NO171034B - Endekopling for filamentviklede roer - Google Patents

Abstract

Det er anvist en koplingsanordning for aksielt å forbinde et f ilamentviklet komposittrør (12) til et annet legeme. Koplingsanordningens endekopling (16) innbefatter et utvidet område ved en ende av røret som omgir en forlengelse på en koplingsenhet (32) som er skrubart på et annet legeme. En hylse (30) som omgir den utvidede ende av røret (12) er innvendig gjenget ved hver ende og er skrudd til koplingsenheten (32). Koplingsanordningen trekkes sammen ved en gjenget ring (20) rundt røret (12) som gjør inngrep med den for-størrede ende (40) av røret og er skrudd inn i hylsen

Description

Foreli ggende oppfinnelse vedrører et filamentviklet kompo-sittrør med en koplingsanordning for aksiell forbindelse av det filamentviklede komposittrør til et annet legeme. Koplingsanordningen er ment å overføre torsjonskrefter såvel som radielle og aksielle krefter i slike applikasjoner som borerør innenfor oljevirksomheten, drivaksler for overføring av dreiemoment og komponenter til hjuloppheng i tyngre kj øretøyer.

Filamentvikling er en vel kjent teknikk for å tilvirke komposittrør ved bruk av f i lamen ter med høy styrke slik som karbonfiber (grafitt) og termoherdende resln eller harpiks. Sammenlignet med rør tilvirket av metall, slik som stal med tilsvarende styrke, har filamentviklede rør betraktelig lettere vekt, har vanligvis bedre utmattingsmotstandighet og korroderer ikke.

Imidlertid, nar et komposittrør må forbindes til et annet legeme på en måte som gjør det mulig å overføre vridnings-moment, kan det være problemer med å tilveiebringe egnede koplinger. Koplinger som har vært foreslått i den kjente teknikk for dette formål innbefatter f.eks. nagler eller tapper som er innsatt gjennom hull boret i rørene.

Å skjære hull i et komposittrør er uønsket for mange applikasjoner. F.eks. innenfor oljevirksomheten, må borerør-ene være upermeable for høytrykksfluider og effektiv avtetning av hullene i røret er vanskelig. Videre, når betraktelige torsjons- og bøyelaster påføres rørene som har slike tapper, nagler og lignende, undergår disse festemidler betraktelige belastninger og kan bryte sammen eller på annen måte forårsake for stor slitasje rundt hullene i kompositt-røret.

Det er ønskelig å tilveiebringe pålitelige innretninger for aksielt å forbinde komposittrør til andre legemer uten behov for å installere festemidler som går gjennom deres vegg. slik som nagler eller tapper, som ødelegger rørenes integri-tet, mens de gjør det mulig for komposittrørene a overføre høye torsjonsmessige og aksielle krefter til andre legemer, i tillegg til innvendig trykk.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt et f ilamentviklet komposittrør med en koplingsanordning av den inn-ledningsvis nevnte art som kjennetegnes av de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av det uselvstendige krav.

Ordningen av de komplementære polygonale utforminger av koplingsforlengelsen og endekomponenten av røret tillater at høye vridningsmomentnivåer kan overføres gjennom koplingsenheten til det filamentviklede rør.

For utførelser som er beregnet for bruk som borerør på oljefeltet innbefatter hensiktsmessig det filamentviklede komposittrør en konvensjonell foring inne i røret, som forløper inne i koplingsenheten.

I de vedlagte tegninger angir hvert henvisningstall det samme element i alle figurer.

Fig. 1 viser koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen,

innbefattende en ende av det filamentviklede komposittrør aksielt forbundet til et annet legeme. Tegningen er delvis i snitt.

fig. 2 viser et snitt av røret i fig. 1 tatt langs

2-2.

fig. 3 viser et forstørret riss av en del i fig. 1.

Rørlegemet 12 ifølge fig. 1 har en rørakse 100 og er tilvirket i trinn innbefattende vikling av høyfaste filamenter, dvs karbon, glass, boron eller andre lignende fibre, rundt en dor. Filamentene er belagt med termoplastisk resin eller termostørknende resin (f.eks. epoxy eller vinylester-resin) og herdet. Røret 12 har eventuelt et ekstra lag 15 tilvirket av elastomert eller termoplastisk materiale for fluidavtetning inne i røret 12.

Det filamentviklede rørlegemet eller hovedkomponenten 12 har en rampekomponent 14, og en endekomponent 16. Den andre enden av rørlegemet, som ikke er vist, vil vanligvis ha en annen koplingsanordning. Viklingen av hovedkomponenten 12, rampekomponenten 14 og endekomponenten 16 er hensiktsmessig ferdigstilt i en enkelt operasjon og viklefilamentene forløper kontinuerlig fra en ende til den andre enden av røret 10. Vinkelen som disse filamenter ligger i forhold til rørets akse 100 bestemmer dets aksielle, bøynings- og torsjonsmotstand såvel som bristetrykk. De bestemte vinkler valgt for viklingene er derfor konvensjonelle, men fortrinns-vis vil viklingsvinklene i rampe- og endekomponentene 14,16 være mindre enn omkring 80° i koplingsanordningen iflg. oppf innelsen.

Hovedkomponenten 12 er hovedsakelig sylindrisk med et sirkulært tverrsnitt. Endekomponenten 16, som vist i fig. 2, har et tverrsnitt som har en indre konveks polygonal utforming og en ytre sirkulær utforming. Rampekomponenten 14 er avsmalnende i form av en avkortet konus fra hovedkomponenten 12 til det polygonale/sirkulære tverrsnitt av endekomponenten 16.

Koplingsanordningen tillater det filamentviklede rørformede legeme 12 å bli forbundet til et annet legeme (ikke vist) som også kan være et filamentviklet rør. Koplingsanordningen innbefatter, i tillegg til ende- og rampekomponentene 16 og 14, en ring (vist i splittform som partiene 20 og 22 i fig. 1), en innvendig gjenget hylse 30 og en koplingsenhet 32. Koplingsenheten 32 og hylsen 30 er skrudd sammen og splitt-rlngen, montert rundt hovedpartlet 12, er skrudd til enheten bestående av hylsen 30 og koplingen 32.

I en alternativ utførelse er ringen 20,22 en ring i et stykke istedenfor å være splittet som vist i fig. 1. Bruken av en kontinuerlig ring tillater bruken av en hylse 30 som ikke har så tykke vegger og derved reduserer diameteren av skjøten. Bruken av en integrert ring krever imidlertid installering av ringen over det filamentviklede rør før dannelsen av avsatsenden og rampekomponentene på røret.

Det vises til fig. 1, 2 og 3 hvor de ulike elementer av koplingsrøret 10 kan beskrives i nærmere detalj som følger. Dersom en splittring anvendes har ringen to segmenter som er delvis vist som segment 20 (delvis sideriss) og segment 22 (delvis toppriss). Disse segmenter 20 og 22 er festet sammen gjennom noe overdimensjonerte tapper som innsettes i hull maskinert inn i endeflatene av segmentene 20 og 22.

F.eks. festes segmentet 20 på splittringen til segmentet 22 på ringen gjennom tapper (ikke vist) som tapper i hullene 24 i segmentet 20. Tilsvarende innrettede hull (ikke vist) i den andre endeflaten av segmentet 20, 180° rundt røraksen 100, mottar andre tapper (ikke vist) for forbindelse.

De to segmentene 20, 22 (eller fler seksjoner om ønsket), når de er festet sammen, danner kontinuerlige gjenger rundt røraksen 100 som innbefatter gjengede partier 26, 26' på segmentene 20, 22, et gripeaksessparti som innbefatter serateringer 28, 28' og segmentene 20, 22 og indre konturer som passer de ytre konturer av legemet, og rampekomponentene 12 og 14 på røret 10.

Hylsen 30, lik som koplingen 32 og splittringsegmentene 20,22, kan tilvirkes av ethvert egnet høyfast materiale, slik som stål, titan eller lignende. Den innvendige overflaten av hylsen 30 har første og andre gjengede ender 34 og 36 og et glatt midtparti 38 mellom disse gjengede ender. Koplingsenheten 32 er også ringformet og har en indre diameter svarende hovedsakelig til den indre diameter av hovedkomponenten 12. Den innbefatter en forlengelse 40 som er innsettbar inn i endekomponenten på røret og har en hovedsakelig polygonal ytre utforming som korresponderer med fin pasning til den indre utforming av ende- og rampekomponentene 14 og 16 av røret. Det gjengede midtparti av koplingsenheten 32 er i et stykke med den innsettbare forlengelse 40 og gjengene 44. Den sistnevnte tillater skruing av røret 10 til et annet legeme i tettende forhold.

Det filamentviklede rør 12, 14 og 16 er tilvirket på en

dor som har konturformede partier skrudd rundt dorens akse slik at filamentene som er lagt på doren er tilformet for å danne rampen og endekomponentene 14 og 16 såvel som legems-komponenten 12. Det filamentviklede rør blir herdet og doren tatt ut. Etter maskinering av rampe- og endekomponentområdene glideføres koplingsenheten 32 på plass, hylsen 30 skrus til koplingen 32 og splittringsegmentene 20,22 forbindes rundt hovedkomponenten 12 og skrudd stramt til hylsen 30.

Claims (2)

1. Filamentviklet komposittrør med en koplingsanordning for aksiell forbindelse av det filamentviklede komposittrør (10) til et annet legeme, karakterisert ved at røret har en hovedkomponent (12), en endekomponent (16) med en hovedsakelig polygonal innvendig utforming og en større minimums innvendig radiell dimensjon en hovedkomponenten, og en avsmalnende ringformet rampekomponent (14) som forbinder hovedkomponenten og endekomponenten i et stykke, at de viklede filamenter forløper fra endekomponenten gjennom rampekomponenten til et sted inne i hovedkomponenten i avstand fra rampekomponenten; at koplingsanordningen også innbefatter en låsering (20,22) med en ytre flate med et gjenget parti (26,26') og et gripeaksessparti (28) og en innvendig flate med et sylindrisk parti og et utad avsmalnende rampeparti som er tilpasset for å passe med rørets rampe, hvor det sylindriske parti er under den del av det utvendige overflategjengede parti inntil gripeaksesspartiet (28), og rampepartiet er under den del av det utvendige overflategjengede parti som er lengst fra gripeaksesspartiet (28); at en ringformet koplingsenhet (32) med en innvendig diameter som tilsvarer hovedsakelig den innvendige diameter av hovedkomponenten og innbefatter en forlengelse (40) innsettbar i rørets endekomponent (16) og har en hovedsakelig polygonal ytre utforming som passer med fin pasning inne i den indre utforming av rørets endekomponent (16), en endekopling (44) for forbindelse av koplingsenheten til det annet legemet, og et utvendig gjenget midtparti mellom den innsettbare forlengelse (40) og koplingen og som har en utvendig diameter større enn den maksimale innvendige radielle dimensjon av rørets endekomponent (16); og en hylse (30) med innvendige gjengede endepartier (34,36) som er respektivt skrubare til koplingsenheten og til ringen, idet hylsen (30) er glidbar over rørets endekomponent (16).

2. Filamentviklet komposittrør ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter et lag eller belegg (15) inne i røret (10) som forløper inne i koplingsenheten (32).