CZ301730B6 - Trubicový prvek se závitem pro trubicový spoj se závitem odolný proti únave a výsledný trubicový spoj se závitem - Google Patents
Trubicový prvek se závitem pro trubicový spoj se závitem odolný proti únave a výsledný trubicový spoj se závitem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ301730B6 CZ301730B6 CZ20023597A CZ20023597A CZ301730B6 CZ 301730 B6 CZ301730 B6 CZ 301730B6 CZ 20023597 A CZ20023597 A CZ 20023597A CZ 20023597 A CZ20023597 A CZ 20023597A CZ 301730 B6 CZ301730 B6 CZ 301730B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- threaded
- thread
- flank
- radius
- circular arc
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
- F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
- F16L15/004—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with axial sealings having at least one plastically deformable sealing surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
Abstract
Trubicový prvek (1, 2) s vnejším nebo vnitrním závitem pro trubicový spoj (100, 300) se závitem, vytvorený na konci trubice (101, 102, 202, 301, 302) a obsahující podle toho, zda se jedná o prvek s vnejším nebo s vnitrním závitem, bud vnejší cást (3, 303, 303') opatrenou vnejším závitem nebo vnitrní cást (4, 304, 304') opatrenou vnitrním závitem, jejíž závity (11, 12), videno v podélném rezu vedeném osou prvku se závitem, obsahují vrchol (17, 20, S1, S2) závitu, žlábek (18, 19, F1, F2) závitu, prímocarý nosný bok (13, 14), prímocarý záberný bok (15, 16) a dve oblasti (21, 22, 51, 52) tecného napojení žlábku závitu, pricemž každá z techto dvou oblastí je usporádána vždy mezi žlábkem závitu a jedním z obou boku, nazývaným príslušný bok, a obsahují kruhový oblouk, vyznacující se tím, že alespon jedna z techto dvou oblastí tecného napojení žlábku závitu, nazývaná oblast s více polomery, obsahuje kruhový oblouk nazývaný hlavní kruhový oblouk (23, 24, 53, 54), jehož pomocná kružnice protíná pomocnou prímku príslušného boku v bode nazývaném referencní bod (P.sub.RF1.n., P.sub.RF2.n., P.sub.RF3.n., P.sub.RF4.n.) boku, a z obou stran hlavního kruhového oblouku pravidelnou krivku, nazývanou druhotná krivka (25, 26, 27, 55, 56), která jej tecne napojuje z jedné strany k príslušnému boku a z druhé strany ke žlábku závitu, a že: a) tecna (61, 62, 67, 68) k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku v referencním bode boku svírá s pomocnou prímkou príslušného boku striktne kladný ostrý úhel (D, F), pricemž kladný smer je takový, kdy hlavní kruhový oblouk nezasahuje do hmoty boku závitu; b) zmínená pomocná kružnice hlavního kruhového oblouku protín
Description
Trubicový prvek se závitem pro trubicový spoj se závitem odolný proti únavě a výsledný trubicový spoj se závitem
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká trubicového prvku s vnějším nebo vnitřním závitem pro trubicový spoj se závitem, který je obzvláště odolný jak proti statickému, tak i proti cyklickému namáhání.
Předkládaný vynález se týká také trubicového spoje se závitem, který je obzvláště odolný jak proti statickému, tak i proti cyklickému namáhání.
Dosavadní stav techniky 15
Trubicové spoje se závitem obsahují prvek s vnějším závitem na konci jedné trubice a prvek s vnitřním závitem na konci druhé trubice, jíž může být trubice o velké délce nebo objímka. Tyto spoje se závitem jsou zejména používány pro sestavování sloupů vyztužovacích nebo těžebních trubic nebo vrtních tyčí pro vrty pro těžbu uhlovodíků nebo podobné vrty, například pro geoter20 mícké vrty.
American Petroleum Institute (API) popisuje ve své specifikaci API 5B spoje se závitem mezi vyztužovacími nebo těžebními trubicemi, přičemž části opatřené závitem jsou zejména kónické se zaoblenými trojbokými nebo lichoběžníkovými závity.
Jsou známy rovněž další typy spojů se závitem, které využívají prvky, jejichž Části opatřené závitem jsou dvoustupňové a mají válcový nebo kónický tvar: viz například patent US 4 521 042.
Až do nedávné doby musely být vyztužovací nebo těžební trubice hlavně schopné odolávat růz30 ným kombinacím statického namáhání (tah, osový tlak, ohyb, zevnitř nebo zvenku působící tlak), a to navzdory své omezené tloušťce vyplývající z nutnosti navléci do sebe jednotlivé sloupy s různými průměty, aby bylo možné vytěžit hluboký vrt.
Naopak vrtní tyče, které jsou používány pouze pro hloubení vrtů, jsou vystaveny značnému cyk35 lickému namáhání, ale zase nevykazují příliš velké nároky, co se týče rozměrů, neboť v daný okamžik je spouštěno jen jedno soutyěi o daném průměru.
Cyklické namáhání, pokud není přísně omezováno, vede v provozu v důsledku únavy k praskání, k němuž zpočátku dochází na kořenech závitů, zpravidla ze strany zatížených nosných boků.
Toto přednostní místo vzniku prasklin v důsledku únavy převádí koncentraci napětí na napojení mezi nosným bokem a žlábkem závitu.
Pro zvýšení odolnosti proti cyklickému namáhání je nutné omezit úroveň maximálního napětí 45 tak, že se omezí obecná úroveň napětí na nosných bocích a vytvoří se co možná nejméně hranaté napojení mezi nosným bokem a žlábkem závitu.
Specifikace API 7D popisuje vrtní tyče s kónickými robustními částmi opatřenými závitem, které jsou uzpůsobené pro namáhání v provozu. Závity podle API 7D mají trqjboký, velmi zaoblený tvar s nosnými a záběmými boky uspořádanými vždy v úhlu 30° vzhledem k normále k ose prvku se závitem.
Připomínáme, že nosný bok je ten, který je na každém závitu uspořádán na straně protilehlé k volnému konci prvku. Tato definice bude používána v celém předkládaném dokumentu.
Žlábek závituje zaoblený podle kruhového oblouku s poloměrem 0,97 mm (0,038“) a středem v ose žlábku závitu. Tento kruhový oblouk se tečně napojuje na boky.
Úhel 60° mezi boky závitu vyplývající z trojbokého tvaru závitů umožňuje vytvořit kruhový 5 oblouk se značným poloměrem.
Vrcholy závitů jsou zkomoleny takovým způsobem, aby se zamezilo jakékoliv radiální interferenci mezi vrcholy a žlábky závitu spojených prvků se závitem.
io Výška takto zkomolených závitů je 3,08 mm (0,12”), což odpovídá dvojnásobku výšky závitů ve spojích se závitem podle API 5B.
Tyto prostředky mohou být nicméně považovány za nedostatečné, neboť patent US 4 549 754 popisuje takový profil závitu pro vrtni tyče, který je vzhledem ke specifikaci API 7D pozměněný a který navrhuje závit schopný dále omezit koncentraci napětí.
Závit podle patentu US4549 754 vykazuje v řezu žlábek, který není symetrický, nýbrž který obsahuje zaoblení, jehož střed je posunut směrem k záběmému boku (protilehlému k nosnému boku) a jehož poloměr je ve srovnání s poloměrem API větší přibližně o 50 % a má hodnotu
1,45 mm (0,05).
Toto zaoblení se tečně napojuje k nosnému boku, kdežto k záběmému boku se napojuje méně kritickým profilem: prostou úsečkou nebo poloměrem 0,81 mm (0,032“) následovaným úsečkou.
Žlábek závitu je tedy více vyhloubený než u závitu API, a vyžaduje proto značnou tloušťku výchozí trubice, z níž se vyřezávají závity.
Takové uspořádání není vhodné pro sloupy trubic určených k těžbě vrtů, které jsou vystaveny namáhání současně statickému i dynamickému.
V současné době se lze s takovými nároky na odolnost proti namáhání setkat u podmořských sloupů, spojujících dno moře s mořskými těžebními plošinami pro těžbu uhlovodíků.
Takové sloupy trubic, v anglosaské odborné terminologii nazývané „risers“ (stoupací potrubí), 35 jsou totiž vystaveny cyklickému namáhání způsobenému zejména proudy, které vyvolávají vibrace sloupu, dále mořskými vlnami, pohyby moře a případnými posuny samotných plošin.
S takovými nároky na odolnost proti namáhání se lze rovněž setkat u zemských vrtů, zejména ve velmi častém případě vrtů odkloněných od vertikály, vykazujících ohyby, v průběhu rotačního spouštění trubic pro jej ich zpevňování.
Z toho důvodu se vyskytly snahy vylepšit trubicové spoje se závitem pro vyztužovací nebo těžební trubice nebo pro „risers“ tak, že se zvýší jejich odolnost proti únavě.
Takový vylepšený trubicový spoj se závitem popisuje patentová přihláška WO 98/50 720.
Závity, které jsou popsány ve výše zmíněném dokumentu, mají lichoběžníkový tvar, odvozený od závitů nazývaných „buttress“ (pilovitých závitů) ze specifikace API 5B.
Lichoběžníkový tvar závitů omezuje riziko deformace prvků se závitem, která může vést k jejich vymknutí během šroubování, zejména našroubovávání.
Žlábky závitu jsou v podstatě přímočaré a na každý z boků závitu se napojují zaoblením, jehož poloměr má hodnotu mezi 10 a 50 % celkové sirky žlábku závitu (s výhodou mezi 16 a 26 % této celkové šířky), přičemž zaoblení je zakončeno tečně k boku i ke žlábku závitu.
-2CZ 301730 B6
Výšky závitů jsou takové, aby se zamezilo jakékoliv radiální interferenci mezi žlábkem závitu jednoho prvku a odpovídajícím vrcholem závitu s ním spojeného prvku, přičemž je mezi nimi ponechána radiální vůle alespoň 0,25 mm (0,01).
S ohledem na závity, které jsou uvedeny jako příklad, jsou zaoblení ve žlábku závitu v řádu 0,5 mm oproti 0,15 mm pro poloměry popsané v API 5B.
Ve srovnání s poloměry vrtních tyčí se takové poloměry mohou zdát malé, ale realizovaný io lichoběžníkový tvar závitu neumožňuje vytvořit tak velké poloměry jako v případě trojbokých závitů, ledaže by člověk akceptoval podstatné omezeni nosné plochy boků ve spojení.
Prvky se závitem podle dokumentu WO 98/50 720 dále nejsou uzpůsobeny pro tzv. interferenční závity, které vykazují radiální interferenci mezi vrcholy závitu jednoho prvku a odpovídajícími žlábky závitu $ ním spojeného prvku. Popsané závity jsou „klínového“ typu s variabilní šířkou, podobně jako závity popsané v patentu US Re 30 647.
Předkládaný vynález usiluje o vytvoření trubicového prvku s vnějším nebo vnitřním závitem pro trubicové spoje se závitem, které jsou obzvláště odolné současně proti:
a) statickému namáhání, zejména v podélném tahu, osovém tlaku, ohybu, torzi, při zevnitř nebo zvenku působícím tlaku, vymknutí během šroubování, a to namáhání jednoduchému nebo kombinovanému (tj. například v tahu + při zevnitř působícím tlaku);
b) cyklickému namáhání.
Tento prvek se závitem je v předkládaném dokumentu dále označován jako prvek mající protiúnavový profil.
Bylo rovněž požadováno, aby trubicový prvek se závitem podle vynálezu mohl být uzpůsoben pro všechny typy části opatřených závitem: kónické, válcové, kombinované kónicko-válcové, jednostupňové nebo vícestupňové, s lichoběžníkovým nebo trojbokým tvarem závitu, a pro interferenční i neinterferenční závity. Neinterferenční závity by mohly být například takové, jaké jsou popsány v přihlášce EP 454 147 a které vykazují současný kontakt dvou boků s boky připojeného závitu (nazývané též „rugged thread“ - robustní závity), závity s osovým stahováním nebo zavity klínového typu s variabilní šířkou, jaké byly popsány například v patentu US Re 30 647.
Dále bylo požadováno, aby prvek se závitem mohl být snadno vytvořen a snadno kontrolován.
Prvek se závitem podle vynálezu by měl být využitelný pro vytváření spojů se závitem určených pro sloupy těžebních trubic pro těžbu uhlovodíků, sloupy trubic pro vyztužování vrtů nebo pro sloupy trubic pro podmořskou těžbu („risers“), nebo pro podobné účely.
Dále se vyskytl požadavek vytvořit nepropustné trubicové spoje se závitem, zejména takové, které by byly nepropustné pro plyn, a to dokonce při cyklickém namáhání.
Prvek se závitem podle vynálezu by měl být v alternativním provedení využitelný pro sestavování soutyčí vrtních tyčí.
Bylo rovněž požadováno vytvořit trubicový spoj se závitem, v němž by jeden z prvků se závitem, například prvek s vnitrním závitem, byl upraven tak, aby odolával cyklickému namáhání, ale zároveň byl kompatibilní s neupraveným prvkem se závitem, který by k němu byl připojen.
Vyskytl se také alternativní požadavek na vytvoření trubicového spoje se závitem, v němž by oba dva prvky se závitem byly upraveny tak, aby odolávaly cyklickému namáhání.
-3CZ 301730 B6
Podstata vynálezu
Trubicový prvek s vnějším nebo vnitřním závitem s protiúnavovým profilem podle vynálezu je vytvořen na konci jedné trubice a podle toho, zda se jedná o prvek s vnějším nebo s vnitřním závitem, obsahuje buď vnější část opatřenou vnějším závitem nebo vnitřní část opatřenou vnitřním závitem.
Závity obsahuji vrchol závitu, žlábek závitu, přímočarý nosný bok, přímočarý záběmý bok a dvě oblasti tečného napojení žlábku závitu.
Každá z těchto dvou oblasti tečného napojení žlábku závitu je uspořádána vždy mezi žlábkem závitu a jedním z obou boků závitu, nazývaným „příslušný bok“, a obsahují kruhový oblouk.
Alespoň jedna z těchto dvou oblasti tečného napojení žlábku závitu, nazývaná „oblast s více 15 poloměry“, obsahuje kruhový oblouk nazývaný „hlavní kruhový oblouk“, jehož pomocná kružnice protíná pomocnou přímku příslušného boku v bodě nazývaném „referenční bod boku“, a z obou stran hlavního kruhového oblouku pravidelnou křivku, nazývanou „druhotná křivka“, která jej tečně napojuje z jedné strany k příslušnému boku a z druhé strany ke žlábku závitu: pokud by napojení nebylo tečné, vedlo by to na úrovni jednotlivých bodů napojení ke zvláště nežádoucí koncentraci napětí v důsledku únavy.
Také druhotná křivka musí být pravidelná, tj. nesmí obsahovat žádné body, které by mohly vést ke koncentraci napětí na této úrovni.
Tečna k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku v referenčním bodě boku svírá s pomocnou přímkou příslušného boku striktně kladný ostrý úhel.
V předkládaném dokumentu se dále dodržuje konvence, podle níž je kladný směr takový, kdy hlavní kruhový oblouk nezasahuje do hmoty závitů: záporný úhel mezi tečnou a bokem by byl samozřejmě z hlediska odolnosti proti únavě obzvláště nežádoucí.
Zmíněná pomocná kružnice hlavního kruhového oblouku protíná pomocnou přímku žlábku závitu nebo je k ní tečná, přičemž tečna ke zmíněné pomocné kružnici v uvažovaném průsečíku nebo bodě dotyku svírá s pomocnou přímkou žlábku závitu úhel o velikosti mezi -15° a +15°.
Pokud je pomocná kružnice hlavního kruhového oblouku k pomocné přímce žlábku závitu tečná, je tento úhel nulový a druhotná křivka ze strany žlábku závituje omezena najeden bod.
Pokud je žlábek závitu omezen na jeden bod, je pomocnou přímkou žlábku závitu podle konven40 ce přímka, která prochází žlábkem závitu a je rovnoběžná s osou prvku se závitem.
Tvar a uspořádání hlavního kruhového oblouku jakékoli oblasti s více poloměry jsou úplně definovány:
- polohou referenčního bodu boku,
- úhlem mezi tečnou k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku a příslušným bokem,
- a úhlem mezi tečnou ke zmíněné kružnici a žlábkem závitu.
Poloměr hlavního kruhového oblouku každé z oblastí s více poloměry ve žlábku závitu je vždy větší než poloměr kruhového oblouku, nazývaného „standardní kruhový oblouk“, který prochází zmíněným referenčním bodem boku a který by sám o sobě tvořil oblast tečného napojení mezi příslušným bokem a žlábkem závitu.
Vynález tímto způsobem umožňuje použít v kritických oblastech, nacházejících se ve střední části oblasti napojení, kde je uspořádán hlavní kruhový oblouk, větší poloměr napojení, kdežto v .4.
CZ JW173W místě spojení s příslušným bokem a se žlábku závitu, kde jsou uspořádány druhotné křivky, menší poloměry, to vše bez nadměrného ubírání z výšky závitu.
Čím blíže je při dané výšce závitu referenční bod boku ke žlábku závitu, tím větší plocha boku je k dispozici pro dosednutí na odpovídající plochu připojeného prvku se závitem, což zlepšuje statické vlastnosti výsledného spoje se závitem.
V případě prvků se závitem ze stavu techniky je radiální výška oblasti napojení (vzdálenost od referenčního bodu boku ke žlábku závitu) úměrná poloměru této oblasti. V důsledku toho má u těchto prvků se závitem pří dané výšce závitu každé zlepšení týkající se chování při únavě (cyklickém namáhání) za následek zhoršení statických vlastností.
V případě předkládaného vynálezu je radiální výška oblasti napojení sice také úměrná poloměru hlavního kruhového oblouku, ale z důvodu kladného úhlu mezi tečnou k pomocné kružnici hlav15 ního kruhového oblouku a bokem je příslušný koeficient úměrnosti tím menší, čím větší je tento kladný úhel. Lze tedy usilovat o zlepšení buď odolnosti proti únavě při daných statických vlastnostech, nebo o zlepšení statických vlastností při dané odolnosti proti únavě, anebo rovněž o současné zlepšení odolnosti proti únavě í statických vlastností.
Velikost úhlu mezi tečnou k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku uvažované oblasti s více poloměry v referenčním bodě boku a příslušným bokem se s výhodou nalézá mezi +10° a (70° - J), kde J označuje úhel příslušného boku, tj, úhel mezi přímočarou částí uvažovaného boku a normálou k ose trubicového prvku se závitem. Úhel boku je kladný, když uvažovaný bok nemá tendenci přečnívat přes žlábek závitu.
Velikost úhlu mezi tečnou k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku uvažované oblasti s více poloměry v referenčním bodě boku a nosným bokem se ještě výhodněji nalézá mezi +15° a (45° - J), kde J je definováno stejným způsobem jako v předchozím případě.
Uspořádání s kladným nebo nulovým úhlem boku je z hlediska koncentrace napětí na kořenech závitů výhodnější.
Velikost poloměru hlavního kruhového oblouku oblasti s více poloměry se s výhodou nalézá mezi 150 a 250 % poloměru standardního kruhového oblouku, který prochází referenčním bodem boku a který by sám o sobě tvořil oblast tečného napojení.
Dále je s výhodou druhotná křivka oblasti s více poloměry vždy kruhový oblouk.
Ještě výhodněji se poměr poloměru kruhového oblouku druhotné křivky k poloměru hlavního kruhového oblouku nalézá vždy mezi 0,1 a 0,4.
Minimální hodnota tohoto poměru zamezuje nadměrnému stoupání napětí na úrovni druhotných křivek.
Maximální hodnota poměru omezuje celkovou plochu oblasti s více poloměry.
Vynález může být aplikován tak, že profil závitu se upraví buď pouze ze strany jednoho boku, zejména nosného boku, který je zpravidla více zatížen, nebo na obou bocích.
Může být také využit jak pro trojboké tak i pro lichoběžníkové závity s pevnou nebo variabilní šířkou a pro prvky s kónickými, válcovými nebo kombinovanými, jednostupňovými či vícestupňovými částmi opatřenými závitem.
Různé příklady provedení, které však neomezují rozsah vynálezu, budou představeny níže.
-5Cl 301730 B6
Vynález se rovněž týká trubicového spoje se závitem se zvýšenou odolností proti statickému a cyklickému namáhání, obsahujícího trubicový prvek s vnějším závitem na konci jedné trubice spojený šroubováním s trubicovým prvkem s vnitřním závitem na konci druhé trubice prostřednictvím částí opatřené vnějším závitem, uspořádané na trubicovém prvku s vnějším závitem, a části opatřené vnitřním závitem, uspořádané na trubicovém prvku s vnitřním závitem.
Trubicí se rozumí jak trubice o velké délce, tak ovšem i trubice o malé délce, jako například objímka.
Závity každé z části opatřených závitem obsahují vždy vrchol závitu, žlábek závitu, přímočarý nosný bok, přímočarý záběmý bok a čtyři oblasti napojení, obsahující vždy kruhový oblouk.
Dvě z těchto Čtyř oblastí, nazývané oblasti tečného napojení žlábku závitu, napojují každá žlábek závitu vždy k jednomu boku, nazývanému příslušný bok, a dvě oblasti, nazývané oblasti napojení vrcholu závitu, napojuji každá vrchol závitu vždy k jednomu boku.
Profil a uspořádání každé oblasti napojení vrcholu závitu jsou upraveny tak, aby neínterferovaly s oblastí tečného napojení žlábku závitu připojeného prvku se závitem.
Alespoň jeden ze dvou prvků se závitem, tj. prvek s vnějším nebo prvek s vnitřním závitem, je trubicovým prvkem se závitem s protiúnavovým profilem podle předkládaného vynálezu.
Ve výhodném provedení je alespoň jedna oblast napojení vrcholu závitu trubicového prvku se závitem, protilehlá k oblasti tečného napojení žlábku závitu s více poloměry připojeného trubico25 vého prvku se závitem s protiúnavovým profilem, oblastí nazývanou sledující, obsahující dva kruhové oblouky, které se vzájemně tečně napojují, přičemž jeden z nich je hlavním kruhovým obloukem a druhý je druhotným kruhovým obloukem, jímž je uskutečněno tečné napojení oblasti napojení vrcholu závitu k příslušnému boku.
Dále tečna k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku sledující oblasti v bodě, nazývaném „horní bod napojení“ příslušného boku, kde zmíněná kružnice protíná pomocnou přímku příslušného boku, svírá s pomocnou přímkou uvedeného boku striktně záporný ostrý úhel.
Podle konvence uvedené výše v textu označuje takové znaménko, že hlavní kruhový oblouk vrcholu závitu zasahuje do hmoty závitu.
Takové uspořádání umožňuje při dané výšce závitu zvětšit plochu boků v kontaktu.
V ekonomicky výhodném provedení má protiúnavový profil podle vynálezu jen jeden prvek, bud1 prvek s vnějším nebo prvek s vnitřním závitem, a je kompatibilní s druhým prvkem se závitem, kterým je prvek se závitem ze stavu techniky.
V jiném provedení, které je výhodné z hlediska maximalizace výkonu, mají protiúnavový profil podle vynálezu oba prvky, jak prvek s vnějším tak i prvek s vnitřním závitem.
V dalším provedení je trubicový spoj se závitem podle vynálezu využit pro tzv. interferenční závity, kde vrchol závitu jedné části opatřené závitem radiálně interferuje se žlábkem závitu připojené části opatřené závitem.
V dalším provedení je trubicový spoj se závitem podle vynálezu využit pro části opatřené závitem, u nichž jsou oba dva boky závitu jedné části v kontaktu s oběma dvěma boky závitu připojené Části opatřené závitem, s dotykovým tlakem nebo bez něj, a to alespoň v některém úseku délky částí opatřených závitem: vynález lze tedy využít pro závity nazývané „rugged thread“, závity s osovým stahováním, nebo také klínové závity s variabilní šířkou.
-6Přehled obrázků na výkresech
Další výhody a znaky vynálezu budou zřejmé z následujícího podrobného popisu a připojených 5 výkresů, které by tedy mohly přispět nejen k lepšímu porozumění vynálezu, ale případně také k jeho vymezení.
Všechny výkresy, které budou dále popsány, jsou v částečném podélném řezu, vedeném osou prvku nebo spoje se závitem.
Obr. 1 znázorňuje objímkový spoj se závitem mezi dvěma trubicemi s kónickými tvary částí opatřených závitem.
Obr. 2 znázorňuje tzv. integrální spoj se závitem mezi dvěma trubicemi s válcovými tvary 15 částí opatřených závitem, uspořádanými ve dvou stupních.
Obr. 3A znázorňuje několik lichoběžníkových závitů prvku s vnitřním závitem ze stavu techniky.
Obr. 3B, 3C, 3D a 3E znázorňují oblasti napojení mezi plochami závitů z obr. 3 A;
Obr. 4A znázorňuje několik lichoběžníkových závitů prvku s vnějším závitem podle vynálezu.
Obr. 4B, 4C, 4D a 4E znázorňují oblasti napojení mezi plochami závitů z obr. 4A.
Obr. 4F a 4G znázorňují vždy jeden detail z obr, 4B.
Obr. 5A znázorňuje několik lichoběžníkových závitů spoje se závitem podle vynálezu, vytvořeného spojením prvků se závitem z obr. 3A a 4A.
Obr. 5B znázorňuje detail spoje z obr. 5A na úrovni oblasti napojení z obr. 3C a 4B.
Obr. 6A znázorňuje několik lichoběžníkových závitů alternativního provedení prvku s vnitřním závitem podle vynálezu.
Obr. 6B, 6C, 6D a 6E znázorňují oblasti napojení mezi plochami závitů z obr. 6A.
Obr. 7A znázorňuje několik lichoběžníkových závitů alternativního provedení prvku s vnějším závitem podle vynálezu.
Obr. 7B, 7C, 7D a 7E znázorňují oblasti napojení mezi plochami závitů z obr. 7A.
Obr. 8A znázorňuje několik lichoběžníkových závitů alternativního provedení spoje se závitem podle vynálezu, vytvořeného spojením prvků se závitem z obr. 6A a 7A.
Obr. 8B znázorňuje detail spoje z obr. 8A na úrovni oblasti napojení z obr. 6C a 7B.
Obr. 8C znázorňuje detail spoje z obr. 8A na úrovni oblastí napojení z obr. 6B a 7C.
Obr. 9A znázorňuje několik trojbokých závitů další varianty provedení prvku s vnitřním závitem podle vynálezu.
Obr. 9B a 9C znázorňují oblasti napojení mezi boky závitů z obr. 9A.
Obr. 10A znázorňuje několik trojbokých závitů další varianty provedení prvku s vnějším závitem podle vynálezu.
-7CZ 301730 B6
Obr. 10B a I0C znázorňují oblasti napojení mezi boky závitů z obr. 10A.
Obr. 11A znázorňuje několik závitů další varianty spoje se závitem podle vynálezu, vytvořeného spojením prvků se závitem z obr. 9 A a 10A.
Obr. 11B znázorňuje detail spoje z obr. 11A na úrovni oblasti napojení z obr. 9C a 1 OB.
Obr. 11C znázorňuje detail spoje z obr. 11A na úrovni oblasti napojení z obr. 9B a 10C.
io Obr. 12 je graf znázorňující změnu poměru poloměru hlavního kruhového oblouku k poloměru standardního kruhového oblouku oblasti napojení v závislosti na úhlu v referenčním bodě boku pro různé hodnoty úhlu v bodě napojení žlábku závitu.
Obr. 13 znázorňuje tentýž graf pro různé hodnoty úhlu nosného boku.
Obr. 14 je graf znázorňující změnu hlavního napětí v závislosti na velikosti úhlu při povrchu oblasti napojení mezi žlábkem závitu a nosným bokem v trubicovém spoji se závitem, který je vystaven tlaku tekutiny působícímu zevnitř.
Příklady provedení vynálezu
Obr. 1 znázorňuje objímkový spoj 200 se závitem mezi dvěma trubicemi 101,101' o velké délce,
Trubici o velké délce se rozumí trubice dlouhá několik metrů, například přibližně 10 m.
Takové trubice jsou obvykle spojovány, aby se vytvořily sloupy vyztužovacťch nebo těžebních trubic nebo „risers“ pro zemní nebo podmořské uhlovodíkové vrty, nebo soutyčí vrtních tyčí pro tytéž vrty.
Trubice mohou být vytvořeny ze všech druhů ne legované oceli, slabě legované oceli nebo silně legované oceli, dokonce s železným nebo neželezným legováním, aby byly přizpůsobeny nejrůznějším podmínkám provozu: úrovni mechanického namáhání, korozivnímu charakteru tekutiny uvnitř nebo vně trubic.
Je rovněž možné používat trubice z oceli málo odolné proti korozi, potažené například potahem ze syntetického materiálu, bránícímu jakémukoli kontaktu oceli s korozivní tekutinou.
Trubice 10b 101' mají na koncích identické prvky 1, V s vnějším závitem a jsou spojeny pro40 střednictvím objímky 202, která má na konci vždy jeden prvek 2, ? s vnitrním závitem.
Prvky 1, J2 s vnějším závitem jsou šroubováním napojeny do příslušných prvků 2, 21 s vnitřním závitem tak, že vzniknou dva symetrické spoje 100, 100* se závitem, spojené výstupkem 10 dlouhým několik centimetrů.
Výstupek _10 objímky má vnitřní průměr v podstatě identický s průměrem trubic 101, 10Γ, takže prouděni tekutiny, která se pohybuje uvnitř, není narušeno.
Jelikož jsou spoje 100, 100’ se závitem identické, bude popsán pouze jeden z těchto spojů.
Na obr. 1 jsou části opatřené závitem schematicky znázorněné pomocí tvořících přímek nebo obalů vrcholu závitu a žlábku závitu.
Prvek 1 s vnějším závitem obsahuje část 3 opatřenou vnějším závitem podle specifikace API 5B, 55 kónickou, podle případu buď s trojbokými nebo s lichoběžníkovými závity a uspořádanou na
-8CZ JU1/JU BO prvku se závitem zvnějšku. Část 3 opatřená vnějším závitem je od volného konce 7 zmíněného prvku oddělena okrajem 1Γ bez závitu. Volný konec 7 je v podstatě příčná prstencová plocha.
Na vnější ploše okraje 11' se vedle volného konce 7 rozprostírá kónická dosedací plocha 5, jejíž konicita je větší než kónicita části 3 opatřené vnějším závitem.
Prvek 2 s vnitřním závitem obsahuje prostředky sdružené s prostředky prvku i s vnějším závitem, tj. prostředky, které svým tvarem odpovídají a které jsou svým uspořádáním určeny ke spoluprácí s prostředky prvku I s vnějším závitem.
Prvek 2 s vnitřním závitem obsahuje tedy uvnitř kónickou část 4 opatřenou vnitřním závitem a část bez závitu mezi částí opatřenou závitem a výstupkem 10.
Tato část bez závitu obsahuje zejména v podstatě příčně uspořádanou prstencovou plochu 8, tvo15 říci opěrnou plochu na konci výstupku, a dále, v návaznosti na opěrnou plochu, kónickou dosedací plochu 6.
Našroubováním prvku i s vnějším závitem do prvku 2 s vnitřním závitem je získán spoj.
Šroubování prvku s vnějším závitem do prvku s vnitřním závitem je ukončeno tehdy, když se příčné plochy 7 a 8 o sebe vzájemně opřou. Dosedací plochy 5, 6 jsou zkonstruovány tak, aby vykazovaly vzájemnou radiální interferenci, a z toho důvodu jsou pod dotykovým tlakem kov kov. Dosedací plochy 5, 6 tedy tvoří těsné pásmo dotyku, které činí spoj se závitem těsným dokonce i pro vysoké tlaky tekutiny, působící jak zvenku, tak i zevnitř.
V případě, že by tlaková těsnost nebyla požadována, lze vynechat výstupek 10, a tedy i opěrnou příčnou plochu 8 a dosedací plochy 5, 6.
V jiném provedení lze spoj se závitem mezi dvěma trubicemi o dlouhé délce uskutečnit přímo, jak je znázorněno na obr. 2. Tento typ spojení 300, které využívá pouze jednoho spoje, je označován jako integrální.
Trubice 301 má na jednom z konců prvek 1 s vnějším závitem, přičemž druhá trubice 302 má na odpovídajícím konci prvek 2 s vnitřním závitem.
Prvek I s vnějším závitem obsahuje vnější část opatřenou vnějším závitem, která je v tomto případě vytvořena ze dvou válcových stupňů 303, 303', se zaoblenými trojbokými nebo lichoběžníkovými závity, oddělenými příčnou prstencovou opěrnou plochou 307. Stupeň 303* s menším průměrem je uspořádán ze strany volného konce 309* prvku, přičemž tento volný konec 309' je příčnou prstencovou plochou,
Zvenku mezi částí 303' opatřenou závitem a plochou konce 309' je uspořádána kónická dosedací plocha 31Γ.
Část 303 opatřená vnějším závitem, nacházející se na druhém konci prvku s vnějším závitem, je prodloužena o část bez závitu, obsahující kónickou dosedací plochu 311 a příčnou prstencovou plochu 309, tvořící opěrnou plochu.
Prvek 2 s vnitřním závitem obsahuje z vnitrní strany prostředky sdružené s prostředky prvku i s vnějším závitem.
Prvek 2 s vnitřním závitem tedy obsahuje část opatřenou vnitrním závitem, tvořenou dvěma válcovými stupni 304, 304', oddělenými příčnou prstencovou opěrnou plochou 308, přičemž stupeň 304 s větším průměrem je uspořádán směrem k příčnému prstencovému volnému konci 310 prvku s vnitřním závitem.
-9CZ 301730 B6
Prvek s vnitřním závitem obsahuje dále dvě kónické dosedací plochy 312, 312\ které odpovídají dosedacím plochám 311, 31Γ prvku s vnějším závitem, a příčnou prstencovou plochu 3101, tvořící opěrnou plochu na konci prvku, který je protilehlý k volnému konci 310.
V zašroubovaném stavu jsou části 303, 303^ opatřené vnějším závitem zašroubovány do příslušných částí 304, 304' opatřených vnitřním závitem a středové opěrné plochy 307, 308 se o sebe vzájemně opírají. Příčné koncové plochy 309, 309' jsou prakticky v kontaktu s příslušnými opěrnými plochami 310, 310' a tvoří pomocné opěrné plochy pro hlavní opěrné plochy 307, 308.
Dosedací plochy 311, 311' prvku I s vnějším závitem radiálně interferují s odpovídajícími dosedacími plochami 312, 312’ prvku 2 s vnitřním závitem, přičemž vyvíjejí vysoký dotykový tlak kov - kov, schopný zajistit těsnost šroubového spoje pro tekutiny uvnitř nebo vně.
V neznázoměných variantách provedení mohou mít v objímkovém spoji se závitem částí opatřené závitem válcový tvar a v integrálním spoji se závitem kónický tvar.
Prvky se závitem mohou být rovněž tvořeny vždy dvěma kónickými částmi opatřenými závitem s různou konicitou, nebo mohou být kónicko-válcového typu, přičemž jednotlivé části téhož prvku se závitem mohou nebo nemusí být uspořádány ve stupních.
Následující výkresy znázorňují různé typy závitů trubicových prvků se závitem pro trubicový spoj se závitem navržený tak, aby odolával jak statickému tak cyklickému namáhání.
Obr. 3A znázorňuje závit Γ2 vnitrní kónické části 4 opatřené vnitřním závitem trubicového prvku 2 s vnitřním závitem z obr. 1.
Vnitřní závity ]_2 mají lichoběžníkový tvar a obsahují čtyři přímočaré plochy, tj. vrchol 20 závitu, žlábek 18 závitu a dva boky: nosný bok 14 a záběmý bok 16.
Ve znázorněném případě svírají vrcholy a žlábky závitu s osou prvku se závitem úhel C. Úhel C je úhel kužele tvořeného částí prvku opatřenou závitem. Výška závitu je na všech bocích konstantní.
Alternativně by bylo možné mít na kónické části opatřené závitem vrcholy a žlábky závitu uspořádané rovnoběžné s osou prvku se závitem. Aby měla část opatřená závitem kónický tvar, musela by výška závitu ze strany záběmého boku být větší než ze strany nosného boku.
Záběmý bok 16 je bok, který, se jako první dotkne odpovídajícího boku závitu připojeného prvku se závitem, když se prvek s vnějším závitem a prvek s vnitrním závitem vsunou vzájemně do sebe: je na závitu uspořádán ze strany, kde se nachází volný konec prvku se závitem.
Nosný bok M je tedy uspořádán ze strany, která je protilehlá k volnému konci prvku se závitem.
Nosný bok j_4 svírá s normálou k ose prvku se závitem úhel A a záběmý bok svírá s toutéž normálou úhel B.
Úhly A a B jsou konvencí vymezeny jako kladné z toho důvodu, že příslušné boky 14 a 16 nepřečnívají přes žlábek 18 závitu.
K vrcholu a ke žlábku závitu jsou boky napojeny čtyřmi oblastmi 22, 32, 42, 52 tečného napojení, tvořenými vždy prostým kruhovým obloukem, jak je zřejmé z obr. 3B, 3C, 3D a 3E.
Oblasti 22 a 52 s příslušnými poloměry ijfp a r?fe jsou oblasti tečného napojení žlábku závitu, zatímco oblasti 32 a 42 s poloměry a Nejsou oblasti napojení vrcholu závitu.
-10CL JU1/JU BO
Přívlastek „tečný“ používaný v souvislosti s oblastmi 22.32,42,52 napojení vyjadřuje to, že kruhový oblouk, jimž jsou tyto oblasti tvořeny, je svými konci tečný k plochám, které se ke zmíněným oblastem napojují. Takto se odstraní všechna hranatá místa, schopná způsobit koncentraci napětí, když jsou tyto oblasti vystaveny namáhání.
Obr. 4A znázorňuje závit H kónické části 3 opatřené vnějším závitem trubicového prvku I s vnějším závitem z obr. 1.
io Podobně jako vnitřní závit 12 má i vnější závit VI lichoběžníkový tvar a obsahuje čtyři přímočaré plochy, totiž vrchol V7 závitu, žlábek 19 závitu a dva boky: nosný bok 13 a záběmý bok 15.
Vnější závity JJ jsou uzpůsobeny pro zašroubování do vnitřních závitů 12. Například vrcholy a žlábky vnějších závitů tedy svírají s osou prvku se závitem tentýž úhel C jako vrcholy a žlábky vnitřních závitů. Úhly A nosného boku a B záběmého boku vnějšího závitu H jsou identické s týmiž úhly vnitřního závitu 12.
K vrcholu a ke žlábku závitu jsou boky napojeny čtyřmi oblastmi 21. 31. 41. 51 tečného napojení.
Oblasti 3L 41 tečného napojení vrcholu závitu a oblast 5_L tečného napojení žlábku závitu jsou tvořeny prostým kruhovým obloukem s příslušnými poloměry r^, r^ar^ a jsou znázorněny na obr. 4C, 4Da4E.
Oblast 21 tečného napojení žlábku závitu, uspořádaná mezi žlábkem závitu a nosným bokem, je tvořena několika po sobě následujícími kruhovými oblouky s různými poloměry a tečnami mezi nimi.
Tato oblast 21, která je detailně znázorněna na obr. 4B, 4F a 4G, je proto nazývána oblastí „s více poloměry“.
Oblast 21 s více poloměry obsahuje ve střední části kruhový oblouk nazývaný „hlavní, kruhový oblouk“ 23 s poloměrem rpj a z obou stran hlavního kruhového oblouku vždy jeden kruhový oblouk nazývaný „druhotný kruhový oblouk“. První druhotný kruhový oblouk 25 je uspořádán ze strany nosného boku 13. má poloměr £si a je tečný k nosnému boku. Další druhotný kruhový oblouk 22 je uspořádán ze strany žlábku 19 závitu, má poloměr rTi a je tečný ke žlábku závitu.
Pomocná kružnice hlavního kruhového oblouku 23 protíná pomocnou přímku nosného boku 13 v bodě Prki, nazývaném „referenční bod boku“, přičemž s touto pomocnou přímkou není v tečném dotyku.
V bodě Prfi tedy existuje úhel D mezi tečnou 61 k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku 23 a pomocnou přímkou nosného boku 13. Na základě konvence, kterou jsme použili, je tento úhel D striktně kladný, neboť podle této konvence je takový úhel kladný tehdy, když hlavní kru45 bový oblouk nezasahuje do hmoty závitu. Z toho důvodu je tečna 61 uvnitř závitu H vzhledem k pomocné přímce nosného boku,
Pomocná kružnice hlavního kruhového oblouku 23 protíná pomocnou přímku žlábku 19 závitu v bodě Prri, přičemž s touto pomocnou přímkou není v tečném dotyku.
Tečna 63 k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku 23 v bodě Prri tedy s pomocnou přímkou žlábku 19 závitu svírá malý úhel E, který je rovněž kladný.
Vynálezci zjistili, že pro dobrou funkčnost spoje se závitem je vhodné omezit velikost úhlu E intervalem od +15 do -15°, například 10°, přičemž záporný úhel podle zde používané konvence
- 11 Cl 301730 B6 odpovídá hlavnímu kruhovému oblouku, který zasahuje do hmoty závitu, a v tomto případě přesněji do žlábku závitu.
To, že je umístění bodu Prfi na nosném boku 13, jakož i úhly D a E, pevně dáno, umožňuje 5 dokonale vymezit poloměr ι>ι hlavního kruhového oblouku 23.
Jelikož je konicita části opatřené závitem malá (úhel C má velikost několik stupňů) a nosný bok je v podstatě kolmý na žlábek 19 závitu, je poloměr rpi blízký dvojnásobku poloměru Γηι hypotetické kružnice, tzv. „standardní kružnice“ 29, která prochází bodem Prfi a která by sama o io sobě tvořila oblast tečného napojení mezi nosným bodem a žlábkem závitu. To znamená, že jak žlábek 19 závitu, tak nosný bok 13 jsou tečné ke standardní kružnici 29 procházející bodem Prfi.
Faktorem, který nejvíce ovlivňuje hodnotu poměru (Γρι/γηι) s ohledem na povolené rozpětí, je úhel D.
Pokud je úhel D příliš malý, tj. menší než 10Q, poměr (rpi/rni) je stěží větší než 1, a vliv na odolnost proti únavě je tedy omezený. Proto se zvolí úhel D větší než 10° a s výhodou větší než 15°.
Příliš velký úhel D může způsobit geometrickou neslučitelnost, pokud by byl závit na straně nos20 ného boku příliš nakloněn v kladném směru. Proto se velikost úhlu D shora omezí hodnotou (70° - A), s výhodou (45° - A).
Příliš velký úhel D má navíc v případě velkého kladného úhlu A za následek příliš vysoké hodnoty poměru (rpi/rni), z čehož plyne nutnost realizovat druhotné kruhové oblouky s malým polo25 měrem, které jsou v provozu zdrojem nežádoucí koncentrace napětí na úrovni těchto oblouků 25 a 27.
Z toho důvodu se zvolí úhly D a E s ohledem na hodnoty úhlů A a C spíše tak, aby se hodnota poměru (rpi/rnt) pohybovala mezi 1,5 a 2,5. V uvedeném případě tedy E = 10° a D = 30°.
Druhotné kruhové oblouky 25,27 mají poloměry r$h rn menší než r?i.
To není na překážku odolnosti závitů v provozu, neboť vynálezci zjistili, že nejvíce namáhaná, a tedy nej kritičtější část oblasti napojení žlábku závitu je střední část hlavního kruhového oblouku
23 na patě závitu ze strany nosného boku.
Ve spojích se závitem vystavených velmi intenzivnímu, ale proměnlivému namáhání v tahu lze skutečně pozorovat trhliny v důsledku únavy, vznikající zpravidla zpočátku ve střední Části oblasti napojení žlábku závitu ze strany nosného boku, která trpí namáháním v tahu vyvíjeným na prvky se závitem.
Příliš malý poloměr druhotného kruhového oblouku může nicméně založit druhotné místo koncentrace napětí na úrovni oblouku 25 nebo 27, které v provozu působí jako druhá oblast vzniku trhlin v důsledku únavy.
Naopak příliš velký poloměr druhotného kruhového oblouku vede k vytvoření příliš velkého oblouku 25 nebo 27, zejména při velkém poloměru Γρμ
S výhodou se proto zvolí hodnota (rsj/rpí) mezi 0,1 a 0,4.
Obr. 5A znázorňuje současně vnější závit Π. z obr. 4A a vnitřní závit 12 z obr. 3A, přičemž prvek s vnějším závitem a prvek 2 s vnitrním závitem jsou vzájemně spojeny šroubováním, takže vzniká trubicový spoj se závitem typu 100 z obr. 1.
-12CZ 3UI73U B6
Závity H a 12 z obr. 5 A jsou nazývané interferenční, neboť vrchol 20 závitu jednoho z prvků, v tomto případě prvku s vnitřním závitem, vykazuje radiální interferenci se žlábkem 19 závitu s nim spojeného prvku, v tomto případě prvku s vnějším závitem.
Nosné boky 13,14 vnějšího a vnitřního závitu se rovněž vzájemně dotýkají a podléhají namáhání v podélném tahu, způsobenému hmotností trubic sestavených do sloupu. V případě spojů se závitem znázorněných na obr. 1 s dvojicí sešroubovaných prvků podléhají namáhání způsobenému vzájemným opíráním příčných ploch 7,8 o velikosti několika kN.m.
io Je třeba poznamenat, že podobné namáhání vznikne v případě, že se o sebe opírají opěrné plochy 307,308 z obr. 2.
Jak je vidět z obr. 5 A, je mezi vrcholem 17 vnějšího závitu a žlábkem 18 vnitřního závitu, jakož i mezi záběmými boky 15,16 naopak ponechána vůle.
Tyto vůle také omezují riziko interference mezi oblastmi napojení u vnějšího a vnitřního závitu, jako například mezi oblastmi Ha 22, 41 a 52, 51 a 42, a to dokonce i případě, že spojené oblasti napojení mají stejné poloměry.
Poloměr γ?„ρ oblasti 32 napojení vrcholu vnitřního závitu ze strany nosného boku je zvolen dostatečně velký, aby neinterferoval s oblastí 21 s více poloměry.
Jakákoli interference mezi oblastmi 21 a 32 by totiž vedla ke vzniku koncentrace napětí, a tedy k nepřijatelnému riziku protržení v provozu.
Uspořádání oblasti 21 s více poloměry ve žlábku vnějšího závitu ze strany nosného boku umožňuje zvětšit poloměr kritické části oblasti tečného napojení, která je nejvíce namáhána, pokud se stanoví výchozí bod oblasti tečného napojení na nosném boku: viz analýzu hodnot poměru (ípi/ďíi) Výše.
Bylo by rovněž možné stanovit minimální hodnotu poloměru hlavního oblouku a analyzovat, jak by to ovlivnilo nosnou plochu závitu, a tedy statické vlastnosti spoje se závitem. Je ovšem pravda, že celkový zisk bude zčásti omezen použitím prostého poloměru r2Sp v odpovídající oblasti napojení připojeného vnitřního závitu: viz obr. 5B.
Je však třeba podotknout, že oproti stavu techniky nebylo nutné upravit více než jednu oblast napojení jednoho prvku, v tomto případě prvku s vnějším závitem.
Bylo by samozřejmě také možné upravit pouze prvek s vnitřním závitem. Uživatel by tedy mohl použít trubice 101 obsahující prvky i s vnějším závitem ze stavu techniky a opatřit si pouze objímky 202 s upravenými vnitrními závity, obsahujícími mezi žlábkem závitu a nosným bokem oblast s více poloměry.
Konečně je třeba zdůraznit, že výroba ani kontrola závitů s oblastmi napojení s více poloměry není choulostivější než výroba a kontrola standardních závitů ze stavu techniky, které obsahují oblasti napojení s prostým poloměrem: při výrobě se používají upravené nástroje a kontrola se provádí klasickým způsobem tak, že se na závity položí dva kalibry, které jsou na koncích opracované s výrobní toleranci (kontrola pomoci tzv. „overlay“ překiytí).
Obr. 6A znázorňuje vnitřní závit lichoběžníkového tvaru, který je v zásadě podobný závitu z obr. 3A.
Tento závit se nicméně od závitu z obr. 3A liší tím, že ze strany nosného boku obsahuje dvě oblasti napojení, které jsou obě oblastmi s více poloměry, totiž oblast Ύ2 napojení žlábku závitu a oblast 32 napojení vrcholu závitu.
-13CZ 301730 B6
Oblast 22 je detailně znázorněná na obr. 6B.
Obsahuje hlavní kruhový oblouk 24 a druhotný kruhový oblouk 26, který je z jedné strany tečně napojený k hlavnímu kruhovému oblouku a z druhé strany k nosnému boku L4. Hlavní kruhový oblouk se tečně napojuje ke žlábku 18 závitu, takže pro napojení na této úrovni není nutné uspořádat druhý druhotný kruhový oblouk.
Hlavní kruhový oblouk 24 protíná nosný bok 14 v bodě PrF2 a tečna 62 k pomocné kružnici hlavio ního kruhového oblouku 24 v bodě Prr svírá s pomocnou přímkou nosného boku 14 striktně kladný úhel D.
Pro označování úhlů se používá tatáž konvence, jaká byla používána výše.
Na obr. 6B má úhel D velikost +30°.
Jelikož je úhel D kladný, je poloměr Γκ hlavního kruhového oblouku 24 větší než poloměr γη2 standardního kruhového oblouku 30, který by sám o sobě tvořil oblast tečného napojení mezi nosným bokem M a žlábkem 18 závitu.
Pro hodnotu poměru (γρ2^Γη2) platí tytéž skutečnosti, které byly popsány pro napojení 21 z obr, 4B, přičemž tento případ je specifický tím, že velikost úhlu E je rovna nule.
Druhotný kruhový oblouk 26 má poloměr rs2, který je z důvodů, které byly popsány již v případě obr. 4B, menší než poloměr hlavního kruhového oblouku.
Oblast 32 napojení vrcholu závituje detailně znázorněná na obr. 6C.
Obsahuje hlavní kruhový oblouk 34 a druhotný kruhový oblouk 36, který je z jedné strany tečně napojený k hlavnímu kruhovému oblouku 34 a z druhé strany k nosnému boku 14.
Pomocná kružnice hlavního kruhového oblouku 34 protíná nosný bok v bodě Prh2, nazývaném „horní bod napojení“.
Tečna 66 k hlavnímu kruhovému oblouku 34 v bodě PRH2 svírá s nosným bokem 14 úhel H.
Úhel H je podle konvence používané pro označování úhlů striktně záporný, to znamená, že hlavní oblouk 34 zasahuje do hmoty 2ávitu 12 tak, že ji vykusuje.
Tato konfigurace je pro oblast 32 napojení výhodná proto, že při stejném poloměru umožňuje umístit bod Prh2 blíže k vrcholu závitu než v případě napojení tvořeného prostým kruhový obloukem, jako například v případě oblasti 42 (viz obr. 6D).
Ačkoli to na obr. 6C není znázorněno, je rovněž možné oblast 32 tečně napojit k vrcholu závitu pomocí druhého druhotného kruhového oblouku.
Poloměr hlavního oblouku 34 může být nadto v případě potřeby nekonečný, takže oblouk 34 by se tedy stal úsečkou.
Poloměr rsó druhotného oblouku 36 je v každém případě menší než poloměr hlavního oblouku 34. To by platilo i pro druhý druhotný oblouk ze strany vrcholu závitu.
Obr. 7A znázorňuje vnější závit JT lichoběžníkového tvaru, kteiý je v zásadě podobný závitu z obr. 4A.
- 14CZ 3111730 B6
Tvar tohoto závituje upraven tak, aby mohl být zašroubován do vnitřního závitu 12 z obr. 6A.
Podobně jako v případě obr. 6A jsou i zde oblasti 41. 51 napojení ze strany záběmého boku tvořeny prostým poloměrem (viz obr. 6D a 6E), kdežto oblasti 21, 31 ze strany nosného boku jsou s více poloměry.
Oblast 21 tečného napojení žlábku závitu (obr. 7C) je podobná oblasti 21 z obr. 4A až na to, že úhel E je roven nule. Pro napojení hlavního kruhového oblouku 23 ke žlábku 19 závitu zde není potřeba druhotný kruhový oblouk: oblast 21 je tedy zcela protějškem oblasti 22 z obr. 6B, i o zejména úhel D má velikost 30°.
Oblast 3J_ napojení vrcholu závitu (obr. 7B) je podobná a tvoří protějšek oblasti 32 z obr. 6C.
Obr. 8A znázorňuje současně vnější závit H z obr. 7A a vnitřní závit 12 z obr. 6A, přičemž prvky 1 a 2 jsou vzájemně spojeny šroubováním, takže vzniká trubicový spoj se závitem typu 100 z obr. 1.
Závity 11, 12 z obr. 8A jsou interferenčního typu, podobně jako závity z obr, 5 A: ve vzájemném kontaktu pod dotykovým tlakem jsou pouze vrcholy 20 vnitřních závitů se žlábky 19 vnějších závitů a rovněž nosné boky 13,14 vnějších a vnitřních závitů.
Obr. 8B a 8C ukazují uspořádání spojených, vzájemně si odpovídajících oblastí 21. 32, 31, 22 napojení s více poloměry. V důsledku upraveného napojení ve vrcholu zavitu mohou mít nosné boky 13.14 vnějšího a vnitřního závitu větší nosnou plochu, než tomu bylo v případě znázomě25 ném na obr. 5A, a mohou tedy snášet větší statické zatížení v tahu.
Dále proto, že jsou upraveny oba prvky se závitem, není odolnost spoje proti únavě omezena odolností neupraveného prvku se závitem, jak tomu bylo v případě znázorněném na obr. 5 A.
Tento typ spoje se závitem však naopak vyžaduje, aby si uživatel opatřil jak prvek s vnitřním závitem, tak i prvek s vnějším závitem upraveného typu, oba s protiúnavovým profilem.
Obr. 9A znázorňuje trojboký vnitřní závit 12 trubicového prvku 2 s vnitřním závitem z obr. 1.
Závit 12 obsahuje:
- vrchol S2 závitu
- žlábek F2 závitu
- nosný bok 14, který s normálou k ose prvku 2 se závitem svírá úhel A
- záběmý bok 16, který s normálou k ose prvku 2 se závitem svírá úhel B.
Úhly A a B mají oba velikost 30ů jako ve specifikaci API 5B.
Pro vymezení nosného a záběmého boku je využívána stejná definice, jaká byla uvedena již výše.
Část 4 opatřená závitem je kónická, přičemž linie spojující vrcholy závitů a linie spojující žlábky závitů svírají s osou prvku se závitem úhel C.
Boky 14,16 jsou k vrcholu S2 a ke žlábku F2 závitu napojeny prostřednictvím oblastí 22, 32,42, 52 tečného napojení.
Oblasti 32, 42 u vrcholu závitu jsou vzájemně symetrické podle normály k ose prvku se závitem procházející vrcholem S2, Jsou tvořeny prostým kruhovým obloukem s poloměrem r2S: viz obr. 9C.
- 15CZ 301730 B6
Oblasti 22, 52 u žlábku závitu nejsou vzájemně symetrické podle normály k ose prvku se závitem procházející žlábkem F2. Naopak, jsou s více poloměry: viz obr. 9B.
Oblast 22 obsahuje hlavní kruhový oblouk 24 s poloměrem rp2, k němuž je v bodě F2 tečně 5 napojena pomocná přímka žlábku závitu. Pomocná kružnice oblouku 24 protíná pomocnou přímku nosného boku 14 v bodě Prf2.
Tečna 62 k hlavnímu kruhovému oblouku 24 v bodě PrF2 svírá s nosným bokem M kladný úhel D. Úhel D má velikost například 30°.
io
Oblast 22 obsahuje také druhotný kruhový oblouk 26 s poloměrem rS2, jehož jeden konec se tečně napojuje k hlavnímu kruhovému oblouku 24 a druhý konec se tečně napojuje na nosný bok M.
Poloměr rP2 hlavního kruhového oblouku 24 je proto větší než poloměr rn2 nezakreslené stan15 dardní kružnice, tečně napojené k nosnému boku v bodě Prf2 a k pomocné přímce žlábku závitu v bodě F2. Tím jsou zajištěny protiúnavové vlastnosti napojení žlábku závitu k nosnému boku.
Poloměr rS2 je menší než poloměr rp2 a s výhodou nabývá hodnot mezi 0,1 a 0,4 násobkem poloměru Γρ2·
Oblast 52 obsahuje hlavní kruhový oblouk 54 s poloměrem rP4, k němuž je bodě F2 tečně napojena pomocná přímka žlábku závitu. Pomocná kružnice oblouku 54 protíná pomocnou přímku záběmého boku 16 v bodě Prf4.
Tečna 68 k hlavnímu kruhovému oblouku 54 v bodě Prf4 svírá se záběmým bokem 36 kladný úhel F. Úhel F má velikost například 15°.
Oblast 52 obsahuje také druhotný kruhový oblouk 56 s poloměrem r^, jehožjeden konec se tečně napojuje k hlavnímu kruhovému oblouku 54 a druhý konec se tečně napojuje na záběmý bok 16.
Poloměr rp4 hlavního kruhového oblouku 54 je proto větší než poloměr Γη4 nezakreslené standardní kružnice, tečně napojené k záběmému boku 16 v bodě PrF4 a k pomocné přímce žlábku závitu v bodě F2, Tím jsou zajištěny protiúnavové vlastnosti napojení žlábku závitu k nosnému boku.
Poloměr rs4 je menší než poloměr rp4 a s výhodou nabývá hodnot mezi 0,1 a 0,4 násobkem poloměru rp4.
Tímto způsobem usiluje dezén prvku se závitem o celkové zlepšení odolnosti žlábku závitu proti 40 únavě v situaci, kdy jsou oba boky Γ4, J6 vystaveny cyklickému zatěžování, ale nosný bok je namáhán více, což je zpravidla případ sloupů trubic, působících alternativně v tahu a v tlaku, nebo podléhajících namáhání v ohybu.
Obr. 10A znázorňuje vnější závit H upravený tak, aby mohl být našroubován do vnitřního závitu 45 12 z obr. 9A.
Tento vnější závit J_L obsahuje vrchol S1 závitu, žlábek Π závitu, nosný bok 13 a záběmý bok 15.
Boky 13.15 jsou k vrcholům S1 a ke žíábkům F1 závitu napojeny prostřednictvím oblasti 21, 31, 41, 5J. napojení.
Oblasti 31, 41 u vrcholu závitu, znázorněné na obr. 1 OB, jsou tvořeny prostým kruhovým obloukem s poloměrem ris a jsou podobné oblastem 32, 42 z obr. 9C.
- 16CZ ÍU17JU Bb
Oblasti 21, 51 u žlábku závitu, znázorněné na obr. 10C, jsou s více poloměry. Jsou podobné oblastem 22, 52 z obr. 9B a tvoří jejich protějšek.
Obr, 11A znázorňuje vnější závit 11 z obr. 10A a vnitřní závit J2 z obr. 9A spojené šroubováním s tak, aby vznikl trubicový spoj se závitem z obr. 1.
Závity H, 12 jsou ve vzájemném kontaktu pod dotykovým tlakem prostřednictvím dvou boků: nosný bok 13 vnějšího závituje v kontaktu s nosným bokem 14 vnitřního závitu a záběmý bok j_5 vnějšího závituje v kontaktu se záběmým bokem 16 vnitřního závitu.
Mezi vrcholy a žlábky (S2 a Fl, S1 a F2) spojených závitů a mezi vzájemně si odpovídajícími oblastmi (21 a 42, 51 a 32, 41 a 52, 31 a 22) napojení vzniká naproti tomu vůle: viz obr. UBallC.
Tato vůle, jakož i tvar závitů a oblastí napojení s hlavními kruhovými oblouky o velkém poloměru ve žlábku závitu, umožňuje dobrou odolnost tohoto typu trubicového spoje s trojbokými závity proti námaze v tahu - tlaku nebo v ohybu.
Obr. 12 a 13 znázorňují, při různých kombinacích úhlů A a E, vliv velikosti úhlu D na hodnotu poměru Γρι/γηι, tj. poměru poloměru hlavního kruhového oblouku oblasti s více poloměry ve žlábku závitu k poloměru standardního kruhového oblouku, který by sám o sobě tvořil oblast tečného napojení.
Z obr. 12 a 13 je zřejmé, že poměr Γρι/γηι vrůstá s rostoucí velikostí úhlu D. Na obr. 12 je vidět, že vliv úhlu E je mírný a přiměřený malým odchylkám, které jsou pro tento úhel povoleny: úhel E o velikosti 15° umožňuje získat o málo vyšší hodnotu poměru γρι/γηι, než když se úhel E = 0°.
V případě nosných boků lichoběžníkových závitů, které mají zpravidla malý sklon a rozdíl úhlů (A - C) je u nich blízký 0°, může být úhel D s výhodou zvolen mezi 15 a 45°, což odpovídá nárokovanému výhodnému rozsahu pro tento úhel v případě, že úhel A je roven nule.
Obr. 13 znázorňuje vliv úhlu A: poměr rpj/rni vzrůstá, když vzrůstá algebraická hodnota úhlu A.
Malý záporný úhel A (nosné boky přečnívající přes háčkové závity nazývané „hook threads“) vyžaduje zvolit poměrně velký úhel D, aby zisk na poloměru rpj byl znatelný.
Velký kladný úhel A si vynucuje omezení velikosti úhlu D na 30°, ba i 20°. S takovými hodnotami úhlu A se lze setkat u trojbokých závitů.
Záběmé boky lichoběžníkových závitů mají zpravidla větší sklon než nosné boky: vliv velikosti úhlu B může být přímo spočítán z vlivu velikosti úhlu A.
Obr. 14 znázorňuje změnu hlavního napětí v oblasti napojení mezi žlábkem závitu a nosným bokem ve střední části prvku se závitem v níže popsaném uspořádání spoje se závitem pro trubice zvané „risers“, spojující mořské dno a plošinu pro těžení podmořských ložisek:
- trubice s vnějším průměrem 339,7 mm (13 3/8“) spojené pomocí objímkových spojů se závitem takového typu, jaký je znázorněn na obr. 1;
- kónické Části opatřené závitem (konicita 1/6, úhel C budiž 4,8°);
- 4 závity na palec (stoupání závitu = 6,35 mm);
- lichoběžníkové závity vysoké 2,1 mm s vrcholy a žlábky rovnoběžnými s osou trubic;
- kolmé nosné boky (A = 0°);
- skloněné záběmé boky (B = 15°);
- 17CZ 301730 B6
- osové zatížení v tahu působí na tělesa trubic tahové napětí rovné 80 % meze pružnosti materiálu;
- spoje jsou sešroubovány na doraz standardním momentem zašroubovávání.
Obr. 14 porovnává numericky spočítanou hodnotu hlavního napětí v tahu na elementární krychli hmoty při povrchu oblasti napojení mezi žlábkem závitu a nosným bokem v případě standardního napojení s jediným kruhovým obloukem o poloměru 0,375 mm (křivka STD) a s napojením s více poloměry (křivka RM).
io Parametry oblasti s více poloměry jsou:
D = 30° E = 0°
R-pi = 0,64 mm r§j = 0,19 mm Isi/lpi =0,3
Umístění bodu PrF] na nosném boku vzdálenosti 0,32 mm od pomocné přímky žlábku závitu.
Na obr. 14 je dále znázorněna elementární krychle hmoty při povrchu oblasti napojení v poloze vychýlené o úhel Θ a hodnota hlavního napětí σ v tahu na plochu této krychle, která je kolmá na tečnu k povrchu oblasti napojení, v závislosti na velikosti úhlu Θ. Velikost 0° odpovídá zakončení oblasti napojení u žlábku závitu a velikost 90° odpovídá druhému konci této oblasti ze strany nosného boku.
Maximum hlavního napětí o bylo zjištěno ve střední části oblasti napojení a zejména při úhlu σ velikosti úhlu 30°.
Využití napojení s více poloměry umožnilo poněkud snížit polohu referenčního bodu boku z
0,375 mm pro standardní napojení na 0,32 mm. Maximální hodnota hlavního napětí σ se oproti standardnímu napojení snížila přibližně o 20 %.
Důsledkem takového snížení je značné zvýšení počtu cyklů realizovatelných před porušením spojů se závitem v důsledku únavy.
Využití poměru ísi/rpí rovného 0,3 umožňuje omezit vznik druhého napěťového maxima v poloze 70°.
Předkládaný vynález se neomezuje na příklady provedení, které zde byly uvedeny.
Vynález může být zejména aplikován na prvky s válcovými tvary částí opatřených závitem (úhel C = 0), jako jsou například části 303, 303', 304, 304' opatřené závitem, použité v trubicových spojích 300 se závitem z obr. 2.
Rovněž může být aplikován na lichoběžníkové závity, jejichž oba dva boky jsou v kontaktu, pod dotykovým tlakem nebo bez něj, s oběma boky připojeného závitu.
To je případ závitů nazývaných “rugged thread“ pro spoje se závitem určené k působení v tahu a v tlaku, jaké jsou popsány například v dokumentu EP 454147. V tomto dokumentu jsou popsány vnější a vnitřní závity, jejichž nosné boky jsou ve vzájemném kontaktu pod dotykovým tlakem a záběmé boky jsou také v kontaktu na značné části délky částí opatřených závitem.
Je to rovněž případ závitů s osově stahujícími boky z patentové přihlášky WO 00/14441.
Dále je to také případ klínových závitů s variabilní Šířkou z patentu WO 94/29627.
Popis trojbokých závitů s oblastí napojení s více poloměiy mezi žlábkem závitu a každým z boků může být přímo přizpůsoben pro lichoběžníkové závity, přičemž lichoběžníkový závit není nic jiného než trojboký závit, jehož vrcholy a žlábky jsou zkomoleny.
-18CZ JU1/JU Bb
V případě takových lichoběžníkových závitů by bylo možné použít ve žlábku závitu oblasti napojení s více poloměry, přičemž oblast napojení vztahující se k nosnému boku by měla jiný poloměr hlavního kruhového oblouku než oblast vztahující se k záběmému boku.
Jelikož je u lichoběžníkových závitů, jejichž oba dva boky jsou v kontaktu s odpovídajícími boky připojeného závitu, záběmý bok zpravidla zatížen méně než nosný bok, hlavní poloměr rp v oblasti 21 a/nebo 22 napojení ze strany nosného boku by mohl být s výhodnou větší než v oblasti 51 a/nebo 52 napojení ze strany záběmého boku.
Claims (5)
1. Trubicový prvek (1, 2) s vnějším nebo vnitřním závitem pro trubicový spoj (100, 300) se
20 závitem, vytvořený na konci trubice (101, 102, 202, 301, 302) a obsahující podle toho, zda se jedná o prvek s vnějším nebo s vnitřním závitem, buď vnější část (3, 303, 303') opatřenou vnějším závitem nebo vnitřní část (4, 304, 304') opatřenou vnitřním závitem, jejíž závity (11, 12), viděno v podélném řezu vedeném osou prvku se závitem, obsahují vrchol (17, 20, Sl, S2) závitu, žlábek (18, 19, Fl, F2) závitu, přímočarý nosný bok (13, 14), přímočarý záběmý bok (15, 16) a
25 dvě oblasti (21, 22, 51, 52) tečného napojení žlábku závitu, přičemž každá z těchto dvou oblastí je uspořádána vždy mezi žlábkem závitu a jedním z obou boků, nazývaným příslušný bok, a obsahují kruhový oblouk, vyznačující se tím, že alespoň jedna z těchto dvou oblastí tečného napojení žlábku závitu, nazývaná oblast s více poloměry, obsahuje kruhový oblouk nazývaný hlavní kruhový oblouk (23, 24, 53, 54), jehož pomocná kružnice protíná pomocnou přímku
30 příslušného boku v bodě nazývaném referenční bod (Prfi, PRF2, Prf3, Prf4) boku, a z obou stran hlavního kruhového oblouku pravidelnou křivku, nazývanou druhotná křivka (25,26,27, 55, 56), která jej tečně napojuje z jedné strany k příslušnému boku a z druhé strany ke žlábku závitu, a že:
a) tečna (61, 62, 67, 68) k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku v referenčním bodě boku svírá s pomocnou přímkou příslušného boku striktně kladný ostrý úhel (D, F), přičemž
35 kladný směr je takový, kdy hlavní kruhový oblouk nezasahuje do hmoty boku závitu;
b) zmíněná pomocná kružnice hlavního kruhového oblouku protíná pomocnou přímku žlábku závitu nebo je k ní tečná, přičemž tečna (63) ke zmíněné pomocné kružnici v uvažovaném průsečíku (Prri) nebo bodě dotyku svírá s pomocnou přímkou žlábku závitu úhel (E) o velikosti mezi -15°a+15°.
2. Trubicový prvek se závitem podle nároku 1, vyznačující se tím, že velikost úhlu (D, F) mezi tečnou k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku uvažované oblasti s více poloměry v referenčním bodě boku a příslušným bokem se nalézá mezi 10° a rozdílem (70° - J), kde J je algebraická hodnota úhlu (A, B) mezi příslušným bokem a normálou k ose prvku se
45 závitem.
3. Trubicový prvek se závitem podle nároku 2, vyznačující se tím, že velikost úhlu (D, F) mezi tečnou k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku uvažované oblasti s více poloměry v referenčním bodě boku a příslušným bokem se nalézá mezi 15° a rozdílem (45° - J),
50 kde J je algebraická hodnota úhlu (A, B) mezi příslušným bokem a normálou k ose prvku se závitem.
4, Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že velikost poloměru (rP1, rP2) hlavního kruhového oblouku (23, 24) oblasti s více poloměry se
-19CZ 301730 B6 nalézá mezi 150 a 250 % velikosti poloměru (rHi, to) standardního kruhového oblouku (29, 30), který prochází referenčním bodem boku a kteiý by sám o sobě tvořil oblast tečného napojení mezi příslušným bokem a žlábkem závitu.
5 5. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že druhotná křivka (25, 26,27, 55, 56) oblasti s více poloměry je vždy kruhový oblouk.
6. Trubicový prvek se závitem podle nároku 5, vyznačující se tím, že poměr poloměru (rSt, rs2, rs3, r$4, rTi) kruhového oblouku druhotné křivky (25, 26, 27, 55, 56) k poloměru 10 (rph to, to, to) hlavního kruhového oblouku oblasti s více poloměry se nalézá vždy mezi 0,1 a 0,4.
7. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků lažó, vyznačující se tím, že oblastí s více poloměry je pouze oblast (21, 22) tečného napojení žlábku závitu s nosným
15 bokem.
8. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků lažó, vyznačující se tím, že oblastí s více poloměry je každá ze dvou oblastí tečného napojení žlábku závitu.
20
9, Trubicový prvek se závitem podle nároku 8, vyznačující se tím, že poloměr (rP1, to) hlavního kruhového oblouku (23, 24) oblasti s více poloměry ze strany nosného boku je větší nebo roven poloměru (rP3, rP4) hlavního kruhového oblouku (53, 54) oblasti s více poloměry ze strany záběmého boku.
25
10. Trubicový prvek se závitem podle některého z nároků laž9, vyznačující se tím, že úhel (A, B), který svírá každý z boků s normálou k ose prvku se závitem, je kladný nebo nulový.
11. Trubicový spoj (100, 300) se závitem se zvýšenou odolností proti statickému a dynamic30 kému namáhání, obsahující trubicový prvek (1) s vnějším závitem na konci jedné trubice (101, 301) spojený Šroubováním s trubicovým prvkem (2) s vnitřním závitem, uspořádaným na konci druhé trubice (102, 302), prostřednictvím části (3, 303, 303') opatřené vnějším závitem, uspořádané na trubicovém prvku s vnějším závitem, a části (4, 304, 304') opatřené vnitřním závitem, uspořádané na trubicovém prvku s vnitřním závitem, přičemž závity (11,
12) částí opatřených
35 vnějším a vnitřním závitem obsahují vždy vrchol (17,20, Sl, S2) závitu, žlábek (18, 19, Fl, F2) závitu, přímočarý nosný bok (13, 14), přímočarý záběmý bok (15, 16) a čtyři oblasti napojení, obsahující vždy kruhový oblouk, z nichž dvě oblasti (21, 22, 51, 52) tečného napojení žlábku závitu napojují každá žlábek závitu vždy k jednomu boku, a dvě oblasti (31, 32,41,42) napojení vrcholu závitu napojují každá vrchol závitu vždy k jednomu boku, přičemž profil a uspořádání
40 každé oblasti napojení vrcholu závitu jsou upraveny tak, aby neinterferovaly s oblastí tečného napojení žlábku závitu připojeného trubicového prvku se závitem, vyznačující se tím, že alespoň jeden ze dvou trubicových prvků se závitem je prvek se závitem s protiúnavovým profilem podle některého z nároků 1 až 10.
45 12. Trubicový spoj se závitem podle nároku 11, vyznačující se tím, že alespoň jedna oblast napojení vrcholu závitu trubicového prvku se závitem, protilehlá k oblasti tečného napojení žlábku závitu s více poloměry připojeného trubicového prvku se závitem s protiúnavovým profilem, je oblast (31, 32) nazývaná sledující, obsahující dva kruhové oblouky, které se vzájemně tečně napojují, přičemž jeden z nich je hlavní kruhový oblouk (33, 34) a druhý je druhotný
50 kruhový oblouk (35, 36), jimž je uskutečněno tečné napojení oblasti napojení vrcholu závitu k příslušnému boku, a tím, že tečna k pomocné kružnici hlavního kruhového oblouku sledující oblasti v bodě, nazývaném horní bod (PRm, Prh2) napojení příslušného boku, kde zmíněná kružnice protíná pomocnou přímku příslušného boku, svírá s pomocnou přímkou uvedeného boku striktně záporný ostrý úhel (G, H).
-20CZ JU1 /JU BO
13. Trubicový spoj se závitem podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že oba dva prvky trubicového spoje se závitem, tj. prvek s vnějším i prvek s vnitřním závitem, jsou typu podle některého z nároků 1 až 10.
5 14. Trubicový spoj se závitem podle některého z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že části opatřené závitem jsou interferenčního typu, přičemž vrchol (20) závitu jedné části (4) opatřené závitem vykazuje radiální interferenci se žlábkem (19) závitu připojené části (3) opatřené závitem.
io 15. Trubicový spoj se závitem podle některého z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že alespoň v některém úseku délky částí (3, 4) opatřených závitem jsou oba dva boky (13, 15) závitu jedné části (3) opatřené závitem v kontaktu, s dotykovým tlakem nebo bez něj, s oběma dvěma boky (14,16) závitu připojené části (4) opatřené závitem.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0004135A FR2807138B1 (fr) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Element filete tubulaire pour joint filete tubulaire resistant a la fatigue et joint filete tubulaire resultant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20023597A3 CZ20023597A3 (cs) | 2003-02-12 |
| CZ301730B6 true CZ301730B6 (cs) | 2010-06-09 |
Family
ID=8848730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20023597A CZ301730B6 (cs) | 2000-03-31 | 2001-03-26 | Trubicový prvek se závitem pro trubicový spoj se závitem odolný proti únave a výsledný trubicový spoj se závitem |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6729658B2 (cs) |
| EP (1) | EP1269060B1 (cs) |
| JP (1) | JP4934262B2 (cs) |
| CN (1) | CN1205432C (cs) |
| AR (1) | AR027664A1 (cs) |
| AT (1) | ATE290669T1 (cs) |
| AU (1) | AU2001246641A1 (cs) |
| BR (1) | BR0109605B1 (cs) |
| CA (1) | CA2400824C (cs) |
| CZ (1) | CZ301730B6 (cs) |
| DE (1) | DE60109276T2 (cs) |
| DZ (1) | DZ3272A1 (cs) |
| EA (1) | EA003718B1 (cs) |
| ES (1) | ES2240438T3 (cs) |
| FR (1) | FR2807138B1 (cs) |
| MX (1) | MXPA02009389A (cs) |
| PL (1) | PL198003B1 (cs) |
| UA (1) | UA71067C2 (cs) |
| WO (1) | WO2001075346A1 (cs) |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004070097A2 (en) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Grant Prideco, L.P. | Fast make-up fatigue resistant rotary shouldered connection |
| FR2868146B1 (fr) | 2004-03-26 | 2009-01-23 | Vallourec Mannesmann Oil Gas F | Joint filete tubulaire resistant aux contraintes de flexion |
| FR2863681B1 (fr) | 2003-12-11 | 2006-02-24 | Vallourec Mannesmann Oil & Gas | Joint tubulaire a filetages coniques resistant a la fatigue |
| US7089838B2 (en) * | 2004-01-28 | 2006-08-15 | Kennametal Inc. | Zero centerline toolholder assembly |
| US20050258650A1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-11-24 | Douglas Swingley | Threaded pressure fitting with recessed thread roots |
| US7455329B2 (en) * | 2004-01-29 | 2008-11-25 | Grant Prideco, L.P. | Fast make-up fatigue resistant rotary shouldered connection |
| JP2007205361A (ja) * | 2004-08-27 | 2007-08-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鋼管用ねじ継手 |
| US7497481B2 (en) * | 2005-05-13 | 2009-03-03 | Hydril Llc | Treating method and design method for tubular connections |
| JP4836535B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2011-12-14 | 三洋電機株式会社 | 圧縮機の梱包装置 |
| US7744312B2 (en) * | 2006-11-10 | 2010-06-29 | Single Buoy Moorings, Inc. | Offshore pipe string system and method |
| US20100018699A1 (en) * | 2007-03-21 | 2010-01-28 | Hall David R | Low Stress Threadform with a Non-conic Section Curve |
| AR067282A1 (es) * | 2007-03-28 | 2009-10-07 | Tenaris Connections Ag | Junta roscada de muy alto torque libre de compuesto para roscas |
| AR061224A1 (es) * | 2007-06-05 | 2008-08-13 | Tenaris Connections Ag | Una union roscada de alta resistencia, preferentemente para tubos con recubrimiento interno. |
| US8246086B2 (en) * | 2008-09-10 | 2012-08-21 | Beverly Watts Ramos | Low cost, high performance pipe connection |
| MX2011005424A (es) * | 2008-11-24 | 2011-06-21 | Vam Usa Llc | Conexiones roscadas para campos petroliferos. |
| MX2013003989A (es) | 2010-10-12 | 2013-10-08 | Bp Corp North America Inc | Montajes submarinos maritimos. |
| SE535814C2 (sv) | 2011-05-20 | 2013-01-02 | Atlas Copco Secoroc Ab | Gänganordning, gängförband samt borrsträngskomponent för slående bergborrning |
| WO2013028803A2 (en) * | 2011-08-22 | 2013-02-28 | Boss Hog Oil Tools Llc | Downhole tool and method of use |
| US8668232B2 (en) * | 2011-12-09 | 2014-03-11 | Tenaris Connections Limited | Threaded connection with improved root thread profile |
| CN103292074A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-11 | 无锡金顶石油管材配件制造有限公司 | 一种石油管路管端连接件 |
| RU2016106585A (ru) * | 2013-07-31 | 2017-08-30 | Фьючер Пайп Индастриз Груп Лимитэд | Четырехнитевая резьба |
| CN105683487B (zh) * | 2013-12-27 | 2018-03-27 | 哈里伯顿能源服务公司 | 具有高弯曲和转矩容量的螺纹连接 |
| JP5967113B2 (ja) * | 2014-01-24 | 2016-08-10 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管のねじ継手 |
| US10662722B2 (en) | 2014-06-13 | 2020-05-26 | Schlumberger Technology Corporation | Threaded connections and downhole tools incorporating the same |
| US10145496B2 (en) | 2014-06-13 | 2018-12-04 | Schlumberger Technology Corporation | Rotary shouldered connections and thread design |
| US10160033B2 (en) | 2014-06-23 | 2018-12-25 | Schlumberger Technology Corporation | Cold rolling devices and cold rolled rotary shouldered connection threads |
| US9874058B2 (en) * | 2014-07-31 | 2018-01-23 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Fatigue resistant thread profile with combined curve rounding |
| US9683684B1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-20 | Certus Energy Solutions, Llc | Tubular coupling |
| US11466800B2 (en) | 2015-12-09 | 2022-10-11 | Certus Energy Solutions, Llc | Tubular coupling |
| CA3055505C (en) * | 2017-03-31 | 2021-12-14 | Nippon Steel Corporation | Threaded connection for steel pipe |
| CN108252660A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-07-06 | 上海海隆石油管材研究所 | 一种高扭矩高抗疲劳型螺纹接头 |
| EP3536894B1 (en) * | 2018-03-09 | 2020-10-14 | Sandvik Mining and Construction Tools AB | Coupling for connecting downhole tubulars |
| CN110594264A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-12-20 | 四川东博轨道科技有限公司 | 地铁螺栓及地铁弧形管片螺纹连接结构 |
| US10774959B1 (en) * | 2019-11-18 | 2020-09-15 | LFS Technologies, Inc. | Flush joint high torque thread |
| US11905765B2 (en) * | 2019-12-26 | 2024-02-20 | Jfe Steel Corporation | Threaded joint for pipes |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4549754A (en) * | 1983-06-20 | 1985-10-29 | Reed Tubular Products Company | Tool joint |
| WO1999008034A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Marubeni Tubulars, Inc. | Tubular connection |
| US5931511A (en) * | 1997-05-02 | 1999-08-03 | Grant Prideco, Inc. | Threaded connection for enhanced fatigue resistance |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE30647E (en) | 1975-04-23 | 1981-06-16 | Hydril Company | Tubular connection |
| US4113290A (en) * | 1975-11-06 | 1978-09-12 | Tsukamoto Seiki Co., Ltd. | Pressure tight joint for a large diameter casing |
| US4521042A (en) | 1983-07-05 | 1985-06-04 | Hydril Company | Threaded connection |
| FR2624931B1 (fr) * | 1987-12-18 | 1990-06-01 | Simmonds Sa | Element filete perfectionne formant par exemple une vis, et assemblage de pieces realise a l'aide de cet element |
| US5092635A (en) * | 1990-04-27 | 1992-03-03 | Baker Hughes Incorporated | Buttress thread form |
| JPH0769028B2 (ja) * | 1990-05-07 | 1995-07-26 | 新日本製鐵株式会社 | 油井管継手 |
| US5056611A (en) * | 1990-05-29 | 1991-10-15 | Galloway Trust | Screw thread structure |
| US5454605A (en) | 1993-06-15 | 1995-10-03 | Hydril Company | Tool joint connection with interlocking wedge threads |
| EP0703396B1 (en) * | 1994-09-23 | 2000-04-05 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Threaded joint for oil well pipes |
| US6030004A (en) * | 1997-12-08 | 2000-02-29 | Shaw Industries | High torque threaded tool joint for drill pipe and other drill stem components |
| JP3700108B2 (ja) * | 1998-04-13 | 2005-09-28 | 株式会社メタルワン | 油井管用ネジ継手 |
| UA71575C2 (uk) | 1998-09-07 | 2004-12-15 | Валлурек Маннесманн Ойл Енд Гес Франс | Різьбове з'єднання двох металевих труб з великим моментом загвинчування |
-
2000
- 2000-03-31 FR FR0004135A patent/FR2807138B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-15 AR ARP010101206A patent/AR027664A1/es active IP Right Grant
- 2001-03-26 BR BRPI0109605-2A patent/BR0109605B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-03-26 ES ES01919566T patent/ES2240438T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 AT AT01919566T patent/ATE290669T1/de active
- 2001-03-26 CN CNB018064256A patent/CN1205432C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 US US09/926,678 patent/US6729658B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 DZ DZ013272A patent/DZ3272A1/fr active
- 2001-03-26 EA EA200201045A patent/EA003718B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2001-03-26 UA UA2002108638A patent/UA71067C2/uk unknown
- 2001-03-26 CA CA002400824A patent/CA2400824C/fr not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 MX MXPA02009389A patent/MXPA02009389A/es active IP Right Grant
- 2001-03-26 DE DE60109276T patent/DE60109276T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 EP EP01919566A patent/EP1269060B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 AU AU2001246641A patent/AU2001246641A1/en not_active Abandoned
- 2001-03-26 WO PCT/FR2001/000911 patent/WO2001075346A1/fr active IP Right Grant
- 2001-03-26 JP JP2001572789A patent/JP4934262B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-26 CZ CZ20023597A patent/CZ301730B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2001-03-26 PL PL357305A patent/PL198003B1/pl unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4549754A (en) * | 1983-06-20 | 1985-10-29 | Reed Tubular Products Company | Tool joint |
| US5931511A (en) * | 1997-05-02 | 1999-08-03 | Grant Prideco, Inc. | Threaded connection for enhanced fatigue resistance |
| WO1999008034A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Marubeni Tubulars, Inc. | Tubular connection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60109276D1 (de) | 2005-04-14 |
| US6729658B2 (en) | 2004-05-04 |
| JP4934262B2 (ja) | 2012-05-16 |
| EA200201045A1 (ru) | 2003-02-27 |
| PL357305A1 (en) | 2004-07-26 |
| US20020113436A1 (en) | 2002-08-22 |
| BR0109605A (pt) | 2003-02-04 |
| FR2807138B1 (fr) | 2002-05-17 |
| WO2001075346A1 (fr) | 2001-10-11 |
| EA003718B1 (ru) | 2003-08-28 |
| ES2240438T3 (es) | 2005-10-16 |
| CZ20023597A3 (cs) | 2003-02-12 |
| FR2807138A1 (fr) | 2001-10-05 |
| UA71067C2 (uk) | 2004-11-15 |
| DE60109276T2 (de) | 2006-04-13 |
| EP1269060A1 (fr) | 2003-01-02 |
| EP1269060B1 (fr) | 2005-03-09 |
| PL198003B1 (pl) | 2008-05-30 |
| AR027664A1 (es) | 2003-04-09 |
| BR0109605B1 (pt) | 2010-05-04 |
| JP2003529734A (ja) | 2003-10-07 |
| CN1205432C (zh) | 2005-06-08 |
| CA2400824A1 (fr) | 2001-10-11 |
| CN1416515A (zh) | 2003-05-07 |
| AU2001246641A1 (en) | 2001-10-15 |
| ATE290669T1 (de) | 2005-03-15 |
| DZ3272A1 (fr) | 2001-10-11 |
| CA2400824C (fr) | 2007-12-04 |
| MXPA02009389A (es) | 2003-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ301730B6 (cs) | Trubicový prvek se závitem pro trubicový spoj se závitem odolný proti únave a výsledný trubicový spoj se závitem | |
| US7549682B2 (en) | Threaded pipe connector | |
| AU2002364980B2 (en) | Premium tubular threaded joint comprising at least a threaded element with end lip | |
| JP4746246B2 (ja) | 疲労耐性斜面式ねじ込み管状要素 | |
| AU2010321285B2 (en) | Threaded connection | |
| US4384737A (en) | Threaded joint for well casing and tubing | |
| US6609735B1 (en) | Threaded and coupled connection for improved fatigue resistance | |
| CZ303344B6 (cs) | Prvek se závitem pro trubicový spoj se závitem odolným proti únave | |
| AU2007210216B2 (en) | Threaded pipe connection | |
| CA2931495C (en) | Threaded connection | |
| JP2013512393A (ja) | ねじ結合 | |
| EP3080383B1 (en) | Assembly for producing a threaded connection for drilling and operating hydrocarbon wells, and resulting threaded connection | |
| CA3064278C (en) | Compression resistant threaded connection | |
| JP7184169B2 (ja) | 管用ねじ継手 | |
| AU2014283409B2 (en) | Assembly for producing a threaded connection for drilling and operating hydrocarbon wells, threaded connection, and method for producing such a threaded connection | |
| JP6703191B2 (ja) | 鋼管用ねじ継手 | |
| CN114151026A (zh) | 一种钛合金钻杆 | |
| MX2011010472A (es) | Conexion roscada conica de hilo incremental trapezoidal. | |
| MXPA99010076A (es) | Conexión roscada para aumento de resistencia a la fatiga | |
| MXPA01003774A (en) | Integral threaded assembly of two metal tubes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20210326 |