DE1533597B1 - Coupling for pipe string - Google Patents

Description

In einem einen Bestandteil eines Unterwasser-Bohrloches bildenden Außenrohr 12 ist ein inneres Rohr mit einem oberen ersten Rohransatz 38 angemindest einer umlaufenden Nut in einem der Rohr- ίο ordnet, welcher eine im wesentlichen zylindrische teile, welche sich zu dem anderen Teil hin öffnet, Bohrung aufweist. Ein zweites R.ohrstück64 ist in und einem sich über den Umfang in der Nut er- die Bohrung des ersten Rohransatzes 38 einschiebstreckenden Sperring mit geringerer axialer Länge als bar. Zwischen den beiden Rohrteilen 38, 64 sind die Nut und mindestens einer der Nut abgewendeten nachfolgend näher erläuterte Befestigungselemente Schrägfiäche, die an einem Ende in eine sägezahn- 15 zur Verhinderung eines Entkuppeins der beiden artige Kante ausläuft. Teile 38, 64 beim Anheben des zweiten RohrstückesIn an outer tube 12, which is a component of a subsea borehole, is an inner tube Tube with an upper first tube extension 38 at least one circumferential groove in one of the tube ίο arranges, which is a substantially cylindrical parts, which opens to the other part, has a hole. A second R.ohrstück64 is in and one extending over the circumference in the groove into the bore of the first tubular extension 38 Lock ring with less axial length than bar. Between the two pipe parts 38, 64 are the groove and at least one of the groove facing away from the fastening elements explained in more detail below Inclined surface, which at one end into a sawtooth 15 to prevent decoupling of the two like edge runs out. Parts 38, 64 when lifting the second pipe section

Es sind bereits Kupplungen der erwähnten Art 64 vorgesehen.Couplings of the type 64 mentioned are already provided.

bekannt, bei denen jeweils in dem Rohrteil, welches Die Kupplung umfaßt bei dem dargestellten Aus-known, in each of which in the pipe part, which comprises the coupling in the illustrated embodiment

den Sperring nicht aufnimmt, eine weitere Eingriffs- führungsbeispiel drei umlaufende Nuten 86 in dem nut vorgesehen ist, in welche der Sperring nach ge- 20 zweiten Rohrstück 64, welche sich nach außen zu nügendem Absenken des zweiten Rohrstückes in der glatten Innenwandung des ersten Rohransatzes dem ersten Rohransatz einrastet. Eine solche Kupp- 38 hin öffnet. Über den Umfang jeder Nut 86 erlung erfüllt ihre Funktion nur dann, wenn der die streckt sich ein Sperring 90 mit einer vom oberen Eingriffsnut enthaltende Abschnitt des ersten Rohr- Ende des ersten Rohransatzes 38 abgewendeten ansatzes unversehrt ist. Trifft dies nicht zu, was in 25 Schrägfläche 106, die an ihrem oberen Ende in eine der Praxis häufig der Fall ist, so kann ein Entkuppeln sägezahnartige Kante 110 ausläuft. Da alle drei der beiden Teile nicht oder nicht mit Sicherheit verhindert werden.the locking ring does not receive a further engagement guide example three circumferential grooves 86 are provided in the groove, in which the locking ring after 20 second pipe section 64, which is to the outside to sufficient lowering of the second pipe section in the smooth inner wall of the first pipe socket first pipe socket clicks into place. Such a coupling 38 opens. About the circumference of each groove 86 Erlung fulfills its function only if the stretches a locking ring 90 with a portion of the first pipe end of the first pipe socket 38 facing away from the upper engaging groove is intact. If this is not the case, which is the case in inclined surface 106, which is often the case at its upper end in a practice, a decoupling sawtooth-like edge 110 can run out. Because all three of the two parts are not prevented or not with certainty.

Es sind ferner Kupplungen bekannt, bei denen
der Sperring in einem durch benachbarte Flansche 30
zweier Rohrmuffen gebildeten Ringraum angeordnet
ist, von denen die eine gegen eine Schulter des
ersten Rohransatzes zum Anschlag zu bringen und
die andere Rohrmuffe mittels eines Gewindes auf ein
entsprechendes Gewinde des ersten Rohransatzes 35 abschnitt 120 als Konusfläche mit einem Konusschraubbar ist, wobei durch Anziehen der letzt- Scheitelwinkel von etwa 30° ausgebildet ist und in genannten Rohrmuffe nebst der dadurch auf den
Sperring ausgeübten axialen Kraft gleichzeitig eine
radiale Kraft durch eine an der erstgenannten Rohr-There are also known clutches in which
the locking ring in one through adjacent flanges 30
two pipe sleeves formed annulus arranged
is, one of which is against a shoulder of the
to bring the first pipe approach to the stop and
the other pipe socket by means of a thread
Corresponding thread of the first pipe extension 35 section 120 can be screwed as a conical surface with a cone, whereby by tightening the last apex angle of about 30 ° is formed and in said pipe socket along with the thereby on the
Lock ring exerted axial force at the same time
radial force by a pipe on the first

Nuten 86 nebst zugeordneten Sperringen 90 gleich ausgebildet sind, erwähnt die folgende Beschreibung lediglich eine Nut 86 nebst Sperring 90.Grooves 86 and associated locking rings 90 are designed identically, as mentioned in the following description only one groove 86 and locking ring 90.

Der Sperring 90, dessen axiale Länge vorzugsweise 20 % geringer als diejenige der Nut 86 ist, liegt mit seiner Umfangskante 110 gegen den Rohransatz 38 an und ist selbsttätig in der Nut 86 gehalten, deren Durchmesser auf einem unteren axialen Teil-The locking ring 90, the axial length of which is preferably 20% less than that of the groove 86, rests with its peripheral edge 110 against the tubular extension 38 and is automatically held in the groove 86, the diameter of which is on a lower axial part

Einschubrichtung des zweiten Rohrstückes 64, d. h. von oben nach unten, divergiert bzw. einen zunehmenden Durchmesser aufweist. An der InnenInsertion direction of the second pipe section 64, d. H. from top to bottom, diverges or increases Has diameter. On the inside

muffe vorgesehene Schrägfläche ausgeübt wird, was 40 fläche des Sperringes 90 ist ein hierzu etwa kornden Sperring in Eingriff mit einer Gratfläche eines plementärer Konusflächenteil 118 von geringerersleeve provided inclined surface is exercised, what 40 surface of the locking ring 90 is a locking ring approximately cored for this purpose in engagement with a ridge surface of a plementary conical surface part 118 of lesser

axialer Erstreckung ausgebildet, dessen Konusscheitelwinkel um etwa 4° stumpfer als derjenige der Konusfläche 120 ist.axial extension formed, the cone apex angle is approximately 4 ° more obtuse than that of the conical surface 120 .

umgebenden Rohrstranges bringt. Auch diese Kupplung setzt ein unbeschädigtes Gewinde an dem ersten
Rohransatz voraus. Zusätzlich erfordert das Aufschrauben der einen Rohrmuffe auf den ersten Rohr- 45 Dem als Konusfläche ausgebildeten Teilabschnitt ansatz einen verhältnismäßig großen technischen 120 der Nut 86 ist ein weiterer zylindrischer axialersurrounding pipe string brings. This coupling also sets an undamaged thread on the first one
Pipe socket ahead. In addition, the screwing requires one pipe sleeve to the first pipe 45 which is designed as cone surface section part approach a relatively large technical 120 of the groove 86 is a further cylindrical axial

Teilabschnitt 116 in Richtung zu dem oberen Ende des Rohransatzes 38 benachbart, gegen welchen in Grundstellung des Sperringes 90 ein an diesem ausPartial section 116 in the direction of the upper end of the pipe socket 38 adjacent, against which in the basic position of the locking ring 90 on this off

zylindrischer Mantel-cylindrical shell

Aufwand.Expenditure.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer demgegenüber verbesserten Kupplung, welche einen unlösbaren Eingriff zwischen dem zweiten Rohrstück 50 gebildeter entsprechender
und einer Glattwandfläche des ersten Rohransatzes flächenabschnitt 96 anliegt,
durch einfaches Absenken des zweiten Rohrstückes Die äußere Umfangskante 110 des Sperringes 90 in dem ersten Rohransatz bei einfach herzustellenden ist durch eine stumpfwinklig konisch nach außen Bauelementen bewirkt. Erreicht wird dies allgemein divergierende Stirnfläche 108, welche den zylindridadurch, daß der Sperring mit einer äußeren bzw. 55 sehen Mantelflächenabschnitt 96 des Sperringes 90 inneren Umfangskante gegen den Rohransatz bzw. begrenzt, sowie die darin anschließende spitzwinkligThe purpose of the invention is to create a coupling which is improved in comparison and which has a corresponding non-releasable engagement between the second pipe section 50
and a smooth wall surface of the first pipe socket surface section 96 rests,
by simply lowering the second pipe section. The outer circumferential edge 110 of the locking ring 90 in the first pipe socket in the case of easy-to-manufacture components is caused by an obtuse-angled conical outward component. This is achieved generally diverging end face 108, which limits the cylindrically, that the locking ring with an outer or 55 see lateral surface section 96 of the locking ring 90 inner peripheral edge against the pipe socket or, as well as the acute angled adjoining therein

das Rohrstück anliegt und selbsttätig in der Nut gehalten ist, deren Durchmesser zumindest auf einem axialen Teilabschnitt entgegen der Einschubrichtung des zweiten Rohrstückes zu- bzw. abnimmt.the pipe section rests and is automatically held in the groove, the diameter of which at least on one axial section increases or decreases counter to the direction of insertion of the second pipe section.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings. It shows

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung in aufgebrochener bzw. längsgeschnittener Darstellung;F i g. 1 shows an embodiment of a coupling according to the invention in broken or longitudinally sectioned Depiction;

F i g. 2 bis 4 zeigen einen Ausschnitt aus F i g. 1 zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Kupplung in verschiedenen Betriebsstellungen;F i g. 2 to 4 show a section from FIG. 1 to illustrate how the clutch works in different operating positions;

konisch nach innen divergierende äußere Schrägfläche 106 gebildet. An ihrem axial unteren Ende ist die Nut 86 durch eine radiale Begrenzungsfläche 94 abgeschlossen, welche die axiale Bewegungsmöglichkeit des Sperringes 90 in der Nut 86 begrenzt.conically inwardly diverging outer inclined surface 106 is formed. At its axially lower end, the groove 86 is closed by a radial delimiting surface 94, which limits the axial movement of the locking ring 90 in the groove 86.

Beim Absenken des zweiten Rohrstückes 64 in dem ersten Rohransatz 38 gemäß der Richtung des Pfeils in F i g. 2 befindet sich der Sperring 90 in der dort veranschaulichten Stellung, wobei die äußere Umfangskante 110 zwar unter wesentlicher Reibung gegen die Innenfläche des ersten Rohransatzes 38 anliegt, jedoch das Absenken des zweiten RohrstückesWhen lowering the second pipe section 64 in the first pipe socket 38 according to the direction of the arrow in FIG. 2, the locking ring 90 is in the illustrated position there, wherein while the outer peripheral edge 110 abuts with substantial friction against the inner surface of the first pipe socket 38, but the lowering of the second tube section

64 insgesamt nicht behindert. Ist das zweite Rohrstück 64 so weit in den ersten Rohransatz 38 eingeschoben, daß es an diesem aufsitzt (Stellung gemäß F i g. 1), so ist danach das Rohrstück 64 gegenüber dem Rohransatz 38 nicht mehr lösbar. Wird nämlich das Rohrstück 64 in Pfeilrichtung von Fig. 3 entgegen der Einschubrichtung bewegt, so kippt der Sperring 90 zuerst in Richtung eines gekrümmten Pfeils £ um eine an dem Übergang zwischen den Flächen 96,118 gebildete Ringkante 102, wonach die Fläche 118 gegen die Fläche 120 zur Anlage kommt.64 not disabled in total. If the second pipe section 64 is pushed so far into the first pipe socket 38 that it rests on it (position according to FIG. 1), then the pipe section 64 can no longer be detached from the pipe socket 38. If the pipe section 64 is moved in the direction of the arrow in FIG. 3 against the insertion direction, the locking ring 90 first tilts in the direction of a curved arrow £ about an annular edge 102 formed at the transition between the surfaces 96, 118 , after which the surface 118 against the surface 120 comes to the plant.

Bei weiterer Bewegung des Rohrstückes 64 entgegen der Einschubrichtung (Richtung des geraden Pfeils in Fig. 4) bewegt sich der Sperring 90 in der Nut 86 nach unten und wird durch die Konusfläche 120 radial nach außen gedrückt, wobei sich die sägezahnartige Kante 110 unter Voraussetzung eines entsprechend harten Materials des Sperringes 90 gegenüber demjenigen des Rohransatzes 38 in dessen Innenfläche eingräbt. Schlägt die untere Stirnfläche des Sperringes 90 gegen die untere Begrenzungsfläche 94 der Nut 86 an (F i g. 4), so ist jede weitere Bewegung des Rohrstückes 64 entgegen der Einschubrichtung unmöglich, so daß sich eine einwandfreie Kupplung des Rohrstückes 64 mit dem Rohransatz 38 ergibt.With further movement of the pipe section 64 against the direction of insertion (direction of the straight arrow in FIG. 4), the locking ring 90 moves downward in the groove 86 and is pressed radially outward by the conical surface 120 , the sawtooth-like edge 110 , assuming a correspondingly hard material of the locking ring 90 digs into the inner surface of that of the pipe socket 38. If the lower end face of the locking ring 90 strikes against the lower boundary surface 94 of the groove 86 (FIG. 4), any further movement of the pipe section 64 against the insertion direction is impossible, so that the pipe section 64 can be properly coupled to the pipe socket 38 results.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, 6 sind mehrere Sperringe als zusammenhängende Schraubenwendel 90' mit entsprechender sägezahnartiger Kante 110' ausgebildet. Die entsprechenden Nuten sind als Schraubengewindegang 86' in dem zweiten Rohrstück 64' ausgebildet, das mit dem ersten Rohransatz 38 gekuppelt werden soll. Das Querschnittsprofil der Schraubenwendel sowie des Schraubengewindeganges entsprechen denjenigen gemäß Fig. 1 bis 4. Die Schraubenwendel 90' ist mittels Drehung in den Schraubengewindegang 86' einzuführen bzw. aus diesem entfernbar.In the exemplary embodiment according to FIGS. 5, 6, several locking rings are designed as a coherent helical coil 90 'with a corresponding sawtooth-like edge 110' . The corresponding grooves are designed as a screw thread 86 'in the second pipe section 64', which is to be coupled to the first pipe socket 38. The cross-sectional profile of the helical helix and of the helical thread turn correspond to those according to FIGS. 1 to 4. The helical helix 90 'can be inserted into and removed from the screw thread 86' by means of rotation.

In dem zweiten Rohrstück 64' ist eine den Schraubengewindegang 86' schneidende, im wesentlichen achsparallel verlaufende Nut 132 für eine darin aufzunehmende Drehverriegelungsfeder 130 von einer gegenüber der radialen Tiefe des Schraubengewindeganges geringeren Dicke vorgesehen. An der Innenfläche der Schraubenwendel 90' sind in achsparalleler Ausrichtung befindliche Einschnitte 140 zur Aufnahme eines radial vorspringenden Teils der Feder 130 vorgesehen. Auf diese Weise kann ein Herausdrehen der Schraubenwendel 90' aus dem Schraubengewinde 86' verhindert werden, wenn nach dem Eindrehen der Schraubenwendel die Drehverriegelungsfeder 130 in der Lage gemäß F i g. 5 an Stellen 134 mit dem zweiten Rohrstück 64' verschweißt wird.In the second pipe section 64 'there is provided a groove 132 which intersects the screw thread 86' and runs essentially axially parallel for a rotary locking spring 130 to be received therein and of a smaller thickness compared to the radial depth of the screw thread. On the inner surface of the helical coil 90 ′, incisions 140 located in an axially parallel alignment are provided for receiving a radially protruding part of the spring 130 . In this way, the helical coil 90 'can be prevented from being unscrewed from the screw thread 86' if, after the helical coil has been screwed in, the twist-lock spring 130 is in the position shown in FIG. 5 is welded at points 134 to the second pipe section 64 '.

Der Vorteil der Kupplung nach F i g. 5, 6 gegenüber derjenigen nach F i g. 1 bis 4 besteht darin, daß nach dem Absenken des zweiten Rohrstückes 64' in den ersten Rohransatz 38 eine Lösung des zweiten Rohrstückes 64' durch Herausdrehen der mit dem Rohrstück 64' verriegelten Schraubenwendel 90' aus dem Schraubengewindegang 86' erfolgen kann.The advantage of the coupling according to FIG. 5, 6 compared to that according to FIG. 1 to 4 consists in that after lowering the second pipe section 64 'into the first pipe socket 38 a solution of the second Pipe section 64 'by unscrewing the helical coil 90' locked to the pipe section 64 ' the screw thread 86 'can be done.

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kupplung für Rohrstränge in einem Unterwasser-Bohrlochkopf, mit einem ersten Rohransatz, welcher eine im wesentlichen zylindrische Bohrung aufweist, einem zweiten Rohrstück, welches in die Bohrung des ersten Rohransatzes einschiebbar ist, zwischen den beiden Rohrteilen vorgesehenen Befestigungselementen zur Verhinderung eines Entkuppeins der beiden Teile beim Anheben des zweiten Rohrstückes, bestehend aus zumindest einer umlaufenden Nut in einem der Rohrteile, welche sich zu dem anderen Teil hin öffnet, und einem sich über den Umfang in der Nut erstreckenden Sperring mit geringerer axialer Länge als die Nut und mindestens einer der Nut abgewendeten Schrägfläche, die an einem Ende in eine sägezahnartige Kante ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring (90) mit einer äußeren bzw. inneren Umfangskante gegen den Rohransatz (38) bzw. das Rohrstück (64) anliegt und selbsttätig in der Nut (86) gehalten ist, deren Durchmesser zumindest auf einem axialen Teilabschnitt (120) entgegen der Einschubrichtung des zweiten Rohrstückes (64) zu- bzw. abnimmt. 1. Coupling for pipe strings in a subsea wellhead, with a first pipe socket, which has a substantially cylindrical bore, a second pipe section, which can be pushed into the bore of the first pipe socket, between the two pipe parts provided fasteners to prevent uncoupling of the two parts when Lifting the second pipe section, consisting of at least one circumferential groove in one of the Pipe parts, which opens to the other part, and one extends over the circumference in the Groove extending locking ring with a smaller axial length than the groove and at least one of the groove averted inclined surface, which terminates at one end in a sawtooth-like edge, thereby characterized in that the locking ring (90) with an outer or inner peripheral edge rests against the pipe socket (38) or the pipe section (64) and is automatically held in the groove (86), the diameter of which is at least on an axial Partial section (120) increases or decreases counter to the direction of insertion of the second pipe section (64). 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den zunehmenden bzw. abnehmenden Durchmesser aufweisende axiale Teilabschnitt der Nut (86) als Konusfläche (120), vorzugsweise mit einem Konusscheitelwinkel von etwa 30°, ausgebildet ist, welche in Einschubrichtung des zweiten Rohrstückes (64) divergiert, und daß an der Innenfläche bzw. Außenfläche des Sperringes (90) ein hierzu etwa komplementärer Konusflächenteil (118) von geringerer axialer Erstreckung ausgebildet ist.2. Coupling according to claim 1, characterized in that the axial section of the groove (86) having the increasing or decreasing diameter is designed as a conical surface (120), preferably with a cone apex angle of about 30 °, which extends in the direction of insertion of the second pipe section (64) diverges, and that on the inner surface or outer surface of the locking ring (90) an approximately complementary conical surface part (118) of smaller axial extent is formed. 3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konusscheitelwinkel des Konusflächenteiles (118) des Sperringes (90) etwas stumpfer, vorzugsweise um etwa 4° stumpfer, als derjenige der Konusfläche (120) der Nut (86) ist.3. Coupling according to claim 2, characterized in that the cone apex angle of the conical surface part (118) of the locking ring (90) is somewhat more obtuse, preferably about 4 ° more obtuse, than that of the conical surface (120) of the groove (86). 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem als Konusfläche (120) ausgebildeten Teilabschnitt der Nut (86) ein weiterer zylindrischer axialer Teilabschnitt (116) in Richtung bzw. entgegen der Richtung zu dem oberen Ende des Rohransatzes (38) benachbart ist, gegen welchen in Grundstellung des Sperringes (90) ein an diesem ausgebildeter entsprechender zylindrischer Innenflächenabschnitt (96) bzw. Außenflächenabschnitt anliegt.4. Coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the conical surface (120) formed section of the groove (86) a further cylindrical axial section (116) in the direction or in the opposite direction to the upper end of the pipe socket (38) is adjacent, against which in the basic position of the locking ring (90) a trained on this corresponding cylindrical inner surface section (96) or outer surface section is applied. 5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere bzw. innere Umfangskante (110) des Sperringes (90) durch eine stumpfwinklig konisch nach außen divergierende Stirnfläche (108), welche den zylindrischen Flächenabschnitt (96) des Sperringes (90) begrenzt, sowie eine daran anschließende, spitzwinklig konisch nach innen bzw. außen divergierende Außenfläche (106) bzw. Innenfläche gebildet ist.5. Coupling according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer or inner peripheral edge (110) of the locking ring (90) by an obtuse-angled conically outwardly diverging end face (108) which the cylindrical surface portion (96) of the locking ring (90) and an adjoining outer surface (106) or inner surface which diverges at an acute angle conically inwards or outwards is formed. 6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sperringe als zusammenhängende Schraubenwendel (90') und die entsprechenden Nuten als Schraubengewindegang (86') ausgebildet sind und daß die Schraubenwendel (90') mittels Drehung in den Schraubengewindegang (86') einzuführen bzw. aus diesem entfernbar ist.6. Coupling according to one of claims 1 to 5, characterized in that several locking rings as a coherent helix (90 ') and the corresponding grooves as a screw thread (86 ') are formed and that the helical coil (90') can be inserted or rotated into the screw thread (86 '). can be removed from this. 7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch ge-7. Coupling according to claim 6, characterized in that kennzeichnet, daß in dem zweiten Rohrstück (64') bzw. dem Rohransatz (38') eine den Schraubengewindegang (86') schneidende, im wesentlichen achsparallel verlaufende Nut (132) für eine darin aufzunehmende Drehverriegelungsfeder (130) von einer gegenüber der radialen Tiefe des Schraubengewindeganges (86) geringeren Dicke und an der Innenfläche bzw. Außenfläche der Schraubenwendel (90') in achsparalleler Ausrichtung befindliche Einschnitte (140) zur Aufnahme eines radial vorspringenden Teiles der Feder (130) vorgesehen sind.indicates that in the second pipe section (64 ') or the pipe extension (38') a screw thread (86 ') intersecting, essentially axially parallel groove (132) for a rotary locking spring to be received therein (130) of a smaller compared to the radial depth of the screw thread (86) Thickness and on the inner surface or outer surface of the helical coil (90 ') in an axially parallel Alignment notches (140) for receiving a radially protruding portion of the Spring (130) are provided. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings