NO174067B - Roerforbindelse - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår gjenge-utforminger anvendt i rør-produkter slik som oljebrønn-produksjonsrør, foringsrør, led-ningsrør og borerør, som alle for enkelhets skyld betegnes som "rør". Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en rørforbindelse innbefattende en handel og hundel, et første innbyrdes inngripende gjengesett innbefattende et omkretsmessig mindre gjengesett på fremre ende av handelen, og et andre innbyrdes inngripende gjengesett som er aksialt forskjøvet derfra innbefattende et omkretsmessig større gjengesett på handelen.

I alminnelighet omfatter en rørforbindelse en handel ("pin") og en hundel ("box"). I enkelte tilfeller er hundelen innbefattet i en kopling der hver av dens to hundel-ender muliggjør skjøting av to rørlengder handel-ende mot handel-ende. Vanligvis danner imidlertid en rørforbindelse en skjøt mellom handelen til en første lengde og hundelen til en til-støtende annen lengde. I denne beskrivelse vil en slik vanlig forbindelse bli omtalt for enkelhets skyld, selv om det skal forstås at en "forbindelse" også innbefatter en forbindelse hvor der anvendes en kopling.

I årenes løp er der utviklet rørkoplinger som faller innenfor en rekke definerbare kategorier. The American Petroleum Institute (API) har standardisert en konisk enkelt-trinnforbindelse med en interferensgjenge.

Premie-rørgjengekonstruksjon ble innført ved fremkomsten av totrinns-gjengekonstruksjonen som først ble innført og utviklet av The Hydril Company. Konstruksjonen er vanligvis kjent innen industrien som hydril-gjengen, og er beskrevet i US-patent nr. 2.532.632 og 2.992.019. Ganske nylige for-bedringer i totrinns-gjengekonstruksjonene er vist f.eks. i US-patent nr. 4.161.332 og 4.192.533. Hydrils totrinns-gjengekonstruksj on var den første gjenge som ble spesielt utviklet for de stadig vanskeligere miljøfaktorer man møtte ved dypere brønner.

Forskjellige modifikasjoner av API-standardgjengen og hydril-premiegjengen er i årenes løp blitt utviklet for å tilfredsstille de stadig skiftende behov innen petroleums-industrien.

En totrinns-gjengekonstruksjon indikerer at der er et første gjengesett generelt ved en første og mindre diameter og et annet gjengesett aksielt forskjøvet bak det første gjenge-sett generelt ved en annen og større diameter. Betraktes alle typer rør kan handel-ender på rør enten være koniske eller ikke-koniske, og gjengene på disse kan også være koniske eller ikke-koniske uavhengig av røret. Ikke-koniske gjenger er parallelle med røraksen gjennom hele gjengesettet. Koniske gjengesett skråner ved vinkelen som skjærer røraksen. Koniske gjengesett kan omfatte bunner og topper som er parallelle med røraksen, parallelle med konusvinkelen eller en kombinasjon.

I et konisk gjengesett er gjengesettets diameter ikke konstant over hele dets lengde, slik som med en sylinder, men blir gradvis større ut fra gjengesettets fremre ende. Dvs. når man følger diameteren til en bunn eller en topp blir diameteren stadig større langs en spiral-eller skruebane som følger gj engesettet.

I tillegg er gjengesettene konstruert til å være fritt-løpende (eller klaring) eller presspasning. I en frittløpende konstruksjon kan de samvirkende gjengesett på en handel og hundel sammensettes uten presspasning, med klaring mellom de komplementære brønner, topper og gjengeflanker. Gjenger med presspasning griper faktisk inn i hverandre under sammen-stilling og yter motstand under sammenskruing. API-gjengen er en presspasning-konstruksjon mens Hydrils ikke-koniske totrinns premiegjenge er frittløpende.

API presspasningsgjenger er vanligvis basert på at inn-grepet mellom de samvirkende gjenger skal sørge for både dreiemoment-anslaget og hovedtetningen ved forbindelsen. Frittløpende gjenger krever både et dreiemoment-anslag (ved full sammenskruing) og en uavhengig tetning for å fullføre forbindelsen. Der er tre steder for dreiemoment-skulder-virkning i en totrinns gjenge: ved trinnet mellom gjengesettene; påfølgende eller bak det andre og større gjengesett på handelen; og ved handelspissen. De samme områder kan benyttes for fluidtetningssteder. Der er følgelig tre mulige fluidtetningssteder.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret gjengeform som har et totrinns gjengearrangement med ulike gjengesett-lengder for å maksimalisere strekk-effektiviteten til den derved fremstilte forbindelse for å maksimalisere hundelens stivhet og å maksimalisere midt-tetningsintegriteten med hensyn til innvendig trykk, samtidig med utnyttelse av handelspiss-primærtetningen ved kjente premieforbindelser.

Det er et annet formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret gjengeform ved et totrinns gjengearrangement med en dobbelt dreiemomentskulder for å forbedre utløsnings-dreiemoment.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret forbindelse for derved å gjøre den forholdsvis ufølsom for innslutning av gjenge-smøremidler som kan ha en tendens til å blokkere trykkenergieffekten på handelspissens hovedtetning, og tilveiebringe ekstra sammen-føynings-dreiemoment samtidig som man unngår høy trykk-belastning, å minimalisere tendenser til utbuling av hundelen, og å tilveiebringe en bedre fordeling av belastningen.

Et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret innledningskonstruksjon og en forbedret kompletteringskonstruksjon på et gjengesett for å maksimalisere anvendbarheten av innledningsgjengene og kom-pletterings-gjengene.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et forbedret gjengesett-arrangement i en totrinns-eller tosetts gjenge der konusvinkelen for handelen og hundelen er ulike slik at belastningen på forbindelsen blir jevnere fordelt.

Det er også et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret gjengesett-arrangement i en totrinns gjenge der hvert gjengesett omfatter gjenger med negativ flanke, idet der også er en mellomliggende dreiemoment-skulder hvis dreiemomentvirkning forhøyes ved tilstedeværelsen av gjenger med negativ flanke på hver side av denne.

Det er et annet formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret arrangement ved et konisk gjenge-sett med en dreiemoment-skulder ved begge ender av dette.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et forbedret totrinns gjengearrangement hvor der er en optimal innbefatning av to tetninger og to dreiemomentskuldre.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en rør-forbindelse av den innledningsvis angitte art, ved at det første gjengesett har et færre antall gjenger enn det andre gjengesett for derved å danne et mindre gjengeareal enn det andre gjengesett.

Foreliggende oppfinnelse er en variasjon av Hydrils premie-gjenge ved at den anvender en frittløpende, totrinns gjenge med dreiemoment-anslag og tetninger uavhengige av gjengesettene. Foreliggende oppfinnelse utnytter forbedrete konstruksjonskombinasjoner for å bedre strekk-effektiviteten, minske uthoppings- og sprengningstendensene og bedre forbindelsens lekkasjemotstand. Dette gir en forbindelse med det samme rørlegeme som kjente forbindelser, men med høyere strekk-, spreng- og trykkfasthet.

En foretrukket utføringsform av den koniske forbindelse ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende, men omfatter generelt et første innbyrdes inngripende gjengesett av en mindre diameter og et annet innbyrdes inngripende gjengesett av en større diameter. Hvert gjengesett omfatter gjengebunner og gjengetopper som er parallelle med aksen i lengdesnitt, men som er spiralformet konisk avsmalnende. Det mindre gjengesett er fremme på handelen foran det større gjengesett. I den viste, foretrukne utføringsform har det fremre og mindre gjengesett færre gjenger enn det større gjengesett, idet det forholdsvis antall gjenger i settene kan velges for å optimalisere handelens og hundelens relative tverrsnittsdimensjoner ved de steder der kritiske spenninger opptrer.

Handelens og hundelens relative lengdedimensjoner, særlig i det større gjengesett, bestemmes også slik at der er en dreiemomentskulder mellom det første gjengesett og det andre gjengesett for å oppta mer enn 50% av dreiemomentbelastningen. Den gjenværende dreiemoment-belastning opptas av dreiemomentskulderen bak det andre gjengesett på handelen. Dette balan-serte dreiemoment-arrangement minimaliserer utbulingstrykk på hundelen.

Den innledende delgjenge og ende-delgjengen til hvert gjengesett er utformet slik at den er mer anvendbar og funk-sjonell enn ved tidligere kjente gjenger. Den innledende delgjenge-bunn er sylindrisk eller "rett" i forhold til lengdeaksen idet den første fulle gjengebunn og -topp innleder konusformen. Med "rett" menes at der ikke er noen spiral-konusform ved de innledende deigjenger. Ende-delgjengetoppen er også gjort rett, selv om den umiddelbart etterfølgende fulle gjenge hører til den koniske gjengesekvens.

Spiral-konusformen til handelens første eller mindre

gjengesett er forskjellig fra spiral-konusformen til hundelens tilsvarende første eller lille gjengesett. Spiral-konusformen til handelens andre eller større gjengesett kan også være forskjellig fra spiral-konusformen til hundelens tilsvarende

andre eller større gjengesett. I den foretrukne utførings-form, er konusformen på handelens lille gjenge, målt fra

røraksen, mindre enn de tilsvarende hundelgjenger, mens konusformen på handelens store gjenger er større enn de tilsvarende hundelgjenger. Dette arrangement gir en jevnere utbalansering av spenning på de respektive gjenger.

Gjengene til begge gjengesett omfatter fortrinnsvis negative flanke- eller krokprofiler. I tillegg til dreiemomentskulderen beliggende mellom gjengesettene er der også en lagerflate som danner en tetning ved dreiemoment-skulderens bunn. En tetning kan også fortrinnsvis være anordnet ved hjelp av en passende lagerflate beliggende ved bunnen av den andre dreiemoment-skulder beliggende bak det andre gjenge-sett .

For bedre å gjøre det klart hvorledes de ovennevnte trekk, fordeler og formål ved oppfinnelsen, såvel som andre som vil fremgå, oppnås og kan forstås i detalj kan en nærmere beskrivelse av den ovenfor kort resymerte oppfinnelse finnes i tilknytning til utføringsformene av denne som er vist i de medfølgende tegninger, hvilke tegninger utgjør en del av denne fremstilling. Det skal imidlertid bemerkes at de medfølgende tegninger bare viser foretrukne utføringsformer av opp-finnelsen og skal derfor ikke ansees å begrense dens omfang idet oppfinnelsen kan omfatte andre like effektive utførings-former. Figur 1 er et lengdesnitt av en forbindelse og viser en foretrukket utføringsform av oppfinnelsen. Figur 2 er et detaljert lengdesnitt av handelen i en fore-trukket utføringsform av forbindelsen vist i figur 1. Figur 3 er et riss i større målestokk av området betegnet "3" i figur 2. Figur 4 er et riss i større målestokk av området betegnet "4" i figur 2. Figur 5 er et riss i større målestokk av området betegnet "5" i figur 2. Figur 6 er et gjenge-tverrsnitt i større målestokk av andelen vist i figur 2. Figur 7 er et detaljert lengdesnitt av hundelen i en foretrukket utføringsform av oppfinnelsen vist i figur 1. Figur 8 er et riss i større målestokk av området betegnet som "8" i figur 7. Figur 9 er et riss i større målestokk av området betegnet som "9" i figur 7. Figur 10 er et riss i større målestokk av området be-tegnet som "10" i figur 7. Figur 11 er et lille-trinn- eller store-trinn gjenge-tverrsnitt av hundelen vist i figur 7. Figur 12 er et skrå-riss av en innledende delgjenge ved et gjengesett som anvendes i en foretrukket utføringsform av opp-finnelsen. Figur 13 er et lengdesnitt av forbindelsen vist i figur 1, der tverr-konusformene er overdrevet i illustrasjonsøyemed. Figur 14 er et skjematisk riss av et lengdesnitt av en alternativ gjengeform i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Figur 15 er et skjematisk lengdesnitt av en annen alternativ gjengeform i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Den følgende beskrivelse av en foretrukket utføringsform viser hvorledes kritiske tverrsnittsarealer ved en forbindelse kan optimaliseres samtidig som de lastbærende arealer maksi-maliseres. Ved å velge uensartete konusformer, modifisering av tetnings- og dreiemomentskulder-plassering, og kombinere de positive konstruksjonskriteria av både kjente koniske forbindelser samt også kjente ikke-koniske forbindelser, oppnås en fleksibel forbindelseskonstruksjon som lar anvendelsen bestemme utformingen av forbindelsen istedenfor vice versa. Dvs., ved å bruke de her beskrevne konstruksjonskriterier kan man konstruere en forbindelse som tilfredsstiller de mest kritiske anvendelses-kriterier ved å optimalisere konstruksjonen rundt disse kriterier. I det følgende er en slik ut-føringsform beskrevet nærmere.

Idet det nå henvises spesielt til tegningene, og først til figur 1, er en foretrukket utføringsform av forbindelsen ifølge oppfinnelsen vist i lengdesnitt. Forbindelsen omfatter generelt en handel 10 og en hundel 12. Forbindelsens akse 14 er aksen til både handelen og hundelen og til boringsåpningen gjennom forbindelsen. Der er to samvirkende gjengesett. Gjengesett 16 omfatter gjengene på fremre ende av handelen og gjengesett 18 omfatter gjengene i det andre eller større gjengesett som er forskjøvet i lengderetningen fra dette. For enkelhets skyld betegnes gjengesett 16 som det "lille" gjenge-sett eller trinn ettersom dets diameter og omkrets er generelt mindre enn for gjengesettet eller trinnet 18, som for enkelhets skyld betegnes som det "store" gjengesett eller trinn.

Handelens 10 parti foran det lille gjengesett 16 betegnes som handelspissen 20. Handelspissen 20 er ikke jevnt konisk som forklart nedenfor. Innledningsvis er der et konisk parti 22 og umiddelbart foran den innledende delgjenge er styreflate 42.

Midtpartiet av forbindelsen mellom det store og lille gjengesett omfatter generelt lagerflate 24 og dreiemoment-skulder 26. Der er også en styreflate 28 umiddelbart foran den innledende delgjenge i det store trinnsett 18. Dreiemomentskulder 30 er beliggende bak gjengesettet 18. Der er imidlertid ingen lagerflate foran dreiemomentskulderen 30 som ved dreiemomentskulderen 26.

Handelens 10 gjenger er med sikte på relativ rekkefølge betegnet fra høyre mot venstre slik de er vist i figur 1.

Dvs. den innledende delgjenge 32 i gjengesettet 16 følges av den første fulle gjenge 34. Den siste fulle gjenge i gjenge-settet 16 er gjengen 36, som følges av den siste delgjenge 38 i gjengesettet. Som vist går toppen til deigjengen 38 på handelen jevnt over i lager- eller tetningsflaten 24 på en måte som skal forklares nærmere i det følgende. I mange tilfeller, avhengig av forbindelsens størrelse, er der et rom eller plant område mellom toppen 38 og tetningen 24. Som vist her er imidlertid forbindelsen fullt funksjonsdyktig når toppen 38 går jevnt over i tetningen 24.

For ytterligere å forenkle beskrivelsen er gjengene i hundelen 12 angitt i samme rekkefølge fra høyre mot venstre som gjengene på handelen. Følgelig er hundelens første delgjenge den delgjenge som er dypest inne i hundelens opptaks-hulrom og som danner inngrep med deigjengen 32 på handelen når forbindelsen er fullt sammenskrudd. Den første fulle gjenge på hundelen er gjengen nærmest hundelens nettopp beskrevne innledende delgjenge. Det følger da at den siste fulle gjenge på hundelens store gjengesett er gjengen 4 0 som er den første gjenge i åpningen eller hulrommet i hundelen.

Gjengekonstruksjonen til den foretrukne utføringsform som er vist omfatter en gjengeprofil som generelt har en negativ eller krokformet belastningsflanke. Selv om der er mange fordeler ved en slik gjengeprofil, som forklart bl.a. i US-patent nr. 4.161.332 og 4.192.533, vil fordelene ved de gjenge-arrangementer som her er beskrevet også bli oppnådd for gjengeprofiler som er positive såfremt intet annet er spesielt nevnt som fordel som skyldes tilstedeværelsen av negative belastningsflanker.

Videre gjelder konstruksjonen av det relative antall av gjenger som skal omtales koniske gjengesett der gjengene skrider frem gjennom stadig større diametre bort fra handelspissen. Imidlertid er konstruksjonsformlene også anvendbare på ikke-koniske gjenger.

Idet det nå henvises til de innbyrdes relaterte plasser-inger av forbindelsens handel og hundel, er arealet Ab normal-ener tverrsnittsarealet (dvs. arealet av en skive som er tatt i rett vinkel på aksen 14) til hundelen ved bunnen av den første gjenge i hundelens lille trinn. Arealet Ap er normal-ener tverrsnittsarealet til handelen ved bunnen av den siste gjenge i handelens store trinn. Arealet AbL er normal- eller tverrsnittsarealet til hundelen ved bunnen av den første gjenge i hundelens store trinn. Arealet ApS er normal- eller tverrsnittsarealet til handelen ved bunnen av den siste gjenge i handelens lille trinn. Arealet ATL er belastningsarealet til spiralen som avgrenser flankene på gjengene i det store trinn. Arealet ATS er det totale belastningsareal til spiralen som avgrenser flankene på gjengene i det lille trinn.

Ved å anvende deigjenger, innledende gjenger og slutt-gjenger på hvert trinn kan en se at de optimale konstruksjonskriterier oppnås der arealene Ab, AbL, Ap og ApS er maksimalisert mens arealene ATL og ATS også er maksimalisert. Dette opprett-holder de kritiske tverrsnittsarealer til handelen og hundelen på et maksimum samtidig som det gir det størst mulige gjengeareal ATL og ATS for å oppta forbindelsesbelastningen.

Selv om fordelene ved gjengearrangementene oppnås når gjengearealet ATS gjøres mindre enn gjengearealet ATL alene, er denne forbindelsesgeometri optimalisert for en forbindelse der andelens tverrsnittsareal Ap er det kritiske tverrsnittsareal når følgende benyttes som konstruksjons-retningslinjer:

Når hundelens tverrsnittsareal Ab er det kritiske tverrsnittsareal benyttes følgende forhold som konstruksjons-retningslinjer:

Det kritiske tverrsnitt bestemmes av anvendelsen, materialet og omgivelsesforholdene. Normalt er hundel-arealet Ab referanse-dimensjonen eller konstruksj ons-utgangspunktet for etablering av de relative verdier for de andre ovenfor de-finerte dimensjoner. Forbindelsens utvendige dimensjon bestemmes av markedsforholdene, som også bestemmer handelens og hundelens ytter- og innerdiametertilstand.

Det vil være klart at basis-gjengediameteren til det store gjengesett er større enn basis-gjengediameteren til det lille gjengesett. For den samme normale tverrsnittsdimensjon som sett i figur 1, vil derfor arealet AbL være større enn arealet ApS. For å etablere arealet AbL ved et ønskelig forholdsvis stort areal til areal ApS, kan det være nødvendig å etablere antallet gjenger som inngår i arealet ATS mindre enn antallet gjenger som inngår i arealet ATL. Antallet gjenger for å optimalisere arealene til de ovenfor angitte formler kan føre til at antallet gjenger i det lille gjengesett blir større eller lik antallet gjenger i det store gjengesett. Normalt vil imidlertid antall gjenger i det lille sett være omtrent en sjettedel til en todel færre enn antallet gjenger i det store sett. Generelt vil antallet ligge innenfor gjenge-forholdsområdet fra 1/6 til 9/10.

Som det videre vil være klart kan den konstruksjons-messige stivhet til handelens og hundelens tverrsnittsarealer og belastningsflankearealer tilpasses hverandre med stor finhet ved passende dimensjonering av gjengesettenes innledende delgjenger og/eller ved konusformen til bunnene og/eller toppene til i det minste noen av gjengene i det ene eller begge gjengesett på en måte som angitt i det følgende.

Under anvendelse av disse konstruksjons-retningslinjer, slik det fremgår av figur 1, er hundelens ytre radielle stivhet ved lagerflaten 24 minst like stor som handelens ytre radielle stivhet ved dette punkt. Dette er ønskelig fordi andelen er konstruert til å tvinges mot hundelen under belastning for å oppnå tilstrekkelig aktivisering av tetningene. For å oppnå dette blir handel-stivheten og hundel-stivheten tatt i betraktning ved anvendelse av konstruksjonsformlene.

En detalj ved en foretrukket utføringsform av en handel er vist i figur 2. Som tidligere nevnt er der fortrinnsvis to dreiemomentskuldre, skulder 26, på et sted mellom gjengesettene, og skulder 30, bak det andre eller store gjengesett. I den viste konstruksjon anvendes den mellomliggende skulder 26 som den primære dreiemomentskulder og holder skulderen 3 0 som en sekundær dreiemomentskulder. Ved riktig dimensjonering av hundelens og handelens relative lengder, særlig med hensyn til lengden av disse elementer i forhold til det store gjenge-sett, kan dreiemomentskulderen 26 konstrueres til å bære den nominelle belastning. Skulderen 30 utgjør en støtteskulder som opptar overbelastninger i tilfelle av for stort dreiemoment eller når kompresjonsbelastningen overskrider for-bindelsesforholdene. Med en slik konstruksjon vil dreiemoment-støtteskulderen minske muligheten for uthopping selv under overbelastningsforhold. Slikt dreiemoment er også forenelig med utligning av flanke-belastning som ovenfor omtalt. Dette motvirker også tendenser til utbuling, hvilket i sin tur forbedrer tetningsevnen. Det vil forstås at ved hensiktsmessig dimensjonering av hundelens og handelens relative proporsjonsmessige lengder kan belastningen fordeles mellom dreiemomentskuldrene 26 og 30 i hvilket som helst ønsket forhold.

Begge dreiemomentskuldre danner enten en rett vinkel, eller fortrinnsvis, en skjev vinkel med forbindelsens akse 14. Det fremgår av figur 4 at en foretrukket vinkel for skulderen 26 er 80°, selv om et område fra 60°-90° er akseptabelt.

Når det gjelder handelspissen 20, slik det best fremgår av figur 3 og 12, omfatter overflaten et konisk avsmalnende parti 42 nær frontenden, som danner den primære tetningsflate på handelen. Beliggende bak de koniske parti 42 er en rett seksjon eller en styreflate 22 som fordelaktig har samme diameter som gjengebunnen ved begynnelsen av den innledende delgjenge 32. Som vist i figur 12 er videre diameteren til styreflaten 22 og til bunnflaten 44 foran innledningsgjengen den samme som diameteren til bunnen 46 mellom toppen av den innledende delgjenge 32 og den første fulle gjenge 34, dvs. der er ingen spiral-avsmalning. De ovenfor omtalte bunn-dimensjoner er sylindriske uten noen dimensjonsutvidelse av bunndiameteren langs gjengens spiralbane. Avsmalningen begynner ved bunnflaten mellom den første fulle gjenge 34 og den nærmest påfølgende gjenge.

Den ovenfor beskrevne utforming skiller seg fra konisk av-smalnende gjenger i alminnelighet, der spiral-avsmalningen mot bunndiameteren begynner med styreflaten. I standard-gjengearrangementet er der følgelig en gradvis større diameter ved bunnflatene 42, 44 og 46 i figur 12. Oppfinnelsen oppnår omtrent 30% mer anvendbar gjengekontakt for den samme gjenge-omdreining enn standard-gjengearrangementet.

Idet det henvises til figur 4 skal bemerkes at i tillegg til den ovenfor beskrevne dimensjonsmessige utforming som foreligger ved begynnelsen av det lille gjengesett 16, foreligger den samme dimensjonsmessige utforming ved begynnelsen av det store gjengesett 18. Dvs., styreflaten 28 har den samme bunndimensjon opptil og innbefattende begynnelsen av den innledende delgjenge 46 og forbi bunnflaten 48 som ligger mellom den innledende delgjenge 4 6 og den første fulle gjenge 50 i det store gjengesett 18.

Figur 6 viser gjengeprofilene for hver gjenge som ikke omfatter de første og siste delgjenger. Både bunnene og toppene er spiral-avsmalnende som vist. Imidlertid er lengdesnitt-dimensjonen til bunnene, vist som en typisk bunn 52, og til toppene, vist som typiske topper 54 og 56, parallelle med forbindelsens akse. I den viste utføringsform danner inn-stikk-flankene 58 og 60 en større vinkel enn belastningsflankene 62 og 64, hvilket er normalt for en krokgjengeform. Vinkelvariasjonen letter innstikking og sammenskruing.

Ved enden av gjengesettet 16 er der et lignende forhold som ved den innledende delgjenge hvilket lettest kan oppfattes ved å studere hundelen som vist i figur 7 og 9.

Den siste fulle gjenge i det lille gjengesett på hundelen er gjengen 66. Denne gjenge følges av delgjengesett 68 som er den siste gjenge i settet. Gjengens 68 topphøyde er således mindre enn gjengens 66 topphøyde. Diameteren til bunnen 70 mellom toppene og diameteren til styreflaten 72 som følger etter toppen 68 er den samme uten noen spiral-avsmalning av bunnen etter begynnelsen av bunnflaten 70.

Idet det nå henvises til figur 1, 5 og 8 for illustrering av gjengeområdet ved det siste parti av det store gjengesett, fremgår det av figur 1 at der er ingen radiell kontakt mellom handelens og hundelens flater foran dreiemomentskulderen 30. Dette oppnås på grunn av mangelen på spiral-avsmalning av topp-dimensjonen mellom den siste fulle gjenge 74 på handelen og deigjengen 76, selv om bunndimensjonen avsmalner mot enden. Dette er i motsetning til de to siste gjenger 78 og 80 på hundelens store gjengesett. Det skal bemerkes at både topp-diameteren og bunndiameteren til disse gjenger er spiral-avsmalnende mot deres respektive endearealer, for derved å forklare den radielle adskillelse mellom deres respektive styreflater. I den viste utføringsform letter dette innstikking og sammensetning. Radiell kontakt kan oppnås i disse tilfeller der en tetning er ønsket på dette punkt.

Det vises nå til figur 4 og 9. Figur 4 viser den konisk avsmalnende flate eller areal 24 på handelen som følger den siste gjenge i det lille gjengesett som sammenpasser med det konisk av-smalnende flateparti 72 på hundelen. Dette danner en metallisk tetning foran dreiemomentskulderen 26 når forbindelsen opprettes.

På samme måte viser figur 10 en konisk avsmalnende flate eller areal 84 på hundelen foran den første gjenge i det lille gjengesett, som sammenpasser med det ovenfor omtalte koniske parti 22 på handelen. Dette skaper også en metallisk tetning foran det lille gjengesett. Tetning på denne måte gir en ønskelig dobbelt tetning ved handelspissen og forbindelsens midtparti. Klaring ved dreiemomentskulderen 30 (figur 1) utelukker tetning på dette sted, og vil følgelig ytterligere minske utbuling og uthoppingstendenser ved forbindelsen. Figur 11 viser profilene til den store trinngjenge og lille trinngjenge på hundelen, bortsett fra de tidligere omtalte deigjenger. Figur 13 viser i lengdesnitt den relative avsmalning av handelen og hundelen ifølge figur 1. På tegningen er gjenge-settet 16a hundelens lille gjengesett, gjengesettet 16b er handelens lille gjengesett, gjengesettet 18a er hundelens store gjengesett og gjengesettet 18b er handelens store gjengesett. I de avsmalnende forbindelser ifølge teknikkens stilling tilsvarer hver av handel-gjengesettenes avsmalning i lengderetningen hundelens respektive gjengesett. Dvs. handelens lille gjengesett vil ha samme avsmalning som hundelens lille gjengesett. Handelens store gjengesett vil ha samme avsmalning som hundelens store gjengesett. Dessuten vil avsmalningen av de små gjengesett og avsmalningen av de store gjengesett være de samme.

I gjengesett-arrangementet vist her, med alle vinkler

målt fra røraksen, er den langsgående gjengesett-avsmalnings-profil til handelens lille gjengesett 16b og handelens store gjengesett 18b fortrinnsvis den samme. Hundel-gjengesettenes avsmalnings- eller konusvinkler er imidlertid slik at der dannes en radiell klaring mellom handel og hundel i forbindelsens midtseksjon, idet de respektive gjengesett konvergerer forover og bakover derfra. Videre er de andre dimensjoner slik at gjengene i gjengesettene 16b og 16a passer tett sammen ved deres belastningsflanker ved begynnelsen av disse gjengesett gradvis økende til et tettere og tettere forhold idet avsmalningene konvergerer ved enden av disse gjengesett. Belastningsflankene til de siste respektive gjenger i de små gjengesett og de store gjengesett passer tett sammen.

Et eksempel på en foretrukket utføringsform av opp-finnelsen omfatter en handel med gjengesett som har en avsmalning på 0,09 cm pr. lengde-cm og en hundel med en avsmalning ved det lille gjengesett på 0,088 cm pr. lengde-cm og en avsmalning ved det store gjengesett på 0,090 cm pr. lengde-cm. Avsmalningen ved det store gjengesett kan være noe større enn avsmalningen ved det tilsvarende handel-sett.

Med ulike avsmalninger av den beskrevne art har en funnet at spenningene på gjengesettene under belastning blir jevnere fordelt fra gjenge til gjenge enn når avsmalningsvinkelen til gjengesettene på handelen og hundelen er nøyaktig den samme.

Idet det igjen vises til figur 1 skal de konvensjonelle roller til tetningsflåtene og dreiemomentflåtene omtales nærmere. Den indre primære tetning er ved en flate 22 og den sekundære indre tetning er ved flate 24. Ved "primær" og "sekundær" menes den tetning som beskytter mot trykklekkasjer fra "innvendig" retning. Fluid under trykk innenfra vil først bli avtettet ved flaten 22, men skulle der opptre noen lekkasje på dette punkt vil sekundær- eller støttetetningen 24 hindre at fluid unnslipper. Tetningen 24 er imidlertid den "primære" tetning for den utvendige retning. Ettersom der ikke er anordnet noen tetning i nærheten av skulderen 30, vil utvendig trykkfluid primært bli avtettet ved tetningen 24. I tilfelle av noen lekkasje der vil tetningen 22 danne en sekundær ytre tetning.

Oppmerksomheten henledes nå på midtseksjonen og særlig på lagerflaten 24. På hver side av denne flate er der i den viste utføringsform belastningsgjenger med negativ flanke, stundom be-tegnet som krok- eller hakegjenger. Slike gjenger har den egen-skap at de snur de radielle spenninger i hundelen og handelen, som normalt opptrer ved gjenger med positiv be-lastningsf lanke. Dvs. en gjenge med positiv belastningsflanke som er aksielt strekkbelastet vil søke å ekspandere hundelen. Når en forbindelse med gjenger med negativ belastningsflanke tiltrekkes blir imidlertid hundelen trukket radielt innad. Handelen utsettes for radielle trykk motsatt de trykk som hundelen utsettes for. Med tetningen beliggende ved lagerflaten 24 mellom hakegjengene, vil tetningen ha en tendens til å strammes under trykk istedenfor å adskilles, og derved danne en bedre tetning enn ifølge teknikkens stilling.

Alternative konstruksjoner av handel-gjengene i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist i figur 14 og 15. Disse gjenge-sett er utvidelser av idéen vist i figur 12. I figur 14 har bunnene 100, 102, 104 og 106 i de første gjenger ingen spiralavsmalning, mens gjengetoppene har dette. Nær enden av gjenge-settet er bunnene 108, 110, 112 og 114 spiralavsmalnet, mens toppene ikke er det. I gj engesettets midtparti er både bunnene og toppene "rette" eller ikke-avsmalnende.

Figur 15 viser et gjengesett med rette bunner og avsmalnende topper i frontpartiet som går over i en form med avsmalnende bunner og rette topper, idet der ikke er noen mellomliggende gjenger med rette bunner og topper.

Veggtykkelsesdimensjonene for gjengesettene på figur 14 og 15 er gunstige sammenlignet med de som tidligeré er beskrevet for figur 12, men gjengebelastningsflankenes areal er større ved ut-føringsformene ifølge figur 14 og 15. Den større dybde av gjengene i midten av disse gjengesett elimi-nerer helt problemet med uthopping samtidig som den samme strekk-effektivitet ved rør-seksjoner enn ved gjengeformen ifølge figur 12.

Selv om spesielle utføringsformer av oppfinnelsen er vist og beskrevet, med mange antydete variasjoner, skal det forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse, ettersom mange modifikasjoner kan utføres og vil være innlysende for fagmenn på området.

Claims (29)

1. Rørforbindelse innbefattende en handel (10) og en hundel (12) , et første innbyrdes inngripende gjengesett (16) innbefattende et omkretsmessig mindre gjengesett (16b) på fremre ende av handelen (10), og et andre innbyrdes inngripende gjengesett (18) som er aksielt forskjøvet derfra innbefattende et omkretsmessig større gjengesett (18b) på handelen (10), karakterisert ved at det første gjengesett (16) har et færre antall gjenger enn det andre gjengesett (18) for derved å danne et mindre gjengeareal enn det andre gjenge-sett (18).

2. Rørforbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at det første gjengesett (16) i antall er større eller lik halvdelen av antallet gjenger på det andre gjengesett (18).

3. Rørforbindelse ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den radielle vegg-tykkelse til hundelen (12) radielt utad fra en lagerflate (24) bak den siste gjenge på handelens (10) omkretsmessig mindre gjengesett (16b) er minst så stiv som veggtykkelsen til handelen (10) radielt innenfor lagerflaten (24).

4. Rørforbindelse ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at de suksessive gjenger på hvert av gjengesettene (16, 18) som går frem mot enden av handelen (10) har en respektivt redusert diameter.

5. Rørforbindelse ifølge krav 1. karakterisert ved at det første gjengesett (16) har et mindre belastningsflankeareal (ATS) enn be-lastningsf lankearealet (ATL) til det andre gjengesett (18), idet handelens (10) tverrsnittsareal (Ap, Aps) ved bunnen av dets omkretsmessig største gjenge pluss belastningsflankearealene (ATL, ATS) er tilpasset tverrsnittsarealet (Ab, AbL) til hundelen (12) ved bunnen av dens omkretsmessig minste gjenge pluss nevnte belastningsflankeareal (ATL, ATS).

6. Rørforbindelse ifølge krav 5, karakterisert ved at tverrsnittsarealene (Ap, Aps, Ab, AbL) og belastningsflankearealene (ATS, ATL) er tilpasset ved at i det minste ett av gjengesettene (16, 18) omfatter en passende dimensjonert innledende delgjenge (32, 38, 47) .

7. Rørforbindelse ifølge krav 5, karakterisert ved at tverrsnittsarealene (Ap, Aps, Ab, AbL) og belastningsflankearealene (ATS/ ATL) er tilpasset ved at minst ett av gjengesettene (16, 18) innbefatter enkelte gjenger (32) som skruelinjemessig er av konstant diameter i forhold til minst én av deres bunn- (42, 46) og topp-dimensjoner som passer til andre gjenger (32) av skruelinjemessig konstant diameter.

8. Rørforbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at det første innbyrdes inngripende gjengesett (16) innbefatter et omkretsmessig lite gjengesett (16a) dypest inne i hundelen (12) tilsvarende det omkretsmessig minste gjengesett (16b) pa handelens (10) fremre ende.

9. Rørforbindelse ifølge krav 8, karakterisert ved at handelen (10) har et normalt tverrsnittsareal (Ap) ved den siste gjenge (40) i det større gjengesett (18a) som er større enn det normale tverrsnittsareal (Ab) til hundelen (12) ved den dypeste første gjenge (32) i det mindre gjengesett (16b), idet tverrsnitts-arealet (Ap) som et maksimum er lik summen av (ATL) til be-lastningsf lanken langs spirallengden av det større gjengesett (18) og det normale tverrsnittsareal (Aps) til handelen (10) ved den siste gjenge (68) i det mindre gjengesett (16a), og idet tverrsnittsarealet (Ap) som et maksimum er lik summen av arealet (ATS) til belastningsflanken langs spirallengden av det mindre gjengesett (16) og det normale tverrsnittsareal (AbL) til hundelen (12) ved den første gjenge (47) i det større gjengesett (18b).

10. Rørforbindelse ifølge krav 9, karakterisert ved at arealet (AbL) er større enn arealet (Aps) og at arealet (ATL) er større enn arealet (A<T>S) .

11. Rørforbindelse ifølge krav 8, karakterisert ved at hundelen (12) har et normalt tverrsnittsareal (Ab) ved den dypeste første gjenge (32) i det mindre gjengesett (16b) som er mindre enn det normale tverrsnittsareal (Ap) til handelen (10) ved den siste gjenge (40) i det større gjengesett (18a), idet tverrsnitt-arealet (Ab) som et maksimum er lik summen av arealet (ATS) til belastningsflanken langs spirallengden av dets mindre gjenge-sett (16) og det normale tverrsnittsareal (AbL) til hundelen (12) ved den første gjenge (47) i det større gjengesett (18b).

12. Rørforbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at minst ett av gjengesettene (16, 18) ved sitt fremre handelende-parti omfatter minst to gjenger som er skruelinjemessig avsmalnende i minst den ene av deres bunn- (108, 110, 112, 114) eller toppdimen-sjon og at minst to gjenger er av konstant diameter i minst den ene av deres bunn- (100, 102, 104, 106) eller topp-dimensjon.

13. Rørforbindelse ifølge krav 12, karakterisert ved at gjengene (32, 47) som har konstant diameter er beliggende ved gjengesettets (16, 18) forside.

14. Rørforbinelse ifølge krav 1, karakterisert ved at handelen (10) og hundelen (12) er avsmalnende og at styrediameterbunnen (42) forut for den delvise gjenge (32) forut for den første fullstendige gjenge (34) i det første gjengesett (16b) på handelen (10) er parallell med forbindelsens akse, og bunnen (46) mellom den delvise gjenge (32) og den første fullstendige gjenge (34) i det første gjengesett (16b) på handelen (10) er parallell med aksen (14) til forbindelsen og har samme diameter som styrediameteren.

15. Rørforbindelse ifølge krav 14, karakterisert ved at i det minste bunnen mellom den første fullstendige gjenge (34) i det første gjengesett (16b) på handelen (10) og den andre fullstendige gjenge er parallelle med forbindelsens akse (14) og har samme diameter som styrediameteren.

16- Rørforbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at handelen (10) og hundelen (12) er avsmalnende, og at gjengetoppen og -bunnen mellom den innledende delvise gjenge (32) i det første gjengesett (16b) på handelen (10) foran den påfølgende gjenge hver er av konstant diameter, idet gjengetoppen og -bunnen til den første delvise gjenge i det første gjengesett (16a) på hundelen (12) som svarer til den innledende delvise gjenge (32) på det første gjengesett (16b) på handelen (10) foran den påfølgende gjenge hver er av konstant diameter og idet minst størstedelen av de øvrige gjengetopper fullstendige gjenge og bunner i det første gjengesett er skruelinjemessig av-smalnende.

17. Rørforbindelse ifølge krav 16, karakterisert ved at gjengetoppen og -bunnen (48) mellom den innledende delvise gjenge (47) i det andre gjengesett (18b) på handelen (10) forut for den påfølgende gjenge (50) hver er av konstant diameter, og at gjengetoppen og -bunnen til den første delvise gjenge i det andre gjenge-sett (18a) på hundelen (12) som svarer til den innledende delvise gjenge (47) i det andre gjengesett (18b) på handelen (10) forut for den påfølgende gjenge (50) hver er av konstant diameter.

18. Rørforbindelse ifølge krav 16, karakterisert ved at gjengetoppen og -bunnen til den første fullstendige gjenge (36) i det første gjenge-sett (16b) på handelen (10) hver er av konstant diameter, og at gjengetoppen og -bunnen til den påfølgende delvise gjenge (38) nærmest den første fullstendige gjenge (36) i det første gjengesett (16b) på handelen (10) hver er av konstant diameter.

19. Rørforbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at handelen (10) og hundelen (12) er avsmalnende, og at handelens (10) avsmalningsvinkel i forhold til forbindelsens akse (14) er større enn avsmalningsvinkelen til hundelen (12) i det første gjengesett (16a), og handelens (10) avsmalningsvinkel i forhold til forbindelsens akse (14) er mindre enn avsmalningsvinkelen til hundelen (12) i det andre gjengesett (18a), at gjengene i gjengesettene (16, 18) har krokete belastningsflanker (62, 64), idet den kombinerte effekt av gjenge-avsmålning-mistilpasning og krokete gjengebelastningsflanke (62, 64) skaper et variert gjengeinngrep fra gjenge til gjenge i hver av gjengesettene (16, 18) for derved å skape en jevnere fordeling av gjengebelastning enn med gjengene i gjengesett som har samme avsmalningsvinkel på både handelen (10) og hundelen (12) .

20. Rørforbindelse ifølge krav 19, karakterisert ved at de respektive avsmal-ningsvinkler er i forhold til skruelinjeprogresjonen til gjengene i gjengesettene (16, 18), idet bunnene og toppene til gjengesettene (16, 18) er parallelle med forbindelsens (14) akse.

21. Rørforbindelse ifølge krav 19 eller 20, karakterisert ved at en normal strekkbelastning fordeler forbindelsens belastning stort sett jevnt mellom gjengenes belastningsflanker (62, 64).

22. Rørforbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at flankene til gjengene i hvert av gjengesettene (16, 18) er negativt vinklet i forhold til planene normalt på forbindelsens akse (14), idet en dreiemomentskulder (2 6) ved en vinkel til forbindelsens akse (14) mellom det første gjengesett (16) og det andre gjengesett (18) og en metall-mot-metall-fluidtetning (24) bare ved bunnen av dreiemomentskulderen (26).

23. Rørforbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved en første dreiemoment-skulder (26) ved en vinkel til forbindelsens akse (14) mellom det første gjengesett (16) og det andre gjengesett (18) for å oppta mer enn 50° av montasje-forbelastningen mens forbindelsen er fullt belastet, og en andre dreiemomentskulder (30) ved en vinkel til forbindelsens akse (14) bak den siste gjenge i det omkretsmessig større gjengesett (18b) til handelen (10) med hensyn til hundelens (12) inngangsende.

24. Rørforbindelse ifølge krav 23, karakterisert ved en fluidlekkasjekanal anordnet i nærheten av den andre dreiemomentskulder (30).

25. Rørforbindelse ifølge krav 23 eller 24, karakterisert ved en lagerflate (24) bak den siste gjenge (38) i det omkretsmessig mindre gjengesett (16b) på handelen (10) for å danne en metall-mot-metall-fluidtetning, idet den første dreiemomentskulder (26) danner en spiss vinkel med forbindelsens akse (14) mot fremre ende av handelen (10).

26. Rørforbindelse ifølge krav 25, karakterisert ved en andre lagerflate (22) foran den første gjenge (32) i det omkretsmessig mindre gjengesett (16b) på handelen (10) for å danne en andre metall-mot-metall fluidtetning.

27. Rørforbindelse ifølge et av kravene 23 til 26, karakterisert ved at den andre dreiemoment-skulder (30) danner en spiss vinkel med forbindelsens akse (14) mot en fremre ende (20) av handelen (10).

28. Rørforbindelse ifølge krav 11, karakterisert ved at tverrsnittsarealet (Ab) som et maksimum er lik sum-men av arealet (ATL) til be-lastningsf lanken langs spirallengden av det større gjengesett (18) og det normale tverrsnittsareal (Aps) til handelen (10) ved den siste gjenge i det mindre gjengesett (16a).

29. Rørforbindelse ifølge krav 8, karakterisert ved at det normale tversnitts-areal (Ap) til hundelen (12) ved den dypeste første gjenge (32) er større enn tverrsnitts-arealet (Ap) , idet tverrsnittsarealet (Ap) som et maksimum er lik summen av arealet (ATL) til be-lastningsf lanken langs spirallengden av det større gjengesett (18) og det normale tverrsnittsareal (ApS) til handelen (10) ved den siste gjenge av det mindre gjengesett (16a), og tverrsnittsarealet (Ap) som et maksimum er lik summen av arealet (ATS) til belastnings-flanken langs spirallengden av det mindre gjengesett (16) og det normale tverrsnittsareal (Abl) av hundelen (12) ved den første gjenge (47) i det større gjengesett (18b) .