DE3301242A1

DE3301242A1 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE3301242A1
Application number: DE19833301242
Authority: DE
Inventors: Norman Lumsden; Brian Keith Aberdeen Phillips
Original assignee: HUNTING OILFIELD SERVICES(UK)LTD; Hunting Oilfield Services Uk Ltd Aberdeen; Hunting Oilfield Services Ltd
Current assignee: Oil States Industries UK Ltd
Priority date: 1982-01-18
Filing date: 1983-01-15
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE3301242C2; NO158435B; GB8300092D0; GB2113334A; NO158435C; GB2113334B; FR2520050A1; CA1183886A; US4525001A; NO830128L; JPS58124886A; JPH0254476B2; FR2520050B1

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rohrverbindungen insbesondere solche, die zur Verbindung von Rohrabschnitten eines Rohrzuges beim Bohren verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Rohrverbindung, bestehend aus einem. Rohrbolzenteil mit einer allgemein kegelstumpf förmigen äußeren Randfläche und einem Rohrhülsenteil mit einer allgemein kegelstumpfförmigen inneren Randflache, die der äußeren Randfläche des Rohrbolzens entspricht, bei der diese Flächen bei vollständiger Verbindung der Teile miteinander, so aufeinanderliegen, daß in diesen Flächen vorgesehene ringförmige Nuten und Vorsprünge miteinander in Eingriff stehen und dadurch bei vollständiger Verbindung der Teile die Teile in bezug auf eine Längsbewegung miteinander fest verbinden, und bei der, wenn die Teile miteinander in vollem Eingriff stehen, um sie wieder voneinander zu lösen, ein Medium unter Druck zwischen die Randflächen eingebracht wird, wie sie im britischen Patent Nr. 1 573 945 und den britischen Patentanmeldungen Nr. 7 844 120 und 8 201 249 beschrieben ist.

Im britischen Patent Nr. 1 573 945 ist eine Rohrverbindung beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Rohrbolzenteil eine äußere kegelstumpfförmige Randfläche besitzt und daß ein Rohrhülsenteil eine kegelstumpfförmige innere Randflache, die der kegelstumpf förmigen Randfläche des Rohrbolzenteils entspricht, besitzt, so daß diese Flächen, wenn die Teile zusammengefügt werden, aufeinanderliegen. Im

Gebrauch sind diese Teile ineinandergeschoben und in Längsrichtung durch ineinandergreifende, ringförmige Vorsprünge und Nuten, die an der Randfläche angebracht sind und sich räumlich voneinander getrennt über die volle Ausdehnung der zwei Flächen erstrecken, fest miteinander verbunden.

Beim Zusammenschieben der beiden Teile werden die Teile anfänglich so weit zusammengeschoben, bis zumindestens Teile der zum Überlappen bestimmten Bereiche miteinander in Eingriff stehen und somit eine Abdichtung herbeiführen. Darin wird ein Medium unter Druck vorzugsweise zwischen den Teilen zugeführt, um das erste Teil auszudehnen und/oder den Rohrbolzenteil zusammenzuziehen, während zur selben Zeit eine Längskraft auf die Teile aufgebracht wird, um sie zusammenzufügen und die Vorsprünge und Nuten miteinander in Eingriff zu bringen. Um die Teile zu trennen, wird wiederum ein Medium unter Druck zwischen die Teile zugeführt, um den Rohrhülsenteil auszudehnen und/oder den Rohrbolzenteil zusammenzuziehen, um allmählich die Vorsprünge aus den Nuten zu bringen, und so das Lösen der Verbindung in Längsrichtung zu ermöglichen. Damit jedoch das unter Druck stehende Medium effektiv wirken kann, müssen an beiden Seiten der überlappenden kegelstumpf förmigen Flächen Dichtungen vorhanden sein. Zusätzlich ist herausgefunden worden, daß wenn eines der beiden Teile beim Ausdehnen oder Zusammenziehen das Bestreben hat, von der Kreisform abzuweichen, die resultierende ovale Form eines der Teile ein Abbrechen der Dichtung derart bewirkt, daß der Druck des Druckmediums absinkt, und somit die Teile nicht mehr voneinander getrennt werden können.

Dementsprechend besteht die Erfindung aus einer Rohrverbindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Rohrbolzenteil eine äußere Randfläche von allgemeiner Kegelstumpfform besitzt, und daß ein .Rohrhülsenteil eine innere Randfläche von allgemeiner Kegelstumpfform hat, die der äußeren Randfläche des Rohrbolzenteiles entspricht und die auf der äußeren Randflache des Rohrbolzenteiles aufliegt, wenn die Teile miteinander in vollem Eingriff stehen; die Randflächen besitzen ringförmige Vorsprünge und Nuten, die miteinander in Eingriff stehen, wenn die Teile vollständig zusammengefügt sind, um die axiale Befestigung der Teile miteinander zu bilden; außerdem kann, wenn die Teile miteinander in vollem Eingriff stehen, unter Druck ein Medium zwischen den Randflächen zugeführt werden, um die Teile voneinander zu trennen; das freie Ende der Fläche von mindestens einem der Teile des Rohrbolzenteiles oder des Rohrhülsenteiles enthält dabei einen ringförmigen Bereich, der entgegen der Neigung der Randflachen geneigt ist, und wenigstens einer, entweder Rohrbolzenteil oder Rohrhülsenteil besitzt eine entsprechend dazu geneigte Ringfläche, die bei vollem Eingriff der Teile miteinander über der entsprechenden Fläche des Rohrbolzenteils oder Rohrhülsenteils zu liegen kommt und geringfügig von ihr entfernt ist, so daß diese Flächen miteinander in Dichtungskontakt kommen, wenn, um die Teile zu trennen, ein Medium unter Druck zwischen die Randflächen der Teile eingebracht wird.

Diese geneigten Flächenbereiche der Teile verursachen dann die Abdichtung an den Enden der kegelstumpfförmigen Flächen, wenn durch das Ausdehnen und/oder Zusammenziehen der Teile das Abheben der Vorsprünge

aus den Nuten zur Trennung der Teile ermöglicht wird. Zusätzlich begrenzen sie jedes Bestreben eines der beiden Teile, von der Kreisform abzuweichen .

Vorteilhafterweise erstrecken sich die Vorsprünge und Nuten auf den Teilen nicht bis zu den freien Enden des Teiles hin, sondern sind etwas zurückversetzt, so daß sie nirgends in axialer Ausdehnung die geneigten Flächen überragen. Die sich so ergebenden Endflächen der Teile können die gleiche Konizität besitzen, wie die kegelstumpfförmigen Flächen, die die Vorsprünge und Nuten aufweisen, oder können zylindrisch sein.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Teile eines Längsschnittes durch

den Rohrbolzenteil und den Rohrhülsenteil einer Rohrverbindung,

Fig. 3 den entsprechenden Teil eines

Längsschnittes, in dem die Teile der Fig. 1+2 miteinander in Eingriff stehen,

Fig. 4 einen Teilausschnitt eines Längsschnittes, der eine Modifikation der Teile aus den Fig. 1 und 2 zeigt.

Wie in den Figuren gezeigt, besteht die Rohrverbindung aus einem Rohrbolzenteil (1) zur Verbindung mit dem Ende eines nicht gezeigten Rohrs und einem Rohrhülsenteil (3) zur Verbindung eines anderen nicht gezeigten Rohrs, daß mit dem Rohr des

Rohrbolzenteiles zu verbinden ist. Der Rohrbolzenteil (1) und das Rohrhülsenteil (3) können durch Zusammenschieben miteinander verbunden werden und haben allgemein sich entsprechende äußere und innere Randflächen (5, 6) von allgemeiner Kegelstumpfform die übereinanderliegend wenn der Rohrbolzenteil (1) sich in vollem Eingriff mit dem Rohrhülsenteil (3) befindet.

Um den Rohrbolzenteil (1) relativ gegenüber dem Rohrhülsenteil (3) axial festzulegen, wenn die Teile miteinander in Eingriff sind, besitzt das Rohrhülsenteil (3) an seiner abgestumpften Kegelfläche (6) mehrere axial voneinander getrennte sich am Umfang erstreckende ringförmige Nuten (oder Vorsprünge) , von denen sich eine jede in einer radialen Ebene erstreckt. Der Rohrbolzenteil (1) hat dementsprechende axial voneinander getrennt sich ringförmig über den Umfang erstreckende Vorsprünge (oder Nuten)., die den Nuten (oder Vorsprüngen) am Rohrhülsenteil (3) entsprechen. Die Nuten und Vorsprünge sind in der Zeichnung nicht im Detail ausgeführt, sondern sind zeichnerisch durch die Bereiche zwischen den durchbrochenen Linien (7, 8) der Flächen (5,. 6) dargestellt. Die Vorsprünge und Nuten sind dergestalt, wie sie in dem britischen Patent Nr. 1 573 945, den damit zusammenhängenden Patentanmeldungen Nr. 7 844 120 oder Nr. 8 201 249 oder jeder anderen Anmeldung, die für sich deren Priorität beantragt, beschrieben sind, und diese Patentschriften sollten als Referenzen zur vollen Beschreibung der Vorsprünge und Nuten herangezogen werden.

Wie gezeigt, erstrecken sich die Vorsprünge und Nuten (7, .8) nicht über die volle Länge der Randflachen der Teile (1., 3), welche an den Enden ringförmige Flächenbereiche (9, 10) und (11, 12) aufweisen. Wie gezeigt haben diese Flächenbereiche (9, 10, 11 und 12) die Form eines abgestumpften Kegels mit der gleichen Konizität wie die Flächen (5, 6), und sie erstrecken sich auch über die dazwischenliegende Fläche, die von den Kopfpunkten der Vorsprünge und den Fußpunkten der Nuten definiert ist. In einer Modifikation erstrecken sich die Flächen {9) und (12) auf dem Niveau der Kopfpunkte der Vorsprünge, und die Fläche zwischen den Nuten und die Flächen (10, 11) erstrecken sich entlang dem Niveau der Fußpunkte der Nuten. In einer anderen Modifikation seien die Flächen (9, 10, 11 und 12) zylindrisch mit Durchmessern, die den Enddurchmessern der benachbarten Vorsprünge und Nuten entsprechend auf gleichen oder zwischen den Kopf- und Fußpunkten gelegenen Niveaus, wie oben besprochen, liegen, oder die Flächen (10, 11) seien zylindrisch, während die Flächen (9) und (12) konisch seien oder umgekehrt.

Wie in irgendeiner der vorstehend erwähnten Patentschriften beschrieben,wird zur Erleichterung des Eingriffs und um eine Trennung der Teile zu erlauben vorzugsweise eine Hydraulikflüssigkeit zwischen den überlappenden Bereichen der Teile durch einen radial gelegenen Kanal (2) und einer axial gelegenen Nut in das Rohrhülsenteil (3) oder in beide das Rohrhülsenteil (3) und das Rohrbolzenteil (1) zugeführt.

Um die Teile zu trennen,muß die Flüssigkeit als erstes eine Ausdehnung des Rohrhülsenteiles (3) und/

oder ein Zusammenziehen des Rohrbolzenteiles (1) in ausreichendem Maße derart bewirken, daß der Eingriff der Vorsprünge mit den Nuten aufgehoben wird und somit eine relative Längsbewegung der Teile (1, 3) zueinander zugelassen wird. Während dieses anfänglichen Stadiums der Trennung besitzt die Flüssigkeit das Bestreben, sobald das Zusammenziehen und/oder die Ausdehnung beginnt, aber bevor die Vorsprünge und Nuten voneinander gelöst sind, an den Enden der konischen Flächen auszulaufen. Ist dieser Schlitz-oder Leckfluß genügend groß, so fällt der Druck innerhalb der Flüssigkeit dermaßen ab, daß es nicht mehr langer möglich ist, die Teile (1, 3) zu trennen. Zusätzlich besteht bei jedem der Teile (1, 3) ein Bestreben sich während der Ausdehnung und/oder des Zusammenziehens oval zu verformen, wodurch es unmöglich wird die Teile (1, 3) zu trennen.

Um das Auftreten der beiden oben genannten Probleme zu verhindern, besitzen die freien Enden des Rohr- · bolzenteils (1) und des Rohrhülsenteiles (3) Flächen (13, 14) , die eine Neigung haben, die der der entsprechenden konischen Flächen entgegengesetzt ist. Zusätzlich besitzen Rohrhülsenteil (3) und Rohrbolzenteil (1) entsprechende Flächen (15, 16), die, wenn die Teile,wie in Fig. 3 dargestellt, in vollem Eingriff miteinander stehen, über den betreffenden Flächen (13, 14) liegen. In der Praxis haben die Flächen (13, 15) und (14, 16) einen geringen Abstand voneinander, so daß durch sie nicht das korrekte Ineinandergreifen der Vorsprünge mit den Nuten beeinträchtigt wird. Wenn jedoch die Teile (1, 3) getrennt werden sollen und ein Druckmedium zwischen den Flächen (5, 6) zugeführt wird, erzwingt die Aus-

dehnung des Rohrhülsenteils (3) und/oder das Zusammenziehen des Rohrbolzenteils (1) die Berührung der Flächen (13, 15) und (14, 16), wodurch die Enden
der überlappenden Flächen abgedichtet werden und ein Austreten des unter Druck stehenden Mediums verhindert wird. Wenn das Rohrhülsenteil (3) bis zu einem solchen Maße ausgedehnt und/oder der Rohrbolzenteil (1) zusammengezogen ist, daß die Vorsprünge mit den Nuten nicht mehr in Eingriff stehen, können die beiden Teile'(1, 3) in Längsrichtung voneinander getrennt werden. Dabei kann unter Umständen die durch die Flächen (13, 15) und (14, 16) vorgesehene Abdichtung beendet werden, aber diese Bewegung bringt die Kämme von mindestens einigen der Vorsprünge gegen die Flächen zwischen den Nuten, wodurch eine
ausreichende Abdichtung wiederhergestellt wird.

Um zu verhindern, daß das von den Rohren geleitete
Medium bei Verbindung der Rohre in der oben beschriebenen Rohrverbindung entweichen kann, kann in der
Praxis an der Fläche (9), wie gezeigt, oder an der
Fläche (11) eine ringförmige Erhebung (17) vorgesehen werden, die eine kreisförmige Preßpassung gegenüber der Fläche (11) oder bzw. (9) besitzt. Eine
ähnliche Erhebung kann an der Fläche (10) oder der
Fläche (12) vorgesehen sein, die eine ringförmige
Preßpassung mit der Fläche (12) oder bzw. (10) besitzt. Die Erhebungen können, wie gezeigt,ausgeführt sein- oder teilkreisförmig in einem radialen Bereich sein oder sich über die weitgehend gesamte Erstreckung der pressenden Fläche erstrecken.

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt besitzen die Flächen (13 und 15) und (14 und 16) die Form eines allgemeinen abgestumpften Kegels mit gleichen Konuswinkeln.

Dieses bewirkt im Bereich der Flächen eine Abdichtung beim Trennvorgang, aber es erfordert, daß die Flächen mit sehr engen Toleranzen hergestellt sind. In einer Modifikation, die in Fig. 4 gezeigt ist, seien die Flächen (13) und (14) gewölbt, wodurch sich eine linienförmige Abdichtung ergibt, was leichter zu erreichen ist.

Um die zwischen den Flächen (13 bis 16) vorgesehenen Dichtungen beim Trennvorgang der Teile (1, 3) zu verbessern, kann eine Klammer benutzt werden, die den Rohrbolzenteil (1) im Bereich der Flächen (16, 19), wie bei (30) in Fig. 4 gezeigt, kreisförmig umgibt und die eine radial gerichtete Kraft auf die Oberfläche (16) ausübt.

In einer weiteren Modifikation weisen die Flächen (16) und (19) des Rohrbolzenteils (1) und die entsprechenden Flächen des Rohrhülsenteils (3) ein gesondertes ringförmiges Element auf, das z.B. durch eine Preßpassung in der zweckmäßig geformten Bohrung am betreffenden Rohrbolzenteil (1) oder Rohrhülsenteil (3) befestigt ist.

Sollen die mittels der oben beschriebenen Verbindung verbundenen Rohre beim Rammen benutzt werden, können Auflageflächen an einem oder beiden Enden der Verbindung so vorgesehen werden, wie es in den zuvor genannten Patentschriften und Anmeldungen beschrieben ist, daß eine Reibpassung zwischen den Auflageflächen und den entsprechenden Flächen der Vorsprünge und Nuten entsteht. Wie gezeigt besitzt das freie Ende des Rohrhü1senteiles (3) einen sich radial erstrekkenden Flächenteil (18), und der Rohrbolzenteil (1) besitzt einen entsprechenden sich radial erstrecken-

den Flächenbereich (19); diese Flächen (18, 19) werden zur Auflage gebracht, wenn die Teile in vollem Eingriff miteinander stehen.

In einem Ausführungsbeispiel haben die Flächen (13, 15) und (14, 16) die Form eines abgestumpften Kegels mit einem Neigungswinkel von 45°, und der radiale Abstand zwischen den Flächen ist in der Größenordnung von 0,05 cm,und die radiale Überlappung zwischen den· Vorsprüngen und den Nuten ist in der Größenordnung von 0,075 cm. Die Konizität der abgestumpften Kegelflächen (5, 6) beträgt 1,5° oder 2°. Die Teile (1,3) werden aus hochfestem Stahl , der zum Schweißen von Stahlrohren benutzt wird, hergestellt.

Obwohl in der bevorzugten Ausführung die Flächen (13, 15, 14 und 16) unter 45° geneigt sind, ist es. wünschenswert, daß dieser Winkel, entsprechend der an die Funktion der Flächen gestellten Ansprüche, beträchtlich variiert werden kann.

Wie oben beschrieben, ist es beabsichtigt, die Teile mit Rohren zu verschweißen. Es kann wünschenswert sein, sie auf andere Art und Weise mit den Rohren zu verbinden oder zu einem Stück mit dem Rohr werden zu lassen.

A.

Leerseite

Claims

Hunting Oilfield Services (UK) Limited, Blackness Road, Altens Industrial Estate, Aberdeen, AB1 4LT, Schottland

Rohrverbindung

Ansprüche

, 1 .) Rohrverbindung, bestehend aus einem Rohrbolzenteil mit einer allgemein kegelstumpfförmigen äußeren Randfläche und einem Rohrhülsenteil mit einer allgemein kegelstumpfförmigen inneren Randfläche, die der äußeren Randfläche des Rohrbolzens entspricht, bei· der diese Flächen bei vollständiger Verbindung der Teile miteinander so aufeinanderliegen, daß in diesen Flächen vorgesehene ringförmige Nuten und Vorsprünge miteinander in Eingriff stehen und dadurch bei vollständiger Verbindung der Teile die Teile in bezug auf eine Längsbewegung miteinander fest verbinden, und bei der, wenn die Teile miteinander in vollem

DN/MA/am

Eingriff stehen, um sie wieder voneinander zu lösen, ein Medium unter Druck zwischen die Randflächen eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche am freien Ende von zumindestens einem Teil vom Rohrbolzenteil (1) oder Rohrhülsenteil (3) einen gegenüber der Neigung der Randfläche (5, 6) gegensinnig geneigten Ringbereich (13, 14) besitzt, und daß eine dazu korrespondierend geneigte Ringfläche (15, 16) an dem dazugehörigen Rohrhülsenteil (3) oder Rohrbolzenteil (1) vorgesehen ist, die bei vollem Eingriff beider Teile (1, 3) aufeinanderliegen und die beide in unmittelbarer Nähe der entsprechenden Flächen ( 13 oder 14) des Rohrbolzenteils (1) oder Rohrhülsenteils (3) liegen, wobei diese Flächen (13 und 15 oder 14 und 16) beim Trennvorgang der Teile (1, 3) bei der Zufuhr des Druckmediums zwischen die Randfläche miteinander in Dichtungskontakt treten.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden beider Flächen bei Rohrbolzenteil (1) und Rohrhülsenteil (3) geneigte Flächen (13, 14) besitzen und daß Rohrbolzenteil

(1) und Rohrhülsenteil (3) dazu passende Flächen (15, 16) aufweisen.
3. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächenbereiche (9, 10, 11, 12) der Randflächen (5, 6) von Rohrbolzeiteil (1) und Rohrhülsenteil (3) zumindest in den Gebieten der geneigten Flächen (13, 14, 15, 16) frei von Vorsprüngen und Nuten sind.
4. Rohrverbindung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des freien Endes des Rohrhülsenteiles (3) einen Bereich (18) mit allgemein radialer Erstreckung aufweist, und daß der Rohrbolzenteil (1) mit einer entsprechend allgemeinen radialen Fläche (19) so versehen ist, daß die Flächen (18, 19) bei vollem Eingriff der Teile (1, 3) eine Auflage zur Übertragung axial wirkender Kräfte bilden.
5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich allgemein radial erstreckende Bereich (18) des freien Endes des Rohrhülsenteiles (3) sich als radial nach außen erstreckende Fläche an den geneigten Flächenbereich (14) anschließt.