NO173568B - Gjenget skjoet for staalroer med en tetning anordnet ved gjengene, samt fremgangsmaate for fremstilling av en foring for en skjoet - Google Patents

Description

Gjenget skjøt for stålrør med en tetning anordnet ved gjengene .

Foreliggende oppfinnelse vedrører en gjenget skjøt for stål-rør, spesielt for bruk i petroleumsindustrien, som omfatter en tetningsanordning som er plassert på gjengenes nivå.

Det er kjent at skjøter for rør son benyttes i petroleumsindustrien må ha visse egenskaper s;. ^et er vanskelig å oppfylle og som spesielt består i at .-,jøten, i tillegg til å være lett å maskinere og ikke særlig følsom for skade, må sikre perfekt tetning i forhold til de meget høye trykk som utøves på innsiden eller utsiden av skjøten selv under ds hy-potetiske forhold hvor skjøten utsettes for bøyning eller sterkt strekk eller aksial kompresjon.

Det er også nødvendig at skjøtens elementer kan skiftes ut uten noen uheldig effekt på kvaliteten av tetningen som oppnås når skjøten på nytt skrus sammen med andre elementer.

De gjengede skjøter som nå benyttes i petroleumsindustrien omfatter vanligvis utvendige og innvendige gjenger, i det følgende kalt hhv. hann-og hunngjenger, som vanligvis er koniske (men som også kan være sylindriske) og som sikrer det mekaniske forhold mellom de to elementer av røret, det ene i det andre, for å oppta det aksiale strekk som utøves i skjøt-en.

I de fleste tilfeller omfatter de kjente skjøter også skrue-stoppere, hvis formål det er å immobilisere hannelementet i forhold til hunnelementet så snart det forutbestemte tilstram-mingsmoment er nådd.

Endelig omfatter skjøter av denne type i det minste et par tetningsflater som er plassert slik at under stramming av skjøten kommer disse tetningsflater i kontakt med hverandre og presses sterkt nok mot hverandre til at tetning oppstår.

I de fleste tilfeller oppnås dette ved kontakt metall mot metall, men i visse tilfeller kan tetningsflåtene foreligge i forbindelse med tetninger av plast, såsom ringer av PTFE, som ved deformasjon sikrer eller bidrar til å tette skjøten.

Således er det kjent at slike ringformede tetninger, som f.eks. kan være laget av PTFE, er plassert i et spor i hunnelementet,eller på nivå med tetningsflåtene, eller til og med på nivå med gjengene, slik at under stramming av skjøten vil hannelementet bevirke plastisk deformasjon av tetningen, som mister sin opprinnelige form og tilpasser seg formen av hannelementet.

Slike plasttetninger medfører imidlertid den ulempe at de

er vanskelige å erstatte og i praksis krever at de skiftes hver gang skjøten skrus fra hverandre og sammen igjen.

Slike tetninger består av plastringer som ganske enkelt er plassert i et spor utført i hunnelementet og må i realiteten deformeres meget sterkt for at hannelementet skal presse sine gjenger inn i det.

I praksis bevirker dette ødeleggelse av plasttetningen, som således blir ubrukelig for senere installasjon av skjøtele-menter. Videre vil de betydelige påkjenninger som plasttetningen utsettes for under deformasjonen ofte bevirke forskyv-ning av plastringen, som derved fjernes fra sitt spor og ikke lenger fungerer etter sin hensikt.

Spesielt i forbindelse med røropplegg for vanntilførsel og sentralfyring i bygninger er det kjent en teknikk som består i å dekke gjengene på ett av elementene ved hjelp av et termoplastisk materiale som deformeres under sammenskruingen for å sikre tetthet.

Disse tetningsanordninger er ment å skulle erstatte den PTFE-tape som vanligvis vikles på gjengene på hannelementet før dette skrus inn ihunnelementet.

Man forsøker på forhånd å anbringe et termoplastisk materiale på gjengene på disse elementer.

Heller ikke i dette tilfelle er det vanligvis mulig å løsne skjøten og å stramme denne på nytt etter å ha byttet elementer og samtidig opprettholde kvaliteten av tettheten.

Foreliggende oppfinnelse søker å bibringe skjøter for stål-rør, spesielt beregnet for petroleumsindustrien, tilfredsstillende tetning på nivå med gjengene, idet tetningen oppnås ved hjelp av et plastelement som er en integrerende del av ett av skjøtens elementer, hvilket plastelement kan benyttes om igjen på en pålitelig måte under påfølgende stramming av elementet.

Det er kjent at for at en skjøt skal kunne oppfylle sin opprinnelige funksjon, som er mekanisk å forbinde to rørelemen-ter, må gjengene på hannelementet bringes i kontakt med tilsvarende gjenger på hunnelementet i aksialretningen og vanligvis også i radialretningen (i tilfelle av koniske gjenger).

Det vil forstås at man kan dele opp konturen av gjengene i skjøten i tilskrudd tilstand i for det første flater som presses sterkt mot hverandre under skjøtens sammenskruing, og for det andre flater på hannelementet og hunnelementet.som står mot hverandre med en viss avstand som utgjøres av klaringen i gjengene.

Det følger av eksistensen av denne del av gjengenes kontur hvor flåtene på hann- og hunnelemehtét er adskilt fra hverandre, at det til nå ikke har vært mulig å oppnå tilfredsstillende tetning i praksis på gjengenes nivå for denne type skjøt.

I realiteten skaper klaringen mellom motstående flater på hanngjengene og hunngjengene en lekkasjebane av skruelinjeform langs gjengene som forhindrer enhver tetning på dette nivå.

Foreliggende oppfinnelse er basert på å skape en tetning som er plassert langs denne skruelinjeformede lekkasjebane og som kan blokkeres effektivt og gjentatte ganger.

Gjenstanden for foreliggende oppfinnelse er en gjenget skjøt for stålrør, spesielt for bruk i petroleumsindustrien, av W3nV type hvor et hannelement og et hunnelement er forbundet med hverandre ved hjelp av gjenger, hvor én del av overflaten av konturen av hver gjenge i tilstrammet tilstand presses hardt mot gjengene på det andre element, idet i det minste ett av skjøtens elementer, over en aksial lengde som tilsvarer lengden av i det minste én gjengestigning, omfatter i det minste ett spor hvis dybde er større enn høyden av gjengene og som inneholder en tetningsanordning, karakterisert ved at nevnte tetningsanordning består av en syntetisk foring hvis volum og form hovedsakelig tilsvarer volumet og formen av sporet og den klaring som ville eksistere i tilstrammet tilstand mellom nevnte ene element av skjøten og det andre element av skjøten hvis dimensjoner ville befinne seg på den respektive grense av maskineringstoleransene som ville gi størst mulig klaring i skjøten i installert tilstand.

Det vil forstås at under disse forhold vil skjøten ifølge oppfinnelsen bestå av et første skjøtelement som er forsynt med

i det minste ett spor som er fylt med en syntetisk fSring som tilpasses før sammenskruing og hvis utvendige form er nøyaktig komplementær til formen av konturen av gjengene på det andre element etter sammenskruing (tatt i betraktning sammentrykningen som kan skje under tilstramming av skjøten), og et andre konvensjonelt element som utgjøres helt av metall eller som også inneholder i det minste ett spor forsynt med en foring som i det første element.

Det vil også forstås at i en slik skjøt vil den skruelinjeformede lekkasjebane nevnt ovenfor bli avbrutt på tettende måte på nivå med sporet eller sporene på grunn av det faktum at når skjøten strammes, vil den syntetiske foring elastisk understøtte hele periferien av gjengen på elementet.

På grunn av at massen av syntetisk materiale i sporet eller sporene ikke først tilpasses gjengene på det andre element under sammenskruingen, vil dette syntetiske materiale kun utsettes for mindre kompresjon, slik at det ikke utsettes for skader og ikke behøver utskiftes ved hver sammenskruing, slik tilfellet har vært hvor man har plassert ringer av syntetisk

materiale, f.eks. PTFE, i spor maskinert i hunnelementet.

Da det syntetiske materiale hefter sterkt til veggene av sporet eller sporene, foreligger det ingen risiko for at det skal bli fjernet på en utilsiktet måte.

Ifølge oppfinnelsen er sporet eller sporene utført i i det minste ett av elementene på nivå med gjengene med fordel utformet med en duehale for å unngå en situasjon hvor f6ringen laget av syntetisk materiale vil ha en tendens til å fri-gjøre seg fra sporet hvor den sitter under påvirkning av spenninger som oppstår under sammenskruing med det andre element .

I en foretrukket versjon, med et enkelt spor som opptar den syntetiske foring, oppnås dette på hunnelementet i nærheten av den ende av gjengene som befinner seg nærmest enden av hannelementet.

Imidlertid kan et slikt spor også være utformet på et annet punkt på gjengene av hunnelementet, eller til og med på ethvert punkt av gjengene på hannelementet, uten at man derved avviker fra foreliggende oppfinnelse.

Den syntetiske foring som inneholdes i sporet eller sporene utformet i det minste i ett av elementene, kan tilveiebringes ved hjelp av forskjellige fremgangsmåter.

I henhold til en foretrukket fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen skrur man inn på eller inn i elementet som inneholder sporet eller sporene en dor som har gjenger hvis dimensjoner som tilsvarer de minimale toleransegrenser for skjøtelementet som skal skrus inn i eller på elementet som inneholder sporet eller sporene, eller hvis dimensjoner er litt mindre enn disse minste grenser når man ønsker å oppnå en viss sammentrykking av plastforingen, og ved hjelp av et antall kanaler anordnet i doren injiserer man på nivå med sporet eller sporene det syntetiske materiale, som vil hefte til overflaten av sporet etter polymerisasjon for derved å gi en syntetisk foring ifølge oppfinnelsen som utgjør en integrerende del av ved-kommende skjøtelement.

Som en variant kan man benytte en dor som ikke har kanaler

og som skrus inn i eller inn på elementet med sporet eller sporene etter påføring av en tilstrekkelig mengde syntetisk materiale.

Man vil også kunne benytte en annen fremgangsmåte. Her an-bringer man i sporet eller sporene i ett av skjøtelementene en tilstrekkelig mengde syntetisk materiale som bringes til å polymerisere, hvorpå dette syntetiske materiale maskineres til en form som, eventuell forønsket kompresjon tatt i betraktning, nøyaktig tilsvarer konturen av gjengene på det andre element hvor dimensjonene tilsvarer de minste fremstillings-toleranser for dette andre element.

Ifølge oppfinnelsen er det som syntetisk materiale fordelak-tig å benytte uretanelastomerer såsom "Polatan XPE" eller "RIM 160" med en mikrocellulær struktur, polykarbonater, polyolefiner eller polyamider.

Til bedre forståelse av oppfinnelsen skal flere utførelses-eksempler beskrives under henvisning til vedføyede tegninger, hvilke eksempler på ingen måte er ment å være begrensende. Fig. 1 viser et snitt av en skjøt hvor hunnelementet er forsynt med et spor og en syntetisk f6ring ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 er et snitt i større målestokk av detaljen II på fig.

1 og viser klaringen som består på nivå med gjengene utenfor den syntetiske fSring ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 er et snitt i større målestokk av detaljen III på fig. 1.

Fig. 4 er et skjematisk snitt som viser en versjon av den syntetiske foring ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 er det vist et snitt gjennom halvparten av en skjøt ifølge oppfinnelsen.

Denne skjøt består av et hunnelement, eller muffe 1, som har innvendige koniske gjenger 2, i hvilke et hannelement 3 er innskrudd med tilsvarende utvendige koniske gjenger 4.

Et anslag 5 anordnet i hunnelementet tjener til å understø enden 6 av hannelementet for å begrense tilstrammingen, mer... et par flater 7 og 8 anordnet hhv. på hunnelementet og hannelementet sikrer metall-mot-metall-tetning av skjøten.

Man kan se av fig. 2 hvorledes en gjenge 9 på hannelementet

3 er i kontakt med en utsparing 10 i hunnelementet 1. På grunn av skrueanslaget 5 og gjengenes konisitet blir siden 11 av gjengen 9 presset hardt mot siden 12 av utsparingen 10. Videre vil bunnen 13 av hannelementet 3 presses hardt

radialt mot toppen 14 av gjengen på hunnelementet.

I den viste versjon er det toppen av hunngjengene som hviler mot bunnen av hanngjengene, men dette kunne være omvendt dersom man gjorde høyden av gjengene 9 større enn høyden av gjengene 10.

Dersom man betrakter hele omkretsen av én gjenge på hannelementet, vil man under disse forhold finne at hunnelementet presses sterkt mot hannelementet ved bunnen 13 og siden 11

av gjengene, noe som sikrer tetning i denne sone. På den annen side vil det være nødvendig klaring mellom hunnelementet og hannelementet ved toppen 15 og baksiden 16 av gjengen 9 på hannelementet. Denne klaring som er vist ved 17 på fig. 2, medfører at det hittil ikke har vært mulig å oppnå tilfredsstillende tetning på nivå med gjengene.

Det vil forstås at denne klaring, som er vist på fig. 2 på nivå med den ene gjenge, fortsetter skruelinjeformet langs gjengene mellom hannelementet og hunnelementet.

Den syntetiske foring som er vist på fig. 1, har som formål

å bryte denne lekkasjebane ved fullstendig å blokkere klaringen på nivå med i det minste én gjengestigning.

Fig. 3 viser i større målestokk detaljen III på fig. 1.

På fig. 3 vil man se sporet 18 forsynt med en syntetisk foring. Det vil ses at bunnen 18a av sporet, som er hovedsakelig parallelt med gjengene, befinner seg utenfor utsparing-ene i gjengene som inneholder sporet. Fortrinnsvis er dyb-den av sporet hovedsakelig lik omtrent to ganger høyden av gjengene.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er sidekant-ene 18b og 18c av sporet skrådd for å gi sporet et tverrsnitt i form av en duehale, idet flatene 18a, 18b og 18c er forbundet med hverandre ved hjelp av avrundinger.

Det vil ses av fig. 3 at den syntetiske foring i sporet opptar hele det frie rom rundt gjengene på elementet 3 etter tilskruing.

Spesielt vil det ses at det syntetiske materiale ligger konti-nuerlig an mot påfølgende deler 11, 15, 16, 13, etc. av gjengen på elementet 3. Som tidligere nevnt, er bredden av sporet og den syntetiske foring større enn én gjengestigning for at det skal være sikkert at den skruelinjeformede lekkasje-kanal er gjentettet.

Ifølge oppfinnelsen må den innvendige periferi av den syntetiske foring i sporet 18 være slik at den ikke etterlater noen klaring mellom seg selv og gjengen på det andre element, selv når gjengen på dette andre element har de minste dimensjoner som er tillatt ifølge maskineringstoleransene.

Ifølge oppfinnelsen er det å foretrekke at uansett de nøyak-tige dimensjoner på elementet som skrus sammen med elementet som inneholder sporet og den syntetiske foring (disse varia-sjoner i dimensjoner kan skyldes maskineringstoleranser), ut-øves det en mindre kompresjon mellom den syntetiske foring

og gjengene på det andre element.

På denne måte oppnår man tetthet på nivå med gjengene som er av god kvalitet og forblir pålitelig selv etter mange gangers stramming og løsning av skjøten med forskjellige elementer.

Denne tetning ifølge oppfinnelsen kan naturligvis benyttes alene eller i forbindelse med andre tetninger, såsom tetning metall-mot-metall som oppnådd mellom flatene 7 og 8 i skjøten vist på fig. 1. Fig. 4 viser en anordning som gjør det mulig å fremstille en syntetisk f6ring ifølge oppfinnelsen.

Fig. 4 viser samme hunnelement 1 som fig. 1.

En dor 19 som er skrudd inn i hunnelementet 1, omfatter utvendige koniske gjenger hvis form har den minst mulige di-mensjon som er tillatt for det andre metallelement, fremstil-lingstoleransene tatt i betraktning. I det tilfelle hvor man ønsker å oppnå en mindre kompresjon av det syntetiske materiale i sporet 18, er dimensjonene av doren 19 gjort litt mindre enn de minste dimensjoner som tillates ut fra fremstil-lingstoleransene for skjøtens gjenger.

Doren 19 inneholder en rekke langsgående kanaler 20 som er forbundet med rommet for sporet 18 ved hjelp av radiale kanaler 21.

For å fremstille en syntetisk foring, påfører man først et slippmiddel på de tilsvarende flater av gjengene på doren 19. Deretter skrus doren inn i hunnelementet 1, hvorpå syntetisk materiale injiseres gjennom kanalene 20 for å utf6re rommet av sporet 18.

Etter polymerisering av det syntetiske materiale, løsnes doren og man har fått den syntetiske foring ifølge oppfinnelsen, som vil gi perfekt tetning og gjentatt tetning på nivå med gjengene når ethvert hannelement skrus inn i hunnelementet 1. Ifølge en annen fremstillingsmåte blir det i sporet 18 an-bragt en tilstrekkelig mengde syntetisk materiale som tillates å polymerisere. Etter at det syntetiske materiale er blitt hardt nok, maskineres dette til samme profil som gjengene på hannelementet med slike dimensjoner som omtalt i det foregående .

Det plastmateriale som benyttes er en blanding av uretan

som er kjent under navnet "Polatan XPE".

Det vil forstås at de versjoner som er beskrevet ovenfor, ikke er begrensende, og at enhver ønskelig modifikasjon kan gjøres uten å avvike fra oppfinnelsen.

Spesielt vil det være klart at selv om det i de beskrevne versjoner er hunnelementet som er forsynt med sporet som inneholder det syntetiske materiale, er det også mulig å lage et spor som inneholder syntetisk materiale på hannelementet.

Det sier seg også selv at sporet kan plasseres på forskjellige steder i gjengene, og man kunne også anordne to spor forsynt med syntetisk materiale ifølge oppfinnelsen.

Endelig vil det være klart at tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen kan benyttes alene eller sammen med andre tetningsanordninger, f.eks. av metall-mot-metall-typen, og at skjøt-ene som oppfinnelsen benyttes for kan omfatte skrueanslag eller ikke.

Videre kan oppfinnelsen benyttes for skjøter hvor gjengene

er koniske, eller for skjøter hvis gjenger er sylindriske.

Endelig vil det være mulig å lage et spor på hunnelementet og et spor på hannelementet, hvilke to spor korresponderer slik at tetning oppnås på nivå med de to syntetiske fBringer.

Claims (7)

1. Gjenget skjøt for stålrør, spesielt for bruk i petroleumsindustrien, av den type hvor et hannelement (3) og et hunnelement (1) er forbundet med hverandre ved hjelp av gjenger (4), hvor én del (11, 13) av overflaten av konturen av hver gjenge i tilstrammet tilstand presses hardt mot gjengene (12, 14) på det andre element, idet i det minste ett av skjøtens elementer, over en aksial lengde som tilsvarer lengden av i det minste én gjengestigning, omfatter i det minste ett spor (18) hvis dybde er større enn høyden av gjengene og som inneholder en tetningsanordning, karakterisert ved at nevnte tetningsanordning består av en syntetisk foring hvis volum og form hovedsakelig tilsvarer volumet og formen av sporet (18) og den klaring (17) som ville eksistere i tilstrammet tilstand mellom nevnte ene element (1) av skjøten og det andre element (3) av skjøten hvis dimensjoner ville befinne seg på den respektive grense av maskineringstoleransene som ville gi størst mulig klaring i skjøten i installert tilstand.

2. Skjøt ifølge krav 1, karakterisert ved at dimensjonene av den syntetiske foring overskrider noe dimensjonene tilsvarende nevnte grenser av maskineringstoleransene som ville gi størst mulig klaring i skjøten i installert tilstand.

3. Skjøt ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at sporet eller sporene (18) har et tverrsnitt i form av en svalehale.

4. Skjøt ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den syntetiske foring hefter til overflaten av det tilsvarende spor (18).

5. Skjøt ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter et enkelt spor som er forsynt med en foring, hvilket spor er plassert i gjengene av hunnelementet (1) nær enden av hannelementet (3) .

6. Skjøt ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det som syntetisk materiale er benyttet uretanelastomerer såsom Polatan XPE eller RIM 160 (varemerker) med mikrocellulær struktur, polykarbonater, polyolefiner eller polyamider.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av en foring for en skjøt ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at man skrur inn på eller inn i elementet som inneholder sporet eller sporene (18) en dor (19) som har gjenger hvis dimensjoner tilsvarer de nedre toleransegrenser for skjøtelementet som må skrus inn i eller inn på elementet som inneholder sporet eller sporene (18) eller hvor dimensjonene er litt mindre enn disse minste dimensjoner, og at man ved hjelp av et antall kanaler (20, 21) anordnet i doren injiserer på nivå med sporet eller sporene (18) det syntetiske materiale, som hefter til innsiden av det tilsvarende spor etter polymerisering og danner den syntetiske foring.