DE2438387C3

DE2438387C3 - Threaded connection for oilfield pipes

Info

Publication number: DE2438387C3
Application number: DE2438387A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 4032 Lintorf Kaluza
Original assignee: Mannesmannroehren Werke AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1974-08-07
Filing date: 1974-08-07
Publication date: 1978-03-09
Also published as: JPS5142122A; IT1031031B; FR2281488B1; JPS5911063B2; DE2438387A1; DE2438387B2; FR2281488A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindeverbindung für ölfeldrohre, bestehend aus Bolzen und Muffenrohrteil mit komplementärem Gewinde, deren Rohrteile an den Enden mit gewindelosen Endstücken versehen sind, die mit Ausnehmungen in dem jeweils anderen Rohrteil zur Begrenzung der Verschraubung und Erzeugung einer metallischen Abdichtung zusammenwirken und wobei außerhalb des Gewindes mindestens eine radial offene Ringnut vorgesehen ist.The invention relates to a threaded connection for oil field pipes, consisting of a bolt and socket pipe part with complementary threads, the tube parts of which are provided at the ends with unthreaded end pieces that with recesses in the other pipe part to limit the screw connection and create a cooperate metallic seal and at least one radially open outside of the thread Annular groove is provided.

Bei bekannten Gewindeverbindungen dieser Art (z. B. US-PS 22 39 942) erfolgt der Anschlag und hauptsächlich auch die Abdichtung an den Stirnflächen der gewindelosen Endstücke, wobei die zum Rohrinnem hin offene Ringnut einerseits eine Lippe bildet, die die Abdichtung durch Leitungsdruckbeaufschlagung unterstützt, und andererseits einen Ausgleich von Maßabweichungen der Abstände der Stirnflächen am inneren und äußeren Ende der Gewinde sowohl des Bolzen- wie des Muffenrohrteils zuläßt. Weil jedoch bei dieser Ausführung die Anschlagfläche am Bolzenende und deren Gegenfläche im Muffenrohrteil zum senkrechten Rohrquerschnitt nach innen zurückspringend geneigt sind, kann bei gewissen Abstandsverhältnissen der Stirnflächen eine Verschlechterung der DichtwirkungIn known threaded connections of this type (z. B. US-PS 22 39 942) the stop takes place and mainly also the sealing on the end faces of the threadless end pieces, with the towards the inside of the pipe open ring groove on the one hand forms a lip that supports the seal by applying pressure to the line, and on the other hand, a compensation for dimensional deviations in the distances between the end faces on the inner and outer surfaces outer end of the thread of both the bolt as the socket pipe part allows. Because, however, in this version the stop surface at the end of the bolt and its counter surface in the socket pipe part to the vertical Pipe cross-section are inclined so as to recede inwards, with certain spacing ratios the End faces a deterioration in the sealing effect

S eintreten.S enter.

Weiterhin sind auch bei höchsten Drücken gas- und flüssigkeitsdichte Gewindeverbindungen bekannt (z. B. DTPS 21 34 274), bei denen eine Abdichtung zwischen der ballig geformten Umfangsfiäche des gewindelosenFurthermore, gas- and liquid-tight threaded connections are known even at the highest pressures (e.g. DTPS 21 34 274), in which there is a seal between the spherically shaped peripheral surface of the threadless

ίο Boizenendstücks und deren Gegenfläche in der Ausnehmung des Muffenteils erfolgt und bei denen die Anschlagstirnfläche des gewindelosen Bolzenendstücks in Richtung auf seine ballige Umfangsfiäche vorspringend geneigt sowie deren Anschlaggegenfläche in der Ausnehmung des Muffenteils dazu gleichsinnig geneigt ist.ίο Boizenendstücks and their counter surface in the Recess of the socket part takes place and in which the stop face of the threadless bolt end piece projecting inclined in the direction of its convex peripheral surface as well as its abutment counter surface in the Recess of the socket part is inclined in the same direction.

Es erweist sich aber bei diesen und ähnlichen Gewindeverbindungen mit Abdichtungen von der Art Metall auf Metall als schwierig, zusätzliche, ebenso zuverlässige Dichtungen am Gewindeende der Muffe anzubringen, um außerdem das Gewinde nach außen abzudichten, wie es erforderlich ist, wenn inner- und außerhalb des Rohrstranges gefördert wird. Dies liegt im wesendichen daran, daß zwar die Dichtungsballen auf einem verhältnismäßig langen Einschraubweg zur Anlage gebracht werden können, die unterstützende Wirkung der Anschlagflächen auf die Dichtung aber nur auf einem sehr kurzen Einschraubweg erzeugt wird. Die Abstände der Anschlagflächen am inneren und äußeren Ende des Gewindes am Bolzenteil einerseits und am Muffenteil andererseits dürfen nicht voneinander abweichen, da Rohre und Muffen verschiedener Fertigungen miteinander verschraubt werden müssen.It turns out, however, in these and similar threaded connections with seals of the type Metal on metal as difficult, additional, just as reliable seals at the threaded end of the socket to attach to also seal the thread to the outside, as is required when internal and is conveyed outside the pipe string. This is essentially due to the fact that the sealing balls can be brought to the plant on a relatively long screw-in path, the supporting The effect of the stop surfaces on the seal is only generated over a very short screw-in path. the Distances between the stop surfaces at the inner and outer end of the thread on the bolt part on the one hand and on the The socket part, on the other hand, must not differ from one another, since the pipes and sleeves are different Manufacturing must be screwed together.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die radial offenen Ringnuten zum Ausgleich von Maßabweichungen so anzuordnen und auszubilden, daß bei einer Gewindeverbindung, deren metallische Abdichtung hauptsächlich auf dem balligen Umfang des gewindelosen Endstückes erfolgt, von einer Verformung im Ringnutquerschnitt keine Minderung des radialen Anpreßdruckes auf den Dichtungsbereich verursacht wird. Dies hat deswegen große Bedeutung, weil der Anpreßdruck auf die Dichtflächen bei derartigen Gewindeverbindungen nicht nur von der Ringform des Endstückes, sondern auch von der Neigung der zusammenwirkenden Stirnflächen am Endstück an dem einen und an der Ausnehmung an dem anderen Rohrteil erzeugt wird.The invention is based on the object of providing the radially open annular grooves to compensate for dimensional deviations to be arranged and designed in such a way that, in the case of a threaded connection, its metallic seal mainly takes place on the spherical circumference of the threadless end piece, from a deformation in the Ring groove cross-section does not cause a reduction in the radial contact pressure on the sealing area will. This is of great importance because the contact pressure on the sealing surfaces in such Thread connections not only depend on the ring shape of the end piece, but also on the inclination of the cooperating end faces on the end piece on the one and on the recess on the other pipe part is produced.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß bei an sich bekannter Abdichtung zwischen ballig geformten Umfangsflächen der gewindelosen Endstükke und Ausbildung der Anschlagstirnflächen der gewindelosen Endstücke mit einer in Richtung auf ihre ballige Umfangsfiäche vorspringenden Neigung sowie gleichsinnigen Neigung der Anschlaggegenflächen in der Ausnehmung des anderen Rohrteils die Ringnut an der äußeren Oberfläche des Endstückes des Bolzenteiles bzw. an der inneren Oberfläche des Endstückes des Muffenteiles offen ist und das gewindelose ballig geformte Endstück sich an die Ringnut anschließt.The solution to the problem is that with a known seal between spherical shaped peripheral surfaces of the threadless end pieces and formation of the stop faces of the threadless end pieces with a projecting inclination in the direction of their spherical peripheral surface and the same inclination of the mating abutment surfaces in the recess of the other pipe part to the annular groove the outer surface of the end piece of the bolt part or on the inner surface of the end piece of the Socket part is open and the threadless, spherically shaped end piece connects to the annular groove.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Tiefe der Ringnut ein Drittel bis zwei Drittel der an dieser Stelle vorhandenen Rohrwanddicke beträgt und daß die Breite der Ringnut '/3 bis Vi der an dieser Stelle vorhandenen Rohrwanddicke beträgt.Further features of the invention are that the depth of the annular groove is a third to two thirds of the this point is the existing pipe wall thickness and that the width of the annular groove '/ 3 to Vi of the at this point existing pipe wall thickness.

Eine besondere Ausführung besteht darin, daß an dem Endstück mit radial offener Ringnut die sich stirnseitig gegenüberstehenden Anschlagflächen am Muffen- undA special embodiment is that on the end piece with a radially open annular groove which is at the end opposite stop surfaces on the socket and

Bolzenrohrteil um wenige Winkelgrade derartig unterschiedliche Neigungen zum Rohrquerschnitt haben, daß bei der ersten Berührung der Anschlagflächen ein sich zur inneren bzw äußeren Rohroberfläche hin öffnender im Längsschnitt keilförmiger Spalt entstt ht.Bolt tube part have such different inclinations to the tube cross-section by a few degrees that when the stop surfaces are first touched, one opens towards the inner or outer pipe surface a wedge-shaped gap arises in the longitudinal section.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung gelingt es, zuverlässige Abdichtungen der Art ivietall auf Metall am äußeren und inneren Gewindeende zu erzielen. Bei voller Austauschbarkeit der Rohre ist insbesondere nicht zu befürchten, daß die Abdichtung je nach Toleranz der Abstände der Anschlagflächen an den miteinander verschraubten Muffen- und Bolzenteilen bei der einen Paarung nur innen und bei der anderen Paarung nur außen erfolgt.The inventive design makes it possible to achieve reliable seals of the type ivietall on metal achieve outer and inner thread end. With full interchangeability of the pipes is particularly not to worry that the seal depending on the tolerance of the distances between the stop surfaces on the Socket and bolt parts screwed together with one pair only inside and with the other Mating only takes place on the outside.

Ein in der Fi g. 1 schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Die Fi g. 1 zeigt im Teillängsschnitt die Integralverbindung des Muffenrohrteiles 1 mit dem Bolzenrohrteil 3 im verschraubten Zustand. Die ineinandergreifenden Gewinde beider Rohrteile 1, 3 sind mit 2 bjzeichnet. Das Bolzenrohrleil 3 hat ein gewindeloses Endstück 4, das am Umfang bei 5 ballig ist und eine Stirnfläche 6 als Anschlagfläche besitzt. Das Muffenrohrteil 1 hat an dem zugehörigen Gewindeende eine Ausnehmung 7 mit Stirnfläche 8. Eine Abdichtung tritt zwischen Bolzen 5 des Endstückes 4 und der Ausnehmung 7 und auch zwischen den Stii nflächen 6, 8 auf. Die Verschraubung wird durch das Aufeinandertreffen der Stirnf ichen 6, 8 begrenzt.One in the Fi g. 1 schematically illustrated embodiment is described below. The Fi g. 1 shows the integral connection of the Socket pipe part 1 with the bolt pipe part 3 in the screwed state. The interlocking threads Both pipe parts 1, 3 are marked with 2. The Bolzenrohrleil 3 has a threadless end piece 4, the is convex on the circumference at 5 and has an end face 6 as a stop surface. The socket pipe part 1 has on the associated thread end has a recess 7 with an end face 8. A seal occurs between bolts 5 of the end piece 4 and the recess 7 and also between the Stii nflächen 6, 8 on. The screw connection is caused by the meeting of the frontal faces 6, 8 limited.

Eine ähnliche Abdichtung mit Stirnflächen als Anschlagfläche befindet sich am anderen Gewindeende. Hier bewirkt der Ballen 15 des gewindelosen Endstükkes 14 des Muffenrohrteiles 1 mit der Ausnehmung 17 am Bolzenrohrteil 3 die Abdichtung. Die Stirnflächen 16, 18 am Muffenrohrteil und Rolzenrohrteil 3 treffen bei der Verschraubung ebenfalls aufeinander und unterstützen die Abdichtung zwischen dem Ballen 15 und der Ausnehmung 17.A similar seal with end faces as a stop surface is located at the other end of the thread. Here the ball 15 effects the threadless end piece 14 of the socket pipe part 1 with the recess 17 on the bolt tube part 3 the seal. The end faces 16, 18 on the socket pipe part and roller pipe part 3 meet also on top of each other when screwing and support the seal between the ball 15 and the recess 17.

Um eine annähernd gleichmäßige Abdichtung und ein Anschlagen der Rohrteile 1,3 an beiden Gewindeenden zu erreichen, ist das Bolzenrohrteil 3 mit der zum Gewinde hin radial offenen Ringnut 9 versehen. Eine ähnliche Ringnut 10 kann statt dessen oder außerdem am Muffenrohrteil 1 vorgesehen sein.In order to achieve an approximately even seal and a stop of the pipe parts 1,3 at both ends of the thread To achieve this, the bolt tube part 3 is provided with the annular groove 9, which is radially open towards the thread. One Similar annular groove 10 can instead or also be provided on the socket pipe part 1.

In der dargestellten Ausführung vermag sich das Endstück 4 durch Biegung und Stauchung im Querschnitt unter der Ringnut 9 dem Abstand der Anschlagflächen 16, 8 am Muffenrohrteil 1 anzupassen. Die Bemessung erfolgt im Rahmen der Fertigungstoleranzen so, daß ggf. durch eine Verkürzung des Bolzenrohrleiies 3 die gleichmäßige Abdichtung innen und außen am Gewinde erfolgt.In the embodiment shown, the end piece 4 can be bent and compressed in cross section under the annular groove 9 to match the distance between the stop surfaces 16, 8 on the socket pipe part 1. The dimensioning takes place within the framework of the manufacturing tolerances so that, if necessary, by shortening the Bolzenrohrleiies 3 the uniform sealing takes place inside and outside of the thread.

F i g. 2 zeigt das Endstück 4 im Ausschnitt im Zusiand der ersten Berührung der Anschlagflächen 6, 8. Die Anschlagflächen 6, 8 haben derart unterschiedliche Neigungen zum Rohrquerschnitt, daß sich der in F i g. 2 sichtbare Spalt 20 zum Rohrinneren hin keilförmig erweitert. Auf den Zustand in Fig. 2 erfolgt die sogenannte Kraftverschraubung. bei der sich der Spalt 20 noch verengt and ggf. schließt.F i g. 2 shows the end piece 4 in detail in the state the first contact of the stop surfaces 6, 8. The stop surfaces 6, 8 have such different Tendencies to the pipe cross-section that the in F i g. 2 visible gap 20 towards the inside of the pipe is wedge-shaped expanded. The so-called power screw connection takes place in the state in FIG. 2. at which the gap 20 still narrowed and possibly closes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Thread connection for oil field pipe, consisting of bolt and socket pipe part with complementary Threads, the pipe parts of which are provided at the ends with unthreaded end pieces with Recesses in the other pipe part to limit the screwing and production a metallic seal cooperate and at least one outside of the thread radially open annular groove is provided, thereby characterized in that with a known seal between the spherically shaped peripheral surfaces the threadless end pieces and formation of the stop faces of the threadless End pieces with a projecting inclination in the direction of their convex peripheral surface, as well as the same directional inclination of the stop mating surfaces in the recess of the other pipe part Annular groove (9 or 10) on the outer surface of the end piece (4) of the bolt part (3) or on the inner surface of the end piece (14) of the socket part (1) is open and the threadless spherical shaped end piece (4 or 14) adjoins the annular groove (9 or 10).

2. Threaded connection according to claim 1, characterized in that the depth of the annular groove is a Third to two thirds of the existing pipe wall thickness at this point.

3. Threaded connection according to claims 1 and 2, characterized in that the width of the Ring groove '/ 3 to Vi of the pipe wall thickness present at this point.

4. Threaded connection according to one of the preceding claims, characterized in that on the end piece (4 or 14) with a radially open annular groove (9, 10) which face each other on the face side Stop surfaces (6, 8 or 16, 18) on the socket (1) and bolt tube part (3) by a few degrees of this type have different tendencies to the pipe cross-section that at the first touch of the stop surfaces (6, 8 or 16, 18) one opening towards the inner or outer pipe surface in a longitudinal section wedge-shaped gap (20) is formed.