DE69532400T2

DE69532400T2 - Gewindeverbindung für Rohre

Info

Publication number: DE69532400T2
Application number: DE69532400T
Authority: DE
Inventors: Shigeo Osaka-shi Nagasaku; Kenichi Osaka-shi Ohyabu; Jun Osaka-shi Maeda; Akira Osaka-shi Narita
Original assignee: Vallourec Mannesmann Oil and Gas France SA; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Vallourec Oil and Gas France SAS; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: DE69535474D1; EP0708224B1; CN1130739A; EP1387036A3; DE69532400D1; EP1387036A2; EP1387036B1; US5649725A; EP0708224A2; CN1044279C; EP0708224A3; DE69535474T2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gewinde-Verbindungsvorrichtung zur Verbindung von Öl- und Erdgas-Rohren für Testgrabungen, für die Produktion und ähnliche Vorgänge, und insbesondere eine Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps.
Beschreibung des technischen Zusammenhangs
Generell werden als Gewinde-Verbindungsvorrichtung zur Verbindung von Rohrelementen in Ölförderungsgebieten ein rundes Gewinde-Verbindungsteil und ein Sägegewinde-Verbindungsteil gemäß der API-Norm verwendet. Da jedoch in den vergangenen Jahren die Bohrschächte für Öl und Erdgas zunehmend tiefer geworden sind und sich dadurch die Ausschachtungsbedingungen erschwert haben, ist ein Gewinde-Verbindungsteil einer großen dreidimensionalen Belastung ausgesetzt und steht unter schwerer Anspannung. Insbesondere im Produktionsschacht, in dem die Verbindungsvorrichtung aus dem Inneren der Rohre heraus einer Spannung in Umfangsrichtung ausgesetzt ist, muss die Verbindungsvorrichtung unter einer 3-axialen Belastung flüssigkeitsdicht bleiben.
Ein rundes Gewinde-Verbindungsteil und ein Sägegewinde-Verbindungsteil erfüllen dieses Erfordernis nicht hinreichend. Aus diesem Grund wurde eine Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps entwickelt, die eine Metall-Dichtfläche aufweist, und Gewinde-Verbindungsvorrichtungen des Oberflächendichtungstyps sind bereits in zahlreichen Bohrlöchern in Betrieb genommen worden. Im Folgenden wird eine Struktur einer Gewin de-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps anhand von 1A,1B, 2A und 2B beschrieben.
1A zeigt eine teilweise weggebrochene Ansicht eines Verbindungsteils für Rohrelemente in Ölförderungsgebieten, und 1B zeigt eine vergrößerte Ansicht dieses Teils. Die Rohre P und P sind durch ein Verbindungsteil C miteinander verbunden. Jedes Rohr P ist an einem Ende mit einem Stiftteil 10 versehen, der in das Verbindungsteil C eingeführt wird. Das Verbindungsteil C weist einen Ausnehmungsteil 20 zur Aufnahme des Stiftteils 10 auf. Der Stiftteil 10 und das Ausnehmungsteil 20 werden mittels einer Gewinde-Verbindungsvorrichtung durch Schraubeffekt miteinander verbunden.
Die Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps weist ein Außengewinde 11 auf, das sich auf einem äußeren Umfangsbereich zum Ende hin mit zunehmend kleinem Durchmesser verjüngt. Am Ende des Außengewindes 11 ist ein Dichtabschnitt 12 ausgebildet, der sich zum Ende hin mit zunehmend kleinerem Durchmesser verjüngt. Der Endbereich des Stiftteils 10 besteht in einem Schulterabschnitt 13 in Form einer teilweise rückläufigen konischen Fläche mit einem Rücklaufwinkel relativ zur rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden Querschnittsebene. Andererseits ist in dem Ausnehmungsteil 20 einen Innengewinde 21 ausgebildet, das dem Außengewinde 11 entspricht. Ein dem Dichtabschnitt 12 entsprechender Dichtabschnitt 22 ist am hinteren Bereich des Ausnehmungsteils 20 ausgebildet, und an einem weiter hinten gelegenen Teil des Ausnehmungsteils 20 ist ein dem Schulterabschnitt 13 entsprechender Schulterabschnitt 23 ausgebildet.
Wenn das Außengewinde 11 in das Innengewinde 21 geschraubt wird, gelangen die Dichtabschnitte 12 und 22 in gegenseitigen Kontakt. Da dies eine gegenseitige Anlage der Schulterabschnitte 13 und 23 ermöglicht, sind der Stiftteil 10 und der Ausnehmungsteil 20 dichtend Fläche an Fläche angeordnet. Um einen hinreichend großen Oberflächendruck an den Dichtflächen zu erzeugen, ist eine als Interferenz bezeichnete Durchmesserdifferenz zwi schen dem Dichtabschnitt 12 auf der Stift-Seite und dem Dichtabschnitt 22 auf der Ausnehmungsseite vorgesehen.
Die Interferenz S wird ausgedrückt als S = DPX – DBX D_PX: Durchmesser des Apex des stiftseitigen Dichtabschnitts (Apex-Punkt)
D_BX: Durchmesser des Apex des ausnehmungsseitigen Dichtabschnitts (Apex-Punkt)
Somit ist S > 0, d. h. D_PX > D_BX. Aufgrund der vorgesehenen Interferenz beginnen während des Einschraubens (2A) die Dichtabschnitte 12 und 22 miteinander zusammenzugreifen. Bei gegenseitiger Anlage der Schulterabschnitte 13 und 23 (2B) ist die Verbindung komplett (2B). Der in Axialrichtung verlaufende Hub vom Beginn der Interferenz zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 bis zum Ende des Verbindungsvorgangs wird hier als Einschraubbetrag MOS ("Make-up on seal" – "Dichtungsbildung") bezeichnet.
Bei einer derartigen für Rohre vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps verschieben sich aufgrund der Durchmesserdifferenz zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 während einer Periode vom Beginn des Zusammengreifens zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 bis zum Ende des Verbindungsvorgangs, d. h. während das Einschrauben mit der Dichtungsbildungs-Größe MOS durchgeführt wird, die Dichtabschnitte 12 und 22 in spiraliger Richtung, während ein hoher Oberflächendruck aufrechterhalten wird. Deshalb besteht die Wahrscheinlichkeit des Auftretens fressenden Verschleißes an den Dichtabschnitten 12 und 22. Beim Auftreten von fressendem Verschleiß werden die Dichtflächen aufgerauht, wodurch örtlich Freiräume oder übermäßiger Zusammengriff verursacht werden und der Dichteffekt sich verschlechtert.
Insbesondere bei einer Dichtungsvorrichtung, die im Bereich der Ölförderung für Rohrelemente verwendet wird, bei denen das Bohrrohr im Durchmesser relativ groß ist, besteht die Wahrscheinlichkeit von fressendem Verschleiß, da der Abstand L_S, um den sich die Dichtabschnitte 12 und 22 verschieben (d. h. der Abstand, um den sich die Dichtabschnitte 12 und 22 unter gegenseitiger Reibung in spiraliger Richtung bewegen) lang ist und der Kontaktflächendruck P groß ist. Falls ein Rohr aus Edelstahl besteht, der als Metall-Legierung von Nickel, Chrom etc. ausgebildet ist, oder aus reinem Titan oder einer reinen Titan-Legierung besteht, wird aufgrund der Tatsache, dass das Wärmeleitfähigkeitsverhältnis kleiner ist als dasjenige eines Stahlrohrs und sich an den sich verschiebenden Bereichen ein großes Maß an Wärme akkumuliert, fressender Verschleiß oft sogar in einem Rohr erzeugt, das nur eine kleine Rohrgröße hat.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 60-121385 (1985) beschreibt eine Rohrverbindungsvorrichtung, bei der eine Fe-Platierungsschicht und ein durch chemische Synthese gebildeter Film, der Phosphorsäure enthält, vorgesehen sind, um fressenden Verschleiß an der Gewindefläche zu verhindern.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 61-286688 (1986) beschreibt eine Rohrverbindung, die das folgende Verhältnis erfüllt: L ≧ (D – d)tan γwobei
L: Verjüngungsverlängerungs-Größe
D: minimaler Außendurchmesser des Stifts
d: maximaler Innendurchmesser des verjüngten Teils der Ausnehmung
γ: Neigungswinkel des verjüngten Teils der Ausnehmung.
Somit wird bei dieser Rohrverbindung ein Kontakt an den Endflächen vermieden.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 61-286689 (1986) beschreibt eine Rohrverbindung, die das folgende Verhältnis erfüllt: R = (m – m1)2/2(t – t1)wobei
R: Krümmungsradius des Endteils des Stifts
m: Gesamtlänge der sich verjüngenden Außenumfangsfläche
m₁: effektive Dicht-Länge der sich verjüngenden Außenumfangsfläche
t: minimale Dicke der sich verjüngenden Außenumfangsfläche
t₁: Dicke der ringförmigen Endfläche.
Somit wird bei dieser Rohrverbindung der Durchmesser des Endteils eines Stifts beim maschinellen Festziehen etwas kleiner, und somit wird ein fressender Verschleiß, der aufgrund konzentrierter Festziehspannung entstehen könnte, verhindert.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 62-209291 (1987) beschreibt eine Gewinde-Verbindungsvorrichtung für Rohre, bei der die Widerstandsfähigkeit gegenüber fressendem Verschleiß verbessert ist, indem der Kontaktflächendruck weiter reduziert ist. Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 63-111388 (1988) beschreibt eine Gewinde-Verbindungsvorrichtung für Rohre, bei der an der Stift-Seite zwei schrägverlaufende Bereiche ausgebildet sind, so dass sich beim Einführen des Endabschnitts die Endabschnitte einander nicht kontaktieren.
Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 6-89863 (1994) beschreibt eine Gewinde-Verbindungsvorrichtung für Rohre, bei der eine Führungsfläche 42 parallel zu einem Bodenteil eines Gewindes zwischen einer Dichtfläche 48 und einem Gewinde 40 ausgebildet ist und eine Schrägung der Dichtfläche 48 gemäß 3 größer als diese Führungsfläche ist, so dass eine Beschädigung der Flächen bei deren gegenseitigem Angriff vermieden wird und der Schmiersubstanz-Druck reduziert wird.
Gewinde-Verbindungsvorrichtungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sind bekannt aus US-A-4,384,737 und GB-A-2160 609.
Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung der genannten Probleme vorgesehen. Somit besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung darin, eine für Rohre verwendbare Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps zu schaffen, bei der fressender Verschleiß an einer Dichtfläche verhindert wird, ohne dass der Dichteffekt reduziert wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 14 gelöst.
Aus einer Untersuchung zum fressenden Verschleiß, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, um die Entstehung fressenden Verschleißes an einer Dichtfläche zu verhindern, sind die folgenden Tatsachen deutlich geworden.

1) Bei der für Rohre vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps, die eine sich verjüngende Metall-Dichtfläche gemäß 1A, 1B, 2A und 2B aufweist, schlägt aufgrund der Durchmesserdifferenz zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 das an der Stift-Seite gelegene Ende 12a des Dichtabschnitts 12 gegen einen an der Ausnehmungsseite gelegenen Eintrittsbereich 22a der Dichtabschnitts 22 an, wenn die Rohre eingeschraubt und miteinander verbunden werden, und somit besteht in diesem Bereich die Wahrscheinlichkeit, dass Kratzer erzeugt werden. Falls das Einschrauben weiter fortgesetzt wird, bildet sich an den Dichtabschnitten 12 und 22 ausgehend von der Verkratzung fressender Verschleiß aus. Falls es sich um Bohrrohre handelt, werden die Rohre nacheinander aus einem Bohrloch herausbewegt, um ein sogenanntes Breaking zum Austausch eines Bohrmeißels oder zu anderen Zwecken durchzuführen. Da die aus dem Verbindungsvorgang resultierende Verkratzung während des Breaking eine weitere Verkratzung an anderer Stelle verursacht und zahlreiche Kratzer an den Dichtabschnitten 12 und 22 bewirkt, ergibt sich eine Tendenz zur Entstehung von fressendem Verschleiß.

Deshalb besteht eine effektive Gegenmaßnahme zur Verhinderung des aufgrund des Kontakts von Rohren des Eingriffstyps verursachten fressenden Verschleißes darin, die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 an der Ausnehmungsseite derart vorzusehen, dass die Dichtabschnitte 12 und 22 in dem Zustand ineinander einzugreifen beginnen, in dem sich der stiftseitige Endbereich des Dichtabschnitts 12 vollständig in dem ausnehmungsseitigen Dichtabschnitt 22 befindet.

2) Unter dem dynamischen Aspekt wird fressender Verschleiß an einem Dichtabschnitt einer Rohr-Gewinde-Verbindungsvorrichtung vom Oberflächendichtungstyp dann verursacht, wenn die akkumulierte Reibungswärme, die aufgrund einer Verschiebungsbewegung unter Flächen-Druckbelastung entsteht, örtlich an einer Verschiebungsfläche einen Grenzwert überschreitet und das Metall an einer Kontaktfläche teilweise schmilzt. Somit besteht, wenn die gleichen Materialien unter den gleichen Bedingungen verwendet werden, eine erhöhte Wahrscheinlichkeit des Auftretens von fressendem Verschleiß, wenn der wie folgt ausgedrückte Wert W größer wird:

W = P (Oberflächendruck) × LS (Verschiebungsdistanz)

Der Oberflächendruck P ist der Interferenz S (= D_PX – D_BX) innerhalb des Elastizitätsbereichs proportional. Eine Reduzierung des Werts 5 ist jedoch nicht praktikabel, da ein guter Dichteffekt aufrechterhalten werden muss. Somit besteht eine effektive Maßnahme zur Verhinderung von fressendem Verschleiß darin, die Verschiebungsdistanz L_S zu verkürzen.

3) Aus einer Untersuchung zum Verhältnis zwischen der Verschiebungsdistanz L_S und dem fressendem Verschleiß im Zusammenhang mit verschiedenen Außendurchmessern von Rohren hat sich das in 4 veranschaulichte Verhältnis ergeben. Dies bedeutet, dass, wenn die Verschiebungsdistanz L_S die Bedingung

Verschiebungsdistanz LS/Rohr-Außendurchmesser OD ≤ – 0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser OD) + 4,73 (1)

_S

4) Bei der für Rohre vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps wird eine Schmiersubstanz als Gleitmittel zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 verwendet. Falls die Dichtabschnitte 12 und 22 beim Zusammenschrauben miteinander interferieren, ist das zwischen dem stiftseitigen Ende des Außengewindes 11 und dem Interferenzpunkt angeordnete in dem in 2A schraffiert gekennzeichneten Raum eingeschlossen. Wenn die eingeschlossene Schmiersubstanz bei fortgesetztem Anziehen der Verbindung komprimiert wird, erzeugt sie einen Schmiersubstanz-Druck. Obwohl der Schmiersubstanz-Druck zur Verbesserung des Gleiteffekts zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 beiträgt, wird im Fall eines zu hohen Schmiersubstanz-Drucks der Oberflächendruck P an den Dichtabschnitten 12 und 22 reduziert, und somit nimmt der Dichteffekt ab. Bei einer herkömmlichen Gewinde-Verbindungsvorrichtung wird ein unvollständiger Gewindegang zwischen dem Innengewinde 21 und dem Dichtabschnitt 22 auf der Ausnehmungsseite unbehandelt belassen, und die Schmiersubstanz, die in dem oben genannten kleinen Raum eingeschlossen ist, wird unter einem hohen Druck von dem stiftseitigen Außengewinde 11 so zusammengedrückt, als ob sie von einem Kolben druckbeaufschlagt würde. Aufgrund dieser Tatsache steigt der Schmiersubstanz-Druck stark an, wodurch der Oberflächendruck P reduziert wird. Dies kann den Dichteffekt beeinträchtigen.

Eine wirksame Maßnahme gegen die Verschlechterung des Dichteffekts aufgrund eines Anstiegs des Schmiersubstanz-Drucks besteht darin, in dem unvollständigen Gewindegang, der zwischen dem Innengewinde 21 und dem ausnehmungsseitigen Dichtabschnitt 22 angeordnet ist, eine Umfangsnut auszubilden.
Somit erfüllt vor dem Hintergrund dieser Tatsachen die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Gewinde-Verbindungsvorrichtung für Rohre die folgenden vier Erfordernisse:

(a) Die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 auf der Stift-Seite ist größer als die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 auf der Ausnehmungsseite;
(b) die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 auf der Ausnehmungsseite wird derart bestimmt, dass die Dichtabschnitte 12 und 22 in dem Zustand ineinander einzugreifen beginnen, in dem sich der stiftseitige Endbereich des Dichtabschnitts 12 in dem ausnehmungsseitigen Dichtabschnitt 22 befindet;
(c) die Verschiebungsdistanz L_S erfüllt die Bedingung Verschiebungsdistanz LS ≤ –0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser)2 + 4,73 × (Rohr-Außendurchmesser); und
(d) eine Umfangsnut 28 mit einer Breite von 0,5 bis 1,5 Steighöhen ist vorzugsweise zwischen dem Innengewinde 21 und dem Dichtabschnitt 22 auf der Ausnehmungsseite ausgebildet;
5) Die Verschiebungsdistanz (L_S) der Dichtabschnitte wird approximativ ausgedrückt als: LS = MOS × π × DS ÷ p = S × TS × π × DS ÷ p (2) wobei S: Betrag der Interferenz (= D_PX – D_BX) MOS: Dichtungsbildungs-Betrag 1/T_S: Neigung des Dichtabschnitts (Verjüngung) π: Umfangsverhältnis D_S: Dichtabschnitts-Durchmesser p: Gewinde-Steighöhe

Der Dichtabschnitts-Durchmesser D_S ist ein repräsentativer Durchmesser der Dichtabschnitte, wie die bereits erwähnten Durchmesser D_PX (Apex-Durchmesser des Dichtabschnitts der Stift-Seite), D_BX (Apex-Durchmesser des Dichtabschnitts der Ausnehmungs-Seite) und DB (maximaler Durchmesser des Dichtabschnitts der Stift-Seite).
Wie aus den oben angeführten Verhältnissen ersichtlich ist, wird, wenn die Gewinde-Steighöhe p, der Dichtabschnitts-Durchmesser D_S und die Interferenz S gleich sind, mit zunehmend kleinerem T_S und mit zunehmend größerer Neigung des Dichtabschnitts (1/T_S), die Verschiebungsdistanz L_S um so kürzer. Kurz ausgedrückt wird, falls die Neigung des Dichtabschnitts (1/T_S) von 1/10 auf 1/4 vergrößert wird, die Verschiebungsdistanz L_S auf 4/10 (= 1/2,5) reduziert.

6) Bei einer Rohr-Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps kann gemäß 6 ein als Vorstufe vorgesehener gewindeloser Abschnitt 14 (Verschiebungsfläche 42), der eine kleinere Neigung aufweist als der Dichtabschnitt 12 (48), zwischen dem Außengewinde 11 (40) und dem Dichtabschnitten 12 (48) der Stift-Seite angeordnet sein. In diesem sind generell der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitt 14 und der Dichtabschnitt 12 durch eine Kurve 15 miteinander verbunden, die gemäß 9, 10 sowohl den als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14 und den Dichtabschnitt 12 tangiert. 9, 10 zeigen vergrößerte Ansichten eines Teils A aus 8. In einem Bereich, in dem die Dichtab schnitte 12 der Stift-Seite und der Dichtabschnitt 22 der Box-Seite sich voneinander zu trennen beginnen, d. h. in einem Bereich x der Bogen-Seite, die nahe an einem Kontaktpunkt X der Kurve 15 und des Dichtabschnitts 12 gelegen ist, erreicht der Kontaktflächendruck D eine Spitze. Somit wird in der Praxis in diesem Bereich x sehr häufig fressender Verschleiß verursacht.

Gemäß Untersuchungen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgenommen wurden, wird, wenn der Krümmungsradius eines Bogens der Kurve 15, welche den als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14 und den Dichtabschnitt 12 verbindet, relativ klein ist und der Kontaktpunkt X nahe am Scheitelpunkt der Kurve 15 liegt, der Spitzenwert des Oberflächendrucks P extrem groß, wie anhand der durchgezogenen Linie in dem Schaubild von 8 ersichtlich ist. Wenn jedoch der Krümmungsradius des Bogens vergrößert wird und der Kontaktpunkt X vom Scheitelpunkt der Kurve 15 weg bewegt wird, wird die Position, an welcher der Oberflächendruck P den Spitzenwert erreicht, versetzt, und zudem wird der Spitzenwert kleiner, wie anhand der unterbrochenen Linie ersichtlich ist. Somit besteht keine Wahrscheinlichkeit, dass fressender Verschleiß erzeugt wird. Der Spitzenwert des Oberflächendrucks P wird kleiner, da aufgrund des großen Krümmungsradius einer Begrenzung des Kontaktbereichs ein Wechsel von einem kontaktierenden Zustand zu einem nichtkontaktierenden Zustand moderat ausfällt und die sogenannte Hertzsche Kontaktspannung kleiner wird.
In Anbetracht dieser Tatsachen erfüllt die für Rohre vorgesehene Gewinde-Verbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden weiteren vier Erfordernisse:

(e) Die Schrägungen der Dichtabschnitte 12 und 22 weisen jeweils eine Verjüngung von 1/6 oder mehr auf und sind größer als die Schrägungen der Gewinde 11 und 21;
(f) die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 auf der Box-Seite ist größer als die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 auf der Stift-Seite;
(g) der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitt 14, dessen Schrägung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts 12, ist zwischen Außengewinde 11 und dem Dichtabschnitt 12 der Stift-Seite angeordnet, und der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitt 14 und der Dichtabschnitt 12 sind miteinander durch eine Kurve 15 verbunden, welche den Dichtabschnitt 12 tangiert; und
(h) wenn die Kurve 15 mehrere Bögen (kontinuierliche Kurven) aufweist, beträgt der Abstand L_a zwischen dem Kontaktpunkt X und einem Endpunkt Z des den Dichtabschnitt 12 tangierenden Boges 12 1,45 mm oder mehr. Wenn es sich bei der Kurve 15 um einen einzigen Bogen handelt (kontinuierliche Kurve), beträgt der Abstand L_b, gemessen vom Kontaktpunkt X zu der Begrenzung Y zwischen dem als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14 und dem Dichtabschnitt 12, 1,45 mm oder mehr.

Der Endpunkt des Bogens, der sich auf der Kurve 15 befindet und der dem Kontaktpunkt X am nächsten liegt, wird vorgegeben, da der Kontakt der Dichtvorrichtung in einem Bereich, in dem der Krümmungsradius maximal wird, verlorenzugehen beginnt. Dieser Bereich ist ein Begrenzungsbereich, in dem sich in der Praxis die Dichtflächen kontaktieren. Ferner befindet sich der zwischen dem als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14 und dem Dichtabschnitt 12 gelegene Begrenzungsbereich Y dort, wo die Verlängerungslinien, die von dem als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14 und dem Dichtabschnitt 12 ausgehen, einander schneiden. Falls in einem Teilbereich des Begrenzungsbereichs Y ein kleiner Krümmungsradius R ausgebildet ist, kontaktieren sich die Dichtflächen auch in diesem Teilbereich, so dass der Oberflächendruck in der Umgebung des Begrenzungsbereichs Y den Spitzenwert erreicht.
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt eine teilweise weggebrochene Ansicht einer Gewinde-Verbindungsvorrichtung des Oberflächendichtungstyps;
1B zeigt eine vergrößerte Ansicht von 1A;
2A zeigt ein vergrößerte Ansicht eines Dichtabschnitts einer herkömmlichen Verbindungsvorrichtung;
2B zeigt ein vergrößerte Ansicht eines Dichtabschnitts einer herkömmlichen Verbindungsvorrichtung;
3 zeigt ein vergrößerte Ansicht eines Dichtabschnitts einer herkömmlichen Verbindungsvorrichtung;
4 zeigt ein Schaubild zur Veranschaulichung des Verhältnisses zwischen einer Verschiebungsdistanz eines Dichtabschnitts und dem fressenden Verschleiß;
5 zeigt eine quergeschnittene schematische Darstellung einer für ein Rohr vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
6 zeigt ein Schaubild zur Veranschaulichung des Einflusses, den das Vorhandensein einer Umfangsnut auf den Druck der Schmiersubstanz nimmt;
7A zeigt eine quergeschnittene schematische Darstellung einer für ein Rohr vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
7B zeigt eine quergeschnittene schematische Darstellung einer für ein Rohr vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
8 zeigt eine Darstellung des Verbindungsbereichs zwischen einem als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt und einem Dichtabschnitt, und des Verhältnisses zwischen der Konfiguration des Verbindungsbereichs und der Oberflächendruck-Verteilung;
9 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils A aus 8;
10 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Teils A aus 8; und
11 zeigt eine quergeschnittene schematische Darstellung eines modifizierten Ausführungsbeispiels der zweiten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine Beschreibung einer Ausführungsform gegeben, bei der die Länge eines Dichtabschnitts auf der Box-Seite kürzer eingestellt ist als diejenige eines Dichtabschnitts auf der Stift-Seite, um die Verschiebungsdistanz L_S zu verkürzen.
5 zeigt in Querschnittsansicht einen Bereich in der Nähe eines Dichtabschnitts einer für ein Rohr vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Rohre P und P sind durch eine Muffe C miteinander verbunden (siehe 1A). Die Rohre P weisen jeweils einen Stiftteil 10 auf, der in die Muffe C eingeführt wird. Die Muffe C weist Box-Abschnitte 20 zur Aufnahme der Stiftteile 10 auf.
Der Stiftteil 10 weist an einem Außenumfangsbereich ein Außengewinde 11 auf, das sich zu einem Endbereich hin mit graduell kleinerem Durchmesser verjüngt. Am Ende des Außengewindes 11 ist ein Dichtabschnitt 12 ausgebildet, der sich zu einem Endbereich hin mit graduell kleinerem Durchmesser verjüngt. Das Ende des Stiftteils 10 weist einen Schulterabschnitt 13 auf, bei dem es sich um eine rückläufige konische Teil-Fläche handelt, die relativ zu einem rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden Querschnittsbereich einen Rücklaufwinkel aufweist. Ein gewindeloser Abschnitt ist nicht ausgebildet. Ferner ist in den Box-Abschnitt 20 ein Innengewinde 21 vorgesehen, das dem Außengewinde 11 entspricht. An einem hinteren Teil des Box-Abschnitts 20 ist ein Dichtabschnitt 22 ausgebildet, der dem Dichtabschnitt 12 entspricht, und an einem noch weiter hinten gelegenen Teil des Box-Abschnitts 20 ist ein Schulterabschnitt 23 ausgebildet, der dem Schulterabschnitt 13 entspricht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die vier Haupt-Erfordernisse, welche an die Struktur gestellt werden, die folgenden:
Strukturelles Erfordernis (a)
Falls die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 des Stiftteils 10 kürzer ist als die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 des Box-Abschnitts 20, berühren sich nach Abschluss des Festziehens die Schulterabschnitte 13 und 23 nicht, und somit wird die sogenannte Anschulterung nicht realisiert. Um dies zu vermeiden, sollte das Verhältnis L_P ≥ L_B erfüllt sein.
Strukturelles Erfordernis (b)
Aufgrund des Erfordernisses (a) erfüllt die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 auf der Stift-Seite normalerweise die Bedingung: LP = LB + 2 bis 4 mm
Der Endbereich des Dichtabschnitts 12 auf der Stift-Seite ist mit einem Radius R_P gerundet, während der Eintrittsbereich des Dichtabschnitts 22 auf der Box-Seite mit einem Radius R_B gerundet ist.
Falls das Maß der Verjüngung, den die Dichtabschnitte 12 und 22 aufweisen, α (= 1/T_S) beträgt, wird der Wert, den man durch Multiplizieren von α mit dem Dichtungsbildungs-Betrag MOS (α × MOS) erhält, zum Zusammengriffs-Betrag S (D_PX – D_BX), der erforderlich ist, um den Zusammengriff zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 zu gewährleisten. Wenn der Maximalwert S_MAX des Zusammengriffs S bestimmt worden ist, wird ein Maximalwert MOS_MAX des Dichtungsbildungs-Betrags MOS durch die folgende Gleichung bestimmt: MOSMAX = SMAX/α
Falls α = 1/10 und S_MAX = 0,4 mm, ist der Wert MOS_MAX = 4 mm.
Falls die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 der Box-Seite größer eingestellt wird als der Wert MOS_MAX, beginnen die Dichtabschnitte 12 und 22 miteinander zusammenzugreifen, d. h. einander in Umfangsrichtung in einem Zustand zu kontaktieren, indem sich der Endbereich des Dichtabschnitt 12 der Stift-Seite innerhalb dem Dichtabschnitt 22 der Box-Seite befindet, wodurch eine aufgrund des Zusammengriffs-Typs verursachter fressender Verschleiß verhindert wird.
In der Praxis weist, wie oben beschrieben wurde, der Dichtabschnitt 12 der Stift-Seite einen Endbereich mit einem Krümmungsradius R (R_P) auf. Vor diesem Hintergrund bildet die nachstehende Gleichung eine Bedingung, die zur Verhinderung aufgrund des Zusammengriffs-Typs verursachten fressenden Verschleißes erfüllt werden muss: LB ≥ RP + MOSMAX
Wenn der Zusammengriff S klein ist, dann ist MOS < MOS_MAX. Somit wird ein fressender Verschleiß weniger wahrscheinlich, da der Dichtungsbildungs-Betrag MOS klein ist.
Strukturelles Erfordernis (c)
Wenn der Rohr-Außendurchmesser OD größer wird, vergrößert sich der Außendurchmesser D_S, wie z. B. der Apex-Durchmesser D_PX, des Dichtabschnitts an der Stift-Seite. Somit wird, wenn das Beträge die Verjüngung der Dichtabschnitte 12 und 22 gleichermaßen α lauten, die Gleistrecke L_S größer, wenn sich der Rohr-Außendurchmesser OD vergrößert. Obwohl ein fressender Verschleiß offenbar verhindert werden kann, wenn die Verschiebungsdistanz L_S derart eingestellt wird, dass ungeachtet der Verschiebungsdistanz L_S ein bestimmter Wert nicht überschritten wird, wird in der Realität gemäß 4 die zur Verhinderung fressenden Verschleißes erforderliche Verschiebungsdistanz L_S durch den Rohr-Außendurchmesser OD beeinflusst. Deshalb müssen die in 4 veranschaulichten Bedingungen, d. h. die im Folgenden aufgeführten Bedingungen, erfüllt werden: Verschiebungsdistanz LS/Rohr-Außendurchmesser OD ≤ –0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser OD + 4,73 Verschiebungsdistanz LS ≤ –0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser OD)2 + 4,73 (Rohr-Außendurchmesser OD)
Anders ausgedrückt wird die Verschiebungsdistanz L_S kleiner eingestellt als der obere Grenzwert (die rechte Seite der unteren der Bedingungen), der von dem Rohr-Außendurchmesser OD bestimmt wird.
Der Dichtungsbildungs-Betrag MOS wird reduziert, um die Verschiebungsdistanz L_S zu verkürzen. Kurz ausgedrückt werden die Schrägungen der Dichtabschnitte 12 und 22 vergrößert, falls der Betrag des Zusammengriffs der gleiche ist. Dies verhindert eine aufgrund der Verschiebungsdistanz L_S verursachte Bildung fressenden Verschleißes.
Der Grund dafür, dass die Verschiebungsdistanz L_S, die zur Verhinderung fressenden Verschleißes benötigt wird, vom Rohr-Außendurchmesser OD beeinflusst wird, kann der folgende sein. Wenn sich der Rohr-Außendurchmesser vergrößert, nimmt die Rundheit ab, und eine ovale Quantität nimmt zu, wodurch es seinerseits möglich wird, dass ein Oval während des Zusammengreifens an den Dichtabschnitten einen Einfluss ausübt. Wenn die Oval-Quantität zunimmt, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit einer Erzeugung fressenden Verschleißes. Somit wird durch den Außendurchmesser des Rohrs ein Verschleiß-Grenzwert beeinträchtigt.
Die Schrägungen α der Dichtabschnitte 12 und 22 werden vorzugsweise im Bereich von 1/20 (einem Gradienten von 1,432°) bis 1/4 (einem Gradienten von 7,125°) gewählt. Falls der Gradient kleiner als 1,432° ist, wird die Verschiebungsdistanz L_S lang, selbst wenn der Durchmesser klein ist, wobei dies nahe am Verschleiß-Grenzwert liegt. Der Gradient, der 7,125° überschreitet, wodurch der Oberflächendruck übermäßig unter einen Axialdruck abfällt, ist unter Anbetracht des Leck-Widerstands nicht wünschenswert.
Ferner betragen die Abschlussflächen-Winkel der Schulterabschnitte 13 und 23, die als Winkel θ_P und θ_B in Bezug auf die Rohr-Durchmesser verwendet werden, vorzugsweise 0° bis 5°. Ein Abschlussflächen-Winkel von 5° oder mehr ist nicht wünschenswert, da ein derartiger Winkel eine Verformung der Schulter-Innenflächen verursacht, die größtenteils während der An schulterung auftritt. Ein Abschlussflächen-Winkel von 0° oder weniger ist nicht wünschenswert, da bei einem derartigen Winkel die Möglichkeit besteht, dass der Schulterabschnitt 13 in das Innere des Schulterabschnitts 23 hinein vorsteht, statt die Metall-Dichtabschnitte zu stützen.
Strukturelles Erfordernis (d)
Bei Beginn des Zusammengreifens zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 wird die Schmiersubstanz, die vor dem stiftseitigen Außengewinde 11 eingeschlossen ist, aufgrund des anschließendes Festziehens komprimiert. Wenn das Volumen des Raums, in dem die Schmiersubstanz eingeschlossen ist, zu Beginn des zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 erfolgenden Zusammengreifens V ist, am Ende des Zusammengreifens jedoch V' ist, wird die Kompressionsrate der Schmiersubstanz ausgedrückt als:
V/V'.
Wenn die Kompressionsrate höher ist, nimmt der Druck der Schmiersubstanz aufgrund des Kolben-Effekts zu, wodurch der Oberflächendruck P reduziert wird.
Während bei der herkömmlichen Gewinde-Verbindungsvorrichtung die Kompressionsrate hoch ist, da der zwischen dem Innengewinde 21 und dem Dichtabschnitt 22 der Box-Seite bestehende unvollständige Gewindeeingriff unbehandelt belassen wird, wird die Kompressionsrate unterdrückt, da die Umfangsnut 28 an dem unvollständigen Gewinde ausgebildet ist.
Der Grund liegt im folgenden Sachverhalt. Unter der Annahme, dass der Wert V für die herkömmliche Gewinde-Verbindungsvorrichtung Vo ist, der Wert V' für die herkömmliche Gewinde-Verbindungsvorrichtung Vo' ist, das Volumen der Umfangsnut 28 zu Beginn des Zusammengreifens zwischen den Dichtabschnitten 12 und 22 Vn ist, und das Volumen der Umfangsnut 28 am Ende des Zusammengreifens Vn' ist, verändert sich aufgrund der Ausbildung der Umfangsnut 28 die Kompressionsrate wie folgt: Vo/Vo' → (Vo + Vn)/(Vo' + Vn').
Da Vn ≒ Vn', ist Vo/Vo' > (Vo + Vn)/(Vo' + Vn').
Dies reduziert den Schmiersubstanz-Druck am Ende des Festziehens, was die Möglichkeit bietet, einen negativen Effekt auf den Oberflächendruck P zu vermeiden. Der Schmiersubstanz-Druck am Ende des Festziehens beträgt vorzugsweise 400 kg/cm² oder weniger.
Eine Breite W der Umfangsnut 28 beträgt 1,5 bis 2 Steighöhen, gemessen in Steighöhen der Gewinde. Falls die Breite W kleiner als 1,5 Steighöhen ist, kann der Überschnitt des Gewindes innerhalb der Nut nicht vervollständigt werden, wenn ein 2-Gänge-Gewindestrehler verwendet wird. Falls die Breite 2 Steighöhen überschreitet, da die Länge, über welche die Gewinde des Stifts und der Box miteinander zusammengreifen, kürzer wird, verschlechtert sich die Effizienz der Übertragung der Axialspannung.
Die Tiefe der Umfangsnut 28, die anhand des Durchmessers D_A am Grund der Nut ausgedrückt wird, ist vorzugsweise der am Innengewinde der Box-Seite gemessene Strehl-Durchmesser D_B + 0,2 bis 0,5 mm. Falls die Tiefe kleiner ist als D_B + 0,2 mm, besteht die Möglichkeit, dass ein Gewinde-Grund mit dem Nut-Grund interferiert, wenn der Boxgewinde-Strehler verschlissen ist. Falls die Tiefe D_B + 0,5 mm übersteigt, nimmt die Dicke des Nut-Grunds ab, und somit verschlechtert sich die Stärke der Verbindungsvorrichtung.
Im Folgenden wird das Ergebnis eines Vergleichs zwischen speziellen Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen beschrieben, um die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Effekte zu verdeutlichen.
Es wurden verschiedene Verbindungsvorrichtungen vom Oberflächendichtungstyp, welche die in Tabelle 1 aufgeführten Spezifikationen erfüllen, für Rohre dreier Größen hergestellt, die definiert sind als Rohr-Außendurchmesser × Wanddicke 3·1/2'' (88,9 mm) × 0,254'' (6,45 mm), 7'' (177,8 mm) × 0,408'' (10,36 mm), 13·3/8'' (339,7 mm) × 0,514'' (13,06 mm).
Unter Verwendung einer Schmiersubstanz wurde der Vorgang "Verbindung (Ausbildung)·Unterbrechen" wiederholt, bis ein fressender Verschleiß in den Dichtabschnitten auftrat. Die Anzahlen der Wiederholungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Bei sämtlichen dieser Gewinde-Verbindungsvorrichtungen war die Länge L_P der Dichtabschnitts 12 der Stift-Seite länger eingestellt als die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 auf der Box-Seite; bei denjenigen mit den Nummern 1, 4 und 7 wurde, da die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 der Box-Seite nicht das Verhältnis LB ≥ RP + MOAMAX erfüllt, in einem Anfangsstadium ein fressender Verschleiß aufgrund eines Kontakt des Zusammengriffs-Typs erzeugt. Bei denjenigen mit den Nummern 2, 5 und 8 wurde, da das Verhältnis Verschiebungsdistanz LS ≤ –0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser)2 + 4,73 × (Rohr-Außendurchmesser)nicht erfüllt wurde, in einem Anfangsstadium ein fressender Verschleiß aufgrund der Verschiebungsstrecke L_S erzeugt.
Hingegen wurden, da diejenigen mit den Nummern 3, 6 und 9 beide dieser Bedingungen erfüllten, sowohl ein durch Zusammengriffs-Kontakt verursachter Verschleiß als auch ein aufgrund der Verschiebungsstrecke L_S verursachter Verschleiß verhindert. Infolgedessen ergab sich im Vergleich zu den Nummern 1, 2, 4, 5, 7 und 8 eine beträchtliche Erhöhung der Anzahl der Wiederholungen.
Als nächstes wurde bei einer Gewinde-Verbindungsvorrichtung gemäß Nr. 6, die eine mittlere Durchmesser-Größe aufwies, eine Umfangsnut in dem unvollständigen Gewinde zwischen dem Innengewinde und dem Dichtabschnitt der Box-Seite ausgebildet. Die Breite der Umfangsnut betrug 1,5 Steighöhen, ausgedrückt in Steighöhen des Gewindes, und die Tiefe der Umfangsnut betrug: Strehl-Durchmesser + 0,3 mm, ausgedrückt anhand des Durchmessers am Grund der Nut.
Die Menge an Schmiersubstanz wurde entsprechend vier Variationen von 40 g, 70 g, 140 g und 200 g verändert, und für jede dieser Schmiersubstanz-Mengen wurde der Schmiersubstanz-Druck nach dem Abschluss des Festziehens gemessen. Der Schmiersubstanz-Druck wurde mittels eines Transducers durch eine in der Dichtvorrichtung vorgesehene, mit Gewinde versehene Abstichöffnung gemessen. 6 zeigt das Ergebnis der Messung.
Wenn die Umfangsnut in dem unvollständigen Gewinde der Box-Seite ausgebildet ist, wird der Schmiersubstanz-Druck reduziert. Der dadurch verursachte Effekt ist größer, wenn die Menge der Schmiersubstanz größer ist.
Wie bereits beschrieben, besteht bei der für Rohre vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Möglichkeit des wirksamen Unterdrückens eines an den Dichtabschnitten auftretenden fressenden Verschleißes, der bei Verbindungsvorrichtungen des Oberflächendichtungstyps ein Problem war, d. h. des fressenden Verschleißes aufgrund von Kontakt des Zusammengriffs-Typs und des fressenden Verschleißes aufgrund der Verschiebungsstrecke L_S, so dass sich die Anzahl der Wie derholungen dramatisch vergrößert. Da es ferner nicht erforderlich ist, das Maß des Zusammengriffs zu reduzieren, welches zur Gewährleistung der Dichtleistung erforderlich ist, besteht keine Gefahr einer Verschlechterung der Dichtleistung.
Wenn die Umfangsnut zwischen Innengewinde und dem Dichtabschnitt der Box-Seite ausgebildet ist, wird der bei Abschluss des Festziehens herrschende Schmiersubstanz-Druck reduziert. Dadurch wird ein Abfall des Oberflächendrucks an dem Dichtabschnitt reduziert, wodurch wiederum die Dichtleistung verbessert wird.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Länge des Dichtabschnitts der Box-Seite länger eingestellt ist als die Länge des Dichtabschnitts der Stift-Seite, um die Verschiebungsstrecke L_S zu reduzieren.
7A, 7B, 8, 9 und 10 sind Quer-schnittsansichten eines Bereichs in der Umgebung des Dichtabschnitts gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Schrägungen der Dichtabschnitte 12 und 22 weisen jeweils ein Verjüngungs-Maß von 1/6 oder mehr auf und sind stärker ausgeprägt als die Schrägungen der Dichtabschnitten 11 und 21. Die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 der Box-Seite ist größer als die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 der Stift-Seite. Der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitt 14, dessen Schrägung geringer ist als diejenige des Dichtabschnitts 12, ist zwischen dem Außengewinde 11 und dem stiftseitigen Dichtabschnitt 12 ausgebildet, und der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitt 14 und der Dichtabschnitt 12 sind durch die Kurve 15 (9, 10) miteinander verbunden, die den Dichtabschnitt 12 tangiert. Wenn die Kurve 15 mehrere Bögen (kontinuierliche Kurven) aufweist, beträgt der Abstand L_a zwischen dem Kontaktpunkt X und einem Endpunkt Z des den Dichtabschnitt 12 tan gierenden Boges 12 1,45 mm oder mehr. Wenn es sich bei der Kurve 15 um einen einzigen Bogen handelt (kontinuierliche Kurve), beträgt der Abstand L_b, gemessen vom Kontaktpunkt X zu der Begrenzung Y zwischen dem als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14 und dem Dichtabschnitt 12, 1,45 mm oder mehr.
Die Schrägungen der Dichtabschnitte 12 und 22 sind größer eingestellt als die Schrägungen der Dichtabschnitten 11 und 21, um während des Einschraubens Kollisionen des Endes 12a des Dichtabschnitts 12 der Stift-Seite und des Einlasses 22a des Dichtabschnitts 22 der Box-Seite zu vermeiden. Derartige Kollisionen verursachen ein Verkratzen der Dichtabschnitte 12 und 22, und durch die Verschiebung der Dichtabschnitte 12 und 22 beim anschließenden Verschrauben wird in den verkratzten Bereichen ein fressender Verschleiß an den Dichtabschnitten 12 und 22 verursacht. Durch das Verhindern einer Kollision des Endes 12a des Dichtabschnitts 12 und des Einlasses 22a des Dichtabschnitts 22 wird eine der Ursachen eines fressenden Verschleißes der Dichtabschnitte 12 und 22 beseitigt. Wenn die Schrägung der Dichtabschnitte relativ zur Rohr-Achse α ist und die Schrägung der Gewinde β ist, sollte vorzugsweise die Bedingung 4/3 ≤ α/β ≤ 14,6 erfüllt sein. Ein zu großer Wert von α/β ist angesichts dessen, dass die Dichtleistung bei der aufgebrachten Axialspannung aufrechterhalten werden soll, nicht wünschenswert.
Der Zweck des Einstellens der Länge L_B des Dichtabschnitts 22 auf der Box-Seite auf einen größeren Betrag als die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 der Stift-Seite besteht auch darin, eine Kollision des Endes 12a des Dichtabschnitts 12 und des Einlasses 22a des Dichtabschnitts 22 zu verhindern, indem die Durchmesser-Differenz zwischen dem Durchmesser am Einlass des Dichtabschnitts 22 und dem Durchmesser des Endes des Dichtabschnitts 12 vergrößert wird. Der Wert L_B/L_P wird vorzugsweise durch die Gleichung (1) ausgedrückt. Ein zu großer Wert L_B/L_P erschwert den Verarbeitungsvorgang, da der Dichtabschnitt 22 und das Gewinde 21 der Box-Seite in zu große gegenseitige Nähe gelangen.
Gleichung (1)
Selbst falls die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 der Box-Seite kürzer ist als die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 der Stift-Seite, wird durch Vergrößern der Länge eines Bereichs, in dem die Dichtabschnitte 12 und 22 einander kontaktieren, oder durch Vergrößern der Schrägungswinkel der Dichtabschnitte 12 und 22 die Durchmesser-DifFerenz zwischen dem Durchmesser des Einlasses des Dichtabschnitts 22 und dem Durchmesser des Endes des Dichtabschnitts 12 größer, so dass die oben beschriebene Kollision verhindert wird. Bei der Ausführungsform weisen die Schrägungen der Dichtabschnitte 12 und 22 einen Steilheitsgrad von 1/6 oder mehr auf, wie noch zu erläutern ist, so dass die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 der Box-Seite auf einen größeren Betrag eingestellt wird als die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 der Stift-Seite.
Das Einstellen der Schrägungen α der Dichtabschnitte 12 und 22 auf Verjüngungsverhältnisse von 1/6 oder mehr verfolgt den Zweck, die Verschiebungsstrecke L_S der Dichtabschnitte 12 und 22 und somit den Wert W zu reduzieren, der ausgedrückt wird als: W = P (Oberflächendruck) × LS (Verschiebungsstrecke),so dass keine Wahrscheinlichkeit eines fressenden Verschleißes besteht. Die Schrägungen erfüllen vorzugsweise die Bedingung 1/4 ≤ α ≤ 1/1,373. Ein zu großer Wert α ist unter dem Gesichtspunkt des Aufrechterhaltens der Dichtleistung bei aufgebrachter Axialspannung nicht wünschenswert.
Die Vorkehrungen, dass der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitts 14, dessen Schrägung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts 12, zwischen dem Außengewinde 11. und dem Dichtabschnitt 12 der Stift-Seite angeordnet wird, und dass der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitts 14 und der Dichtabschnitt 12 durch die den Dichtabschnitt 12 tangierende Kurve 15 miteinander verbunden werden, haben den Zweck, den Bereich x, in dem die Dichtabschnitte 12 und 22 einander kontaktieren, zu vergrößern, um dadurch die Dichtabschnitte 12 und 22 graduell voneinander zu trennen und den Spitzenwert des Kontaktflächendrucks P zu reduzieren.
9 zeigt einen Fall, in dem die Distanz L_a von einem Endpunkt Z (einer Position in der Richtung der Oberfläche des Dichtabschnitts 12) zu einem Kontaktpunkt X eines Kreisbogens K₁, der den Dichtabschnitt 12 kontaktiert, größer ist als eine Distanz L_b, wobei die Kurve 15 den Kreisbogen K₁ mit einem Radius R₁ und einen Kreisbogen K₂ mit einem Radius R₂ aufweist. Der Kreisbogen K₂ tangiert den als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14.
10 zeigt einen Fall, in dem die Distanz L_a von einem Endpunkt Z (einer Position in der Richtung der Oberfläche des Dichtabschnitts 12) zu einem Kontaktpunkt X eines einen Radius R₁ aufweisenden Kreisbogens K₁, der den Dichtabschnitt 12 kontaktiert, kleiner ist als eine Distanz L_b, wobei die Kurve 15 den Kreisbogen K₁ mit einem Radius R₁, einen Kreisbogen K₂ mit einem Radius R₂ und einen Kreisbogen K₃ mit einem Radius R₃ aufweist. Der Kreisbogen K₂ tangiert den als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14. Der Kreisbogen K₃ tangiert den Kreisbogen K₁ und den Kreisbogen K₂. In diesen Fällen wird die Distanz L_a auf 1,45 mm oder mehr eingestellt, da die Kurve 15 mehrere Bögen aufweist.
Wenn die Kurve 15 einen einzigen Kreisbogen (Radius R₁) aufweist, der den Dichtabschnitt 12 und den als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitt 14 tangiert, wird die Distanz L_b auf 1,45 mm oder mehr eingestellt.
Unter der Annahme, dass der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitt 14 eine gerade Fläche ist, die parallel zur Rohr-Achse verläuft, beträgt ein Radius R₁ des Kreisbogens, der zum Realisieren von L_a (L_b) ≥ 1,45 mm benötigt wird, 12 mm oder mehr, falls das Maß der Verjüngung der Dichtabschnitte 1/4 beträgt.
Obwohl sich die Resistenz gegenüber fressendem Verschleiß in Abhängigkeit von einer Oberflächenbehandlung verändert, ist R₁ ≥ 13 mm, falls die Verjüngung der Dichtabschnitte 1/2 beträgt, jedoch ist R₁ ≥ 26 mm, falls die Verjüngung der Dichtabschnitte 1/4 beträgt. Dies bedeutet, dass durch Verwendung einer Kombination von Verjüngungen der Dichtabschnitte, die einen Abstand L_a von 1,6 mm oder mehr und den Radius R₁ aufweisen, die Resistenz gegenüber fressendem Verschleiß unabhängig vom Typ der Oberflächenbehandlung ausgezeichnet bleibt. Unter diesem Aspekt beträgt die oben angeführte Distanz vorzugsweise 1,6 mm oder mehr.
Hinsichtlich des oberen Grenzwerts der genannten Distanz ist es unter dem Aspekt der Punktmessung der Dichtvorrichtungs-Durchmesser wünschenswert, dass L_a (Lb) ≤ (L_P – End-Radius R_P) – 2, d. h. dass der Dichtabschnitt der Stift-Seite einen Verjüngungsbereich (geradlinigen Bereich) von mindestens ungefähr 2 mm aufweist. Dies ist auch unter dem Blickwinkel der Oberflächendruckverteilung an den Dichtabschnitten wünschenswert. Falls kein Verjüngungsabschnitt existiert, hat die Oberflächendruckverteilung eine hügelartige Konfiguration, was anzeigt, dass in diesem Bereich die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens fressenden Verschleißes existiert. Zudem erschwert dies ein Messen des Dichtvorrichtungs-Durchmessers an der Stift-Seite und macht es unmöglich, den Zusammengriff mit den Dichtabschnitten der Box-Seite präzise einzustellen.
Als nächstes werden die Ergebnisse eines Vergleichs zwischen speziellen Ausführungsformen und den Vergleichsbeispielen beschrieben, um die mit der vorliegenden Erfindung erreichten Effekte zu verdeutlichen.
Es wurden verschiedene Verbindungsvorrichtungen, deren Größen in den Tabellen 2, 3 und 4 definiert sind, als Rohr-Gewindeverbindungsvorrichtungen des Kupplungstyps hergestellt. Die Gewinde der verschiedenen Verbindungsvorrichtungs-Prototypen wurden mit einer flüssigen Zusammensetzung beschichtet, und es wurde ein Festzieh-Test durchgeführt, bei dem ein Verbinden/Unterbrechen wiederholt wurde, bis an den Dichtabschnitten ein fressender Verschleiß auftrat. Die maximale Anzahl von Wiederholungen betrug 10. Die Tabellen 5 und 6 zeigen die Ergebnisse.
Wie aus der Tabelle 6 ersichtlich ist, wurden bei den Vergleichsbeispielen Verkratzungen (dünne lineare Defekte) bereits bei einer kleinen Anzahl von Verbindungs-/Unterbrechungs-Vorgängen verursacht. Nach einem Ausbessern mittels eines Ölsteins oder dgl. entstand bei der Wiederbenutzung bald erneut ein fressender Verschleiß. Eine weitere Wiederbenutzung (Verbinden/Unterbrechen) war unmöglich. Bei der Ausführungsform jedoch war in jedem der Fälle ein Verbinden/Unterbrechen bis zu zehn Mal möglich, wie Tabelle 5 zeigt. Der Grund dafür, dass die maximale Anzahl von Wiederholungen des Verbindens/Unterbrechens mit 10 benannt wurde, liegt darin, dass bei Tests zum Prüfen der Resistenz gegenüber fressendem Verschleiß üblicherweise eine Anzahl von 10 Wiederholungen angesetzt wird.
Obwohl die vorstehende Ausführungsform das Ankupplungsverfahren betrifft, werden ähnliche Effekte auch im Fall eines Integrations-Verfahrens erzielt.
Die Kurve zum Verbinden des als Vorstufe vorgesehenen gewindelosen Abschnitts und dem Dichtabschnitt der Stift-Seite wurde im Zusammenhang mit einem Fall beschrieben, in dem die Kurve einen einzigen Kreisbogen aufweist. Ähnliche Effekte werden jedoch auch erzielt, wenn der einzelne Bogen durch eine mehrdimensionale Kurve oder eine Kombination mehrerer Kurven approximiert wird.
Der als Vorstufe vorgesehene gewindelose Abschnitt wurde für eine Situation beschrieben, in der dieser Abschnitt parallel zur Achse des Rohrs verläuft. Auch in dem Fall jedoch, in dem dieser Abschnitt schräggestellt ist, indem die Schrägungen der Dichtabschnitte derart verändert sind, dass der Winkel relativ zu den Dichtabschnitten der gleiche wie bei den Ausführungsbeispielen ist, wird die gleiche Distanz zwischen der Begrenzung Y und dem Kontaktpunkt X erzielt, wenn der Radius R des verbindenden Bogens der gleiche ist, so dass die gleichen Effekte erreicht werden.
Wie oben beschrieben, wird bei den für Rohre vorgesehenen Gewinde-Verbindungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung die Entstehung fressenden Verschleißes, die bei den Oberflächendichtungsverfahren ein Problem bildete weitgehend unterdrückt. Ferner besteht, da es nicht mehr erforderlich ist, zur Gewährleistung der Dichtleistung das Maß des Zusammengriffs zu reduzieren, keine Gefahr, dass sich die Dichtleistung verschlechtert.
11 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines modifizierten Beispiels der zweiten Ausführungsform. Bei diesem Beispiel ist die Länge L_B des Dichtabschnitts 22 der Box-Seite kürzer eingestellt als die Länge L_P des Dichtabschnitts 12 der Stift-Seite. Zwischen dem Innengewinde 21 und dem Dichtabschnitt 22 des Box-Teils 20 sind ein unvollständiges Gewinde 24 und eine Dichtungsführungsfläche 25 ausgebildet.
Die Dichtungsführungsfläche 25 und der Dichtabschnitt 22 sind miteinander durch eine Kurve 26 verbunden, welche den Dichtabschnitt 22 tangiert. Die Kurve 26 hat vom Punkt des Kontakts zwischen dem Dichtabschnitt 22 und der Kurve 26 zu dem Punkt der Trennung vom Dichtabschnitt 12 des Stiftteils 10 einen Abstand von 1,45 mm oder mehr, d. h. den gleichen Abstand wie die Kurve 15 bei der Ausführungsform 2. Mit diesem Beispiel wird der gleiche Effekt wie bei der Ausführungsform 2 erzielt, d. h. der Spitzenwert des Kontaktflächendrucks P wird reduziert.
Obwohl diese Erfindung in verschiedenen Formen realisiert werden kann, ohne dabei von der Essenz der wesentlichen Merkmale der Erfindung abzuweichen, haben die hier aufgeführten Ausführungsformen lediglich einen illustrativen und keinen beschränkenden Charakter, da der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die ihnen vorausgehende Beschreibung definiert ist, und somit umfassen die Ansprüche auch sämtliche Veränderungen, die unter die Maßgaben der Ansprüche oder Äquivalente dieser Maßgaben fallen. TABELLE 1
TABELLE 2
TABELLE 3 (Ausführungsform)
TABELLE 4 (vergleichendes Beispiel)

(): Box-Seite

TABELLE 5 (Ausführungsform)
TABELLE 6 (vergleichendes Beispiel)

Claims

Gewinde-Verbindungsvorrichtung vom oberflächendichtenden Typ zur Verwendung für ein Rohr, mit einem Stiftteil (10) mit: einem Außengewinde (11), das relativ zu einer Achse eines Rohrs in einer verjüngten Konfiguration ausgebildet ist; einem Dichtabschnitt (12), der in einer verjüngten Konfiguration an einem Endbereich des Außengewindes (11) ausgebildet ist; und einem Schulterabschnitt (13), der an einem Endbereich des Dichtabschnitts (12) ausgebildet ist, und einem Boxteil (20) mit: einem Innengewinde (21), das relativ zu einer Achse eines Rohrs in einer verjüngten Konfiguration ausgebildet ist; einem Dichtabschnitt (22), der in einer verjüngten Konfiguration in dem Innengewinde (21) ausgebildet ist; und einem Schulterabschnitt (23) in dem Dichtabschnitt (22), wobei diese Teile derart miteinander verschraubt und verbunden sind, dass die Dichtabschnitte (12, 22) in Kontakt miteinander gelangen und die Schulterabschnitte (13, 23) aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebungsdistanz L_S, welche die Größe der Spiralverschiebung der Dichtabschnitte (12, 22) relativ zueinander während einer Anzieh-Periode vom Start des Kontakts zwischen den Dichtabschnitten (12, 22) in einer Umfangsrichtung bis zur gegenseitigen Anlage der Schulterabschnitte (13, 23) repräsentiert, die folgende Beziehung erfüllt: Verschiebungsdistanz LS ≤ –0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser)2 + 4,73 × (Rohr-Außendurchmesser).
Gewinde-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Länge L_B des Dichtabschnitts (22) des Boxteils (20) kürzer ist als die Länge L_P des Dichtabschnitts (12) und derart festgelegt ist, dass die Dichtabschnitte (12, 22) in einer Umfangsrichtung in einem Zustand miteinander in Kontakt zu gelangen beginnen, in dem ein Endteil des Dichtabschnitts (12) des Stiftteils (10) in den Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) eingeführt wird.
Gewinde-Verbindungsvorrichtung für ein Rohr nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einer Umfangsnut (28) zwischen dem Innengewinde (21) und dem Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20), wobei die Umfangsnut (28) eine Breite hat, die gemessen in Gewinde-Steighöhen eine Breite von 1,5 bis 2 Steighöhen hat.
Gewinde-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außengewinde (11) und dem Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) ein Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) angeordnet ist, dessen Neigung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts (12) des Stiftteils (10), der Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) um 1/6 oder mehr geneigt ist, was eine größere Neigung als diejenige des Außengewindes (11) ist; und der Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) länger ist als der Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) und um 1/6 oder mehr geneigt ist, was eine größere Neigung als diejenige des Innengewindes (21) ist.
Gewinde-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, bei der zwischen dem Außengewinde (11) und dem Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) ein Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) angeordnet ist, dessen Neigung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts (12) des Stiftteils (10), der Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und der Dichtabschnitt (12) des Stiftteils durch eine tangential zu dem Dichtabschnitt (12) verlaufende Kurve (15) miteinander verbunden sind, wenn die Kurve (15) mehrere Bögen aufweist, ein Abstand L_a von einem Kontaktpunkt X zwischen dem Dichtabschnitt (12) und der Kurve (15) zu einem Endpunkt Z des den Dichtabschnitt (12) tangierenden Bogens 1,45 mm oder größer ist, und wenn die Kurve ein einziger Bogen ist, ein Abstand L_b von dem Kontaktpunkt X zu einer Grenze Y zwischen dem Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und dem Dichtabschnitt (12) 1,45 mm oder größer ist.
Gewinde-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außengewinde (11) und dem Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) ein Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) angeordnet ist, dessen Neigung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts (12) des Stiftteils (10); und eine Kurve (15), die tangential zu dem Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) verläuft und den Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und den Dichtabschnitt (12) verbindet, den Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) mit einem Abstand von 1,45 mm oder mehr kontaktiert.
Gewinde-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, bei der ein Dichtungsführungsabschnitt (25) zwischen dem Innengewinde (21) und dem Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) ausgebildet ist, wobei der Dichtungsführungsabschnitt eine Neigung hat, die größer ist als diejenige des Dichtabschnitts (22); bei der ein Dichtabschnitt (25) kürzer ist als der Dichtabschnitt (12); und bei der eine Kurve (26), die tangential zu dem Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) verläuft und den Dichtungsführungsabschnitt (25) und den Dichtabschnitt (22) verbindet, den Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) mit einem Abstand von 1,45 mm oder mehr kontaktiert.
Gewinde-Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Dichtabschnitte (12, 22) der Stift- und Boxteile (10, 20) um 1/6 oder mehr geneigt sind, was eine größere Neigung als diejenige der Gewinde (11, 21) ist.
Boxteil (20) mit einem Innengewinde (21), das relativ zu einer Achse eines Rohrs in einer verjüngten Konfiguration ausgebildet ist; einem Dichtabschnitt (22), der in einer verjüngten Konfiguration in dem Innengewinde (21) ausgebildet ist; und einem Schulterabschnitt (23) in dem Dichtabschnitt (22), zur Verwendung in einer gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 ausgebildeten Gewinde-Verbindungsvorrichtung vom oberflächendichtenden Typ für ein Rohr, wobei in das Boxteil ein Stiftteil (10) geschraubt wird, das ein Außengewinde (11), einen Dichtabschnitt (12) und einen Schulterabschnitt (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebungsdistanz L_S, welche die Größe der Spiralverschiebung der Dichtabschnitte (12, 22) relativ zueinander während einer Anzieh-Periode vom Start des Kontakts zwischen den Dichtabschnitten (12, 22) in einer Umfangsrichtung bis zur gegenseitigen Anlage der Schulterabschnitte (13, 23) repräsentiert, die folgende Beziehung erfüllt: Verschiebungsdistanz LS ≤ –0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser)2 + 4,73 × (Rohr-Außendurchmesser).
Boxteil (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge L_B des Dichtabschnitts (22) des Boxteils (20) kürzer ist als die Länge L_P des Dichtabschnitts (12) und derart festgelegt ist, dass die Dichtabschnitte (12, 22) in einer Umfangsrichtung in einem Zustand miteinander in Kontakt zu gelangen beginnen, in dem ein Endteil des Dichtabschnitts (12) des Stiftteils (10) in den Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) eingeführt wird.
Boxteil (20) nach Anspruch 9 oder 10, ferner mit einer Umfangsnut (28) zwischen dem Innengewinde (21) und dem Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20), wobei die Umfangsnut (28) eine Breite hat, die gemessen in Gewinde-Steighöhen eine Breite von 1,5 bis 2 Steighöhen hat.
Boxteil (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (22) größer als der Dichtabschnitt (12) ist und um 1/6 oder mehr geneigt ist, was eine größere Neigung als diejenige des Innengewindes (21) ist.
Boxteil (20) nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungsführungsabschnitt (25) zwischen dem Innengewinde (21) und dem Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) ausgebildet ist und seine Neigung größer ist als diejenige des Dichtabschnitts (22), ein Dichtabschnitt (22) kürzer ist als der Dichtabschnitt (12), und eine Kurve (26), die tangential zu dem Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) verläuft und den Dichtungsführungsabschnitt (25) und den Dichtabschnitt (22) verbindet, den Dichtabschnitt (12) des Stiftteils (10) mit einem Abstand von 1,45 mm oder mehr kontaktiert.
Stiftteil (10) mit einem Außengewinde (11), das relativ zu einer Achse eines Rohrs in einer verjüngten Konfiguration ausgebildet ist; einem Dichtabschnitt (12), der in einer verjüngten Konfiguration an einem Endbereich des Außengewindes (11) ausgebildet ist; und einem Schulterabschnitt (13), der an einem Endbereich des Dichtabschnitts (12) ausgebildet ist, zur Verwendung in einer gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 ausgebildeten Gewinde-Verbindungsvorrichtung vom oberflächendichtenden Typ für ein Rohr, wobei in das Stiftteil in ein Boxteil (20) eingesetzt wird, das ein Innengewinde (21), einen Dichtabschnitt (22) und einen Schulterabschnitt (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebungsdistanz L_S, welche die Größe der Spiralverschiebung der Dichtabschnitte (12, 22) relativ zueinander während einer Anzieh-Periode vom Start des Kontakts zwischen den Dichtabschnitten (12, 22) in einer Umfangsrichtung bis zur gegenseitigen Anlage der Schulterabschnitte (13, 23) repräsentiert, die folgende Beziehung erfüllt: Verschiebungsdistanz LS ≤ –0,0093 × (Rohr-Außendurchmesser)2 + 4,73 × (Rohr-Außendurchmesser).
Stiftteil (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (12) kürzer ist als der Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) und um 1/6 oder mehr geneigt ist, was eine größere Neigung als diejenige des Außengewindes (11) ist; und zwischen dem Außengewinde (11) und dem Dichtabschnitt (12) ein Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) angeordnet ist, dessen Neigung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts (12).
Stiftteil (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außengewinde (11) und dem Dichtabschnitt (12) ein Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) angeordnet ist, dessen Neigung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts (12), und der Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und der Dichtabschnitt (12) des Stiftteils durch eine tangential zu dem Dichtabschnitt (12) verlaufende Kurve (15) miteinander verbunden sind, wenn die Kurve (15) mehrere Bögen aufweist, ein Abstand L_a von einem Kontaktpunkt X zwischen dem Dichtabschnitt (12) und der Kurve (15) zu einem Endpunkt Z des den Dichtabschnitt (12) tangierenden Bogens 1,45 mm oder größer ist, und wenn die Kurve ein einziger Bogen ist, ein Abstand L_b von dem Kontaktpunkt X zu einer Grenze Y zwischen dem Vor-Stufen-Abschnitt oh ne Gewindegang (14) und dem Dichtabschnitt (12) 1,45 mm oder größer ist.
Stiftteil (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außengewinde (11) und dem Dichtabschnitt (12) ein Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) angeordnet ist, dessen Neigung kleiner ist als diejenige des Dichtabschnitts (12), und eine Kurve (15), die tangential zu dem Dichtabschnitt (12) verläuft und den Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und den Dichtabschnitt (12) verbindet, den Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) mit einem Abstand von 1,45 mm oder mehr kontaktiert.
Stiftteil (10) nach Anspruch 15, bei dem der Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und der Dichtabschnitt (12) durch eine tangential zu dem Dichtabschnitt (12) verlaufende Kurve (15) miteinander verbunden sind, wenn die Kurve (15) mehrere Bögen aufweist, ein Abstand L_a von einem Kontaktpunkt X zwischen dem Dichtabschnitt (12) und der Kurve (15) zu einem Endpunkt Z des den Dichtabschnitt (12) tangierenden Bogens 1,45 mm oder größer ist, und wenn die Kurve ein einziger Bogen ist, ein Abstand L_b von dem Kontaktpunkt X zu einer Grenze Y zwischen dem Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und dem Dichtabschnitt (12) 1,45 mm oder größer ist.
Stiftteil (10) nach Anspruch 15, bei dem eine Kurve (15), die tangential zu dem Dichtabschnitt (12) verläuft und den Vor-Stufen-Abschnitt ohne Gewindegang (14) und den Dichtabschnitt (12) verbindet, den Dichtabschnitt (22) des Boxteils (20) mit einem Abstand von 1,45 mm oder mehr kontaktiert.