NO316044B1 - Gjengeskjöt for rör - Google Patents

Abstract

En skjøt av den integrerte typen omfatter et tappelement (1) og et muffeelement (2) med en diameter som ligger nær diameteren til rørene. Hvert av elementene har to adskilte, stumpkoniske gjengepartier (4, 5,6,7) med avtagende gjenger ved de to ender, på grunn av konvergerende, stumpkoniske avgrensende flater (16, 17, 18, 1 9) og sylindriske flater (20, 21, 22, 23) Et midtre anslag (24) samvirker med gjengene som har negative flanker for å styrke forbindelsen mellom tapp- og muffedelen, og to indre (27) og ytre (28) ringformede tetnings soner med metall mot metall hindrer inntrengning av fluid i de gjengede soner fra endene Gjengeskjøten kan benyttes for rør for meget dype brønner, for hvilke diameterminskningen av enhetene gjør det mulig å minske omkostningene, og for andre rør som et problem av den samme typen kan oppstå med.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en gjengeskjøt for rør, omfattende de trekk som fremgår av innledningen til det etterfølgende patentkrav 1

Oppfinnelsen angår således sammenføyning av rør ved hjelp av gjenger, særlig rør som benyttes i industrien, særlig i rørledninger for produksjonsrør eller for ledninger i rørformet produksjonsutstyr, eller for et foringsrør for drift, utforskning eller utnyttelse av olje- eller gassbrønner, samt i skjøter eller overganger som benyttes for hvilket som helst formål når det kan være nødvendig å sammenkoble rørledninger eller rørformet utstyr, slik som f eks i geotermiske anlegg eller dampanfegg Gjengeskjøten i henhold til oppfinnelsen er særlig til bruk ved sammenføyning av metallrør som benyttes for foring av olje- eller gassbrønner, slik det skal forklares i det følgende Uttrykkene sammenføyning, skjøt eller overgang vil benyttes i denne tekst med den samme betydning, unntatt i særskilte tilfeller Med rør menes enhver type rør eller rørformet komponent eller rørformet utstyr som finnes eller som kan antas å bh tatt i bruk i industri, idet rørene generelt er metallrør

Forskjellige typer sammenføyninger er kjent for rør som leder petroleum eller gass, og disse medfører tilfredsstillende resultater med hensyn til mekaniske egenskaper og tetning, selv under vanskelige brukstilstander Noen av disse sammenføyninger innebærer bruk av rør som er utstyrt med utvendige, stumpkoniske gjenger på begge ender, og som monteres sammen ved hjelp av koblinger som har to tilsvarende, innvendige, stumpkoniske gjenger Denne montenngsmåte medfører den fordel at de to komponenter i sammenstillingen blir stive, på grunn av det positive inngrepet som kan dannes mellom de utvendige gjenger og de innvendige gjenger

Ytterdiameteren til disse koblinger er imidlertid større enn for de tilhørende rør, og når slike enheter benyttes for foringsrør, er det nødvendig å bore hult med øket diameter Når det gjelder meget dype brønner, med en dybde som overstiger 4 000 m, kan den opprinnelige diameteren til de første formgsrørstrenger i brønnen og følgelig diameteren til brønnen i nærheten av overflaten være dobbelt så stor ved bruk av disse koblinger som den kunne være ved bruk av slanke koblinger som har en ytterdiameter som bare er litt større enn de tilhørende rør i fonngsrørstrengene

For å unngå dette problem kan det benyttes sammenføyninger uten kobling eller hylse I dette tilfelle har hvert av de rørformede elementer en utvendig gjenget ende og en innvendig gjenget ende, for dannelse av en slank enhet Disse enheter eller overganger kalles generelt integrerte enheter eller overganger, i motsetning til enheter eller overganger som benytter en kobling eller en hylse

Slike integrerte enheter dannes generelt på rør med øket diameter på den ende som tilsvarer de innvendige gjenger, mens diameteren på den enden som tilsvarer de utvendige gjenger er minsket Dette gjøres for å ha tilstrekkelig material i tykkelsen til rørene til å sikre den geometriske og mekaniske styrken til enheten som sammenføyer rørene

Det er dessuten mulig å øke styrken til enheten med utvendige og innvendige gjenger ved bruk av gjenger i to suksessive partier i stedet for bare ett, med en dimensjons-endnng i overgangen fra et parti til det annet US-PS 4 624 488 beskriver således en gjengeforbindelse som omfatter to sylindriske, gjengede partier med forskjellige gjengediametre Dette gjør det mulig å anbringe et midtre, ringformet anslag mellom disse to partier Anslaget gjør det mulig å oppnå tilstrekkelig tetning for gjengene samtidig med at det unngås for kraftig tiltrekking Når det gjelder gjenger med negative belastnmgsflanker gjør anslaget det mulig å tette disse gjenger ved de negative flanker, og dette minsker faren for uttrekking som skyldes virkningen av strekkpåkjennmger som eventuelt kan kombineres med høye trykk

US-PS 4 570 982 beskriver en lignende forbindelse som omfatter to gjengede partier med gjenger som er sylindriske eller stumpkoniske Belastningsflankene ttl gjengene har en negativ helning, og anslaget mellom de gjengede partier har en generatnse som er skrådd i den motsatte retning En tetteflate er anordnet på hvert element nær det midtre anslaget, for å sikre tettende kontakt metall mot metall på grunn av den kombinerte virkningen av anslaget og de negative belastnmgsflanker

Når det gjelder de to ovenfor nevnte patenter har tykkelsen til hver av de to komponenter i den midtre sone, på den side av anslaget der diameteren er minst, en verdi som er ytterligere minsket med høyden til gjengene i nabogjengepartiet Hver komponent i enheten har således en sone med en kritisk tykkelse som er minsket sammenlignet med den nominelle veggtykkelsen til den tilhørende komponent

En måte å minske høyden til de stumpkoniske gjenger ved endene av komponentene i en skjøt, for å øke den mekaniske styrken, er beskrevet i GB-PS 1 597 836 I fig 6 og 7 i dette patent er det vist gjengede ender som omfatter avtagende gjenger Dette patent gjelder imidlertid ikke dannelse av tynne enheter med høy motstandsevne

Patentsøknad PCT WO 93/18329 beskriver en gjengeskjøt for rør, med en tett forbindelse dannet ved bruk av en stabiliserende midtre skulder Denne enhet omfatter to stumpkoniske gjenger som er forsatt i forhold til hverandre, idet en av disse oppviser avtagende gjenger i det minste ved den ende som er nær den midtre skulder Som vist i fig 5 {A, B, C) eller fig 10 (A, B, C), er hver komponent i den midtre skulder foldet til form som en ringformet hake, og de to haker er egnet til å gripe inn i hverandre I henhold til beskrivelsen gjør dette inngrep det mulig å danne flere tetninger metall mot metall etter hverandre, hvilket bevirker meget god tetning Bruken av avtagende gjenger forenkler enheten ved å minske faren for fastkiling av de utvendige og innvendige gjenger, og gjør det også mulig å øke det utnyttbare partiet til hver av de to komponenter i enheten i nærheten av den midtre sonen

Selv om den særskilte og kompliserte struktur til den midtre skulderen beskrevet i denne PCT-patentsøknaden kan utformes til å spille en dobbelt rolle som anslag og tetning, viser erfaring at det er vanskelig for en slik komponent å utføre disse to funksjoner på en tilfredsstillende måte Et anslag må fortrinnsvis ha høy styrke dersom det er ønskelig å stanse bevegelsen til tappelementet inn i det indre av muffeelementet på et bestemt punkt, for å hindre for kraftig titskruing Dette resultat kan oppnås forholdsvis enkelt når det midtre anslag er i en sone der de to komponenter i skjøten har et stort tverrsnitt og er fremstilt slik at de er solid sammenføyd På den annen side, for å oppnå god tetning, er det nødvendig å ha en elastisk tiltrekking av kontaktflatene, fordi det ellers er fare for at det kan oppnås tetning bare ved plastisk deformasjon I dette tilfelle mister skjøten hurtig sin tetteevne i løpet av suksessive tilskruings- og løsskrumgsoperasjoner Dette tapet av tetteevne skyldes hovedsakelig det faktum at flatene blir skadet av riving

Den nevnte PCT-patentsøknaden angir at bruken av smøremidler, slik som API-smøremiddel, gjør det mulig å forbedre tetteevnen til skjøten Men denne type smøre-middel har den ulempen, særlig ved forholdsvis høye temperaturer, at den etterlater faste avleiringer i de ringformede folder, slik som vist i fig 5 (A, B, C) Disse avleiringer hindrer korrekt sammenfønng av hakene Dessuten benytter gjengeskjøten beskrevet i dette PCT-dokumentet særskilte gjengeformer, særlig i form av svalehaler som er vanskeligere og mere kostbare å fremstille og å benytte enn standard gjengeformer som er kjent for denne type anvendelse

På bakgrunn av disse problemer er det med den foreliggende oppfinnelse frembragt muligheter for å fremstille en tynn gjengeskjøt for rør, særlig for petroleumsførende rør og andre rør som oftest benyttes for boring på store dybder, med en enkel og effektiv struktur Oppfinnerne forsøkte først å danne en midtre anslagsstruktur så sterk som mulig for å motstå deformasjon, for å muliggjøre bestemmelse av dybden for innføring av tappelementet i muffeelementet med høy presisjon I nærheten av den midtre sone forsøkte oppfinnerne å oppnå en kritisk tykkelse for hvert av de to henholdsvis tapp- og muffeelementene som skulle være så stor som mulig, mens det benyttes skjøter med en ytterdiameter som er nær eller litt større enn diameteren til et midtparti av rørelementet som skjøten maskineres på

Muligheten til å danne tetninger metall mot metall som også vil være effektive mot indre og ytre overtrykk og som særlig vil være i stand til å beskytte gjengene i skjøten i hele deres lengde mot inntrengninger av fluider fra innsiden eller utsiden ble også undersøkt Oppfinnerne undersøkte dessuten muligheten til å gi disse tetninger metall mot metall den ønskede elastisitet for at de skal opprettholde tetningen til tross for de elastiske deformasjoner som skyldes strekk eller aksial komprimering, som eventuelt kan kombineres med indre eller ytre overtrykk eller også elastisk bøyning av skjøten i forhold til dens akse

Oppfinnerne utforsket også muligheten til å bevare denne type tetteevne i mange cykler med tilskrumg og løsskruing

Oppfinnerne utforsket også muligheten til å oppnå alle disse resultater ved hjelp av enkle maskinenngsmetoder, og å muliggjøre enkel montering av skjøten i en enkelt operasjon, slik at det midtre anslaget gjør det mulig ikke bare å kontrollere de mekaniske tiltrekkingstilstander for skjøten, men også tilstandene for å oppnå tetteevne

Et formål med oppfinnelsen er å komme frem til en gjengeskjøt for rør av den integrerte typen som oppnår noen av eller alle de ovenfor nevnte resultater Gjengeskjøten i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at a) tetteflaten til tappelementet omfatter to tetteflater anbrakt på motsatte aksiale ender av tappelementet, b) tetteflaten til muffeelementet omfatter to tetteflater anbrakt på motsatte ender, og

c) tetteflatene har hver en ringformet kontaktsone

Høyden til de avtagende gjenger i hver endesone begrenses av konvergensen til en

utvendig og innvendig stumpkonisk flate, beliggende langs forlengelsen av et midtparti av gjengene, og en innvendig eller utvendig sylindrisk flate som er parallell med aksen til røret

Høyden til den ringformede anslagsflaten er hovedsakelig lik den radiale avstanden mellom to sylindriske flater som begrenser høyden til de avtagende gjenger nær den midtre anslagsflaten Ved slutten av tilskruingsoperasjonen bevirker anlegg mellom anslagsflatene til tapp- og muffeelementet tiltrekking av belastningsflankene på tappens gjenger mot muffens gjenger Når disse gjenger har belastnmgsflanker med negative vinkler øker den radiale komponent til tiltrekkingskraften den radiale kohesjon mellom tapp- og muffeelementet Anslagsflatene danner et skulderlignende, midtre anslag Uttrykket anslag eller anslagsflate eller skulder vil i det følgende bli benyttet i den samme betydning, unntatt i særskilte tilfeller

På tappelementet og på muffeelementet, i hver av de gjengefne soner som befinner

seg utenfor enden av hvert av gjengepartiene motsatt av den midtre anslagsflaten, er det dannet en tetteflate De to tetteflatene som befinner seg på den samme siden av det midtre anslaget er dimensjonert, plassert og utformet for å tilsvare hverandre og å danne en ringformet, fluidtett kontaktsone metall mot metall i den monterte skjøten

På denne måte trykkes de to tetteflatene, som på hver side av skjøten danner en ringformet tetningssone mot det innvendige og utvendige trykket i fluidet som strømmer i rørene eller på utsiden av rørene, elastisk mot hverandre når tappelementet er brakt til anlegg mot muffeelementet ved det ringformede, midtre anslag Disse tetteflater kan dannes av alle flater som under montering av skjøten bevirker en elastisk deformasjon som sikrer kontakt metall mot metall, og alle tetteflater trenger ikke nødvendigvis å ha den samme form

Disse tetteflater er fortrinnsvis utformet som stumpkoniske flater Vinklene til disse stumpkoniske flater kan fortrinnsvis være mellom 8° og 12°, idet vinkelen måles i forhold til den felles lengdeakse til skjøten Disse verdier er på ingen måte begrensende Verdiene til vinklene for et par av anlegg er ikke nødvendigvis de samme som verdiene for det andre par Generelt er disse anlegg individuelt utformet for å gi den monterte skjøten en tetning som skyldes deformasjon innenfor det elastiske område

Som det skal beskrives i det følgende muliggjør de forskjellige faktorer som samvirker for dannelse av gjengeskjøten i henhold til oppfinnelsen at det oppnås en skjøt med en diameter som ligger nær eller som bare er litt større enn diameteren til røret, og som har utmerkede mekaniske egenskaper og utmerket tetning

Som nevnt ovenfor omfatter skjøten to stumpkoniske gjengepartier Ved hver av endene har hvert parti et lite antall gjenger som kalles avtagende gjenger, for hvilke den meget lille, opprinnelige høyden til hver gjenge øker fra starten av gjengen på en hovedsakelig lineær måte inntil den utgjør den høyden som gjengene har i midtpartiet av gjengene Dette resultat er oppnådd for de to gjengepartier til tappkomponenten ved maskinering av bunnen til gjengene ved starten av sonen med stor diameter for hvert av disse partier med en konstant helning, og således en diameter som avtar fra utgangspunktet og til enden av midtpartiet til dette parti Toppene til de tilhørende tappgjengene maskineres slik at de har konstant diameter og således en høyde som øker fra utgangspunktet til gjengene og til starten av midtpartiet, og videre til enden av partiet med konstant gjengehøyde, forløpende parallelt med helningen til bunnen av gjengene

Ved å starte fra enden av midtpartiet med liten diameter maskineres bunnen til tappgjengene med konstant diameter, mens toppen av tappgjengene videre maskineres med konstant helning frem til krysningen mellom den stumpkoniske flaten og den sylindriske flaten

For muffeelementet utføres maskinering på en slik måte at tappgjengene og muffegjengene vil gripe mn i hverandre i de avtagende soner til gjengene, selv når den gjenværende høyde til disse er meget liten For å oppnå dette utføres det motsatte av det som er beskrevet for tappelementet For hver av de to partiene med innvendige gjenger, med start ved begynnelsen av sonen med stor diameter, maskineres bunnen av gjengene med konstant diameter frem til begynnelsen av midtpartiet, og deretter med konstant helning, inkludert den siste sonen med avtagende gjenger Toppen av gjengene maskineres med konstant helning i sonen med økende høyde og i midtpartiet, og deretter med konstant diameter i den siste sonen med avtagende gjenger

Det vil fremgå at i den således dannede skjøten tilsvarer sonen i midtpartiet av tappelementet med den kritiske tykkelse diameteren ved krysningen mellom den stumpkoniske flaten for bunnen til tappgjengene og den sylindriske flaten til toppen av tappgjengene i det gjengepartiet som er nærmest enden av det tilhørende røret For m uff elementet tilsvarer sonen med den kritiske tykkelsen i midtpartiet av muffeelementet diameteren til krysningen mellom den stumpkoniske flaten for bunnen av muffegjengene og den sylindriske flaten gjennom toppen til muffegjengene, i det gjengepartiet som er nærmest enden av det tilhørende røret Det vil fremgå at den radiale avstanden mellom to således definerte diametre tilsvarer den maksimale høyden som kan gis til den ringformede anslagssonen mellom de to gjengepartier Bruken av avtagende gjenger slik som beskrevet gjør det mulig med en bestemt anslagshøyde å gi den kritiske tykkelse til hvert element en verdi som vil være så stor som mulig Antall avtagende gjenger ved hver ende av hvert gjengeparti avhenger av høyden til gjengene i midtpartene og stigningen I praksis omfatter hver av disse endesoner som oftest tre til fire gjenger, men denne verdi er på ingen måte begrensende

Den mekaniske styrke til de to elementer i skjøten i forhold til hverandre avhenger for en stor del av gjengeprofilen Det benyttes fortrinnsvis gjenger med belastnmgsflanker som sikrer kontakt metall mot metall i skjøten i sammenskrudd tilstand, med negativ helning, dvs at belastningsflankene til gjengen har en generatrise som er skrådd mot utsiden av gjengen Den negative vinkel er som oftest mellom 3 og 20° i forhold til et plan vinkelrett på aksen til elementet, og den er fortrinnsvis mellom 5° og 15° Som angitt ovenfor gjør denne helning det mulig, ved tiltrekking av tapp- og muffeelementet etter at disse er kommet til anlegg, å trykke de gjengede soner mot hverandre og således hindre fare for frakobling i gjengene

Det midtre skulderanslaget, med en høyde som bestemmes som en funksjon av dimensjonene til tapp- og muffeelementet og gjengene, kan ha null helning i forhold til et rett plan som forløper vinkelrett på aksen til komponenten Det kan også ha en helning mellom 0 og omtrent 20° i forhold til et slikt rett plan Denne helning er orientert i retning mot innsiden av tappelementet Denne helning bidrar til å trykke de to komponentene i skjøten mot hverandre i det midtre partiet

Den frie flanken er fortrinnsvis skrådd mot det indre av gjengen i forhold til et rett plan som forløper vinkelrett med aksen, i en vinkel som er større eller lik vinkelen for belastningsflanken, liggende f eks mellom 8 og 30°

For å forenkle innføring av tappgjengene i muffegjengene kan de frie flanker fordelaktig utstyres med en avfasning nær gjengetoppen Denne avfasning, som har større vinkel enn den frie flanken, har en helning som er øket i forhold til den sone på den samme flanke som er nærmest bunnen av gjengen

Høyden til gjengene i midtpartiet er f eks 6 til 12 % av tykkelsen til røret Helningen til hvert av de to gjengepartier er f eks 1/16 til 1/10 i forhold til aksen, men ingen av disse verdier er begrensende

Dersom det midtre anslaget gis en høyde som ikke er for stor, er det mulig å danne en skjøt med en kritisk tykkelse som er tilstrekkelig i tapp- og muffekomponenten i nærheten av anslaget, særlig på grunn av de to stumpkoniske gjengepartier med avtagende gjenger, til å oppnå utmerkede mekaniske egenskaper Høyden til det midtre anslaget er f eks omtrent 10 til 35 % av tykkelsen til røret

Som nevnt ovenfor kan det ikke oppnås god tetning metall mot metall i nærheten av skulderen, på grunn av den høye stivheten til komponentene i denne sone Derimot er det mulig, ved å anbringe tetteflatene på skjøten slik som forklart ovenfor, å oppnå tetning metall mot metall under optimale forhold ved de to ender av enheten En ringformet, indre kontaktsone metall mot metall er dannet mellom den enden av tappelementet som har liten tykkelse, utenfor enden av gjengene med liten diameter, og enden med stor tykkelse på muffeelementet, og en andre ringformet kontaktsone metall mot metall er dannet mellom enden av muffeelementet med liten tykkelse, utenfor gjengene, og den tilsvarende enden med stor tykkelse på tappelementet De motsatte tetteflater på tapp- og muffeelementet har slik geometri, dimensjoner og beliggenheter at under tilskrumg av skjøten vil endene av det tynnveggede element deformeres elastisk i den ringformede kontaktsonen metall mot metall, med en liten variasjon av diameteren, mens diameteren til den tykke veggen holdes hovedsakelig uendret

Disse tetteflater gis fortrinnsvis en slik profil at tetningen ved kontakt metall mot metall finner sted i en smal men veldefinert ringformet sone

Utstrekningen av tetteflatene langs aksene til skjøten er slik bestemt at de innbyrdes bevegelser av ett av elementene i skjøten i forhold til det andre som skyldes strekk-eller kompresjonskrefter som virker mot endene, eller som skyldes utvendige eller innvendige overtrykk, ikke endrer tetteevnen til disse utvendige og innvendige tetninger, selv om det er målbare forskyvninger mellom de to anleggene i hver av de ringformede kontaktsoner metall mot metall

Ved hjelp av disse ringformede tettesoner metall mot metall kan det hindres at trykksatte fluider som kommer fra innsiden eller utsiden trenger inn i og kommer i kontakt med gjengene Det kan således hindres enhver fare for korrosjon i gjengene eller anslagssonene, og enhver fare for frakobling som skyldes virkningen av trykk

For å forbedre kvaliteten til tetteflatene, og særlig deres motstandsevne mot riving, kan det på kjent måte utføres en overflatebehandling av tapp- og muffeelementene i skjøten, f eks ved fosfatermg med sink eller med mangan, eller ved påføring av kobber eller hvilket som helst annet metall, eller ved påføring av et fast smøremiddellag, slik som f eks et lag av motybdendisulftd eller hvilken som helst annen behandling, som oftest etterfulgt av passende smøring

For visse anvendelser kan det dannes komplementær tetning, bestående av en ring, f eks laget av elastomer, som anbringes i umiddelbar nærhet av kanten til enden av tappelementet, i et passende spor Tetteflatene kan således beskyttes, hvilket sikrer metall mot metall-forbindelsen mot angrep fra et korrosivt fluid som kommer fra innsiden Avhengig av anbringelsen av denne ringen kan det også sikres geometrisk kontinuitet for innerdiameteren (jevn skjøt), og det kan unngås turbulens i fluidstrømmen

Hvert rør som skal skjøtes er på en ende utstyrt med et tappelement og på den andre enden med et muffeelement

Oppfinnelsen og mange av de fordeler som denne medfører vil bedre forstås av den følgende detaljerte beskrivelse, med henvisning til de vedføyde tegninger

Fig 1 er et lengdesnitt gjennom halvparten av et tapp- og muffelement i en gjengeskjøt i henhold til oppfinnelsen, langs aksen X1-X1, og i umontert tilstand Tapp- og muffegjengene er bare vist med profilene til de omgivende flater ved toppene og bunnene av tapp- og muffegjengene Fig 2 er et snitt gjennom skjøten i henhold til oppfinnelsen, med tapp- og muffe elementet montert sammen Fig 3 er et utsnitt langs aksen X1-X1 av profilen til et utvendig, stumpkonisk gjenge parti i skjøten i henhold til oppfinnelsen Fig 4 er et utsnitt av endesonen til tappelementet i skjøten i henhold til oppfinnelsen,

og viser profilen til tetteflatene som befinner seg på enden av tappelementet

Fig 1 viser et halvt lengdesnitt gjennom de to elementer, tappelementet 1 og muffeelementet 2, som befinner seg på enden av to rør 38, 39, som det bare er vist endene av, slik at det er dannet en skjøt 3 som er vist skjematisk i fig 2, mellom de to rørene 38, 39 Disse rør har den samme inner- og ytterdiameter, men av hensyn til oversikten i fig 1 er muffeelementet 2 vist forsatt fra aksen X1-X1

Hvert tapp- og muffeelement har to gjengepartier, henholdsvis gjengepartiene 4, 5 for tappelementet 1, og gjengepartiene 6, 7 for muffeelementet 2, mellom hvilke befinner seg en ringformet anslagsflate eller skulder 24-1, 24-2 Midtpartiene av disse gjengepartiene 4, 5 og 6, 7 er stumpkoniske

De fire stumpkoniske gjengepartier, 4, 5 på tappelementet og 6, 7 på muffeelementet, har ved hver ende en sone med avtagende gjenger, i hvilken høyden til gjengene avtar til verdien 0 Minskningen i høyde på gjengene kan oppnås enten ved maskinering av toppen av gjengene til konstant diameter i forhold til aksen til tapp- eller muffeelementet, slik det fremgår i soner 8 og 9 i gjengepartiene 4 og 5 på tappelementet, og i soner 10 og 11 i gjengepartiene 6 og 7 i muffeelementet, eller ved maskinering av gjengebunner med konstant diameter i forhold til aksen, slik som i soner 12 og 13 i gjengepartiene 4 og 5 på tappelementet, og i soner 14 og 15 i gjengepartiene 6 og 7 på muffeelementet

Det fremgår at ved montering av tapp- og muffeelementet vil deres gjenger komme fullstendig til inngrep i de tilhørende hus, både i midtpartiene av gjengene og i endesonene med de avtagende gjenger

Som vist i fig 2, i disse endesoner, er toppene og bunnene av de avtagende gjenger begrenset mot utsiden eller mot innsiden av den konvergerende, ytre stumpkoniske flaten 16, 17, eller en indre stumpkonisk flate 18, 19, idet hver av disse forlenger flaten til midtpartiet av gjengene, og en indre sylindrisk flate 20, 21 eller en ytre sylindrisk flate 22, 23 Det vil fremgå at forskjellen mellom diametrene til disse sylindriske flater 21 og 22 tilsvarer den radiale høyden "D" til det ringformede anslaget eller skulderen 24 i den midtre sonen av skjøten 3 Dette ringformede anslaget eller skulderen 24 er dannet ved at de to flater 24-1, 24-2 på tappelementet 1 og muffeelementet 2 (fig 1) danner anlegg mot hverandre Som et ikke-begrensende eksempel kan den radiale høyde "D" være mellom 10 og 35 % av tykkelsen til røret

Det skal påpekes at anslaget 24 ikke bevirker noen tettefunksjon Generatnsen til anslagsflaten 24-1, 24-2 er vinkelrett på aksen X1-X1 til skjøten Denne generatnse kan eventuelt være skrådd i forhold til aksen X1-X1 i en vinkel på omtrent 90 til 70°, og generatnsen er orientert mot innsiden og den indre enden av tappelementet i retning fra punktet med stor diameter og mot punktet med liten diameter

Belastnmgsflankene på tappgjengene, slik som 30 (fig 3), har en generatnse med en negativ helning A på omtrent -3 til -20°, og fortrinnsvis -10° ± 5°, i forhold til en linje som forløper vinkelrett på aksen X1-X1 til elementet Etter tilskruing vil samvirket mellom disse gjenger med negativ belastningsflanke og anslaget 24 gjøre det mulig å trekke til tappelementet 1 og muffeelementet 2 mot hverandre Dette eliminerer praktisk talt faren for frakobling eller adskillelse i gjengene Skulderflaten 24-1 (eller anslaget) på tappen og 24-2 i muffen, vinkelrett på aksen X1-X1, øker, for en gitt radial forskjell D, den mekaniske styrken til skjøten, og gjør det følgelig mulig å gi den kritiske tykkelsen E1 på tappen og E2 på muffen en så stor verdi som mulig Fraværet av tiltrekkingsflater metall mot metall i den midtre sonen, hvilke flater, som tidligere nevnt, ikke er tilfredsstillende effektive på grunn av stivheten i denne sonen, gjør det mulig å flytte de to stumpkoniske gjengepartier 4, 5 og 6, 7 nærmere hverandre, for således å forbedre sammenføyningsvirkmngen mellom tapp- og muffeelementet

For å forenkle innføring av tappgjengene i muffehusene gis fortrinnsvis de frie flanker, slik som 31, en helning med en generatnse som har en positiv helning som er større i absoluttverdi enn den negative helningen til belastningsflanken, og verdien til helningen er omtrent +8° til +30° Når det gjelder dette eksempel gis belastningsflankene en negativ helning på -10° og de frie flanker en helning på omtrent +25° Eventuelt kan sammenfønngen ytterligere forenkles ved dannelse av avfasninger i de øvre ender av de frie flanker, for derved å danne en helning som er øket med omtrent 15 til 35° i forhold til de nærmeste partier av de frie flanker som forløper til bunnen av de frie flanker

Som vist i fig 1, 2 og 4 er to fluidtette tetteflater 27, 28 metall mot metall dannet ved de indre og ytre ender av skjøten, utenfor endene av gjengepartiene I det viste eksempel er disse tetteflater hovedsakelig stumpkoniske flater på tapp- og muffeelementet som har den ønskede helning for å komme i kontakt med hverandre, og denne kontakten etterfølges av en elastisk deformasjon av den tynne, ringformede vegg Denne elastiske deformasjon utgjør kompresjon for enden av tappelementet og ekspansjon for enden av muffeelementet

Fig 4 viser enden av tappelementet 1, helt mnskrudd til bunnen i muffeelementet 2, i et halvt snitt langs aksen X1-X1 Figuren viser klart det anlegg som er dannet mellom tetteflater 27-1 og 27-2, som for oversiktens skyld er vist med overlapping, idet de siste avtagende gjenger er vist ved 32 Den elastiske deformasjon i form av komprimering av enden 33 til tappelementet 1 muliggjør at tetteflaten 27-1 kan trykke elastisk mot den tilsvarende flate 27-2 i det tykke partiet av muffeelementet 2, mens den elastiske deformasjon skjer nesten utelukkende på enden 33

Den ringformede kontaktsone metall mot metall som således er dannet på innsiden av skjøten beskytter gjengene mot inntrengning av fluider som inneholdes i rørene For å hindre fare for korrosjon i selve tetteflatene kan om nødvendig en elastomer ring 29 monteres for å fylle rommet mellom enden 33 av tappelementet 1 og den indre ende 35 av muffeelementet Den deformerbare ring er fortrinnsvis slik dimensjonert at den fyller volumet mellom enden 33 av tappelementet 1 og den indre enden 35 i muffeelementet, og den sikrer kontinuiteten i overgangen fra innerdiameteren 36 i røret 38 som har muffeelementet til innerdiameteren 37 i tappelementet

Strukturen til den ytre tetteflate 28 metall mot metall, dannet mellom den tynnveggede enden 34 av muffeelementet 2 og det tykke veggpartiet til tappelementet 1, er lik den som er beskrevet ovenfor for anlegget 27 Når skjøten trekkes til dannes det anlegg mellom tetteflatene som kommer i kontakt mot hverandre, etterfulgt av elastisk ekspansjon av den tynne muffeveggen

Den doble beskyttelse av gjengene som således oppnås er særlig effektiv for å hindre fare for overtrykk inne i gjengene Elastisiteten til de tynne ender av tappelementet 33 og muffeelementet 34 muliggjør at disse kan følge enhver innbyrdes bevegelse av endesonene til et skjøtelement i forhold til det andre, særlig når det gjelder strekk-eller kompresjonsvirkninger

Det er vesentlig å påpeke at de eneste flater som ligger mot hverandre er ringformede anslagsflater 24-1, 24-2 Enden 33 på tappelementet 1 danner ikke i noe tilfelle anlegg under tilskruing av skjøten, mot den indre enden 35 i muffeelementet 2 Det samme gjelder enden 34 på muffeelementet 2 mot en motstående flate på enden av tappelementet 1

Avhengig av dimensjonene til rørene som skjøten i henhold til oppfinnelsen skal dannes på kan om nødvendig ytterdiameteren til enden av muffeelementet 2 gjøres slik at det er ekstra tykkelse på nivå med gjengepartiet 7 og enden 34 Dette kan gjøres ved å øke, i det minste i ett parti av enden, ytterdiameteren 40 til muffeelementet 2 før fremstilling av elementene i skjøten Fig 1 viser således et muffeelement 2 som har den opprinnelige diameteren 41 til røret i et parti av lengden Denne diameter 41 går over i den økte diameter 40 på enden i et hovedsakelig stumpkonisk overgangsområde 42 mellom områder angitt med 43 og 44

Tilsvarende kan likeledes gjøres når det gjelder innerdiameteren 45 til røret 39 som tappelementet 1 er dannet på I dette tilfelle, som vist i fig 1, minskes innerdiameteren 46 i det minste i et parti av enden Her er denne diameteren minsket på nivå med gjengepartiet 4 og ved enden 33 Overgangen er som tidligere dannet i form av en avkortet konus 47 mellom områder angitt som 48 og 49 På denne måten oppnås det større styrke uten ulempen med å benytte en kobling eller hylse

Økningen av ytterdiameteren til muffeelementet 2 og minskningen av innerdiameteren til tappelementet 1 er også vist i fig 2

Den integrerte skjøten i henhold til oppfinnelsen, fremstilt på denne måten, gjør det mulig å kombinere meget høy mekanisk styrke som skyldes den ekstremt kompakte konstruksjonen av enheten, i den midtre sonen, med utmerket tetning, på grunn av anbringelsen av ringformede, tette kontaktsoner metall mot metall, ved bruk av tiltrekning med elastisk deformasjon av tetteflatene Som angitt ovenfor vil passende overflatebehandling, på kjent måte, gjøre det mulig å forbedre betydelig motstanden mot riving i tetteflatene og deres evne til å tåle et stort antall operasjoner med tilskruing og løsskrumg uten at tetningen avtar

Claims (1)

1 Gjengeskjøt for rør, omfattende et tappelement (1) som har utvendige gjenger som omfatter to radialt forsatte, stumpkoniske partier med gjenger (4,5) som har belastnmgsflanker med negativ vinkel og tetteflater, idet de to stumpkoniske partier av de utvendige gjenger (4,5) er adskilt av en første ringformet anslagsflate (24-1), idet hvert av de to stumpkoniske partier av de utvendige gjenger (4,5) har avtagende gjenger ved motsatte ender, og et muffeelement (2) som har innvendige gjenger som omfatter to radialt forsatte, stumpkoniske partier med gjenger (6,7) som har belastnmgsflanker med negativ vinkel og tetteflater, idet de to stumpkoniske partier med innvendige gjenger (6,7) er adskilt av en andre ringformet anslagsflate (24-2), idet topper og bunnen for hver av de avtagende gjenger er radialt begrenset av en konvergerende, stumpkonisk flate på det ene av tapp- og muffeelementet, og en sylindrisk flate på det andre av tapp- og muffeelementet, idet hver av de to stumpkoniske partier av de innvendige gjenger har avtagende gjenger ved motsatte ender, idet tapp- og muffeelementet er innbyrdes utformet slik at tapp- og muffeelementet (1,2) kan sammenføyes ved sammenskruing av de innvendige og utvendige gjenger (4,5,6,7) inntil den første og andre anslagsflate kommer til anlegg

mot hverandre og danner et midtre anslag, og tetteflaten på tapp- og muffeelementet er parvis tilpasset til å danne to fluidtette tetteflater, karakterisert ved at a) tetteflaten til tappelementet omfatter to tetteflater (27,28) anbrakt på motsatte aksiale ender av tappelementet, b) tetteflaten til muffeelementet omfatter to tetteflater (27,28) anbrakt på motsatte ender, og c) tetteflatene har hver en ringformet kontaktsone 2 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken de sylindriske flater omfatter to radialt forsatte, sylindriske flater som går sammen ved den første ringformede anslagsflate, og adskiller de utvendige gjenger, og to radialt forsatte sylindriske flater som går sammen ved den andre ringformede anslagsflate og adskiller de innvendige gjenger 3 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken en generatnse på hver av den første og andre anslagsflate er skrådd i forhold til aksen til skjøten, tdet skråvmkelen er mellom 90° og 70° 4 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken en radial høyde for hver av anslagsflatene er mellom 10 % og 35 % av en tykkelse til røret 5 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken høyden til gjengene i midtpartiet er mellom 6 % til 12 % av tykkelsen til røret 6 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken den negative vinkel til belastningsflankene på hver av gjengene har en verdi mellom 3° og 20° 7 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken de frie flanker på hver av gjengene har en positiv vinkel mellom 8° og 30° 8 Gjengeskjøt som angitt i krav 7, ved hvilken de frie flanker har en avfasning som har en positiv helning mellom 15° og 35° i forhold til et naboparti av de frie flanker 9 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken de stumpkoniske partier av tapp-og muffeelementet og tetningsflatene er skrådd slik at en tykkelse til tapp- og muffeelementet avtar mot ender av disse, idet hver av tetteflatene omfatter en av tetteflatene på en tynn ende av henholdsvis tapp- og muffeelementet, tilpasset en annen av tetteflatene på en tykk ende på henholdsvis tapp- og muffeelementet, slik at den tynne enden deformeres elastisk når tapp- og muffeelementet sammenføyes ved sammenskruing av de utvendige og innvendige gjenger inntil den første og andre anslagsflate kommer til anlegg mot hverandre 10 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken tetteflatene er stumpkoniske 11 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, omfattende en tetnings ring anbrakt i muffeelementet slik at tetningsnngen opptar et rom mellom enden av tappelementet og en indre ende i muffeelementet når tapp- og muffeelementet er sammenføyd ved sammenskruing av de utvendige og innvendige gjenger inntil den første og andre anslagsflaten kommer til anlegg mot hverandre 12 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, idet helningen til de stumpkoniske gjenger er mellom 1/16 og 1/10 i forhold til aksen til røret 13 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken muffeelementet er dannet på et rør med en ytterdiameter som er større enn en ytterdiameter til midtpartiet mot enden av muffeelementet 14 Gjengeskjøt som angitt i krav 1, ved hvilken tappelementet er dannet på et rør med en innerdiameter som er mindre enn en innerdiameter i midtpartiet mot enden av tappelementet