NO167526B - Skrukobling for oljeroer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en skrukobling til bruk på oljefelt, av den type som er angitt i innledningen til det etterfølgende patentkrav 1.

Skrukoblinger til bruk på oljefelt utsettes for store påkjenninger, f.eks. på grunn av høye indre trykk og mekaniske belastninger, og utvikling av slike skrukoblinger er derfor viet stor oppmerksomhet. Kjente skrukoblinger har vanligvis en tetning metall mot metall. I flere kjente koblinger oppnås tetning ved hjelp av et parti med glatt ytterflate på en ende av en del med utvendige gjenger og en konisk innerflate i en annen del med innvendige gjenger. Den glatte ytterflaten på den første del kan også være konisk, slik som beskrevet i tysk patentskrift 701558 og US-patentskrift 2.992.019. I andre kjente skrukoblinger er flaten konveks, sett i aksialsnitt. Det vises til de tyske utlegningsskrifter 2.641.762, 2.316.060 og 1.533.619, og dessuten til tysk bruksmønster 1.906.009 og tysk patentsøknad 3.232.381.

Fra det sistnevnte skrift er det dessuten kjent å benytte en liten konusvinkel for innerflaten i den andre del, nærmere bestemt i området 1-3°, samt i kontaktsonen mellom flatene å utforme den konvekse flaten med større diameter enn innerdiameteren til den koniske flaten. I den kjente kobling ligger enden til den første del mot en stoppeflate i den andre del, og slik at disse to flater ligger i et radialplan. Dersom dette plan ikke er et radialplan, slik som vist i det nevnte tyske utlegningsskrift 1.533.619, kan det oppstå brister på grunn av overbelastning av det element som stoppeflaten befinner seg på.

Med den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en skrukobling som har gode tetningsegenskaper, og uten fare for at disse egenskaper nedsettes etter flere gangers sammenskruing og fraskruing av delene.

Oppfinnelsen kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det etterfølgende patentkrav 1.

De varige tetningsegenskaper oppnås på grunn av den kom-binerte virkning til den angitte diameterforskjell mellom de utvendige og de innvendige gjenger, den lille vinkel som de trykkbelastede flanker danner med planet som er vinkelrett på delenes lengdeakse, den forholdsvis store krumningsradius til det konvekse omkretspartiet og at diameterforskjellen i kontaktsonen er større eller lik diameterforskjellen mellom de utvendige og innvendige gjenger.

Fra det ovenfor nevnte tyske patentskrift 701.558 er det i og for seg kjent at de utvendige gjenger på den ene del har større diameter enn de innvendige gjenger i den andre del, men skriftet angir hverken noen liten flankevinkel eller noen diameterforskjell i kontaktsonen. Fra det nevnte tyske utlegningsskrift 1.533.619 er det i og for seg kjent å benytte en liten flankevinkel for de trykkbelastede flanker. Skriftet angir derimot ingen diameterforskjell, hverken for gjengene eller i kontaktsonen. Skriftet angir bare en stor krumningsradius for det konvekse omkretspartiet. En stor krumningsradius for det konvekse partiet, fra 50 til 300 mm, er også i og for seg kjent fra det nevnte tyske utlegningsskrift 2.316.060.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til den vedlagte tegning. Figuren viser en skruekobling i henhold til oppfinnelsen, benyttet for sammen-kobling av to rør Al og A2, idet koblingen dessuten omfatter en separat hylse B. På enden 1 av hvert rør er det utvendige gjenger.

Aksialt utenfor gjengepartiet har hvert rør Al og A2 et omkretsparti 3 uten gjenger, og dette parti er konvekst, sett i et aksialsnitt. Hylsen B omfatter to muffer 2, som innerst har et konisk omkretsparti 4 uten gjenger. Sammen danner omkretspartiene 3 og 4 et tetteparti S. En stopper 5 for rørene er dannet inne i hylsen, og endeflaten på hvert rør er i kontakt med en stoppeflate 51 på stopperen 5.

Midtdiameteren dl til gjengene på rørene er større enn midtdiameteren d2 til gjengene i muffene 2, slik at det foreligger en diameterforskjell A d for gjengene, og gjengene har på den trykkbelastede siden en flankevinkel a som ligger mellom 0 og 1,1°. Dersom flankevinkelen a var større, ville det bevirke spenninger i omkretsretningen når koblingen skrus sammen eller utsettes for strekkbelastning, og dette kan bevirke brudd på grunn av spenningskorrosjon.

Eksperimenter har vist at når det opptrer aksialt strekk, og dersom friksjonskoeffisienten i gjengepartiene overstiger 0,02, oppstår det uheldige spenninger i omkretsretningen. Derfor holdes flankevinkelen til de belastede flanker innen en øvre grense på 1,1°, og holdes i et område mellom 0 - 1,1° når friksjonskoeffisienten ikke er større enn 0,02.

I tettepartiet S er ytterdiameteren Dl til det konvekse omkretspartiet 3 i kontaktsonen større enn innerdiameteren D2 til det koniske omkretspartiet 4 i kontaktsonen. Tettepartiet har således en diameterforskjell A D som er slik at trykket P i kontaktsonen er mindre enn flytegrensen til materialet i koblingen, men større enn trykket inne i koblingen.

Selv om skrukoblingen, når den brukes for oljerør, utsettes for sammenskruing og fraskruing gjentatte ganger, må tette-evnen alltid opprettholdes, og derfor må trykket P i kontaktsonen være mindre enn flytegrensen til materialet i rørene og hylsen. Tetteflåtene blir bearbeidet ved maskiner-ing, og er ikke perfekt jevne eller glatte. For å oppnå tetning mot luft, må trykket i kontaktsonen være høyere enn fluidtrykket inne i skrukoblingen. Diameterforskjellen A D i kontaktsonen bevirker at disse to betingelser oppfylles.

Omkretspartiet 4 i hver muffe 2 har en konusvinkel på

1,0 - 4,7°. Oljerør utsettes ikke bare for indre trykk, men også for et høyt strekk på grunn av vekten av selve røret. Strekket kan noen ganger komme opp mot flytegrensen til materialet. Det er påvist at når rørene utsettes for strekk, skjer en forlengelse i omkretspartiet 4 til hver muffe 2, og omkretspartiet 3 på rørene og omkretspartiet 4 i muffene 2 endrer innbyrdes stilling, slik at trykket i kontaktsonen minsker. For å opprettholde trykket P i kontaktsonen gjøres konusvinkelen 0 til omkretspartiet 4 i hver muffe 2 liten, hvilket gjør tetningen mest effektiv. Eksperimenter har vist at dersom konusvinkelen er mindre enn 4,7°, er tetningen effektiv, og den er mere effektiv dersom vinkelen er mindre enn 2,0°. For å oppnå tetning må konusvinkelen 6 være mere enn en viss vinkel, og den nedre grense er 1,0°.

Det konvekse omkretspartiet 3 har, sett i et aksialsnitt, en krumningsradius på mer enn 100 mm. Mindre krumningsradius bevirker mindre kontaktflate for tetning. Imidlertid har forsøk vist at når det virker et trykk inne i koblingen, øker trykket i kontaktsonen, slik at omkretspartiene lett deformeres. Derfor er krumningsradien til det konvekse omkretspartiet 3 større enn den bestemte lengde. Resultatene ble tilfredsstillende når krumningsradien var mer enn 100 mm, og når røret hadde en ytterdiameter mellom 60 og 114 mm, var den optimale krumningsradius 150 til 250 mm.

Diameterforskjellen A D i tettepartiet S og diameterforskjellen A d i gjengepartiet skal være slik at A D er større eller lik A d. Dersom diameterforskjellen A d var større enn diameterforskjellen A D, ville trykket P i kontaktsonen minske, fordi det ville påvirkes av gjengepartiet. Ved tidligere kjente skrukoblinger er det ikke tatt hensyn til et slikt forhold mellom kontaktsonen i tettepartiet og gjengepartiet, og det har derfor ikke alltid blitt oppnådd tilfredsstillende tettevirkning i tettepartiet, hvilket antas å skyldes påvirkning fra gjengepartiet.

Figuren viser muffer 2 dannet som deler av en hylse B. Oppfinnelsen kan naturligvis også benyttes slik at rorene Al og A2 kobles direkte til hverandre uten bruk av en separat hylse, ved at det ene rør omfatter en muffe.

Claims (2)

1. Skrukobling til bruk på oljefelt, for å forbinde to rørformede deler, som enten utgjør to rør eller et rør og en muffe, idet den ene del (A1;A2) har utvendige gjenger på en ende og den andre del (B) har innvendige gjenger på en ende, og idet delene i sammenskrudd tilstand samvirker for å danne tetning mot hverandre, ved at delen med utvendige gjenger har et konvekst omkretsparti (3) aksialt utenfor gjengene, mens delen med innvendige gjenger har et konisk omkretsparti (4) aksialt innenfor gjengene, slik at disse omkretspartier er i innbyrdes kontakt og danner et tetteparti (S), og enden av delen med utvendige gjenger er skrudd til anlegg mot en stoppeflate (51) inne i delen med innvendige gjenger, og i tettepartiet (S) har delen med utvendige gjenger større diameter enn delen med innvendige gjenger i kontaktsonen, slik at trykket mellom delene er større en trykket inne i koblingen, men mindre enn flytegrensen til materialet i delene, og konusvinkelen til det koniske omkretsparti (4) ligger i området 1-4,7°, særlig i området 1-2°,karakterisert vedat

a) de utvendige gjenger på den ene del (A1;A2) har større diameter enn de innvendige gjenger i den andre del (B), b) at de trykkbelastede flanker til gjengene danner en vinkel (a) på 0-1,1° med et plan som er vinkelrett på delenes lengdeakse, c) at krumningsradien til det konvekse omkretspartiet (3) er. større enn 100 mm, og d) at diameterforskjellen (AD) i kontaktsonen er større eller lik diameterforskjellen (Ad) mellom de utvendige og innvendige gjenger.

2. Skrukobling som angitt i krav 1,karakterisert vedat den ene del (A1;A2) er et rør med en ytterdiameter på 60-114 mm, og at krumningsradien til det konvekse omkretspartiet (3) er i området 150-250 mm.