CZ301989B6 - Zpusob kontroly kuželových závitu a zarízení pro jeho provádení - Google Patents

Abstract

Rešení se týká kontroly závitu (3, 4) zašroubovacího vnitrního clenu a našroubovacího vnejšího clenu, umístených na koncích kovových trubek pro jejich tesné spojení. Zpusob spocívá v kontrole prumeru závitu v mericí rovine (P1), umístené v podstate uprostred oblasti jednotkových závitu s dokonalým profilem pomocí mericího zarízení (51), zatímco strední prumer závitu je obvykle definován specifikací API 5B v rovine (PO) odpovídající poslednímu vnejšímu jednotkovému závitu s dokonalým závitovým profilem. Porovnává se zmerený strední prumer závitu s odhadovanou hodnotou (D1e), vypocítanou na základe jmenovité hodnoty stredního prumeru závitu v rovine PO, vzdálenosti mezi rovinami (PO) a (P1), a prevodní hodnotou kuželovitosti, která je sama funkcí rozdelení vytvorených kuželovitostí. Rešení umožnuje lépe odhadnout vzájemný presah závitu v blízkosti tesnicích plošek (5, 6) a/nebo operných plošek (7, 8), a tedy tesnicí schopnost sestavy.

Description

Způsob kontroly kuželových závitů a zařízení pro jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu rozměrové kontroly kuželového vnějšího závitu, ležícího na obvodě trubkového zašroubovacího vnitřního členu a kuželového vnitrního závitu, ležícího na obvodě našroubovacího vnějšího členu, které jsou samy uloženy na konci kovové trubky. Zejména se týká způsobu rozměrové kontroly středního průměru takového kuželového vnějšího nebo vnitřního závitu v dané rovině příčného řezu, a zařízení pro kontrolu pro provádění tohoto způsobu.

Středním průměrem závitu (diametre primitif de filetage) se rozumí průměr měřený na boku vnějšího závitu v polovině výšky profilu závitu. Vnitrní závit je definován vzhledem k vnějšímu závitu.

V případě kuželového závitu musí být jmenovitá hodnota středního průměru závitu definována v dané rovině příčného řezu.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy sestavy kovových trubek se závity, zejména používané pro sloupce trubek pro vrtání, jiné vytváření nebo kyveláž šachet nebo vrtů na uhlovodíky nebo důlních šachet, přičemž se provádí sestavování mezi zašroubovacím vnitřním členem a našroubovacím vnějším členem, ležícími na koncích trubek a opatřenými každý kuželovým závitem, a to jednak vnějším a jednak vnitřním závitem, ležícím na odpovídající vnější ploše zašroubovacího vnitřního členu a vnitřní ploše našroubovacího vnějšího členu.

Termín „zašroubovací vnitřní člen opatřený vnějším závitem“ je zde a v celém textu používán jako český ekvivalent pro „element male“. Obdobně našroubovací vnější člen opatřený vnitřním závitem je zde a v celém textu používán jako Český ekvivalent pro „element femelle“, s použitím adjetiv „zašroubovaní“ a „našroubovací“ pro snazší srozumitelnost jinak obecných termínů „vnitřní člen“ a „vnější člen“.

Pod pojmem trubka se zde rozumí jakýkoli typ trubky, a to nejen trubka velké délky, ale také trubicovitý prvek malé délky, tvořící například objímku dovolující vzájemně spojit dvě trubky velké délky.

Specifikace API 5CT ústavu American Petroleum Institute (API), která představuje světovou normu v průmyslu těžby uhlovodíků, specifikuje trubky sestavované pomocí závitových spojení, obsahujících kuželové závity s trojúhelníkovými, oblými nebo lichoběžníkovými závitovými profily.

Specifikace API 5B, rovněž vydaná American Petroleum Institute, specifikuje odpovídající závity a způsob jejich kontroly.

Specifikace API-5B zejména udává pro každý rozměr trubky hodnotu jmenovitého středního průměru závitu v rovině příčného řezu, ležící na konci vnějších jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem (filet) na straně tělesa trubky, přičemž za touto rovinou mají závitové profily jednotkových závitů neúplnou výšku a postupně mizí.

V této souvislosti poznamenáváme, že termíny , jednotkový závit“ a „závitový profil jednotkového závitu“ jsou používány pro transkripci francouzského termínu „filet“ (vztahující sc k jedné otočce závitu a znamenající česky závit v užším slova smyslu), odlišného od „filetage“ (vztahující se k části opatřené závitem a sestávající z více otoček, a znamenající česky závit v širším slova

- 1 CZ 301989 B6 smyslu nebo „závitování“), a to vzhledem k tomu. že se popis vynálezu týká detailní topografie jednotlivých elementů závitu vyžadující pro srozumitelnost přesné rozlišování při každé zmínce, a to včetně jednotného nebo množného čísla.

? V dalším textu je uvedená rovina příčného řezu, ležící na konci vnějších jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem (filets males parfaits) na straně tělesa trubky, za níž mají závitové profily jednotkových závitů neúplnou výšku a postupně mizí, nazývána referenční rovinou středního průměru závitu a stručné „referenční rovina. Termín „první jednotkový závit“ (premiér ťilet) se vztahuje ke straně závitu přivrácené k volnému konci odpovídajícího členu. Termín io „poslední jednotkový závit“ (dernier tllet) se vztahuje ke straně závitu obrácené na stranu opačnou od volného konce odpovídajícího členu.

Poslední vnější jednotkový závit s dokonalým závitovým profilem (dernier fílet male parfaít) resp. odpovídající element profilu závitu tak leží v referenční rovině, přičemž poslední vnější i? jednotkový závit odpovídá konci závitu na straně tělesa trubky.

Závity vytvořené podle specifikace API 5B musí být kontrolovány ručním šroubováním kalibrů, jako prstencových kalibrů (bague—calibre) s vnitrním závitem v případě kontroly vnějších závitů, nebo zátkových kalibrů (tampon- calibre) s vnějším závitem v případě kontroly vnitřních závitů.

Kontroluje se v podstatě relativní axiální relativní poloha konce zašroubovávání kalibru vzhledem ke kontrolovanému kuželovému závitu, a specifikace API 5B definuje hodnotu a toleranci této relativní axiální polohy.

Způsob kontroly, specifikovaný API 5B, přináší výhody zejména v tom, že dovoluje jednoduchou a rychlou celkovou kontrolu závitu, ale vyznačuje se naproti tomu určitým počtem nevýhod jak ekonomické, tak i technické povahy.

Způsob kontroly pomocí masívních kalibrů především vyžaduje použít pro každý z kontrolovalo ných průměrů závitu soupravy kalibrů různých úrovní, a to primárních kalibrů a sekundárních nebo pracovních kalibrů, přičemž pracovní kalibry se vyhodí, když jejich opotřebení přesáhne kritickou úroveň.

Z toho vyplývá mimořádně vysoký počet kalibrů, které je třeba vyrobit s velkou přesností, a které je třeba vést na sklade v závislosti na stavu jejích opotřebení, a tedy i vysoké provozní náklady.

Tento způsob kontroly závitu poskytuje dále celkový výsledek, který závisí na více parametrech, a to nejen středního průměru závitu, ale také kuželovitosti, a ovalizaci, které na sebe vzájemně působí a neusnadňují tedy jemnou interpretací výsledků kontroly.

II)

Jestliže je tak v případě kontroly vnějšího závitu kuželovitost kontrolovaného závitu menší než kuželovitost kalibru, jsou první dna závitového profilu vnějšího závitu v dotyku s (jednotkovými) závity kalibru, zatímco poslední dna závitového profilu vnějšího závitu vykazují radiální vůli vzhledem k odpovídajícím (jednotkovým) závitům kalibru. Pokud je naopak kuželovitost kont45 rolovaného vnějšího závitu větší než je kuželovitost kalibru, jsou dna posledních vnějších jednotkových závitů (filets) v dotyku s jednotkovými závity (filets) kalibru, ale nikoli dna prvních vnějších jednotkových závitů.

V obou těchto případech je střední průměr vnějšího závitu v rovině odpovídající na kalibru refe50 renění rovině menší než je jmenovitý střední průměr, ale navíc je ve druhém případě střední průměr v úrovni prvních vnějších jednotkových závitů (filets males) špatně poznatelný.

Stejně tak v případě kontroly vnitřního závitu, ať je kuželovitost kontrolovaného vnitřního závitu menší nebo větší než je kuželovitost kalibru, je střední průměr vnitřního závitu v rovině odpoví. 7 dající na kalibru referenční rovině větší než jmenovitý střední průměr, ale je-li menší, je střední průměr v úrovni prvních vnějších jednotkových závitů (fllets máles) špatně poznatelný.

Výrobci konkrétních sestav se závity, jako například sestav popsaných v patentu EP 0 488 912, které jsou navržené pro lepší vlastnosti za provozu než sestavy podle API, dospěli k používání postupů kontroly podobným těm, jaké byly specifikovány pro sestavy podle API, a to na základě poznání těchto specifikací a na základě jejich mezinárodního uplatňování.

Náklady na realizaci těchto postupů jsou značné, a výrobce musí disponovat kompletními sadami io souborů kalibrů pro sebe a pro své odběratele.

Byly proto vyvinuty způsoby kontroly závitů, které nepoužívají masívních kalibrů, ale zajišťují přímé ovlivňování středního průměru závitu v referenční rovině nebo na jiném určeném místě.

i? Patentový spis US 4 524 524 popisuje způsob a zařízení pro přímou kontrolu středního průměru vnějšího a vnitřního závitu, uložených vodorovně, dle kterého zařízení obsahuje horní dotykovou plochu a dolní dotykovou plochu, ležící ve svislé rovině se seřizovatelným vodorovným odstupem od svislé opěrné plochy, seřizuje se svislá vzdálenost mezi horní a dolní dotykovou plochou na předem stanovenou hodnotu, zařízení se uloží tak, že svislá opěrná plocha dosedne na konec členu, jehož závit se má kontrolovat, a že obě dotykové plochy jsou ve styku s vrcholy závitových profilů ve vzájemně diametrálně opačných bodech závitu, a změří se odchylka vzdálenosti mezi oběma dotykovými plochami vzhledem k předem stanovené hodnotě pomocí komparátoru, jehož nula byla nastavena na předem stanovenou hodnotu. Předem stanovená hodnota odpovídá v tomto případě jmenovité hodnotě průměru mezi vrcholy závitového profilu a tedy jmenovité hodnotě středního průměru závitu, zvětšené nebo zmenšené o výšku závitového profilu podle toho, jestli se jedná o vnější nebo vnitřní závit.

V technickém popisu zařízení dodávaného majitelem patentu US 4 524 524 se uvádí:

a) potřebný vztah pro zjištění návaznosti tolerance středního průměru závitu (AD) podle způsobu kontroly měřením průměru základní kružnice k toleranci axiálního polohování (AS) masivního kalibru, definovaný specifikací API 5B:

AD = AS.TT_nom/IOO, kde T_nOni je jmenovitá kuželovitost závitu v % vztažená k průměru,

b) jemné korekce pro zohlednění vlivu geometrie dotykových ploch zařízení pro kontrolu na předem stanovenou hodnotu svislé vzdálenosti mezi dotykovými plochami,

c) způsob určování předem stanovené hodnoty svislé vzdálenosti mezi dotykovými plochami kontrolního zařízení, pro zohledňování polohy měřicí roviny mimo referenční rovinu. Od jmeno40 vitého středního průměru se tak odečítá veličina rovná:

L..TT_nnm/100 kde U je axiální vzdálenost mezi měřicí rovinou a referenční rovinou a TT_nom je jmenovitá hodnota kuželovitosti závitu, vyjádřená v % a vztažená k průměru.

Technický popis tohoto zařízení se však nezmiňuje o tom, že by bylo důležití provádět rozměrovou kontrolu středního průměru v jiné měřicí rovině než referenční rovině.

Stejné tak je tomu í u zařízení popsaného v patentových spisech US 4 567 670 a US 4 965 937.

-3 CZ 301989 B6

Podstata vynálezu

Podle prvního hlediska vynálezu byla sledována snaha vyvinout způsob kontroly vnějšího a vnitřního kuželového závitu, specielně uzpůsobeného pro sestavy zajištující vysokou těsnost, jejichž člen s vnějším závitem a člen s vnitřním závitem obsahují nejméně jeden těsnicí prostředek, při kterém by se nepoužíval masivní kalibr, ale který by dovoloval dosáhnout a zaručit stejné vlastnosti, jako způsob kontroly pomocí masivního kalibru.

Byla také sledována snaha použít způsob, v němž by se kontroloval střední průměr závitu v dané io měřicí rovině pomocí měřicího zařízení s měřicí rovinou průměru.

V dalším popisu se pod pojmem „měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru“ nebo krátce „měřicí zařízení“ rozumí zařízení podobné nebo ekvivalentní tomu, jaké je popsáno v patentovém spisu US 4 524 524, které dovoluje měřit průměr v dané rovině příčného řezu kontrolovaného před15 metu. které obsahuje:

- příčnou opěrnou plochu,

- nejméně dvě dotykové plochy, definované vzhledem k měřicí rovině a ležící v příčném směru ve vzájemném odstupu od sebe a v serizovatelné axiální vzdálenosti od opěrné plochy, a

- prostředek pro měření průměru kružnice, ležící v příčné měřicí rovině v dané axiální vzdále20 nosti od opěrné plochy, tečné k dotykovým plochám.

Kromě toho je sledována snaha provádět měření středního průměru závitu v rovině příčného řezu, kde je nejdůležitější provést s ohledem na očekávané vlastnosti těsnění sestav, které se mají kontrolovat.

Nedostatkem použití měřicího zařízení s měřicí rovinou průměru je totiž to, že střední průměr kontrolovaného závituje znám pouze v blízkosti měřicí roviny, přičemž hodnota středního průměru závitu v rovině relativně vzdálené od měřicí roviny je nejistá, a to s ohledem na výrobní tolerance kontrolovaného závitu.

Spis US 5 360 239 popisuje způsob kontroly, používající měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru, při kterém se střední průměr závitu měří v blízkosti prvních vnějších jednotkových závitu s dokonalým závitovým prof lem a na odpovídajících vnitřních jednotkových závitech. Takový způsob umožňuje zaručit vysokou hodnotu vzájemného přesahu (zasahování do sebe) mezi prv55 nímí vnějšími jednotkovými závity s dokonalým závitovým profilem a odpovídajícími vnitřními jednotkovými závity v případě závitových spojů o velkém průměru, neopatřených samostatnými těsnicími prostředky pro získání závitových spojů, dostatečně těsných proti tlakům a namáháním, jimž jsou vystaveny.

Tento spis US 5 360 239 však nepopisuje způsob určování očekávané hodnoty středního průměru závitu v měřicí rovině nebo přípustných mezí tohoto průměru a nesnaží se dosáhnout obzvláštního rozdělení naměřených průměrů vzhledem k rozdělení získanému běžnou kontrolou pomocí masivních kalibrů,

Způsob kontroly kuželového vnějšího závitu, uloženého na vnějším obvodě zašroubovacího vnitřního členu, nebo vnitřního závitu, uloženého na vnitřním obvodě nešroubovacího vnějšího členu, který sám je umístěn na konci kovové trubky a obsahuje nejméně jeden těsnicí prostředek, je způsob, při němž se kontroluje střední průměr závitu v dané měřicí rovině ležící ve vzdálenosti L od projektové referenční roviny prostřednictvím měřicího zařízení s měřicí rovinou průměru, opatřeného měřicím prostředkem průměru.

lesnicím prostředkem se v tomto spisu rozumí prostředek, jako je například těsnicí ploška, příčná opěrná ploška nebo ekvivalentní prostředek.

-4 CZ 301989 B6

Těsnicí prostředek nebo prostředky zašroubovacího vnitřního čtenu leží v blízkosti volného konce zašroubovacího vnitřního členu, zatímco těsnicí prostředek nebo prostředky našroubovacího vnějšího členu leží na našroubovacím vnějším členu tak, aby spolupůsobily s prostředkem nebo prostředky ležícími v blízkosti volného konce zašroubovacího vnitřního členu, s nímž být má našroubovací vnější člen sestaven.

Způsob obsahuje následující kroky:

a) seřizování, na měřicím zařízení s měřicí rovinou průměru, vzdálenosti mezi opěrnou plochou a měřicí rovinou v závislosti na zvolené vzdálenost,

b) nastavení uvedeného měřicího prostředku na předem stanovenou hodnotu příčné vzdálenosti mezi dotykovými plochami prostřednictvím etalonoveho bloku, jehož charakteristický rozměr je definován ve vztahu k odhadované hodnotě středního průměru závitu v měřicí rovině (charakteristický rozměr je větší respektive menší, podle toho, jestli sc kontroluje vnější nebo vnitřní závit, než odhadovaná hodnota středního průměru v měřicí rovině, a to o hodnotu h, kde hodnota h je rovná součtu výšky jednotkového závitu a geometrického korekčního činitele, který je sám o sobě známý),

c) měření průměru závitu mezi vrcholy závitových profilů v měřicí rovině, když je měřicí zařízení přiložené do dosednutí jeho opěrné plochy na volný konec zašroubovacího vnitřního členu, a

d) porovnávání průměru změřeného mezi vrcholy závitových profdů vzhledem k mezím přípustného intervalu.

Měřicí rovina středního průměru vnějšího závitu je rovina ležící mezi referenční rovinou a prvním dokonalým závitovým profilem vnějšího závitu. Volba měřicí roviny musí samozřejmě dovolovat dotykovým plochám měřicího zařízení, aby mohly být přikládány na dostatečné délce k vrcholům závitových profilů jednotkových závitů, majících dokonalý závitový profil (vrcholům jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem).

S výhodou je rovina měření středního průměru vnějšího závitu rovina, ležící v podstatě v polovině axiální vzdálenosti mezi referenční rovinou a rovinou odpovídající prvnímu vnějšímu jednotkovému závitu s dokonalým závitovým profilem.

Měřicí rovina středního průměru kuželového vnitřního závituje projektová rovina, která se shoduje s měřicí rovinou středního průměru vnějšího závitu, když jsou vnější a vnitřní závit sestaveny do projektové polohy.

Jestliže projektová rovina, shodující se s měřicí rovinou středního průměru vnějšího závitu, nespadá do oblasti vnitřních jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem, potom je měřicí rovina středního průměru kuželového vnitrního závitu rovina příčného řezu, ležící v oblasti vnitřních jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem, nejblíže k uvedené shodující se rovině.

Odhadovaná hodnota Dl_e středního průměru vnějšího závitu v měřicí rovině se získá pomocí následujících vzorců, přičemž všechny hodnoty kuželovitosti jsou v dalším textu vztaženy k průměru a vyjádřeny v procentech:

- 5 CZ 301989 B6 ^Dle = ^Dnom “ ^L1‘^Trepl/¹⁰⁰

Κΐ.σΐ Γ 1 I

TTrep! = ^TTnon + ^K1‘ ΔΤΤ1 +---- · exp | ----- (ΔΤΤ1/σ1)²| <2^ L ² j

- KI- Atti-g(-Αττί/σΐ)

Odhadovaná hodnota D2_e středního průměru vnitřního závitu v měřicí rovině se získá pomocí následujících vzorců:

^D2e ^{= D}nom ~ ^L2·^ΤΓθρ2^/10°

Κΐ.σΐ Γ 1 I

TTrep₂ - TT_nom + Κ2-Δ.ΤΤ2 ----- · exp | ----· (Ζ\ΤΤ2/σ2)²| <27 L ² J

- K2- Δ TT2 g(A. ΤΤ2/σ2 ) , přičemž index 1 v rovnicích se týká vnějšího závitu a index 2 v rovnicích se týká vnitřního závitu, a io kde

D_nom je jmenovitá hodnota středního průměru závitu v referenční rovině,

TT_rep je převodní hodnota kuželovitosti, TT_nom je jmenovitá hodnota kuželovitosti závitu,

TT_min je minimální hodnota kuželovitosti vytvořených závitů 15 ΤΤ„_ΚΊΧ je maximální hodnota kuželovitosti vytvořených závitů,

TT_mov je střední hodnota kuželovitosti vytvořených závitů,

ATT jc algebraická hodnota odchylky (TT_moy-TT_IMm), oje směrodatná odchylka rozdělení vytvořených hodnot kuželovitosti,

ΚI je poměr délky vnějšího zavitu ke vzdálenosti mezi referenční rovinou (PO) a prvním vnějším 20 jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem (premier filet male parfait),

K2 je poměr délky vnitřního závitu ke vzdálenosti mezi referenční rovinou (PO) a posledním vnitřním jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem (defnier filet femelle parfait), a g(u) je hodnota distribuční funkce normovaného normálního rozdělení proměnné u („hodnota centrovaného redukovaného normálního rozdělení pro hodnotu proměnné u“; la valeur de la loi normále centrée réduite pour la valeur u de la variable).

Převedená hodnota kuželovitosti TT_rcp, definovaná odpovídající rovnicí, odpovídá kuželovitosti fiktivního kužele, jehož velký průměr, rovný jmenovité hodnotě středního průměru leží v referenční rovině a jehož malý průměr, rovný střední hodnotě středních průměrů závitů kontrolovalo ných pomocí masivních kalibrů, leží v rovině uložené na konci kontrolovaných závitů, přivráceném k těsnicímu prostředku nebo prostředkům.

Vynález řeší problém týkající se místa, kde je nejdůležitější provádět měření středního průměru kontrolovaného závitu pro optimalizaci vlastností sestavy se závity z hlediska těsnosti.

.35

Přihlašovatelé totiž pří uskutečňování vynálezu zjistili, že příliš velký vzájemný přesah průměrů v závitu v oblasti prvních vnějších jednotkových závitů s dokonalým průměrem má škodlivý vliv

- 6 CZ 301989 B6 na těsnost sestavy, zejména když je mezi vnějším závitem a koncem zašroubovacího vnitřního členu kovová těsnicí ploška pro radiální spolupůsobení s kovovou těsnicí ploškou, ležící na našroubovacím vnějším členu.

Vzájemný přesah průměrů mezi k sobě přiřazenými body dvou rotačních ploch, které se radiálně přesahují, je obecně definován jako rozdíl průměru ploch v příčném řezu v těchto bodech, a to rozdíl naměřený před sestavením a uvažovaný kladnou hodnotou, když tyto dvě plochy po vzájemném sestavení vyvíjejí dotykový tlak mezi k sobě přiřazenými body. Tato definice může být použita jak pro závity s vzájemným přesahem, tak i pro těsnicí plošky.

io

Pro odhadování hodnoty vzájemného přesahu průměrů mezi jednotkovými závity blízkými vnějším jednotkovým závitům s dokonalým závitovým profilem je zapotřebí provádět měření středního průměru blíže k této oblasti spíše než k posledním vnějším jednotkovým závitům s dokonalým závitovým profilem, aby se nezaváděla značná nejistota vyplývající ze změny kůže lov itosti.

Takové hledisko je vzato podle vynálezu na zřetel.

Vynález tak dovoluje zaručit, že u závitů kontrolovaných způsobem podle vynálezu bude průměrná hodnota středních průměrů závitu v rovině odpovídající jednotkovým závitům blízkým těsnicímu prostředku nebo prostředkům stejná, ať se provádí kontrola způsobem podle vynálezu nebo pomocí masivních kalibrů, jak to specifikuje API 5B, a to i když měřicí rovina neleží na konci závitu.

S výhodou je střední hodnota kuželovitosti vnitřního závitu nižší, než je střední hodnota kuželovitosti přiřazeného vnějšího závitu.

Taková odchylnost vede k podporování tvorby sestav, u nichž je vzájemný přesah mezi závity v blízkosti těsnicího prostředku nebo prostředků snížený, protože hodnota vzájemného přesahu průměrů závitů v této úrovni je způsobem kontroly podle vynálezu zjištěna optimálním způsobem.

S výhodou je střední hodnota kuželovitosti vnějšího závitu vyšší než je jmenovitá hodnota.

Alternativně je střední hodnota kuželovitosti vnitřního závitu nižší než jmenovitá hodnota.

Minimální a maximální přípustné hodnoty průměru, naměřeného mezi vrcholy závitových profilů jednotkových závitů mohou být definovány přímo na podkladě minimálně a maximálních přípustných hodnot týkajících se středního průměru závitu v uvažované měřicí rovině, zvýšených nebo snížených o výšku závitového profilu podle toho, jestli se kontroluje vnější závit nebo vnitřní závit.

to

Minimální a maximální přípustné hodnoty průměru, naměřeného mezi vrcholy závitových profilů jednotkových závitů mohou být definovány přímo tolerancemi odhadované hodnoty středního průměru závitu Dl_e nebo D2_e nebo i nahrazením, ve vzorci poskytujícím odhadovanou hodnotu středního průměru závitu v měřicí rovině, hodnoty vzdálenosti mezi referenční rovinou a měřicí rovinou přípustnou minimální a maximální hodnotou této vzdálenosti.

S výhodou se pří seřizování měřicího prostředku provede jeho nastavení na nulu, potom se provede měření, změří se odchylka ve vztahu k nule a nakonec se při kroku porovnávání srovná odchylka vzhledem k intervalu tolerance.

Když má měřicí zařízení dvě dotykové plochy, s výhodou se způsob kontroly provádí čtyřikrát ve stejné měřicí rovině při otáčení měřícího zařízení nebo závitů o jednu osminu otáčky okolo osy závitů mezi každým měřením, přičemž se střední hodnota těchto Čtyř měření používá pro charakterizování průměru mezi vrcholy závitových profilů v měřicí rovině.

- 7 CZ 301989 B6

Alternativně, když měřicí zařízení obsahuje tri dotykové plochy vzájemně uspořádané v úhlu 120°, způsob kontroly se provádí třikrát otáčením měřicího nebo závitů o 40° nebo devítinu otáčky okolo osy sestavy mezi každým měřením.

Podle dalšího znaku vynálezu byla sledována snaha vytvořit měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru, které by dovolovalo použít rychle a tedy ekonomicky způsob podle vynálezu.

Když měřicí zařízení obsahuje dvě dotykové plochy, je třena zařízení otočit okolo jedné ze dvou dotykových ploch pro detekci bodu kontrolovaného závitu, ležícího na diametrálně opačné straně od bodu, kde je přiložena dotyková plocha středu otáčení, přičemž průměr mezi vrcholy závitových profilů odpovídá maximu v měření provedeném během tohoto otočení. Toto měřicí zařízení tak obsahuje prostředek pro samočinného získání tohoto maxima.

Vynález se také zaměřuje na to, aby způsob kontroly umožnil rychle reagovat v případě výrobních odchylek.

Měřicí zařízení pro tento účel obsahuje prostředek pro provádění statistických výpočtů s těmito získanými hodnotami.

Vynález se dále zaměřuje na etalonový blok k použití pro seřizování předem stanovené hodnoty vzdálenosti mezi dotykovými plochami při způsobu kontroly navrhovaném vynálezem.

V případě kontroly kuželových vnějších závitů má etalonový blok použitý s měřicím zařízením dvě dotykové plochy, a je ve tvaru komolého klínu a obsahuje příčnou koncovou plochu a dvě rovinné plochy s v podstatě podélnou orientací, nakloněné souměrně vzhledem k příčné koncové ploše a sbíhající sc k ní, přičemž úhel C mezi uvedenými nakloněnými rovinnými plochami je rovný 2.arctg (TT_mt)V|/2) a příčná vzdálenost mezi uvedenými nakloněnými rovinnými plochami je v podélné vzdálenosti L_A od koncové plochy rovná (Dl_e+h), kde h je výše definovaná veličina.

Podle jiné varianty je blok, použitý pro seřizování předem stanovené hodnoty vzdálenosti mezi třemi dotykovými plochami při způsobu kontroly, ve tvaru komolého kužele a obsahuje příčnou koncovou plochu na straně vrcholu kužele, a obvodovou kuželovou plochu s kuželovitosti rovnou TT_movl, přičemž průměr kuželové plochy ve vzdálenosti L_A od koncové příčné plochy je rovný (Dl_e+h).

Etalonový blok muže kromě toho obsahovat na konci jeho nakloněných rovinných ploch nebo jeho obvodové kuželové plochy na straně koncové plochy část s odlišným sklonem nebo kuželovitostí, která reprodukuje profil těsnicího prostředku nebo prostředků zašroubovacího vnitřního členu. Takový etalonový blok dovoluje seřizovat druhé měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru zejména pro provádění průměru těsnicí plošky.

V případě kontroly kuželových vnitřních závitů má blok použitý podle vynálezu s měřicím zařízením se dvěma dotykovými plochami příčnou koncovou plochu a vnitřní prostor, vymezovaný dvěma rovinnými plochami bloku, s v podstatě podélnou orientací, nakloněnými souměrně vzhledem k uvedené koncové ploše a sbíhajícími se ke dnu vnitřního prostoru, přičemž úhel D mezi nakloněnými rovinnými plochami je rovný 2.arctg (TT_moy2/2) a příčná vzdálenost mezi uvedenými nakloněnými rovinami je v podélné vzdálenosti L_B od koncové plochy rovná (D2_e-h), kde h je rovné výše definované veličině.

Ve variantě pro kontrolu kuželových vnitřních závitů má etalonový blok, použitý s měřicím zařízením se třemi dotykovými plochami, příčnou koncovou plochu a vnitřní prostor, vymezovaný obvodovou kuželovou plochou s podélnou osou a kuželovitosti rovnou TT_m(,_y2, jejíž vrchol je orientován na opačnou stranu od příčné koncové plochy a jejíž průměr ve vzdálenosti L_B od příčné koncové plochy je rovný (D2_e-h).

- 8 CZ 301989 B6

Etalonový blok pro kontrolu kuželových vnitřních závitů může dáte obsahovat na konci jeho nakloněných rovinných ploch nebo jeho obvodové kuželové plochy na straně opačné od příčné koncové plochy část s odlišným sklonem nebo odlišnou kuželovitosti, která reprodukuje profil těsnicího prostředku nebo prostředků našroubovacího vnějšího členu. Takový etalonový² blok dovoluje seřizovat druhé měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru zejména pro provádění kontroly průměru těsnicí plošky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 našroubovací vnější člen s vnitřním závitem na konci trubky, obr. 2 zašroubovací vnitřní člen s vnějším závitem na konci trubky, obr. 3 členy z obr. 1 a 2 v sestaveném stavu, obr. 4 schéma kontroly našroubovacího vnějšího Členu pomocí zátkového kalibru podle specifikace API 5B, obr. 5 schéma kontroly zašroubovacího vnitřního členu pomocí prstencového kalibru podle specifikace API 5B, obr. 6 schéma kontroly zašroubovacího vnitřního členu typu znázorněného na obr. 2 pomocí měřicího zařízení s měřicí rovinou průměru podle vynálezu, obr. 7 detail z obr. 6 v úrovni dotykové plochy měřicího zařízení, obr. 8 detail z obr. 6 v úrovni druhé doty kové plochy měřicího zařízení, obr. 9 kontrolu našroubovacího vnějšího členu typu znázorněného na obr. 1 pomocí měřicího zařízení s mčřicí rovinou průměru podle vynálezu, obr.l0 až 13 varianty plných etalonovýeh bloků pro použití v případě kontroly vnějších závitů podle obr. 6, obr. 14 až 17 varianty dutých etalonovýeh bloků pro použití v případě kontroly vnitřních závitů podle obr. 9, obr. 18 velmi schematické znázornění vztahu mezí polohou středního průměru na konci vnějšího závitu pro různé možné kuželovitosti ve vztahu k poloze středního průměru prstencového kalibru typu znázorněného na obr. 5, a obr. 19 velmi schematické znázornění vztahu mezí polohou středního průměru na konci vnitrního závitu pro různé možné kuželovitosti ve vztahu k poloze středního průměru zátkového kalibru typu znázorněného na obr. 4, přičemž na obr. 18 a 19 jsou kuželovitosti silně zvětšené pro jasnější znázornění rozdělení hodnot.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 3 znázorňuje závitovou sestavu 100 mezi zašroubovacím vnitřním členem 1 na konci první kovové trubky 101 a našroubovacím vnější členem 2 na konci druhé kovové trubky 102, kterou může být trubka velké délky nebo objímka. Takové sestavy se závity mohou například vytvářet sloupce výpažnicových trubek nebo trubek pro vrty na uhlovodíky.

Zašroubovací vnitřní člen i, znázorněný na obr. 2, obsahuje na svém vnějším obvodě kuželový vnější závit 3, s lichoběžníkovými závitovými profily, a má na svém konci, který je také koncem první trubky 101, prstencovou příčnou koncovou plošku 7 zasouvacího vnitřního konce zašroubovacího členu.

Na obr. 2 je vyznačena rovina PO, která je podle specifikace API 5 B, rovina příčného řezu, ležící na konci oblastí vnějších jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem, kde odpovídá poslednímu vnějšímu jednotkovému závitu s dokonalým závitovým profilem.

Našroubovací vnější člen 2 znázorněný na obr. 1 má na svém vnitrním obvodovém povrchu kuželový vnitřní závit 4 s lichoběžníkovými profily závitů, přiřazený vnitřnímu závitu 3. Konec našroubovacího vnějšího členu 2, který je také koncem druhé trubky 102, má prstencovou a příčnou koncovou plošku 10 k dosednutí na příčnou koncovou plošku zasouvacího konce vnitřního zašroubovacího členu.

Sestava trubek 101, 102 se získá zašroubováváním vnějšího závitu 3 zašroubovacího vnitřního členu i do vnitřního závitu 4 našroubovacího vnějšího členu 2.

- 9CZ 301989 B6

S výhodou jsou kuželové závity 3, 4 pro realizaci vynálezu jednostupňové.

Sestava z obr. 3 obsahuje na každém z prvků přídavné prostředky, které činí sestavu zvlášť, těs5 nou. Na zašroubovacím vnitřním členu je vytvořena vnější a kuželová těsnicí ploška 5, jejíž kuželovitost je obecné větší, než je kuželovitost závitu 3 a činí kupříkladu 20%, vztaženo na průměr. Dále je to prstencová a příčná opěrná ploška 7, tvořená koncovou ploškou zašroubovacího vnitřního členu. Na našroubovacím vnějším Členu je vytvořena vnitřní a kuželová těsnicí ploška 6, jejíž kuželovitost je v podstatě shodná s kuželovitostí kuželové těsnicí plošky 5, a dále io vnitřní osazení s prstencovou a příčnou opěrnou ploškou 8.

Koncová příčná opěrná ploška 7 může mít, jak je samo o sobě známo, konkávní kuželový tvar s velmi otevřeným úhlem kuželovitostí k ose ve vrcholu, například 75°, přičemž příčná opěrná ploška 8 na vnějším členu je v tomto případě konvexní se stejným úhlem kuželovitostí ve vrcho15 lu.

Přídavné prostředky 5, 6, 7, 8 fungují v sestavě 100 následovně. Těsnicí ploška 5 zabírá v radiálním směru s těsnicí ploškou 6, tj. její průměr v referenčním bodě je před sestavováním větší než je průměr těsnicí plošky 6 v přiřazeném bodě před sestavováním,

Jakmile se dosáhlo kontaktu mezi těsnicími ploškami, vyvolává pokračování Šroubování rostoucí vzájemný přesah mezi těsnicími ploškami ve směru průměru. Přesná poloha na konci sestavování je určována dosedáním koncové plosky 7 na opěrnou plošku 8 vnitřního osazení vnějšího Členu, což definuje přesnou hodnotu vzájemného přesahu mezi těsnicími ploškami 5, 6. Poloha na konci sestavování může být definována danou hodnotou momentu Šroubování.

I var kuželových konkávně-kóníckých opěrných plošek 7, 8, ne znázorněný na výkresech, brání vypadnutí opěrných plošek ze vzájemného záběru a zvyšuje dotykový tlak těsnicích plošek 5, 6,

Obr. 4 schematicky znázorňuje velmi schematicky kontrolu kuželového vnitřního závitu 4 vnější části 2 podle specifikace API 5B pomocí zátkového kalibru 21 s kuželovým vnějším závitem 23, vytvořeným s výrazně užšími tolerancemi než kontrolovaný závit 4, například lOx užšími. Je tak možné uvažovat, že střední průměr závitu kalibru v rovině odpovídající jeho poslednímu jednotkovému závitu s dokonalým závitovým profilem je rovný jmenovitému střednímu průměru závi35 tu, a že kuželovitost kalibruje rovná projektované kuželovitostí. Pro zjednodušení jsou na obr. 4 a obr. 5 znázorněny pouze kužely středních průměrů závitů, bez znázornění kuželů vrcholu a den závitových profilů.

Podle specifikace API 5B a kontrolu závitů 4 se šroubuje zátkový kalibr 2j_ rukou až k dosažení to blokovací polohy, pro niž je střední průměr závitu 23 na jednom z konců 25, 27 zátkového kalibru 21 je rovný střednímu průměru vnitřního závitu 4, který se kontroluje, v jeho dané rovině.

Vzdálenost A mezi koncem vnějšího Členu 10 a příčnou plochou 29 zátkového kalibru se porovnává se standardní hodnotou S této vzdálenosti pro určenou dvojici prstencový kalibr—zátkový kalibr, přičemž vnitřní závit vnějšího členu 4 je považován za přijatelný, když odchylka vzdálenosti od standardní hodnoty je v daném intervalu tolerance.

Když jsou závitové profily zátkového kalibru 2[ v dotyku se závitovými profily kontrolovaného vnitřního závitu 4, na straně konce 25 závitu zátkového kalibru 21, k čemuž dochází, když je kuželovitost závitu 4 nižší než je jmenovitá hodnota, je střední průměr závitu 4 v rovině, ležící na konci odvráceném od vstupu, větší než je hodnota Ad2 středního průměru závitu zátkového kalibru 21 v odpovídající rovině.

- 10 CZ 301989 B6

Je tedy možné uvažovat, že pro všechny hodnoty kuželovitosti vnitrního závitu 4 menší než jmenovitá hodnota, otáčí se kužel středních průměrů závitu 4 okolo bodu ležícího v rovině uložené na konci 25 závitu zátkového kalibru 2U

K opaku dochází, když kuželovitost závitů 4, které mají kontrolovat, je nižší než je jmenovitá hodnota, otáčí se kužel středních průměrů závitu 4 okolo bodu ležícího v rovině uložené na konci 27 závitu zátkového kalibru.

Obr. 5 znázorňuje stejným způsobem ovládání kuželového vnějšího závitu 3 podle specifikace io API 5 B pomocí prstencového kalibru 22, opatřeného kuželovým vnitřním závitem 24 vytvořeným s velmi úzkými tolerancemi.

Prstencový kalibr 22, se šroubuje na vnější závit 3 až do polohy, kdy blokovací poloha dovoluje definovat vzdálenost P mezi koncovou ploškou 7 zašroubovacího vnitřního členu a rovinou ležící na konci 28 závitu prstencového kalibru 22.

Když jsou závitové profily prstencového kalibru 22 v dotyku s kontrolovaným vnitřním závitem 3, na straně konce 26 závitu prstencového kalibru, k čemuž dochází, když je kuželovitost kontrolovaného závitu 3 větší než je jmenovitá hodnota, přičemž střední průměr závitu 3 v rovině ležící na vstupu do závituje menší než je střední průměr závitu 24, prstencového kalibru 22, v odpovídající rovině.

Nyní je možné uvažovat, že pro všechny hodnoty kuželovitosti vnějšího závitu 3 větší než je jmenovitá hodnota, se bude kužel středních průměrů závitů 3 otáčet okolo bodu uloženého na konci 26 závitu prstencového kalibru.

K opaku dochází, když je kuželovitost vnějšího závitu 3 vnitrního členu menší než je jmenovitá hodnota, přičemž kužel středních průměrů závitů 3 se otáčí okolo bodu ležícího na konci 28 závitu prstencového kalibru.

Obr. 6 znázorňuje schematicky kontrolu středního průměru kuželového vnějšího závitu 3 pomocí měřicího zařízení 51 typu popsaného v patentovém spisu US 4 524 524.

Měřicí zařízení 51 obsahuje:

- koncový příčník 57 obsahující příčnou opěrnou plochu, vymezovanou hranami 54 54',

- dvě podélná ramena 52, 53, uložená ve vzájemném příčném odstupu, kterájsou uložená na příčníku 57 přemístitelně v závislosti na typu a průměru kontrolovaných závitů,

- dva nože 58, 59, uspořádané v podélném směru, jejichž hrany jsou obrácené jedna ke druhé, leží ve vzájemném příčném odstupu a tvoří dotykové plochy 60, 61, přičemž nůž 58 je uložen na podélném rameni 52 tak, že se může pouze otáčet v jeho rovině, zatímco nůž 59 je uložen stejným otočným způsobem na pohyblivé tyči 56, uložené napříč,

- měřicí prostředek, který je zde komparátor 55 uložený na podélném rameni 53 a ovládaný pohyblivou tyčí 56.

Osy otáčení nožů vymezují měřicí rovinu PÍ, příčnou k měřicímu zařízení 51 a rovnoběžnou s opěrnou plochou 54, 54'. Je možné nechat klouzat příčník 57 tak, aby měřicí rovina Pí ležela v dané rovině L_A opěrné plochy 54, 54'. Komparátor 55 měří odchylku vzdálenosti mezi dotykovou plochou 61 a dotykovou plochou 60 vzhledem k předem stanovené vzdálenosti, odpovídající nule komparátoru. Měření průměru Dis mezi vrcholy závitových profilů se získá sečtením algeb50 raické hodnoty odchylky naměřené komparátorem 55 s předem stanovenou hodnotou.

Komparátor 55 může být výhodně nahrazen elektronickým snímačem posunu, který dovoluje automatické získávání měření a jejich udávání.

- 11 CZ 301989 B6

Postup kontroly vnějšího závitu 3 je následující. Nastaví se vzdálenost L_A mezi opěrnou plochou 54. 54' a měřicí rovinou P]_ na hodnotu odpovídající na výkresu z obr. 2 vzdálenosti mezi rovinou Pl a koncovou ploškou 7 vnitřního Členu i. Tato vzdálenost L_A je rovná rozdílu mezi vzdáleností roviny PO od koncové plošky 7 a vzdálenosti LI mezi rovinou PO a PL Poloha měřicí * roviny Pf se zvolí tak. aby dotykové plochy 60, 61 spočívaly na vrcholech jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem, přičemž dotykové plochy 60, 61 mají délku dostatečnou k tomu, aby vešly do styku s nejméně dvěma vrcholy zubů 13 vymezujících závitové profily.

Poloha měřicí roviny Pl se přednostně zvolí, jak je znázorněno na obr. 2, v poloviční vzdálenosti ío mezi referenční rovinou PO a rovinou odpovídající prvnímu vnějšímu jednotkovému závitu s dokonalým závitovým profilem. laková poloha dovoluje provádět měření středního průměru závitu mnohem blíže vstupu vnějšího závitu a tedy lépe stanovit hodnotu vzájemného přesahu průměrů v této úrovni při současném zajištění správného dosedání dotykových ploch 60, 61, a to i když oblast jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem je relativné krátká.

Poté se seřídí komparátor 55 na nulu, nebo se ukáže přímo předem stanovená hodnota, když se vloží mezi dotykové plochy 60. 61 obě rovinné plochy etalonového bloku 70 z obr. 10, které mají od sebe vzdálenost (Dl_e+h), což je charakteristická kóta etalonového bloku. Dl_e je odhadovaná hodnota středního průměru závitu, který se má kontrolovat v měřicí rovině, h je rovná součtu výšky závitového profilu (výšky zubu 13) a geometrického korekčního činitele, daného konstruktérem měřicího zařízení 51, beroucího v úvahu zejména skutečnost, že nože se neotáčejí okolo dotykových ploch 60, 6L Takový etalonový blok 70 se dá mnohem levněji vyrobit než kalibr se závity, jako kalibr 22, protože neobsahuje závit a opotřebuje se mnohem pomaleji, jelikož není vystaven opakovanému namáhání zašroubováním a vyšroubováním.

Pro určení hodnoty Dl_e se použije následující vztah:

DI_e “ D_n(im-Ll .TT_rcpl/100, kde je rovné jmenovité hodnotě středního průměru závitu, a tedy hodnotě této veličiny v referenční rovině PO,

LI je vzdálenost mezi rovinami PO a Pl, která se počítá v kladném smyslu, poněvadž Pl je na straně menších průměrů vzhledem k rovině PO, a

TT_repi je převodní hodnota kuželovitosti zašroubovacího vnitřního členu, která bude definována níže a která je větší, než je jmenovitá hodnota kuželovitosti.

Alternativně se pro seřizování nuly komparátoru 55 použije místo etalonového bloku 70 majícího dvě rovinné a rovnoběžné plochy etalonový blok 70 z obr. 12 ve tvaru komolého jehlanu. Blok 70, obsahuje koncovou příčnou plochu 72, a dvě rovinné plochy, orientované v podstatě podélně, nakloněné souměrně vzhledem ke koncové příčné ploše a sbíhající se k ní. Úhel C mezi nakloněnými rovinnými plochami je rovný 2.arctg (TT_moy]/2) a příčná vzdálenost mezi nakloněnými rovinnými plochami ve vzdálenosti L_A od koncové plochy 72 je (L)l_c*h). Etalonový blok 70 je vložen tak, že jeho koncová plocha 72 je přitlačována k opěrné ploše 54, 54' měřicího zařízení 51 a jeho nakloněným rovinným plochám mezi dotykovými plochami 60, 61. Je proto zapotřebí pouze jeden etalonový blok 70 pro jakoukoli vzdálenost LI.

Podle alternativy z obr. 12 je úhel C mezi nakloněnými rovinnými plochami rovný 2.arctg (TT,_ep|/2) a příčná vzdálenost mezi nakloněnými rovinnými plochami je rovná (D_nom+h) v podélné vzdálenosti (L_A+L1) od koncové plochy 72.

Etalonový blok 70 může kromě toho obsahovat na konci rovinných ploch na straně koncové plo50 chy 72 část neznázoměnou na obr. 12 s odlišným sklonem, která reprodukuje profil těsnicího prostředku nebo prostředků zašroubovacího vnitřního členu 1, zejména těsnicí plošky 5 a eventuelně koncové plošky 7 zašroubovacího vnitřního členu. Takový etalonový blok dovoluje seřizovat druhé měřicí zařízení 51 pro provádění kontroly průměru těsnicí plosky 5.

Pro provádění měření se měřicí zařízení 5_1 uloží svojí rovinnou ploškou 54, 54' proti koncové plošce 7 zašroubovacího vnitřního členu i nebo proti nejvíce vnějším bodům této koncové plochy, když není rovinná, ale je například lehce konkávně kónická, s úhlem kuželovitosti ve vrcholu vůči ose 75°, a dotykové plochy 60, 61 se zevně uvedou do dotyku s diametrálně proti5 lehlými vrcholy zubů 13 tvořících závitové profily zašroubovacího vnitřního členu.

Během měření je vnější dotyková plocha 60 udržována pevná na vrcholech závitových profilů, s nimiž je v dotyku, když se otáčí měřicím zařízením 51_, přičemž dotyková plocha 61 zůstává během otáčení v kontaktu s protilehlým vrcholem závitového profilu.

Měření průměru Dis mezi vrcholy závitových profilů v měřicí rovině PÍ odpovídá maximální hodnotě mezí dotykovými plochami 60, 61 během otáčení, přičemž tato maximální hodnota může být získána čtením na komparátoru 55 nebo ještě lépe samočinně určována, když se použije místo komparátoru 55 elektronický snímač, a elektronický obvod, který detekuje a zapamatovává si rs maximální hodnotu během otáčení měřicího zařízení 51 okolo dotykové plochy 60.

Poslední krok způsobu kontroly vnějšího závitu 3 je porovnávání mezi hodnotou Dis průměru, naměřenou mezi vrcholy závitových profilů a přípustnými mezemi, definovanými intervalem okolo Dl_e.

Hodnota Dl středního průměru vnějšího závitu v měřicí rovině PÍ se získá odebráním hodnoty h, výše definované, od hodnoty průměru Dis naměřené mezi vrcholy závitových profilů, která byla naměřena v této rovině Pl, přičemž hodnoty mezí přípustného intervalu průměru Dis mezi závitových profilů Dis mohou být definovány přímo na základě příslušných mezí středního průměru závitu, zvětšených o hodnotu h.

Mohou být také získány nepřímo tím, že se ve vzorci

Dl_e-D_nom-Ll.TT_repl/100, poskytujícím odhadovanou hodnotu středního průměru závitu v měřicí rovině, nahradí hodnota vzdálenosti Ll mezi referenční rovinou a měřicí rovinou hodnotami

Ll_min, Ll _max, které ji vymezují v rámci ± ALI.

Způsob získávání TT_repi je definován následujícím výpočtem, který je vysvětlen s odvoláním na obr. 18. Obecně byla sledována snaha, aby střední (průměrná) hodnota středních průměrů kontrolovaného vnějšího závitu 3 podle tohoto způsobu byla rovná střední (průměrné) hodnotě střed35 nich průměrů závitů 3, kontrolovaných prstencovým kalibrem 22 podle specifikace API 5B, a to v koncové rovině 28 tohoto prstencového kalibru 22, který je uložený v průměru (tj, průměrně) na o prvním vnějším jednotkovém závitu s dokonalým závitovým profilem.

Bod G, na obr. 18 označuje střední (průměrnou) hodnotu středního průměru závitu 3 v koncové rovině 28, která leží ve vzdálenosti Lsl od referenční roviny PO a Lfl od roviny 26 ležící na druhém konci závitu prstencového kalibru.

Jak je uvedeno výše, kužele středních průměrů vytvořených závitů se otáčejí okolo bodu ležícího na jednom konci nebo druhém konci závitu prstencového kalibru 22, našroubovaného na vnějším závitu 3, který se kontroluje podle toho, je-li kuželovitost ΓΤ1 kontrolovaného závitu 3 menší nebo větší než je kuželovitost závitu prstencového kalibru, která je uvažována jako rovná jmenovité hodnotě kuželovitosti. Rozdělení (distribution, ve smyslu termínu „rozdělení“ z teorie pravděpodobnosti) kuželovitosti vytvořených závitů sleduje funkci normálního rozdělení centrovanou na střední hodnotě TT^y, kuželovitosti, přičemž interval mezi maximální hodnotou a minimální hodnotou kuželovitosti (TT_maxl-TT_mini) je šestkrát vetší než směrodatná odchylka σΐ rozdělení.

Z toho vyplývá, že jestliže je kuželovitost kontrolovaného závitu vyšší než jmenovitá hodnota TTnom, leží bod kontrolovaného závitu v koncové rovině 28 prstencového kalibru v intervalu O'|Ai, kde bod O'_t odpovídá kuželovitosti TT_llf>rn prstencového kalibru a bod A, odpovídá kůže55 lovitosti kontrolovaného závitu. Hustota pravděpodobnosti jakéhokoli bodu z intervalu 0 i Aj

- 13CZ 301989 B6 sleduje Gaussovo rozdělení, centrované v bodě O], znázorněné plnou částí zvonovíté křivky na obr. 18, přičemž bod O| odpovídá střední hodnotě TT_moyi kuželovitosti kontrolovaného závitu 3.

Jestliže je kuželovítost TT1 kontrolovaného závitu nižší, než je jmenovitá hodnota TT_n„_m, je 5 konec kontrolovaného závitu v koncové rovině 28 prstencového kalibru bod Oj, otáčení. Pravděpodobnost, přiřazená k poloze bodu Oj je rovná části zvonovité křivky z obr. 18. vyznačené čárkovaně.

Výsledná střední hodnota polohy konce závitu v rovině 28, je těžiště G| poloh pro soubor hodnot o kuželovitosti mezi ΓΤ,,,,,,ι a TT_m;(XÍ a dovoluje definovat převodní hodnotu TT_rcp! kuželovitosti sklonem přímky O,Gi, přičemž bod Qi odpovídá jmenovité hodnotě středního průměru závitu.

Je možné napsat na ose směřující od O', k Αμ ^TTrepl ^TTnom ⁺ 0’^/Lsl = TT_nom + Ο’^/Lsl + O^/Lsl

0'^ Lfl

----- =--- Atti

Lsl Lsl

Poměr Lfl/Lsl je rovný poměru KI délky vnějšího závitu ke vzdálenosti mezi referenční rovinou PO a prvním vnějším jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem.

°1^G1 +OO = J f(x).(x).dx

Lfl.al -oo kde x je „centrovaná redukovaná“ (normovaná) proměnná (variable centrée réduite), rovná (TT1 TT_moyl/al, která se může měnit od -<jo do +oo, a TT1 odpovídá proměnlivé kuželovitosti, f(x) je Gaussova funkce = ----- exp(-x²/2)

J 2τΓ~ kde f (x) = x pro x > -ATTl/σΙ nebo pro TT1 > TT kde p (x) = -Αττί/σΐ x pro x < -ΑΤΤΙ/σΙ nebo TT1 < TT nom nom °1^G1 -ΔΤΤ1/σ1 _ATT1 exp (-x^/2).dx +

Lfl.al -oo

2π. al +00

J x.exp (~x²/2).dx {2Γ -Atti/a i

Nyní je možné snadno odvodit vzorec:

- 14 CZ 301989 B6

ΚΙ.σΐ Γ 1 1

TTrep₁ = TT_nom + Κ1.ΔΤΤ! +---- exp I----- (Αττΐ/σ1)²|

Ί2π L ² 2

- ΚΙ. ATTl.gf-ΑΤΤΙ/σΙ)

Číselné vyjádření na příkladu použití:

TT_nom = 6,25 % Kl=2,22

TT_minl = 6,10 % m_maxl = 6,60 % TT_moyl = 6,35 %

ΔΤΤ1 = (TT_moyl-TT_nom) = 0,10 % σΐ = (6,60-6,10)/6 = 0,08 %

Získá se: TT_rep( = 6,48 %

S výhodou se snaha, aby hodnota TT_repi byla v intervalu TT_nom a TT_maxl, což odpovídá případu výše uvedeného číselného vyjádření příkladu použití.

Kužel tvořený vrcholy zubů 13 reprezentativních pro závitové profily může vykazovat geometrické nedokonalosti, jako zejména ovalizaci, a občasné prohlubně a výstupky podél příčného řezu. Pro získání měření reprezentativního pro střední průměr závitu v měřicí rovině Pl je tedy výhodné provést několik měření průměru. Autoři vynálezu konstatovali, že v případě měřicího zařízení se dvěma dotykovými plochami 60, 61 typu zařízení 51 není pro získání reprezentativní hodnoty středního průměru závitu v rovině Pl zapotřebí provést více než čtyři měření. Je tedy navrhováno provést čty ři měření nebo po sobě jdoucí určování středního průměru závitu pri otáčení měřicího zařízení 51 nebo kontrolovaného závitu 3 o 45° nebo osminu otáčky okolo osy závitu mezi každým měřením, přičemž průměr Dl je považován za rovný střední hodnotě z těchto čtyř měření.

V neznázoměné variantě obsahuje měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru, jak je samo o sobě známo, tři plochy, ležící ve vzájemném odstupu, které spolu svírají v úhel 120° a vymezují kružnici tvořenou jako průsečná křivka kužele, vedeného vrcholy závitových profilů, a měřicí roviny Pl, a tedy i vymezují průměr Dis mezi vrcholy závitových profilů, aniž by bylo potřebné nechat otáčet zařízení okolo jedné z dotykových ploch během měření.

Etalonový blok 70 má tedy válcový tvar o průměru D1 s, jak jě znázorněno na obr. 11.

Ve variantě podle obr. 13 má etalonový blok tvar komolého kužele s průměrem (D_)c+h) v rovině příčného řezu v podélné vzdálenosti L_A od koncové příčné plochy 72 s malým průměrem komolého kužele. Jeho kuželovitost je rovná hodnotě T_Illl)yi, přičemž kuželovitý etalonový blok 70 je vložený tak, že jeho koncová plocha 72, odpovídající malému průměru, je přiložena k opěrné ploše 54, 54' měřicího zařízení 5J a jeho obvodová kuželová plocha je vložená mezi dotykové plochy měřicího zařízení 5_L Stačí tedy jeden etalonový blok, bez ohledu na to, jaká je jeho délka L_A,jako v případě obr. 12.

Ve variantě z obr. 13 má etalonový blok 70 v rovině příčného řezu ve vzdálenosti (L_A + LI) od příčné koncové plochy 72, odpovídající malému průměru komolého kužele, průměr rovný (Dnom+h). Jeho kuželovitost je rovná hodnotě TT_rep|.

V alternativě neznázoměné na obr. 13 může etalonový blok kromě toho obsahovat na jeho kuželovitém obvodovém povrchu na straně koncové plochy 72 část ne znázorněnou na obr. 12, s odlišnou kuželovitosti, která reprodukuje koncový profil vnitřního členu 1, zejména těsnicí plošku 5 a eventuelně koncovou plošku 7 vnitřního členu. Takový etalonový blok dovoluje seřizovat druhé měřicí zařízení 51 s měřicí rovinou průměru pro provádění kontroly průměru těsnicí plošky 5.

- 15 CZ 301989 B6

Pří použití měření s třemi dotykovými plochami autoři vynálezu konstatovali, že stačí provádět tři měření středního průměru závitu, při otáčení měřicího zařízení nebo kontrolovaného závitu 3 40° nebo devítinu otáčky okolo osy závitů mezi každým měřením, nebo použít střední hodnoty těchto tří měření pro získání reprezentativní hodnoty Dl v měřicí rovině PÍ.

Obr. 9 a 19 navazují na obr. 6 a 18 pro objasnění a vysvětlení kontroly středního průměru D2 kuželového vnějšího závitu 4 v měřicí rovině P2 pomocí měřicího zařízení 51 s měřicí rovinou průměru.

Měřicí zařízení 5J. z obr. 9 je v podstatě totožné se zařízením z obr. 6, až na to, že se kontroluje vnitřní závit a podélná ramena 5Ί, 53 jsou otočena o 180°, aby dotykové plochy 60, 6_£ byly od sebe odvrácené.

Způsob kontroly obsahuje stejné kroky jako ten, který se týká vnějšího závitu, až na některé odchylky, které budou vysvětleny.

Nejprve se na měřicím zařízení seřídí vzdálenost L_B mezi opěrnou plochou 54, 54' a měřicí rovinou P2.

Poloha měřicí roviny P2 byla na obr. 3 zvolena tak, aby ležela v oblasti vnitřních jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem a aby byla co nejblíže k projektové rovině, která se shoduje s měřicí rovinou PÍ vnějšího závitu, když jsou vnější a vnitrní závit sestaveny do projektového stavu.

Obr. 3 znázorňuje takový případ, kde se měřící rovina P2, shoduje po sestavení s měřící rovinou PÍ. Vzdálenost L» tedy odpovídá na obr. 3 vzdálenosti mezi rovinou P2 a koncovou ploškou l_0 našroubovacího vnějšího členu 2,

Komparátor 55 se seřídí na nulu a dotykové plochy 60, 61 se přiloží ke dvěma s nimi rovnoběžným rovinným plochám, obráceným směrem k sobě, na ramenech etalonovcho bloku 80, ve tvaru písmene U z obr. 14, přičemž obě rovinné plochy vymezují vnitřní prostor 81 o šířce rovné (Dleli). V tomto vzorci je D2_e odhadovaná hodnota středního průměru závitu v měřicí rovině P2 a h představuje součet výšky profilu závitu a geometrického korekčního činitele, odpovídajícího měřicímu zařízení 51, přičemž tento činitel je sám o sobe známý, jak je uvedeno výše.

Pro určování hodnoty D2_e se použije vztahu podobného vztahu pro vnější závit na zašroubovacím vnitřním členu:

D2_e-D_ltílin-L2._nw/100

D_nom je jmenovitá hodnota středního průměru závitu,

L2 je vzdálenost mezi rovinami PO a P2, která je uvažovaná jako kladná, protože P2 je na straně malých průměrů vzhledem k rovině PO, a

I'T_!q)2 J^e převodní hodnota kuželovitosti vnějšího Členu, která bude definována níže a která je nižší než jmenovitá hodnota kuželovitosti.

Podle alternativního provedení je místo použití etalonového bloku z obr. 14, obsahujícího vnitřní prostor vymezovaný dvěma rovinnými rovnoběžnými rovinami, možné použit blok 80 ve tvaru písmene IJ z obr. 16, který má příčnou koncovou plochu 82, a jehož vnitřní prostor 81 je vymezován dvěma klínovité nakloněnými rovinnými plochami s v podstatě podélnou orientací, naklo50 nčných souměrně vzhledem ke koncové ploše 82 a sbíhajícími se ke dnu vnitřního prostoru 81, tj. ke dnu tvaru U. Úhel D mezi nakloněnými rovinnými plochami je rovný 2.arctg (TT_moy2/2) a příčná vzdálenost mezi rovinnými plochami, nakloněnými vzhledem k podélné vzdálenosti L_B od koncové plochy 82, je rovná (D_2c-h). Měřicí zařízení 51 je vloženo tak, že tlačí jeho opěrnou plochu 54, 54' proti koncové ploše 82 etalonového bloku a její dotykové plochy 60, 61 proti

- 16 CZ 301989 B6 nakloněným rovinným plochám bloku 80. Stačí tedy jen jeden etalonový blok 80 bez ohledu na délku L_B.

Podle varianty z obr. 16 je úhel D mezi nakloněnými rovinnými plochami rovný 2.arctg 5 (TT_rep2/2) a příčná vzdálenost mezi rovinnými plochami, nakloněnými k podélné vzdálenosti (L_BL2), od koncové plochy 82, je rovná (D_llom h).

Podle neznázoměné varianty řešení z obr. 16 může etalonový blok 80 dále obsahovat na konci jeho obvodové kuželové plochy na straně koncové plochy 83 část, neznázoměnou na obr. 16, io která má odlišnou kuželovitost, reprodukuj ící profil konce našroubovacího vnějšího členu 2, zejména těsnicí plošky 6 a eventuelně opěrné plošky 8 našroubovacího vnějšího členu. Takový etalonový blok umožňuje seřizovat druhé měřicí zařízení 51 s měřicí rovinou průměru pro provádění kontroly průměru těsnicí plošky 6.

Měření se provádí stejným způsobem, jako v případě vnějšího závitu, při přikládání opěrné plochy 54, 54' ke koncové ploše 10 kontrolovaného vnitřního závitu a přikládání dotykových ploch 60, 61 zevnitř do dotyku s diametrálně opačnými vrcholy závitových profilů vnitřního závitu.

Zařízení se nechá otáčet okolo dotykové plochy 61, která se otáčí, přičemž zůstává v dotyku s

2ϋ vrcholy závitových profilů.

Měření průměru D2s mezi vrcholy závitových profilů odpovídá maximální hodnotě příčné vzdálenosti mezi dotykovými plochami 60, 61.

Jako u vnějšího závitu může být tato hodnota čtena na komparátoru 55 nebo přímo ukazována, použije-li se vhodných elektronických obvodů popsaných výše.

Jako v případě vnějšího závitu zašroubovacího vnitřního členu je možné použít měřící zařízení s měřicí rovinou průměru, které obsahuje tri dotykové plochy a které poskytuje hodnotu D2s. aniž io by bylo nutné otáčet zařízením okolo jedné z jeho doty kových ploch. V tomto případě se použije etalonového bloku 80 z obr. 15, obsahujícího válcovou dutinu.

Alternativně se použije etalonový blok 80 z obr. 17, obsahující příčnou koncovou plochu 82 a mající vnitřní prostor 81 vymezovaný kuželovou obvodovou plochou, rovnou TT_moy2, jehož vrchol je orientován na stranu opačnou vůči příčné koncové ploše a jehož průměr ve vzdálenosti

L_b od příčné koncové plochy 82 je rovný (D2_e-h). Měřicí zařízení je uloženo tak, že jeho opěmá plocha 54, 54' je přitlačena ke koncové ploše 82 etalenového bloku 80 a jeho dotykové plochy jsou přitlačeny do dotyku s obvodovou kuželovou plochou etalonového bloku 80. Je tak zapotřebí pouze jednoho etalonového bloku bez ohledu na délku L_B, jako je tomu v případě z obr. 16.

Ve variantě z obr. 17 má obvodová kuželová plocha kuželovitost rovnou TT_rep2 a její průměr ve vzdálenosti (L_B-L2) od příčné koncové plochy 82, je rovný (D_nom-h).

Ve variantě neznázoměné na obr. 17 může etalonový blok kromě toho obsahovat na konci jeho 45 obvodové kuželové plochy na straně koncové plochy 82 část neznázoměnou na obr. 17, mající odlišnou kuželovitost, která reprodukuje profil těsnicího prostředku nebo prostředků našroubovacího vnějšího členu 2, zejména těsnicí plošky 6, a eventuelně opěrné plošky 8 našroubovacího vnějšího členu. Takový etalonový blok dovoluje seřizovat druhé měřicí zařízení 5J_ pro provádění kontroly průměru těsnicí plošky 6.

Měření průměru D2s mezi vrcholy závitových profilů v měřicí rovině P2 sc provádí stejným způsobem, jako měření průměru Dis na vnějším závitu.

Poslední krok způsobu kontroly vnitřního závitu 4 je srovnávání mezi hodnotou D2s, měřenou 55 mezi vrcholy závitových profilů, a přípustnými mezemi vymezovanými intervalem okolo D2_e.

- 17CZ 301989 B6

Hodnota D2 středního průměru vnitřního závitu 4 v měřicí rovině P2 se získává přidáním výše definované hodnoty h k naměřené hodnotě D2s.

Meze přípustného intervalu průměru D2s, naměřeného mezi vrcholy závitových profilů, mohou být definovány přímo z příslušných mezí středního průměru D2, zmenšených o hodnotu h.

Mohou být kromě toho definovány nepřímo tím, že se ve vzorci f)S_c-I.)_no;„ -L2._; ι_Γυρ2/100, poskytujícím odhadovanou hodnotu středního průměru závitu v měřicí rovině, nahradí hodnota vzdálenosti L2 mezi rovinami PO a P2 hodnotami L2_min, L2_max, které ji ohraničují v ± AL2.

D2_e se určí z následujících vztahů, znázorněných pomocí obr. 19, při použití stejného typu výpočtů jako pro určování Dl_e.

Obecně je sledováno, aby průměrná (střední) hodnota středních průměrů vnitřních závitů 4, kontrolovaných způsobem podle vynálezu, byla rovná průměrné hodnotě středních průměrů vnitřních závitů 4, kontrolovaných pomocí zátkového kalibru 21 podle specifikací API 5B, a to v koncové rovině 27 tohoto kalibru, která leží v průměru na posledním vnitřním jednotkovém závitu s dokonalým závitovým profilem.

Bod G₂ na obr. 19 značí průměrnou hodnotu středního průměru vnitřního závitu 4, v koncové rovině 27 zátkového kalibru, která leží ve vzdálenosti Ls2 od referenční roviny PO a Lť2 od roviny 25, ležící na opačném konci tohoto zátkového kalibru.

Jak je uvedeno výše, kužele středních průměrů vytvořených kuželových závitů se otáčejí okolo bodu ležícího na jednom konci nebo druhém konci závitu kalibru 21 zašroubovaného do kontrolovaného vnitřního závitu 4, podle toho, je-li kuželovitost TT2 kontrolovaného závitu 4 menší nebo větší než je kuželovitost závitu zátkového kalibru, která je uvažována jako rovná jmenovité hodnotě kuželovitosti. Rozdělení (distribution, ve smyslu termínu „rozdělení“ v teorii pravděpodobnosti) kuželovitosti vytvořených závitů sleduje funkci normálního rozdělení centrovanou ve střední hodnotě TT_mov2 kuželovitosti, přičemž interval mezi maximální hodnotou a minimální hodnotou kuželovitosti (TT_max2-TT,_nin2) je šestkrát vetší než směrodatná odchylka o2 rozdělení.

Z toho vyplývá, že jestliže je kuželovitost kontrolovaného závitu vyšší než jmenovitá hodnota TT_llom, leží bod kontrolovaného závitu v koncové rovině zátkového kalibru v intervalu O'₂A₂, kde bod O'₂ odpovídá kuželovitosti TT_nom zátkového kalibru a bod A'j, odpovídá kuželovitosti kontrolovaného závitu. Hustota pravděpodobnosti jakéhokoli bodu z intervalu O'₂A₂ sleduje Gaussovo rozdělení, centrované v bodě O₂, znázorněné plnou částí zvonovité křivky na obr. 19, přičemž bod O₂ odpovídá střední hodnotě TT_moy2 kuželovitosti kontrolovaného závitu 4.

Jestliže je kuželovitost TT2 kontrolovaného závitu menší, než je jmenovitá hodnota TT_nom, je konec kontrolovaného závitu v koncové rovině 27 prstencového kalibru bod O'₂ otáčení. Pravděpodobnost, přiřazená k poloze bodu O'₂ je rovná části zvonovité křivky z obr. 19, vyznačené čárkovaně.

Výsledná střední hodnota polohy konce závitu v rovině 27 je těžiště G₂ poloh pro soubor hodnot kuželovitosti mezi TT_mm2 a TT_max2 a dovoluje definovat převodní hodnotu TT_rep2 kuželovitosti sklonem přímky O₂G₂, přičemž bod Q₂ odpovídá jmenovité hodnotě středního průměru závitu.

Je možné napsat na ose směřující od O'₂ k A₂:

- 18 CZ 301989 B6 ^TTrep2 “ ^TTnom ^{+ O}*2^G2^//Ls2 - TT_nom + O'₂O₂/Ls2 + O₂G₂/Ls2 O’₂O₂ Lf2

----- =---. ΛΤΤ2

Ls2 Ls2

Poměr Lf2/Ls2 je rovný poměru K2 délky vnějšího závitu ke vzdálenosti mezi referenční rovinou PO a prvním vnitřním jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem.

°2^G2 +O0

Lf2.a2 = J f(x)· y(x).dx —oo kde x je „centrovaná redukovaná“ (normovaná) proměnná (variable centrée réduite), rovná (ΤΓ2TT_moy2/o₂, která se může měnit od -oo do +«? a TT2 odpovídá proměnlivé kuželovitosti.

f(x) je Gaussova funkce = ----- exp(-x²/2)

Γ”2π kde P (x) = x pro x < -ΛΤΤ2/σ2 respektive TT2 < TT_nom kde p (x) = -ΛΤΤ2/Ο2 x pro x > - ΔΤΤ2/σ2 resp. TT2 > TT_nom °2^G2

- ΔΤΤ2/Ο2

x.exp (-x²/2) . dx -00

TT2

4-00

------- J _eXp (-x²/2).dx

42π.σ2 -ZsTT2/o2

Nyní je možné snadno odvodit vzorec:

K2.O2 Γ 1 i

TTrep₂ = ^ττηοπι ⁺ K2-ATT2 +----- exp 1 ----- (ΔΤΤ2/σ2)²|

L 2 j

- Κ2-Δ.ΤΤ2-g(z\TT2/o2)

Číselné vyjádření na příkladu použití:

TT_nom= 6,25 % Kl -2,22

TT_min2 - 6,05 %TT_max2 = 6,45 % TT_moy2 = 6,25 %

ΔΤΤ2 - 0 % σ2 -0.07%

TT_rep2 = 6,19 % a je obsažena v požadovaném intervalu mezi TT_mm2 a TT_tlom

- 19 CZ 301989 B6

Pro dobrou funkceschopnost závitů vnitřního a vnějšího Členu, kontrolovaných způsobem podle vynálezu, je výhodné, aby střední hodnota TT_moy2 kuželovitosti vnitrního závitu 4 byla nižší než střední hodnota TT_moyi, kuželovitosti vnějšího závitu 3, přičemž každý v obou členů C 2 obsahuje těsnicí prostředky, jako těsnicí plošku 5, 6, která v radiálním směru zabírá s ploškou přiřazeného členu sestavy 100 a/nebo opěrnou plošku 2- 8, která je v dosedacím záběru s ploškou přiřazeného členu sestavy 100, přičemž těsnicí prostředky 5, 2 leží v blízkosti volného konce zašroubovaeího vnitřního členu 1.

Když mají střední hodnoty kuželovitosti takovýto vztah, mají závity tendenci se vzájemně přesahovat (do sebe zasahovat) v blízkosti těsnicího prostředku nebo prostředků. Vynálezci totiž prokázali příznivý vliv malého vzájemného přesahu závitů na straně těsnicích prostředků (5,6,7,8) na úroveň dotykového tlaku těsnicích prostředků.

Střední hodnota TT_II1()y] kuželovitosti vnějšího závitu může být vyšší než jmenovitá hodnota TTn_om.

Střední hodnota TT_inoy2 kuželovitosti vnitřního závitu může být nižší než jmenovité hodnoty ΓΤ_ηοιη.

Následující tabulka 1 vychází z numerických výpočtů na sestavě trubek o průměru 177,8 mm (7”) tloušťky 8,05 mm (23 Ib/ft podle anglosaských označení, používaných v oboru) a minimální mezi pružnosti (SMYS) rovnou 551 MPa, přičemž sestáva je podobná té, jaká je znázorněná na obr. 3. Udává hodnotu dotykového tlaku v úrovni těsnicích plošek 5, 6 pro šroubovací moment

9,8 kN.m.

Tabulka 1: dotykový tlak na těsnicích ploškách v závislosti na vzájemném přesahu závitů

Kuželovitost Vzájemný přesah Poměr dotyk.tlak/

SMYS

6,60 % 6,10 %

an závitů na	straně
prvních	posledních
jednotk.	j ednotk.
závitů	závitů
vnitř.členu	vnitř.členu
-0,48 mm	0,19 mm
0,30 mm	-0,15 mm

1.

2.

6,00%

6,50%

0,74

0,59

Lze konstatovat škodlivý účinek kladného přesahu v diametrálním směru na straně prvních jednotkových závitů zašroubovacího vnitřního členu na hodnotu dotykového tlaku v úrovni těsnicích plošek 5, 6. Jeví se tedy vhodné mít možnost zjistit vzájemný přesah (zasahování do sebe) v diametrálním směru na vstupní straně zašroubovacího vnitřního členu a zejména v úrovni odpovídající poslednímu vnitřnímu jednotkovému závitu s dokonalým závitovým profilem, který je v záběru s prvním vnějším jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem. Měření středního průměru závitu v tomto místě se proto ukazuje výhodné.

Avšak i při vytvoření sestavy se středními hodnotami kuželovitosti mající uvedené vzájemné odchylky a při kontrolování středního průměru závitu relativně blízko těsnicích plošek způsobem podle vynálezu, může dojít v případě některých dvojic vnitřního a vnějšího členu, akceptovaných způsobem kontroly podle vynálezu, k tomu, že hodnota vzájemného přesahu závitů v blízkosti

- 20 CZ 301989 B6 těsnicích plošek 5, 6 bude vyšší než je maximální hodnota vzájemného přesahu závitů do sebe na stejném místě pro závity kontrolované masivními kalibry podle specifikace API 5B.

Toto hledisko může být ověřeno geometrickým výpočtem.

V případě trubek výše uvedeného příkladu se zjistí, při zohlednění přípustných tolerancí kůže Ιον itosti, že maximální hodnota vzájemného přesahu závitů do sebe v blízkosti těsnicích plošek v případě způsobu kontroly podle vynálezu je o 0,07 mm nižší, než je maximální hodnota vzájemného přesahu závitů do sebe na stejném místě pro závity kontrolované podle specifikace API 5B.

io

Takový výsledek je uspokojivý. Pokud by tomu tak nebylo, a měla se dodržet striktní ekvivalence způsobů, bylo by vhodné například zmenšit interval tolerance kuželovitosti vyrobených závitů a závitů kontrolovaných způsobem podle vynálezu.

i? Posledním ověřením, které je třeba provést z hlediska ekvivalence vzhledem ke kontrole ekvivalence podle specifikace API 5B, je ekvivalence momentů šroubování.

Tento moment šroubování je v okamžiku vzájemného dolehnutí opěrných plošek 7. 8 na sebe v podstatě funkcí celkového vzájemného přesahu na sestavě závitů.

Je-li totiž hodnota vzájemného přesahu závitů do sebe v blízkosti těsnicích plošek 5, 6 dobře zvládnutá použitím způsobu podle vynálezu, je hodnota vzájemného přesahu na druhém konci závitů, nebo v úrovni jednotkových závitů vnitřního členu s nedokonalým závitovým profilem, naproti tomu méně dobře zvládnutá.

Autoři tak ověřili, že udávaný šroubovací moment nebylo třeba měnit, jestliže hodnota vzájemného přesahu závitů, vypočítaná pro střední rozměry zašroubovacího vnitřního členu X a našroubovaeího vnějšího členu 2, a integrující hodnotu vzájemného přesahu po celé délce závitů, se mezi závity kontrolovanými způsobem podle vynálezu a závity kontrolovanými podle specifikace

API 5B málo liší.

V případě trubek podle výše uvedeného příkladu je hodnota tohoto vzájemného přesahu o 2 % nižší pro způsob podle vynálezu vůči kontrole podle specifikace API 5B. Takový rozdíl je zcela přijatelný.

V případě, kdyby se zjistil značný rozdíl, vyšší než například 30% v jednom nebo ve druhém smyslu, bylo by zde vhodné například zmenšit meze intervalu tolerance kuželovitosti závitů.

Vynález se neomezuje na provedení uvedená na výkresech nebo popsaná v příkladech.

Vynález může být zejména uplatněn pro kontrolu kuželových závitů tak zvaných integrálních sestav, v nichž má každá trubka velkou délku a obsahuje na jednom konci zašroubovací vnitřní člen i a na druhém konci na šroubovací vnější člen 2, přičemž zašroubovací vnitřní člen první trubky 101 je sestavován s našroubovacím vnějším Členem druhé trubky 102.

Vynález také může být uplatněn pro kontrolu kuželových závitů objímkových sestav mezi trubkami velké délky, obsahujících na každém konci zašroubovací vnitřní člen X, přičemž spojovací objímky jsou opatřené na každém z jejich konců našroubovacím vnějším členem 2.

Také je možné použít vynález pro kontrolu kuželových závitů se závitovými profily všech tvarů, jako kulatých, trojúhelníkových, lichoběžníkových s kladnými nebo záporným úhly boků, a jiných.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Způsob kontroly kuželového vnějšího závitu (3) ležícího na vnějším obvodě zašroubovacího vnitřního členu (1), který sám je umístěn na konci kovové trubky (101) a obsahuje nejméně jeden těsnicí prostředek (5, 7), ležící v blízkosti tohoto konce, při kterém se kontroluje střední průměr (Dl) závitu v dané měřicí rovině (PÍ), ležící ve vzdálenosti LI od projektové referenční roviny (PO), prostřednictvím měřicího zařízení (51) s měřicí rovinou průměru, přičemž měřicí zařízení io obsahuje opěrnou plochu (54, 54'), nejméně dvě dotykové plochy (60, 61) ležící ve vzájemném odstupu v příčném směru a v seřizovatelné axiální vzdálenosti od uvedené opěrné plochy, a měřicí prostředek (55) průměru kružnice, ležící v příčné měřicí rovině (Pl), tečné k dotykovým plochám, přičemž způsob obsahuje kroky:

   a) seřizování, na měřicím zařízení (51) s měřicí rovinou průměru, vzdálenosti L_A mezi opěrnou

   15 plochou (54, 54') a měřicí rovinou (Pl) v závislosti na zvolené vzdálenosti LI,

   b) nastavení uvedeného měřicího prostředku na předem stanovenou hodnotu příčné vzdálenosti mezi dotykovými plochami prostřednictvím etalonového bloku (70), jehož charakteristický rozměr je definován ve vztahu k odhadované hodnotě (D10 středního průměru závitu v měřicí rovině (Pl),

   20 c) měření průměru (Dis) závitu mezí vrcholy závitových profilů, v měřicí rovině (Pl), když je měřicí zařízení (51) přiložené do dosednutí jeho opěrné plochy (54, 54') na volný konec zašroubovacího vnitřního členu,

   d) porovnávání průměru (Dis) změřeného mezi vrcholy závitových profilů vzhledem k mezím přípustného intervalu, vyznačený tím, že měřicí rovina (P1) středního průměru vnějšího

   25 závitu (3) je rovina ležící mezi projektovou referenční rovinou (PO) a prvním vnějším jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem, přičemž odhadovaná hodnota středního průměru (D1 _e) závitu v měřicí rovině (Pl) odpovídá následujícím rovnicím:

   ^Dle = ^Dnom ’ Ll-T_repl/100 κι.σΐ Γ i 7 ^TTrepl ^{= TT}nom ^{+ K1}'^^TT1 +---- · exp |----- (Αττΐ/σ1)²| <2τΓ L ² J.

   - K1 - ZČuTTl · g ( - ΑΤΤ1/σ1 ) ;o kde

   D₁₁₍„t, je jmenovitá hodnota středního průměru závitu v referenční rovině,

   TT_repi je převodní hodnota kuželovitosti zašroubovacího vnitřního členu,

   TT_IU„n je jmenovitá hodnota kuželovitosti závitu,

   35 TT_mini je minimální hodnota kuželovitosti vytvořených závitů,

   TT_max, je maximální hodnota kuželovitosti vytvořených závitů,

   TT_moyi je střední hodnota kuželovitosti vytvořených závitů,

   ΔΤΤ1 je algebraická hodnota odchylky (TT_inov,-TT_nom) σΐ je směrodatná odchylka rozdělení vytvořených hodnot kuželovitosti,

   40 K1 je poměr délky vnějšího závitu ke vzdálenosti mezi referenční rovinou (PO) a prvním vnějším jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem, a

   G(u) je hodnota distribuční funkce normovaného normálního rozdělení proměnné u.

   - 2? _
2. 2. Způsob kontroly podle nároku 1, vyznačený tím, že měřicí rovina (PÍ) leží v podstatě v poloviční vzdálenosti mezi referenční rovinou (PO) a rovinou odpovídající prvnímu vnějšímu jednotkovému závitu s dokonalým závitovým profilem.
3. 3. Způsob kontroly kuželového vnitřního závitu (4) ležícího na vnitřním obvodě našroubovacího vnějšího členu (2), který sám je umístěn na konci kovové trubky (102) a obsahuje nejméně jeden těsnicí prostředek (6, 8), umístěný tak, že spolupůsobí s prostředkem nebo prostředky (5.

   7), ležícími v blízkosti volného konce zašroubovacího vnitřního členu, při kterém se kontroluje střední průměr (D2) závitu v dané měřicí rovině (P2), ležící ve vzdálenosti L2 od projektové referenční roviny (PO) prostřednictvím měřicího zařízení (51) s měřicí rovinou průměru, přičemž zařízení obsahuje opěrnou plochu (54, 54 ), nejméně dvě dotykové plochy (60, 61) ležící ve vzájemném odstupu v příčném směru a v seřizovatelné axiální vzdálenosti od uvedené opěrné plochy, a měřicí prostředek (55) průměru kružnice, ležící v příčné měřicí rovině (P2), tečné k dotykovým plochám, přičemž způsob obsahuje kroky:

   a) seřizování, na měřicím zařízení (51) s měřicí rovinou průměru, vzdálenosti L_B mezi opěrnou plochou (54, 54 ) a měřicí rovinou (P2) v závislosti na zvolené vzdálenosti L2,

   b) nastavení uvedeného měřicího prostředku (55) na předem stanovenou hodnotu příčné vzdálenosti mezí dotykovými plochami prostřednictvím etaionového bloku (80), jehož charakteristický rozměr je definován ve vztahu k odhadované hodnotě (D2_C) středního průměru závitu v uvažované měřicí rovině (P2),

   e) měření průměru (D2s) závitu mezi vrcholy závitových profilů v měřicí rovině (P2), když je měřicí zařízení (51) přiložené do dosednutí jeho opěrné plochy (54, 54') na volný konec našroubovacího vnějšího clenu,

   d) porovnávání průměru (D2s) změřeného mezi vrcholy závitových profilů jednotkových závitů vzhledem k mezím přípustného intervalu, vyznačený tím, že měřicí rovina (P2) středního průměru vnitřního závitu (4) leží v oblasti vnitřních jednotkových závitů s dokonalým závitovým profilem a je nejblíže k rovině shodující se s měřicí rovinou (Pl) středního průměru vnějšího závitu, definovanou v nároku 1 nebo 2, když jsou vnější závit (3) a vnitřní závit (4) sestaveny v projektovém stavu, přičemž odhadovaná hodnota středního průměru (D2_e) vnitřního závitu v měřicí rovině (P2) odpovídá následujícím rovnicím:

   ^D2e = ^Dnom ~ ^L2-^Trep2/¹⁰⁰

   K2 . o.

   ^TTrep2 = ^TTnom ^{+ K2}*^^TT2 +---- exp

   1 Ί — (ΔΤΤ2/σ2)²|

   2 J <2ττ

   - K2 Λ TT2.g(- ΑΤΤ2/σ2) kde

   D_nom je jmenovitá hodnota středního průměru závitu v referenční rovině, TT_rep2 je převodní hodnota kuželovitostí,

   TT_nom je jmenovitá hodnota kuželovitostí závitu,

   TT_mj„2 je minimální hodnota kuželovitostí vytvořených závitů,

   TT_max2 je maximální hodnota kuželovitostí vytvořených závitů,

   TT_moy2 je střední hodnota kuželovitostí vytvořených závitů,

   ΔΤΤ2 je algebraická hodnota odchylky (TT_moy2 - TT_nom), σ2 je směrodatná odchylka rozdělení vytvořených hodnot kuželovitostí,

   -23 CZ 301989 B6

   K2 je poměr délky vnitřního závitu ke vzdálenosti mezi referenční rovinou (PO) a posledním vnitřním jednotkovým závitem s dokonalým závitovým profilem, a

   G(u) je hodnota distribuční funkce normovaného normálního rozdělení proměnné u.
4. 4. Způsob kontroly podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že těsnicí prostředek nebo prostředky obsahují těsnicí plošku (5, 6).
5. 5. Způsob kontroly podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že těsnicí prostředek nebo prostředky obsahují opěrnou příčnou plošku (7, 8),
6. 6. Způsob kontroly kuželového vnitřního závitu (4) podle nároku 3, nebo v kombinaci s nárokem 4 nebo 5, vyznačený tím, že střední hodnota (TT,_W2) kuželovitosti vnitřního závitu (4) je nižší než střední hodnota (TT_moyi) kuželovitosti přiřazeného vnějšího závitu (3).
7. 7. Způsob kontroly kuželového vnějšího závitu (3) podle nároku 1 nebo 2, jednotlivě nebo v kombinaci s nárokem 4 nebo 5, vyznačený tím, že střední hodnota (TT_mnyI) kuželovitosti vnějšího závitu (3) je vyšší než jmenovitá hodnota (TT_nom).
8. 8. Způsob kontroly kuželového vnitřního závitu (4) podle nároku 3 jednotlivě nebo v kombinaci s nárokem 4 nebo 5, vyznačený tím, že střední hodnota (TT_moy2) kuželovitosti vnitřního závitu (4) je nižší než jmenovitá hodnota (TT_nom),
9. 9. Způsob kontroly podle kteréhokoli z nároku laž8, vyznačený tím, že hodnoty mezí přípustného intervalu průměru mezi vrcholy závitových profilů jednotkových závitů se získávají tím, že se ve vzorci, poskytujícím odhadovanou hodnotu středního průměru závitu v měřicí rovině, nahrazuje hodnota (LI, L2) vzdálenosti mezi referenční rovinou (PO) a měřicí rovinou (Pl, P2) hodnotami (Ll_imn, L1 _max, L2_min, L2_max), kteréji ohraničují,
10. 10. Způsob kontroly podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačený tím, že se provádí pomocí měřicího zařízení (51) s měřicí rovinou průměru, které obsahuje dvě dotykové plochy (60, 61), a to čtyřikrát ve stejné měřicí rovině (Pl, P2) při otočení měřicího zařízení (51) nebo závitů (3, 4) o jednu osminu otáčky okolo osy (XX) závitů mezi každým měřením, přičemž se střední hodnota těchto Čtyř měření používá pro charakterizování průměru mezi vrcholy závitových profilů v měřicí rovině.
11. 11. Způsob podle kteréhokoli z nároků laž9, vyznačený tím, že se provádí pomocí měřicího zařízení (51) s měřicí rovinou průměru, které obsahuje tři dotykové plochy, a to třikrát ve stejné měřicí rovině (Pl, P2) při otočení měřicího zařízení (51) nebo závitů (3, 4) o 40° okolo osy (XX) závitů mezi každým měřením, přičemž se střední hodnota těchto tří měření používá pro charakterizování průměru mezi vrcholy závitových profilů v měřicí rovině,
12. 12. Zařízení pro měření průměru (51) v měřicí rovině (Pl, P2), pro provádění způsobu kontroly podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, obsahující opěrnou plochu (54, 54'), dvě dotykové plochy (60, 61), ležící ve vzájemném odstupu v příčném směru a v seřizovatelné axiální vzdálenosti od uvedené opěrné plochy, a měřicí prostředek (55) průměru kružnice, ležící v příčné měřicí rovině (P1) a tečné k dotykovým plochám, vyznačené tím, že obsahuje prostředek pro samočinné obdržení maximální hodnoty průměru, získávané během měření.
13. 13. Zařízení pro měření průměru podle nároku 12, vyznačené tím, že obsahuje prostředek pro provádění statistických výpočtů na získaných hodnotách průměru mezi vrcholy závitových profilů.

    - 24 CZ 301989 B6
14. 14. Etalonový blok (70), použitý pro seřizování předem stanovené hodnoty vzdálenosti mezi dotykovými plochami (60, 61) při způsobu kontroly podle nároku 1 nebo 2, používající měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru, které obsahuje dvě dotykové plochy, vyznačený tím, že blok (70) je ve tvaru komolého klínu a obsahuje příčnou koncovou

    5 plochu (72) a dvě rovinné plochy s v podstatě podélnou orientací, nakloněné souměrně vzhledem k příčné koncové ploše a sbíhající se k ní, přičemž úhel C mezi uvedenými nakloněnými rovinnými plochami je rovný 2.arctg (TT_moyJ/2) a příčná vzdálenost mezi uvedenými nakloněnými rovinnými plochami je v podélné vzdálenosti (L_A) od koncové plochy (72) rovná (D1 _e+h)_A, kde h je rovné součtu výsky jednoho zubu (13) kontrolovaného závitu (3) a geometrického korekčního jo činitele, kterýje sám o sobě známý a odpovídá měřicímu zařízení (51).
15. 15. Etalonový blok (70), použitý pro seřizování předem stanovené hodnoty vzdálenosti mezi dotykovými plochami pri způsobu kontroly podle nároku 1 nebo 2, používající měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru, které obsahuje tri dotykové plochy,

    15 vyznačený tím, že blok (70) je ve tvaru komolého kužele a obsahuje příčnou koncovou plochu (72) na straně vrcholu kužele, a obvodovou kuželovou plochu s kuželovitosti rovnou TT_moyi, přičemž průměr kuželové plochy ve vzdálenosti (L_A) od koncové příčné plochy je rovný (D1 _e+h), kde h je rovné součtu výšky jednoho zubu (13) kontrolovaného závitu (3) a geometrického korekčního činitele, kterýje sám o sobě známý a odpovídá měřicímu zařízení (51).
16. 16. Etalonový blok (70) podle nároku 14 nebo 15, vyznačený tím, že etalonový blok obsahuje na konci jeho nakloněných rovinných ploch nebo jeho obvodové kuželové plochy na straně koncové plochy (72) Část s odlišným sklonem nebo kuželovitosti která reprodukuje profil těsnicího prostředku nebo prostředků (5, 7) zašroubovacího vnitřního členu (1).
17. 17. Etalonový blok (80), použitý pro seřizování předem stanovené hodnoty vzdálenosti mezi dvěma dotykovými plochami (60, 61) pri způsobu kontroly podle nároku 3, používající měřicí zařízení s měřicí rovinou průměru, které obsahuje dvě dotykové plochy, vyznačený tím, že blok (80) má příčnou koncovou plochu (82) a vnitřní prostor (81), to vymezovaný dvěma rovinnými plochami bloku, s v podstatě podélnou orientací, nakloněnými souměrně vzhledem k uvedené koncové ploše (82) a sbíhajícími se ke dnu vnitřního prostoru (81), přičemž úhel D mezi nakloněnými rovinnými plochami je rovný 2.arctg (TT_moy2/2) a příčná vzdálenost mezi uvedenými nakloněnými rovinami je v podélné vzdálenosti (L_B) od koncové plochy (82) rovná (D2_e-h), kde h je rovné součtu výšky jednoho zubu kontrolovaného závitu (4)

    35 a geometrického korekčního činitele, který je sám o soběznámv a odpovídá měřicímu zařízení (51).
18. 18. Etalonový blok (80), použitý pro seřizování předem stanovené hodnoty vzdálenosti mezi dotykovými plochami při způsobu kontroly podle nároku 3, používající měřicí zařízení s měřicí

    40 rovinou průměru, které obsahuje tři dotykové plochy, vyznačený tím, že blok (80) má příčnou koncovou plochu (82) a vnitřní prostor (81), vymezovaný obvodovou kuželovou plochou s podélnou osou a kuželovitosti rovnou TT_moy2, jejíž vrchol je orientován na opačnou stranu od příčné koncové plochy a jejíž průměr ve vzdálenosti (L_B) od příčné koncové plochy (82) je rovný (D2_e-h), kde h je rovné součtu výšky zubu kontro45 lovaného závitu (4) a geometrického korekčního činitele, který je sám o sobě známý a odpovídá měřicímu zařízení (51).
19. 19. Etalonový blok (80) podle nároku 17 nebo 18, vyznačený tím. že blok (80) obsahuje na konci jeho nakloněných rovinných ploch nebo jeho obvodové kuželové plochy na straně

    50 opačné od příčné koncové plochy (82) Část s odlišným sklonem nebo odlišnou kuželovitosti, která reprodukuje profil těsnicího prostředku nebo prostředků (6, 8) našroubovacího vnějšího členu (2).