PL155076B1 - Pipe joint - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 155 076

POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr Zgłoszono: 86 10 24 (P. 262031)

Pierwszeństwo: 85 10 25 Szwecja

Int. Cl.^s F16L 21/02 F16L 15/04 E21B 17/00

Zgłoszenie ogłoszono: 87 08 24

Opis patentowy opublikowano: 1992 04 30

Twórca wynalazku Uprawniony z patentu: SandvickAB,

Sandviken (Szwecja)

Złącze rurowe

Przedmiotem wynalazku jest złącze rurowe pomiędzy dwoma cienkościennymi rurami, przy czym część końcowa pierwszej rury jest przystosowana do wprowadzania do końcowej części drugiej rury i jest względem niej obrotowa. Te części końcowe rur mają pasujące do siebie gwintowe części dla ich wzajemnego sprzęgania. Wspomniana część końcowa drugiej rury ma część gwintową, której grubość ścianki jest identyczna z grubością ścianki wspomnianej drugiej rury. Część końcowa drugiej rury, która rozciąga się osiowo na zewnątrz jest zaopatrzona w stożkowo powiększoną część. Część końcowa pierwszej rury zaopatrzona jest w gwintową część, której grubość ścianki jest identyczna z grubością ściany wspomnianej pierwszej rury. Osiowo wewnętrzna część wspomnianej części końcowej pierwszej rury, jest przynajmniej częściowo stożkowo zmniejszająca się w kierunku gwintowej części.

Pierścień uszczelniający jest umieszczony w pierścieniowej części kołnierzowej dla zapewnienia uszczelnienia pomiędzy wewnętrzną powierzchnią wspomnianego kołnierza, a częścią stożkową przewidzianą na części końcowej pierwszej rury. Część końcowa drugiej rury jest zaopatrzona w występy dla sprzęgania z narzędziami mocującymi.

Dotychczas głębokie odwierty były łączone za pomocą gwintowych rur złączowych z ocynkowanej stali węglowej łączonych wzajemnie ze sobą przez wewnętrznie gwintowane złączki nakrętne. Działanie uszczelniające jest zabezpieczone przez len lub olej lniany. Takie rury są trudne do obsługiwania, ponieważ głębokość odwiertu może wynosić nawet 50 m, a ścianka rury jest cienka. Potrzebna jest taka grubość ścianki rury, aby zabezpieczyć miejsce na nacięcie gwintu. Ponadto takie złącza nakrętne mają tendencję do odsprzęgania się pod wpływem wstrząsów i drgań, które występują podczas pompowania.

Inne znane połączenie rurowe dla cienkościennych rur składa się z części wewnętrznej i części zewnętrznej z pasującymi do siebie częściami gwintowymi. Wewnętrzna część ma stożkowe powiększenie osiowo wewnątrz gwintu, który jest umieszczony aby elastycznie dociskać cylindryczną część końcową promieniowo na zewnątrz, tak aby zapewnić uszczelnione sprzężenie w czasie ostatniej fazy ruchu skręcającego. Ten rodzaj połączeń rurowych musi być gwintowo sprzężony za pomocą mechanicznej siły, aby zapewnić odpowiednią siłę dla rur, ponieważ może wystąpić

155 076 elastyczna deformacja części końcowej zewnętrznej części. Ta część końcowa jest również wrażliwa na wstrząsy.

Celem wynalazku jest opracowanie ulepszonego złącza rurowego, które może być montowane ręcznie, bez narzędzi.

Innym celem wynalazku jest opracowanie złącza rurowego, które jest skutecznie uszczelnione również przy małych siłach sprzęgania.

Jeszcze innym celem wynalazku jest opracowanie złącza rurowego, które jest sztywne, ale łatwe w obsłudze.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia podłużny cząstkowy przekrój złącza rurowego według wynalazku, fig. 2 — przekrój części końcowej rury z fig. 1, fig. 3 — 3-częściowy podłużny przekrój alternatywnego przykładu wykonania złącza według wynalazku, fig. 4 — częściowy podłużny przekrój innego alternatywnego przykładu wykonania złącza według wynalazku, a fig. 5 przedstawia przekrój wzdłuż linii V-V z fig. 1.

Nawiązując do fig. I, przedstawione jest tu złącze rurowe 10 zawierające wewnętrzną część rurową 11 i zewnętrzną część rurową 12. Profile gwintowe tych części rurowych są korzystnie dociskowo-obrotowe przy końcach rur 13 i 14. Rury są cylindryczne w kształcie, a składane są dla przekazywania płynu.

Na figurze 1 przedstawiono szczegółowo wygląd wewnętrznej części rurowej 11 od jej górnej do dolnej części. Rura 13 jest stożkowo powiększona w części 15, za którą znajduje się stożkowa sekcja 16, która zwęża się w kierunku cylindrycznej sekcji 17 z tą samą średnicą, co rura 13. Sekcja 17 jest zakończona przez gwintową część 18 mającą dociskowo-obrotowy gwint, co oznacza, że grubość gwintu jest identyczna z grubością rury 13. Na fig. 1 przedstawiono również szczegółowo wygląd zewnętrznej części 12 od jej dolnej do górnej części. Rura 14 jest stożkowo powiększona w części 19, za którą znajduje się cylindryczna część 20, której średnica jest 5-15% większa niż średnica rury 14. Za tą cylindryczną sekcją 20 jest gwintowa część 21 z dociskowo-tnącym gwintem, przez co główna średnica wspomnianej części 21 przewyższa średnicę rury 14. za gwintową częścią 21 jest druga cylindryczna sekcja 22, której średnica jest identyczna ze średnicą sekcji 20.

Za sekcją 20 znajduje się pierścieniowy występ 23, mający w przekroju kształt litery U. Zewnętrzna średnica pierścieniowego występu 23 jest 10-30% większa niż średnica rury 14. Za tym występem 23 jest stożkowo powiększona część 24. Głównym celem przewidzianej powiększonej części 24 jest ułatwić wprowadzanie wewnętrznej części 11 w zewnętrzną część 12. Występ 23 jest przeznaczony do pomieszczenia pierścienia uszczelniającego 25, korzystnie wykonanego z kauczuku nitrylowego. Wewnętrzna powierzchnia 23a wspomnianego występu 23 jest głównie płaska i umieszczona równolegle względem linii środkowej CL złącza rurowego. Przekrój wspomnianego występu może mieć również inne alternatywne kształty, na przykład kształt litery V lub W, jak to przedstawiono na fig. 2 i fig. 3.

W stanie złączenia rura 13 jest wprowadzona do zewnętrznej części 12. Zewnętrzna część 12 skierowana jest do góry i podparta przez rozwidloną podporę lub podobny element oparty o stożkową część 19 lub występ 23. Stąd korzystnym jest mieć ciąg rur umieszczonych z zewnętrzną częścią skierowaną w górę, aby zabezpieczyć je przed spadaniem w dół do odwiertu podczas montowania i demontowania.

Jeżeli cieńsza wewnętrzna część 11 jest umieszczona w jednej linii z szerszą zewnętrzną częścią 12 i zostanie przemieszczona w dół, wewnętrzna część będzie usytuowana centralnie w kierunku stożkowej części 24 zewnętrznej części, przez co gwint 18 zostanie sprzęgnięty z gwintem 21 aż do unieruchomienia wewnętrznej części. Przy ręcznym obracaniu wewnętrznej części względem części zewnętrznej, wewnętrzna część zostanie wkręcona do zewnętrznej części odpowiednio do współpracy pomiędzy wspomnianymi gwintowanymi częściami. Jeśli stożkowa sekcja 16 wewnętrznej części wchodzi w obszar pierścienia uszczelniającego 25 i stożkowego powiększenia 24, osiąga się szczelne sprzężenie pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną częścią. Powierzchnie wspomnianych gwintowych części powinny być twarde i gładkie. Zewnętrzna część gwintowa będzie wciśnięta i unieruchomiona pomiędzy częścią powierzchni bocznej wewnętrznego gwintu a stożkową częścią 16 wewnętrznego gwintu. Każda powierzchnia boczna ma kąt pochylenia a wynoszący 2-6°

155 076 względem normalnej do linii środkowej CL, a kąt pochylenia β stożkowej sekcji 16 wynosi 3-10° względem linii środkowej CL. Grubość cienkiej ścianki zapewnia dużą elastyczność oraz estetyczny wygląd obydwu części. Okręgłe sekcje gwintowe czynią je mniej podatne na uszkodzenia niż gwinty nacinane.

Złącze rurowe było pomyślnie poddane badaniu ciśnieniowemu przy ciśnieniu 250 barów, przy wewnętrznie doprowadzanej wodzie o podwyższonym ciśnieniu, bez jakichkolwiek przecieków wody. Złącze rurowe według wynalazku było również poddane badaniu na rozciąganie, przy czym gwinty uległy uszkodzeniu przy użyciu siły siedmiu ton. Rury użyte do tych badań były wykonane ze stali ferrytyczno-autenitycznej i miały wymiary 42,4 X 1,2 mm. Połączenie rurowe wykonane z rur stalowych o wymiarach 38X2 mm były pomyślnie poddane badaniu ciśnieniowemu przy ciśnieniu przewyższającym 600 barów, przy wewnętrznie doprowadzanej wodzie o podwyższonym ciśnieniu, bez jakichkolwiek przecieków wody.

Gwint wciśnięty do gwintowego sprzęgnięcia i pierścieniowy występ 23 będą współpracować w taki sposób, że usztywniają lub wzmacniają końce rurowe. Generalnie średnica złącza rurowego jest 5-20% większa niż średnica rur 13,14. Przedstawiona procedura jest odwrotną do rozmontowywania, tak że nie są potrzebne żadne narzędzia.

Na fig. 5 przedstawiono przekrój wzdłuż linii V-V z fig. 1. Tuleja 26 jest umieszczona w występie oporowym z wewnętrzną powierzchnią cylindrycznej sekcji 20. Tuleja 26 ma za zadanie prowadzenie tłoka 27 centralnie przyjmowanego w rurach. Tłok 27 współpracuje z pompą znajdującą się w dolnej części ciągu rurowego (nie przedstawiono). Tuleja ma centralny otwór i cztery ramiona, które są wygięte, a których końce opierają się i zaczepiają o wewnętrzną powierzchnię cylindrycznej sekcji 20.

Złącze rurowe według wynalazku może być montowane i rozmontowywane bez użycia narzędzi. To złącze rurowe ma dobrą zdolność uszczelniania i wysoką wytrzymałość.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patento we

   1. Złącze rurowe, pomiędzy dwiema cienkościennymi rurami, w którym część końcowa pierwszej rury jest przystosowana do wprowadzania do końcowej części drugiej rury z możliwością obrotu względem niej, a części końcowe rur mają pasujące do siebie gwintowe części dla ich wzajemnego sprzęgania, przy czym część końcowa drugiej rury ma część gwintową, której grubość ścianki jest identyczna z grubością ścianki drugiej rury, a część końcowa drugiej rury rozciąga się osiowo na zewnątrz ma stożkowo powiększoną część, ponadto część końcowa pierwszej rury ma gwintową część o grubości ścianki identycznej z grubością ścianki pierwszej rury, przy czym osiowo wewnętrzna część wspomnianej części końcowej pierwszej rury jest przynajmniej częściowo stożkowo zmniejszająca się w kierunku gwintowej części, znamienne tym, że pierścień uszczelniający (25) znajduje się w pierścieniowym występie (23) końcowej części drugiej rury (12) blisko jej stożkowo powiększonej części (24), przy czym pierścień uszczelniający (25) stanowi uszczelnienie pomiędzy wewnętrzną powierzchnią występu (23) a stożkową częścią (16) części końcowej pierwszej rury (11), a ponadto część końcowa drugiej rury (12) ma wystające elementy (19, 23) dla sprzęgania z narzędziem podtrzymującym.
2. 2. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że promieniowo wewnętrzna część pierścieniowego występu (23) określa największą średnicę złącza rurowego.
3. 3. Złącze według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że główna średnica złącza jest większa niż średnica łączonych rur (13,14).
4. 4. Złącze według zastrz. 3, znamienne tym, że główna średnica złącza jest 1,05 do 1,2 razy większa niż średnica łączonych rur (13, 14).
5. 5. Złącze według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że pierścieniowy występ (23) ma w przekroju kształt litery U, a wewnętrzna powierzchnia (23a) tego występu (23) jest gładka i umieszczona równolegle względem linii środkowej (CL) złącza rurowego.

   155 076
6. 6. Złącze według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że pierścieniowy występ (23) ma w przekroju kształt litery V.
7. 7. Złącze według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że pierścieniowy występ (23) ma w przekroju kształt litery W.

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł