MXPA04010217A - Conexion roscada, en especial para conducto expansible radialmente en forma plastica. - Google Patents

Abstract

Se describe una conexion roscada para un conducto. Esta conexion incluye un elemento macho, que tiene roscas sobre el mismo, el cual define un conductor de costado de carga, un conductor de costado de prueba y un conductor nominal. Un elemento hembra tiene roscas sobre el mismo, se adapta para coincidir con las roscas en el elemento macho. Estas roscas en el elemento hembra definen un conductor de costado de carga, un conductor de costado de prueba y un conductor nominal. Al menos uno del conductor de costado de carga y el conductor de costado de prueba, sobre al menos uno del elemento hembra y el elemento macho, se cambian en un regimen predeterminado, comenzando en una distancia seleccionada, desde el final de las roscas. El conductor de carga y el conductor de prueba son diferentes entre si sobre al menos parte de la longitud de rosca.

Description

En la patente de EE.UU., No. RE 30647, expedida a Blose, se describe una forma o estructura de rosca particular, para la conexión tubular, que proporciona un empalme inusualmente fuerte, mientras controla la tensión y el esfuerzo en los elementos de "espiga" (rosca macho) y elementos de "caja" (rosca hembra) conectados, dentro de niveles aceptables . El elemento de espiga tiene al menos una rosca externa, configurada generalmente en forma ensamblada, cuyo ancho aumenta en la dirección a lo largo de la espiga, mientras' el elemento de caja tiene al menos una rosca interna coincidente, configurada generalmente en forma ensamblada, cuyo ancho aumenta en la otra dirección. El conjunto coincidente de las roscas en forma ensamblada, proporciona un acoplamiento de tipo cuña de los flancos roscados de la espiga y la caja, que limitan la extensión de la rotación relativa entre los elementos de espiga y caja, y definen una condición compuesta forzada que completa la conexión. En esta estructura de rosca, los ángulos de la saliente del flanco, al igual que el ancho de rosca, pueden ser usados para controlar las condiciones de carga previa de tensión y esfuerzo, inducidas en los elementos de la espiga y la caja, para una torsión compuesta dada. Así, adaptando la estructura de rosca a una aplicación o uso particular, la conexión o empalme tubular se limita solamente por las propiedades de los materiales seleccionados . Una conexión roscada tubular de la técnica anterior incluye un elemento de espiga y un elemento de caja. Este elemento de caja tiene formada una estructura de rosca configurada generalmente en forma ensamblada, en muchos casos ahusada e interna, la cual se adapta para acoplarse complementariamente a la estructura de rosca externa y ahusada, en el elemento de espiga, para asegurar mecánicamente los elementos de la caja y espiga en una manera que se puede liberar. La rosca interna en el elemento de caja, tiene flancos de empuje, flancos de carga, raíces y crestas. La rosca interna aumenta en ancho progresivamente a un régimen uniforme en una dirección sobre sustancialmente toda la longitud helicoidal de la rosca. La rosca externa, en el elemento de espiga, tiene flancos de empuje, flancos de carga, raíces y crestas. La rosca externa aumenta en ancho progresivamente a un régimen uniforma en la otra dirección, sobre sustancialmente toda la longitud de esta rosca externa. Los anchos de la rosca, que aumentan opuestamente, y el ahusado de las roscas causan que las raíces y crestas complementarias de las roscas respectivas y el movimiento en acoplamiento durante la fabricación de la conexión, en conjunto con el movimiento de los flancos complementarios de empuje y de carga, en acoplamiento en la fabricación de la conexión. El elemento de espiga o el elemento de caja definen el eje longitudinal de la conexión de la composición. Las raíces y crestas de los elementos de caja y espiga, en algunos casos, son planos y paralelos al eje longitudinal de la conexión y tienen suficiente ancho para impedir cualquier deformación permanente de las roscas, cuando se hace la conexión . Una parte importante de cualquier conexión es un sello para mantener el fluido del conducto hermético a la presión en las conexiones. Típicamente, las conexiones serán diseñas para incluir sellos de metal contra metal. Estos sellos de metal contra metal tienen la ventaja de no requerir empaques u otros dispositivos de sellado adicionales, los cuales tendrían típicamente que ser reemplazados periódicamente conforme las conexiones se acoplan y desacoplan. Los sellos de metal son credos, cuando la presión de contacto entre dos superficies de metal excede la presión del fluido que se va a sellar. Típicamente, las presiones de contacto son creadas durante la fabricación de la conexión.

Algunos tipos de sello de metal contra metal son energizados por prensar internamente el conducto . Más recientemente, los productos tubulares de los campos de petróleo se han desarrollado, los cuales pueden ser expandidos radialmente en forma plástica, desde sus diámetros iniciales, después de ser instalados para la aplicación intentada. Véase, por ejemplo, R. D. Mack et al., How in sítu expansión affects casing and tubíng properties (cómo la expansión en el sitio afecta las propiedades del revestimiento y y tuberías) , World Oil, julio de 1999, Gulf Publishing Co., Houstn, TX., para una descripción de los productos tubulares expansibles en los campos de petróleo. Estos productos tubulares expansibles radialmente tienen aplicación particular como revestimientos en los pozos productores de petróleo y de gas. Ha sido difícil sellar radialmente las conexiones tubulares expansibles, usando los sellos de metal contra metal, conocidos en la técnica. Se ha determinado también que las conexiones roscadas convencionales, que incluyen las roscas de ancho variable, descritas previamente, se someten a grandes cambios en la distribución de las tensiones, cuando estos acoplamientos son expandidos radialmente, en forma plástica. Es conveniente tener una conexión roscada, la cual pueda mantener la capacidad de resistencia y sellado aún después de la expansión radial plástica. Se ha determinado también que las conexiones roscadas, tal como las conexiones de ancho de rosca variable, descritas previamente, pueden tener una distribución de tensión no uniforme, cuando la conexión se somete a esfuerzos sustanciales en la compresión y la tensión. Por lo tanto, es conveniente tener una conexión roscada, la cual sea más capaz de resistir los esfuerzos de la compresión y la tensión.

Compendio de la Invención Un aspecto de la invención es una conexión roscada para un conducto expansible radialmente, en forma plástica. Esta conexión roscada incluye un elemento macho, que tiene roscas en el mismo, las cuales definen un conducto de flanco de carga, un conducto de flanco de empuje y un conducto nominal. Un elemento hembra tiene roscas en el mismo, que se adaptan para coincidir con las roscas en el elemento macho. Estas roscas en el elemento hembra también definen una conducto del flanco de carga, un conducto del flanco de empuj e y un conducto nominal . Al menos uno del conducto del flanco de carga y el conducto del flanco de empuje en uno del elemento hembra y el elemento macho, varían en un régimen predeterminado, que comienza a una distancia seleccionada desde un extremo de las roscas. El conducto de carga y el conducto de empuje son diferentes entre sí sobre al menos parte de la longitud de la rosca. En una modalidad, el conducto del flanco de carga, el conducto nominal y el conducto del flanco de empuje son cada uno cambiados a un régimen correspondiente en la distancia seleccionada, desde cuando menos un extremo de rosca correspondiente en el elemento macho y el elemento hembra. En otra modalidad, el conducto del flanco de empuje es disminuido en una saliente del elemento macho y este conducto del flanco de empuje es disminuido en la base de rosca del elemento hembra, Este conducto del flanco de empuje es sustancialmente igual al conducto nominal en la saliente del elemento macho y la base de rosca del elemento hembra. En una variación específica de esta modalidad, el conducto del flanco de carga es aumentado a una base de la rosca del elemento macho y el conducto del flanco de carga es aumentado en un extremo abierto del elemento hembra. El conducto del flanco de carga es sustancialmente igual al conducto nominal en la base del elemento macho y en el extremo abierto del elemento hembra.

En algunas modalidades, el conducto de empuje es diminuido y el conducto de carga es aumentado cerca de la primera rosca acoplada en tanto el elemento macho como el elemento hembra, y el conducto de carga es disminuido y el conducto de empuje es aumentado cerca de cuando menos la rosca acoplada en tanto el elemento hembra como el elemento macho . En algunas modalidades, cerca de una primera rosca acoplada en tanto el elemento hembra como el elemento macho, el conductor de carga y el conductor de empuje son aumentados . En algunas modalidades, en el elemento macho el conductor de carga se reduce cerca de al menos su rosca acoplada, y en el elemento hembra, el conductor de empuje es aumentado cerca de al menos su rosca acoplada. En algunas modalidades, el cambio en el conductor es lineal. En otras modalidades, la distancia seleccionada es de alrededor de dos rosca. Otros aspectos y ventajas de la invención serán evidentes de la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas .

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1A muestra una vista recortada de un costado de un extremo hembra de una conexión roscada; la Figura IB muestra una vista recortada del extremo macho y un extremo hembra de un costado de una conexión roscada, conforme se unen los extremos o se "componen" ; la Figura 1C muestra una vista recortada de un extremo macho de un costado de una conexión roscada; las Figuras 2 a 20 son gráficas del conductor de empuje, conductor de carga y conductor nominal, para modalidades ejemplares de una conexión roscada, de acuerdo con la invención; la Figura 21 muestra una forma de rosca alternativa que puede ser usada con varias modalidades de la invención; la Figura 22 muestra una forma de rosca alternativa que puede ser usada con varias modalidades de la invención; la Figura 23 muestra una modalidad de la invención, la cual puede tener una capacidad aumentada en resistir el esfuerzo de tensión; la Figura 25 muestra una modalidad de la invención, la cual puede tener una capacidad aumentad en resistir el esfuerzo de compresión; y las Figuras 25A y 25D muestran una modalidad de la invención, la cual puede tener una capacidad aumentada en resistor la torsión y la fatiga.

Descripción Detallada En términos más generales, la invención es una conexión roscada, particularmente adecuada para su uso en un conducto expansible radialmente, en forma plástica, o, en algunas modalidades, puede ser adecuada particularmente para su uso en aplicaciones donde se espera que la conexión se someta a esfuerzos sustanciales de tensión o compresión. Modalidades de la invención incluyen un tipo de rosca conocido por la marca comercial de "Wedge Thread" (Rosca de Cuña) , "Wedge Thread" es una marca registrada de Hydril Company. de Houston, Texas, el cesionario de la presente invención, para conexiones roscadas que tienen un conductor del flanco de carga que es diferente del conductor del flanco de empuje . La Figura IB muestra un recorte de un elemento macho (espiga) 3, acoplado a un elemento hembra (caja) 2 de una conexión roscada 4, conforme se unen la espiga 3 y la caja 2. Solamente un costado de la conexión 1 (con respecto a la linea central o eje longitudinal de la conexión) se muestra para claridad, el otro costado será así una imagen en espejo del costado mostrado en la Figura IB. La espiga 3 termina en una saliente 18 de la espiga y comienza en una base 22 de la rosca de la espiga. Una distancia 24 entre la saliente 18 de la espiga y la base 22 de la rosca, se conocen como la longitud 24 de la rosca. Entre la saliente 18 y la base 22 de la rosca, se encuentran las roscas 26. En el ejemplo mostrado en la Figura IB, las roscas 26 se encuentran generalmente en forma ensamblada. Como se explicará más adelante, otros tipos de rosca son también adecuadas para su uso en una conexión roscada, de acuerdo con la invención. La caja 2 termina en un extremo 16 de caja abierta y comienza en una base 20 roscada de la caja. Entre la base roscada 20 de la caja y el extremo 16 de dicha caja, la superficie interna de esta caja 2 incluye las roscas 26, que se adaptan para coincidir con las roscas 26 en la espiga 3. Una característica de las roscas usadas en varias modalidades de la invención, es que el "conducto" de las roscas es generalmente diferente en un flanco de rosca que en el otro flanco de rosca. La Figura 1A muestra la sección de la caja 2 de la Figura IB en mayor detalle. Las roscas incluyen cada una un flanco de empuje 12A y un flanco de carga 14A. Una distancia a lo largo del eje longitudinal de la conexión, entre cada flanco 12 A de empuje sucesivo, mostrado en 12 , es referida como el conducto del flanco de empuje, o el conducto de empuje. La distancia entre cada flanco 12 ? de empuje sucesivo es generalmente definido como la extensión axial (distancia a lo largo del eje longitudinal de la espiga o caja) , entre los puntos correspondientes en las roscas sucesivas de la misma posición angular, alrededor de la circunferencia de la caja 2. Una definición similar se aplica al conducto 14 de carga. En las conexiones roscadas, de acuerdo con la invención, el conducto 12 de empuje es diferente que el conducto 14 de carga por una cantidad seleccionada, conocida como la relación de cuña. Como se explicará ulteriormente, la relación de cuña es mantenida en una cantidad seleccionada hasta una posición seleccionada desde cualquiera o ambos extremos de las roscadas en varias modalidades de la invención. Un valor nominal o de "conducto medio" es un valor a la mitad entre el conducto 12 de empuje y el conducto 14 de carga. Definiciones similares del conducto 12 de empuje y el conducto 14 de carga se aplican a los flancos de carga correspondientes y los flancos de empuje en las roscas de la espiga . Los conductores de carga y de empuj e en la espiga se muestran en mayor detalle en la Figura 1C en 12 y 14, respectivamente, para los conductos de empuje y de carga. Típicamente, la conexión roscada (1 en la Figura IB) estará ahusada. El ahusamiento en esta descripción significa que el diámetro de la superficie interna de la caja 2 y el diámetro de la superficie externa de la espiga 3 cambiarán con respecto a la posición axial a lo largo de la longitud de rosca (24 en la Figura IB) . La construcción y operación generales de la conexión roscada 1, mostrada en la Figura ID, se conocen en la técnica, y se describen, por ejemplo, en la patente de EE.UU., No. RE 30647, expedida a Blose y es también descrita generalmente en la sección de Antecedentes en la presente . Un ejemplo de una rosca de conductor diferencial típica conocida en la técnica para una conexión roscada se muestra gráficamente en la Figura 2. La gráfica en la Figura 2 muestra el conductor en los flancos de empuje de la rosca en 12, el conducto nominal o medio en 10 y el flanco de carga en 14. El eje coordenado de la gráfica indica el número de rosca acoplado del elemento (espiga o caja) , comenzando en el extremo abierto del elemento y terminando en la base de rosca de ese elemento. Por ejemplo, el número 1 de rosca representa la primera rosca acoplada próxima al extremo de saliente de la espiga (elemento macho - saliente mostrada en la Figura 18 en la Figura IB) en la primera rosca acoplada, próxima al extremo abierto de la caja /elemento hembra, extremo abierto mostrado en 16 en la Figura IB) . El número 10 de rosca asi estará cerca de la base de rosca de la espiga (22 en la Figura IB) o cerca del extremo de la base de rosca de la caja (20 en la Figura IB) . Las roscas conductoras diferenciales mostradas en la técnica incluyen un conducto 12 de empuje (24 en la Figura IB) de la conexión roscada y un conductor 14 de carga, el cual es también sustancialmente constante sobre la longitud de rosca. El conductor 14 de carga difiere del conductor de empuje 12 por una cantidad sustancialmente constante referida como la "relación de cuña" . El conductor nominal 10 es el punto medio entre el conductor de empuje 12 y el conductor de carga 14. Un primer ejemplo de una conexión roscada, de acuerdo con la invención, se muestra en la Figura 1, en que el conducto 12 de empuje es aumentado desde su valor original, comenzando alrededor de dos roscas desde la base de rosca de la conexión, a un valor mayor del extremo de la base de rosca de la conexión. En una modalidad especifica, el conductor 12 de empuje será cambiado en tanto la espiga como en la caja en los extremos de la base de rosca de cada una de la espiga y la caja, sin embargo se entenderá claramente que el ámbito de la invención incluye tener el conductor del flanco de empuje cambiado en sólo uno de los elementos de espiga o de caja, de acuerdo con la gráfica en la Figura 3. En la modalidad de la Figura 3, el conductor 14 de carga es disminuido, comenzando en alrededor de la misma posición axial a lo largo de la longitud de rosca (24 en la Figura IB) conforme el cambio en el conductor de empuje 12, es decir, alrededor de dos roscas desde la base de rosca en el mismo elemento conforme aumenta en el conductor 12 de empuje. En este ejemplo, el tamaño del cambio en el conductor 14 de carga es sustancialmente el mismo como el tamaño del cambio en el conductor de empuje 12. Estos resultados en un conductor nominal 10 sustancialmente constante sobre toda la longitud de rosca del elemento particular para el elemento en el cual los conductores 12, 14 cambian. Justamente como es el caso para el cambio en el conductor 12 de empu e, el cambio en el conductor 14 de carga es hecho preferiblemente cerca de la base de la rosca de tanto la espiga como de la caja, pero puede también ser hecho en solamente uno de estos elementos de la espiga o de la caja.

Otro ejemplo de una conexión roscada, de acuerdo con la invención, se muestra gráficamente en la Figura 4. En esta modalidad, el conductor 12 de empuje es disminuido, comenzando en alrededor de dos roscas desde el extremo de la base de rosca de la conexión. El conductor 14 de carga es aumentado correspondientemente, partiendo de alrededor de la misma posición axial, así que el conductor nominal 10 permanece sustancialmente constante sobre toda la conexión roscada. Como en la modalidad previa, el cambio en los conductores de empuje y de carga pueden hacerse cerca de la base de rosca de cualquiera o ambos elementos de espiga y de caj a . Otra modalidad es mostrada gráficamente en la Figura 5. La modalidad es similar a aquella de la Figura 4, excepto que el conductor de carga 14 y el conductor de empuje 12 son cambiados cerca del extremo de la rosca abierta (primera rosca acoplada) de la conexión roscada. La modalidad de la Figura 5 tiene un conductor nominal sustancialmente constante 10 sobre toda la conexión roscada. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje 12 y de carga 14 pueden ser hechos cerca del extremo de rosca abierto de cualquiera de los elementos de espiga y de caja.

Otra modalidad, mostrada gráficamente en la Figura 6, es similar a la modalidad mostrada en la Figura 3, la diferencia siendo que el conductor 12 de empuje y el conductor 14 de carga son cambiados cerca del extremo roscado (primera rosca acoplada) de la conexión roscada. La modalidad de la Figura 6 también tiene un conductor nominal sustancialmente constante 10 sobre toda la conexión roscada. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje y de carga puede ser hecho en cualquiera o ambos elementos de espiga y de caja. Una modalidad diferente de la conexión roscada se muestra gráficamente en la Figura 7. Este modalidad incluye cambios en el conductor 12 de empuje y el conductor 14 de carga, similares a aquellos mostrados en ambas Figuras 4 y 5. En la modalidad de la Figura 7, un cambio en los conductores de empuje y de carga, 12, 14, se hace cerca de ambos extremos de la conexión roscada. La modalidad de la Figura 7 también tiene un conductor nominal 10 sustancialmente constante, sobre toda la conexión roscada. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje y de carga pueden ser hechos en cualquiera o ambos elementos de espiga y de caj a . ? Aún otra modalidad se muestra gráficamente en la Figura 8. En esta modalidad, el conductor 12 de empuje y el conductor 14 de carga se cambian cerca de ambos extremos de la conexión roscada, en una manera la cual combina esencialmente los cambios de conductor de las modalidades de la Figuras 3 y 6. Esto significa que el conductor de carga 14 y de empuje 12 son cambiados en ambos extremos de la conexión. La modalidad de la Figura 8 también tiene un conductor nominal 10 sustancialmente constante sobre toda la conexión roscada. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje y de carga pueden ser hechos en cualquiera o ambos elementos de espiga y de caja. Un diferente tipo de conexión roscada, de acuerdo con la invención, se muestra gráficamente en la Figura 9. En esta modalidad, el conductor 12 de empuje es sustancialmente constante sobre toda la conexión roscada, el conductor de carga 14 es disminuido cerca de cada extremo de la conexión, partiendo de alrededor de dos roscas, desde cada extremo. Notablemente, el conductor nominal 10 cambia cuando el. conductor 14 de carga se cambia, pero el conductor de empuje 12 es constante. Como en las otras modalidades aquí descritas, el cambio en el conductor se hace preferiblemente en las posiciones de correspondencia (coincidentes) en las roscas en ambas partes de la espiga y la caja de la conexión roscada, pero pueden ser hechos en sólo uno de los elementos de espiga o de caja. La Figura 10 muestra una variante en la modalidad mostrada en la Figura 9. En esta modalidad, el conductor 14 de carga es aumentado en alrededor de la misma posición en cada extremo de las conexiones roscadas . El conductor 12 de empuje es sustancialmente constante en esta modalidad. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje 12 y de carga pueden ser hechas en cualquiera o ambos de los elementos de espiga y de caja. Otra modalidad de la conexión roscada, de acuerdo con la invención, se muestra en la Figura 11. En esta variante, el conductor 14 de carga es aumentado cerca del extremo abierto de la conexión y es disminuido en el extremo base de rosca. El conductor 12 de empuje es sustancialmente constante sobre toda la conexión roscada. Una variante de la modalidad de la Figura 14 se muestra en la Figura 12. En la Figura 12 , el conductor 14 de carga cambia en los extremos opuestos de la conexión en comparación con la modalidad de la Figura 14. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje 12 y de carga 14 se pueden hacer en cualquiera o ambos de los elementos de espiga y de caja.

Una modalidad, mostrada en la Figura 13, es similar a la modalidad de la Figura 10, peor, en esta modalidad, el conductor 12 de empuje es aumentado en cada extremo de la conexión, en tanto el conductor 14 de carga es sustancialmente constante. Las modalidades de las conexiones roscadas, de acuerdo con la invención, que tienen cambiado el conductor 12 de empuje, correspondiente al conductor de carga cambiado en las modalidades mostradas en las Figuras 8, 11 y 12, se muestran en las Figuras 14, 16 t 18, respectivamente. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje y de carga se hacen en cualquiera o ambos de los elementos de espiga y de caja. En una modalidad mostrada en la Figura 17, el conductor, de empuje 12 y el conductor de carga 14 son ambos aumentados cerca de cada extremo de la conexión roscada. Una modalidad mostrada en la Figura 18 tiene conductor de empuje 12 y el conductor de carga 14, que disminuyen en cada extremo de la conexión roscada. Como en las modalidades previas, el cambio en los conductores de empuje y de carga puede ser hecho en cualquiera o en ambos elementos de espiga y de caja. Otra variante de la conexión roscada es mostrada en las modalidades ilustradas gráficamente en las Figuras 19 y 20. En estas modalidades, el conductor 12 de empuje y el conductor 14 de carga son aumentados correspondientemente en un extremo de la conexión roscada y son disminuidos correspondientemente en el otro extremo Las modalidades de las Figuras 19 y 20, son similares, pero tienen el aumento y disminución en los conductores 12 , 14 en los extremos opuestos de la conexión roscada entre si . Como en las otras modalidades de la conexión de acuerdo con la invención, el cambio en el conductor puede ser hecho en cualquiera o ambos de los elementos de espiga y de caja. En todas las modalidades anteriores, el cambio en conductores se muestra como siendo relacionada con dos roscas desde el extremo de la rosca asociada (extremo abierto o base de rosca) del elemento roscado. Este valor ha probado ser efectivo para el ahusado del diámetro de rosca y los conductores nominales usados para las modalidades ilustradas. Esta distancia puede también ser definida como de alrededor del doble del conductor nominal de las roscas en la parte de la conexión roscada, donde los conductores son sustancialmente constantes . En otras modalidades de la conexión roscada, de acuerdo con la invención, la posición axial real de la cual cualquier cambio es iniciado puede ser relacionada a factores tal como el diámetro de rosca, el ahusamiento (régimen de cambio de distintas roscas de la conexión roscada y el tipo de rosca usada, entre otros factores . Los cambios de conductores en las modalidades anteriores son todos mostrados como siendo lineales. Los cambios lineales en la carga son relativamente fáciles de fabricar en las conexiones roscadas, de acuerdo con la invención, pero debe ser entendido que algunas modalidades pueden no incluir cambios lineales en el conductor, mientras logran sustancialmente el beneficio de la invención. La descripción anterior de una conexión roscada se hizo con respecto a una estructura de rosca de tipo "ensamblado", tal como la descrita en la patente RE 34,467, expedida a Blose . Se debe entender claramente que otra estructuras de rosca se pueden usar en otras modalidades en las conexiones roscadas, de acuerdo con la invención. Un ejemplo de una forma de rosca alternativa adecuada para el uso con una conexión, de acuerdo con la invención se muestra en la patente de EE.UU., No. 6,254,146, expedida a Church. Esta rosca es generalmente descrita como una rosca de "múltiples facetas" y se muestra en sección transversal en la Figura 24. La espiga 2 incluye roscas que tienen las raíces 48 A, flancos de carga 47 y flancos de empuje 50. Los flancos de carga 47 de la rosca incluye las facetas 44, 45, 46, que forman ángulos respectivos d, O, e, entre la cara de cada faceta y la línea central 40 de la espiga 2. Las facetas correspondientes 41, 53, 53 pueden ser formadas en los flancos de empuje 50 de la rosca de la espiga. La configuración en los flancos 47, 50 en la espiga 2, deben ser formados en forma coincidente en las roscas en la caja 3. En la modalidad de rosca de la Figura 21, la roscas en la espiga 2, y la caja se traban internamente, mientas tienen un ancho de raíz 48 que puede ser sustancialmente el mismo como el ancho de la cresta 48?. Otra estructura de rosca, la cual puede ser usada en varias modalidades de la invención, es similar a la estructura de rosca mostrada en la patente de EE.UU., No.4, 600, 224, expedida a Blose. Esta estructura de rosca es conocida como una rosca de cheurón y se muestra en la Figura 22. La espiga 2 y la caja 3 pueden incluir flancos de empuje 53, configurados similarmente a las roscas convencionales de ensamblado. Los flancos de carga 51, 52 en la espiga 2 y la caja 3 pueden incluir una porción ensamblada 57, 56 respectivamente, y una facete 55 de tipo cheurón 55, 54, respectivamente . Las dos formas de roscas alternativas se describieron arriba con respecto a las Figuras 21 y 22, no son una representación exhaustiva de las formas de rosca, las cuales se pueden usar en varias modalidades de la conexión roscada, de acuerdo con la invención. Otras formas de rosca se describen, por ejemplo, en la solicitud de patente del PCT publicada WO 01/29475 Al, presentada por Ramos et al. Las formas de roscas mostradas en esta publicación incluyen una rosca de "soporte cuadrado" que puede tener los flancos sustancialmente perpendiculares al eje de la conexión o pueden incluir flancos en ángulo. Independientemente de la estructura de la rosca usada en cualquier modalidad de una conexión según la invención, el atributo común de la conexión roscada es que al menos parte de las roscas en la conexión incluyen un conductor de empuje, el cual es diferente del conductor de carga, y cualquiera de los conductores de empuje o de carga, en al menos uno del elemento hembra (caja) o el elemento macho (espiga ( es cambiado comenzando en la distancia seleccionada desde un extremo de las roscas . Varias modalidades de la invención pueden proporcionar una conexión roscada la cual es más fuerte después de la expansión radial plástica de las secciones de conducto ahí conectadas, que las conexiones roscadas previamente conocidas en la técnica.

La descripción anterior de la conexión roscada, de acuerdo con las varias modalidades de la invención se hizo en términos de una conexión roscada particularmente adecuada para el conducto expansible radialmente en forma plástica. También se ha determinado que una conexión roscada hecha de acuerdo con la invención, puede mejorar la capacidad de una conexión roscada para resistir los esfuerzos de tensión y/o compresión a lo largo del eje longitudinal del conducto. Algunas modalidades pueden tener capacidad aumentada para resistir las cargas de torsión. Conexione roscadas de conductores diferentes de la técnica anterior son diseñadas en estas tensiones de contacto entre las roscas acopladas, son distribuidas sustancialmente de manera uniforme tanto a lo largo de la longitud helicoidal de las roscas como entre los flancos de empuje y de carga, en la fabricación de esta conexión roscada. La descripción anterior de las varias modalidades de la invención se hizo en términos de conexiones rosadas que pueden tener tensiones de contacto distribuidas uniformemente, después de la expansión radial plástica de la conexión roscada. Como se explicó ulteriormente, las modalidades de las conexiones rosadas, de acuerdo con la invención, pueden también proporcionar una distribución más uniforme de las tensiones de contacto, bajo cargas de compresión y/o tensión, después de hacer la conexión roscada. Otras modalidades pueden tener capacidad mejor para resistir la carga de torsión. En esta aplicación de la conexión roscada, de acuerdo con la invención, la conexión no tiene que expandirse radialmente en forma plástica, para obtener los beneficios de la invención. Con el fin de apreciar más completamente esta aplicación particular de una conexión roscada, de acuerdo con la invención, es útil entender ciertas características de las roscas hechas de acuerdo con varias modalidades de la invención. Por ejemplo, haciendo referencia de nuevo a la Figura 4, un elemento roscado el cual tiene su conductor de carga y su conductor de empuje convergiendo hacia el conductor nominal (tal como se muestra entre las roscas 8 a 10 acopladas en la Figura 4, se puede agregar para tener una rosca la cual llega a ser "más gruesa" en la dirección de la convergencia del conductor. A la inversa, haciendo de nuevo referencia a la Figura 6, donde el conductor 14 de carga y el conductor 12 de empuje divergen hacia un extremo de la conexión, la rosca puede llegar a ser dicha rosca "mas delgada" . Haciendo de nuevo referencia a la Figura 17, cuando ambos conductores de carga y de empuje aumentan y en particular por una cantidad similar, la rosca puede ser "estirada" , por lo cual el espaciamiento entre las roscas aumenta (aumento del conductor nominal). A la inversa, haciendo referencia de nuevo a la Figura 18, conforme los conductores de carga y de empuje disminuyen correspondientemente, las roscas serán sometidas a "tracción" . Se ha determinado que la conexión roscada en la cual al menos uno de los conductores de carga y de empuje en al menos un extremo de cualquiera del elemento macho o el elemento hembra, es variado partiendo de una distancia seleccionada desde el extremo de la rosca, puede tener una capacidad mejorada a resistir los esfuerzos de compresión y esfuerzos de tensión a lo largo del eje longitudinal de la conexión roscada, al igual que, en algunas modalidades, resistir la fatiga y la torsión. Habiendo explicado el concepto general de esta solicitud de la presente invención, particularmente sus ventajas en modalidades relacionadas a la aplicación serán ahora explicadas. En una conexión roscada convencional, si la suma del área de recorte (área en sección transversal de la raíz de la rosca) es menor o igual que la suma del área del flanco de la rosca, tal conexión se considera como de "corte débil" . En una modalidad de una conexión roscada, de acuerdo con la solicitud de la invención, la rosca se hace más gruesa tanto en lo elementos de espiga como de caja, cerca de la primera rosca acoplada. La rosca es también hecha más delgada cerca de la última rosca acoplada en ambos elementos de espiga (macho) y de caja (hembra) . La Figura 23 muestra el cambio en el conductor 14 de carga y en el conductor 44 de empuje, con respecto a la posición a lo largo de la longitud de rosca para esta modalidad. La modalidad de la Figura 23 que tiene mejor capacidad de resistir cargas de tensión que las conexiones roscadas de la técnica anterior, debido a que las tensiones de corte son distribuidas más uniformemente a lo largo de dicha conexión. Otra modalidad de una conexión roscada, de cuerdo con la invención, se muestra en la Figura 24. Esta modalidad incluye el aumento del conductor 12 de empuje y el conductor 14 de carga cerca de la primera rosca acoplada, en ambos elementos de espiga y de caja. Esta modalidad puede tener capacidad aumentada para resistir las cargas de compresión. Aún otra modalidad de la conexión roscada, de acuerdo con la invención, puede tener una capacidad mejorada para resistir las cargas de torsión y la fatiga inducida por la torsión ( que resulta de la aplicación repetida de fueras de tensión) . Esta modalidad incluye en el elemento macho reducir el conductor de carga cerca de la última rosca acoplada (base de rosca de la espiga) . Esto se muestra en la Figura 25A. En el elemento hembra, el conductor de empuje es aumentado cerca de la última rosa acoplada (base de rosca de la caja) . Esto se muestra gráficamente en la Figura 25B. Mientras la invención se ha descrito con respecto a un número limitado de modalidades, los expertos en la materia, que tengan el beneficio de esta descripción apreciarán que otras modalidades pueden ser ideadas, las cuales no se apartan del ámbito de la invención, como se describió aqui . Por lo tanto,- el alcance de la invención se debe limitar únicamente por las reivindicaciones anexas.

Claims (44)

REIVINDICACIONES

1. Una conexión roscada para un conducto expansible radialmente, en forma plástica, esta conexión comprende: un elemento macho, que tiene roscas que definen un conductor de flanco de carga, un conductor nominal y un conductor de flanco de empuje; un elemento hembra, que tiene roscas, adaptadas para coincidir con las roscas del elemento macho, estas rocas en el extremo hembra definen un conductor de flanco de carga, un conductor nominal y un conductor de flanco de empuje, al menos uno de dichos conductores de flanco de carga y de flanco de empuje, en al menos un elemento hembra y el elemento macho, cambian a un régimen predeterminado, comenzando en una distancia seleccionada desde un extremo de las roscas, el conductor de flanco de empuj e y el conductor del flanco de carga son diferentes entre sí, sobre al menos parte de la longitud de la rosca.

2. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1 , en que el conductor el flanco de carga y el conductor del flanco de empuje, en al menos uno del elemento hembra y el elemento macho, disminuyen a un régimen predeterminado, en la posición correspondiente desde los extremos correspondientes de las roscas .

3. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga disminuye a un régimen predeterminado a una distancia seleccionada desde una saliente en el elemento macho.

4. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga disminuye a un régimen predeterminado a una distancia seleccionada, desde una base de la rosca del elemento hembra.

5. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga está incorporado en el régimen predeterminado, a la distancia seleccionada desde una saliente en el elemento macho.

6. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga es aumentado en dicho régimen predeterminado a una distancia seleccionada desde una base de rosca del elemento hembra.

7. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga es disminuido en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde la base roscada de dicho elemento macho.

8. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga es disminuido en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde un extremo abierto de dicho elemento hembra .

9. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga es aumentado a un régimen predeterminado a una distancia seleccionada, desde la base de rosca de dicho elemento macho.

10. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga, es aumentado al régimen predeterminado a una distancia seleccionada, desde un extremo abierto de dicho elemento hembra .

11. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es disminuido en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde la saliente de dicho elemento macho.

12. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es disminuido en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde base de rosca de dicho elemento hembra.

13. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es aumentado en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde la saliente del elemento macho.

14. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es aumentado en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde la base de rosca de dicho elemento hembra .

15. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es disminuido en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde la saliente del elemento macho.

16. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es disminuido en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde el extremo abierto de dicho elemento hembra .

17. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es aumentado en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde la base de rosca del elemento macho.

18. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es disminuido en el régimen predeterminado, a una distancia seleccionada, desde el extremo abierto de dicho elemento hembra.

19. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es disminuido, en la distancia seleccionada, desde la saliente del elemento macho, y el conductor del flanco de empuje es disminuido a una distancia seleccionada, en el extremo opuesto del elemento hembra.

20. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje es aumentado, a una distancia seleccionada, desde la saliente del elemento macho, y el conductor del flanco de empuje es aumentado en la distancia seleccionada, desde un extremo abierto del elemento hembra.

21. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 11, en que el9 conductor del flanco de carga es aumentado, en la distancia seleccionada, desde la base de rosca del elemento macho, y el conductor del flanco de carga es aumentado a una distancia seleccionada, desde la base de rosca del elemento hembra.

22. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 11, en que el conductor del flanco de carga es disminuido, a una distancia seleccionada, desde la base de rosca del elemento macho, y el conductor del flanco de carga es disminuido en la distancia seleccionada, desde un extremo la base de rosca del elemento hembra.

23. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de carga y el conductor del flanco de empuje, son cada uno cambiados, a un régimen correspondiente, a una distancia seleccionada, desde al menos un extremo de rosca correspondiente en el elemento macho y el elemento hembra.

24. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que la distancia seleccionada es aproximadamente el doble de la extensión del conductor nominal, antes del cambio.

25. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el conductor del flanco de empuje excede el conductor nominal, y este conductor nominal excede el conductor del flanco de carga antes del cambio.

26. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que el cambio en al menos uno del conductor del flanco de carga y el conductor del flanco de empuje es sustancialmente lineal.

27. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que las roscas en el elemento hembra y el elemento macho comprenden roscas de tipo ensamblado.

28. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que al menos uno de los flancos de empuje y los flancos de carga, en el elemento hembra y el elemento macho, comprende una pluralidad de facetas.

29. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 28, en que el ancho de raiz de las roscas en el elemento hembra y el elemento macho, es sustancialmente el mismo como un ancho de cresta de las roscas .

30. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 1, en que, en que las roscas en el elemento hembra y en el elemento macho, comprenden roscas de tipo cheurón.

31. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 30, en que los flancos de carga de las roscas comprenden facetas de tipo cheurón.

32. Una conexión roscada, la cual comprende: un elemento macho, que tiene roscas que definen un conductor de flanco de carga y un conductor de flanco · de empuj e ; un elemento hembra, que tiene roscas que se adaptan para coincidir con las roscas en el elemento macho, estas roscas en el elemento hembra definen un conductor de flanco de carga y un conductor de flanco de empuje, en al menos uno del conductor del flanco de carga y el conductor del flanco de empuje, sobre al menos uno de los elementos hembra Y los elementos macho cambiados a un régimen predeterminado que comienza en una distancia seleccionada, desde un extremo de las roscas, el conductor del flanco de empuje y el conductor del flanco de carga son diferentes entre sí, al menos en parte de la longitud de la rosca.

33. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 32, en que el conductor de empuje es disminuido y el conductor de carga es aumentado cerca de una primera rosca acoplada, en tanto el elemento macho como el elemento hembra, y este conductor de carga disminuye y el conductor de empuje es aumentado cerca de la última rosca acoplada, en tanto el elemento hembra como el elemento macho.

34. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 33, en que la distancia seleccionada es de aproximadamente dos roscas.

35. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 34, en que el cambio en el conductor es lineal .

36. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 32, en que cerca de una primera rosca acoplada, en tanto el elemento hembra como el elemento macho, el conductor de carga y el conductor de empuje son aumentados

37. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 36, en que la distancia seleccionada es de alrededor de dos roscas.

38. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 36, en que el cambio en el conductor es lineal .

39. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 32, en que sobre el elemento macho, el conductor de carga es reducido cerca de la última rosca acoplada y sobre el elemento hembra, el conductor de empuje es aumentado cerca de la última rosca ahí acoplada.

40. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 39, en que la distancia seleccionada es de alrededor de dos roscas.

41. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 39, en que el cambio en el conductor es lineal .

42. Una conexión roscada para un conducto expansible radialmente, en forma plástica, esta conexión comprende : un elemento macho, que tiene roscas que definen un conductor de flanco de carga, un conductor nominal y un conductor de flanco de empuje; y un elemento hembra, que tiene roscas adatadas para coincidir con las roscas en el elemento macho, estas roscas en el elemento hembra definen un conductor de flanco de carga, un conductor nominal y un conductor del flanco de empuje, este conductor del flanco de carga y el conductor del flanco de empuje sobre el elemento hembra y el elemento macho cambian con un régimen predeterminado, que comienza a una distancia seleccionada desde cada extremo de las roscas, el conductor del flanco de empuje y el conductor del flanco de carga son diferentes entre sí en al menos parte de la longitud de la rosca.

43. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 42, en que la distancia seleccionada es de aproximadamente dos roscas .

44. La conexión roscada, según se define en la reivindicación 42 , en que el cambio en el conductor es lineal.