DE2717795C2

DE2717795C2 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE2717795C2
Application number: DE2717795A
Authority: DE
Inventors: Thomas L. Houston Tex. Blose
Original assignee: Hydril LLC
Current assignee: Hydril LLC
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1986-09-18
Also published as: IT1073220B; JPS5845632B2; BR7702504A; CA1059551A; AR226023A1; US4161332A; GB1583038A; MX146431A; FR2349095A1; FR2349095B1; DE2717795A1; JPS52148828A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung aus ei-ηετι Steck- und einem Fassungselement, die entlang einer gemeinsamen Längsachse zusammenfügbar sind, mit einem ersten und einem zweiten Paar miteinander verschraubbarer Gewindegänge auf den beiden EIementen, wobei das erste Gewindepaar von dem zweiten Gewindepaar axial beabstandet ist, das erste Gewindepaar einen größeren radialen Abstand von der Achse als das zweite Gewindepaar aufweist, ein erstes Paar ringförmiger Schultern am Ende eines der Elemente bzw. auf dem anderen Element ausgebildet ist und die beiden Teile des ersten Paars Schultern bei normal verschraubter Verbindung nahe beieinander und parallel, jedoch voneinander beabstane it, angeordnet sind.

Eine derartige Rohrverbindung mit einem zweistufigen Gewinde auf dem Stecker und in dem Fassungselement, zwischen denen jeweils eine Zwischenschulter vorgesehen ist, ist aus der US-PS 33 36 054 bekannt. Solche Rohrverbindungen finden bei Bohrloch-Rohrgestängen, Auskleidungen, Leitungsrohren und Bohrrohren Anwendung.

Rohrverbindungen, die in der Ölindustrie eingesetzt werden, müssen aus Gründen des Umweltschutzes allen Gegebenheiten, denen sie ausgesetzt sein können, zuverlässig standhalten, d. h. es ist erforderlich, daß die Rohrverbindungen allen Spannungr oder Verformungszuständen genügen, die bei deren Einsatz auftreten können. In den meisten Fällen werden die Sicherheitsfaktoren mit zunehmendem Schwierigkeitsgrad des Einsatzes der Rohrverbindungen geringer. Es besteht Bedarf für eine Rohrverbindung, die mechanisch integer ist und von Lastspannungen oder -Verformungen durch Zug, Druck, Innendruck, Außendruck, Torsion, Biegung, Wärmeunterschiede oder irgendeine Kombination dieser Faktoren nicht geschwächt wird, bis das Material selbst infolge der Grenzen seiner metallurgischen Eigenschaften durch Riß oder Bruch versagt.

D^r Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß bei der Herstellung der Rohrverbindung das Steck- und das Fassungselement schwalbenschwanzförmig verkeilbar sind, so daß sie nicht ohne plastische Verformung voneinander trennbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein zweites Paar, im wesentlichen kegelstumpfförmiger Schultern auf den beiden Elementen ausgebildet ist, das axial zwischen dem ersten und dem zweiten Gewindepaar angeordnet ist, und daß das erste und das zweite Gewindepaar ineinandergreifende negativ gewinkelte Flanken aufweisen, wobei die beiden kegelstumpfförmigen Teile des zweiten Paars Schultern positiv gewinkelt sind
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemä-

10

15

20

Ben Rohrverbindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Zusammenspiel der kegelstumpfförmig ausgebildeten Zwischenschulter sowie das eine negativ gewinkelte tragende Flanke aufweisende Gewinde führt zu einer schwalbenschwanzförmigen Verkeilung der erfindungsgemäßen Rohrverbindung, die nicht infolge von Innen- oder Außendruck trennbar ist Das Steck- und Fassungselement der erfindungsgemäßen Rohrverbindung können Dicht infolge axialer Spannung oder Drucklasten oder plastische Verformung eines oder beider Elemente im Bereich des Gewindes oder der Schulter voneinander getrennt werden.

Beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Rohrverbindung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert In letzteren sind

F i g. 1 ein Schnitt in einer axifjen Radialebene durch ein Steckelement der Rohrverbindung,

F i g. 2 ein Schnitt in einer axialen Radialebene durch ein Fassungselement der Rohrverbindung,

F i g. 3 ein Schnitt in einer axialen Radialebene durch eine Ausführungsform der Rohrverbindung,

F i g. 4 ein vergrößerter Teilschnitt auf der linie 4 der Fig.l.

F i g. 5 ein vergrößerter Teilschnitt auf der Linie 5 der Fig.!,

F i g. 6 ein vergrößerter Teilschnitt auf der Linie 6 der Fig. 2,

F i g. 7 ein vergrößerter Teilschnitt auf der Linie 7 der F i g. 2, und

F i g. 8 ein vergrößerter Teilschnitt auf der Linie 8 der Fig.l

Wie aus F i g. 3 hervorgeht, weist die Rohrverbindung 210 ein Steck- und ein Fassungselement 211 bzw. 212 auf, wobei die Verbindung eine Achse 213 bildet. Die im Eingriff stehende Gewindeordnung auf den Elementen weist erste und zweite schrauhenlinienförmige Gewindegänge 214 bzw. 215 sowie dritte und vierte schraubenlinienförmige Gewindegänge 214' bzw. 215' auf, die sich dadurch kennzeichnen, daß sie im Steckelement Ringspannuiig erzeugen. Das erste Gewindepaar 214, 215 ist axial vom zweiten Gewindepaar 214', 215' beabstandet. Weiterhin hat das erste Gewindepzar 214, 215 einen größeren Radius zur Achse 213 als das zweite Gewindepaar 214', 215', so daß eine zweistufige Konfiguration entsteht

Die Gewindegänge 214, 215 stehen halbschwalbenschwanzartig im Eingriff miteinander; beispielsweise liegt die Flanke 216 auf dem Gewindegang 214 auf der Flanke 217 des Gewindes 215 auf. Entsprechend liegt so die Flanke 216' auf dem Gewindegang 214' an der Flanke 217' des Gewindegangs 215' auf; auch hier entsteht ein halbschwalbenschwanzförmiger Eingriff. Die gegenüberliegenden Flanken 218,219 auf dem Steck- und dem Fassungselement und die Flanken 218', 219' liegen normalerweise nicht aneinander an; zwischen ihnen bleibt bei der Herstellung der Verbindung typischerweise ein Spiel von etwa 0,5 mm.

Die Steck- und Fassungselemente 211, 212 können jeweils mit Rohrteilen 220, 221 verschweißt sein, bei denen es sich beispielsweise um Bohrrohre oder Auskleidungsrohre handelt, wie sie bei Bohrlöchern eingesetzt werden. Fig.3 zeigt Schweißnähte 222, 223, die einen dreieckigen Querschnitt in axialen Radialebenen aufweisen. Weiterhin sind Schrägen 224, 227 auf dem Steck- und Fassuiigselement sowie auf den Rohrabschnitten dargestellt.

Die aneinanderliegendsn Flanken 216, 217 sowie die

55

60

65 Flanken 215', 217' bilden in axialen Radialebenen negative Winkel Φ, die jeweils von den anderen, rechtwinklig zur Achse 213 liegenden Ebenen 228 und 228' gemessen sind, wie aus den Fig. 1, 2, 5 und 6 ersichtlich ist Typischerweise und für beste Ergebnisse kann der Winke! Φ etwa —15° betragen. Die Flanken 218, 219 sowie 228', 219', können jeweils einen negativen Winkel Δ einnehmen, der größer als Φ und typischerweise etwa 30³ ist, gemessen von den senkrecht zur Achse 213 liegenden anderen Ebenen 229,229'.

Von Wichtigkeit sind weiterhin ringförmige, im wesentlichen kegelstumpfförmige parallele Schultern 239, 240 auf dem Steck- und dem Fassungselement, die unter Druck bzw. dichtend und axial von dem ersten und dem zweiten Gewindepaar beabstandet aneinanderliegen. Diese Schultern 239,240 bilden in axialen Radialebenen Schwalbenschwanzverkeilungen, deren Winkligkeit vorteilhafterweise positiv sein kann, gemessen von einer oder mehreren zur Verbindungsachse rechtwinkligen Ebene bzw. Ebenen. Folglich verhindern die Schultern 239, 240 eine radiale und axiale Trennung des Steckvom Fassungselement und büden e>nen dichten Abschluß. Diese Ebenen sind in F i g. 5 una 6 bei 241 und 242 gezeigt

Wie in den Fig. 1—3 gezeigt ist, kann am Ende des Steckelements und auf dem Fassungselement ein zweites Paar kegelstumpfförmiger paralleler Schultern 235 bzw. 236 sowie ein drittes Paar kegelstumpfförmiger paralleler Schultern 237, 238 am Ende des Fassungselements und auf dem Steckelement angeordnet sein. Die Schultern 235, 236 sind ebenso wie die Schultern 237, 238 beabstandet, wobei bei normaler Herstellung der Rohrverbindung der Abstand geringer als 0.5 mm und vorzugsweise etwa 0,38 mm ist Auf dem positiven Winkel Ψ der drei Schulterpaare (gemessen von den zur Achse 13 rechtwinkligen Ebenen 241—243) und die dadurch entstehende Halbschwalbenschwanzverkeilung wird verwiesen. Für beste Ergebnisse kann der Winkel i^etwa 5° betragen.

Bei der Herstellung der Rohrverbindung legen sich zunächst die Schultern 239,240 des ersten Paares unter Dr .ck und dichtend aneinander an und verhindern geineinsam mit den in Eingriff stehenden Gewindegängen eine radiale sowie auch eine axiale Trennung der beiden Elemente. Ist die axiale Pressung so groß, daß die Schultern 239, 240 verformt werden, legen die Schultern 235, 236 sowie 237, 238 des zweiten und des dritten Paares sich aneinander an und halten das Steck- und das Fassungselement gegen radiale und axiale Trennung fest, d. h. das zweite und das dritte Schulterpaar wirken als Sicherheitsvorrichtung, die eine Zwangsversperrung und -abdichtung des Steck- und des Fassungselements unter allen Bedingungen der Herstellung der Rohrverbindung am Einsatzort gewährleistet. Die Schulterversperrung gewährleistet eine Versperrung innerhalb der gesamten Rohrverbindung. Beim Aufbringen eines hohen Moments zur Herstellung der Rohrv erbindung kön nen die beiden Flemente sich nur schwer infolge einer Verformung oder eines Nachgebens lösen, da die angrenzenden inehiandergeschraubten Gewindegänge der Neigung der Schultern widerstehen, übereinanderzugleiten und die Verbindung aufzutrennen..Zusätzlich setzen die miteinander versperrten Schultern einer vom Strömungsmitteldruck verursachten Trennung der Elemente Widerstand entgegen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung aus einem Steck — und einem Fassungselement, die entlang einer gemeinsamen Längsachse zusammenfügbar sind, nut einem ersten und einem zweiten Paar miteinander verschraubbarer Gewindegänge auf den beiden Elementen, wobei das erste Gewindepaar von dem zweiten Gewindepaar axial beabstandet ist das erste Gewindepaar einen größeren radialen Abstand von der Achse als das zweite Gewindepaar aufweist, ein erstes Paar ringförmiger Schultern am Ende eines der Elemente bzw. auf dem anderen Element ausgebildet ist und die beiden Teile des ersten Paars Schultern bei normal verschraubter Verbindung nahe beieinander und parallel, jedoch voneinander beabstandet, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar, im wesentlichen kegelstumpffönniger Schultern (239, 240) auf den beiden Elementen (211, 212) ausgebildet ist, das axial zwischen dem ersten und dem zweiten Gewindepaar (214, 215; 214', 215') angeordnet ist, und daß das erste und das zweite Gewindepaar (214, 215; 214', 215') ineinandergreifende negativ gewinkelte Flanken aufweisen, wobei die beiden kegelstumpfförmigen Teile des zweiten Paars Schultern (239,240) positiv gewinkelt sind.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schultern (235, 236; 237, 238) des ersten Paars kegelstumpfförmig ausgebildet sind und sich schwaihenschwanzartig verkeilen, wenn das zweite Schulterpaar (239,240) sich beim Verschrauben der Verbindung verformL

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein drittes iaar ringförmiger Schultern (235, 236; 237, 238) am Ende des jeweils anderen der Elemente (212) bzw. auf dem einen der Elemente (211), wobei die Schultern des dritten Paars bei normal verschraubter Verbindung nahe beieinander und parallel, jedoch voneinander beabstandet, angeordnet sind.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des dritten Paars Schultern (235, 236; 237, 238) kegelstumpfförmig ausgebildet sind und sich schwalbenschwanzartig miteinander verkeilen, wenn das zweite Schulterpaar (239, 240) sich beim Verschrauben der Verbindung weitergehend verformt.

5. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Teilen des ersten Paars Schultern (235, 236; 237,238) geringer als etwa 0,5 mm ist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand etwa 0,38 mm beträgt.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Teilen des dritten Paars Schultern (235, 236; 237,238) weniger als etwa 0,5 mm beträgt.

8. Rohrverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand etwa 0,38 mm beträgt.

9. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des zweiten Paars Schulter (239, 240) einen Winkel von etwa 5° zu zur Achse (213) der Verbindung (210) rechtwinkligen Ebene einnehmen.

10. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des ersten Paars Schultern (235, 236; 237,238) einen Winkel von etwa 5° zu zur Achse (213) der Verbindung (210) rechtwinkligen Ebenen einnehmen.

1!. Rohrverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des dritten Paars Schultern (235,236; 237,238) einen Winkel von etwa 5° zu zur Achse (213) der Verbindung (210) rechtwinkligen Ebenen einnehmen.