenovitá mez kluzu 552 MPa nebo větší).

Standardní řadu P představují závitové spoje podle obr. 2, ve kterých je vnitřní průměr ID_S koncové zóny vnějšího osazení shodný s vnitřním průměrem ID_P volného konce vnitřní příruby.

Řadu Q představují závitové spoje vytvořené v souladu s předloženým vynálezem a odpovídající provedení na obr. 5: zesílení vnější boční opěry v této řadě Q má za následek průměr IP_B válcového úseku 30 156,2 mm, který je větší než průměr průchodu trnu; válcovému úseku 30 předchází úsek s torickou plochou 39 s poloměrem 10 mm tak, že se bod D průniku kuželovité roviny 32 maximálního namáhání smykem s vnitřním obvodovým povrchem 27 vnějšího osazení nachází ve válcovém úseku 30 s vnitřním průměrem IP_B.

Poměr R = IDs/IPp se v případě řady Q rovná 0,97 a spadá do rozmezí (0,96 až 0,99) definovaného v nároku 3 s ohledem na velikost průměru OP_A.

Během tohoto zkoušení zašroubováním byl šroubovací kroutící moment zaznamenáván jako funkce počtu otáček při zašroubovávání, za postupného zvyšování kroutícího momentu na maximální kroutící moment při každé následné šroubovací zkoušce jednoho cyklu zkoušení téže řady až do uvedení bočních opěr spoje do plastického stavu.

85298 (85298a)

PV 2003-184 • ·« ·· ···· ·· ···· ♦ ··· · * · · · _#·

Z »···· » · · · · · —« · »··· ···· ·*·«* ·· ·· ·· ··

Při provádění všech zkoušek při zkoušení zašroubováním byly závity, těsnicí plochy a opěrné plochy nejdříve opatřeny povlakem maziva typu API 5A2.

Obr. 6 představuje graf, ve kterém je šroubovací kroutící moment T zaznamenaný jako funkce počtu otáček N při zašroubovávání spoje během poslední prováděné zkoušky závitového spoje řady Q zašroubováním.

Jak může být z tohoto grafu seznatelné, kroutící moment od bodu E (kroutící moment T_E) prudce, v podstatě vertikálně narůstá; tento nárůst představuje dosažení bočního opření příslušných ploch spoje. Tento prudký nárůst je v podstatě, až do bodu F (kroutící moment T_F) , lineární.

Za bodem F (nelineární úsek grafu) dochází k zahájení plastické deformace a následného styčného usazování alespoň jedné z trubek.

Hodnota T_opt odpovídá doporučené hodnotě pro šroubovací kroutící moment, kterážto hodnota se nachází mezi hodnotami

T_E a T_F.

Tabulka 1: Výsledky zkoušení při zatěžování šroubovacím kroutícím momentem

Kroutící moment	Řada P (N.m)	Řada Q (N.m)
T_E	3 300	8 100
Topt	12 740
To	21 200	36 600
To - To	17 900	28 500

Na základě hodnot uvedených v Tabulce 1 je možné

85298 (85298a)

PV 2003-184

9 9 9

9

9 9 9 ¢3- 7(/7 ·

poznamenat, že velikost (T_F - T_E) , která ge měřítkem části šroubovacího kroutícího momentu přenášeného prostřednictvím bočních opěr, je v případě závitových spojů řady Q podle předloženého vynálezu, ve srovnání se závitovými spoji řady P podle stavu techniky, podstatně vyšší (+ 60 %).

Druhý příklad

Zkoušení byly podrobeny závitové spoje typu VAM® ACE jakosti L80 podle katalogu VAM® dvou rozměrových řad A a B, specifikované v prvním příkladě.

Charakteristické vlastnosti testovaných vzorků jsou uvedené v Tabulce 2.

Tabulka 2: Charakteristické vlastnosti vzorků

Vzorek (*)	Rozměrová řada
A	B
Základní těleso trubky	Vnější 0	244,48 mm (9 5/8)	88,90 mm (3 h)
Tloušťka	13,84 mm (53,5 lb/ft)	6,45 mm (9,2 lb/ft)
Délka	8 00 mm	800 mm
Vnitřní příruba	Vnitřní 0 (ID_P)	220,09 mm	77,96 mm
Vnější 0 konce (OD_a)	235,7	83,33
Spoj ovací kus	Vnější 0	266,24 mm	98,80 mm
Vnitřní 0 (ID_B)	219,79 mm	77,66 mm
Délka	340 mm	215 mm
Průměr průchodu trnu	212,83 mm (8,379)	72,82 mm (2,867)
Použitý materiál	Bezešvá trubka z uhlíkové oceli se jmenovitou mezí kluzu > 552 MPa
Doporučený šroubovací kroutící moment (T,_D-)	21 575 N.m	3 925 N.m

(*) opatřený povlakem maziva typu API 5A2

85298 (85298a)

PV 2003-1 84 • · • · · · ·

• · * *

-« · · · » · « « · « · « · · · ·

V Tabulce 3 jsou uvedené vnitřní průměry jednotlivých součástí spoje před zašroubováváním a po zašroubování při kroutícím momentu T_opt ·

Ze skutečností uvedených v Tabulce 2 může být seznatelné, že vnitřní průměr IP_B je ve všech případech větší než průměr průchodu trnu, a to jak v případě standardních závitových spojů (A3, B3) , tak i v případě závitových spojů vytvořených podle předloženého vynálezu (Al, A2, Bl, B2).

Tabulka 3: Výsledky měření vnitřního průměru

Vzor.	Vnitřní průměr ID_P vnitřní příruby (mm)	Vnitřní průměr id_b vnějšího osazení (mm)	Poměr R (= ID_B/IDp)	Úhel (*)	Typ spoje (**)
Před'¹'	Po ⁽²'	Před'¹'	Po¹'	Před¹¹'	Po¹²'
Al	220,09	219,56	213,89	214,08	0,972	0,975	35°	PV
A2							10°	SPř
A3		219,58	219,79	220,00	0,999	Bl,002		ST
Bl	77,96	77,67	73,66	73,83	0,945	0, 951	35°	PV
B2							10°	SPř
B3		77,68	77,66	77,84	0, 996	1,002		ST

stav před zašroubováváním stav po zašroubování (*) úhel zešikmení (viz vztahová značka (29) na obr. 4) (**) závitový spoj typu: PV = předložený vynález;

SPř = srovnávací příklad; ST = stav techniky

a) Zkouška zatěžováním nadměrným krouticím momentem

Tabulka 4 ukazuje výsledky zkoušky zatěžování nadměrným krouticím momentem až do uvedení materiálu do plastického stavu. Závity, těsnicí plochy a opěrné plochy byly před

85298 (85298a)

PV 2003-184 • · * · • · · · zahájením zkoušení opatřeny povlakem maziva typu API 5A2 .

Tabulka 4: Výsledky zkoušení zatěžováním nadměrným kroutícím momentem

Vzorek	Zkouška zatěžováním nadměrným kroutícím momentem
Kroutící moment T_F v okamžiku uvedení materiálu do plastického stavu	Boční opěra/osazení, vizuální vzhled
Al	96 079 N.m	Bez výskytu jak plastické deformace, tak i otěru
A2	71 905 N.m	Plastická deformace vnější boční opěry
A3	68 317 N.m	Plastická deformace vnější boční opěry a konce vnitřní příruby (bod A)
Bl	8 414 N.m	Otěr vnější boční opěry bez plastické deformace
B2	6 100 N.m	Plastická deformace vnější boční opěry
B3	4 952 N.m	Plastická deformace vnější boční opěry

Výsledky zkoušení zatěžováním nadměrným kroutícím momentem mohou být hodnoceny na základě specifických kritérií, zejména kritéria kroutícího momentu T_F a kritéria vizuálního vzhledu bočních opěr a osazení:

1) vnější boční opěra zesílená přechodovým úsekem s úhlem zešikmení 35°

Bl) ;

2) vnější přechodovým

B2) ;

boční opěra zesílená úsekem s úhlem zešikmení 10° kuželovitým (vzorek Al, kuželovitým (vzorek A2,

85298 (85298a)

PV 2003-184 ·· * · ···· ·· ···· • · · · · · · · φ »· · · · · · · · * • ··«· · · · · · · ·· · · ··

3) standardní vnější boční opěra (vzorek A3, B3).

Hodnota T_F byla u vzorků Al a Bl, ve srovnání se vzorky A2 a B2 standardního závitového spoje, o 40 % až 70 % vyšší.

Nej lepší výsledky, které byly, ve srovnání se spoji s kuželovitým přechodovým úsekem s úhlem zešikmení 10°, dosažené u závitových spojů s kuželovitým přechodovým úsekem s úhlem zešikmení 35°, mohou být vysvětleny na základě vzájemného umístění bodů C a D na obr. 4.

V případě závitových spojů Al a Bl je bod D na obr. 4 umístěný, ve srovnání s bodem B, za bodem C a tudíž v zóně konstantního průměru s minimálním průměrem IP_B, zatímco tato skutečnost v případě závitových spojů A2 a B2 neplatí - viz Tabulka 5:

Tabulka 5: Vzájemné umístění bodů C a D

Vzorek	Úhel zešikmení	Axiální vzdálenost	BC/BD	ID_d/ID_p (*)	ID_b/ID-
BC (mm)	BD (mm)
Al	35°	4,4	12,8	0,4	0,972	0,972
A2	10°	17,6	11,8	1,5	0,981	0, 972
B2	35°	3,1	5,9	0,5	0, 945	0,945
B2	10°	12,2	4,6	2,7	0,979	0, 945

(*) ID_d = vnitřní průměr v bodě D

V případě vzorků Al a Bl se bod C nachází přibližně uprostřed mezi body B a D, v axiálním směru.

b) Zkoušení zatěžováním nadměrným kroutícím momentem za působení vnitřního tlaku

85298 (85298a)

PV 2003-184

Podobné závitové spoje řady A a řady B byly nejdříve utaženy jejich zašroubováním při doporučeném šroubovacím kroutícím momentu T_opt z Tabulky 2.

Tyto závitové spoje pak byly podrobeny působení kombinovaného napětí, jehož účelem je simulování točivého zavádění spojených trubek do vrtu, za současného aplikování:

1) vnitřního tlaku 43,7 MPa v případě vzorků Al až A3 a vnitřního tlaku 56,0 MPa v případě vzorků Bl až B3, to je tlaku, který v základním tělese trubek způsobuje napětí rovnající se 80 % minimální jmenovité meze kluzu (552 MPa, viz Tabulka 2); a

2) měnícího se kroutícího momentu.

V Tabulce 6 se uvádí hodnota kroutícího momentu TI, po jejímž překročení začínají spoje propouštět a stávají se netěsnými.

Tabulka 6: Výsledky zkoušení zatěžováním nadměrným kroutícím momentem za působení -vnitřního tlaku

Vzorek	Hodnota kroutícího momentu TI při propouštění
Al	93 182 N.m
A2	76 068 N.m
A3	71 406 N.m
Bl	11 807 N.m
B2	8 816 N.m
B3	8 149 N.m

85298 (85298a)

PV 2003-184 » · · · · ·

V souvislosti s uvedeným může být poznamenáno, že maximální kroutící moment TI před tím, než se spoje stanou netěsnými a začnou propouštět, je v případě bočních oper zesílených přechodovým úsekem s úhlem zešikmení 10° (vzorky A2, B2), ve srovnání se stavem techniky (vzorky A3, B3i, mírně větší (v rozsahu méně než 10 %) , zatímco v případě bočních opěr zesílených přechodovým úsekem s úhlem zešikmení 35° (vzorky Al, Bl) je tento kroutící moment vyšší o 30 % až 45 %.

c) Cyklus zašroubovávání

Vzorek Al byl podroben deseti po sobě následujícím cyklům zašroubovávání při šroubovacím kroutícím momentu o velikosti 1,5 násobku doporučeného šroubovacího kroutícího momentu, jehož hodnota je uvedena v Tabulce 2. Při vyhodnocování a vizuálním přezkoumávání záznamu průběhu jednotlivých cyklů zašroubovávání nebyly zjištěny žádné problémy a testované vzorky ani po deseti cyklech nevykazovaly žádné anomálie.

Claims

1. Trubkový závitový spoj, zahrnující vnitřní závitový element (11) na konci první trubkovité komponenty (10) a vnější závitový element (21) na konci druhé trubkovité komponenty (20), přičemž vnitřní závitový element (11) je opatřený vnějším závitem (12) a zakončený vnitřní přírubou (18), která zahrnuje, za prvé, vnější obvodový povrch, na kterém je vytvořená vnitřní těsnicí plocha (13), za druhé, vnitřní prstencovou opěrnou plochu (16, 14), orientovanou v podstatě příčně, umístěnou v blízkosti a navazující na uvedenou vnitřní těsnicí plochu, a tvořenou čelní plochou volného konce vnitřního závitového elementu, a, za třetí, vnitřní obvodový povrch (17), vnější závitový element (12) zahrnuje, za účelem jeho spolupráce s korespondujícími prostředky vnitřního závitového elementu, vnitřní závit (22), vnitřní obvodový povrch, na kterém je vytvořená vnější těsnicí plocha (23) a vnější osazení vykazující, na jedné straně, prstencovou vnější opěrnou plochu (26) orientovanou v podstatě příčně, umístěnou v blízkosti a navazující na uvedenou vnější těsnicí plochu, a vymezující, na straně druhé, prstencovou zónu (24) vnějšího osazení, která je v případě, kdy vnitřní opěrná plocha (16) zabírá s vnější opěrnou plochou (26), vystavená působení axiálních stlačovacích sil, vnější závit je do vnitřního závitu našroubovaný až do polohy, ve které vnitřní opěrná plocha zabírá s vnější opěrnou plochou, a vnitřní těsnicí plocha se pak nachází v radiálním styku s vnější těsnicí plochou, vyznačující se tím, že prstencová zóna (24) vnějšího osazení zahrnuje

16 85298 (85298a)

PV 2003-184 vnitřní obvodový povrch (27), jehož vnitřní průměr (ID_B) je, alespoň v těsné blízkosti k vnější opěrné ploše (26), menší než vnitřní průměr (ID_P) vnitřního obvodového povrchu (17) vnitřní příruby (18), a že poměr (R) těchto průměrů (ID_B/ID_P) je menší než 1, ale současně větší než nebo rovný 0,9.

2. Trubkový vyznačující se vztah:

závitový spoj podle nároku 1, tím, že poměr (R) splňuje následující

Vl, 7 - 0,7S² < R <

0, 2S² kde (S) se rovná poměru průměru (OD_A) vnějšího okraje vnitřní opěrné plochy (16) k vnitřnímu průměru (ID_P) vnitřní příruby (18).

3. Trubkový závitový spoj podle nároku 2, vyznačující se tím, že poměr (R) se v podstatě rovná Vl, 3 - 0, 3S² .

4. Trubkový závitový spoj podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vnitřní obvodový povrch (27) vnějšího osazení má minimální průměr (ID_B) v bodě (D) , ve kterém tento vnitřní obvodový povrch (27) protíná kuželovitá rovina (32) maximálního namáhání smykem, koaxiální s vnějším závitovým elementem (21) a vykazující poloviční vrcholový úhel 45°, jejíž průměr v zóně (24) vnějšího osazení se zmenšuje se zvětšující se vzdáleností od vnější opěrné plochy (26) a prochází skrze vnější okraj (A) této vnější opěrné plochy (26).

5. Trubkový závitový spoj podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že průměr vnitřního

16 85298 (85298a)

PV 2003-184 • · · · • · obvodového povrchu (27) vnějšího osazení na jeho konci (B) na straně vnější opěrné plochy (26) se v podstatě rovná vnitřnímu průměru (ID_P) vnitřního obvodového povrchu (17) vnitřní příruby (18) .

6. Trubkový závitový spoj podle nároku 5, vyznačující se tím, že vnitřní obvodový povrch (27) vnějšího osazení zahrnuje první úsek označený jako přechodový úsek (29, 39), jehož vnitřní průměr se od vnější opěrné plochy (26) postupně zmenšuje, a druhý válcový úsek (30) s minimálním vnitřním průměrem (ID_B) .

7. Trubkový závitový spoj podle nároků 4 a 6, vyznačující se tím, že přechodový úsek (29, 39) a válcový úsek (30) vnitřního obvodového povrchu (27) vnějšího osazení jsou spojené v bodě (C) označeném jako spojovací bod, který je umístěný v podstatě uprostřed mezi koncem (B) přechodového úseku na straně vnější opěrné plochy (26) a bodem (D) průniku kuželovité roviny (32) maximálního namáhání smykem s vnitřním obvodovým povrchem (27) vnějšího osazení.

Trubkový závitový spoj podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, obvodového povrchu (27) kuželovitou plochu (29), že přechodový úsek vnitřního vnějšího osazení zahrnuje která je koaxiální s vnějším závitovým elementem a vykazuje poloviční vrcholový úhel v rozmezí od 15° do 45°.

9. Trubkový závitový vyznačující se tím, obvodového povrchu (27) kuželovitou plochu (29) , spoj podle nároku 6 že přechodový úsek vnějšího osazení která je koaxiální nebo 7, vnitřního zahrnuj e s vnějším

16 85298 (85298a)

PV 2003-184 závitovým elementem a vykazuje poloviční vrcholový úhel v rozmezí od 30° do 45°.

10. Trubkový závitový spoj podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že přechodový úsek vnitřního obvodového povrchu (27) vnějšího osazení zahrnuje alespoň jednu torickou plochu (39), která je koaxiální s vnějším závitovým elementem.

11. Trubkový závitový spoj podle nároku 10, vyznačující se tím, že přechodový úsek vnitřního obvodového povrchu (27) vnějšího osazení zahrnuje torickou plochu (39), jejíž tečna vedená jejím koncem na straně vnější opěrné plochy (26) svírá s osou (XX) závitového spoje úhel v rozmezí od 15° do 45°.

12. Trubkový závitový spoj podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že přechodový úsek vnitřního obvodového povrchu (27) vnějšího osazení zahrnuje torickou plochu (39), která je na svém protilehlém konci vzhledem k vnější opěrné ploše (26) tečná k válcovému úseku (30) vnitřního obvodového povrchu (27) vnějšího osazení.

13. Trubkový závitový spoj podle kteréhokoli z nároku

1 až 12, vyznačující se tím, že vnitřní a vnější opěrné plochy (16, 26) tvoří ustupující opěrné plochy svírající s osou (XX) závitových elementů negativní úhel, jehož velikost je 20° nebo menší.