DE1533597C

DE1533597C - Coupling for pipe runs

Info

Publication number: DE1533597C
Authority: DE
Inventors: Herbert Oliver Cram Ro bert Levan Houston Tex Quebe (V St A )
Original assignee: Gray Tool Co
Current assignee: Vetco Gray LLC
Publication date: 1971-02-18

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Rohr- F i g. 5 zeigt ein gegenüber F i g. 1 bis 4 abge-The invention relates to a coupling for pipe F i g. 5 shows a comparison with FIG. 1 to 4

stränge in einem Unterwasser-Bohrlochkopf mit wandeltes Ausführungsbeispiel einer erfindungs-strands in an underwater wellhead with a modified embodiment of an invention

einem ersten Rohransatz, welcher eine im wesent- gemäßen Kupplung in aufgebrochener bzw. längs-a first pipe socket, which has an essentially broken-open or longitudinal coupling

lichen zylindrische Bohrung aufweist, einem zweiten geschnittener Darstellung,lichen cylindrical bore, a second sectional view,

Rohrstück, welches in die Bohrung des ersten Rohr- 5 F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI vonPipe section which is inserted into the bore of the first pipe 5 F i g. 6 shows a section along the line VI-VI from FIG

ansatzes einschiebbar ist, zwischen den beiden Rohr- Fig. 5.approach can be inserted between the two tube Fig. 5.

teilen vorgesehenen Befestigungselementen zur Ver- In einem einen Bestandteil eines Unterwasserhinderung eines Entkuppeins der beiden Teile beim Bohrloches bildenden Außenrohr 12 ist ein inneres Anheben des zweiten Rohrstückes, bestehend aus zu- Rohr mit einem oberen ersten Rohransatz 38 angemindest einer umlaufenden Nut in einem der Rohr- ίο ordnet, welcher eine im wesentlichen zylindrische teile, welche sich zu dem anderen Teil hin öffnet, Bohrung aufweist. Ein zweites Rohrstück 64 ist in und einem sich über den Umfang in der Nut er- die Bohrung des ersten Rohransatzes 38 einschiebstreckenden Sperring mit geringerer axialer Länge als bar. Zwischen den beiden Rohrteilen 38, 64 sind die Nut und mindestens einer der Nut abgewendeten nachfolgend näher erläuterte Befestigungselemente Schrägfläche, die an einem Ende in eine sägezahn- 15 zur Verhinderung eines Entkuppeins der beiden artige Kante ausläuft. Teile 38, 64 beim Anheben des zweiten Rohrstückesshare provided fastening elements for the In one a part of an underwater obstacle of a decoupling of the two parts at the borehole forming the outer tube 12 is an inner one Raising the second pipe section, consisting of a pipe with an upper first pipe socket 38 at least a circumferential groove in one of the pipe ίο which is a substantially cylindrical parts, which opens to the other part, has a hole. A second piece of pipe 64 is in and one extending over the circumference in the groove into the bore of the first tubular extension 38 Lock ring with less axial length than bar. Between the two pipe parts 38, 64 are the groove and at least one of the groove facing away from the fastening elements explained in more detail below Inclined surface, which at one end into a sawtooth 15 to prevent decoupling of the two like edge runs out. Parts 38, 64 when lifting the second pipe section

Es sind bereits Kupplungen der erwähnten Art 64 vorgesehen.Couplings of the aforementioned type 64 are already provided.

bekannt, bei denen jeweils in dem Rohrteil, welches Die Kupplung umfaßt bei dem dargestellten Aus-known, in each of which in the pipe part, which comprises the coupling in the illustrated embodiment

den Sperring nicht aufnimmt, eine weitere Eingriffs- führungsbeispiel drei umlaufende Nuten 86 in demthe locking ring does not receive a further engagement guide example three circumferential grooves 86 in the

nut vorgesehen ist, in welche der Sperring nach ge- 20 zweiten Rohrstück 64, welche sich nach außen zuGroove is provided, in which the locking ring after 20 second pipe section 64, which is to the outside

nügendem Absenken des zweiten Rohrstückes in der glatten Innenwandung des ersten RohransatzesSufficient lowering of the second pipe section in the smooth inner wall of the first pipe socket

dem ersten Rohransatz einrastet. Eine solche Kupp- 38 hin öffnet. Über den Umfang jeder Nut 86 er-into the first pipe socket. Such a coupling 38 opens. Over the circumference of each groove 86

lung erfüllt ihre Funktion nur dann, wenn der die streckt sich ein Sperring 90 mit einer vom oberenment only fulfills its function if the stretches a locking ring 90 with one of the top

Eingriffsnut enthaltende Abschnitt des ersten Rohr- Ende des ersten Rohransatzes 38 abgewendetenEngaging groove containing portion of the first pipe end of the first pipe socket 38 facing away

ansatzes unversehrt ist. Trifft dies nicht zu> was in 25 Schrägfläche 106, die an ihrem oberen Ende in eineapproach is intact. Does this not apply> what in 25 inclined surface 106, which at its upper end in a

der Praxis häufig der Fall ist, so kann ein Entkuppeln sägezahnartige Kante 110 ausläuft. Da alle dreiis often the case in practice, a decoupling sawtooth-like edge 110 can run out. There all three

der beiden Teile nicht oder nicht mit Sicherheit ver- Nuten 86 nebst zugeordneten Sperringen 90 gleichof the two parts not or not with certainty, grooves 86 and associated locking rings 90 are the same

hindert werden. ausgebildet sind, erwähnt die folgende Beschreibungbe prevented. are formed, mentions the following description

Es sind ferner Kupplungen bekannt, bei denen lediglich eine Nut 86 nebst Sperring 90.
der Sperring in einem durch benachbarte Flansche 3° Der Sperring 90, dessen axiale Länge vorzugszweier Rohrmuffen gebildeten Ringraum angeordnet .weise 20 % geringer als diejenige der Nut 86 ist, liegt ist, von denen die eine gegen eine Schulter des mit seiner Umfangskante 110 gegen den Rohransatz ersten Rohransatzes zum Anschlag zu bringen und 38 an und ist selbsttätig in der Nut 86.gehalten, die andere Rohrmuffe mittels eines Gewindes auf ein deren Durchmesser auf einem unteren axialen Teilentsprechendes Gewinde des ersten Rohransatzes 35 abschnitt 120. als Konusfläche mit einem Konusschraubbar ist, wobei durch Anziehen der letzt- Scheitelwinkel von etwa 30° ausgebildet ist und in genannten Rohrmuffe nebst der dadurch auf den Einschubrichtung des zweiten Rohrstückes 64, d. h. Sperring ausgeübten axialen Kraft gleichzeitig eine von oben nach unten, divergiert bzw. einen zuradiale Kraft durch eine an der erstgenannten Rohr- nehmenden Durchmesser aufweist. An der Innenmuffe vorgesehene Schrägfläche ausgeübt wird, was 40 fläche des Sperringes 90 ist ein hierzu etwa komden Sperring in Eingriff mit einer Gratfläche eines plementärer Konusflächenteil 118 von geringerer umgebenden Rohrstranges bringt. Auch diese Kupp- axialer Erstreckung ausgebildet, dessen Konus- !ung setzt ein unbeschädigtes Gewinde an dem ersten Scheitelwinkel um etwa 4° stumpfer als derjenige der Rohransatz voraus. Zusätzlich erfordert das Auf- Konusfläche 120 ist.There are also known clutches in which only one groove 86 and locking ring 90.
the locking ring in one through adjacent flanges 3 ° The locking ring 90, the axial length of which is arranged preferentially two pipe sleeves formed annular space .weise 20% less than that of the groove 86, one of which is against a shoulder of the with its peripheral edge 110 against the Pipe socket to bring the first pipe socket to the stop and 38 and is automatically held in the groove 86., the other pipe socket by means of a thread on a thread of the first pipe socket 35 section corresponding to its diameter on a lower axial part of the first pipe socket 35 can be screwed as a conical surface with a cone, whereby by tightening the last apex angle of about 30 ° is formed and in said pipe socket in addition to the axial force exerted in the direction of insertion of the second pipe section 64, ie locking ring, at the same time a divergent from top to bottom, or a to-radial force from one to the having the first-mentioned pipe diameter. On the inner sleeve provided inclined surface is exerted, which 40 surface of the locking ring 90 is a locking ring approximately komden for this purpose in engagement with a ridge surface of a plementary conical surface part 118 of less surrounding pipe string. This coupling-axial extension is also formed, the conical shape of which assumes an undamaged thread at the first apex angle that is approximately 4 ° more obtuse than that of the pipe attachment. In addition, the on-cone surface requires 120 is.

schrauben der einen Rohrmuffe auf den ersten Rohr- 45 Dem als Konusfläche ausgebildeten TeilabschnittScrew one pipe socket onto the first pipe section, which is designed as a conical surface

ansatz einen verhältnismäßig großen technischen 120 der Nut 86 ist ein weiterer zylindrischer axialerApproach a relatively large technical 120 of the groove 86 is another cylindrical axial

Aufwand. Teilabschnitt 116 in Richtung zu dem oberen EndeExpense. Section 116 towards the top

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer dem- des Rohransatzes 38 benachbart, gegen welchen in gegenüber verbesserten Kupplung, welche einen un- Grundstellung des Sperringes 90 ein an diesem auslösbaren Eingriff zwischen dem zweiten Rohrstück 50 gebildeter entsprechender zylindrischer Mantel- und einer Glattwandfläche des ersten Rohransatzes flächenabschnitt 96 anliegt.The purpose of the invention is to create a pipe extension 38 adjacent to that, against which in FIG compared to an improved clutch, which has a non-basic position of the locking ring 90 which can be triggered thereon Engagement between the second pipe section 50 formed corresponding cylindrical shell and a smooth wall surface of the first pipe socket surface portion 96 rests.

durch einfaches Absenken des zweiten Rohrstückes Die äußere Umfangskante 110 des Sperringes 90 in dem ersten Rohransatz bei einfach herzustellenden ist durch eine stumpfwinklig konisch nach außen Bauelementen bewirkt. Erreicht wird dies allgemein "divergierende Stirnfläche 108, welche den zylindri-.dadurch, daß der Sperring mit einer äußeren bzw. 55 sehen Mantelflächenabschnitt 96 des Sperringes 90 inneren Umfangskante gegen den Rohransatz bzw. begrenzt, sowie die darin anschließende spitzwinklig das Röhrstück anliegt und selbsttätig in der Nut ge- konisch nach innen divergierende äußere Schräghalten ist, deren Durchmesser zumindest auf einem fläche 106 gebildet. An ihrem axial unteren Ende ist axialen Teilabschnitt entgegen der Einschubrichtung die Nut 86 durch eine radiale Begrenzungsfläche 94 des zweiten Rohr^tückes zu- bzw. abnimmt. 60 abgeschlossen, welche die axiale Bewegungsmöglich-The outer peripheral edge 110 of the locking ring 90 by simply lowering the second pipe section in the first pipe socket in the case of easy-to-manufacture is through an obtuse-angled conical outward Components causes. This is achieved in general "diverging face 108, which the cylindrical. that the locking ring with an outer or 55 see lateral surface section 96 of the locking ring 90 inner circumferential edge against the pipe socket or limited, as well as the subsequent acute angled the tubular piece is in contact and automatically hold in the groove conically inwardly diverging outer diagonals is, the diameter of which is formed at least on a surface 106. At its axially lower end is axial section opposite to the direction of insertion, the groove 86 by a radial delimiting surface 94 of the second pipe section increases or decreases. 60 completed, which enables the axial movement

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeich- keit des Sperringes 90 in der Nut 86 begrenzt,The invention is limited below with reference to the drawing of the locking ring 90 in the groove 86,

nurigen näher erläutert. Es zeigt Beim Absenken des zweiten Rohrstückes 64 inonly explained in more detail. It shows when lowering the second pipe section 64 in

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs- dem ersten Rohransatz 38 gemäß der Richtung desF i g. 1 shows an exemplary embodiment of a first pipe socket 38 according to the invention in the direction of FIG

gemäßen Kupplung in aufgebrochener bzw. längs- Pfeils in Fig. 2 befindet sich der Sperring 90 in derAccording to the coupling in broken or longitudinal arrow in Fig. 2, the locking ring 90 is in the

geschnittener Darstellung; 65 dort veranschaulichten Stellung, wobei die äußerecut representation; 65 position illustrated there, the outer

F i g. 2 bis 4 zeigen einen Ausschniti aus F i g. 1 Umfangskante 110 zwar unter wesentlicher ReibungF i g. 2 to 4 show a section from FIG. 1 peripheral edge 110 with substantial friction

zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Kupp- gegen die Innenfläche des ersten Rohransatzes 38 an-to illustrate the mode of operation of the coupling against the inner surface of the first pipe socket 38

lung in verschiedenen Betriebsstellungen; liegt, jedoch das Absenken des zweiten Rohrstückesment in various operating positions; lies, however, the lowering of the second pipe section

64 insgesamt nicht behindert. Ist das zweite Rohrstück 64 so weit in den ersten Rohransatz 38 ein-. geschoben, daß es an diesem aufsitzt (Stellung gemäß Fig. 1), so.ist danach das Rohrstück64 gegenüber dem Rohransatz 38 nicht mehr lösbar. Wird nämlich das Rohrstück 64 in Pfeilrichtung von F i g. 3 entgegen der Einschubrichtung bewegt, so kippt der Sperring 90 zuerst in Richtung eines gekrümmten Pfeils E um eine an dem Übergang zwischen den Flächen 96,118 gebildete Ringkante 102, wonach die Fläche 118 gegen die Fläche 120 zur Anlage kommt.64 not disabled in total. If the second pipe section 64 is so far into the first pipe socket 38. pushed so that it rests on this (position according to FIG. 1), then the pipe section 64 is no longer detachable from the pipe socket 38. If namely the pipe section 64 in the direction of the arrow of FIG. 3 moves against the direction of insertion, the locking ring 90 first tilts in the direction of a curved arrow E around an annular edge 102 formed at the transition between the surfaces 96, 118 , after which the surface 118 comes to rest against the surface 120.

Bei weiterer Bewegung des Rohrstückes 64 entgegen der Einschubrichtung (Richtung des geraden Pfeils in Fig. 4) bewegt sich der Sperring 90 in der Nut 86 nach unten und wird durch die Konusfläche 120 radial nach außen gedrückt, wobei sich die sägezahnartige Kante 110 unter Voraussetzung eines entsprechend harten Materials des Sperringes 90 gegenüber demjenigen des Rohransatzes 38 in dessen Innenfläche eingräbt. Schlägt die untere Stirnfläche des Sperringes 90 gegen die untere Begrenzungsfläche 94 der Nut 86 an (F i g. 4), so ist jede weitere Bewegung des Rohrstückes 64 entgegen der Einschubrichtung unmöglich, so daß sich eine einwandfreie Kupplung des Rohrstückes 64 mit dem Rohransatz 38 ergibt.With further movement of the pipe section 64 against the direction of insertion (direction of the straight arrow in FIG. 4), the locking ring 90 moves downward in the groove 86 and is pressed radially outward by the conical surface 120 , the sawtooth-like edge 110 , assuming a correspondingly hard material of the locking ring 90 digs into the inner surface of that of the pipe socket 38. If the lower end face of the locking ring 90 strikes against the lower boundary surface 94 of the groove 86 (FIG. 4), any further movement of the pipe section 64 against the insertion direction is impossible, so that the pipe section 64 can be properly coupled to the pipe socket 38 results.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, 6 sind mehrere Sperringe als zusammenhängende Schraubenwendel 90' mit entsprechender sägezahnartiger Kante 110' ausgebildet. Die entsprechenden Nuten sind als Schraubengewindegang 86' in dem zweiten Rohrstück 64' ausgebildet, das mit dem ersten Rohransatz 38 gekuppelt 'werden soll. Das Querschnittsprofil der Schraubenwendel sowie des Schraübengewindeganges entsprechen denjenigen gemäß F i g. 1 bis 4. Die Schraubenwendel 90' ist mittels Drehung in den Schraubengewindegang 86' einzuführen bzw. aus diesem entfernbar.In the exemplary embodiment according to FIGS. 5, 6, several locking rings are designed as a coherent helical coil 90 'with a corresponding sawtooth-like edge 110' . The corresponding grooves are designed as a screw thread 86 'in the second pipe section 64', which is to be coupled to the first pipe socket 38 '. The cross-sectional profile of the helix and the screw thread correspond to those according to FIG. 1 to 4. The helical coil 90 'can be inserted into or removed from the screw thread 86' by means of rotation.

In dem zweiten Rohrstück 64' ist eine den Schraubengewindegang 86' schneidende, im wesentlichen achsparallel verlaufende Nut 132 für eine darin aufzunehmende Drehverriegelungsfeder 130 von einer gegenüber der radialen Tiefe des Schraubengewindeganges geringeren Dicke vorgesehen. An der Innenfläche der Schraubenwendel 90' sind in achsparalleler Ausrichtung befindliche Einschnitte 140 zur Aufnahme eines radial vorspringenden Teils der Feder 130 vorgesehen. Auf diese Weise kann ein Herausdrehen der Schraubenwendel 90' aus dem Schraubengewinde 86' verhindert werden, wenn nach dem Eindrehen der Schrauben wendel die Drehverriegelungsfeder 130 in der Lage gemäß Fig. 5 an , Stellen 134 mit dem zweiten Rohrstück 64' ver- -■ schweißt wird. ·In the second pipe section 64 'there is provided a groove 132 which intersects the screw thread 86' and runs essentially axially parallel for a rotary locking spring 130 to be received therein and of a smaller thickness compared to the radial depth of the screw thread. On the inner surface of the helical coil 90 ′, incisions 140 located in an axially parallel alignment are provided for receiving a radially protruding part of the spring 130 . In this way unscrewing of the helical coil 90 'of the screw thread 86' can be prevented if, after the insertion of the screws the rotation lock spring 130 helically in the position shown in FIG 5 at, sites comparable 134 to the second pipe piece 64 '-. Welded ■ will. ·

Der Vorteil der Kupplung nach F i g. 5, 6 gegenüber derjenigen nach Fig. 1 bis 4 besteht darin, daß nach dem Absenken des zweiten Rohrstückes 64' in den ersten Rohransatz 38 eine Lösung des zweiten Rohrstückes 64' durch Herausdrehen der mit dem Rohrstück 64' verriegelten Schraubenwendel 90' aus dem Schraubengewindegang 86' erfolgen kann.The advantage of the coupling according to FIG. 5, 6 compared to that of FIGS. 1 to 4 is that after lowering the second pipe section 64 'into the first pipe socket 38, a solution of the second pipe section 64' by unscrewing the helical coil 90 'locked to the pipe section 64' from the screw thread 86 ' can be done.

Claims

Patent claims:

"1. Coupling for pipe strings in an underwater wellhead, with a first pipe socket, which is a substantially cylindrical

, 65 bore, a second pipe section which can be pushed into the bore of the first pipe socket, fastening elements provided between the two pipe parts to prevent uncoupling of the two parts when lifting the second pipe section, consisting of at least one circumferential groove in one of the pipe parts, which opens to the other part, and a locking ring extending over the circumference in the groove with a smaller axial length than the groove and at least one inclined surface facing away from the groove, the kind of one end expires in a sawtooth-like edge, characterized in that the locking ring (90) rests with an outer or inner peripheral edge against the pipe socket (38) or the pipe section (64) and is automatically held in the groove (86), the diameter of which is at least on an axial. Section (120 ) increases or decreases counter to the direction of insertion of the second pipe section (64).

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the axial section of the groove (86) having the increasing or decreasing diameter is designed as a conical surface (120), preferably with a cone apex angle of about 30 °, which extends in the direction of insertion of the second pipe section (64) diverges, and that on the inner surface or outer surface of the locking ring (90) an approximately complementary conical surface part (118) of smaller axial extent is formed.

3. Coupling according to claim 2, characterized in that the cone apex angle of the conical surface part (118) of the locking ring (90) is somewhat more obtuse, preferably about 4 ° more obtuse, than that of the conical surface (120) of the groove (86).

4. Coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the section of the groove (86) designed as a Korius surface (120) has a further cylindrical axial section (116) in the direction or in the opposite direction to the upper end of the pipe socket ( 38), against which, in the basic position of the locking ring (90), a corresponding cylindrical inner surface section (96) or outer surface section formed on it rests. ·

5. Coupling according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer or inner peripheral edge (110) of the locking ring (90) by an obtuse-angled conical outward "diverging end face (108), which the cylindrical surface portion (96) of the Locking ring (90) and an adjoining, acute-angled conical inwardly or ■ outwardly diverging outer surface (106) or inner surface is formed.

6. Coupling according to one of claims 1 to 5, characterized in that several locking rings as a coherent helix (90 ') and the corresponding grooves as a screw thread (86 ') are formed and that the helix (90') by means of rotation in the

• Insert or replace the screw thread (86 *). can be removed from this. '

7. Coupling according to claim 6, characterized in that

indicates that in the second pipe section (64 ') or the pipe socket (38') a screw thread (86 ') intersecting, essentially axially parallel groove (132) for a rotary locking spring (130) to be received therein and having a depth relative to the radial depth of the screw thread (86) smaller thickness and on the inner surface or outer surface of the helical coil (90 ') in an axially parallel alignment incisions (140) are provided for receiving a radially protruding part of the spring (130) .

1 sheet of drawings