DE3301242C2

DE3301242C2 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE3301242C2
Application number: DE3301242A
Authority: DE
Inventors: Norman Lumsden; Brian Keith Aberdeen Phillips
Original assignee: HUNTING OILFIELD SERVICES (UK) Ltd ABERDEEN GB; Hunting Oilfield Services Uk Ltd Aberdeen
Current assignee: Oil States Industries UK Ltd
Priority date: 1982-01-18
Filing date: 1983-01-15
Publication date: 1986-01-23
Also published as: FR2520050B1; FR2520050A1; US4525001A; CA1183886A; NO830128L; NO158435B; JPS58124886A; DE3301242A1; GB2113334B; JPH0254476B2; GB2113334A; GB8300092D0; NO158435C

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rohrverbindungen, insbesondere des Types, der beispielsweise in dem britischen Patent Nr. P 15731945 beschrieben ist. Die Rohrverbindung besteht aus einem Rohrbolzenteil und einem Rohrhülsenteil, die äußere und innere Randflächen mit der Form eines allgemeinen abgestumpften Kegels aufweisen, und die aufeinanderliegen, wenn die Teile in vollem Eingriff miteinander stehen. Um die Teile in Axialrichtung fest miteinander zu verbinden, besitzen diese Flächen miteinander in Eingriff stehende Vorsprünge und Nuten, die vereinfacht durch durchbrochen gezeichnete Bereiche dargestellt sind. Um die Teile wieder voneinander zu lösen, wird ein Medium unter Druck zwischen die Randflächen eingebracht. Bei dem Trennungsvorgang werden die Enden dieser Flächen durch gegenüber diesen Flächen gegensinnig geneigte Flächen an den freien Enden und entsprechend an den Fußenden an Rohrbolzenteil und Rohrhülsenteil abgedichtet. Im Gebrauch haben diese Dichtflächen in der Rohrverbindung einen geringen räumlichen Abstand voneinander und werden erst durch die Zuführung des Druckmediums zwischen die Randflächen in Dichtungskontakt miteinander gebracht.

Description

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bzw. miteinander zu verbindenden Teile beim Einwir- trennt sich ringförmig über den Umfang erstreckende ken des Druckmediums nicht zu einem Druckabfall Vorspränge (oder Nuten) auf, die den Nuten (oder Vorführt und das Druckmedium zusätzlich zur Abdichtung Sprüngen) am Muffenteil 3 entsprechen. Die Nuten und ausgenutzt wird. Vorsprünge sind in der Zeichnung nicht im Detail aus-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, 5 geführt, sondern sind zeichnerisch durch die Bereiche daß das freie Ende zumindest eines der beiden Teile zwischen den durchbrochenen Linien 7,8 der Umfangs-Zapfenteil und Muffenteil einen gegenüber der kegel- flächen 5,6 dargestellt Sie entsprechen den in der GB-stumpfförmigen Umfangsfläche gegensinnig geneigten, PS 15 73 945 bzw. der GB-Al-20 33 518A dargestellten im wesentlichen kegelstumpfförmigen Ringbereich be- Vorsprüngen und Nuten einer Rohrverbindung, sitzt, und daß dazu korrespondierend geneigte, im we- ίο Wie den Darstellungen zu entnehmen ist, erstrecken seitlichen kegelstumpfförmige Ringflächen an dem da- sich die Vorsprünge und Nuten 7, 8 nicht über d:e gezugehörigen Muffenteil oder Zapfenteil vorgesehen samte Länge der Umfangsflächen 5,6 der Teile 1,3, die sind, die in der Endstellung der starren Verbindung bei- an den Enden ringförmige Umfangsflächen 9, 10 sowie der Teile den entsprechenden Flächen des Zapfenteils 11,12 aufweisen. Die Enden der Umfangsflächen 9 — oder Mufferiteiis unmittelbar gegenüberliegen, wobei 15 12 weisen die Form eines abgestumpften Kegels mit der diese Flächen beim Trennvorgang der Teile durch die gleichen Konizität wie die kegelstumpfförmigen UmZufuhr des Druckmediums zwischen die Umfangsflä- fangsflächen 5,6 auf und erstrecken sich auch über die chen miteinander in dichtende Anlage gebracht werden. dazwischenliegende Fläche, die von den Kopfpunkten

Die erfindungsgemäße Lösung stellt sicher, daß beim der Vorsprünge und den Fußpunkten der Nuten festge-

Einwirken des Druckmediums auf die miteinander zu 20 legt ist

verbindenden oder zu trennenden Zapfen- oder Muf- In einer abgewandelten Ausfühiuiigsform erstrecken

fenteile kein Druckabfall entsteht, der ein Tr snnen oder sich die Enden der Umfangsflächen 9 cind 12 auf dem

. Zusammenfügen beider Teile verhindern würde. Niveau der Kopfpunkte der Vorsprünge und die Fläche

Die geneigten Ringflächen des Zapfen- und Muffen- zwischen den Nuten und die Enden der Umfangsflächen

teiles bewirken eine Abdichtung an den Enden der ke- 25 10,11 entlang dem Niveau der Fußpunkte der Nuten. In

gelstumpfförmigen Flächen, wenn durch das Ausdehnen einer weiteren Ausführungsform weisen die Flächen 9

und/oder Zusammenziehen der Teile das Abheben der — 12 einen zylinderförmigen Querschnitt mit einem

Vorsprünge aus den Nuten zur Trennung der Teile er- Durchmesser auf, der dem Enddurchmesser der benach·

möglicht wird. Zusätzlich wirken sie einer Abweichung harten Vorsprünge und Nuten entspricht, oder aber die

der Teile von der Kreisfom entgegen. 30 Enden der Umfangsflächen 10,11 sind zylindrisch, wäh-

Vorteilhafterweise erstrecken sich die Vorsprünge rend die Enden der anderen Umfangsflächen 9,12 ko-

auf den Teilen nicht bis zu den freien Enden des betret- nisch ausgebildet sind oder umgekehrt

fenden Teiles hin sondern sind etwas zurückversetzt, so Zum Zusammenfügen bzw. Trennen des Zapfen- bzw.

daß sie in axialer Ausdehnung nicht die geneigten Flä- Muffenteiles wird eine Hydraulikflüssigkeit zwischen

chen überragen. Die sich so ergebenden Stirnflächen 35 die überlappenden Bereiche beider Teile des einen ra-

können die gleiche Konizität besitzen, wie die kegel- dial angeordneten Kanals 2 und eine axial angeordnete

stumpfförmigen Flächen, die die Vorsprünge.und Nuten Nut in das Muffenteil 3 bzw. sowohl in das Muffenteil 3

aufweisen, oder sie können zylindrisch ausgebildet sein. als auch in das Zapfenieil 1 eingebracht

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- Um beide Teile voneinander zu trennen, muß die Hy-

rungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegen- 4C draulikflüssigkeit zunächst eine Ausdehnung des Muf-

de Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt fenteiles 3 und/oder ein Zusammenziehen des Zapfen-

F i g. 1 und 2 einen teilweisen Längsschnitt durch das teiles 1 in einem solchen Maße bewirken, daß der Ein-

Zapfen- und Muffenteil einer Rohrverbindung, griff der Vorsprünge in die Nuten aufgehoben wird und

F i g. 3 den entsprechenden Teil eines Längsschnittes, somit eine axiale Bewegung beider Teile 1,3 zueinander

in dem die Teile gemäß den F i g. 1 und 2 miteinander in 45 ermöglicht wird. Zu Beginn des Trennvyrganget besteht

Eingriff sishen und die Gefahr, daß die Flüssigkeit mit dem Beginn des Zu-

F i g. 4 einen Teilausschnitt eines Längsschnittes einer sammenziehens und/oder Ausdehnens des betreffenden

Modifikation der Teile gemäß den F i g. 1 und 2. Teiles vor dem Lösen der Vorsprünge und Nuten an den

Die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Rohrverbindung Enden der konischen Flächen ausläuft Bei genügend

besteht aus einem Zapienteil 1 zur Verbindung mit dem 50 großer Leckage fällt der in der Flüssigkeit ausgeübte

Ende eines nicht gezeigten Rohres und einem Muffen- Druck derart ab, daß eine Trennung beider Teile 1, 3

teil 3 ebenfalls zur Verbindung eines anderen nicht ge- nicht mehr möglich ist Darüber hinaus besteht bei je-

zeigten Rohres, das mit dem Rohr des Zapfenteils 1 zu dem der Teile 1,3 die Gefahr, daß sowohl das Zapfenteil

verbinden ist Das Zapfenteil 1 und das Muffenteil 3 als auch das Muffenteil während des Ausdehnens und/

können durch Zusammenschieben miteinander verbun- 55 oder Zusammenziehens oval verformt wird, was zusätz-

den werden und weisen einander entsprechende äußere lieh eine Trennung beider Teile 1,3 verhindert

und innere, im wesentlichen kegelstumpfförmige Um- Zur Vermeidung der obenstehenden Probleme wei-

fangsflächen 5,6 auf, die übereinanderliegen, wenn das sen die Enden des Zapfenteils 1 und des Muffenteils 3

Zapfenteil 1 sich in vollem Eingriff mit dem Muffenteil 3 kegelstumpfförmige Ringflächen 13, 14 mit einer Nei-

befindet 60 gung auf, die der der entsprechenden konischen Um-

Um das Zapfenteil i relativ gegenüber dem Muffen- fangsflächen der Teile 1,3 entgegengesetzt ist. Zusätzteil 3 axial festzulegen, wenn die Teile miteinander in lieh weisen das Muffenteil 3 und das Zp.pfenteil 1 entEingriff sind, weist das Muffenteil an seiner kegel- sprechende kegelstumpfförmige Ringflächen 15,16 auf, stumpfförmigen Umfangsfläche 6 mehrere axial vonein- die, wenn die Teile, wie in F i g. 3 dargestellt ist, in volander getrennt sich am Umfang erstreckende ringförmi- es lern Eingriff miteinander stehen, über den betreffenden ge Nuten (oder Vorsprünge) auf, von denen sich eine kegelstumpfförmigen Ringbereichen 13, 14 liegen. In jede Nut in einer radiaii.-n Ebene erstreckt. Das Zapfen- der Praxis haben die kegelstumpfförmigen Ringflächen teil 1 weist dementsprechend axial voneinander ge- 13,15 und 14,16 einen geringen Abstand voneinander,

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so daß durch sie nicht das korrekte Ineinandergreifen weist eine sich radial erstreckende Ringfläche 18 und der VorsprOnge in die Nuten beeinträchtigt wird. Wenn das Zapfenteil 1 eine entsprechende sich radial erstrekjedoch die Teile 1,3 voneinander getrennt werden soll- kende Ringfläche 19 auf, die aufeinanderliegen, wenn '

ten und zu diesem Zweck eine Hydraulikflüssigkeit zwi- beide Teile 1,3 voll miteinander in Eingriff stehen, sehen die kegelstumpfförmigen UmfangsflSchen 5, 6 5 In einem Ausführungsbeispiel weisen die kegel- '

eingebracht wird, bewirkt die Ausdehnung des Muffen- stumpfförmigen Ringflächen 13, 15 sowie 14, 16 die teils 3 und/oder das Zusammenziehen des Zapfenteils 1 Form eines abgestumpften Kegels mit einem Neigungseine Berührung der kegelstumpfförmigen Ringflächen winkel von 45° und einem radialen Abstand zwischen 13,15 und 14,16, wodurch die Enden der überlappenden den Flächen von ca. 0,05 cm sowie eine radiale Oberlap- >.:,'■ Flächen abgedichtet werden und ein Austreten der un- io pung zwischen den Vorsprüngen und Nuten von ca. Vi ter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit verhindert 0,075 cm auf. Die Konizität der kegelstumpfförmigsn wird. Ist das Muffenteil bis zu einem solchen Maß ausge- Umfangsflächen 5, 6 beträgt 1,5° bzw. 2°. Sowohl das dehnt und/oder das Zapfenteil 1 so zusammengezogen. Zapfen- als auch das Muffenteil 1 bzw. 3 werden aus ,

daß die Vorsprünge nicht mehr in die Nuten eingreifen, hochfestem Stahl, wie er zum Schweißen von Stahlrohso können beide Teile 1,3 in axialer Richtung voneinan- 15 ren benutzt wird, hergestellt.

der getrennt werden. Dabei kann unter Umständen die Obwohl in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die

durch die Ringflächen 13,15 und 14,16 erzielte Abdich- kegelstumpfförmigen Ringflächen 13 — 16 unter einem tung verlorengehen, jedoch bringt diese Bewegung die Winkel von 45° geneigt sind, kann dieser Neigungswin-Kämmc von mindestens einigen der Vorsprangen gegen kel entsprechend der an die Funktion der kegelstumpf -die Flächen zwischen den Nuten, so daß eine erneute 20 förmigen Ringflächen gestellten Ansprüche beliebig vaausreichende Abdichtung hergestellt wird. riiert werden.

Um zu verhindern, daß die in den Rohren beförderte Die Verbindung des Zapfen- oder Muffenteils mit den

Flüssigkeit bei einer Verbindung der Rohre mittels der angrenzenden Rohren kann durch Schweißen oder in oben beschriebenen Rohrverbindung entweichen kann, beliebig anderer Weise, beispielsweise durch einstückikann das Ende der Umfangsfläche 9 oder der Umfangs- 25 ge Anformung erfolgen.

fläche 11, wie dargestellt, eine ringförmige Erhebung

aufweisen, die eine Preßpassung gegenüber der anderen Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Fläche ! 1 bzw. 9 bewirkt Eine entsprechende Erhebung

kann an dem Ende der Umfangsfläche 10 oder der Umfangsfläche 12 vorgesehen sein, die eine ringförmige 30 · Preßpassung mit der Fläche 12 bzw. 10 bewirkt Die entsprechenden Erhebungen können wie dargestellt ausgeführt sein otLr teilkreisförmig in einem radialen Bereich angeordnet sein und sich über die gesamten im Preßsitz miteinander verbundenen Flächen erstrecken.

Wie den Darstellungen gemäß den F i g. 1 bis 3 zu entnehme.·! ist, weisen die kegelstumpf!*—.igen Ringiiächen 13 und 15 bzw. 14 und 16 die Form eines abgestumpften Kegels mit gleichen Konuswinkeln auf. Dies bewirkt im Bereich der Flächen eine Abdichtung beim Trennvorgang, macht es jedoch erforderlich, daß die Rächen mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden. In einer in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform sind die kegelstumpfförmigen Ringflächen 13 und 14 gewölbt, wodurch sich eine linienförmige Abdichtung er- gibt, die leichter herstellbar ist

Um die zwischen den kegelstumpfförmigen Ringflächen 13—16 bewirkte Abdichtung beim Trennvorgang der Teile zu verbessern, kann eine Klammer benutzt werden, die das Zjpfenteil im Bereich der Ringflächen 16,19 — wie durch die Bezugsziffer 30 in F i g. 4 dargestellt ist — kreisförmig umgibt und eine radial gerichtete Kraft auf die Ringfläche 16 ausübt

In einer weiteren Ausführungsform weisen die Ringflächen 16 und 19 des Zapfenteils 1 und die entsprechen- den Flächen des Muffenteils 3 ein gesondertes ringförmiges Element auf, das z. B. durch eine Preßpassung in der zweckmäßig geformten Bohrung am betreffenden Zapfenteil 1 oder Muffenteil 3 befestigt ist ■"]

Werden die mittels der oben beschriebenen Rohrverbindung miteinander verbundenen Rohre eingerammt, so können Auflageflächen an einem oder beiden Enden

der Rohrverbindung in der Weise vorgesehen werden, .^:

wie es in der obengenannten britischen Patentschrift bzw. britischen Patentanmeldung beschrieben ist, wobei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Auflage flächen der einander entsprechenden Vorsprünge und Nuten hergestellt wird. Das freie Ende des Muffenteils 3 · -

Claims

33 Ol 242 1 2 äußeren Umfangsfläche des Zapfenteils entspricht, bei Patentansprüche: der diese Flächen bei vollständiger Verbindung der Teile miteinander so aufeinanderüegen, daß in diesen FIa-

1. Rohrverbindung, bestehend aus einem hohlen chen vorgesehene ringförmige Nuten und Vorspünge Zapfenteili. mit einer kegelstumpfförmigen äußeren 5 miteinander in Eingriff stehen und dadurch in der End-Umfangsf lache und einem Muffenteil mit einer ke- stellung diese Teile miteinander starr verbinden, und bei gelstumpfförmigen inneren Umfangsfläche, die der der zum Lösen der starren Verbindung in der Endsteläußeren Umfangsfläche des Zapfenteils entspricht, lung ein Medium unter Druck zwischen die Umfangsfläbei der diese Flächen bei vollständiger Verbindung chen eingebracht wird.

der Teile miteinander so aufeinanderliegen, daß in io Eine Rohrverbindung der eingangs genannten Art ist diesen Flächen vorgesehene ringförmige Nuten und aus der GB-PS15 73 945 bekannt, bei der das Zapfenteil Vorspringe miteinander in Eingriff stehen und da- eine kegelstumpfförmige äußere Umfangsfläche und durch in der Endstellung diese Teile miteinander das Muffenteil eine ksgelstumpfförmige innere Umstarr verbinden, und bei der zum Lösen der starren fangsfläche aufweist, die der kegelstumpfförmigen Um-Verbindurig in der Endstellung ein Medium unter 15 fangsfläche des Zapfenteils entspricht, so daß diese Um-Druck zwischen die Umfangsflächen eingebracht fangsflächen bei zusammengefügtem Zapfen- und Mufwird, dadurch gekennzeichnet, daß das fenteil aufeinanderliegen. Im Gebrauch sind diese Teile freie Ende zumindest eines der beiden Teile Zapfen- ineinandergeschoben und in Längsrichtung durch meinteil (1) und Muffenteil (3) einen gegenüber der kegel- andergreifende, in den Umfangsflächen vorgesehene, stumpfföraä^en Umfangsfläche (5, 6) gegensinnig 20 ringförmige Nuten und Vorsprünge, die sich räumlich geneigten, br. wesentlichen kegelsturnpfförmigen voneinander getrennt über die gesamte Ausdehnung Ringbereioh (13, 14) besitzt, und daß dazu korre- beider Umfangsflächen erstrecken, fest miteinander spondierend geneigte, im wesentlichen kegelstumpf- verbunden.

förmige Ringflächen (15,16) an dem dazugehörigen Beim Zusammenschieben der beiden Teile werden

Muffenteil (3) oder Zapfenteil (1) vorgesehen sind, 25 die Teile anfänglich so weit zusammengeschoben, daß

die in der Hndstellung der starren Verbindung beider zumindest Teile der zum Oberlappen bestimmten Berei-

Teile (1,3) den entsprechenden Flächen (13 oder 14) ehe miteinander in E&griff stehen und somit eine Ab-

des Zapfeilteils (1) oder Muffenteils (3) unmittelbar dichtung herbeigeführt wird. Anschließend wird ein Me-

gegenübei liegert, wobei diese Flächen (13 und 15 dium unter Druck vorzugsweise zwischen beiden Teilen

oder 14 und 16) beim Trennvorgang der Teile (1,3) 30 zugeführt, um das Muffenteil auszudehnen und/oder das

durch die Zufuhr des Druckmediums zwischen die Zapfenteil zusammenzuziehen, während zur selben Zeit

Umfangsflächen (5,6) miteinander in dichtende An- eine Längskraft auf beide Teile ausgeübt wird, um die

lage gebracht werden. Teile zusammenzufügen und die Vorsprünge und Nuten

2. Rohrverbindung nach Anspruch !,dadurch ge- miteinander in Eingriff zu bringen.

kennzeichnet, daß die freien Enden beider Umfangs- 35 Um beide Teile wieder zu trennen, wird ebenfalls ein

flächen (5. 6) bei Zapfenteil (1) und Muffenteil (3) Medium unter Druck zwischen beide Teile zugeführt,

kegelstumipfförmige Ringbereiche (13, 14) besitzen um das Muffenteil auszudehnen und/oder das Zapfen-

und daß Muffenteil (3) und Zapfenteil (1) dazu pas- teil zusammenzuziehen, um allmählich die Vorsprünge

sende Flächen (15,16) aufweisen. außer Eingriff mit den Nuten zu k'fogen und so ein

3. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 40 Lösen der Verbindung in Längsrichtung zu ermögli- oder 2, dadurch gekannzeichnet, daß die Enden (9, chen. Damit jedoch das unter Druck stehende Medium 10,11,12) der Umfangsflächen (5,6) von Zapfenteil wirksam werden kann, müssen an beiden Seiten der (1) und Muffenteil (3) zumindest im Bereich der ke- überlappenden kegelstumpfförmigen Umfangsflächen gelstumpfförmigen Ringflächen (13, 14, 15, 16) frei Dichtungen vorgesehen werden. Da jedoch beim Ausvon Vorsprüngen und Nuten sind. 45 dehnen oder Zusammenziehen des Muffen- bzw. Zap-

4. Rohrverbindung nach einem tier Ansprüche 1 fenteils die Teile dazu neigen, von ihrer ursprünglichen bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende kreisförmigen Querschnittsform abzuweichen, besteht des Muffenteils (3) eine senkrecht zur Rohrachse die Gefahr, daß aufgrund der ovalen Form eines oder stehende Ringfläche (18) aufweist und daß das Zap- beider Teile die Dichtung zerstört wird, so daß der fenteil (1) mit einer dieser Ringfläche entsprechen- 50 Druck des zwischen beide Teile eingebrachten Meden Ringfläche (19) so versehen ist, daß die Ringflä- diums abfällt und die beiden ineinander geschobenen chen (18,19) in der Endstellung der starren Verbin- Teile nicht mehr voneinander getrennt werden können, dung der Teile (1,3) eine Auflage zur Übertragung Aus der DE-PS 22 07 641 sowie der DE-AS 20 49 580 axial wirkender Kräfte bilden. ist es bekannt, an den Endbereichen von durch ein

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch ge- 55 Druckfluid trennbaren kegelstumpfförmigen Flächen kennzeichnet, daß sich die Ringfläche (18) des freien Dichtungen vorzusehen, um bei der Trennung der Preß-Endes des Muffenteiles (3) als radial nach außen er- sitzverbindung einem zu schnellen Druckabfall entgestreckende Fläche an den kegelstumpfförmigen genzuwirken. Das Druckfluid dient jedoch bei den be-Ringbereich (14) anschließt. kannten Vorrichtungen ausschließlich dazu, ein relatives

60 axiales Verschieben der Teile der Pressitzverbindung zu

^ bewirken, wobei wie beim vorgenannten Stand der

jj*j Technik die Gefahr besteht, daß durch ein Verformen

^: '■ der beiden Teile die Dichtung beschädigt und dadurch

y Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine eine axiale Verschiebung zum Zusammenfügen oder

j'I Rohrverbindung, bestehend aus einem hohlen Zapfen- 65 Trennen der Teile unmöglich gemacht wird.

'J teil mit einer Kegelstumpfförmigen äußeren Umfangs- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rohr-

:^:if fläche und einem Muffenteil mit einer im wesentlichen verbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei

i/j kegeistumpfförmigen inneren Umfangsfläche, die der der eine Verformung der miteinander verbundenen