DE2622944A1

DE2622944A1 - Schraubgewindeverbindung

Info

Publication number: DE2622944A1
Application number: DE19762622944
Authority: DE
Inventors: David Michael Frederick Parker
Original assignee: ATTOCK OILFIELD EQUIP
Current assignee: ATTOCK OILFIELD EQUIP
Priority date: 1975-09-19
Filing date: 1976-05-21
Publication date: 1977-03-24
Also published as: GB1503395A; AU502355B2; FR2324973B1; NO761774L; JPS5239821A; FR2324973A1; AU1435076A

Description

4S90 Herne 1, 8000 MOnchen 40,

Freiligrathstraße 19 _, , , _Β », _e__u Eisenacher Straße 17

Postfach 1140 Dipi.-ing. H. Π. tSanr Pat.-Anw. Beider

DIpK-PhyS. EdUard BelZler Fernsprecher:*3011

⁵¹⁰¹⁴ Dlpl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ^³⁰¹³

Ttlegramrnanschrlft: Telegrammanschrifl:

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat Mönchen

T«lex 08229853 Telex 5215360

~l Bankkonten:

Bayerische Vereinsbank Mönchen 952 Dresdner Bank AG Herne 7-6204ΘΘ Postscheckkonto Dortmund 558 68-467

_l

Re,._: M 05 623 B/h.

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München

21. Mai 1976

ATTOCK OILFIELD EQUIPMENT COMPANY LIMITED Faraday Road, Southfield Industrial Estate, Glenrothes South Fife KY6 2RU, Schottland

Schraubgewindeverbindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubgewindeverbindung bestehend aus einem mit Außengewinde versehenen rohrförmigen Glied, das als Steckende bezeichnet werden soll, und einem mit Innengewinde versehenen rohrförmigen Glied, das als Muffe bezeichnet werden soll, zur Verbindung von voreinanderstoßenden Rohrteilen durch Einschrauben des am Ende eines Rohrabschnittes befestigten Steckendes in eine am einen Ende eines anderen Rohrabschnittes befestigte Muffe. Steckende und Muffen solcher Verbindungen können einstückig mit den Rohrabschnitten hergestellt sein, die man miteinander verbinden will. Gegebenenfalls können die Steckende und Muffen auch fest an den Enden der Rohrabschnitte, die miteinander verbunden werden sollen, befestigt sein, beispielsweise durch Anschweißen. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird das Ende eines Steckendes oder einer Muffe, das mit einem Rohrabschnitt verbunden werden soll, als das axiale Innenende des Steckendes bzw. der Muffe bezeichnet,

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während das vom Rohrabschnitt abgewendete Ende von Steckende oder Muffe als das axial äußere Ende von Steckende oder Muffe bezeichnet werden soll.

Es ist bekannt Steckende-Muffen-Verbindungen der angegebenen Art zur Verbindung von Rohrabschnitten zu verwenden, die axial in eine Erdformation eingetrieben werden, beispielsweise senkrecht nach unten in den Meeresboden. Die Verbindungsarbeiten haben häufig unter extrem ungünstigen klimatischen Bedingungen von freiliegenden Plattformen, beispielsweise ölbohrtürmen oberhalb der Erdformation auszuerfolgen, in die die Rohrabschnitte eingetrieben werden sollen. Um das Einsetzen oder "Anspitzen" des Steckendes des einen Rohrabschnittes in die Muffe des darunterliegenden Rohrabschnittes zu erleitern, ist es allgemein üblich, konische Gewinde sowohl auf dem Steckende als auch in der Muffe vorzusehen, so daß bei einem kleinen Fehler der Ausfluchtung zwischen den beiden zu verbindenden

Rohrabschnitten das axial äußere Ende des Steckendes mit dem geringeren Durchmesser noch in die größeren Durchmesser aufweisende Bohrung des axial äußeren Endes der darunterliegenden Muffe eingesteckt werden kann.

Die Verwendung konischer Gewinde auf solchenSteckende-Muffen-Verbindungen erzeugt eine sprengende Kraft auf die Verbindung, wenn das Steckende in die Muffe eingezogen wird und wenn die angeschlossenen Rohrabschnitte dann zum Eintreiben der verbundenen Rohrabschnitte in die Erdformation in axialer Richtung belastet werden. Die Verbindung unterliegt also einer Sprengkraft infolge des Druckes von innen nach außen in der Verbindung zwischen den Gewinden an Steckende und Muffe. Die Verbindung kann auch Kräften ausgesetzt werden, die Steckende und Muffe auseinanderzuziehen in der Lage sind, was sich ergibt, wenn die Achsen der beiden miteinander verbundenen Rohrabschnitte zueinander geneigt werden, wenn die Rohrabschnitte in die Erdformation eingetrieben werden.

Es wurden bereits verschiedene Vorschläge für die Auslegung und Konstruktion von Steckende-Muffen-Verbindungen gemacht,

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in denen die Wirkung der Spreng- und anderen Kräfte, wie sie oben erläutert worden sind, reduziert wird, jedoch führte keiner der bekannten Vorschläge zu einer vollständig zufriedenstellenden Verbindung. Die Erfindung will eine verbesserte Steckende-Muffen-Verbindung der angegebenen Art schaffen.

Die Erfindung geht somit aus von einer Steckende-Muffen-Verbindung zum stirnseitigen Anschluß von zu verbindenden Rohrabschnitten mit einer Muffe mit innerem kegelstumpfförmigen Schraubengewinde und mit einem Steckende mit einem äußeren kegelstumpfförmigen Schraubgewinde zum Einsetzen in Schraubeingriff mit dem Schraubgewinde in der Muffe, wobei der Stift eine erste Schulter aufweist, die mit dem axial äußeren Ende der Muffe in Eingriff bringbar ist, wenn das Steckende voll in der Muffe festgezogen ist, die in Eingriff kommenden Oberflächen der ersten Schulter und das axial äußere Ende der Muffe zu den Längsachsen von Steckende und bzw. Muffe geneigt sind, so daß beim vollen Anziehen des Steckendes in der Muffe einer radialen Expansion des axial äußeren Endes der Muffe durch die erste Schulter entgegengewirkt wird, und kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß das axial äußere Ende des Steckendes mit einer zweiten Schulter in der Muffe in Eingriff bringbar ist, wenn das Steckende voll in der Muffe angezogen ist, wobei die in Eingriff zu bringenden Oberflächen der zweiten Schulter und des axial äußeren Endes des Steckendes zu den Längsachsen von Muffe bzw. Steckende geneigt sind₉ so daß beim vollen Anziehen des Steckendes in der Muffe einer radialen Kontraktion des axial äußeren Endes des Steckendes durch die zweite Schulter entgegengewirkt wirdο

In einer bevorzugten Ausfüiirungsform der erfindungsgemäßen Verbindung umgibt wenigstens eine Umfangszone der ersten Schulter eine Umfangszone des axial äußeren Endes der Muffe, wenn das Steckende voll in der Muffe angezogen ist und wenigstens eine Umfangszone der zweiten Schulter eine Umfangszone des axial äußeren Endes des Steckendes, wiederum, wenn das Steckende voll in der Muffe angezogen ist.

Vorzugsweise weist die erste Schulter eine kegelstumpfförmige

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Oberfläche auf, deren Achse koaxial mit der Längsachse des Steckendes verläuft. Der Konuswinkel dieser Kegelstumpffläche liegt vorzugsweise im Bereich von 150° bis 100°. In diesem Falle weist das axial äußere Ende der Muffe vorzugsweise eine kegelstumpfförmige Oberfläche von dem gleichen, oder im wesentlichen dem gleichen Konuswinkel auf.

Vorzugsweise weist die zweite Schulter eine Kegelstumpffläche auf, deren Achse koaxial zur Längsachse der Muffe verläuft. Der Konuswinkel dieser Kegelstumpfflache liegt vorzugsweise im Bereich von 140° bis 100°. In diesem Falle v/eist das axial äußere Ende des Steckendes vorzugsweise eine kegelstumpfförmige Oberfläche vom gleichen oder im wesentlichen gleichen Konuswinkel auf.

Vorzugsweise sind die Gewinde sowohl auf dem Steckende als auch in der Muffe Sägezahngewinde entsprechend beispielsweise British Standards Specification No» 1657/1955 oder American National Standard ASNI Bl. 9 - 1973. Die Gewindesüge sind auf einem ge-' eigneten Konus geschnitten, wobei ein geeigneter Konus in der Größenordnung von 1 in 8 für- Verbindungen liegt, die zum gegenseitigen Anschluß von Rohren dienen sollen, deren Außendurchmesser 40 cm oder mehr beträgt.

Vorzugsweise ist der Anschluß mit Abdichtungen versehen _t beispielsweise Dichtringen aus einem geeigneten elastischen Material, um das Eindringen von unter Druck stehendem Medium zwischen die Gewinde von Steckende und Muffe zu verhindern. Beispielsweise " kann ein Dichtring auf dem Steckende in der Nähe der ersten Schulter montiert werden, die, wenn das Steckende voll in der Muffe angezogen ist, auf die innere Umfangswandung der Muffe in der Nähs ihres axial äußeren Endes greift. Gegebenenfalls oder zusätzlich kann ein Dichtring in einer Umfangsrille in der inneren Umfangswandung der Muffe in der Nähe der zweiten Schulter montiert sein, die, wenn das Steckende voll in der Muffe angezogen ist, auf die äußere ümfangswand des Steckendes in der Nähe von dessen axialen äußeren Ende greift.

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Eine Ausführungsform einer Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung soll im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden, deren einzige Figur einen Schnitt der zusammengebauten Verbindung zeigt, wobei nur eine Hälfte dieser Verbindung auf einer Seite der Mittellinie der Verbindung gezeichnet ist.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Verbindung enthält eine Muffe, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, und ein Steckende, das das Bezugszeichen 2 trägt. Bei Verwendung der Verbindung zum Anschluß zweier voreinanderstoßenden Rohrabschnitte wird das axial innere Ende 3 der Muffe 1 durch eine ümfangsschweißnaht mit einem Ende eines ersten der beiden nicht gezeichneten Rohrabschnitte verbunden und das axial innere Ende 4 des Steckendes durch eine Ümfangsschweißnaht mit einem Ende des anderen der beiden nicht gezeichneten Rohrabschnitte. Das Bezugzeichen 5 bezeichnet die Längsachse der Verbindung.

Die Muffe ist eine Metallhülse und besteht beispielsweise aus Stahl. Sie weist kreisförmigen Querschnitt auf und ist vom axial äußeren Ende gegengebohrt, so daß eine vergrößerte Bohrung 6 von kegelstumpfförmiger Gestalt entsteht, wobei die Wandung der Bohrung 6 in Richtung vom axial äußeren Ende der Muffe zum axial inneren Ende der Muffe mit einem Verhältnis von annähernd 1 in 8 konisch zuläuft. An ihrem axial äußeren Ende besitzt die Muffe 1 eine Kegelstumpffläche 7 mit einem Konuswinkel von 135°, wobei die Achse dieser Fläche 7 koaxial zur Achse 5 der Verbindung verläuft. Am axial inneren Ende endet die Bohrung 6 in einer kegelstumpfförmigen Schulter 8 mit einem Konuswinkel von 120°, wobei die Achse der Fläche koaxial zur Achse 5 der Verbindung verläuft. Ein konisches Sägezahngewinde 9 ist in die Wandung der Bohrung 6 eingeschnitten und entspricht beispielsweise BSS 1657/1953. Die Flanke 10 des Gewindes 9 ist im wesentlichen senkrecht zur Wandung der Bohrung 6 angeordnet, was bedeutet, daß diese Flanke unter einem Winkel von annähernd 7° zur Achse 5 der Verbindung verläuft.

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Bei dem Steckende 2 handelt es sich um eine metallische Hülse von kreisförmigen Querschnitt, beispielsweise aus Stahl, Das Steckende weist ein konisches Sägezahngewinde 11 entsprechend dem Gewinde 9 der Muffe 1 auf, wobei die Flanke 12 dieses Gewindes wiederum unter einem Winkel von annähernd 7° zur Achse 5 der Verbindung angeordnet ist. Zwischen dem axial äußeren Ende

13 des Steckendes 12 und dem axial äußeren Ende des Gewindes

11 ist das Steckende Z mit einer kegelstumpfförmigen Oberfläche

14 versehen, die eine Verlängerung der kegelstumpfförmigen Oberfläche darstellt, die die Wurzel des Gewindes 11 bildet. Die Oberfläche 14 weist den gleichen Konuswinkel wie die Wandung der Bohrung 6 der Muffe 1 auf und die Oberfläche 14 hat einen Sitz mit geringem Spiel in der Bohrung 6, wenn das Steckende 2 voll, in der Muffe 1 angezogen ist. An seinem axial äußeren Ende weist der Stift 2 eine kegelstumpfförmige Oberfläche 15 mit einem Konuswinkel von 120° auf, wobei die Achse der Oberfläche 15 koaxial zur Achse 5 der Verbindung verläuft. In der Nähe ihres axial inneren Endes weist das Steckende 2 eine kegelstumpfförmige Schulter 16 mit einem Konuswinkel von 135° auf, wobei die Achse der Oberfläche 16 koaxial zur Achse 5 der Verbindung verläuft. Die entsprechenden Stellungen der Kegelstumpfflächen 15 und 16 sind so gewählt, daß bei voll in der Muffe 1 angezogenem Steckende 2 die Schulter 16 in Eingriff mit der axial äußeren Fläche 7 der Muffe 1 kommt und die axial äußere Fläche 15 des Steckendes in Eingriff mit der Schulter 8 der Muffe 1.

Aus der bisherigen Beschreibung erkennt man, daß bei voll in der Muffe 1 angezogenen Steckende 2 die Keg'el stumpf fläche 7 der Muffe 1 in die Kegelstumpfschulter 16 des Steckendes 2 eindringt, so daß die Schulter 16 jeder Neigung des axial äußeren Endes der Muffe 1 widerstehen kann, sich radial auswärts infolge von Kräften zu bewegen, denen die Verbindung im Betrieb ausgesetzt ist. Darüberhinaus dringt die kegelstumpfförmige Schulter 8 der Muffe 1 in die kegelstumpfformige Fläche 15 des Steckendes 2 ein, so daß die Schulter 8 jeder Neigung des axial äußeren Endes des Stiftes widerstehen kann, sich radial nach innen infolge von Kräften zu bewegen, denen die Verbindung im Betrieb unterworfen ist.

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Umjdas Eindringen von unter Druck stehenden Medien von außerhalb der Verbindung zwischen die Gewinde 9 und 11 zu verhindern, ist ein Dichtring 17 auf dem Steckende 2 in der Wähe des axial inneren Endes des Gewindes 11 montiert» Wenn das Steckende 2 voll in der Muffe 1 angezogen ist. dann bildet der Dichtring 17 eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen den aufeinander zu weisenden Oberflächen von Steckende 2 und Muffe 1 in der Nähe des axial äußeren Endes der letzteren. Um ein ähnliches Eindringen von unter Druck stehenden Medien von innerhalb öer Verbindung zu verhindern, ist ein Dichtring 18 in einer Umfangsrille 19 in der Wandung der Bohrung 6 in der Nähe der Schulter 8 montiert.

Obwohl die oben beschriebene Verbindung für den Anschluß von Rohrabschnitten jeglichen Durchmessers verwendet werden kann, e ignet sie sich besonders für die Verbindung von Rohrabschnitten mit einem Außendurchmesser von wenigstens 40 cm.

- Patentansprüche: -

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e e rs e i f

Claims

Patentansprüc he

1 J Steckende-Muffen-Verbindung zum Anschluß von voreinanderstoßenden Rohrabschnitten mit einer Muffe mit konischem Innengewinde und einem Steckende mit konischem Außengewinde zum Einschrauben in das Gewinde der Muffe, wobei das Steckende eine erste mit dem axial äußeren Ende der Muffe bei voll in der Muffe angezogenem Steckende in Eingriff kommende Schulter aufweist, wobei die miteinander in Eingriff kommenden Oberflächen der ersten Schulter und des axial äußeren Endes der Muffe zur Längsachse von Steckende bzw. Muffe geneigt sind, so daß bei in der Muffe fest angezogenem Steckende einer racial en Expansion des axial äußeren Endes der Muffe durch die erste Schulter widerstanden wird, dadurch gekennzeichnet , daß· das axial äußere Ende des Steckendes mit einer zweiten Schulter in der Muffe in Eingriff bringbar ist, wenn das Steckende voll in der Muffe angezogen ist, wobei die miteinander in Eingriff kommenden Oberflächen der zweiten Schulter und des axial äußeren Endes des Steckendes zur Längsachse von Muffe bzw. Steckende geneigt sind, so daß bei voll in der Muffe angezogenem Steckende einer radialen Kontraktion des axial äußeren Endes des Steckendes durch die zweite Schulter- entgegengewirkt wird ο
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ze ichnet . daß wenigstens eine Umfangszone der zweiten Schulter eine Umfangszone des axial äußeren Endes des Steckendes umgibt, wenn das Steckende volljin der Muffe angezogen
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder Z₉ dadurch g e k e η η ze ich tm et, daß die zweite Schulter eine kegelstumpfförmige Oberfläche aufweist, deren Achse koaxial zur Längsachse der Muffe verläuft.

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4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Konuswinkel der Kegelstumpffläche der zweiten Schulter im Bereich von 140 bis 100 liegt.
5. Verbindung nach Anspruch 4_S dadurch gekennzeichnet , daß das axial äußere Ende des Steckendes eine kegelstumpf förmige Oberfläche mit dem gleichen oder im wesentlichen dem gleichen Konuswinkel wie die Kegelstumpfoberfläche der zweiten Schulter aufweist.
β. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubengewinde soxirohl des Steckendes als auch der Muffe Sägezahngewinde sind.
7. Verbindung nach einem oder- melieren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _s daß sie mit Dichtungen zur Verhinderung des Eintrittes von unter Druck stehenden Medien zwischen die Gewinde an Steckende und Muffe versehen istο
S. Verbindung nach Anspruch J₅ dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtung aus einem Dichtring besteht _s der auf dem Steckende in der Nähe der ersten Schulter montiert ist, !•reicher bei voll in der Muffe angezogenem Steckende auf die innere Umfangswandung der Muffe in der Nähe ihres axial äußeren Endes freift,
9. Verbindung nach Anspruch 7 oder S, dadurch 'gekennzeichnet j daß die Dichtung aus einem Dichtring besteht_P der in einer Unfangsrille in der inneren Umfangswandung der Muffe in der Nähe der zweiten Schulter montiert ist, welcher bei voll in der Muffe angezogenem Steckende mit der Außenumfangswand des Steckendes in der Nähe seines axial äußeren Endes in .Singriff kommt.

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