DE1525928B1

DE1525928B1 - Rohrverbindung fuer Metallrohre

Info

Publication number: DE1525928B1
Application number: DE19661525928
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Albert Duret
Original assignee: Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
Current assignee: Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
Priority date: 1965-11-05
Filing date: 1966-11-02
Publication date: 1970-06-04
Also published as: NL154313B; BR6684322D0; BE689292A; NL6615311A; NL154313C; US3489437A; MY7100037A; DE6607899U; FR1489013A; GB1118225A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine ein mehrfaches vorwiegend der Einschraubbegrenzung dient, wobei Zusammenschrauben und Lösen gestattende Rohr- jedoch der vorwiegend der Einschraubbegrenzung verbindung für Metallrohre, insbesondere für dieErd- dienende Bereich die Dichtwirkung des anderen Beölindustrie. reiches unterstützend beeinflußt.

Es sind bereits Rohrverbindungen für Metallrohre 5 Die Erfindung löst die vorstehend genannte Aufbekannt, welche aus einem Bolzenrohrelement be- gebe dadurch, daß die am inneren Ende des Gewindes stehen, das an seinem einen Ende ein Außengewinde angeordnete Schulter des Mutterrohrelementes eine aufweist, das längs einer konischen Fläche verläuft, aus zwei Teilbereichen bestehende Stoßfläche aufwährend das zugehörige Mutterrohrelement ein weist, wobei der innere vorwiegend der Einschraubinnengewinde komplementärer Formgebung aufweist, ίο begrenzung dienende Bereich der Stoßfläche eine wobei an einem Ende des Außengewindes des Mutter- nach außen flachkonisch zurückspringende Form rohrelementes eine Schulter vorgesehen ist, welche und eine größere Radialerstreckung aufweist als der einen Anschlag für eine komplementär ausgebildete anschließende, vorwiegend der Abdichtung dienende, Gegenschulter des Bolzenrohrelementes bildet. Diese äußere Bereich von konisch nach außen vorsprinbekannten Rohrverbindungen, wie sie beispielsweise 15 gender Form, und daß der sich an dem äußeren Befür Tiefbohrgestänge und Tiefbohrrohre verwendet reich anschließende Bereich einen größeren Durchwerden, sind hinsichtlich ihrer Dichtwirkung bei sehr messer als der gegenüberliegende Bereich des Bolzenhohen Drücken unbefriedigend. rohrelementes aufweist, wobei die Abdichtung beim

Einerseits ist es nämlich unerwünscht, bei sehr Zusammenschrauben durch eine Verformung des hohen Drücken, wie sie beispielsweise bei Rohrver- 20 äußeren Anschlagbereiches der Gegenschulter des bindungen in der Erdölindustrie auftreten, übliche Bolzenrohrelementes gegen den konisch nach außen Dichtungsringe aus relativ elastischem Material, z. B. vorspringenden Bereich der Schulter des Mutterrohr-Kautschuk, zu verwenden; andererseits bedingt die elementes erfolgt.

Tatsache, daß bei diesen bekannten Ausführungen Es sind zwar unlösbare Rohrverbindungen be-

die Anschläge in ihrer ganzen Ausdehnung gleich- 25 kannt, bei denen die Schulter des. Mutterrohrelemenzeitig die Funktion der Einschraubbegrenzung und tes einen nach außen flachkonisch zurückspringenden der Dichtung übernehmen müssen, eine relativ be- Bereich und einen anschließenden konisch nach grenzte Dichtwirkung, die insbesondere bei einer Be- außen vorspringenden Bereich geringerer Äusdehschädigung der zusammenwirkenden Anschlag- λ nung aufweist. Bei dieser Rohrverbindung erfolgt jeflächen, wie sie bei häufigem Ein-und Aufschrauben 30 doch keine Trennung der Schulterbereiche des sowie beim Umstapeln im Lager leicht entstehen kön- Mutterrohres bezüglich der Einschraubbegrenzung nen, zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Ab- und der Dichtungsfunktion, so daß diese Verbindundichtung führt. . gen nicht zur Lösung der der Erfindung zugrunde

Es sind auch schon Rohrverbindungen bekannt, bei liegenden Aufgabe dienen können. Die Schulter des denen die am inneren Ende des Gewindes des Mutter- 35 Mutterrohres und die notwendigerweise komplemenrohrelementes vorgesehene Schulter je einen Bereich täre Gegenschulter des Bolzenrohres erfüllen nur die für die Einschraubbegrenzung und einen Bereich für Aufgabe einer Einschraubbegrenzung, während die die Abdichtung aufweist. Bei diesen bekannten Ver- Dichtfunktion durch Anpressen der schmalen Kanbindungen sind die Gewinde, mit denen das Bolzen- ten einer zylindrischen Endaussparung des Mutterrohr-und das Mutterrohrelement verbunden werden, 40 rohrteiles gegen eine schwachkegelige Außenfläche auf zylindrischen Flächen vorgesehen, wobei der aus- am eingeschraubten Rohrteil gebildet wird, schließlich der Einschraubbegrenzung dienende Teil Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

des Mutterrohres, gegen den sich der Gegenanschlag Erfindung bildet die Senkrechte zur Erzeugenden des des Bolzenrohrelementes abstützt, eben ausgebildet flachkonischen Bereiches mit der Achse der Rohrist und senkrecht zur Rohrachse verläuft. Die Dieb- 45 verbindung einen Winkel, der zwischen 10° und 30°, tung wird hierbei in erster Linie dadurch erzielt, daß vorzugsweise zwischen 15° und 20° hegt, die Gegenschulter des Bolzenrohrelementes aus zwei Der äußere Anschlagbereich der Gegenschulter des

konzentrischen ringförmigen, durch eine Nut vonein- Bolzenrohrelementes kann vor dem erstmaligen Anander getrennten Bereichen besteht, wobei der äußere schrauben leicht abgeschrägt werden. Dies ist aber Bereich beim Einschrauben nach innen gebogen wird. 50 nicht zwingend erforderlich, weil sich beim Ein-Dies bedingt eine in erster Linie elastische Deforma- schrauben eine entsprechende Abschrägung infolge tion, die so lange fortgesetzt wird, bis der innere der plastischen Verformung des Außenbereiches der ringförmige Bereich der Gegenschulter des Bolzen- Stoßfläche des Bolzenrohrelementes erfolgt, rohres gegen den inneren Schulterbereich des Mutter- Bei einer Aussparung des inneren Bereiches der

rohres anschlägt. Eine solche Verbindung bedingt eine 55 Schulter des Mutterrohrelementes kann in an sich komplizierte Bearbeitung der Gegenschulter des BoI- bekannter Weise ein Ring aus hartem Stahl eingelegt zenrohres und kann ;bei höhen Drücken infolge der in werden. .·

erster Linie elastisch stattfindenden Verformung des Bei Rohren, die mit einer plastischen Korrosionsais Dichtung wirkenden Gegenschulterteils, insbeson- schutzschicht überzogen sind, kann in eine Ausnehdere bei Beschädigungen von Schulter und/oder 60 mung des Bolzen-' und/oder Mutterrohrelementes in Gegenschülter, nicht befriedigend arbeiten. an sich bekannter Weise zwischen den hochgezogenen

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Enden der Korrosionsschutzschicht ein mit der Rohrverbindung trotz einfachster und kompakter Ge- Innenwand der Rohre fluchtender Dichtungsring einstaltung der zusammenwirkenden Anschläge so aus- gelegt sein. An Stelle eines Dichtungsringes kann zubilden, daß ein Bereich derselben vorwiegend eine 65 auch eine plastische Schicht dienen, deren Dicke beauch bei höchsten Drücken zuverlässige und gegen trächtlicher ist als die Dicke der normalen Korrosions-Beschädigungen der Dichtflächen unempfindliche schutzschicht auf der Innenseite des Rohres, wobei Dichtwirkung erzielt, während der andere Bereich die verdickte plastische Schicht in entsprechende Ein-

nehmungen auf der Innenseite des Bolzenrohr- und Mutterrohrelementes verläuft.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist dieselbe beispielsweise an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele veranschaulicht.

F i g. 1 ist ein Teilschnitt durch ein Mutterrohrelement mit Innengewinde und ein zugeordnetes Bolzenrohr mit Außengewinde vor dem Zusammenschrauben der beiden Rohrelemente;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch die in Fig. 1 veranschaulichten Rohrelemente nach erfolgtem Zusammenschrauben;

Fig. 3 veranschaulicht im größeren Maßstab den Bereich, der von dem Kreis III in Fig. 2 eingeschlossen ist;

F i g: 4, 5 und 6 veranschaulichen im Schnitt Varianten der Rohrverbindung gemäß Fig. 3.

Das Bolzenrohrelement 1 ist mit einem konisch verlaufenden Außengewinde 2 versehen und weist an seinem Ende eine Gegenschulter auf, welche die Form einer flachkonischen Fläche 3 hat, die an ihrer Außenseite in ein abgeschrägtes Flächenstück 4 übergeht. Das MutterrohrelementS ist mit einem" konischen Innengewinde 6 versehen, welches dem Gewinde! des Bolzenrohrelementes 1 entspricht, wobei das innenseitige Ende des Mutterrohrelementes einen flachkonisch zurückspringenden Schulterbereich 7 aufweist, an welchen sich nach außen ein Schulterbereich 8 von konisch nach außen vorspringender Form anschließt.

Das Metall kann in der Umgebung der Gegenschulter 3 des Bolzenrohrelementes und in der Umgebung des Schulterbereiches 7 des Innengewindeelementes einer Behandlung, z. B. einer Kaltverfestigung oder thermischen Maßnahmen, unterzogen werden, um die Streckgrenze zu erhöhen.

Wie man aus der Fig. 3 ersehen kann, legt sich der abgeschrägte äußere Bereich 4 der Gegenschulter 3, 4 am Ende des Bolzenrohrelementes gegen die Fläche 8 des Mutterrohrelementes an und wird von derselben gegen die Innenwand 9 des Mutterrohrelementes gepreßt, wie dies mit der Bezugsziffer Aa in Fig. 3 angedeutet ist.

Das Stauchen oder Verpressen, also die plastische Verformung des Bereiches 4 der Gegenschulter, gestattet die Erzielung einer ausgezeichneten Abdichtung selbst bei mehrfachem Gebrauch der einzelnen Elemente der Rohrverbindung.

Wie man bemerkt, wird das Verformen des Bereiches 4 der Gegenschulter dadurch stark begünstigt, daß der flachkonische Bereich 7 der Gegenschulter des Mutterrohres infolge seiner Formgebung ein Fortpressen des Endes des Bolzenrohrelementes nach außen bewirkt.

In den F i g. 4, 5 und 6 sind Ausführungsvarianten der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform veranschaulicht, welche das Mutterrohrelement 5 und sein Innengewinde 6 sowie das Bolzenrohrelement 1 und ■sein Außengewinde 2 betreffen. Außerdem findet man in diesen Ausführungsformen die vorstehend beschriebene Schulter 7 des Innengewindeelementes.

Bei den drei Ausführungsformen gemäß den Fig. 4,5 und 6 sind Vorkehrungen getroffen, die zusätzlich die "Sicherheit der Rohrverbindung erhöhen. Bei der Ausführungsvariante gemäß der F i g. 4 ist in eine Aussparung oberhalb der Anschlagfläche 7 ein Ring 10 aus hartem Stahl eingelegt, der abnehmbar ausgebildet und auf dessen Innenseite ein Plastikring 11 aufgeklebt sein kann, der als Autoklavdichtung dient, welche außerdem den Vorteil hat, daß sie die mit einer Korrosionsschutzschicht versehenen Oberflächen 12 α schützt, die sonst beim Zusammenschrauben beschädigt werden könnten.

Die Schenkel des Ringes 11 legen sich gegen die hochgezogenen Enden 12 α eines an der Innenwandung des Rohrelementes vorgesehenen Überzuges 12 an. Dieser Schutzüberzug kann von an sich bekannter Zusammensetzung sein und z. B. aus Epoxyharzen bestehen.

Der Stahlring 10 übernimmt die Rolle der Flächen 3 und 7 gemäß der Ausführungsform der Fig. 3, bei der die Streckgrenze der an diesen Flächenteilen befindlichen Werkstoffe erhöht worden sein kann, wobei der Ring 11 eine gewisse zusätzliche Dichtwirkung herbeiführt.

Bei der in F i g. 5 veranschaulichten Variante findet man dieselbe flachkonische Gegenschulter 3 des Bolzenrohrelementes 1 und den inneren Schulterbereich? des Mutterrohrelementes, wobei jetzt ein Dichtring 13 in einer Ausnehmung der Gegenschulter 3 des Bolzenrohrelementes eingelegt ist. Die Korrosionsschutzschicht, welche die Oberflächen des Rohrinnern überzieht, ragt mit ihren Enden 12 α in die Ausnehmung hinein, in welcher der Ring 13 eingesetzt ist.

Bei der in Fig. 6 veranschaulichten Variante wird eine zusätzliche Dichtwirkung dadurch erzielt, daß man eine plastische Korrosionsschutzschicht 12 b von relativ beachtlicher Dicke am inneren Rand des Schulterbereiches 7 und der Gegenschulter 3 vorsieht, wobei sich die zusätzliche Abdichtung infolge des elastischen Kontaktes der plastischen Überzüge beiderseits der Stoßstelle ergibt.

Man kann die Verbindung zweier Außengewindeelemente auch mittels einer gemeinsamen Muffe vornehmen oder andere Verbindungsmöglichkeiten benutzen, wenn nur das Wesen der Erfindung Anwendung findet.

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung für Metallrohre, insbesondere für die Erdölindustrie, mit einem Bolzenrohrelement, das an seinem einen Ende ein Außengewinde aufweist, das längs einer konischen Fläche verläuft, während das zugehörige Mutterrohrelement ein Innengewinde komplementärer Formgebung aufweist, wobei an einem Ende des Gewindes des Mutterrohrelementes eine Schulter vorgesehen ist, welche einen Anschlag für eine komplementär ausgebildete Gegensehulter des Bolzenrohrelementes bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die am inneren Ende des Gewindes (6) angeordnete Schulter (7,8) des Mutterrohrelementes (5) eine aus zwei Teilbereichen bestehende Stoßfläche aufweist, wobei der innere, vorwiegend der Einschraubbegrenzung dienende Bereich (7) der Stoßfläche eine nach außen flachkonisch zurückspringende Form und eine größere Radialerstreckung aufweist als der anschließende äußere, vorwiegend der Abdichtung dienende Bereich (8) von konisch nach außen vorspringender Form, und daß der sich an dem äußeren Bereich anschließende Bereich (9) einen größeren Durchmesser als der gegenüberliegende Bereich des Bolzenrohrelementes (1) aufweist, wobei die Abdichtung beim Zusammenschrauben

durch eine Verformung des äußeren Anschlagbereiches (4) der Gegenschulter (3, 4) des Bolzenrohrelementes (1) gegen den konisch nach außen vorspringenden Bereich (8) der Schulter (7, 8) des Mutterrohrelementes erfolgt.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Senkrechte zur Erzeugenden des flachkonischen Bereiches (7) mit der Achse der Rohrverbindung einen Winkel bildet, der zwischen 10 und 30°, vorzugsweise zwischen 15 und 20° liegt.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Anschlagbereich (4) der Gegenschulter (3, 4) des Bolzenrohrelementes (1) vor dem erstmaligen Anschrauben leicht abgeschrägt ist.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in eine Aussparung des inneren Bereiches (7) der Schulter (7, 8) des Mutterrohrelementes ein Ring (10) aus hartem Stahl eingelegt ist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 1 bei Rohren, die mit einer plastischen Korrosionsschutzschicht überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Ausnehmung des Bolzen- und/oder Mutterrohrelementes in an sich bekannter Weise zwischen den hochgezogenen Enden (12 d) der Korrosionsschutzschicht ein mit der Innenwand der Rohre fluchtender Dichtungsring (13), z. B. aus Kautschuk, eingelegt ist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsring aus einer plastischen Schicht (12 b) gebildet ist, deren Dicke beträchtlicher ist als die Dicke der normalen Korrosionsschutzschicht (12) auf der Innenseite der Rohrverbindung, wobei die plastische Schicht (12 b) in Ausnehmungen an der Innenseite des Bolzen- und Mutterrohrelementes liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen