Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf Rohrverbindungen mit Gewinde
und insbesondere auf derartige Verbindungen, die beim
Verbinden von Rohrabschnitten oder Anschlüssen verwendet werden, die
beim Bohren von Öl- und Gasbohrungen eingesetzt werden.
Hintergrund der Erfindung
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Rohrmaterial für Ölbohrungen muß häufig unter extrem
ungünstigen Bedingungen zusammengesetzt und verwendet werden. Dies
trifft insbesondere auf Bohrstangenschlösser zu, die zum
Verbinden von Gestängerohren verwendet werden, da beim normalen
Verlauf einer Bohrung die Rohrstücke oder Stöße, die den
Bohrstrang bilden, zusammengesetzt werden, während die Bohrung
vorgetrieben wird und den zahlreichen Belastungen und
Vibrationen des Bohrbetriebs ausgesetzt sind, zerlegt werden,
während der Bohrstrang zeitweise herausgezogen ist, um Werkzeuge
am unteren Ende des Bohrstrangs zu wechseln oder während die
teilweise gebohrte Bohrung geprüft wird, oder aus anderen
Gründen, und erneut zusammengesetzt werden, wenn der Bohrstrang
wieder in Betrieb genommen wird.
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Bohrstangenschlösser müssen auf vorgeschriebene Werte richtig
festgezogen werden, um ein optimales Betriebsverhalten zu
erzielen und zusätzlichen Verdrehbeanspruchungen bzw. einem
Festziehen durch Verdrehung zu widerstehen, während sie sich in
der Bohrung in Betrieb befinden. Hohe Betriebsdrehmomente, die
auf den Bohrstrang ausgeübt werden, erfordern noch höhere
Anzugsdrehmomente während des Zusammenbaus der
Bohrstangenschlösser. Bei bekannten Bohrstangenschlössern werden breite
Absätze benachbart zu dem Gewinde verwendet, um den Belastungen
durch hohe Anzugsdrehmomente zu widerstehen, und um
Druckabdichtungen zu bilden. Die breiten Absätze erfordern, daß der
Außendurchmesser der Bohrstangenschlösser groß ist.
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Sich verjüngende, keilartige Gewinde sind in dem
Reissue-Patent RE 34467 (Reeves) beschrieben und dafür bekannt, daß sie
eine ungewöhnlich stabile Verbindung darstellen, bei der sich
die Spannungen und Dehnungen bei den mit einander verbundenen
Zapfen- und Aufnahmeteilen innerhalb eines annehmbaren
Bereichs befinden, und werden daher bei zahlreichen
Schwerlastanwendungen eingesetzt. Die Gewindegänge sind im allgemeinen
schwalbenschwanzförmig mit Belastungs- und Stichflanken, die
nach außen divergieren, um Scheitel mit wesentlich breiteren
Abmessungen als die benachbarten Fußbereiche zu erzeugen. Eine
solche Anordnung erzeugt eine verriegelnde Gewindeform. Diese
keilförmigen Gewindegänge sind nicht auf Absätze angewiesen,
um durch Festziehen aufgrund von Verdrehung hervorgerufenen
Belastungen zu widerstehen. Die Anpassung der Gewindegänge und
benachbarte Absätze werden bei Bohrstangeschlössern nach dem
Stand der Technik zusammen verwendet, so daß die
Auflagerungsbelastungen, die einem Festziehen durch Verdrehung
widerstehen, die Torsionsbelastung und die Dichtflächen zwischen den
Gewindegängen selbst und den benachbarten, nicht mit Gewinde
versehene Flächen aufgeteilt werden.
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Schwalbenschwanzförmige Gewindegänge wie nach dem
Reeves-Patent, die symmetrisch sind, weisen dahingehend ein Problem
auf, daß die Neigung der Stichflanken einer
schwalbenschwanzförmigen Gewindeanordnung auf einem Zapfenteil den ähnlich
geformten, scharfen Kanten der Gewindegänge in dem
Aufnahmeteil scharfe Kanten gegenüberstellt, wenn die beiden Teile zur
Ausbildung einer Verbindung während des Montagevorgangs
zueinander gebracht werden. Daher stoßen die Kanten aneinander,
wenn die Verbindungen nicht perfekt in Axialrichtung
miteinander ausgerichtet sind, wodurch die Kanten einer möglichen
Beschädigung ausgesetzt sind und der Zapfen daran gehindert
wird, bis zum maximalen Ausmaß in das Aufnahmeteil
einzudringen. In ähnlicher Weise neigen die scharfen Kanten der
negativen Belastungsflanken des Zapfenteils und des Aufnahmeteils
dazu, bei der Zerlegung aufeinander festzusitzen, wenn die
Verbindungen auseinander gezogen werden, wenn nicht wiederum
die Bohrausrüstung, die zum Halten und Manipulieren eines
Anschlusses der Verbindung verwendet wird, üblicherweise
desjenigen mit dem Zapfenteil, eine perfekte axiale Ausrichtung des
Zapfenteils in Bezug auf das Aufnahmeteil aufrecht erhalten
kann. Das Fehlen einer perfekten axialen Ausrichtung kann
einen starken Kontakt des Gewindes bewirken, der die
Gewindegänge beim Ein- oder Ausschrauben beschädigen kann, je nach Lage
des Falls.
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In dem genannten Reissue-Patent RE 34467 wird erwähnt, daß die
darin erläuterten Gewindegänge auch halb
schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein können, dadurch daß sich einer der
Flankenwinkel unter 90º zur Achse der Verbindung befindet. In dem
US-Patent 4600224 und 1600225 (Blose) ist ferner erwähnt, daß
eine Flanke keilwinkelförmig ausgebildet sein kann oder eine
V-förmige Nut beinhalten kann. Bei dem '224-Patent ist der
Abschnitt der Keilwinkel- bzw. Chevron-Belastungsflanken, die
dem Gewindefuß auf dem Zapfenteil am nächsten liegen,
schwalbenschwanzförmig in Bezug auf die Stichflanken ausgebildet,
und in dem '225-Patent ist der Abschnitt der Keilwinkel- bzw.
Chevron-Belastungsflanken, der dem Gewindefuß des Zapfenteils
zunächst liegt, parallel zu den Stichflanken. Keines dieser
Patente zeigt ähnliche Gewindegänge wie die hier
beschriebenen. Darüber hinaus hat keiner der im Stand der Technik
verwendeten keilförmigen Gewindegänge sämtliche Merkmale oder
Vorteile der hier offenbarten und erörterten, keilförmigen
Gewindegänge.
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Es ist daher ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte, mit Gewinde versehene Rohrverbindung
bereitzustellen, insbesondere für ein Bohrgestängerohr, unter Verwendung
von keilförmigen Gewinden, wobei aber die Flanken der
Gewindegänge geneigt sind, um eine Beschädigung des Gewindes entweder
während des Anziehens oder bei der Zerlegung zu vermeiden.
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Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine verbesserte Gewindeverbindung bereitzustellen,
insbesondere für ein Bohrgestängerohr, unter Verwendung eines
keilförmigen bzw. keilartigen Gewindes, wobei die Gewindegänge
vollständig in einander eingreifen, um die gesamten
Auflagerungsbelastungen, die dem Festziehen durch Verdrehen widerstehen,
die Torsionsbelastung und die Abdichtung über die gesamte
Gewindelänge zu verteilen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die hier offenbarte, mit Gewinde versehene Rohrverbindung
bezieht sich auf ein sich verjüngendes Gewinde mit einem oder
mehreren Gewindegängen aus keilförmigem Gewinde. Ein
Gewindegang des Zapfenteils hat ein keilförmiges Gewinde oder
"Keilgewinde", wenn die (vorderen) Stichflanken und die (hinteren)
Belastungsflanken seines Gewindegangs sich voneinander
wegbewegen, während sich das Gewinde entlang einer Schraubenbahn
windet, die am Ende des Gewindes benachbart zur Spitze des
Zapfenteils beginnt, und entsprechend hat ein Gewindegang auf
dem Aufnahmeteil ein "Keilgewinde", wenn sich die Stich- und
Belastungsflanken seines Keilgewindes auseinander bewegen,
während sich das Gewinde in Form einer Schraube windet, die am
Ende des Gewindes in der Nähe des Eingangs des Aufnahmeteils
beginnt. Somit stoppt die Verdrehung, wenn die Verbindung
durch Verdrehen bis zu dem Punkt angezogen wird, an dem beide
Flanken eines Gewindegangs benachbarte Flanken einer
Gewindenut berühren.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine mit
Gewinde versehene Rohrverbindung bereitgestellt, umfassend ein
Aufnahmeteil mit sich verjüngenden, innenliegenden, im ganzen
schwalbenschwanzförmigen Gewindegängen mit Stichflanken und
Belastungsflanken, und ein Zapfenteil mit sich verjüngenden,
außenliegenden, im ganzen schwalbenschwanzförmigen
Gewindegängen mit Stichflanken und Belastungsflanken zum
Ineinandergreifen mit den innenliegenden Gewindegängen des Aufnahmeteils, um
eine mit Gewinde versehene Rohrverbindung zu bilden, wobei die
Breite der genannten Gewindegänge in einer Richtung auf dem
Aufnahmeteil und in der entgegengesetzten Richtung auf dem
Zapfenteil zunimmt, wobei die Fuß- und Scheitelabschnitte so
ausgelegt sind, daß sie sich beim Anziehen durch Verdrehung in
gegenseitigen Eingriff bewegen, bevor sich sowohl die
Stichflanken als auch die Belastungsflanken in gegenseitigen
Eingriff bewegen, wenn die Verbindung vollständig festgezogen
wird, wobei die Belastungsflanken eine negative Verjüngung und
die Stichflanken eine positive Verjüngung aufweisen, die
geringer ist als die negative Verjüngung der Belastungsflanken,
um das Zapfenteil in das Aufnahmeteil zu führen und um das
Zapfenteil und das Aufnahmeteil miteinander zu verriegeln,
wenn die Verbindung vollständig festgezogen ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
eine mit Gewinde versehene Rohrverbindung bereitgestellt,
umfassend ein Aufnahmeteil mit sich verjüngenden,
innenliegenden, im ganzen schwalbenschwanzförmigen Gewindegängen mit
Stichflanken und Belastungsflanken, und ein Zapfenteil mit
sich verjüngenden, außenliegenden, im ganzen
schwalbenschwanzförmigen Gewindegängen mit Stichflanken und Belastungsflanken
zum Ineinadergreifen mit den innenliegenden Gewindegängen des
Aufnahmeteils, um eine mit Gewinde versehene Rohrverbindung zu
bilden, wobei die Breite der genannten Gewindegänge in einer
Richtung auf dem Aufnahmeteil und in der entgegengesetzten
Richtung auf dem Zapfenteil zunimmt, wobei die Fuß- und
Scheitelabschnitte so ausgelegt sind, daß sie sich beim Anziehen
durch Verdrehung in gegenseitigen Eingriff bewegen, bevor sich
sowohl die Stichflanken als auch die Belastungsflanken in
gegenseitigen Eingriff bewegen, wenn die Verbindung vollständig
festgezogen wird, wobei die Belastungsflanken eine positive
Verjüngung und die Stichflanken eine negative Verjüngung
haben, die größer ist als die positive Verjüngung der
Belastungsflanken, um das Zapfenteil aus dem Aufnahmeteil
herauszuführen und das Zapfenteil und das Aufnahmeteil miteinander zu
verriegeln, wenn die Verbindung vollständig festgezogen ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Stichflanken
unter einem größeren Winkel zur Achse der Verbindung, oder
weiter radial als die Belastungsflanken. Diese Gewindegänge
sind miteinander verriegelt und im Ganzen
schwalbenschwanzförmig, da der Querschnitt der Scheitelbereiche in Längsrichtung
breiter ist als die entsprechenden Fußbereiche des Gewindes.
Weiterhin ist in der bevorzugten Ausführungsform die radiale
Dimensionierung des Gewindes auf dem Zapfenteil relativ zu dem
Gewinde auf dem Aufnahmeteil so, daß eine gewisse Interferenz
auftritt, bevor ein vollständiges Festziehen oder Verkeilen
der Gewindegänge vorliegt, um eine in verriegelten Kontakt
befindliche Auflagebelastung um die gesamte Gewindeform herum
und über die gesamte Länge des Gewindes zu erzielen. Keine
Dichtung wird durch einen Absatz benachbart zum Gewinde
bereitgestellt. Dadurch wird nicht nur die Auflagebelastung,
sondern auch die Dichtungs- und Torsionsbelastung innerhalb
des Gewindes über die gesamte Länge der Gewindegänge verteilt
und nicht bereitgestellt oder geteilt durch eine andere, dem
Gewinde zugeordnete oder mit diesem in Beziehung stehende
Struktur. Der Führungskonus auf dem Zapfenteil ist
vorzugsweise unter einem spitzen Winkel vom ersten Gewindegang aus
abgewinkelt, da er nicht zum Abdichten oder für einen anderen
Zweck benötigt wird, so daß er die Zentrierung des Zapfenteils
im Aufnahmeteil unterstützt, ohne daß ein Gewindegang einem
möglichen Schaden ausgesetzt wäre, und wodurch das Eindringen
des Zapfenteils in das Aufnahmeteil vor dem Zusammensetzen
durch Verdrehen maximiert wird. Die positiven Stichflanken auf
dem Gewinde unterstützen ebenfalls dieses zentrierende
Ein
dringen. Zweckmäßiger Weise ist zumindest die Hälfte des
Gewindes vor dem Zusammensetzen durch Verdrehen im Eingriff.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Abwinklung der
Flanken so, daß die Belastungsflanken weiter radial zur Achse
der Verbindung gerichtet sind als die Stichflanken, um einen
Scheitelbereich zu erzeugen, der breiter als der Fußbereich
ist, um die Schwalbenschwanzform im ganzen für jeden
Gewindegang beizubehalten. Das bedeutet, daß sich das Gewinde
verriegelt und beim Anziehen in gleicher Weise wie die vorstehend
beschriebene Ausführungsform funktioniert, außer daß die
Stichflanken des Gewindes das Zentrieren des Zapfenteils nicht
unterstützen oder die scharfen Ecken des Gewindes benachbart
zu den Stichflanken schützen. Die Neigung der
Belastungsflanken schützt allerdings das Gewinde, wenn das Zapfenteil aus
dem Aufnahmeteil herausgezogen wird, und sorgt für eine
Selbstzentrierung des Zapfenteils während dieses
Zerlegevorgangs.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Damit die Art und Weise, in der die vorstehend erwähnten
Merkmale, Vorteile und Ziele der Erfindung, und weitere, die
deutlich werden, erreicht werden und im einzelnen verständlich
werden, folgt eine detaillierte Beschreibung der Erfindung,
die vorstehend kurz zusammengefaßt ist, unter Bezugnahme auf
die Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind. Die Zeichnungen bilden einen Teil dieser
Beschreibung. Es sei indes bemerkt, daß die beigefügten
Zeichnungen lediglich bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
erläutern und daher nicht als den Umfang der Erfindung
begrenzend angesehen werden sollten, da die Erfindung auch andere
gleichwertige Ausführungsformen umfaßt.
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Fig. 1 zeigt eine Querschnitts-Teilansicht eines Zapfenteils,
das in ein Aufnahmeteil eingreift, nach einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der
Gewindestruktur der in Fig. 1 gezeigten Rohrverbindung;
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Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils
eines Gewindes auf dem Zapfenteil einer ersten bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung, wobei die Gewindestruktur
übertrieben dargestellt ist;
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Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils
eines Gewindes auf dem Zapfenteil einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung, wobei die Gewindestruktur
übertrieben dargestellt ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nunmehr auf die Zeichnungen bezugnehmend, zunächst auf Fig. 1,
ist ein Zapfenteil 10 einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung dargestellt, wie es vollständig mit einem dieses
aufnehmenden Aufnahmeteil 12 fest verschraubt ist. Nur eine
Seite der Verbindung ist dargestellt, wobei die
Längsmittelachse 14 der Verbindung auf der linken Seite von Fig. 1
dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß das Gewinde bzw. die
Gewindegänge eine leichte Verjüngung aufweisen. Der Absatz 16
des Zapfenteils 10 befindet sich nicht in Kontakt mit der
Eintrittsfläche 18 des Aufnahmeteils, und die Spitze 20 des
Zapfenteils 10 liegt nicht gegen den Absatz 22 des Aufnahmeteils
12 an, obwohl die Gewindegänge in Fig. 1 vollständig
festgezogen sind.
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Es ist ersichtlich, daß das Gewinde ein Keilgewinde ist, wobei
ein erster Gewindegang 24, nämlich der der Spitze 20 zunächst
liegende Gewindegang auf dem Zapfenteil 10, im Querschnitt die
kleinste Breite der auf dem Zapfenteil befindlichen
Gewindegänge aufweist, während der letzte vollständige Gewindegang 26
im Querschnitt die größte Breite der auf dem Zapfenteil
befindlichen Gewindegänge aufweist, während die Breiten der übrigen
Gewindegänge in der Größe dazwischen abgestuft sind. Der
Gewindegang, der die Gewindegänge 24 und 26 einschließt, ist
eine räumliche Spirale, die hinsichtlich der Größe ihrer
Gewindebreite allmählich zunimmt, während sie sich
schraubenförmig um das Zapfenteil herumwindet und mit Gewindegang 24
beginnt und mit Gewindegang 26 endet.
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Die Abmessung der entsprechenden Gewindenut im Aufnahmeteil
nimmt in der gleichen Richtung ab, bzw. die dazwischentretende
Zahnung im Aufnahmeteil nimmt allmählich an Größe zu, während
sich die schraubenförmige Gewindeform vom Eintrittsende des
Aufnahmeteils bis zu seiner tiefsten Abmessung windet. Da die
in Fig. 1 dargestellte Verbindung das vollständige
Ineinandergreifen zeigt, befinden sich die Seiten oder Flanken der
Zahnung in aneinanderstoßendem Kontakt mit den Seiten oder
Flanken der entsprechenden Gewindenut, wobei die Zahnung die Nut
entlang der gesamten Länge der Zahnung vollständig ausfüllt.
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Das Zapfenteil beinhaltet einen Konus 28 zwischen der Nase
bzw. der Spitze 20 und dem Beginn 24 des Zapfengewindes, der
eine geneigte bzw. sich verjüngende Fläche unter einem
ziemlich spitzen Winkel bezüglich der Achse 14 hat. Daraus ergibt
sich, daß wenn das Zapfenteil während des Zusammenbaus der
Verbindung in das Aufnahmeteil abgesenkt wird, die konisch
zulaufende Fläche des Konus 28 normalerweise deutlich
außerhalb eines Kontakts mit der Zahnung des Aufnahmeteil ist.
Sollte das Zapfenteil 10 beim Zusammenbau so sehr außer
Ausrichtung sein, daß der Konus 28 gegen die Zahnung des
Aufnahmeteils anliegt, gleitet der Konus von der Zahnung des
Aufnahmenteils in Richtung zur Mitte ab. Vorzugsweise sollte der
Winkel des Konus zwischen 15º und 45º bezüglich der Längsachse
der Verbindung betragen.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist und weiter in Verbindung mit der
Darstellung nach Fig. 3 erläutert wird, sind sowohl die
Stichflanken als auch die Belastungsflanken des Gewindes unter
einem Winkel gegenüber der Mittellinie zurückgepfeilt, gesehen
von der Spitze des Zapfenteils. Dies bedeutet, daß eine
Stichflanke oder die vordere Flanke eines Gewindegangs des
Zapfenteils "positiv" ist, was als eine Abwinklung weg von der
benachbarten Gewindenut definiert ist. Die Belastungsflanke
eines Gewindes auf dem Zapfenteil, obwohl sie im allgemeinen
bezüglich der Achse 14 in der gleichen Richtung wie die
Stichflanke abgewinkelt ist, ist "negativ", was als eine Abwinklung
über die benachbarte Gewindenut definiert ist.
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Somit, wie Fig. 3 zeigt, die in einer übertriebenen
Darstellung den ersten Abschnitt des Gewindegangs auf dem Zapfenteil
10 zeigt, befindet sich eine Stichflanke 30 zunächst der
Spitze 20 und eine Belastungsflanke 32 gegenüberliegend. Radiale
Linien sind eingezeichnet, um zu zeigen, daß sich die
Stichflanke 30 unter einem kleineren Winkel von der radialen Ebene
erstreckt als die der Belastungsflanke 32. Dies ergibt eine
größere Breite des Gewindescheitels als die Breite des
Gewindefusses. Somit erzielt das Gewinde eine verriegelnde
Zusammenwirkung mit der dieses aufnehmenden Nut im Aufnahmeteil,
wenn die Verbindung zusammengesetzt wird.
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Nochmals auf Fig. 1 bezugnehmend wird ersichtlich, daß sich
ein Spalt 34a zwischen den zylindrischen Flächen benachbart
zum letzen Gewindegang des Zapfenteils 10 und dem ersten
Gewindegang des Aufnahmeteils 12 befindet, ebenso wie ein Spalt
34b zwischen dem Absatz 16 des Zapfens und der Eintrittsfläche
18 der Aufnahme, und ein Spalt 34c zwischen der Nase 20 des
Zapfens und dem Absatz 22 der Aufnahme. Somit besteht in der
dargestellten Verbindung kein Kontakt irgendeiner Fläche in
der Verbindung, wenn die Verbindung vollständig
zusammengesetzt ist, außer innerhalb der Gewindegänge selbst. Es ist
ebenfalls ersichtlich, daß sich die Scheitel-, Fußbereiche und
Flanken der Gewindegänge in vollständigem Eingriff miteinander
befinden, wenn die Verbindung ganz festgezogen ist. Die
Scheitel- und Fußbereiche kommen kurz vor dem vollständigen
Festziehen miteinander radial in Kontakt, so daß, wenn die
Verbindung auf ihren Einsatzzustand mit Drehmoment festgezogen
ist, die Auflageflächen, die die Verbindung beanspruchen und
der Torsionsbelastung widerstehen, die unterschiedlichen
Scheitel- und Fußbereiche und Flanken der Gewindegänge sind.
Die Gewindegänge und insbesondere die Beziehung zwischen
gegenseitigem Fuß- und Scheiteleingriff und Zusammenwirken der
Flanken sind so ausgelegt, daß diese Auflagebelastungen
gleichmäßig über die Länge des Gewindes der Verbindung
verteilt sind. Aufgrund der schraubenförmigen Keilwirkung des
Gewindes und dem Ausgleich von radialen Kraftkomponenten von
den Stich- und Belastungsflanken sind Umreifungsspannungen
sowohl im Zapfenteil als auch im Aufnahmeteil unter Kontrolle.
Darüber hinaus, da kein radiales Spiel zwischen dem
Gewindescheitel eines Teils und den Fußbereichen des damit in
Eingriff stehenden Teils vorhanden sind, oder ein sonstiges Spiel
zwischen den Gewindegängen selbst, wenn die Verbindung ganz
festgezogen ist, befindet sich kein eingeschlossenes
Schmiermittel zwischen dem Scheitel- und Fußbereichen, wie dies bei
manchen keilartigen Gewinden nach dem Stand der Technik der
Fall ist.
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Es sei bemerkt, daß als Ergebnis dieser gleichmäßigen
Verteilung und der Tatsache, daß kein Teil der Belastungen durch
benachbarte Absätze aufgenommen wird, der Außendurchmesser der
Verbindung kleiner gemacht werden kann, wobei die gleichen
Auflagebelastungen wie bei Verbindungen nach dem Stand der
Technik aufgenommen werden können, die zumindest teilweise
darauf beruhen, daß die gleichen Auflagebelastungen auf einem
oder mehreren Absätzen aufgenommen bzw. übertragen werden.
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Es wird ebenfalls ersichtlich, daß der vorstehend beschriebene
Aufbau eine vollständige Dichtigkeit bzw. Abdichtung gegen
Überdruck bereitstellt, indem eine derartige Dichtfunktion
über die volle Länge des Gewindes verteilt wird. In ähnlicher
Weise wird die volle Torsionsbelastung der Verbindung, während
sie sich im Einsatz befindet, über die gesamte Gewindelänge
verteilt und liegt voll auf dem Gewinde.
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Nochmals auf Fig. 3 bezugnehmend, ist ein teilweise
vorhandener Gewindegang und ein vollständiger Gewindegang auf dem
Zapfenteil 10 dargestellt, die die beiden vordersten Gewindegänge
oder die am dichtesten an der Nase 20 gelegenen Gewindegänge
sind. Die Gewindegänge sind in übetriebener Größe bezüglich
des Konus 28 dargestellt, erläutern aber, daß die Abwinklung
der Oberfläche auf der Stichflanke 30 im ganzen eine Pfeilung
nach hinten und von der Nase 20 weg darstellt. Diese Neigung
der Stichflanke wurde vorstehend als "positiv" beschrieben.
Aufgrund dieser Abwinklung tragen Gewindegänge mit positiven
Stichflanken zur Selbstzentrierung beim Vorrücken des
Zapfenteils innerhalb des Aufnahmeteils bei, ohne daß ein unnötiges
Aufschlagen auf die Kanten der Gewindegänge innerhalb des
Aufnahmeteils mit einer größeren Kraft als mit einem schräg
auftreffenden bzw. streifenden Schlag erfolgt. Daraus ergibt
sich, daß die Wahrscheinlichkeit, daß die Gewindegänge auf dem
Zapfenteil oder auf dem Aufnahmeteil während des Zusammenbaus
bzw. Festziehens beschädigt werden, gering ist. Dies
gewährleistet, daß mehrere der Gewindegänge auf dem Zapfenteil und
auf dem Aufnahmeteil in Ausrichtung für ein Zusammenwirken
sind, bevor die Anordung durch Verdrehen zusammengesetzt wird.
Zweckmäßigerweise befinden sich zumindest die Hälfte der
Gewindegänge in einem derartigen Zusammenwirken. Der Konus
unterstützt das selbsttätige Zentrieren des Zapfenteils
innerhalb des Aufnahmeteils während dieses anfänglichen Teils des
Zusammensetzens vor einem Verdrehen.
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Fig. 4 erläutert in vergleichbarer Weise zu dem in Fig. 3
dargestellten Gewinde ein Gewinde einer alternativen, bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
haben die Gewindegänge des Zapfenteils negative Stichflanken 34
und positive Belastungsflanken 36. Um im ganzen
schwalbenschwanzförmige, miteinander verriegelnde Gewindegänge
herzustellen, ist der Winkel der negativen Stichflanken in bezug
auf die radiale Ebene größer als der vergleichbare Winkel der
positiven Belastungsflanken in bezug auf die radiale Ebene,
oder mit anderen Worten, der Winkel der negativen Stichflanken
ist größer in bezug auf die Achse der Verbindung als der
Winkel der positiven Belastungsflanken. Auf jeden Fall ist die
Breite der Scheitelbereiche im Querschnitt in Längsrichtung
größer als die Breite der entsprechenden Fußbereiche. Da
hierdurch eine verriegelnde Zahnform gebildet wird, wie dies bei
der in Fig. 3 dargestellten Zahnform der Fall ist, hat die
Verbindung, während sie festgezogen wird und nachdem sie
festgezogen worden ist, die gleichen Merkmale wie die zuvor
beschriebene Ausführungsform, außer hinsichtlich der
selbsttätigen Zentrierung, die durch den Kontakt der Stichflanken beim
Zusammenbau erzeugt wird.
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Stattdessen hat der in Fig. 4 dargestellte Aufbau ähnliche
selbsttätig zentrierende Eigenschaften, wenn das Zapfenteil
aus dem dieses aufnehmenden Aufnahmeteil herausgenommen wird.
Dies ist deshalb der Fall, weil wenn das Zapfenteil aus dem
Aufnahmeteil herausgezogen wird, die Gewindeoberflächen der
positiven Belastugsflanken in Kontakt mit den
Scheitelbereichen der Gewindegänge des Aufnahmeteils kommen, so daß sie
lediglich mit einem keine Beschädigung nach sich ziehenden,
streifenden bzw. schrägen Stoß dagegenschlagen.
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Während spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben
und dargestellt worden sind, wobei auch Veränderungen erwähnt
wurden, versteht es sich, daß die Erfindung nicht hierauf
beschränkt ist, da zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden
können und für einen Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich
sind. Beispielsweise sind das Zapfenteil und das Aufnahmeteil
nicht notwendigerweise auf lediglich einen Gewindegang
beschränkt, wie in Fig. 1 dargestellt ist, sondern es kann
zusätzlich ein zweiter Gewindegang auf dem Zapfen in einer
unterschiedlichen radialen Anordnung vorhanden sein, wie er in
zahlreichen Marken- bzw. Qualitätsrohrerzeugnissen auf dem
Gebiet der Ölförderung verwendet wird. Darüber hinaus ist die
Verbindung nicht notwendigerweise auf Verbindungen von
Rohrgestängen begrenzt, sondern kann für Gehäuse, Verrohrung und
sonstige rohrförmige Verbindungen ebenfalls angewendet werden.
Schließlich versteht es sich, obwohl die Auflagebelastungen,
die Torsionsbelastung und die Dichtfunktion in den bevorzugten
Ausführungsformen durch Verteilung über die gesamte
Gewindelänge bereitgestellt werden, daß alle solche Strukturen
innerhalb des Bereichs dieser Erfindung liegen, bei denen diese
Bereitstellung im wesentlichen innerhalb der Länge des
Gewindes erfolgt.