NO175414B - Verktöy for kaldsmiing av rörformete deler - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et verktøy for kaldsmiiing av rørformete deler, som angitt i ingressen til det etterfølgende krav l.

Kaldsmiing av en rørformet del til en ringformet del såsom et brønn-oppheng eller en koplingsdel er tidligere kjent. Kaldforming er også blitt brukt til å forme et rørfor-met element til en ringformet koplingsdel på et fjerntliggende sted, såsom ved en undervanns rørlednings-reparasjon. Dette er vist i US-patent nr. 3 432 916 og 4 330 144. US-patent nr. 4 662 663 viser bruk av trykkompenserende materiale mellom de to deler som kaldformes og dette materiale hindrer oppbygging av trykk som ville kunne hindre korrekt fullføring av kaldsmi-ingen.

Et verktøy som tidligere er brukt ved denne type kaldsmi-ingsprosess er vist i US-patent nr. 4 388 752. Dette verktøy omfatter en legeringsaksel som har en skulder på en ende <p>g en ring som omgir den andre ende og et gummirør-ekspansjonsele-ment som omgir skaftet med ringformete nylonringer i inngrep med endene av gummiekspansjonselementet og legeringsringer som understøtter utsiden av hver av nylonringene. Radialkraften utvikles av verktøyet som reaksjon på kraft i lengderetningen som virker på ekspansjonselementet. Nylonringene er anordnet for å hindre utpressing av gummiekspansjonselementet.

Det er blitt foreslått andre verktøy som omfatter et fjærende rørelement som utsettes for innvendig hydraulisk trykk og som er festet ved sine ender og tillates å utøve utadvirkende radialkrefter for å kaldsmi en rørformet del til innsiden av en rørformet del.

Videre henvises til EP-A-0 177 045 som viser et verktøy av den innledningsvis angitte art. Verktøyet ifølge denne paralleltløpende søknad er begrenset med hensyn til det område av diametre som det kan oppta uten å utsette pakningen for utpressing gjennom de ringformete rom under verktøyets kaldsmi ingsoperasj oner.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et forbedret verktøy for kaldforming av en rørformet del inne i en ringformet del som pålitelig hindrer utpressing av den fjærende hylse selv ved smiing av høyfaste rørformete stål-deler som omgir den fjærende hylse.

Et annet formål er å tilveiebringe et forbedret kaldsmi-ings-verktøy som er egnet for forskjellige diametre innenfor hvilke det vil kunne arbeide riktig og effektivt.

Enda et formål er å tilveiebringe et forbedret kaldfor-mingsverktøy for bruk i et brønnhull som har et vidt område av diametre til rørformete deler som det kan kaldsmi og som kan utsettes for høye smitrykk uten utpressing av den fjærende hylse.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen med et verktøy av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige etterfølgende krav. Figur 1 er et oppriss, delvis i snitt, av verktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse, som har en rørformet del som skal kaldsmies i stilling i omgivende forhold til delen og med den ringformete del som den rørformete del skal smies inn i, tilkoplet verktøyet og i omgivende forhold til den rørformete del og verktøyet. Figur 2 er et snitt som viser detaljer ved det forbedrete verktøy i dets hvilestilling, idet den rørformete del og den ringformete del er vist. Figur 3 er et snitt som viser detaljer ved det forbedrete verktøy i dets formestilling med den rørformete del.

Figur 4 er et snitt langs linjen 4-4 i figur 3.

Figur 5 er et snitt langs linjen 5-5 i figur 3.

Det forbedrete kaldsmiingsverktøy 10 ifølge oppfinnelsen omfatter, som best vist i figur 1, en sentral hoveddel eller dor 12 med en påmontert pakningsenhet 14 som omgir dorens 12 utside. En ringformet del 16 er hensiktsmessig opplagret fra verktøyet 10 og er blitt senket til en stilling slik at den øvre ende av rørdelen 18, som skal smies inn i det indre av ringdelen 16, ligger innenfor det øvre parti av den profilerte fordypning 20 i ringdelen 16.

Hoveddelen eller doren 12 omfatter øvre og nedre ringformete fordypninger 22 og 24 som den øvre og nedre ende av den fjærende hylse 26 er innstøpt i, slik at hylsens 26 sentrale parti eller ekspansjonsparti fritt kan ekspandere radielt utad som reaksjon på hydraulikkvæske under trykk som leveres til dens innside ved hjelp av kanalen 28 som strekker seg gjennom hoveddelen 12 og som er forbundet med en trykk-hydraulikk-væskekilde ved hjelp av fitting (ikke vist) eller andre hensiktsmessige midler.

Hoveddelen 12 strekker seg, umiddelbart ved den ytre åpning av dens øvre ringformete fordypning 22, radielt utad til en aksiell flens 30 som danner et anslag 32 på dens innside som forklart i det følgende. Den nedre ende av hoveddelen, umiddelbart ved den ytre åpning av dens nedre ringformete fordypning 24, strekker seg radielt utad til en aksiell flens 34 som danner et anslag 36 på dens innside som forklart i det følgende.

Dobble, ekspanderbare, utpresningshindrende midler er anordnet for å hindre utpressing av de øvre og nedre partier av hylsen 26 mellom spalter som kan forekomme uten slike utpresningshindrende midler. Hvert av de utpresningshindrende midler er laget av segmenter av en metallring som forklart i det følgende.

Øvre ytre bæresegmenter 38 er anordnet i en ring rundt det øvre parti av den fjærende hylse 26 og omfatter en flens 4 0 som strekker seg oppad slik at deres ytre sider 42 vil være i inngrep med anslaget 32 på flensen 3 0 for å danne et anslag for segmentenes 38 radielle utadbevegelse. Et passende fjærende spennorgan 44, såsom en garterfjær eller en O-ring, er plassert i spor 4 6 i segmentenes 38 utvendige overflater for å tvinge segmentene 38 innad. Segmentene 3 8 er slik anbragt at de til enhver tid har sine øvre overflater i inngrep med flensens 40 nedre overflate. Nedre ytre bæresegmenter 48 er anbragt i en ring rundt det nedre parti av den fjærende hylse 26 og omfatter en flens 50 som strekker seg nedad slik at deres ytre sider 52 vil være i inngrep med anslaget 3 6 på flensen 34 for å danne et anslag for segmentenes 48 radielle

utadbevegelse. Et passende fjærende spennorgan 54, såsom en garterfjær eller en O-ring, er anbragt i spor 56 i segmentenes 48 utvendige overflater for å tvinge segmentene 48 innad. Segmentene 48 er slik anbragt at de til enhver tid har sine nedre overflater i inngrep med flensens 50 øvre overflate.

Indre segmenter 58 og 60 er anbragt rundt den fjærende hylses 26 øvre og nedre partier i endeanlegg mot de øvre segmenters 38 nedre overflater og mot de nedre segmenters 48 øvre overflater som vist. Passende spennorganer henholdsvis 62 og 64, såsom garterfjærer eller 0-ringer, er anordnet i spor 66 og 68 i segmentenes 58 og 60 ytre overflater.

Et element 70 er innkoplet i den øvre ende av hoveddelen 12 og er også forbundet med en brakett 72 som er hensiktsmessig forbundet for å bære ringelementet 16 når det nedsenkes i stilling rundt rørelementet 18. Elementet 70 kan strekke seg til overflaten for å danne den streng ved hjelp av hvilken verktøyet 10 og delen 16 nedsenkes i stilling eller hvilke som helst andre hensiktsmessige forbindelses- eller koplingsmidler er anordnet.

Ringdelen 16 omfatter ytterflenser 74 og en rørformet hoveddel 76 idet hoveddelens 76 indre har en profilert fordypning 20. Det foretrekkes at fordypningen 20 omfatter øvre og nedre gjengeseksjoner 78 og 80 og en mellomliggende seksjon 82 som omfatter vekselvis land og spor som vist.

Med verktøyet 10 og ringelementet 16 plassert i forhold til rørelementet 18 som vist i figur 1, tilføres trykk gjennom kanalen 28 inn i det indre av fjærhylsen 26, slik at den ekspanderer radielt utad til kontakt med innsiden av rørele-mentet 18. Fortsatt påføring av hydraulisk trykk virker til å kaldsmi rørelementet 18 til inngrep i ringelementets 16 fordypning 20. Etterhvert som fjærhylsen 26 begynner sin radielle utadbevegelse vil segmentene 38, 48, 58 og 60 bevege seg radielt utad i støttende forhold til hylsens 26 utside og med segmentenes 38 og 40 endeflater bibeholdt i kontakt med flen-senes 30 og 34 ender. Videre holdes segmentenes 38 og 58 motstøtende endeflater og segmentenes 48 og 60 motstøtende endeflater i anlegg med hverandre som det fremgår av figur 3. Når segmentenes 38 og 48 flensflater 42 og 52 kommer til anlegg mot anslagene 3 2 og 36, er de i sine sirkulære eller ytterste stillinger som vist i figur 4. Segmentene 58 og 60 beveger seg fortsatt utad etterhvert som hylsen 2 6 fortsetter å bevege seg og segmentenes 58 og 60 utvendige overflater holdes i anlegg mot rørelementets 18 innside for å danne kontinuerlig støtte for hylsen 26 slik at den ikke har til-gjengelige mellomrom som den kan presses ut gjennom. I deres ytterste stillinger som vist i figur 5 danner segmentene 58 og 60 en stort sett kontinuerlig ring som vist. Når segmentene trekkes tilbake beveger de seg innad som reaksjon på spennor-ganene og inntar en ikke-sirkulær eller blenderstilling.

Segmentene 38, 48, 58 og 60 er fortrinnsvis utskåret fra en metallring i vinkel med radialretningen eller sagt på en annen måte er de skåret langs linjer som danner en vinkel som er vesentlig mindre enn 90° med en tangent ved inngangspunktet for snittet inn i metallringens utvendige overflate, slik det fremgår av figur 5. Ringens ytterdiameter hvorfra segmentene 58 og 60 er utskåret, er fortrinnsvis den maksimale ytterdiameter som de vil bli eksponert ved drift av verktøyet 10. Ytterdiameteren til ringen hvorfra segmentene 38 og 48 er utskåret er fortrinnsvis deres ytterdiameter når de er kommet til anlegg med sine respektive anslag.

Anordningen av de to bære- eller støtte-segmentringer ved hver ende av fjærhylsen 26 gir bedre støtte for hylsen 26 over et meget bredere diameterområde enn det som kunne oppnås med verktøyene ifølge teknikkens stand. Det fremgår klart at valget av den spesielle størrelse av ringene hvorfra segmentene er utskåret bør utføres med omhu, slik at det sørges for best støtte ved de minste og de største arbeidsdiametre ved hvilke verktøyet 10 skal brukes.

Claims (5)

1. Verktøy (10) for smiing av rørformete deler (16), omfat-tende en sylindrisk hoveddel (12), en fjærende hylse (26) som omslutter hoveddelen, midler (38, 48, 58, 60) som fester hylsens ender til hoveddelen, midler (28) for tilføring av trykk-fluid for ekspandering av hylsen utad med tilstrekkelig kraft i en første rørdel (18) til å bevirke smiing av rørdelen radielt utad i forhold til en andre rørdel (16) for å bevirke sammenføyning av rørdelene, karakterisert ved et par samvirkende, øvre utpresningshindrende ringer (38, 58) som er montert rundt øvre ende av den fjærende hylse (26), idet den øvre ring (38) av det øvre ringpar er ekspanderbar til en første, ytre bærediameter, idet den nedre ring (58) av det øvre ringpar er ekspanderbar til en andre, ytre bærediameter større enn den første ytre bærediameter, slik at den øvre ring (38) av det øvre ringpar understøtter den nedre ring (58) av det øvre ringpar og den nedre ring av det øvre ringpar understøtter den fjærende hylse (26) fullstendig rundt dens ytre diameter når den er fullt ekspandert under smiing, som reaksjon på trykk som utøves i den fjærende hylse, samt et par samvirkende, nedre, utpresningshindrende ringer (48, 60) som er montert rundt den nedre ende av den fjærende hylse (24), idet den nedre ring (48) av det nedre ringpar er ekspanderbar til den første, ytre bærediameter, idet den øvre ring (60) av det nedre ringpar er ekspanderbar til den andre, ytre bærediameter, slik at den nedre ring (48) av det nedre ringpar understøtter den øvre ring av det nedre ringpar og den øvre ring av det nedre ringpar understøtter den fjærende hylse (26) fullstendig rundt dens ytre diameter når den er fullt ekspandert under smiing, som reaksjon på trykk som utøves i den fjærende hylse, slik at den fjærende hylse beskyttes mot ut-presning når den utsettes for smitrykk.

2. Verktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at hver av de utpresningshindrende ringer (38, 48, 58,

60) omfatter et antall ringsegmenter og midler (44, 54, 62, 64) som virker til å spenne segmentene innad.

3. Verktøy ifølge krav 2, karakterisert ved at segmentene er utskåret fra en metallring som har den største diameter som segmentene er forventet å innta når de er montert på hylsen.

4. Verktøy ifølge krav 3, karakterisert ved at segmentene, når de er skåret ut fra sin ring, er utskåret i vinkel med ringens radius for å gi ringene (38, 48, 58, 60) en blendervirkning når de beveges til en diameter som er mindre enn deres maksimalt ønskete diameter.

5. Verktøy ifølge krav 4, karakterisert ved at segmentene er utskåret fra sin ring langs linjer som danner en vinkel som er vesentlig mindre enn 90° til en tangent ved inngangspunktet til snittet i metallringens utvendige overflate.