DE1234162B

DE1234162B - Gasdichte Schraubverbindung fuer OElfeldrohre

Info

Publication number: DE1234162B
Application number: DEP34802A
Authority: DE
Original assignee: Thyssen Roehrenwerke AG
Current assignee: Thyssen Roehrenwerke AG
Priority date: 1964-07-31
Filing date: 1964-07-31
Publication date: 1967-02-16

Description

Gasdichte Schraubverbindung für ölfeldrohre Die Erfindung betrifft eine gasdichte, Schraubverbindung für ölfeldrohre, insbesondere Steigrohre, unter Verwendung eines weichen Metallringes, der an einem Gegenelement, insbesondere einer dem Zapfen benachbarten Schulter, vorzugsweise von außen zugänglich, anliegt und mindestens eine äußere radiale Fläche und eine innere konische Fläche aufweist, die mit entsprechend geformten Flächen am Muffenende zusammenwirken.
Bei einer derartigen Dichtung sollte die Dichtigkeit der Verbindung durch elastische Verformung der konischen Dichtflächen erreicht werden; die radialen Flächen dienten ausschließlich als Anschläge. Der Kontakt wurde zunächst an den äußeren Enden der konischen Flächen erzeugt. Erst nach deren Verformung kamen die radialen Teile von Rohr und Dichtring zur Anlage. Durch diese Verformung der konischen Teile treten radiale, einer Dichtung entgegenwirkende Kräfte auf, die bei der vorliegenden Erfindung vermieden werden sollen.
Es wird seit langem versucht, bei Schraubverbindungen für ölfeldrohre, durch Verwendung von geeigneten Dichtelementen, eine Gasdichtigkeit zu erzielen. Es sind zu diesem Zweck bereits viele Vorschläge gemacht worden; unter anderem hat man Dichtringe aus Federstahl benutzt, die in den Muffengrund eingesetzt sind und deren konische Dichtlippen vom Zapfenende elastisch zur Mitte hin verformt werden. Diese Dichtung hat den Nachteil, daß infolge fehlender plastischer Verformung keine ausreichende Dichtwirkung eintritt.
Da die Dichtung im Rohrinnem angeordnet ist, sind die Dichtflächen und der Dichtring dem Korrosionsangriff der Fördermedien ausgesetzt. Dadurch scheidet diese Dichtung für schwefelwasserstoffhaltige oder ähnlich wirkende saure Gase grundsätzlich aus, da der Federstahl durch Spannungsrißkorrosion in kürzester Zeit zerstört wird.
Ferner hat man weiche Metallringe verwendet, die in Ausnehmungen des Muffenendes angeordnet sind und beim Zusammenschrauben radial an den Zapfen angepreßt werden. Auch diese Verbindung ist im praktischen Betrieb nicht einwandfrei gasdicht. Der Grund hierfür liegt wahrscheinlich darin, daß durch die radiale Verformung des Dichtringes ein Aufweiten des Muffenendes erfolgt.
Die innerhalb der Muffen angeordneten Dichtringe haben außerdem den Nachteil, daß man nach dem Verschrauben nicht mehr feststellen kann, ob tatsächlich ein Dichtring vorhanden ist und ob er seine ordnungsgemäße Lage behalten hat.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die geschilderten Nachteile der bekannten Schraubverbindungen zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine gasdichte Schraubverbindung der eingangs geschilderten Art so ausgebildet ist, daß bei Berührung der radialen Dichtflächen vor der plastischen Verformung des weichen Metallringes ein Abstand zwischen den konischen Dichtflächen besteht. Es wird also die Dichtung durch plastische Verformung der radialen Dichtflächen erreicht, die konischen Dichtflächen bleiben praktisch unverformt. Sie berühren sich erst und allenfalls, wenn die plastische Verformung der radialen Dichtflächen abgeschlossen und die Dichtung erreicht ist. Ein Einwirken radialer Kräfte auf das Muffenende wird völlig vermieden. Die plastische Verformung gibt absolute Dichtigkeit, die wegen der üblichen Rauhigkeit im elastischen Bereich in der Regel für hohe Gasdrücke nicht erreichbar ist. Bei der plastischen Verformung werden also die Rauhigkeiten ausgeglichen.
Die Abmessung des Metallringes, der zweckmäßigerweise aus Weicheisen oder einem Stahl bedeutend niedriaerer Festigkeit als der Rohrwerkstoff besteht, ist so gewählt, daß der Außendurchmesser des Ringes nahezu gleich dem Außendurchmesser der Rohrenden in der Nähe der Dichtung ist. Der Ring liegt also nicht innerhalb der Muffe, sondern zwischen Muffenende. und Zapfenschulter, so daß seine Lage während des und nach dem Zusammenschrauben leicht kontrolliert werden kann. Der Innendurchmesser des Metallringes ist zweckmäßigerweise etwas größer als der Außendurchmesser des Zapfens, so daß ein leichtes Auswechseln des Metallringes möglich ist.
Mit Vorteil sind die Dichtflächen des Metallringes auf der am Muffenende anliegenden Seite des Ringes symmetrisch zu den an der Schulter anliegenden Dichtflächen angeordnet. In diesem Fall wird beiderseits des Ringes auf identische Weise gedichtet. Die konischen Dichtflächen, deren Verformung vermieden werden soll, um ein Aufweiten des Muffenendes mit Sicherheit zu verhindern, dienen im wesentlichen dazu, eine selbstdichtende Wirkung durch den Druck des Gases zu erreichen. Radiale Aufweitkräfte bei der Verbindung überhaupt werden beispielsweise durch Wahl einer bekannten Sägezahnforin vermieden, wobei der Flankenwinkel an der tragenden Gewindeflanke nahezu 90' beträgt, so daß auch starke axiale Zugbelastungen keine radiale Komponente hervorrufen.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schraubverbindung dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsfonn vor der plastischen Verformung, F i g. 2 das gleiche nach der plastischen Verformung des Metallringes, F i g. 3 stellt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform mit symmetrischen Dichtflächen vor der Kraftverschraubung dar und F i g. 4 das gleiche nach der Kraftverschraubung. Die Muffe 1 des einen Rohres ist mit dem Zapfen 2 des anderen Rohres mittels eines konischen Gewindes 9 verschraubt. Der Zapfen 2 weist eine Schulter 8 auf, an der ein Dichtring 3 aus Weicheisen mit den Dichtflächen 4, 5' anliegt. Der Dichtring weist auf der dem Muffenende zu liegenden Seite eine radiale Dichtfläche 4 und eine konische Dichtfläche 5 auf, wobei die radiale Dichtfläche 4 mit einer radialen Dichtfläche 6 am Muffenende und die konische Dichtfläche 5 des Metallringes mit einer konischen Dichtfläche 7 des Muffenendes zusammenwirken.
Die radialen Dichtflächen gemäß der Erfindung bewirken beim Kraftverschrauben der Verbindung eine axiale Verforinung des Metallringes und gewährleisten eine einwandfreie Abdichtung ohne Aufweiten des Muffenendes. Der metallische Dichtring kann auch nach dem Verschrauben kontrolliert werden, und ein leichtes Auswechseln ist möglich.
Die Erfindung ist insbesondere für die Verbindung von Steigrohren und Manipulierrohren zum Ein- und Ausbringen von Werkzeugen und Arbeitsmedien gedacht.

Claims

Patentansprüche: 1. Gasdichte Schraubverbindung für Ölfeldrohre, insbesondere Steigrohre, unter Verwendung eines weichen Metallringes, der an einem Gegenelement, insbesondere einer dem Zapfen benachbarten Schulter, vorzugsweise von außen zugänglich, anliegt und mindestens eine äußere radiale Fläche und eine innere konische Fläche aufweist, die mit entsprechend geformten Flächen am Muffenende zusammenwirken, d a d u r c h gekennzeichnet, daß bei Berührung der radialen Dichtflächen (4 und 6) vor der plastischen Verformung des weichen Metallringes (3) ein Ab- stand zwischen den konischen Dichtflächen (5 und 7) besteht.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Ringes (3) nahezu gleich dem Außendurchmesser der Rohrenden (1, 2) in der Nähe der Dichtung ist. 3. Verbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (4, 5) des Metallringes (Y) auf der am Muffenende anliegenden Seite des Ringes symmetrisch zu den an der Schulter (8) anliegenden Dichtflächen (4, 5') an-Eeordnet sind.
In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 378 112.