NO170107B - Roerkobling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en rørkobling som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1. Rørkoblingen er særlig, men ikke utelukkende, beregnet for sammenkobling av rør for bruk til befordring av fluider under trykk, for eksempel damp, gass eller olje, for eksempel ved olje- eller gassleting eller

-produksjon.

En hovedtype av koblinger som i dag brukes for slike formål omfatter et hylse-element med en innvendig omkretsflate som er utstyrt med en gjenge og et tappelement med en motsvarende utvendig omkretsflate som også er forsynt med en gjenge som innskrues i hylse-elementet. Tetninger er nødvendig mellom elementene og ofte er en slik tetning oppnådd ved anlegg mellom en aksielt vendt flate på den frie ende på ett av elementene, vanligvis tappelementet, og en motsvarende flate utformet på det andre element, idet flatene trykkes mot hverandre når elementene er i fullt innbyrdes inngrep. For å oppnå tetninger som kan tåle driftsbetingelsene må flatene ligge an mot hverandre under treakset trykkpåvirkning, dvs. trykk-krefter i aksial-, radial-og omkretsretningene. For å oppnå dette er de motstående flater rettet radielt såvel som aksielt. I en type kobling er tapp-elementets frie ende forsynt med to motsatt rettede stumpkjegleformede flater som utgjøres av en radielt utvendig flate hvor kjeglens spiss er rettet utad fra tappelementet og en radielt innvendig flate hvor kjeglens spiss er rettet innad i elementet, slik at tappelementets frie ende har et stort sett V-formet snitt i et radialplan. Tilsvarende flater er utformet på en skulder i hylse-elementet og de to elementer er relativt dimensjonert slik at tappelementets radielt innvendige flate kommer i berøring med motsvarende flater på hylse-elementet først og deretter deformeres for å bringe den radielt utvendige flate på tappelementet i berøring mot motsvarende flate på hylse-elementet. Når de to elementer er i fullt inngrep med hverandre kan det imidlertid i denne kobling oppstå en meget høy spenningskonsentrasjon langs grenselinjen mellom de to stumpkjegleforméde flater på tappelementet og dette kan føre til at deler av skulderen på hylse-elementet som strekker seg fra denne linje med høy spenningskonsentrasjon skjæres av, slik at tetningen blir fullstendig ødelagt. Som eksempel på kjent teknikk på området kan nevnes US-patent nr. 3 870 351.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en rørkobling der man unngår den ugunstig høye spenningskonsentrasjon som opptrer ved ovennevnte kjente koblinger, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen. Ved en rørkobling av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1.

Der det tredje flateparti går over i de respektive elementers første og andre flatepartier har flatepartiene fordelaktig felles tangenter.

Ifølge en utføringsform er det ene element et tappelement, idet en generelt aksielt rettet ringformet flate ved den frie ende av tappelementet danner tettende anlegg mot en motsvarende motsatt generelt aksielt rettet ringformet flate på hylse-elementet .

Der det ene element er tappelementet er den første krumningsradius til tappelementets første flateparti fortrinnsvis mindre enn den andre krumningsradius til det andre flateparti og krumningsradien til det tredje flateparti er i det vesentlige mindre enn både den første og andre krumningsradius.

For eksempel kan den første krumningsradius være omtrent halvparten av den andre krumningsradius og den tredje krumningsradius kan være omtrent en tiendedel av den andre krumningsradius .

Der det ene element er tappelementet går fortrinnsvis det første flateparti på tappelementet over i et sylindrisk omkretsflateparti og det første flateparti på hylse-elementet går over i et stumpkjegleformet flateparti, hvis maksimale diameter er større enn diameteren til det sylindriske flateparti på tappelementet slik at det stumpkjegleformede flateparti på hylse-elementet bevirker til å styre tappelementets frie ende mot dets endelige stilling i forhold til hylse-elementet. Den minste diameter til hylse-elementets stumpkjegleformede flateparti er fortrinnsvis mindre enn diameteren til det sylindriske flateparti.

Der det ene element er tappelementet kan tappelementets andre flateparti ende ved tappelementets innvendige overflate eller kan gå over i et fjerde ringformet stumpkjegleformet flateparti som så ender ved elementets innvendige overflate. I sistnevnte tilfelle er hylse-elementet også forsynt med et motsvarende fjerde ringformet flateparti med i det vesentlige den samme konisitet som tappelementets fjerde flateparti. De fjerde stumpkjegleformede flatepartier danner fordelaktig tangenter med de andre flatepartier.

Ifølge en annen utføringsform av oppfinnelsen er det ene element hylse-elementet, idet en generelt aksielt rettet flate på den frie ende av hylse-elementet ligger tettende an mot en motsvarende generelt motsatt aksielt rettet ringformet flate på tappelementet.

Fortrinnsvis er den andre krumningsradius mindre enn den første krumningsradius og den tredje krumningsradius er vesentlig mindre enn både den første og andre krumningsradius, f.eks. kan den andre krumningsradius være omtrent halvparten av den første krumningsradius og den tredje krumningsradius kan være omtrent en tiendedel av den andre krumningsradius.

Utføringsformer ifølge foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives, bare som eksempel, under henvisning til de medfølgen-de tegninger, hvor: Fig. 1 er et aksialsnitt gjennom en utføringsform av rør-kobling ifølge foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 og 3 er aksialsnitt i større målestokk av deler av koblingen på fig. 1, Fig. 4 og 5 viser delene i fig. 2 og 3 med elementene i rørkoblingen på fig. li innbyrdes inngrep, og Fig. 6 og 7 er aksialsnitt av andre utføringsformer av rør-koblinger ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 viser en kobling som omfatter et tappelement 1 og et hylse-element 2. I denne utføringsform er hylse-elementet 2 tilveiebrakt som del av en muffe som også tilveiebringer et annet hylse-element 2a for sammenkobling med et annet tappelement la. Begge tapp-elementene 1, la er anordnet ved enden av rørseksjon 4, 4a og kan som vist være utformet i ett stykke

med rørseksjonen eller de kan fremstilles separat og sveises eller på annen måte festes til denne.

Som vist har hvert tappelement 1, la en generelt stump-kjeglef ormet ytre omkretsflate 5, 5a som er utstyrt med en gjenge og hvert hylse-element 2, 2a har en motsvarende stump-kjeglef ormet innvendig omkretsflate 6, 6a som også er forsynt med en gjenge for å oppta og danne inngrep med det motsvarende tappelement. Elementene kan være konvensjonelt gjenget eller kan for eksempel være forsynt med gjenger som beskrevet i en av de samtidige UK-søknader nr. 8421540, 8421541. og 8421615. Gjengene på omkretsflåtene avsluttes like før de frie ender 7, 7a på tappelementene og motsvarende innvendige ender på flatene 6, 6a på hylseelementet, og når elementene er i fullt innbyrdes inngrep bringes en generelt aksielt rettet flate på den frie ende av hvert tappelement i tettende anlegg mot en motsvarende generelt motsatt aksielt rettet flate på en skulder 8 på hylse-elementet, slik det skal beskrives nærmere i forbindelse med fig. 2 til 5, som bare viser den frie ende 7 på muffe-elementet 1 og motsvarende parti av skulderen 8 og tilstøtende innvendige flate i hylse-elementet 2.

Som vist i fig. 2 er tappelementets 1 frie ende 7 forsynt med et første radielt utad og aksielt rettet ringformet flateparti 9 som har en krumningsradius RI, og et annet radielt innad og aksielt rettet ringformet flateparti 10 med en krumningsradius R2. Flatepartiene 9, 10 er innbyrdes forbundet ved et tredje ringformet flateparti 11 som har en krumningsradius R3, hvilket flateparti 11 går over i flatepartiene 9 og 10 ved linjene 12 og 13 der de tilstøtende flatepartier har felles tangenter for å fjerne enhver diskontinuitet i flatepartienes 9, 10, 11 krumning. Det tredje flateparti 11 strekker seg over spissen eller toppen av tappelementets endeflate og har vesentlig mindre krumningsradius enn krumningsradiene til de første og andre flatepartier. For eksempel kan krumningsradien RI være ca. halvparten av krumningsradien R2 og krumningsradien R3 kan være omtrent en tiendedel av krumningsradien R2.

Det første flateparti 9 går over i et sylindrisk omkretsflateparti 14 som danner en tangent til flatepartiet 9 ved linjen 15. Det andre flateparti 10 kan ende ved 16 ved tapp-elementets innvendige overflate. Alternativt kan flatepartiet 10 ved 16 gå over i et fjerde stumpkjegleformet flateparti 17, vist med brutte linjer, som danner en tangent til flatepartiet 10 ved linjen 16. Flatepartiet 17 ender da ved tappelementets innvendige overflate. Som vist i fig. 3 er hylse-elementet 2 utstyrt med flatepartier 19, 20, 21 og eventuelt 27 motsvarende tappelementets flatepartier 9, 10, 11 og 17 og med stort sett samme krumningsradier RI, R2 og R3 og med forbindelseslinjer 22, 23 og 26 tilsvarende linjene 12, 13 og 16. I hylse-elementet går imidlertid det første flateparti 19 ved 28 over i et stumpkjegleformet flateparti 29 som for eksempel kan strekke seg mellom ca. 5° og 30° til aksen, og som følges av et sylindrisk flateparti 30. Flatepartiets 29 maksimale diameter er større enn diameteren til tappelementets flateparti 14 slik at flatepartiene 14 og 30 er noe adskilt selv med fullt innbyrdes inngrep mellom elementene. Flatepartiets 29 minste diameter er imidlertid mindre enn flatepartiets 14 diameter og partienes 9, 10, 11 maksimale dimensjoner er større enn partienes 19, 20, 21 dimensjoner. Når således elementene sammenskrues styres tappelementets frie ende mot dets endelige stilling av hylse-elementets stumpkjegleformede flateparti 29 og danner innledningsvis kontakt med hylse-elementet i området ved linjen 28. Flatene 9 og 19 kommer da gradvis i kontakt med hverandre som vist i fig. 4 med en økende grad av deformasjon som innledningsvis er elastisk og til slutt plastisk, slik at disse flater 9, 19 utsettes for treaksede spenninger som følge av både aksiell sammentrykning og radiell innad avbøyning eller deformasjon av endepartiet på den frie ende 7 av tappelementet som skyldes kontakten mellom flatene 9 og 19. Når flatene 9 og 19 kommer i fullt inngrep kommer flatene 10 og 20, og 17 og 27 dersom de forekommer, i innbyrdes anlegg og sammentrykkes som vist i fig. 5.

Flatene 9, 10 og 11, og 19, 20 og 21 er slik dimensjonert og arrangert at når flatene 9, 19 og 10, 20 er i fullstendig innbyrdes inngrep og under den beregnede trykkspenning, kan flatene 11 og 21 være noe adskilt eller i kontakt med hverandre, men de vil i alle tilfeller utsettes for vesentlig mindre trykkspenning enn flatene 9, 19 og 10, 20.

Toleransen for krumningsradiene til flatene 9, 10 og 11 og 19, 20 og 21 er slik at krumningsradiene til hylse-elementets flater 19 og 20 er minst lik eller noe større enn krumningsradiene til flatene 9, 10, og krumningsradien til flaten 21 er minst lik eller noe mindre enn krumningsradien til flaten 11.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med en kobling der hylse-elementet utgjøres av en muffe, skal det forstås at den like gjerne kunne anvendes for en tapp- og hylse-forbindelse ("pin and box connector"), for eksempel som vist i fig. 6 der tapp- og hylse-elementene 31, 32 er utformet i ett med eller festet, for eksempel som vist ved sveising, eller på annen måte til endene av rørseksjoner 4, 4a, idet en generelt aksielt rettet flate, for eksempel som beskrevet i forbindelse med fig. 2, ved tappelementets 31 frie ende 37 ligger tettende an mot en motsvarende generelt aksielt rettet flate, for eksempel som beskrevet i forbindelse med fig. 3, utformet på hylse-elementets 32 skulder 38.

Likeledes, selv om oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med tettende anlegg mellom en generelt aksielt rettet flate på tappelementets frie ende og en innvendig flate på hylse-elementet, skal det forstås at den er like anvendbar for en kobling der tetning er påkrevet mellom en generelt aksielt rettet flate på hylse-elementets frie ende og en motsvarende flate på tappelementet, for eksempel som vist i fig. 7. Som vist i fig. 7 ligger en aksielt rettet flate på hylse-elementets 32 frie ende tettende an mot en flate som er utformet på en skulder 39 på tappelementet 31. Flatepartier motsvarende flatepartiene 9, 10, 11 er utformet på den frie ende 38 og flatepartier motsvarende flatepartiene 19, 20, 21 er utformet på skulderen 39 som ovenfor beskrevet bortsett fra at flatepartiene motsvarende partiene 9 og 19 er rettet radielt innad istedenfor radielt utad (og er derfor her betegnet andre flatepartier) og flatepartiene motsvarende partiene 10, 2 0 er rettet radielt utad istedenfor radielt innad (og er her derfor betegnet første flateparti). Hylse-elementet kan også være utformet med flatepartier motsvarende partier 14 og 17 og tappelementet kan være utformet med flatepartier motsvarende partier 29, 30 og 27.

I en spesiell utføringsform av en rørkobling som ovenfor beskrevet i forbindelse med fig. 1 til 5, er tapp-elementets krumningsradier RI, R2 og R3 5,08 mm, 10,16 mm og 1,016 mm, og den aksiale avstand mellom sentrene til sirkelradiene RI og R2 er 7,29 mm.

Claims (16)

1. Rørkobling omfattende et hylseelement (2; 32) med en innvendig omkretsflate (6) utformet med en gjenge, og et tappelement (1; 31) som er beregnet på å opptas i hylseelementet og har en utvendig omkretsflate (5) motsvarende den innvendige omkretsflate i hylseelementet og utformet med en gjenge for inngrep med gjengen i hylseelementet, idet en generelt aksielt vendende ringformet flate (9, 10, 11) ved den frie ende (7; 37;

38) av ett av elementene, når elementene er i fullstendig innbyrdes inngrep, ligger i tettende anlegg mot en motsvarnede generelt motsatt aksielt vendende ringformet flate (19, 20, 21) på det andre element, karakterisert ved at den ringformete flate ved den frie ende av det ene element omfatter et første radielt utad og aksielt vendende ringformet flateparti (9) med en første krumningsradius, et annet radielt innad og aksielt vendende ringformet flateparti (10) med en annen krumningsradius, og et tredje ringformet flateparti (11) med en tredje krumningsradius som innbyrdes forbinder og går over i det første og andre flateparti, idet den tredje krumningsradius er mindre enn den første og andre krumningsradius, og idet det andre element har motsvarende første, andre og tredje ringformete flatepartier (19, 20, 21) som har i det vesentlige de samme krumningsradier som det første, andre og tredje ringformete flateparti (9, 10, 11) på det ene element, idet de relative dimensjoner til de ringformete flater er slik anordnet at når elementene er i fullt innbyrdes inngrep ligger de første og andre ringformete flatepartier (9, 10, 19, 20) an mot hverandre under stort sett radielt og aksielt rettete trykk-spenninger.

2. Rørkobling ifølge krav 1, karakterisert ved at i området der elementenes tredje flateparti (11, 21) går over i elementenes første og andre flateparti (9, 19 og 10, 20) har flatepartiene felles tangenter.

3. Rørkobling ifølge krav 1 eller 2, hvor det ene element er tappelementet, karakterisert ved at en generelt aksielt rettet ringformet flate (9, 10, 11) ved tapp-elementets frie ende (7; 37) danner tettende anlegg mot en motsvarende motsatt generelt aksielt rettet ringformet flate (19, 20, 21) på hylseelementet.

4. Rørkobling ifølge krav 3, karakterisert ved at den første krumningsradius er mindre enn den andre krumningsradius og den tredje krumningsradius er vesentlig mindre enn både den første og andre krumningsradius.

5. Rørkobling ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at krumningsradiene til hylseelementets første og andre flater (19, 20) er minst lik tappelementets første og andre krumningsradier og krumningsradien til hylseelementets tredje flateparti (21) er høyst lik tappelementets tredje krumningsradius.

6. Rørkobling ifølge krav 3 til 5, karakterisert ved at tappelementets første flateparti (9) går over i et sylindrisk omkretsflateparti (14), og at hylseelementets første flateparti (19) går over i et stumpkjegleformet flateparti (29), hvis maksimale diameter er større enn diameteren til tappelementets sylindriske flateparti (14) slik at hylseelementets stumpkjegleformete flateparti (29) virker til å styre tappelementets frie ende (7; 37) mot dens fullstendige inngrepsposisjon i forhold til hylseelementet.

7. Rørkobling ifølge krav 6, karakterisert v e d at den minste diameter av hylseelementets stumpkjegleformete flateparti (29) er mindre enn diameteren til tappelementets sylindriske flateparti (14).

8. Rørkobling ifølge et av kravene 3 til 7, karakterisert ved at tappelementets andre flateparti (10) går over i et fjerde ringformet stumpkjegleformet flateparti (17) som ender ved tappelementets innvendige overflate, og at hylseelementet er forsynt med et motsvarende fjerde ringformet flateparti (27) som har stort sett samme konisitet som tappelementets fjerde flateparti (17).

9. Rørkobling ifølge krav 8, karakterisert ved at de fjerde stumkjegleformete flatepartier (17, 27) på elementene danner tangenter med de respektive andre flatepartier (10, 20).

10. Rørkobling ifølge krav 1 eller 2, hvor det ene element er hylseelementet (32), karakterisert ved at en generelt aksielt rettet flate (9, 10, 11) ved hylseelementets frie ende (38) ligger tettende an mot en motsvarende generelt motsatt aksielt rettet ringformet flate på tappelementet (31).

11. Rørkobling ifølge krav 10, karakterisert ved at den andre krumningsradius er mindre enn den første krumningsradius og den tredje krumningsradius er vesentlig mindre enn både den første og andre krumningsradius.

12. Rørkobling ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at krumningsradiene til tappelementets første og andre flatepartier (19, 20) er minst lik de respektive krumningsradier til hylseelementets første og andre flater (9, 10), og at krumningsradien til tappelementets tredje flate (21) er høyst lik krumningsradien til hylseelementets tredje flateparti (11).

13. Rørkobling ifølge krav 10 til 12, karakterisert ved at hylseelementets andre flateparti (9) går over i et sylindrisk omkretsflateparti (14) og tappelementets andre flateparti (19) går over i et stump-kjeglef ormet flateparti (29), hvis minste diameter er mindre enn diameteren til hylseelementets sylindriske flateparti (14) slik at tappelementets stumpkjegleformete flateparti (29) virker til å styre hylseelementets frie ende (38) mot dens endelige stilling i forhold til tappelementet.

14. Rørkobling ifølge krav 13, karakterisert ved at den maksimale diameter til tappelementets stump-kj egle formete flateparti (29) er større enn diameteren til hylseelementets sylindriske flateparti (14).

15. Rørkobling ifølge krav 10 til 14, karakterisert ved at hylseelementets første flateparti (10) går over i et fjerde ringformet stumpkjegleformet flateparti (17) som ender ved elementets utvendige overflate, og at tappelementet er forsynt med et motsvarende, fjerde, ringformet flateparti (27) som har stort sett samme konisitet som hylseelementets fjerde flateparti (17).

16. Rørkobling ifølge krav 15, karakterisert ved at de fjerde stumpkjegleformete flatepartier (17, 27) danner tangenter med de respektive første flatepartier (10, 20).