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Schraubverbindung der Futterrohre für Tiefbohrlöcher Die Erfindung
betrifft eine Verbindung, um rohrförmige Glieder aneinander zu sichern, und ein
Verfahren iur Herstellung einer solchen Verbindung. Insbesondere bezieht sich ,die
Erfindung-auf die Form und Ausbildung der zusammengehörigen, mit Gewinde versehenen
und zur Abdichtung dienenden Teile .der Verbindung und auf .die Wirksamkeit der
Verbindung.
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Die Erfindung .ist zur Vereinigung von Rohren, Kupplungen o. dgl.
verwendbar. Insbesondere ist die Erfindung dazu bestimmt, nahtlose Stahlrohre, die
zum Auskleiden oder Einfassen von Ölquellen benutzt werden, miteinander zu vereinigen.
Seit Jahren sind bei ,der Verwendung von Rohren zum Einfassen von Quellen große
Schwierigkeiten aufgetreten, d. h. es haben sich in diesem Felle erhebliche Mängel
bemerkbar gemacht und es hat sich die Vereinigung der genannten Rohre als sehr umständlich
erwiesen. Tatsächlich findet die Zusammensetzung der Rohre und Rohrverbindungen
beim Auskleiden einer Ölquelle unter ungünstigen Bedingungen statt, die sich a)
aus (der großen Tiefe der Quellen und dem hierdurch bedingten Gewicht der Auskleidung,
b) aus Stößen und Abnutzung und c) aus einem hohen äußeren Druck ergeben. Ebenso
sind bisher Schwierigkeiten insofern aufgetreten, als a) die Verbindungen nicht
flüssigkeitsdicht sind, b) die Verbindungen bei :der Zusammensetzung zier Auskleidung
zerstört werden, c) die Verbindungen nicht gleichmäßig wirksam sind und d) es darauf
ankommt, die Auskleidung bzw. die Verbindungen genügend stark auszubilden, ohne
daß das Gewicht, die Kosten und die Bohrlochgröße unnötig erhöht werden.
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Bei einem Versuch, einige der vorher er-Krähnten Schwierigkeiten zu
beseitigen, hat das American Petroleum Institute, im folgen-,den als A. P. I. bezeichnet,
normale Gewinde für Ouellenausklei;dun.g- gewählt, welche allgemein in :den ganzen
Ölfeldern der Welt als Grundlage _ für mit Schraubengewinde versehene Verbindungen
für Einfassungsrohre benutzt werden. Das normale A. P. L-Einfassungsgewinde entspricht
der scharfen V-Type mit einer verhältnismäßig flachen Verjüngung von entweder
0,95 cm oder 1,9 cm pro 0,3 m auf -den Durchmesser und mit entweder
8 oder ro Gängen pro a,54 cm.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, @daß durch ,das A. P. I.-Gewinde
die vorher erwähnten
Aufgaben nicht gelöst sind, vielmehr in diesem
Falle sogar noch weitere Schwierigkeiten hinzukamen, die beispielsweise im folgenden
bestanden: a) eine Spannungskonzentration in den V-@%- indungen, b i Entstehung
federnder Kanten in den V-Windungen. woraus sich ein sehr unerwünschtes Aufreiben
und ein plastiches Fließen in den Windungen ergab, s s
c) hohe Anforderungen
bezüglich der Ge-> rtauigkeit bei der Herstellung der Gewinde, d) 'Neigung zur Beschädigung
der Gewinde bei der Benutzung dieser Gewinde, e) Schwierigkeiten beim Ineinandersteclzen
flacher verjüngter Mutter- lind Vaterteile und f) Zeitaufwand bei der Zusammensetzung
der Einfassung.
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Der allgemeine Zweck der Erfindung besteht darin, die Schwierigkeiten,
die bei bekannten Schraubenverbindungen für Quellenauskleidungen o. dgI. auftraten,
dadurch zu vermeiden und diese Schraubenverbindungen -dadurch zu verbeisern, daß
eine neue und vorteilhafte Schraubenverbindung verwendet wird.
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Ein anderer allgemeiner Zweck der Erfindung besteht darin, eine Verbindung
für eine nuellenauskleidung von solcher Beschafenlieit herzustellen, daß diese Verbindung
eine allgemeine, erwünschte Wirksamkeit besitzt: Ferner besteht ein allgemeiner
"Zweck der Erfindung darin, ein '\-erfahren zur Herstellung der genannten Verbindung
zu scharen.
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Auf der Zeichnung ist eine Schraubenverbindung nach ,der Erfindung
in einer Ausführungsford dargestellt.
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Fig. i ist ein diametrischer Längsschnitt durch eine Rohrverbindung,
in welcher die Grundgedanken der Erfindung verwirklicht sind, wobei nur die eine
Hälfte der Verbindung dargestellt und der übrige Teil weggebrochen ist. Die ineinandergreifenden
Rohre und die Gewinde dieser Rohre sind in ihren relativen Stellungen am Ende einer
senkrechten Ineinandersteckbewegung, die dein Zusatnmenschrauben der Rohre vorangeht,
dargestellt.
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Fig. 2 ist ein ähnlicher Längsschnitt wie Fig. i, jedoch sind die
relativen Stellungen der Rohrgewinde in dein Fall .dargestellt, daß die Verbindung
in die band- oder seildichte Lage geschraubt ist.
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Fig.3 ist ein ähnlicher Längsschnitt wie Fig. i, jedoch sind die relativen
Stellungen der ineinandergreifenden, imit Gewinde versehenen Teile in dem Falldargestellt,
daß die Verbindung vollständig hergestellt ist.
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Fig.-I stellt in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch einen Teil
der Verbindung dar und veranschaulicht irn einzelnen einen Umriß des Gewindes nach
der Erfindung, wobei die mit Gewinde versehenen Teile in der Endstellung ihres gegenseitigen
Eingrifffs und teilweise weggebrochen veranschaulicht sind.
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Fig.5 stellt in größerem Maßstab einen L:ingsschn.itt -dar, der die
relativen Stellungen der ineinandergreifenden Gewinde nach denn Ineinanderstecken
der zusammenzufügenden Rohre veranschaulicht, wobei der größere Teil der Rohre weggebrochen
ist.
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Fig.6 stellt in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch einen Teil
der Rohrverbindung dar und veranschaulicht eine zufällig vorkommende relative Stellung
ineinandergreifender Rohre, welche ineinandergreifende Gewinde mit Kämmen und Wurzeln
haben, die parallel zu den kegelförmigen Flächen der Rohre, also nicht parallel
zu den Rohrachsen wie beim Erfindungsgegenstand verlaufen.
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Fig.7 stellt in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch :einen Teil
der Rohrverbindung dar und veranschaulicht eine zufällig vorkommende relative Stellung
ineinandergreifender Gewinde, die nach der Erfindung ausgebildet sind, wobei sich
das Innenglied in der Stellung entsprechend einem Gewindegang über der Stellung
befindet, in der das Innenglied tatsächlich in das Außenglied eingesteckt ist.
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Fig.8 stellt in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch einen Teil
der Verbindung dar und veranschaulicht die gegenseitige Abdichtung der Verbindungsglieder.
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Fig.9 stellt in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch einen Teil
der ineinandergreifenden, mit Gewinde versehenen Rohre dar, wie sie bei der praktischen
Verwirklichung der Erfindung benutzt werden.
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Die Grundgedanken der Erfindung sind am i besten zunächst aus Fig.
9 ersichtlich, welche schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Schraubenverbindung
nach der Erfindung und insbesondere die Beziehung der an den ineinandergreifenden
Teilen der Schraubenverbindung vorgesehenen Gewinde sowie die Wurzel- und Kammlinien
veranschaulicht, nach welchen diese Gewinde bestimmt und ausgebildet sind. Mit i
ist allgemein ein Rohrabschnitt bezeichnet. der einen Mutterteil io aufweist, während
mit 2 allgemein ein ergänzender Rohrabschnitt bezeichnet ist, der mit dein Vaterteil
12 versehen ist. .Die Konstruktionslinien 3 bzw. 4, die parallel zur konischen oder
Verjüngungsfläche des Mutterteiles io verlaufen, bestimanen die Lage der mittleren
Höhe der Wurzeln und der Kämme des Gewindes i i, das entsprechend diesen Linien
gebildet ist. In ähnlicher Weise bestimmen die Konstruktionslinien 5 bzw. 6, die
parallel zur konischen oder Verjüngungsfläche verlaufen, die mittlere
Höhe
der Wurzel- und Kammlinien des. Gewindes 13, das am Vaterteil 12 vorgesehen ist.
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Aus Fig. 9 geht hervor, daß die Gewinde 11 und 13 im mittleren Teil
der mit Gewinde versehenen Verbindung im wesentlichen die gleiche Höhe besitzen,-
jedoch sich in allmählich abnehmender Höhe entsprechend den folgenden Konstruktions-
oder Erzeugungslinien verjüngen. Es laufen daher im Punkt i4b und außerhalb :dieses
Punktes die Wurzeln des Gewindes i i mit der Konstruktionslinie 7 zusammen, welche
parallel zur Achse 16' des Rohrs verläuft. Die Kämme des Gewindes, dessen Wurzeln
entsprechend der Konstruktionslinie 7 gebildet sind, werden jedoch durch Fortsetzung
der schrägen Konstruktionslinie 4 bestimmt, bis diese Linie die parallele Linie
7 schneidet, an welchem Punkt das Gewinde verschwindet.
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Diese Verringerung :der Höhe des Muttergewindes am weiten Ende des
Kegels ist zu dem Zweck vorgesehen, am äußeren Ende des Mutterteils eine möglichst
große Stärke des Werkstoffs zu sichern, um der Beanspruchung beim Herstellen der
Verbindung Widerstand zu bieten und außerdem die allgemeine Stärke der Verbindung
Zu erhöhen. Durch die Verringerung der Tiefe des Vatergewindes am kleinen Ende des
Kegels isst bezweckt, sowohl die allgemeine Stärke des Vaterendes zu erhöhen als
auch die Bearbeitungsvorgänge zu vereinfachen.
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Zu idemGewinde i i, das entsprechend der Konstruktionslinie 7 gebildet
ist, paßt das Gewinde 13 am großen Ende des Vaterteils. Von dem Punkt 14a nach dem
großen Ende des Vaterteils 12 sind die Kämme des Gewindes 13 entsprechend der Konstruktionslinie
17 gebildet, die parallel zur Achse des Rohres verläuft. Die Wurzeln des Gewindes
13 sind jedoch entsprechend einer Fortsetzung der schrägen Konstruktionslinie 5
gebildet. Die Entfernung X von der Konstruktionslinie 17 zur Achse 16' der Rohrverbindung
ist etwas geringer als die Entfernung Y zwischen der Konstruktionslinie 7 und der
Achse 16'.
Es ist :daher ersichtlich"daß, wenn die Vater-und Mutterteile vereinigt
werden, die Kämme des auf der Konstruktionslinie 17 gebildeten Gewindes 13 !den
Boden oder die Wurzeln des auf der Konstruktionslinie 7 des Mutterteils io gebildeten
Gewindes ii nicht berühren, sondern daß ein in Fig. 3 mit tob bezeichneter Zwischenraum
zwischen den genannten Teilen vorgesehen ist. Es besteht jedoch kein Zwischenraum
zwischen den Kämmen des Muttergewindes und den Wurzeln des Vatergewindes am größerenEnde
desGewindes, die durch die Konstruktionslinien 4 und 5 bestimmt sind. Die Kämme
des Muttergewindes, die durch die Konstruktionslinie 4 be- 1 stimmt sind, befinden
sich in dichter Berührung mit den Wurzeln des Vatergewindes, die durch die Konstruktionslinie
5 bestimmt sind, und zwar vollständig bis zu dem Punkt, an dein der Kamm des Vatergewindes
auf dem Zylinder 17 verschwindet. Mit Rücksicht auf elastische Ablenkungen berührt
.der Kamm des Muttergewindes den Zylinder 17 auf eine kurz@e.Entfernung über den
Punkt hinaus, an dem die Wurzel des Vatergewindes verschwindet. Der Druck dieser
Berührung nimmt an aufeinanderfolgenden Punkten, die mehr entfernt von dem Verschwindungspunkt
der Wurzel :des Vaterteils sind, schnell ab und erreicht gegebenenfalls den Nullwert.
Jenseits des Punktes des Nullberührungsdruckes nimmt der Abstand des Kammes des
Muttergewindes von dem Zylinder 17 .bis zu dem Punkte zu, wo der Kamm des Mutterteils
auf dem Zylinder 7 verschwindet.
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Wird nun das kleine Ende des Mutterteils io betrachtet, so ist ersichtlich,
daß das Gewinde i i sich nahezu, jedoch zweckmäßig nicht vollständig bis zu einem
Verschwindungspunkt in der gleichen Weise verjüngt w ie ,das Vatergewinde 13 am
großen Ende des Vaterteils. Mit anderen Worten, die Konstruktionslinie 8 :des Mutterteils,
welche die schräge Linie. bei> i5b schneidet, liegt parallel zur Achse 16' der Schraubenverbindung,
und diese Konstruktionslinie bestimmt die Kämme :des verschwindenden Muttergewindes
i i. Die Wurzeln des verschwindenden Muttergewindes sind jedoch :durch die Konstruktionslinie
3 bestimmt, welche auf dem Kegel der Schraubenverbindung liegt. Aus der Zeichnung
ist ersichtlich, daß die Gewinde zweckmäßig kurz vor dem Schnittpunkt der konvergierenden
Linien 3 und 8 unterbrochen sind.
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Mit :dein verschwindenden Muttergewinde i i am kleinen Ende des Mutterteils
wirkt ein Vatergewinde 13 zusammen, dessen Wurzeln auf der Konstruktionslinie 9
gebildet sind, welche parallel zu der Achse 16' der Rohre verläuft und welche die
schräge Konstruktionslinie 5 bei i5a schneidet. Die Kämme des verschwindenden Vatergewindes
13 am kleinen Ende des Vaterrohres können auf der Konstruktionslinie 6 gebildet
sein, welche mit der Verjüngung oder dem Kegel der ineinandergesteckten Rohrabschnitte
zusammenfällt. Es ist daher ersichtlich, daß die Konstruktionslinien 8 und 9 parallel
zu der Achse 16' verlaufen, jedoch ist zweckmäßig die Entfernung i''' ein wenig
größer als die Entfernung X', so daß zwischen den Kämmen des Muttergewindes und
den Wurzeln des Vatergewindes am kleineren Ende des Gewindes ein i hinreichender
Zwischenraum aoa (Fig. 3) besteht.
Es hat sich jedoch als zweckmäßig
herausgestellt, das Vatergewinde am kleinen Ende des Vaterteils 12 auf einer etwas
schärferen Z`erjüngung zum Verschwinden zu bringen, als der Konstruktionslinie 6
entspricht. Die schärfere Verjüngung ist in Fig. 9 .durch die gestrichelte Konstruktionslinie
6' angegeben. Diese Konstruktionslinie kann die Konstruktionslinie 6 an dein in
der Zeichnung dargestellten Punkt i4c schneiden. Hierdurch ist ein verhältnismäßig
rasches Verschwindendes Vatergewindes zum Zweck der Verkürzung der überall bearbeiteten
Länge der Verbindung gesichert. Die auf der Konstruktionslinie 6' liegenden Kämme
des Gewindes können, um die zur Herstellung des Gewindes benutzten Werkzeuge zu
vereinfachen, erforderlichenfalls eher mit der Linie 6' zusammenfallen, als daß
sie parallel zur Achse 16' verlaufen.
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Nach der Erfindungsoll die Entfernung L', welche die Länge ,der die
Kämme des -Iuttergewindes bildenden Linie 8 darstellt, größer als die Entfernung
til' sein, welche :die Länge der Konstruktionslinie 9 darstellt und welche die Wurzeln
des verschwindenden Vätergewindes bestimmt. Hierdurch ist gesichert, daß das Ende
des Vaterteils 12 anit genügendein Spielraum in den -Mutterteil io greift. Am anderen
Ende der Verbindung ist die Entfernung I_ größer gewählt als die Entfernung -Il.
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Ein wichtiges -Merkmal der Erfindung besteht darin, daß alle Kämme
14 und alle Wurzeln 15 der Gewinde so geformt sind, daß der größte Teil der sich
in der Längsrichtung erstreckenden Oberflächenelemente dieser Kämme und Wurzeln
parallel zu der Achse 16' der Schraubenverbindung oder der einzelnen Rohre verläuft.
Wenn daher die Wurzeln und Kämme der Gewinde durch die schrägen Konstruktionslinien
3, 4, 5 und 6 bestimmt sein sollen, so ist hiermit gemeint, daß diese schrägen Konstruktionslinien
sich im -wesentlichen durch die gleiche Stelle, beispielsweise durch die -Mitte
aller Wurzeln und Kämme, erstrecken, deren Oberflächen, wie erwähnt ist, parallel
zu der Achse verlaufen. Diese Anordnung ist deutlich in Fig. 9 veranschaulicht.
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Die Teile in Fig.9 sind nicht genau im -Maßstab der anderen Figuren
dargestellt, vielmehr sind die verschiedenen Winkel, -'erjüngungen usw. übertrieben
gezeichnet, um die Grundgedanken der Erfindung besser zu erklären. Bei der praktischen
Ausführung des I @i-findtingsgegenstandes kann nie Tiefe der Gewinde i i und 13
allmählich in beiden Richtungen von einer Zone größter Gewindetiefe in der -litte
der Länge der Gewindeteile verringert -werden, und es können sich hieran gekrümmte
Konstruktionslinien anschließen, welche so nahe wie möglich den allgemeinen, vorher
beschriebenen Konstruktionslinien entsprechen. In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind jedoch die Gewinde im wesentlichen entsprechend den beschriebenen
Konstruktionslinien ausgebildet, und es ist der Winkel zwischen den schrägen und
parallelen Linien berücksichtigt, um das Verschwinden oder die Verringerung des
Gewindes herbeizuführen: Es ist ersichtlich, daß die verschiedenen Konstruktionslinien
3, 4, 7 und 8 bzw. 5, 6, 9 und 17 Parallelogramme bilden, deren Seiten teilweise
auf der Verjüngung der Schraubenverbindung und teilweise parallel zu der Achse der
Schraubenverbindung liegen.
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Bei der besonderen Ausführungsform der Erfindung nach Fig. i bis 8
beträgt die Verjüngung der Gewinde und infolgedessen die Neigung der Konstruktionslinien
3, 4, 5 und 6 zweckmäßig annähernd 3,18 cm im Durchinesser pro 0,3 in in
der Achsenrichtung, und die Anzahl der Gewindegänge beträgt annähernd sechs pro
2,54 cm. Nach der Erfin-,dung kann jedoch jede Verjüngung gewählt werden, die mehr
als 1,9 cm pro 0,3 m beträgt, und zwar zweckmäßig zwischen annähernd 2,54 cm und
annähernd 5,o8 cm pro 0,3 m. In ähnlicher Weise kann die Anzahl der Gewindegänge
pro 2,54 cm beliebig geringer als acht gewählt werden.
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In Fig. i ist die Beziehung der Teile nach dem anfänglichen Einsteckvorgang
veranschaulicht. In Fig. 5 ist ebenfalls, jedoch im größeren Maßstab, die Beziehung
der Zähne der ineinandergreifenden Rohrabschnitte nach dem erwähnten Einsteckvorgang
dargestellt. Mit Rücksicht auf die Ausbildung der Kämme 14 der Gewinde in solcher
Weise, daß sie parallel zur Achse 16' der Rohrverbindung verlaufen, ist erreicht,
daß beim Einsteckvorgang die Verjüngung der Mutter- und Vaterteile veranlaßt, daß
die Gewinde i i und 13 .in der am besten aus Fig. 5- ersichtlichen Weise miteinander
in Berührung kommen. Infolgedessen wird der durch den Einsteckvorgang verursachte
Stoß zwischen einer Mehrzahl von Gewindegängen übertragen, die sich mit ihren Schultern
an den verschiedenen in Fig. 5 dargestellten Punkten berühren.
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L m den Einsteckvorgang deutlicher zu veranschaulichen, sei auf Fig.7
Bezug genommen. In Fig. 7 ist eine mögliche Beziehung der zueinander passenden Gewindeteile
gerade einen Gewindegang über dem Einsteckeingriff dargestellt. In dieser Stellung
ist die radiale Entfernung zu den Kämmen des Muttergewindes etwas größer als oder
im wesentlichen die gleiche wie die radiale Entfernung zu den Gewindekämmen des
Vaterteils, so daß
der Mutterteil io relativ hinter den Vaterteil
1z gleiten kann, wodurch die Gewinde in die Eingriffsstellung nach Fig. 5 gebracht
werden, in welcher sie Schulter an Schulter anliegen. In gewissen seltenen Fällen
kann die radiale Entfernung zu den Kämmen des Mutterteils um einige Tausendstel
eines Zolls (2,5q. cm) geringer sein als die radiale Entfernung zu den Kämmen des
Vaterteils, so daß ein gewaltsames Einpassen zwischen den Gewindeflächen verursacht
wird. Durch das Eigengewicht des Rohrs werden entweder die Flächen veranlaßt, aneinander
in die Stellung nach Fig. 5 zu gleiten, oder es bewegen sich, Wenn dies nicht eintritt,
die Gewinde, sobald der Aufschlag- oder Aufdrehvorgang der Rohrverbindung stattfindet,
in die in Fig. 5 dargestellte Stellung.
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Fig. 6 veranschaulicht den Vorgang, welcher eintreten kann, wenn eine
Schraubenverbindung vorgesehen ist, bei welcher die Gewinde Kämme haben, die entsprechend
einem Kegel ausgebildet sind. In Fig.6 ist angenommen, daß (der Vaterteil i2a in
den Mutterteil ioa bewegt worden ist, bis ,die Gewinde miteinander in Berührung
gelangt sind. Es ist ersichtlich, daß bei fortgesetzter Zusammenbewegung der Abschnitte
entweder ein Teil 28 des Gewindes des Mutterteils abgeschert wird, wobei
ein entsprechender Teil 29 am Vatergewinde ebenfalls abgeschert wird, oder @daß
sonst bei einem Gewinde der ganze Werkstoff ab geschert wird, wie dies bei
30 in dem nächstfolgenden Gewindegang dargestellt ist. Es hat sich herausgestellt,
daß dieser Abschervorgang eintritt, wenn schwere Rohrabschnitte, die mit Gewinde
der früher gebräuchlichen Art versehen sind, ineinandergesteckt werden. Ferner ist
festgestellt worden, daß in diesem Fall eine Beschädigung oder ein starkes Aufreiben
der Gewiüde während der Herstellung der Verbindung eintritt. Es ist nahezu unmöglich,
die Verbindung herzustellen, wenn dieser Abschervorgang mehrfach eingetreten ist.
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An dem Vater teil ist ein Anschlag oder eine Schulter 22 vorgesehen,
welche positiv gegen das Ende 2q. des Mutterteils io stoßen kann. Hierdurch wird
die Endstellung der Verbindung sehr .bestimmt begrenzt, und es wird hierdurch eine
deutliche Markierung erzielt, die als Schutz gegen eine Spaltbildung dient, bei
welcher die Möglichkeit. eintritt, daß die Schraubenverbindung undicht wird. Ferner
wird hierdurch im wesentlichen eili Überdrehen verhütet, wodurch die Gefahr eines
Aufreibens oder einer Überbeanspruchung :der Schraubenverb indung bedingt wäre.
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Ein neues Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine verbesserte
Alxdichtung in der Verbindung (vgl. Fig.8) vorgesehen ist. DieseAbdichtung ist mit
einem abgestumpften Kegel 30 versehen, Tier am Ende des Vaterteils vorgesehen
ist und sich vom Punktar zum Punkt 3a erstreckt. In Übereinstimmung mit der Abdichtungsfläche
30 ist am Mutterteil eine abgestumpft kegelförtnige Abdichtungsfläche 34
vorgesehen, welche sich vom Punkt 35 zum Punkt 36 erstreckt. Dadurch, daß am inneren
Ende der ineinandergreifen--den Gewinde der Zwischenraum 20a vorgesehen ist, ist
zwischen den Abdichtungs- und Gewindeflächen eine Zone der Biegsamkeit geschaffen.
Hierdurch ist gestattet, daß sich .das kleine Ende des Vaterteils selbst radial
einstellt, so daß zwischen den Abdichtungsflächen 39 und 3.4 eine sehr gute Ausrichtung
erzielt werden kann.
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Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß die Abdichtungsfläche an dem
Vaterteil beträchtlich länger als die Abdichtungsfläche an dem Mutterteil ausgebildet
ist. =Dies ist ein wichtiges Merkmal des Erfindungsgegenstandes, weil hierdurch
eine richtige Wirkung der Abdichtung gewährleistet ist.
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Um Abdichtungsflächen mit den günstigsten Eigenschaften zu erzielen,
ist festgestellt worden, :daß die Verjüngung der Abdichtungsflächen verhältnismäßig
flach gewählt werden muß, wie dargestellt und beschrieben ist. Während diese Verjüngung
richtig als verhältnismäßig flach für Abdichtungsflächen bezeichnet wird, kann die
gleiche-Verjüngung, für Gewinde, die auf der früheren Praxis beruhten, als verhältnismäßig
steil bezeichnet werden. Durch viele Versuche ist festgestellt worden, daß die Verjüngung
:der abgestumpft kegelförmigen Abdichtungsflächen zufriedenstellend ist, wenn diese
Flächen unter der Voraussetzung, daß die Vaterabdichtung gut geschmiert und stark
axial in die Mutterabdichtung gedrückt ist, in ihrer Lage verbieiben,'bis sie außer
Berührung gedrückt werden. Eine Verjüngung, welche diesen Anforderungen entspricht,
ist im folgenden als bindende Verjüngung bezeichnet. Eine solche bindende Verjüngung
ist bei der Schraubenverbindung nach der Erfindung vorgesehen. Durch diese verhältnismäßig
flache Verjüngung ist zusammen. mit dem positiven Aneinanderstoßen der Schultern
an der Verbindung gewährleistet, daß innerhalb der Bearbeitungstoleranzen und unter
Betriebsbedingungen eine wirksame Abdichtung erzielt ist.
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Das kleine Ende des Vaterteils ist mit einem Teil 38 versehen, der
sich etwas über die zugehörige Abdichtungsfläche 3o hinaus erstreckt. Hierdurch
ist der doppelte Zweck erreicht, daß die Ausrichtungs- oder Einsteckvorgänge unterstützt
werden und daß das Me- i tall verstärkt wird, das sich in der Nähe der Abdichtungsfläche
des Vaterteils befindet. Um
ferner die Zentrierung des Vaterteils
ini Mutterteil hei dein Einstedworgang zu unterstützen und um eine Besch@idiguiig
cies Gewindes und der Abdichtungsflächen bei diesem Vorgang zu verhindern, ist der
zusätzliche Teil 38 des Vaterteils zweckmäßig finit einer abgestumpft I>egelf@irmig@n
Fläche 39 versehen, deren Verjüngung steiler als diejenige der Abdichtungsflächen
ist.
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Die abgestumpft kegelförmige Zone 39 wirkt als Anschlagschulter, um
während des Einsteckvorganges das Vaterrohr in eine dichtere axiale Ausrichtung
finit dem 1lutterrohrende zu drücken und hierdurch die Abdichtungs- und Gewindeflächen
zii schützen. Durch den nicht in Berührung kommenden Vorsprung 38 wird die Abdichtungsfläche
des Vaterteils gegen zufällige Beschädigung während der Handhabung und Beförderung
ge-
schützt. Manche Stöße, die sonst gegen die Kante der Abdichtung wirken
würden, werden von der vorstehenden -Nase aufgenommen. Es ist belanglos, wenn die
Nase Schrammen oder -Narben aufweist. weil sie nicht mit einem anderen Teil in Berührung
kommt, wenn die Verbindung hergestellt ist. 'Um die Verbindung weiter zu verbessern,
sind die Vater- und Mutterteile an ihren inneren und äußeren Flächen. wie bei .-I
und .I6 dargestellt ist. konzentrisch zu den Gewindeflächen bearbeitet, um rings
um die Verbindung eine gleichmäßige Wandstärke vorzusehen. Infolgedessen sind die
Drücke auf die Gewin:ie und auf die Ab,diclitungsflächen gleichmäßig über die ganze
Umfangsfläche der genannten Teile verteilt. Auf diese Weise, ergibt sich ein gleichinälliger
Druck ohne Spannungskonzentration am Umfang der Verbindung. lach der Erfindung werden
die miteinander in Berührung kommenden Flächen der Rohre mit einem metallischen
Schutz- und Schmierüberzug versehen, der zweckmäßig aus Zink besteht. Der genannte
Überzug wird in geschmolzenem Zustand auf die Flächen der Verbindung aufgespritzt,
nachdem diese Flächen zunächst einer leichten Behandlung durch ein Sandstrahlgebläse
ausgesetzt worden sind. Der erwähnte Überzug gestattet, daß die Verbindung wiederholt
hergestellt wird. und verdeckt Markierungen, die bei der Behandlung auf den Verbindungsflächen
entstanden sind. Ferner wird durch den erwähnten Überzug die Erzielung einer gleichmäßigeren
gegenseitigen Berührung der zusaniinenwirkenden Verbindungsflächen unterstützt.
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Aus Fig. 2, in welcher die Verbindung in der seil- oder handdichten
Stellung dargestellt ist, ist ersichtlich, daß das Ende 24 des --Mutterteils io
sich in der Nähe der an dein Vaterteil vorgesehenen Schulter 22 befindet, welche
endgültig die Abdichtung der Verbindung begrenzt. Zu ungefähr der gleichen Zeit
beginnen die zusaninienwirkenden kegelförmigen =Xbdiclitungsflächen an dein kleinen
Ende des \ "aterteils und der entsprechende Teil des Mutterteils miteinander
in Berührung zu gelangen.
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111 Fig. 3 ist die Verbindung in ihrer fertigen Stellung veranschaulicht,
in welcher das Ende 2-1 des Mutterteils die Schulter 22 des Vaterteils positiv
berührt, wodurch eine weitere Abdichtung der Verbindung begrenzt wird. Ein wichtiges
Merkmal der Ertindung besteht darin, daß die zusainnienwirkenden Gewinde ii und
13 in solcher Weise ausgebildet sind, daß sich die Klimme der Gewinde eines
Gewindegliedes in starker Bodenberührung finit den Wurzeln des Gewindes des anderen
Einsteckgliedes in der fertigen Stellung befinden. Zweckmäßig liegen die Kämme des
Muttergewindes an den Wurzeln des VatergeNvindes an. Es hat sich als unzweckmäßig
herausgestellt, die Kimme sowohl des Vaterals auch des Muttergewindes mit den entsprechenden
Wurzeln der ineinandergreifenden Gewinde in Bodenberührung; zu bringen. In diesem
Falle Ware eine genaue Bearbeitung erforderlich, so daß die Herstellungskosten erlieblich
überhöht würden. Infolgedessen ist zweckmäßig zwischen den Wurzeln des Muttergewindes
und den Kämmen des Vaterge-,vindes ein Spielraum vorgesehen, so daß die anliegenden
oder berührenden Flächen, d. h. die Kämme des Mutterteils und die Wurzeln des Vaterteils,
während der Handhabung der Rohrabschnitte finit Rücksicht auf ihre besondere Aushildunz
zeschützt sind. Die vorher beschriebene besondere Bodenberührung ist für die beim
Erfindungsgegenstand verwendete Gewindeform gut geeignet. Die Kämme und Wurzel sind
breit und flach und widerstehen einem starken radialen Druck bei der Herstellung
der Verbindung. Die Werkzeuge, mit deren Hilfe dieses Gewinde geschnitten wird,
haben breite Schneidkanten, welche im Vergleich mit den mit einer scharfen Spitze
ausgerüsteten Werkzeugen, die zum Schneiden des Gewindes der A. P. I-Einfassung
benutzt werden, sich langsam abnutzen. Sobald sich die Spitzen der Werkzeuge, die
zum Schneiden des Gewindes der A. P. I.-Einfassung verwendet werden, abnutzen, werden
die durch diese Spitzen im Werkstück geschnittenen Wurzeln nicht so tief, wie sie
hergestellt werden sollten.
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Die Kiininie des Gewindes der A. P. I.-Einfassung haben Neigung, schärfer
als die Wurzeln zii werden. Dies verursacht ein hartes Aneinanderhinden der Spitzen
und Wurzeln,
so daß eine starke Neigung zum Aufreiben des Gewindes
besteht. Beim Erfindungsgegenstand ist mit Rücksicht auf die in diesem Fall. gewählte
Gestalt des Gewindes und auf den in diesem Fall vorgesehenen Zwischenraum die .Neigung
zum Aufreiben praktisch unterdrückt Es ist ferner festgestellt worden, daß die Zuverlässigkeit
des vorher beschriebenen Gewindes nach der Erfindung dadurch erheblich erhöht ist,
daß die Breite jedes Gewindeganges entschieden geringer gewählt ist als der Zwischenraum
zwischen den Gewindegängen. Dieser Zwischenraum, der in Fi:g. d. mit 18 bezeichnet
.ist, stellt einen Überschuß dar, ,der mit Rücksicht auf möglicherweise sich anhäufende
Irrtümer bei der Bearbeitung innerhalb bestimmter Toleranzen gewählt ist. Dadurch,
daß bestimmte Zwischenräume der erwähnten Art vorgesehen sind, ist die Aufreibung
der Gewinde im wesentlichen unterdrückt, weil überschüssiger Werkstoff in den Gewinden
einen bestimmten Raum zum Fließen hat. Ferner kann dadurch, daß irgendein fremder
Stoff in der Verbindung gefangen wird, keine Schwierigkeit bei der Herstellung der
Verbindung hervorgerufen werden.
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Der .besondere Winkel, den die Flanken ig der Gewinde mit der Achse
der Verbindung billderi, ist wichtig. Wenn nämlich dieser Winkel zu groß ist, treten
Bearbeitungsschwierigkeiten auf. Ist der genannte Winkel zu klein, so dehnt sich
der Mutterverbindungsteil aus, und es zieht sich der Vaterteil zusammen, während
axiale Spannungskräfte auftreten. Zu Beginn der Ausdehnung des Mutterteils und der
Zusammenziehung des Vaterteils kann entweder eine Undichtigkeit der Verbindung oder
ein anderer Fehler *der Verbindung hervorgerufen werden. Es hat sich herausgestellt,
daß ein Winkel, der nicht weniger als etwa 8o° zur Rohrachse beträgt und zweckmäßig
in .der Nähe von etwa 8.4° sich befindet, zur Herstellung der Gewindeflanken praktisch
brauchbar ist.
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Der teleskopische Eingriff der zusammenwirkenden Glieder bei der Verbindung
nach der Erfindung wird durch :die gegeneinanderstoßenden Schultern 22 und z4. begrenzt,
um j den radialen Truck zu überwachen, der zwischen den Gliedern hervorgerufen wird,
wenn die Verbindung vollständig hergestellt wird. Der genannte begrenzte Radialdruck
ist nicht groß genug, um Spannungen hervorzurufen, welche die Elastizitätsgrenze
des Metalls der Glieder erheblich überschreiten.
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Die steilere Verjüngung, die weniger tiefen Gewinde, der Weg des Verschwindens
der Gewinde und der Zwischenraum zwischen dem überall vorhandenen Enddurchmesser
des Vaterteils und dem Innendurchmesser des Mutterendes sind. soviel günstiger als
die entsprechenden A. P. L-Abmessungen, daß .die Rohrabschnitte in einer kürzeren
Zeit und mit einem geringeren Arbeitsaufwand ineinandergesteckt werden können. Durch
das selbsttätige Ineinandergreifen der Gewinde während des Vorganges des Ineinandersteckens
ist auch eine Überlappung von wenigstens annähernd 5o % der Gewinde, bevor sie miteinander
in Eingriff kommen, gesichert. Hierdurch ist eine sehr positive anfängliche Berührung
,der Flankenflächen einer verhältnismäßig großen Anzahl von Windungen erzielt. Es
hat sich herausgestellt, daß diese Flächenberührung in der Einsteckstellung so groß
und so stark ist, daß es möglich ist, die ineinandergreifenden Rohre mit einer sehr
beträchtlichen Kraft zusammenzukeilen, ohne daß ,die Gewindebeschädigt werden. Die
oben beschriebene Überlappun:g der Gewinde hat auch die Bedeutung, daß nur eine
sehr geringe Anzahl von Windungen der Rohrabschnitte erforderlich ist, um von der
anfänglichen Einsteckstellung in die seildichte oder handdichte Stellung zu gelangen.
Ebenso ist nur eine geringe Anzahl von Windungen erforderlich, um die Verbindung
von der hand- oder seildichten Stellung in die endgültige Abdichtungsstellung überzuführen.