NO330760B1 - Koplingselement for sammenkopling av rorformede elementer - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører et koplingselement for sammenkopling av hovedsakelig rørformede elementer. Oppfinnelsen er særpreget ved at koplingselementet omfatter minst ett spiralelement anordnet på innsiden av en koplingshylse (1), der koplingshylsen er gjengeforbundet med en koplingskropp (2) ved hjelp av en gjengeforbindelse (9), der det minst ene spiralelementet danner pakningselementer (3a, 3b) og/eller forankringselementer (4), idet det minst ene spiralelementet er innrettet slik at det ekspanderer radielt innover mot et rørformet elements (6) yttervegg når gjengeforbindelsen (9) skrus sammen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et koplingselement for sammenkopling av hovedsakelig rørformede elementer.

NO 2007 1304, innlevert 9. mars 2007 av samme søker, vedrører et tetnings- og forankringselement for bruk i rørledninger, der tetnings- og forankringselement omfatter minst ett spiralelement som er anordnet rundt en strengdel, der spiralelementet er innrettet til å kunne ekspanderes radialt ut mot en innervegg av rør-ledningen ved at dets omkretsdiameter økes. NO 2007 1304 baserer seg på de gode ekspansjons- og kompresjonsegenskapene til spiralelementer, og tilveiebringer spesielt gode metall-til-metall-tetninger, elastomertetninger, forankringselementer, eller en kombinasjon av en eller flere av disse. Foreliggende oppfinnelse bygger videre på de spesielle egenskapene til spiralelementer, idet foreliggende oppfinnelse er spesielt rettet mot å tilveiebringe et koplingselement for sammenkopling av hovedsakelig rørformede elementer. NO 2007 1304 innlemmes i sin helhet som en referanse i dette skrift.

Ved sammenkopling av forskjellige typer rørelementer til bruk i ulike typer brønn-operasjoner, for eksempel forskjellige typer verktøy på enden av kveilerør, kan det være et problem at sammenkoplingselementene er svakt ovale og/eller at koplingsoverflaten mellom sammenkoplingselementene omfatter uregelmessigheter eller skader som gjør det vanskelig å tilveiebringe en tett sammenkopling. Konvensjonelle sammenkoplinger omfatter tetningselementer i form av O-ringer som krever at eventuelle ekstrusjonsgap er relativt små for å danne tilstrekelig god tetning. Dersom sammenkoplingselementene som skal sammenkoples omfatter tilstrekkelig store overflateuregelmessigheter, så vil en O-ring tetning ikke bli tett. Omfatter sammenkoplingselementene også ovaliteter større enn tillatt ekstrusjonsgap for O-ring tetningen, noe som for øvrig er svært vanlig, så vil ovaliteten måtte reduseres ved mekanisk bearbeiding som en del av monteringen.

Konvensjonelle sammenkoplinger av dette slag kan derfor resultere i unødvendig stort tidsforbruk, plunder og kostnad.

GB589415, GB406328, GB172613, DE3802899 og US1814479 vedrører forskjellige koplingselementer for ulike applikasjoner. Koplingselementene omfatter spiralelementer på innsiden av koplingshylser, der koplingshylsene er gjengeforbundet med en koplingskropp ved hjelp av en gjengeforbindelse, idet spiralelementene bidrar til å danne tetninger.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et robust sammenkoplingselement som ikke er beheftet med ovennevnte ulemper, det vil si et sammenkoplingselement som er enkel i konstruksjon, som kan danne tette sammenkoplinger med høy trykkapasitet selv om sammenkoplingselementene er noe ovale, som kan danne tette sammenkoplinger selv om koplingsoverflaten mellom sammenkoplingselement omfatter uregelmessigheter eller skader, og som er kon-kurransedyktig i pris sammenliknet med tilsvarende konvensjonelle koplingselementer.

Ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås ovennevnte og andre formål ved en an-ordning som er særpreget ved de trekk som er angitt i det selvstendige krav 1. Ytterligere fordelaktige utførelser er angitt i de selvstendige krav.

I det følgende gis en detaljert beskrivelse av fordelaktige utførelser av og ikke-begrensende eksempler på foreliggende oppfinnelse, under henvisning til de ved-føyde figurer, der: Fig. 1a og 1b viser en utførelse av foreliggende utførelse før den endelige sammenkoplingen er satt, Fig. 2a og 2a viser samme utførelse etter at den endelige sammenkoplingen er satt, Fig. 3a og 3d viser et spiralelement i ubelastet tilstand før den endelige sammenkoplingen er satt, og Fig. 3c og 3d viser hvordan et spiralelement i belastet tilstand etter at den endelige sammenkoplingen er satt.

Detaljert beskrivelse

Fig. 1a viser et rør 6 som er i ferd med å bli sammenkoplet med et verktøy (ikke vist) som er festet til koplingskroppen 2. Koplingskroppen 2 omfatter en koplingshylse 1 som omslutter pakningselementene 3a, 3b samt et forankringselement 4. Koplingshylsen 1 har en gjengekopling 9 til en koplingskropp 2. Et pakningsele-ment 9 er anordnet på koplingskroppen 2, slik at denne skaper en tetning mot koplingshylsen 1 når koplingskroppen 2 og koplingshylsen 1 er skrudd helt sammen.

Koblingshylsen 1 og koplingskroppen 2 har fortrinnsvis skrue-/spiralformede ende-flater 7, 8 for å imøtekomme pakningselementenes 3a, 3b og forankringselement-enes 4 spiralform på en slik måte at det oppnås en rotasjonslåsing av disse elementene så vel som en aksial låsing.

Når røret 6 skal koples til verktøyet, føres koblingshylsen 1 sammen med pakningselementene 3a, 3b og forankringelementet 4 inn på røret 6. Koblingshylsen 1 har en tilstrekkelig god klaring til rørets 6 ytre diameter, slik at koblingshylsen 1 lett kan føres over rørenden til røret 6.

Pakningselementene 3a, 3b samt forankringselementet 4 har i ubelastet tilstand, det vil si før sammenkoplingen settes ved at gjengekoplingen 9 skrus sammen, en form som gir tilstrekkelig god klaring til rørets 6 ytre diameter, samtidig som det fortrinnsvis ligger tett inntil koblingshylsens 1 indre diameter.

Pakningselementene 3a, 3b samt forankringselementet 4 omfatter spiralelementer med vindinger som har en relativt stor helningsvinkel i ubelastet tilstand, det vil si før sammenkoplingen settes ved at gjengekoplingen 9 skrus sammen, idet spiralelementene ekspandere radielt innover mot rør 6 ved aksial sammenpressing, det vil si når gjengekoplingen 9 skrus sammen. Dette er vist i fig. 3a og 3b. Spiralelementets indre omkrets i ubelastet tilstand er innrettet slik at det er tilstrekkelig god klaring til rørets 6 ytre diameter. Når spiralelementene belastes (fig. 3c og 3d), minker den indre omkretsen til spiralelementene, noe som bevirker til at de går i inngrep med røret 6 som de omslutter. Forholdet mellom aksial sammenpressing, den radielle ekspansjon av spiralelementene og diameterne/dimensjonene til de involverte elementene velges slik at en viss inntrengning i rørets 6 overflate inntrer ved full aksial sammenpressing, det vil si når gjengekoplingen 9 er skrudd helt sammen. Dermed tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en solid forankring mellom verktøyet og røret 6 ved hjelp av forankringselementet 4 og en fullstendig tetning ved hjelp av pakningselementene 3a, 3b.

Ved hydraulisk trykksetting av røret 6 vil pakningen 5 sammen med pakningselementene 3a, 3b holde sammenkoplingen tett, samtidig som den hydrauliske kraft-påvirkningen på koblingen vil bidra til pakningselementene 3a, 3b og forankringselementet 4 ytterligere spennes, slik at det skapes en sammen kopling som kan oppta dynamisk trykkbelastinger av varierende størrelse. Ved aksial mekanisk strekk belastning vil pakningselementene 3a, 3b samt forankringselementet 4 like-ledes spennes ytterligere. Aksiale kompresjonsbelastninger håndteres ved at koblingen ved montering blir kompakt og en eventuell aksial bevegelse blir lagret opp i koplingskroppen 2 ved at røret 6 lander mot denne.

Når en aksial kompresjonskraft påføres pakningselementene 3a, 3b og forankringselementet 4 ved at gjengeforbindelsen 9 skrus sammen og anleggsflatene 7, 8 på hver sin side av pakningselementene 3a, 3b og forankringselementet 4 tryk-kes mot hverandre, vil spiralelementenes helingsvinkler endres slik at fortrinnsvis rektangulære, noe skrånende vindingene til spiralelementene bevirkes til å reise seg opp for derved å tilpasse seg det reduserte, tilgjengelige volum. Pakningsmaterialet 3b vil presses og delvis deformeres mot røret 6 og innsiden av koplingshylsen 1, idet det inntreffer en oppskalering av radielle kompresjonskrefter. Denne oppskalering av kompresjonskreftene vil være en funksjon av forholdet mellom trådtverrsnittets bredde og høyde, idet det oppstår en brekkstangseffekt som med-fører svært store kompresjonsspenninger i pakningsmaterialet 3b i visse områder. De høye kompresjonsspenningene kan medføre at deler av pakningsmaterialet 3b opplever en flyt-tilstand, idet dette bevirker til at pakningsmaterialet fordeler seg og trenger inn i eventuelle skader og riper i koplingsoverflaten av røret 6 og kompen- serer for eventuelle ovaliteter etc. i rørets 6 yttervegg. Samtidig sørger spiralelementenes helingsvinkler og evne til å reise seg til at volumvariasjoner i ringrommet som defineres mellom røret 6 og koplingshylsen 1, der volumvariasjonene for eksempel kan skyldes ovaliteter, fylles av pakningselementene 3a, 3b og forankringselementet 4 på en slik måte at disse volumvariasjoner ikke får noen vesentlig betydning for koplingselementets tetnings- og forankringsevne.

For forankringselementene 4 vil som nevnt samme brekkstangseffekt gjøre seg gjeldende, men i dette tilfelle er det ønskelig at spiralmaterialet til forankringselementene 4 trenger seg inn i rørets 6 yttervegg for dermed å gripe fast tak i denne. Det er likevel ikke ønskelig at forankringselementene 4 skjærer seg fast i koblingshylsens 1 sin indre overflate, da dette kan medføre problemer ved aksial forsetting av pakningselementene 3a, 3b, og også ved en senere frigjøring.

Frigjøring av pakningselementene 3a, 3b og/eller forankringselementene 4 ved å skru opp gjengeforbindelsen 9. Dermed vil spiralvindingene innta sin opprinnelige form og pakningselementene 3a, 3b og/eller forankringselementene 4 vil gi slipp på røret 6. Koplingselementet vil så være klar ny bruk.

Det forstås at en funksjonell pakning ifølge foreliggende oppfinnelse også bør om-fatte pakningsmateriale som tetter mellom hver vinding av spiralelementene samt mot kompresjonshylsens 1 innside. Et eventuelt pakningsmateriale 3b som an-ordnes på spiralelementene bør sitte godt fast, idet spiralelementenes overflater gjerne kan være riflet eller tilsvarende for å tilveiebinge et godt feste til pakningsmaterialet 3b. Alternativt kan det også tilveiebringes endestopper på spiralelementene, slik at pakningsmaterialet 3b får et solid mothold å sette seg mot hvis det skulle begynne å gli langs spiralelementene.

Claims (1)

1. Koplingselement for sammenkopling av hovedsakelig rørformede elementer, der koplingselementet omfatter minst ett spiralelement anordnet på innsiden av en koplingshylse (1), der koplingshylsen er gjengeforbundet med en koplingskropp (2) ved hjelp av en gjengeforbindelse (9), der det minst ene spiralelementet danner pakningselementer (3a, 3b) og/eller forankringselementer (4), idet det minst ene spiralelementet er innrettet slik at det ekspanderer radielt innover mot et rørformet elements (6) yttervegg når gjengeforbindelsen (9) skrus sammen,karakterisert vedat det minst ene spiralelementet danner hovedsakelig rektangulære, skrånende vindinger, idet det minst ene spiralelementet er innrettet til å til å reise seg opp og ekspandere radielt ved at en aksial kompresjonskraft på-føres det minst ene spiralelementet.

2. Koplingselement ifølge krav 1, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet danner en metall-til-metall-tetning mellom spiralelementet (4) og det rørformede elements (6) yttervegg.

3. Koplingselement ifølge krav 1, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet danner en elastomer-tetning (3b) mellom spiralelementet og det rørformede elements (6) yttervegg.

4. Koplingselement ifølge ett av de foregående krav, karakterisert vedat koplingshylsen (1) omfatter organer som bevirker til å redusere det minst ene spiralelementets indre omkretsdiameter slik at det ekspanderes radialt inn mot det rørformede elements (6) yttervegg.

5. Koplingselement ifølge ett av de foregående krav, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet er innrettet til å ekspandere ytterligere når det minst ene spiralelementet klemmes sammen i aksial retning.

6. Koplingselement ifølge krav 5, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet er innrettet til å bli klemt sammen i aksial retning ved hjelp av klemmeorganer (7, 8) på hver side av det minst ene spiralelementet.

7. Koplingselement ifølge krav 5 eller 6, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet klemmes sammen i aksial retning mellom en koplingshylse (1) og en koplingskropp (2).

8. Koplingselement ifølge ett av de foregående krav, karakterisert vedat koplingselementet er innrettet til bli frigjort ved å skru opp gjengeforbindelsen (9).

9. Koplingselement ifølge ett av de foregående krav, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet er tilvirket av et metallmateriale.

10. Koplingselement ifølge krav 9, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet er innstøpt i eller be-kledd av et pakningsmateriale (3b).

11. Koplingselement ifølge krav 10, karakterisert vedat pakningsmaterialet (3b) omfatter et elastomer-materiale.

13. Koplingselement ifølge krav 9, karakterisert vedat det minst ene spiralelementet av et metallmateriale omfatter ett eller flere ytre lag av et mykere metallmateriale.