DE1525928C - Pipe connection for metal pipes - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine ein mehrfaches Zusammenschrauben und Lösen gestattende Rohrverbindung für Metallrohre, insbesondere für die Erdölindustrie. The invention relates to a pipe connection which allows multiple screwing together and loosening for metal pipes, especially for the petroleum industry.
Es sind bereits Rohrverbindungen für Metallrohre bekannt, welche aus einem Bolzenrohrelement bestehen, das an seinem einen Ende ein Außengewinde aufweist, das längs einer konischen Fläche verläuft, während das zugehörige Mutterrohrelement ein Innengewinde komplementärer Formgebung aufweist, ίο wobei an einem Ende des Außengewindes des Mutterrohrelementes eine Schulter vorgesehen ist, welche einen Anschlag für eine komplementär ausgebildete Gegenschulter des Bolzenrohrelementes bildet. Diese bekannten Rohrverbindungen, wie sie beispielsweise für Tiefbohrgestänge und Tiefbohrrohre verwendet werden, sind hinsichtlich ihrer Dichtwirkung bei sehr hohen Drücken unbefriedigend.There are already known pipe connections for metal pipes, which consist of a bolt pipe element, which has an external thread at one end which runs along a conical surface, while the associated nut pipe element has an internal thread of complementary shape, ίο wherein a shoulder is provided at one end of the external thread of the nut pipe element, which forms a stop for a complementarily designed counter shoulder of the bolt tube element. This known pipe connections, such as those used for deep drilling rods and deep drilling pipes are unsatisfactory in terms of their sealing effect at very high pressures.
Einerseits ist es nämlich unerwünscht, bei sehr hohen Drücken, wie sie beispielsweise bei Rohrverbindungen in der Erdölindustrie auftreten, übliche Dichtungsringe aus relativ elastischem Material, z. B. Kautschuk, zu verwenden; andererseits bedingt die Tatsache, daß bei diesen bekannten Ausführungen die Anschläge in ihrer ganzen Ausdehnung gleichzeitig die Funktion der Einschraubbegrenzung und der Dichtung übernehmen müssen, eine relativ begrenzte Dichtwirkung, die insbesondere bei einer Beschädigung der zusammenwirkenden Anschlagflächen, wie sie bei häufigem Ein- und Aufschrauben sowie beim Umstapeln im Lager leicht entstehen können, zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Abdichtung führt.On the one hand, it is namely undesirable at very high pressures, such as those for pipe connections occur in the petroleum industry, common sealing rings made of relatively elastic material, e.g. B. Rubber to use; on the other hand, the fact that in these known designs the stops in their entire extent at the same time the function of the screw-in limitation and the seal must take over a relatively limited sealing effect, especially in the event of damage the interacting stop surfaces, as they are with frequent screwing in and unscrewing as well as when restacking in the warehouse can easily result in a significant impairment of the seal leads.
Es sind auch schon Rohrverbindungen bekannt, bei denen die am inneren Ende des Gewindes des Mutterrohrelementes vorgesehene Schulter je einen Bereich für die Einschraubbegrenzung und einen Bereich für die Abdichtung aufweist. Bei diesen bekannten Verbindungen sind die Gewinde, mit denen das Bolzenrohr- und das Mutterrohrelement verbunden werden, auf zylindrischen Flächen vorgesehen, wobei der ausschließlich der Einschraubbegrenzung dienende Teil des Mutterrohres, gegen den sich der Gegenanschlag ■ des Bolzenrohrelementes abstützt, eben ausgebildet ist und senkrecht zur Rohrachse verläuft. Die Dichtung wird hierbei in erster Linie dadurch erzielt, daß die Gegenschulter des Bolzenrohrelementes aus zwei konzentrischen ringförmigen, durch eine Nut voneinander getrennten Bereichen besteht, wobei der äußere Bereich beim Einschrauben nach innen gebogen wird. Dies bedingt eine in erster Linie elastische Deformation, die so lange fortgesetzt wird, bis der innere ringförmige Bereich der Gegenschulter des Bolzcnrohres gegen den inneren Schulterbereich des Mutterrohres anschlägt. Eine solche Verbindung bedingt eine komplizierte Bearbeitung der Gegenschulter des BoI-zenrohrcs und kann bei hohen Drücken infolge der in erster Linie elastisch stattfindenden Verformung des als Dichtung wirkenden Gegenschulterteils, insbesondere bei Beschädigungen von Schulter und/oder Gegenschultcr, nicht befriedigend arbeiten.There are also pipe connections known in which the at the inner end of the thread of the nut pipe element provided shoulder one area for the screw-in limitation and one area for has the seal. In these known connections, the threads with which the bolt tube and the nut pipe member are connected, provided on cylindrical surfaces, the exclusive the screw-in limitation serving part of the nut tube against which the counter-stop ■ of the bolt tube element is supported, is flat and runs perpendicular to the tube axis. The seal is achieved primarily in that the counter shoulder of the bolt tube element consists of two concentric annular areas separated from one another by a groove, the outer Area is bent inward when screwing in. This results in a primarily elastic deformation, which is continued until the inner annular area of the counter shoulder of the bolt tube strikes against the inner shoulder area of the mother tube. Such a connection requires a Complicated machining of the opposite shoulder of the BoI-zenrohrcs and can at high pressures due to the in primarily elastic deformation of the counter shoulder part acting as a seal, in particular if the shoulder and / or the opposing shoulder are damaged, do not work satisfactorily.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Rohrverbindung trotz einfachster und kompakter Gestaltung der zusammenwirkenden Anschläge so auszubilden, daß ein Bereich derselben vorwiegend eine auch bei höchsten Drücken zuverlässige und gegen Beschädigungen der Dichtflächen unempfindliche Dichtwirkung erzielt, während der andere Bereich vorwiegend der Einschraubbegrenzung dient, wobei jedoch der vorwiegend der Einschraubbegrenzung dienende Bereich die Dichtwirkung des anderen Bereiches unterstützend beeinflußt.The invention has set itself the task of the pipe connection despite the simplest and compact design to train the cooperating stops so that a portion of the same predominantly one Reliable and insensitive to damage to the sealing surfaces even at the highest pressures Achieved sealing effect, while the other area is mainly used to limit the screw-in, whereby however, the area that is primarily used to limit the screwing-in function has the sealing effect of the other area supportive influences.
Die Erfindung löst die vorstehend genannte Aufgebe dadurch, daß die am inneren Ende des Gewindes angeordnete Schulter des Mutterrohrelementes eine aus zwei Teilbereichen bestehende Stoßfläche aufweist, wobei der innere vorwiegend der Einschraubbegrenzung dienende Bereich der Stoßfläche- eine nach außen Hachkonisch zurückspringende Form und eine größere Radialerstreckung aufweist als der anschließende, vorwiegend der Abdichtung dienende, äußere Bereich von konisch nach außen vorspringender Form, und daß der sich an dem äußeren Bereich anschließende Bereich einen größeren Durchmesser als der gegenüberliegende Bereich des Bolzenrohrelementes aufweist, wobei die Abdichtung beim Zusammenschrauben durch eine Verformung des äußeren Anschlagbereiches der Gegenschulter des Bolzenrohrelementes gegen den konisch nach außen vorspringenden Bereich der Schulter des Mutterrohrelementes erfolgt.The invention solves the above-mentioned problem in that the at the inner end of the thread arranged shoulder of the mother pipe element has a joint surface consisting of two partial areas, the inner area of the abutment surface, which is mainly used to limit the screw-in limitation Outwardly Hachkonisch receding shape and has a greater radial extent than the adjoining outer area, mainly used for sealing, protruding from a conical outward direction Shape, and that the area adjoining the outer area has a larger diameter than the opposite region of the bolt tube element, the seal at Screwing together by a deformation of the outer stop area of the counter shoulder of the Bolt tube element against the conically outwardly projecting area of the shoulder of the nut tube element he follows.
Es sind zwar unlösbare Rohrverbindungen bekannt, bei denen die Schulter des Mutterrohrelementes einen nach außen flachkonisch zurückspringenden Bereich und einen anschließenden konisch nach außen vorspringenden Bereich geringerer Ausdehnung aufweist. Bei dieser Rohrverbindung erfolgt jedoch keine Trennung der Schulterbereiche des Mutterrohres bezüglich der Einschraubbegrenzung und der Dichtungsfunktion, so daß diese Verbindungen nicht zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe dienen können. Die Schulter des Mutterrohres und die notwendigerweise komplementäre Gegenschulter des Bolzenrohres erfüllen nur die Aufgabe einer Einschraubbegrenzung, während die Dichtfuhktion durch Anpressen der schmalen Kanten einer zylindrischen Endaussparung des Mutterrohrteiles gegen eine schwachkegelige Außenfläche am eingeschraubten Rohrteil gebildet wird.There are non-detachable pipe connections known in which the shoulder of the mother pipe element an outwardly flat conical receding area and an adjoining conical area has outwardly projecting area of lesser extent. In this pipe connection, however, takes place No separation of the shoulder areas of the mother pipe with regard to the screw-in limitation and the sealing function, so that these compounds do not contribute to the solution of the invention lying task can serve. The shoulder of the mother tube and the necessarily complementary one Opposite shoulder of the bolt tube only fulfill the task of a screw-in limitation, while the Dichtfuhktion by pressing the narrow edges of a cylindrical end recess of the mother pipe part is formed against a slightly conical outer surface on the screwed-in pipe part.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Senkrechte zur Erzeugenden des flachkonischen Bereiches mit der Achse der Rohrverbindung einen Winkel, der zwischen 10° und 30°, vorzugsweise zwischen 15° und 20° liegt.According to a preferred embodiment of the invention, the perpendicular to the generating line forms the flat conical area with the axis of the pipe connection an angle between 10 ° and 30 °, is preferably between 15 ° and 20 °.
Der äußere Anschlagbereich der Gegenschulter des Bolzenrohrelementes kann vor dem erstmaligen Anschrauben leicht abgeschrägt werden. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich, weil sich beim Einschrauben eine entsprechende Abschrägung infolge der plastischen Verformung des Außenbereiches der Stoßfläche des Bolzenrohrelementes erfolgt.The outer stop area of the counter shoulder of the bolt tube element can be screwed on for the first time be beveled slightly. But this is not absolutely necessary because when screwing in a corresponding bevel as a result of the plastic deformation of the outer area of the Abutment surface of the bolt tube element takes place.
Bei einer Aussparung des inneren Bereiches der Schulter des Mutterrohrelementes kann in an sich bekannter Weise ein Ring aus hartem Stahl eingelegt werden.In the case of a recess in the inner area of the shoulder of the nut pipe element, in per se a ring made of hard steel can be inserted in a known manner.
Bei Rohren, die mit einer plastischen Korrosionsschutzschicht überzogen sind, kann in eine Ausnehmung des Bolzen- und/oder Mutterrohrelementes in an sich bekannter Weise zwischen den hochgezogenen Enden der Korrosionsschutzschicht ein mit der Innenwand der Rohre fluchtender Dichtungsring eingelegt sein. An Stelle eines Dichtungsringes kann auch eine plastische Schicht dienen, deren Dicke beträchtlicher ist als die Dicke der normalen Korrosionsschutzschicht auf der Innenseite des Rohres, wobei die verdickte plastische Schicht in entsprechende Ein-In the case of pipes that are coated with a plastic anti-corrosive layer, a recess can be used of the bolt and / or nut tube element in a manner known per se between the raised A sealing ring aligned with the inner wall of the pipes is inserted at the ends of the corrosion protection layer being. Instead of a sealing ring, a plastic layer can be used, the thickness of which is considerable is than the thickness of the normal anti-corrosive layer on the inside of the pipe, where the thickened plastic layer into corresponding
nehmungen auf der Innenseite des Bolzenrohr- und Mutterrohrelementes verläuft.recesses on the inside of the bolt tube and nut tube element runs.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist dieselbe beispielsweise an Hand mehrerer Äusführungsbeispiele veranschaulicht.For a better understanding of the invention, the same is illustrated, for example, on the basis of several exemplary embodiments illustrated.
F i g. 1 ist ein Teilschnitt durch ein Mutterrohrelement mit Innengewinde und ein zugeordnetes Bolzenrohr mit Außengewinde vor dem Zusammenschrauben der beiden Rohrelemente;F i g. 1 is a partial section through a nut tube element with an internal thread and an associated bolt tube with external thread before the two pipe elements are screwed together;
Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch die in Fig. 1 veranschaulichten Rohrelemente nach erfolgtem Zusammenschrauben; FIG. 2 is a partial section through that illustrated in FIG. 1 Pipe elements after screwing together;
F i g. 3 veranschaulicht im größeren Maßstab den Bereich, der von dem Kreis III in F i g. 2 eingeschlossen ist;F i g. Fig. 3 illustrates, on a larger scale, the area enclosed by circle III in Fig. 2 included is;
F i g. 4, 5 und 6 veranschaulichen im Schnitt Varianten der Rohrverbindung gemäß F i g. 3.F i g. 4, 5 and 6 illustrate, in section, variants of the pipe connection according to FIG. 3.
Das Bolzenrohrelement I 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 Mutterrohrelement 5 ist mit einem konischen Innengewinde 6 versehen, welches dem Gewinde 2 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.The bolt tube element I is provided with a conical external thread 2 and has its end on a counter shoulder, which has the shape of a flat conical surface 3, which at her The outside merges into a beveled surface piece 4. The nut pipe member 5 is conical with a Provided internal thread 6, which corresponds to the thread 2 of the bolt tube element 1, wherein the inside end of the nut tube element has a shoulder area 7 that is set back in a flat conical manner has, on which a shoulder region 8 protrudes conically outwardly to the outside Form connects.
Das Metall kann in der Umgebung der Gegenschulter 3 des Bolzenrohrelementes und in der Umgebung des Schulterbereiches 7 des Innengewindeelemcntes einer Behandlung, z. B. einer Kaltverfestigung oder thermischen Maßnahmen, unterzogen werden, um die Streckgrenze zu erhöhen.The metal can be in the vicinity of the counter shoulder 3 of the bolt tube element and in the vicinity of the shoulder area 7 of the internal thread member of a treatment, e.g. B. a work hardening or thermal measures to increase the yield strength.
Wie man aus der F i g. 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 4a in F i g. 3 angedeutet ist.As one can see from FIG. 3, the beveled outer area 4 of the counter shoulder 3, 4 at the end of the bolt tube element rests against the surface 8 of the nut tube element and is pressed by the same against the inner wall 9 of the nut tube element, as indicated by the reference number 4a in FIG. 3 is indicated.
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.The upsetting or pressing, that is, the plastic deformation of the area 4 of the opposing shoulder, is permitted the achievement of an excellent seal even with multiple uses of each Elements of the pipe connection.
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.As you can see, the deformation of the area 4 of the opposite shoulder is strongly promoted by that the flat conical area 7 of the counter shoulder of the mother pipe due to its shape Pressing the end of the bolt tube element causes outward.
In den F i g. 4, 5 und 6 sind Ausführungsvarianten der in F i g. 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.In the F i g. 4, 5 and 6 are variants of the embodiment shown in FIG. 3 illustrates the embodiment shown, which the nut tube element 5 and its internal thread 6 and the bolt tube element 1 and its external thread 2 concern. Also found in these embodiments is that described above Shoulder 7 of the internal thread element.
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 a schützt, die sonst beim Zusammcnschrauben beschädigt werden könnten.In the three embodiments according to FIGS. 4, 5 and 6, additional precautions have been taken increase the safety of the pipe connection. In the embodiment variant according to FIG. 4 is A ring 10 made of hard steel is inserted into a recess above the stop surface 7 and is removable formed and on the inside of which a plastic ring 11 can be glued, which acts as an autoclave seal serves, which also has the advantage that it is provided with an anti-corrosion layer Protects surfaces 12 a that could otherwise be damaged when screwing together.
Die Schenkel des Ringes 11 legen sich gegen die hochgezogenen Enden 12« eines an der Innenwandung des.Rohrelementes vorgesehenen Überzuges 12 an. Dieser Schutzüberzug kann von an sich bekannterThe legs of the ring 11 lie against the raised ends 12 ″ of one on the inner wall des.Rohrelementes provided coating 12 on. This protective coating can be known per se
ίο Zusammensetzung sein und z. B. aus Epoxyharzen bestehen.ίο be composition and z. B. from epoxy resins exist.
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.The steel ring 10 takes over the role of the surfaces 3 and 7 according to the embodiment of FIG Fig. 3, in which the yield point of the materials located on these surface parts has been increased may be, with the ring 11 a certain additional Brings about sealing effect.
Bei der in Fig. 5 veranschaulichten Variante findet man dieselbe flachkonische Gegenschulter 3 des Bolzcnrohrelementes 1 und den inneren Schulterbereich 7 des Mutterrohrelementes, wobei jetzt ein Dichtring 13 in einer Ausnehmung der Gegenschulter 3 des Bolzenrohrelementcs eingelegt ist. Die Korrosionsschutzschicht, welche die Oberflächen des Rohrinnern überzieht, ragt mit ihren Enden 12« in die Ausnehmung hinein, in welcher der Ring 13 eingesetzt ist.In the variant illustrated in FIG. 5 takes place the same flat conical counter shoulder 3 of Bolzcnrohrelementes 1 and the inner shoulder area 7 of the nut pipe element, with a sealing ring 13 now in a recess in the counter shoulder 3 of the Bolzenrohrelementcs is inserted. The anti-corrosion layer that covers the surfaces of the Coated inside the pipe, protrudes with its ends 12 ″ into the recess in which the ring 13 is inserted is.
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.In the variant illustrated in Fig. 6, an additional sealing effect is achieved by providing a plastic anti-corrosion layer 12b of relatively considerable thickness on the inner edge of the shoulder area 7 and the opposing shoulder 3, the additional seal being due to the elastic contact of the plastic coatings results on both sides of the joint.
Man kann die Verbindung zweier Außengcwindeelemente auch mittels einer gemeinsamen Muffe vornehmen oder andere Verbindungsmöglichkeiten benutzen, wenn nur das Wesen der Erfindung Anwcndung findet.You can make the connection of two Außengcwindeelemente by means of a common sleeve or use other means of connection, if only the essence of the invention is applied finds.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3207182C1 (en) * | 1982-02-27 | 1983-05-19 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Pipe connection for metal pipes |
| DE3207181C1 (en) * | 1982-02-27 | 1983-05-19 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Pipe connection for metal pipes, especially for oilfield pipes |
| DE3207183C1 (en) * | 1982-02-27 | 1983-06-09 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Pipe connection for metal pipes |
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| DE3207182C1 (en) * | 1982-02-27 | 1983-05-19 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Pipe connection for metal pipes |
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| DE3207183C1 (en) * | 1982-02-27 | 1983-06-09 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Pipe connection for metal pipes |
| EP0087556B1 (en) * | 1982-02-27 | 1985-05-15 | MANNESMANN Aktiengesellschaft | Pipe connection for metal pipes |
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