PL207607B1 - Sposób wykonania rurowego złącza gwintowego, odkształcalny pierścień uszczelniający do rurowego złącza gwintowego, zestaw do wykonania rurowego złącza gwintowego oraz rurowe złącze gwintowe - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania rurowego złącza gwintowego, odkształcalny pierścień uszczelniający do rurowego złącza gwintowego, zestaw do wykonania rurowego złącza gwintowego oraz rurowe złącze gwintowe, wykonane tym sposobem.

Rurowe złącza gwintowe tego rodzaju mają rurowy element obejmowany zawierający stożkowy gwint zewnętrzny, rurowy element obejmujący zawierający stożkowy gwint wewnętrzny, który współdziała z wymienionym gwintem zewnętrznym, i odkształcalny pierścień uszczelniający umieszczony między elementem obejmowanym i elementem obejmującym tak, aby przeciwstawiać się przepływowi płynu pomiędzy stroną zewnętrzną złącza rurowego a strefą współdziałania tych gwintów.

Takie rurowe złącza gwintowe są znane, na przykład, z amerykańskiego opisu zgłoszeniowego

US 2002/158469. Rurowe złącze gwintowe według tego opisu, składa się z rurowego elementu obejmowanego zawierającego stożkowy gwint zewnętrzny, z rurowego elementu obejmującego zawierającego stożkowy gwint wewnętrzny współpracujący z wymienionym gwintem zewnętrznym oraz z odkształcalnego pierścienia uszczelniającego, usytuowanego między elementem obejmowanym i elementem obejmującym, który przeciwstawia się przepływowi płynu na odcinku pomiędzy stroną zewnętrzną tego złącza a strefą współpracy obu tych gwintów, przy czym pierścień uszczelniający wprowadzony jest do gniazda pierścieniowego. W tego rodzaju złączach element obejmowany utworzony jest na końcu rury o znacznej długości, a element obejmujący utworzony jest na końcu kolejnej rury o znacznej długości, lub elementu rurowego o mniejszej długości, takiego jak tuleja łącząca, zwana „złączką, przy czym te złącza gwintowe umożliwiają łączenie ze sobą końcami szeregu rur dla utworzenia kolumny, zwłaszcza w studniach węglowodorowych, w których taka kolumna służy do wydobywania węglowodorów (kolumna rur) lub do podtrzymywania ziemi (kolumna rur osłonowych).

American Petroleum Institute już dawno określił specyfikacje API 5B i 5CT dla takich złączy gwintowych z gwintami stożkowymi o zaokrąglonych gwintach trójkątnych lub o gwintach trapezowych. Szczelność takich złączy otrzymana jest jednak tylko przez smar z cząstkami stałymi, który wypełnia przestrzenie śrubowe pomiędzy gwintem zewnętrznym a gwintem wewnętrznym.

Proponowano poprawienie cech szczelności tych złączy, albo przewidując na elemencie obejmowanym i na elemencie obejmującym metalowe powierzchnie uszczelniające, które są pod wzajemnym dociskiem stykowym dzięki mocowaniu promieniowemu, albo za pomocą pierścieni uszczelniających z materiału odkształcalnego, takiego jak policzterofluoroetylen, bądź za pomocą kombinacji tych środków.

Opis patentowy EP 0 488 912 A opisuje złącze gwintowe mające metalową stożkową powierzchnię uszczelniającą usytuowaną na końcu elementu z gwintem zewnętrznym, i odpowiadającą jej, metalową powierzchnię uszczelniającą przewidzianą na elemencie z gwintem wewnętrznym. Takie złącze gwintowe ma bardzo dobre właściwości uszczelniające dla płynów krążących zarówno na zewnątrz jak i wewnątrz tego rodzaju złącza. Jednak, płyn może przenikać z zewnątrz na całych lub na części gwintów, i powodować ryzyko korozji tych gwintów wówczas, gdy płyn jest płynem sprzyjającym korozji.

Te same korzyści i niedogodności występują w złączu gwintowym według opisu patentowego DE 4 317 591 A, które ma odkształcalny pierścień uszczelniający umieszczony w pierścieniowym rowku elementu z gwintem wewnętrznym, i wciskany jest w gwint zewnętrzny w pobliżu końca swobodnego elementu obejmowanego.

Wspomniane przenikanie płynu z otoczenia stanowi szczególny problem w przypadku złączy gwintowych dla podwodnych kolumn rynnowych, położonych między dnem oceanu i platformą morską dla izolowania rur produkcyjnych w podwodnych złożach chlorowodorowych od wody morskiej, gdyż woda morska może powodować agresywną korozję w przestrzeniach znacznie rozgraniczonych między gwintem zewnętrznym i gwintem wewnętrznym.

Opis patentowy US 5 687 999 A opisuje złącze gwintowe z gwintami stożkowymi posiadającymi metalowe powierzchnie uszczelniające na dwóch wzdłużnych końcach gwintów, i które powinno być pozbawione wymienionych niedogodności. Jednak, cykliczne naciski, którym podwodne kolumny poddawane są wskutek prądów, mają tendencję do zapoczątkowania pęknięć powierzchni uszczelniających w wyniku wzajemnego ślizgania się powierzchni obejmowanej i obejmującej. Można oczywiście rozważyć możliwość zapobiegania takiemu ślizganiu się powierzchni, opierając o siebie osiowo końce swobodne elementów gwintowanych, ale będzie to powodować wzrost grubości rur co najmniej na ich końcach, a w rezultacie wzrost ich ceny.

PL 207 607 B1

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wspomnianych niedogodności, i w efekcie umożliwienie wykonania rurowego złącza gwintowego szczególnie przystosowanego do podwodnych, stojakowych kolumn rynnowych poddawanych naciskom cyklicznym i mikro-odkształceniom.

Wynalazek zmierza w szczególności do wykonania rurowego złącza gwintowego, którego element obejmowany i element obejmujący są bardzo podobne do tych stosowanych obecnie dla kolumn rur okładzinowych, zwłaszcza jeśli chodzi o ich grubość, i które z tego powodu są mało kosztowne przy wytworzeniu, a które mogą skutecznie izolować strefę gwintowaną złącza od wpływu środowiska zewnętrznego, a zwłaszcza od wody morskiej.

Wykonanie rurowego złącza gwintowego według wynalazku, musi być również możliwe zarówno bezpośrednio na końcu rur o znacznej długości (złącze integralne), jak i między rurą i tuleją przeznaczoną do łączenia dwóch rur o znacznej długości (złącze sprzężone).

Zgodnie z wynalazkiem, sposób wykonania rurowego złącza gwintowego składającego się z rurowego elementu obejmowanego zawierającego stożkowy gwint zewnętrzny, z rurowego elementu obejmującego zawierającego stożkowy gwint wewnętrzny współpracujący z wymienionym gwintem zewnętrznym oraz z odkształcalnego pierścienia uszczelniającego, usytuowanego między elementem obejmowanym i elementem obejmującym, blokującego przepływ płynu na odcinku pomiędzy stroną zewnętrzną tego złącza a strefą współpracy obu wymienionych gwintów, i zgodnie z którym pierścień uszczelniający wprowadza się do pierwszego pierścieniowego gniazda, charakteryzuje się tym, że:

- pierścień uszczelniaj ą cy osadza się dokoł a elementu obejmowanego za jego gwintem zewnętrznym względem swojego końca swobodnego, przy czym ten pierścień uszczelniający zawiera korpus i krawędź ustalającą o grubości promieniowej, która jest mniejsza od grubości korpusu, przechodzącą osiowo w kierunku gwintu zewnętrznego od występu określającego korpus i mającego cienką strefę obok tego korpusu, a która to cienka strefa styka się z pierścieniowym żebrem wykonanym jako promieniowy występ na elemencie obejmowanym oraz, że

- koniec swobodny elementu obejmowanego sprzę ga się z elementem obejmują cym, a gwint zewnętrzny wkręca się w gwint wewnętrzny, przy czym pierścień uszczelniający stopniowo wprowadza się do pierwszego pierścieniowego gniazda wykonanego w elemencie obejmującym w postaci poszerzenia swojego otworu osiowego przechodzącego osiowo od swojego końca swobodnego do występu i mającego powierzchnię obwodową przyległą do tego występu, który współpracuje na części swojego odcinka osiowego z promieniową powierzchnią zewnętrzną tego pierścienia uszczelniającego, i tworzy szczelny styk pomiędzy wymienioną promieniową powierzchnią zewnętrzną i promieniową powierzchnią wewnętrzną pierścienia uszczelniającego, z jednej strony, i wymienioną powierzchnią obwodową pierwszego pierścieniowego gniazda elementu obejmującego i rowkiem elementu obejmowanego, z drugiej strony, przy czym korpus popycha się wówczas wzdłuż elementu obejmowanego występem tego pierwszego pierścieniowego gniazda elementu obejmującego, po oparciu się dwóch występów o siebie, a pierścieniowe żebro elementu obejmowanego doprowadza się do styku z krawędzią ustalającą przy końcu skręcania poza tą cienką strefą, wprowadzając tę krawędź ustalającą do drugiego pierścieniowego gniazda utworzonego w elemencie obejmującym w odstępie osiowym od pierwszego pierścieniowego gniazda i doprowadza się do osiowego zatrzymania pierścienia uszczelniającego przez element obejmujący.

Korzystnie, pierścień uszczelniający wykonuje się z materiału wybranego spośród tworzyw sztucznych, metali ciągliwych i materiałów kompozytowych.

Korzystnie, pierścień uszczelniający wykonuje się z materiału o niskim współczynniku tarcia, takich jak policzterofluoroetylen wzmocniony włóknami szklanymi, poliamid, metale miękkie, takie jak miedź.

Korzystnie, pierścień uszczelniający wykonuje się z policzterofluoroetylenu z wypełniaczem lub bez.

Korzystnie, przy końcu skręcania, pierścieniowe żebro elementu obejmowanego doprowadza krawędź ustalającą do styku z powierzchnią boczną drugiego pierścieniowego gniazda elementu obejmującego usytuowanego na boku występu pierwszego pierścieniowego gniazda.

Korzystnie, po przeciwległej stronie końca swobodnego elementu obejmowanego stosuje się gwint zewnętrzny, który posiada wyjście gwintu, z wysokością promieniową zmniejszającą się od wartości nominalnej do wartości równej zero.

Korzystnie w sposobie tym, powierzchnia obwodowa pierwszego pierścieniowego gniazda zawiera zasadniczo powierzchnię obwodową przyległą do swojego występu o średnicy, która zasadniczo jest równa średnicy zasadniczo promieniowej powierzchni zewnętrznej korpusu.

Korzystnie, powierzchnia obwodowa pierwszego pierścieniowego gniazda zawiera powierzchnię rozszerzoną przyległą do końca swobodnego elementu obejmującego.

PL 207 607 B1

Korzystnie, element obejmowany posiada osiową powierzchnię oporową blisko swojego końca swobodnego, która to powierzchnia współpracuje z osiową powierzchnią oporową elementu obejmującego ograniczając skręcanie.

Korzystnie, cienka strefa określona jest przez pierścieniowy rowek utworzony w promieniowej powierzchni wewnętrznej pierścienia uszczelniającego, w którym to rowku osadza się pierścieniowe żebro elementu obejmowanego utrzymujące pierścień uszczelniający w położeniu po umieszczeniu go na elemencie obejmowanym.

Korzystnie w sposobie tym, przed montażem, wymieniona promieniowa powierzchnia wewnętrzna pierścienia uszczelniającego posiada, poza wymienionym pierścieniowym rowkiem cienkiej strefy, zasadniczo średnicę stałą.

Korzystnie, wymienione pierścieniowe żebro określone jest przez dwa pierścieniowe rowki z powierzchniami dolnymi, które poddaje się obróbce skrawaniem do uzyskania powierzchni walcowych i o tej samej średnicy, współpracujących z promieniową powierzchnią wewnętrzną.

Korzystnie, pierścieniowy rowek określający pierścieniowe żebro, które usytuowane jest przeciwlegle względem końca swobodnego elementu obejmowanego, posiada boczną powierzchnię stożkową przeciwległą względem tego żebra, która jest nieco pochylona w stosunku do osi złącza, i która przy końcu skręcania styka się z promieniową powierzchnią wewnętrzną pierścienia uszczelniającego.

Korzystnie, korpus jest stały i połączony jest z główką o promieniowej grubości, która jest większa niż grubość tego korpusu, przechodzącą osiowo od korpusu leżącego przeciwlegle względem krawędzi ustalającej i posiadającą wnękę usytuowaną pomiędzy jej promieniową powierzchnią zewnętrzną i promieniową powierzchnią wewnętrzną.

Korzystnie, promieniowe ściskanie pierścienia uszczelniającego obejmuje promieniowe ściskanie główki i jej wnęki.

Korzystnie, wymieniona wnęka ma postać pierścieniowego rowka promieniowo dzielącego główkę na dwie części, które przyległe są, odpowiednio, do promieniowej powierzchni zewnętrznej i promieniowej powierzchni wewnę trznej.

Korzystnie, część główki przyległa do promieniowej powierzchni zewnętrznej opiera się na zasadniczo walcowej powierzchni obwodowej pierwszego pierścieniowego gniazda po zakończeniu skręcania.

Korzystnie, wymieniona pierścieniowa wnęka ma zarys w kształcie litery V.

Korzystnie, wymieniona powierzchnia zewnętrzna główki stopniowo rozszerza się od zasadniczo walcowej powierzchni zewnętrznej korpusu do końca swobodnego główki.

Korzystnie, pierwsze i drugie pierścieniowe gniazda elementu obejmującego określają razem pierścieniowy występ o powierzchni walcowej o średnicy minimalnej, która jest zasadniczo równa maksymalnej średnicy zewnętrznej krawędzi ustalającej pokrywając tę krawędź ustalającą podczas skręcania.

Korzystnie, po rozpoczęciu ściskania pierścienia uszczelniającego, wymieniony pierścieniowy występ o powierzchni walcowej położony jest za pierścieniowym żebrem na elemencie obejmowanym po stronie końca swobodnego elementu obejmowanego.

Korzystnie, wymieniony pierścieniowy występ o powierzchni walcowej położony jest w jednej linii z pierścieniowym żebrem elementu obejmowanego, gdy dwa występy opierają się o siebie wzajemnie.

Korzystnie, drugie pierścieniowe gniazdo elementu obejmującego ma postać rowka, w jednej powierzchni bocznej, którego ma wylot gwint wewnętrzny.

Natomiast odkształcalny pierścień uszczelniający do rurowego złącza gwintowego składającego się z rurowego elementu obejmowanego zawierającego stożkowy gwint zewnętrzny, z rurowego elementu obejmującego zawierającego stożkowy gwint wewnętrzny współpracujący z wymienionym gwintem zewnętrznym oraz z odkształcalnego pierścienia uszczelniającego, usytuowanego między elementem obejmowanym i elementem obejmującym w pierwszym pierścieniowym gnieździe elementu obejmującego, charakteryzuje się tym, że zawiera korpus oraz krawędź ustalającą o promieniowej grubości, która jest mniejsza od grubości tego korpusu, przechodzącą osiowo od występu określającego korpus i mającego cienką strefę obok tego korpusu, a która to cienka strefa określona jest przez pierścieniowy rowek utworzony w promieniowej powierzchni wewnętrznej pierścienia uszczelniającego.

Z kolei zestaw do wykonania rurowego złącza gwintowego składają cego się z rurowego elementu obejmowanego zawierającego stożkowy gwint zewnętrzny, z rurowego elementu obejmującego zawierającego stożkowy gwint wewnętrzny współpracujący z wymienionym gwintem zewnętrznym oraz z odkształcalnego pierścienia uszczelniającego, usytuowanego między elementem obejmowanym i elementem obejmującym, blokującego przepływ płynu na odcinku pomiędzy stroną zewnętrzną tego złącza a strefą współpracy obu wymienionych gwintów, a w którym pierścień uszczelniający

PL 207 607 B1 wprowadzony jest do pierwszego pierścieniowego gniazda elementu obejmującego, charakteryzuje się tym, że posiada:

- odkształ calny pierś cień uszczelniają cy zawierają cy korpus i krawę d ź ustalają c ą o promieniowej grubości, która jest mniejsza od grubości tego korpusu, przechodzącą osiowo od występu określającego korpus i mającego cienką strefę obok tego korpusu,

- rurowy element obejmowany zawierający stożkowy gwint zewnętrzny i promieniowo wystające pierścieniowe żebro za wymienionym gwintem zewnętrznym względem swojego końca swobodnego, oraz

- rurowy element obejmujący zawierający stożkowy gwint wewnętrzny, który współpracuje z gwintem zewnętrznym, pierwsze pierścieniowe gniazdo wykonane w elemencie obejmują cym w postaci poszerzenia jego otworu osiowego, przechodzą cego osiowo od swojego koń ca swobodnego do występu i mającego powierzchnię obwodową przyległą do tego występu, oraz drugie pierścieniowe gniazdo usytuowane w odstępie osiowym od pierwszego pierścieniowego gniazda.

Zaś, rurowe złącze gwintowe, charakteryzuje się tym, że posiada rurowy element obejmowany zawierający stożkowy gwint zewnętrzny, rurowy element obejmujący zawierający stożkowy gwint wewnętrzny, współpracujący z gwintem zewnętrznym, oraz odkształcalny pierścień uszczelniający usytuowany między elementem obejmowanym i elementem obejmującym, blokujący przepływ płynu na odcinku pomiędzy stroną zewnętrzną tego złącza a strefą współpracy obu wymienionych gwintów, przy czym pierścień uszczelniający ustalony jest osiowo pomiędzy tymi gwintami i końcem swobodnym elementu obejmującego i posiada korpus oraz krawędź ustalającą o grubości promieniowej, która jest mniejsza od grubości tego korpusu, przechodzącą osiowo w kierunku gwintów od występu określającego korpus i mającego cienką strefę obok tego korpusu, a korpus osadzony jest w pierwszym pierścieniowym gnieździe wykonanym w elemencie obejmującym w postaci poszerzenia swojego otworu osiowego, przechodzącego osiowo od swojego końca swobodnego do występu i mającego powierzchnię obwodową przyległą do tego występu, który styka się z pierścieniem uszczelniającym, zaś promieniowo wystające pierścieniowe żebro wykonane na elemencie obejmowanym styka się z krawędzią ustalającą za wymienioną cienką strefą wprowadzając tę krawędź ustalającą do drugiego pierścieniowego gniazda utworzonego w elemencie obejmującym w odstępie osiowym od pierwszego pierścieniowego gniazda umożliwiającym osiowe zablokowanie pierścienia uszczelniającego przez element obejmujący.

Określenia „uszczelnienie i „styk szczelny odnoszą się tu do parametrów nie tylko przeznaczonych do całkowitego uniemożliwienia dostępu płynu do zetknięcia się z gwintami, ale co najmniej do ograniczenia takiego dostępu, aby praktycznie przeszkodzić wymianie całego płynu, a w rezultacie uniknąć znacznej korozji połączenia.

Połączenie według wynalazku ma tę zaletę, że umożliwia przeprowadzenie prostego montażu pierścienia uszczelniającego, ponieważ po osadzeniu tego pierścienia na żebrze elementu obejmowanego bez potrzeby podgrzewania, wystarczające jest wkręcenie elementu obejmowanego w element obejmujący dla wprowadzenia tego pierścienia do pierścieniowych gniazd wykonanych w elemencie obejmującym.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w półprzekroju poprzecznym rurowy element obejmowany przeznaczony do utworzenia części rurowego złącza gwintowego według wynalazku, fig. 2 przedstawia w półprzekroju poprzecznym rurowy element obejmujący przeznaczony do połączenia z elementem obejmowanym z fig. 1, dla utworzenia rurowego złącza gwintowego według wynalazku, fig. 3 przedstawia w półprzekroju poprzecznym pierścień uszczelniający przeznaczony do wykonania uszczelnienia zewnętrznego rurowego złącza gwintowego według wynalazku po skręceniu elementów z fig. 1 i fig. 2, a fig. 4 do 7 przedstawiają w półprzekroju poprzecznym różne fazy podczas skręcania takiego złącza.

Rysunki zawierają zasadnicze elementy przedstawiające cechy niniejszego wynalazku, Tak więc, nie służą one wyłącznie do lepszego zrozumienia opisu, ale przyczyniają się w razie potrzeby również do zdefiniowania wynalazku.

Element z gwintem zewnętrznym lub czop z fig. 1 wykonany jest na końcu rury 101 o znacznej długości, to jest rury mającej kilka metrów długości. Element ten zawiera ciągły stożkowy gwint zewnętrzny 3 o kształcie trapezowym. Na części 11 swojej długości, gwint zewnętrzny 3 utworzony jest ze zwojów pełnych, które mają stałą wysokość równą wielkości nominalnej odległości między obwiednią den bruzd gwintu 15 i obwiednią grzbietów gwintu, odpowiadającą powierzchni walcowej 16, z których obie są stożkowe. Na pozostałej części gwintu 13 zwoje gwintu są niepełne lub stanowią

PL 207 607 B1 wyjście z obwiednią stożkowych den bruzd gwintu, przedłużając te o pełnych zwojach gwintu i z obwiednią grzbietów gwintu utworzoną przez zewnętrzną obwodową powierzchnię walcową 19 rury 101.

Element obejmowany 1 zawiera krawędź obejmowaną 9 usytuowaną między swoim końcem swobodnym 7 i gwintem zewnętrznym 3. Koniec swobodny 7 może być określony przez powierzchnię płaską prostopadłą do osi gwintu. Korzystnie, jak przedstawiono, ten koniec swobodny 7 określony jest przez wklęsłą powierzchnię stożkową, której półkąt wierzchołkowy wynosi, na przykład, 75°. Ta powierzchnia służy jako zderzak osiowy podczas wkręcania elementu obejmowanego 1 w element obejmujący 2, i jego skutki opisane zostały bardziej szczegółowo w opisie patentowym EP 0 488 912 A.

Powierzchnia końcowa w postaci końca swobodnego 7 połączona jest ze stożkową powierzchnią uszczelniającą 5, jak opisano również w opisie patentowym EP 0 488 912 A.

Za gwintem zewnętrznym 3 względem jego końca swobodnego 7, element obejmowany 1 posiada dwa kolejne rowki 51 i 52 uzyskane w drodze obróbki skrawaniem, zawierające walcowe powierzchnie dolne o tej samej średnicy. Część nieobrobiona występująca pomiędzy dwoma rowkami 51 i 52 tworzy pierścieniowy występ w postaci żebra 53. Kształt występu jest tak zaprojektowany, aby nie wywoływać szkodliwych skutków zmęczeniowych. Jedna powierzchnia stożkowa 54 nachylona pod kątem około 5° zapewnia połączenie pomiędzy walcowym dnem rowka 52, z którym jest ona połączona promieniem zaokrąglenia, i zewnętrzną powierzchnią walcową 19. Na końcu gwintu 13, średnica den bruzd gwintu jest większa niż dno rowka 51, co oznacza, że rowek służy nie tylko jako gniazdo dla uszczelnienia sprężystego, ale również jako rowek dla zluźnienia naprężeń w gwintach.

Element z gwintem wewnętrznym 2 przedstawiony na fig. 2 wykonany jest na końcu krótkiej rury lub tulei 102, zwanej „złączem, która umożliwia montaż znany jako „gwintowany i tulejowy dwóch rur o znacznej długości takiej jak rura 101, przy czym ich elementy z gwintem zewnętrznym wkręcane są odpowiednio w dwa elementy z gwintem wewnętrznym utworzone na dwóch końcach połączenia. W odmianie wykonania, element z gwintem wewnętrznym może być wykonany na końcu rury o znacznej długości, aby umożliwić połączenie tej rury z rurą 101, przy czym element obejmowany 1 i element obejmujący 2 tworzą wówczas złącze gwintowe zwane integralnym.

Element obejmujący 2, jak przedstawiono, zawiera ciągły, stożkowy gwint wewnętrzny 4 o zwojach trapezowych, utworzony wyłącznie ze zwojów pełnych.

Cechy geometryczne gwintu zewnętrznego 3 i gwintu wewnętrznego 4 zostały tak zaprojektowane, aby możliwa była ich współpraca.

Element obejmujący 2 ma krawędź obejmującą 10 przechodzącą za gwintem wewnętrznym 4, aż do swojego końca swobodnego 14 określonego przez powierzchnię płaską prostopadłą do osi rury 102. W środkowej strefie swojej długości, krawędź obejmująca 10 ma wewnętrzną powierzchnię walcową 16 z krótkim odcinkiem osiowym i ze średnicą, która jest większa niż średnica powierzchni walcowej 19 rury 101. Z obu stron powierzchni walcowej 16, krawędź ta jest wydrążona wewnętrznie, aby po stronie gwintu wewnętrznego 4 utworzyć pierścieniowe gniazdo 18, a po stronie końca swobodnego 14 pierścieniowe gniazdo 20 dla osadzenia w nim poszczególnych części pierścienia uszczelniającego 130. Gwint wewnętrzny 4 ma wylot w pierścieniowym gnieździe 18, co umożliwia odsunięcie narzędzia stosowanego do wykonania gwintu. Pierścieniowe gniazdo 20 posiada powierzchnię obwodową 22 ze swoją osią obrotu identyczną jak oś wzdłużna elementu obejmującego 2 i powierzchnię płaską w postaci występu 25 prostopadłą do tej osi i przylegającą do powierzchni walcowej 16. Pierścieniowe gniazdo 20 ma wylot przy końcu swobodnym 14 elementu obejmującego 2 poprzez skos powierzchni obwodowej 21 przeznaczony do ułatwienia wprowadzenia elementu obejmowanego 1 i pierścienia uszczelniającego do elementu obejmującego 2.

Za gwintem wewnętrznym 4 względem końca swobodnego 14, element obejmujący 2 ma stożkową powierzchnię oporową 8, która może współpracować z powierzchnią końcową w postaci końca swobodnego 7 elementu obejmowanego 1 oraz stożkową powierzchnię uszczelniającą 6, która może współpracować z powierzchnią uszczelniającą 5 elementu obejmowanego 1.

Pierścień uszczelniający 130 pokazany na fig. 3 utworzony jest ze sprężystego odkształcalnego materiału uszczelniającego, korzystnie o niskim współczynniku tarcia, na przykład, z policzterofluoroetylenu wzmocnionego włóknami szklanymi, z poliamidu lub z metalu miękkiego takiego jak miedź.

Pierścień 130 ma kształt toroidalny osiowo podzielony na trzy części, a mianowicie na główkę 136, 137, korpus 146 i krawędź ustalającą 143.

Główka 136 i 137 podzielona jest na dwie części rowkiem pierścieniowym 135 o zarysie w kształcie litery V utworzonym w jednej powierzchni końcowej 133 tego pierścienia. Krawędź główki 136 jest od zewnątrz promieniowo ograniczona stożkową powierzchnią zewnętrzną 139, której średniPL 207 607 B1 ca ulega zmniejszeniu od powierzchni końcowej 133 w stronę korpusu 146, i która łączy się z promieniową powierzchnią zewnętrzną 131 tego korpusu. W odróżnieniu od główki, korpus 146 jest stały, to znaczy nie zawiera żadnych wnęk. Krawędź ustalająca 143 przechodzi osiowo do powierzchni końcowej 134 leżącej po przeciwległej stronie względem powierzchni końcowej 133, i posiada zewnętrzną powierzchnię walcową 147 o średnicy, która jest mniejsza od średnicy powierzchni zewnętrznej 131 i która połączona jest z nią poprzez płaski występ 144. Pierścień uszczelniający 130 jest promieniowo ograniczony od wewnątrz promieniową powierzchnią wewnętrzną 132, która przechodzi od powierzchni końcowej 133 do powierzchni końcowej 134, i jest wyłącznie przerwana przez rowek w postaci cienkiej strefy 145 utworzony w krawędzi ustalającej 143 obok korpusu 146, i która ma kształt, który jest przystosowany do pomieszczenia występu w postaci żebra 53 na elemencie obejmowanym.

Podczas montażu, pokazanego na fig. 4 do 7, pierścień uszczelniający 130 początkowo instalowany jest w temperaturze otoczenia na dnie walcowym rowków 51 i 52 elementu obejmowanego 1, obejmując żebro 53. Jego zaprojektowana podatność pozwala mu na przejście ponad gwintami.

Kształt rowka w postaci cienkiej strefy 145, który przystosowany jest do żebra 53 elementu obejmowanego, umożliwia pierścieniowi uszczelniającemu 130 ustalenie na elemencie obejmowanym 1 w wyniku ruchu postępowego, gdy rozpoczyna się jego wkręcanie w element obejmujący 2. Korpus 146 i krawędź ustalająca 143 zachodzą wówczas na siebie przez poszczególne powierzchnie, którymi są powierzchnia obwodowa 22 i powierzchnia walcowa 16 elementu obejmującego 2 bez naprężenia (fig. 4 i 5), co sprawia, że pierścień uszczelniający 130 ustalony jest promieniowo, gdy poddawany jest on naprężeniom.

Osiowe zatrzymanie pierścienia uszczelniającego na elemencie obejmowanym 1 pozwala główce na wejście do pierścieniowego gniazda 20, co wymaga większego naprężenia dla odkształcenia krawędzi główki 136 ze skurczeniem się rowka w postaci wnęki 135. Pierścień uszczelniający 130 zatrzymuje wchodzenie do pierścieniowego gniazda 20, gdy powierzchnia występu 25 pierścieniowego gniazda 20 oprze się na występie 144 tego pierścienia, przy czym rowek w postaci cienkiej strefy 145 oraz żebro 53 zwrócone są w stronę powierzchni walcowej 16 (fig. 6).

Pierścień uszczelniający 130 przesuwa się wówczas wzdłuż elementu obejmowanego 1, natomiast część tylna krawędzi ustalającej 143 podnoszona jest przez żebro 53 elementu obejmowanego 1 i wchodzi do rowka w postaci pierścieniowego gniazda 18 elementu obejmującego 2, tworząc w ten sposób gniazdo dla tej części tylnej. Po zakończeniu montażu, część tylna jest osiowo zaciśnięta pomiędzy żebrem 53 i powierzchnią boczną pierścieniowego gniazda 18 w sąsiedztwie powierzchni walcowej 16, które to zaciśnięcie, wraz ze współpracą pomiędzy występami 25 i 144 unieruchamia osiowo pierścień uszczelniający 130 w stosunku do elementu obejmowanego 1 i elementu obejmującego

2. W tym samym czasie, główka 137 podnoszona jest przez powierzchnię stożkową 54 zwiększając ściskanie główki pierścienia uszczelniającego 130 i poprawiając uszczelnienie przy niskich ciśnieniach. Wnęka 135 również zapewnia uszczelnienie przy wysokich ciśnieniach zewnętrznych wynoszących od 150 do 400 barów, na przykład, składowa promieniowa sił wywieranych przez ciśnienie zewnętrzne na powierzchnie boczne wnęki 135 w kształcie litery V pierścienia zwiększa ciśnienie stykowe wynikające z promieniowego nakładania się główek 136 i 137 pomiędzy powierzchnią obwodową 22 gniazda obejmującego i obejmowaną powierzchnią stożkową 54.

Claims (26)

1. Sposób wykonania rurowego złącza gwintowego składającego się z rurowego elementu obejmowanego zawierającego stożkowy gwint zewnętrzny, z rurowego elementu obejmującego zawierającego stożkowy gwint wewnętrzny współpracujący z wymienionym gwintem zewnętrznym oraz z odkształcalnego pierścienia uszczelniającego, usytuowanego między elementem obejmowanym i elementem obejmującym, blokującego przepływ płynu na odcinku pomiędzy stroną zewnętrzną tego złącza a strefą współpracy obu wymienionych gwintów, i zgodnie z którym pierścień uszczelniający wprowadza się do pierwszego pierścieniowego gniazda, znamienny tym, że:

- pierścień uszczelniający (130) osadza się dokoła elementu obejmowanego (1) za jego gwintem zewnętrznym (3) względem swojego końca swobodnego (7), przy czym ten pierścień uszczelniający (130) zawiera korpus (146) i krawędź ustalającą (143) o grubości promieniowej, która jest mniejsza od grubości korpusu, przechodzącą osiowo w kierunku gwintu zewnętrznego (3) od występu (144) określającego korpus i mającego cienką strefę (145) obok tego korpusu, a która to cienka strefa (145) styka się z pierścieniowym żebrem (53) wykonanym jako promieniowy występ na elemencie obejmowanym (1) i, że

PL 207 607 B1

- koniec swobodny (7) elementu obejmowanego (1) sprzęga się z elementem obejmującym (2), a gwint zewnętrzny (3) wkręca się w gwint wewnętrzny (4), przy czym pierścień uszczelniający (130) stopniowo wprowadza się do pierwszego pierścieniowego gniazda (20) wykonanego w elemencie obejmującym (2) w postaci poszerzenia swojego otworu osiowego przechodzącego osiowo od swojego końca swobodnego (14) do występu (25) i mającego powierzchnię obwodową (21, 22) przyległą do tego występu (25), który współpracuje na części swojego odcinka osiowego z promieniową powierzchnią zewnętrzną (131, 139) tego pierścienia uszczelniającego (130), i tworzy szczelny styk pomiędzy wymienioną promieniową powierzchnią zewnętrzną (139) i promieniową powierzchnią wewnętrzną (132) pierścienia uszczelniającego (130), z jednej strony, i wymienioną powierzchnią obwodową (21, 22) pierwszego pierścieniowego gniazda (20) elementu obejmującego (2) i rowkiem (52) elementu obejmowanego (1), z drugiej strony, przy czym korpus (146) popycha się wówczas wzdłuż elementu obejmowanego (1) występem (25) tego pierwszego pierścieniowego gniazda (20) elementu obejmującego (2), po oparciu się dwóch występów (25, 144) o siebie, a pierścieniowe żebro (53) elementu obejmowanego (1) doprowadza się do styku z krawędzią ustalającą (143) przy końcu skręcania poza cienką strefą (145), wprowadzając tę krawędź ustalającą do drugiego pierścieniowego gniazda (18) utworzonego w elemencie obejmującym (2) w odstępie osiowym od pierwszego pierścieniowego gniazda (20) i doprowadza się do osiowego zatrzymania pierścienia uszczelniającego (130) przez element obejmujący (2).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (130) wykonuje się z materiału wybranego spośród tworzyw sztucznych, metali ciągliwych i materiałów kompozytowych.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (130) wykonuje się z materiałów o niskim współczynniku tarcia, takich jak policzterofluoroetylen wzmocniony włóknami szklanymi, poliamid, metale miękkie, takie jak miedź.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (130) wykonuje się z policzterofluoroetylenu z wypełniaczem lub bez.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy końcu skręcania, pierścieniowe żebro (53) elementu obejmowanego (1) doprowadza krawędź ustalającą (143) do styku z powierzchnią boczną drugiego pierścieniowego gniazda (18) elementu obejmującego (2) usytuowanego na boku występu (25) pierwszego pierścieniowego gniazda (20).

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po przeciwległej stronie końca swobodnego (7) elementu obejmowanego (1) stosuje się gwint zewnętrzny, który posiada wyjście gwintu (13), z wysokością promieniową zmniejszającą się od wartości nominalnej do wartości równej zero.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia obwodowa (21, 22) pierwszego pierścieniowego gniazda (20) zasadniczo zawiera powierzchnię obwodową (22) przyległą do swojego występu (25) o średnicy, która zasadniczo jest równa średnicy zasadniczo promieniowej powierzchni zewnętrznej (131) korpusu (146).

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że powierzchnia obwodowa (21, 22) pierwszego pierścieniowego gniazda (20) zawiera powierzchnię rozszerzoną przyległą do końca swobodnego (14) elementu obejmującego (2).

9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że element obejmowany (1) posiada osiową powierzchnię oporową blisko swojego końca swobodnego (7), która to powierzchnia współpracuje z osiową powierzchnią oporową (8) elementu obejmującego (2) ograniczając skręcanie.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że cienka strefa (145) określona jest przez pierścieniowy rowek utworzony w promieniowej powierzchni wewnętrznej (132) pierścienia uszczelniającego (130), w którym to rowku osadza się pierścieniowe żebro (53) elementu obejmowanego (1) utrzymujące pierścień uszczelniający (130) w położeniu po umieszczeniu go na elemencie obejmowanym (1).

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że przed montażem, wymieniona promieniowa powierzchnia wewnętrzna (132) pierścienia uszczelniającego (130) posiada, poza wymienionym pierścieniowym rowkiem cienkiej strefy (145), zasadniczo średnicę stałą.

12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że wymienione pierścieniowe żebro (53) określone jest przez dwa pierścieniowe rowki (51, 52) z powierzchniami dolnymi, które poddaje się obróbce skrawaniem do uzyskania powierzchni walcowych i o tej samej średnicy, współpracujących z promieniową powierzchnią wewnętrzną (132).

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że pierścieniowy rowek (52) określający pierścieniowe żebro (53), które usytuowane jest przeciwlegle względem końca swobodnego (7) elementu

PL 207 607 B1 obejmowanego (1), posiada boczną powierzchnię stożkową (54) przeciwległą względem tego żebra (53), która jest nieco pochylona w stosunku do osi złącza, i która przy końcu skręcania styka się z promieniową powierzchnia wewnętrzną (132) pierścienia uszczelniającego (130).

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (146) jest stały i połączony z główką (136, 137) o promieniowej grubości, która jest większa niż grubość tego korpusu, przechodzącą osiowo od korpusu leżącego przeciwlegle względem krawędzi ustalającej i posiadającą wnękę (135) usytuowaną pomiędzy jej promieniową powierzchnią zewnętrzną (139) i promieniową powierzchnią wewnętrzną (132).

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że promieniowe ściskanie pierścienia uszczelniającego (130) obejmuje promieniowe ściskanie główki (136, 137) i jej wnęki (135).

16. Sposób według zastrz. 14 albo 15, znamienny tym, że wymieniona wnęka (135) ma postać pierścieniowego rowka promieniowo dzielącego główkę (136, 137) na dwie części, które przyległe są, odpowiednio, do promieniowej powierzchni zewnętrznej (139) i promieniowej powierzchni wewnętrznej (132).

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że część główki (136) przyległa do promieniowej powierzchni zewnętrznej (139) opiera się na zasadniczo walcowej powierzchni obwodowej (22) pierwszego pierścieniowego gniazda (20) po zakończeniu skręcania.

18. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że wymieniona pierścieniowa wnęka (135) ma zarys w kształcie litery V.

19. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że wymieniona powierzchnia zewnętrzna (139) główki (136) stopniowo rozszerza się od zasadniczo walcowej powierzchni zewnętrznej (131) korpusu (146) do końca swobodnego główki (136, 137).

20. Sposób według zastrz. 5 albo 8, znamienny tym, że pierwsze i drugie pierścieniowe gniazda (20, 18) elementu obejmującego (2) określają razem pierścieniowy występ o powierzchni walcowej (16) o średnicy minimalnej, która jest zasadniczo równa maksymalnej średnicy zewnętrznej krawędzi ustalającej (143) pokrywając tę krawędź ustalającą podczas skręcania.

21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że po rozpoczęciu ściskania pierścienia uszczelniającego (130), wymieniony pierścieniowy występ o powierzchni walcowej (16) położony jest za pierścieniowym żebrem (53) na elemencie obejmowanym (1 po stronie końca swobodnego (7) elementu obejmowanego (1).

22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że wymieniony pierścieniowy występ o powierzchni walcowej (16) położony jest w jednej linii z pierścieniowym żebrem (53) elementu obejmowanego (1) gdy dwa występy (25, 144) opierają się o siebie wzajemnie.

23. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że drugie pierścieniowe gniazdo (18) elementu obejmującego (2) ma postać rowka, w jednej powierzchni bocznej, którego ma wylot gwint wewnętrzny (4).

24. Odkształcalny pierścień uszczelniający do rurowego złącza gwintowego składającego się z rurowego elementu obejmowanego zawierającego stożkowy gwint zewnętrzny, z rurowego elementu obejmującego zawierającego stożkowy gwint wewnętrzny współpracujący z wymienionym gwintem zewnętrznym oraz z odkształcalnego pierścienia uszczelniającego, usytuowanego między elementem obejmowanym i elementem obejmującym w pierwszym pierścieniowym gnieździe elementu obejmującego, znamienny tym, że zawiera korpus (146) oraz krawędź ustalającą (143) o promieniowej grubości, która jest mniejsza od grubości tego korpusu, przechodzącą osiowo od występu (144) określającego korpus i mającego cienką strefę (145) obok tego korpusu, a która to cienka strefa (145) określona jest przez pierścieniowy rowek utworzony w promieniowej powierzchni wewnętrznej (132) pierścienia uszczelniającego (130).

25. Zestaw do wykonania rurowego złącza gwintowego składającego się z rurowego elementu obejmowanego zawierającego stożkowy gwint zewnętrzny, z rurowego elementu obejmującego zawierającego stożkowy gwint wewnętrzny współpracujący z wymienionym gwintem zewnętrznym oraz z odkształcalnego pierścienia uszczelniającego, usytuowanego między elementem obejmowanym i elementem obejmującym, blokującego przepływ płynu na odcinku pomiędzy stroną zewnętrzną tego złącza a strefą współpracy obu wymienionych gwintów, a w którym pierścień uszczelniający wprowadzony jest do pierwszego pierścieniowego gniazda elementu obejmującego, znamienny tym, że posiada:

- odkształcalny pierścień uszczelniający (130) zawierający korpus (146) i krawędź ustalającą (143) o promieniowej grubości, która jest mniejsza od grubości tego korpusu, przechodzącą osiowo od występu (144) określającego korpus i mającego cienką strefę (145) obok tego korpusu,

PL 207 607 B1

- rurowy element obejmowany (1) zawierający stożkowy gwint zewnętrzny (3) i promieniowo wystające pierścieniowe żebro (53) za wymienionym gwintem zewnętrznym (3) względem swojego końca swobodnego (7), oraz

- rurowy element obejmujący (2) zawierający stożkowy gwint wewnętrzny (4), który współpracuje z gwintem zewnętrznym (3), pierwsze pierścieniowe gniazdo (20) wykonane w elemencie obejmującym (2) w postaci poszerzenia jego otworu osiowego, przechodzącego osiowo od swojego końca swobodnego (14) do występu (25) i mającego powierzchnię obwodową (22) przyległą do tego występu (25), oraz drugie pierścieniowe gniazdo (18) usytuowane w odstępie osiowym od pierwszego pierścieniowego gniazda (20).

26. Rurowe złącze gwintowe, znamienne tym, że posiada rurowy element obejmowany (1) zawierający stożkowy gwint zewnętrzny (3), rurowy element obejmujący (2) zawierający stożkowy gwint wewnętrzny (4), współpracujący z gwintem zewnętrznym (3), oraz odkształcalny pierścień uszczelniający (130) usytuowany między elementem obejmowanym (1) i elementem obejmującym (2), blokujący przepływ płynu na odcinku pomiędzy stroną zewnętrzną tego złącza a strefą współpracy obu wymienionych gwintów, przy czym pierścień uszczelniający (130) ustalony jest osiowo pomiędzy tymi gwintami i końcem swobodnym (14) elementu obejmującego (2) i posiada korpus (146) oraz krawędź ustalającą (143) o grubości promieniowej, która jest mniejsza od grubości tego korpusu, przechodzącą osiowo w kierunku gwintów (3, 4) od występu (144) określającego korpus i mającego cienką strefę (145) obok tego korpusu, a korpus (146) osadzony jest w pierwszym pierścieniowym gnieździe (20) wykonanym w elemencie obejmującym (2) w postaci poszerzenia swojego otworu osiowego, przechodzącego osiowo od swojego końca swobodnego (14) do występu (25) i mającego powierzchnię obwodową (22) przyległą do tego występu (25), który styka się z pierścieniem uszczelniającym (130), zaś promieniowo wystające pierścieniowe żebro (53) wykonane na elemencie obejmowanym (1) styka się z krawędzią ustalającą (143) za wymienioną cienką strefą (145) wprowadzając tę krawędź ustalającą do drugiego pierścieniowego gniazda (18) utworzonego w elemencie obejmującym (2) w odstępie osiowym od pierwszego pierścieniowego gniazda (20) umożliwiającym osiowe zablokowanie pierścienia uszczelniającego (130) przez element obejmujący (2).