DE2309238A1

DE2309238A1 - Stossverbindung fuer metallrohre, insbesondere in der oelindustrie

Info

Publication number: DE2309238A1
Application number: DE19732309238
Authority: DE
Inventors: Jean Duret
Original assignee: Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
Current assignee: Vallourec Usines a Tubes de Lorraine Escaut SA
Priority date: 1972-02-25
Filing date: 1973-02-24
Publication date: 1973-10-31
Also published as: NL7302505A; GB1404717A; BR7301358D0; CA969577A; JPS567554B2; FR2173460A5; SU1012807A3; JPS4898426A; NL161839B; DE2309238C3; ES411930A1; NO143234B; US3854760A; IT979381B; DE2309238B2; AR206592A1; NL161839C; NO143234C

Description

VALLOUREC (Usines a Tubes' de Lorraine-Escaut et Vallourec Reunies 7 Rond Point Bugeaud, Paris I6eme, Frankreich

Stoßverbindung für Metallrohre, insbesondere in der Ölindustrie.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stoßverbindung für Metallrohre, insbesondere in der Ölindustrie.

Beim Bohren und Fördern von Öl wird bekanntlich eine große Anzahl von.Stahlrohren benötigt, die im allgemeinen durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind. Diese Stoßverbindungen müssen von Zeit zu Zeit zusammenmontiert und auch wieder auseinandergebaut werden, wobei die einzelnen Elemente untereinander austauschbar sind.

Dabei muß der Verschleißwiderstand dieser Verbindungen wenigstens genau so groß sein wie der der Rohrteile, die außerhalb der eigentlichen Stoßverbindung liegen. Außerdem müssen sie gegen Gas und Flüssigkeiten absolut sicher sein, und zwar selbst dann, wenn sie unter einem hohen inneren oder äußeren Druck stehen.

Zu diesen schwierigen Bedingungen beim Einsatz dieser Rohrver·^- bindungen auf der Baustelle kommt noch hinzu, daß sie sehr unempfindlich gegen Stoßbeanspruchungen sein müssen, die auf die Gewinde und die Rohrenden, insbesondere die Elemente mit Außengewinde ausgeübt werden.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf" eine derartige Verbindung, bei der die Rohrenden mit Innen- und Außengewinde einander entsprechende Gewinde haben, welche auf einer konischen Fläche mit gleicher Neigung angeordnet sind, und zwar derart, daß das Einschrauben des Elementes mit dem Außengewinde in das Element mit dem Innengewinde progressiv eine radiale Zusammendrückung des Elementes mit dem Außengewinde und eine radiale Ausdehnung des Elementes mit dem: Muttergewinde erzeugt.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Verbindungen,

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bei denen das Element mit'dem Muttergewinde am inneren Ende des Gewindes eine Schulter aufweist, gegen die das Element mit Außengewinde am Ende des SchraubVorganges anschlägt.

Bei dieser Ausfühirungsform der Verbindung weist die Schulter eine zentrale ringförmige Zone auf, die eine abgeflachte, konvexe konische Form hat (d^h. einen offenen Konus, dessen Gipfel gegen das Äußere des Rohres gerichtet ist), während das Element mit Außengewinde eine Stirnfläche mit einer entsprechenden Konizität aufweist.

Diese als Schulter ausgebildete zentrale ringförmige Zone ist an ihrer Peripherie von einer Zone konkaver konischer Form umgeben (d.h. die Konizität ist so groß, daß der Gipfel des Kegelstumpfes gegen das Rohrinnere gerichtet' ist) _t ^;

Daraus ergibt sich, daß während des Einschraubens des Elementes mit dem Außengewinde in das Element mit Muttergewinde das Ende des Elementes mit Außengewinde, welches gegen die zentrale Zone der Schulter anschlägt, radial gegen das Innere zurückgedrückt wird, und zwar durch die neigung des Außenkonus, dann gegen das Äußere, sobald der Teil mit dem Außengewinde gegen den zentralen Teil des Anschlages stößt, so daß die Neigung dieses zentralen Teiles größer ist als der Reibungswinkel des Endes des Elementes mit dem Außengewinde auf der Schulter. Der äußere Teil des Endes des Elementes mit dem Außengewinde befindet sich also unter dem Einfluß einer zunehmenden Kraft gegen die konkave periphere Zone der Schulter» Auf diese Weise wird eine zunehmende Dichtigkeit erzielt.

Diese versetzende Bewegung gegen das Äußere des Endes des Teiles mit dem Außengewinde ist deshalb möglich, weil zwischen dem Ende des Elementes mit Außengewinde und der Oberfläche des Mutterelementes, die sich zwischen dem inneren Ende des Gewindes des Mutterelementes und der Schulter berühren, Spiel vorhanden ist.

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erbindungen dieser Art sind besonders interessant, weil sie nsbesondere eine hervorragende Dichtigkeit gewährleisten und ine Austauschbarkeit von Elementen mit Außengewinde und Muttereilen besitzen und zwar trotz eventueller Beschädigungen des Elementes mit Außengewinde, die leicht beim Anbringen der Rohre fahrend der ölbohrarbeiten entstehen können.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung der oben allgenein beschriebenen Art, wobei in das Mutterelement, welches in lern mit einem größeren Durchmesser versehenen.Ende eines Rohres aefgestellt ist, ein mit Gewinde versehenes muffenartiges Teil auf dem Ende eines Rohres eingebracht wird.

Das Mutterelement bestellt erfindungsgemäß aus einer Muffe, die auf ein Bolzenelement dauerhaft aufmontiert ist und zwecks besserer Verdeutlichung später als "Scheinbolzenelement": bezeichnet wird, im Gegensatz zu dem'anderen Element, bei welchem es sich um das "wahre" Bolzenelement handelt·

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stoßverbindung für Metallrohre, insbesondere für die Erdölindustrie, bei der das Ende des Bolzengewinde aufweisenden Elementes auf einer kegelstumpfförmigen Fläche Außengewinde besitzt, welches in einem Gewinde entsprechender Form festgeschraubt wird, das wiederum auf einer kegelstumpfförmigen Fläche des Endes des damit zusammenzuwirkenden Mutterelementes angeordnet ist, bei der eine Schulter vorhanden ist, die sich am inneren Ende des Gewindes des entsprechenden Mutterelementes befindet, welche den Einschraubvorgang des Elementes mit dem Außengewinde begrenzt, so daß das„Ende des Elementes mit dem Außengewinde gegen die Schulter schlägt, die auf ihrem inneren Umfang eine konvexe konische Zone aufweist, die das Ende des Bolzenelementes von außen gegen _veine konkave periphere Zone der Schulter drückt, wobei zwischen dem nicht mit Gewinde versehenen Ende des Bolzenelementes und dem gegenüberliegenden Bereich des Mutterelementes ein seitliches Spiel besteht,

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dadurch gekennzeichnet, daß das Mutterelement aus einer Muffe besteht, die mit zwei Muttergewinden versehen ist, welche auf zwei kegelstumpfförmigen Flächen angeordnet sind, wobei eines dieser beiden Gewinde dazu dient, das Gewinde des Bolzenelementes aufzunehmen, während das andere aus'einem bestimmten Grunde ein entsprechendes Gewinde eines Scheinbolzenelementes aufnimmt, wobei das Ende des ScheinboLzenelementes die konvexe konische Zone ,und die konkave periphere Zone aufweist und wobei zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes und dem entsprechenden Teil der mit Gewinde versehenen Muffe ein seitliches Spiel vorhanden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das mit Außengewinde versehene Teil in der Stoßverbindung eine derartige Lage, daß der mit Gewinde versehene Teil des wahren Bolzenelementes, welches sich jenseits des Kreises der Muffenrille befindet (an der Stelle, wo die beiden kegelstumpfförmigen Flächen ineinanderpassen, wo die beiden Gewinde der Muffe benutzt werden), sich in Einschnitten, abstützen, die in die hinteren Flanken, der Gewindegänge der Muffe eingeschnitten sind, auf welcher sich das Scheinbolzenelement anschließt, wobei die Einschnitte durch die Verlängerung des Gewindes der Muffe hergestellt sind, die das wahre Bolzenelement aufnimmt.

Die in Frage stehenden Einschnitte können dadurch*, leicht hergestellt werden, daß man die Gewindegänge der Muffe symmetrisch in bezug auf die Rille herstellt (plane Überschneidung von mit Ge- ^x winde versehenen Konen der Muffe), aber mit einer axialen Verschiebung des einen Teiles einer Gewindelänge.

Entsprechend der Erfindung muß das Spiel, welches zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes und dem gegenüberliegenden Teil der Muffe angeordnet ist, größer sein als sich das Ende des Scheinbolzenelementes radial verformen kann, um die Herstellungstoleranzen auszugleichen, ohne Beeinflussung durch permanente Deformationen (d.h. Deformationen jenseits der elastischen Grenze).

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Wenn diese zu groß sind, ist es nicht mehr möglich, Mutterelemente und wahre Bolzenelemente untereinander auszutauschen.

Bei den Hgrstellungstoleranzen handelt es sich um eine Frage der ringförmigen Verschiebung der zwei Längsachsen der Muffengewinde und eine seitliche Verschiebung zwischen diesen beiden Achsen des Gewindes. Weiterhin entsprechen diese Toleranzen nicht einem richtungsgemäßen Winkel und einem seitlichen Versatz der Achsen der beiden Gewinde der Muffe.

Das Spiel, welches gemäß der Erfindung vorhanden ist, ist der Grund dafür, daß die Deformationen, die sich an den Enden des wahren Bolzenelementes und des Scheinbolzeneiementes ergeben, daß es möglich ist, geometrische Fehler, die durch Herstellungsfehler verursacht sind, auszugleichen und trotzdem eine hervor-; ragende Dichtigkeit der Verbindung zu gewährleisten.

Dieses Spiel ermöglicht es außerdem, zu vermeiden, daß Deformationen, die sich aus der Bandagierung beim Abdichten der Verbindung ergeben, die Form und die Lage des Anschlages nicht verarm dem.

Das Spiel zwischen dem Ende des Scheinbolzeneiementes und dem entsprechenden Teil der Muffe erhält man auf verschiedene Weisen, beispielsweise durch Vergrößern der Konizität des Gewindes am hinteren Ende des Scheinbolzeneiementes oder durch Reduzieren der Konizität der Muffe oder anstelle dieser noch durch Herstellen einer Muffe, die in ihrem zentralen Teil eine zylindrische Fläche mit Gewinde aufweist.

Um eine gute Zusammenfügung sicherzustellen, ist es vorzugsweise gemäß der Erfindung vorgesehen, aber nicht unentbehrlich, die Tiefe der Gewindegänge des Muttergewindes großer zu machen als die Höhe der Gewindegänge der Bolzengewinde.

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Auf diese Weise erhält man bei der Herstellung der Verbindung und bei der Bandagierung der Muffe auf dem Bolzenelement Verbindungen, die regelmäßiger sind als die Vertiefungen der Gewinde, die sich allein dadurch ergeben, daß die Spitzen der Muttergewinde in den Hohlräumen der Bolzengewinde angeordnet sind und Gewindestirnflächen nur aneinanderliegen.

Die Montage eines Mutterelementes gemäß der Erfindung wird dadurch hergestellt, daß man die Verbindung der Muffe auf - dem Bolzenelement mit einem bestimmten Drehmoment durchführt.

Gemäß der Erfindung erhält man also ein Mutterelement,, das aus einer rohrförmigen Muffe und einem Bolzenelement besteht, welches die gleichen Merkmale in bezug auf die Festigkeit aufweist wie ein Mutterelement, welches durch Warmformgebung des Rohrendes und konventionelle Herstellung von Gewinden des Anschlages hergestellt wird. >

Die Rohre weisen gemäß der Erfindung zusammengesetzte Mutterelemente auf, die übrigens mit anderen Rohren hergestellt werden können, die auf den identischen Bolzenelementen herkömmliche Mutterelemente aufweisen, und zwar der-art, daß eine vollständige Auswechselbarkeit von Mutterelementen bereits bekannt ist, was der Erfindung entspricht.

Die Mutterelemente gemäß der Erfindung weisen demgegenüber aber den Vorteil auf, daß diese Elemente viel wirtschaftlicher herstellbar sind als ein einziges Teil. Sie ermöglichen auch Reparaturen, um Mutterelemente am Ende beschädigter Rohre wiederherzustellen. Diese Arbeit ergibt sich durch einen einzigen Bearbeitungsvorgang einfach dadurch, weil es nicht notwendig ist, das Rohrende mit einer Überdicke zu versehen.

Außerdem weist die Erfindung den Vorteil auf, daß die Flüssigkeit die im Innern des Rohres strömt, nicht mit der Muffe in B'erührurg kommt, welche aus einem Stahl hergestellt werden kann, cRer be-

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üüglich seiner Qualitäten nach seiner Festigkeit gegen mechanischen Verschleiß ausgewählt wird, so daß es nicht notwendig ist, )ei der Auswahl des Stahles auf die Agressivität der verschielenen in den Rohren transportierten Flüssigkeiten Rücksicht zu. lehmen. Selbst die Art des Metalles der Muffe kann nach den Gesichtspunkten ausgewählt werden, denen die Muffe von außen unter*- Liegt.

Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß gemäß der Erfindung die iohrelemente aneinanderstoßend verbunden sind (das Ende des wirk-Lichen Bolzenelementes wird gegen das Ende des Scheinbolzeneleaentes gelegt) und zwar, bis sie miteinander verbunden~sind und lurch die Rohrmuffe zusammengehalten werden. Außerdem besitzen lie Enden der wahren und Scheinbolzenelemente, die radialen und ixialen Drücken ausgesetzt sind, d,h» also dreidimensional beansprucht werden, einen hervorragenden Widerstand gegen Dauerbruch, insbesondere bei Wasserstoff.

Zwecks besserer Ve^anschaulichung der Erfindung ist diese anhand sines Beispieles veranschaulicht, welches die Erfindung Jedoch licht begrenzt· Es sind viele andere Ausführungsformen denkbar, /on denen einige ebenfalls beispielsweise dargestellt sind.

Cn den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrve rb indung;

Fig. 2 einen Längsschnitt in wesentlich vergrößertem Maßstab und zwar durch den Bereich, wo das wirkliche Bolzenelement und das Scheinbolzenelement miteinander verbunden sind;

Fig. 3 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab, die das Spiel veranschaulicht, welches zwischen dem Ende des Schein« bolzenelementes und der Muffe besteht;

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Fig. 4· einen teilweisen Schnitt, der das Miteinanderdurchdringen der zwei Muttergewinde der Muffe zeigt;

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung, die das Spiel veranschaulicht, welches zwischen den Gewinden des Scheinbolzenelementes und der Muffe nach Art einer besonderen Ausführungsform besteht.

In den Zeichnungen ist das Bolzenelement mit 1 und das Mutterele ment mit 2 bezeichnet worden«. Entsprechend der Erfindung besteht das Mutterelement aus einem scheinbaren Bolzenelement 3» auf wel ches eine bleibende Gewindemuffe 4 aufmontiert ist·.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform weist die Muffe 4 zwei Muttergewinde 5 und 6 auf, die auf zwei kegelstumpf förmigen Flächen angeordnet sind, beispielsweise in der Ebene I, in welcher sich die Überschneidung der zwei Gewindekonen der Muf fe befindet.

Die relativen Lagen der zwei Gewinde 5 und 6 werden im folgenden noch im einzelnen beschrieben.

Das scheinbare Bolzenelement 3 ist an seinem Ende an einer Schulter befestigt, die das Einschrauben des Bolzenelementes in das Mutterelement begrenzt und die Dichtigkeit dieser Verbindung sicherstellt.

Diese Schulter weist auf ihrem inneren Umfang eine konvexe kegelstumpf förmige Zone 7 auf, dessen Gipfel zur Seite des Endes des Mutterelementes 2 gerichtet ist« Die Fläche dieser kegelstumpfförmigen Zone 7 bildet mit einem Schnitt durch die Achse der Verbindung einen Winkel, der wenigstens dem Reibungswinkel entspricht, dex¹ beim Festschrauben dieser Fläche und des entsprechenden Teiles 8 des Endes des Bolzenelementes besteht« Dieser Winkel liegt'meistens zwischen 10 und 30°, vorzugsweise zwischen 15 und 20°«,

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Die Schulter, die am Ende des scheinbaren Bolzenelementes 3 angeordnet ist, besitzt ebenfalls eine geneigte konkave, periphere Zone 9, und zwar umgekehrt in bezug auf die Neigung der kegelstumpf förmigen Zone 7·

Die Neigung dieser peripheren Zone 9 kann in ausreichend großen Maßen variieren, was lediglich von der Funktion des Verbindungstypes abhängt, den man herstellen will.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Neigung etwa 60°, wobei dieses Maß auf eine Ebene bezogen ist, die senkrecht zur Achse der Verbindung verläuft.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Neigung der kegelstumpfförmigen Zone 9 zwischen 8 und 15° betragen, ausgedrückt als Abweichung vom Durchmesser des Konus in bezug auf die axiale Verschiebung.

Während die Zone 7 gemäß der Erfindung geometrisch gesehen eine konische Oberfläche haben muß, die ein Gleiten der entsprechendien konischen Fläche 8 des Bolzenelementes 1 ermöglicht, ist es bei der peripheren Zone 9 nicht erforderlich, daß diese konische Fläche im geometrischen Sinne begrenzt ist, denn ihre Rolle besteht lediglich darin, als Anschlag und zur Abdichtung am äuße·* ren Ende des BolzeneüLementes zu dienen, wenn dieses letztere mit Hilfe der konischen Zone 7 gegen das Ende gelangt.

Der Vorsprung der konischen Zone 7 in einer Ebene, die senkrecht zur Achse der Verbindung liegt, weist eine Fläche auf, die viel größer ist als die Fläche des Vorsprunges der peripheren Zone 9 in der gleichen Ebene« Die Fläche der konischen Zone 7 muß genügend groß sein, um eine Einschraubbegrenzung des Bolzenelementes 1 in das Mutterelement 2 zu schaffen, ohne dabei an den Flächen 7 oder 8 der Bolzen- oder Mutterelemente bleibende Verformungen zu erzeugen. ,

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Im Gegenteil, die periphere Fläche 9 ist.dazu bestimmt, eine Gegenstütze zu bilden, um seitlich die entsprechende Fläche 10 des Bolzenelementes 1 aufzunehmen, wenn das Ende des letzteren gegen das Ende zurückgestoßen wird, was durch eine radiale Gleitbewegung der Fläche 8 auf der Fläche 7 erfolgt. Während des Verspannens wird die Fläche 9 prinzipiell radialen Beanspruchungen unter worfen,. während die Fläche 7 grundsätzlich unter axialen Beanspruchungen steht.

Während der Montage der Verbindung ergeben sich so Verformungen der Fläche 10 und des Metalls, welches an diese Fläche in dem Element 1 angrenzt, die in bestimmten Fällen von Lauer sein können, welche eine automatische Beseitigung dieser Schaden gewährleistet, die an dieser besonders empfindlichen Zone des Endes des Bolzenelementes auftreten können. Derartige Schäden können beispielsweise durch Schläge während der Einführung des Bolzenelementes in das Mutterelement auftreten.

Das Bolzenelement ist mit einem konischen Gewinde 11 versehen, welches dem Gewinde 5 der Muffe entspricht, während das Scheinbolzenelement 3 ein kegelstumpfförmiges Gewinde 12 aufweist, das dem Gewinde 13 entspricht.

In Fig. 2 sind drei Schnittebenen I, II, III eingezeichnet, die senkrecht zur Achse der Verbindung verlaufen.

Der Schnitt I entspricht derjenigen Ebene, in welcher die zwei kegelstumpfformigen Flächen der Muffe A- zusammenwirken, auf denen die Gewinde 5 und 6 angeordnet sind. In dem Fall der beschriebenen Ausführungsform ist die Ebene I im gleichen Abstand von den beiden Enden der Muffe angeordnet.

Der Schnitt II entspricht der Grenze der Zone, wo das Gewinde 11 des Bolzenelementes 1 zur Zeit der Verbindung mit dem Gewinde 5 der Muffe A- zusammenwirkt. Das Gewinde 5 der Muffe A- ist zwischen

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den Ebenen I und II jenseits der Ebene I verlängert. Das Gewinde 5 ist in diesem Bereich bis auf einen kleinen Teil überhaupt nicht vorhanden, so daß diese Zone .ebenfalls das Gewinde 6 der Muffe Λ aufweist.

Der Schnitt III weist an der Stelle, wo er beginnt, ein seitliches Spiel zwischen dem Scheinbolzenelement 3 und dem entsprechenden Element der Muffe 4- auf. '

In Fig. 4 ist schematisch dargestellt, wie die Gewindegänfee des Muttergewindes 5 und 6 der Muffe 4- relativ zueinander dargestellt sind. Diese beiden Gewinde verlaufen im gleichen schraubenlinienförmigen Sinn.

In der Fig. 4- sind die strichpunktierten Linien 5a und 5b sowie 6a und 6b die Linien der Böden und Gipfel der Gewinde bzw. der beiden Gewinde 5 und 6. Die unterbrochenen Linien veranschaulichen die theoretischen Konturen der Gewinde, die mit Rücksicht auf die Verbindung der zwei Gewinde im Raum angeordnet und deswegen nicht geschnitten sind. Schließlich zeigen die punktierten Linien die Konturen der Gewinde, die in ein Gewinde eingeschnitten sind, um die Gewindegänge des anderen Gewindes zu erzeugen.

Daher verlängert sich das Gewinde 6 des rechten Teiles der Fig. links des Schnittes I gemäß der vermeintlichen Linie 15, die entweder in der Vertiefung des Gewindes 5 oder im Innern der Muffe angeordnet ist, und zwar bis zum Punkt 16, wo das Gewinde 6 den Raum 1? hinter dem Gewindegang 18 des Gewindes 5 schneidet.

Ebenso verlängert sich das Gewinde 5 rechts der Schnittebene I gemäß einer vermeintlichen Linie 19, wobei Räume 20 und 21 in den Gewindegängen 22 und 23 des Gewindes 6 geschnitten werden.

Es ist also festzustellen, daß die Einschnitte 17, 20 und 21, sowie diejenigen, die auf den Gewinden existieren können, die in

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der Pig. 4 nicht dargestellt sind, sich immer auf der hinteren Seite der Gewinde befinden, d.h. der Gewindeseite, die beim Zusammenschrauben nicht unter Druck steht.

Das erreicht man durch die Anordnung von zwei Gewinden 5 und 6 relativ zueinander.

Während die zwei Flächen, auf welchen die Gewinde 5 und 6 hergestellt sind (und folglich die konischen Flächen 5& und 5b einerseits, sowie 6a und 6b andererseits, die die Gewinde 5 und 6 bilden) , sind in bezug auf die Schnittebene I der Muffe symmetrisch angeordnet. Das Gewinde 6 ist bezüglich einer vollkommenen Symmetrie gegen die rechte Seite eines Teiles der Gewindehöhe versetzt. Daraus ergibt sich (während das Gewinde 6 vollkommen symmetrisch zum Gewinde 5 ist, wenn es ein Teil der Schnittebene I wäre), daß das Gewinde 6 Teil der Schnittebene Ia ist, welche gegenüber der Schnittlinie I leicht versetzt ist, was aus Fig. 4-hervorgeht.

Bei einer derartigen Wirkungsweise erhält man eine Verbindung der beiden Gewinde 5 und 6, wobei die Seiten der Gewindegänge eines gegebenen Gewindes in die hinteren Flanken der Gewindegänge des anderen Gewindes eingreifen. Auf diese Weise erhält man eine dauerhafte Wirkung des Teiles des Bolzenelementes 1, welches während des Verschraubens zwischen den Ebenen I und II (Fig. 2) angeordnet ist, wobei die Flanken vor den Gewindegängen des BoI-z.enelementes zum Eingriff kommen und sich abstützen, und zwar wenigstens teilweise in die Einschnitte der Gewindegänge des Gewindes 6, die sich aus der Verlängerung des Gewindes 5 nach rechts jenseits der Schnittebene I ergeben.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Spieles zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes J und der Muffe 4· dargestellt.

Der äußere Teil des Scheinbolzenelementes 3 kommt während der

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Bandagierung dieses Elementes in der Muffe 4- jenseits der Schnittebene III, wobei das Gewinde 12 des Scheinbolzenelementes 3 links der Schnittebene 3 hergestellt wird, und zwar mit einer etwas größer ausgeprägten Konizität als in dem Teil rechts der Schnittebene III (was aus Fig. 3 zu ersehen ist).

Die Mantellinie des Bodens des Gewindeganges 12b des Gewindes entspricht dem Teil des Gewindes, welcher auf der rechten Seite der Schnittebene III angeordnet ist, während die Linie mit der Bezugszahl 12a dem'Gewindeteil links der Schnittebene III entspricht. Das ist deshalb der Fall, um ein progressives Spiel zwischen dem Scheinbolzenelement 3 und der Muffe, also zwischen den Schnittebenen II und III, zu gewährleisten, was man besonders deutlich in der Fig. 3 erkennen kann.

In Fig. 5 ist schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich- auf die betreffenden Höhen der Gewindegänge des Bolze'ngewindes 12 sowie auf die Vertiefungen der Gewindegänge der Muffe 4- bezieht.

Bei dieser Ausführungsform läßt man in allen Fällen zwischen den Gipfeln der Gewindegänge des Gewindes 12 und den Vertiefungen der Gewindegänge des Gewindes 6 sowie zwischen den hinteren Flanken der Gewindegähge dieser beiden Gewindes ein Spiel, bestehen.

Das erreicht man dadurch, daß die maximale Fertigungstoleranz für die Höhen der Gewindegänge des Gewindes 12 kleiner ist als die minimale Herstellungstoleranz für die Tiefe der Rillen der Gewindegänge des Gewindes 6»

Auf diese Weise erhält man eine große Genauigkeit bei der Befestü gung, mit welcher das Scheinbolzenelement 3 auf die Dauer mit Hilfe einer. Bandagierung in die Muffe 4- einmontiert wird.

Dieses charakteristische Merkmal der relativen Spiele, welches

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bei der präzisen Anordnung durch Bandagierung des Scheinbolzens auf der Muffe günstig ist, kann bei einer Verbindung gemäß der Erfindung realisiert werden, weil es nicht notwendig ist, daß eine Dichtigkeit entlang der Länge der Gewinde existiert, die die Bolzenteile mit der Muffe verbinden, was in bestimmten Fällen vorteilhaft sein kann.

Zwecks besserer Verdeutlichung der Erfindung wird diese im folgenden durch ein Herstellungsbeispiel, beschrieben, und zwar durch Zahlenangaben, die sich auf relative Abmessungen verschiedener Teile beziehen, die im folgenden beschrieben werden.

) Bei den zusammengefügten Rohren handelt es sich um Stahlrohre, die für die Erdölindustrie bestimmt sind und einen Außendurchmesser von 127,4· mm und eine Dicke von 9,19 mm haben.

Die Gewinde, mit denen diese Rohre mit der Muffe verbunden werden, haben ein unsymmetrisches, trapezförmiges Profil mit sehr abgerundeten Winkeln. Die Seiten der Gewindegänge haben bezüglich einer Ebene, die senkrecht zur Rohrachse verläuft, eine Neigung von 3°· Die Teilung des Gewindes beträgt 5»08 mm, was einer Gewindebreite von 2,54- mm entspricht.

Die Muffe hat eine Gesamtlänge von 231 mm und an ihren Enden eine Dicke von 7 mm. Die Konizität der mit Gewinde versehenen Konen entspricht einer Durchmesservergrößerung von 6,25$ der Längsverschiebung.

Das Gewinde, welches das Scheinbolzenelement aufnimmt, ist in bezug auf die Symmetrieebene um eine Entfernung von 1,5 nun verschoben (diese Entfernung entspricht dem Abstand zwischen den Schnittebenen I und Ia der Fig. 4).

Die Fläche 7, die die Haltefläche bildet, und die Fläche 8 des Bolzenelementes sind bezüglich einer Ebene, die senkrecht zur

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Rohrachse verläuft, um 15° geneigt. Die Breite dieser Flächen beträgt Λ mm.

Die Eeigung der Flächen 9 und 10 beträgt in bezug auf eine senkrecht zur Rohrachse verlaufende Ebene 87°, was einer Konizität von 10$ entspricht, wenn man diese auf die Durchmesser berechnet.

Der Abstand zwischen den Ebenen I und II beträgt 10 mm, zwischen den Ebenen II und III 17 mm.

Die Änderung der Konizität des Gewindes, welches am Ende des Scheinbolzenelementes Jenseits der Schnittebene III angeordnet ist, ist so groß, daß das maximale Spiel zwischen der Muffe und dem Ende des Scheinbolzenelementes 3 0,25 mm beträgt. Dieses Spiel verbietet es, daß das Ende des Scheinbolzenelementes Deformationen aushalten muß, die jenseits seiner elastischen Grenze liegen.

Es versteht sich von selbst, daß die hier beschriebene Ausführunge form keine charakteristischen begrenzenden Merkmale aufweist, sondern jede gewünschte Abänderung erfahren kann, ohne den Rahmen del Erfindung zu verlassen.

Insbesondere ist es klar, daß die Zone 9 der Schulter, sowie die¹ entsprechende Zone 10 des Bolzenelementes Formen und Neigungen aufweisen können, die wesentlich verschieden von denjenigen sind, welche in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es ist auch klar, daß das Spiel, welches gemäß der Erfindung zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes und der entsprechenden Fläche der Muffe bestehen muß, auch dadurch erhalten werden kann, daß man die Konizität des Gewindes ändert. Es ist allerdinge notwendig, daß das Spiel groß genug ist, um den Ausgleich der Herstellungstoleranzen der beiden Gewinde in der Muffe zu ermöglichen. Andererseits muß es klein genug sein, daß bei der Verbin-

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dung am Ende des Scheinbolzenelementes keine nachteiligen benden Deformationen bestehen.

Die Abschrägungen I3 und 14, die am Inneren der Rohre auf der Ebene der Schulter angeordnet sind, sind keine charakteristischen Merkmale der Erfindung.

Genauso könnte man in bestimmten !Fällen die Anschläge zwischen dem wirklichen und dem scheinbaren Bolzenelement so ändern, daß der Anschlag des Mutterelementes innen konkav und außen konvex ausgebildet sein kann.

Ansprüche

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Claims

A η s τ) r ii

1) Stoßverbindung für Metallrohre, insbesondere für"die Ölindustrie, wobei das Bolzenelement ein Gewinde aufweist, wel~ ches auf einer kegelstumpfformigen Fläche angeordnet ist und in einem Gewinde von entsprechender Form festgeschraubt wird, welches auf einer kegelstumpfformigen Fläche des Endes des Mutterelementes angebracht ist, daß eine Schulter vorhanden ist, die sich am inneren Ende des Gewindes des Mutterelementes befindet und das Einschrauben des Bolzenelementes begrenzt, so daß das Ende des Bolzenelementes gegen die Schulter anschlägt, die auf ihrem inneren Umfang eine konvexe konische Zone aufweist, die von einer konkaven peripheren Zone umgeben ist, und daß zwischen dem Ende des Bolzenelementes und dem gegenüberliegenden Teil des Mutterelementes ein Spiel vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mutterelement aus einer Muffe besteht, die mit zwei Muttergewinden versehen ist, welche auf kegelstumpfformigen Flächen angeordnet sind, wobei eines dieser Gewinde dazu dient, abnehmbar das Gewinde des Bolzenelementes aufzunehmen, während das andere endgültig das entsprechende Gewinde eines Scheinbolzenelementes aufnimmt, daß das Ende des Scheinbolzenelementes mit einer Sohulter versehen ist, welche die konvexe konische Zone aufweist, die von der konkaven peripheren Zone umgeben ist und daß zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes und dem entsprechenden Teil der mit Gewinde versehenen Muffe ein radiales seitliches Spiel besteht.

2) Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kegelstumpfförmige Gewinde der Muffe, die das Bolzenelement aufnimmt, sich jenseits des Kreises der Rille (Schnittebene von zwei mit Gewinde versehenen Konen) der Muffe fortsetzt, und zwar beim Übergang in das Gewinde, welches das Scheinbolzenelement aufnimmt.

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3) Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gewindebereich, der das Scheinbolzenelement aufnimmt, nicht die kompletten Flanken des Gewindes der Muffe, die das Element aufnehmen, durch Einschneiden in die hinteren Flanken des Gewindes entstehen, welche das Scheinbolzenelement aufnehmen.

4·) Verbindung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Schulter, die auf dem Scheinbolzenelement angeordnet ist, in dem Bereich der Muffe liegt, der das Gewinde aufweist, welches das Scheinbolzenelement aufnimmt·

5) Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fläche der Schulter in dem Teil der Muffe befindet, welcher das Gewinde zur Aufnahme des Scheinbolzenelementes aufweist, jenseits der Verlängerung in dem Teil, der das wirkliche Bolzenelement aufnimmt.

6) Verbindung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß das seitliche Spiel, welches radial zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes und dem entsprechenden Teil der mit Gewinde versehenen Muffe besteht, genügend groß ist, um die Fertigungstoleranzen der zwei Gewinde der Muffe auszugleichen., andererseits aber genügend klein ist, um alle bleibenden Deformationen zu vermeiden, die für das Ende des Scheinbolzenelementes von Nachteil sind.

7) Verbindung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das seitliche Spiel, welches radial zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes und dem entsprechenden Teil der mit Gewinde versehenen Muffe besteht, dadurch entsteht, daß das Ende des Scheinbolzenelementes eine größere Konizität oder eine Verminderung des Durchmessers (aufweist.

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8) Verbindung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das seitliche Spiel, welches radial zwischen dem Ende des Scheinbolzenelementes und äem entsprechenden, mit Gewinde versehenen Teil der Muffe besteht, dadurch erreicht wird, daß die Konizität vermindert oder der Durchmesser vergrößert wird und zwar in dem Teil der mit Gewinde versehenen Muffe, der sich gegenüber dem Ende des Scheinbolzenelementes befindet·

9) Verbindung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe durch Bandagierung und/ oder Kleben auf dem Scheinbolzenelement befestigt ist·

10) Verbindung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantellinie des konvexen konischen Bereiches, die sich am inneren Umfang der Schulter befindet, einen Winkel zwischen 10 und 30°» vorzugsweise zwischen 15 und 20° zu einer Ebene aufweist, die senkrecht zur Achse der Verbindung liegt·

11) Verbindung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Gewinde versehene Muffe aus einem anderen Stahl besteht $ls der Stahl für das Bolzenelement und das Scheinbolzenelement·

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