PL205051B1 - Sposób wykonania rurowego złącza gwintowego oraz rurowe złącze gwintowe - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania rurowego złącza gwintowego oraz rurowe złącze gwintowe. Złącze takie ma rurowy element obejmowany zawierający stożkowy gwint zewnętrzny, rurowy element obejmujący zawierający stożkowy gwint wewnętrzny, który współdziała przez skręcenie z gwintem zewnętrznym, i odkształcalny pierścień uszczelniający umieszczony między elementem obejmowanym i elementem obejmującym tak, aby przeciwstawiać się przepływowi płynu z zewnątrz złącza rurowego do strefy skręcania tych gwintów, przy czym pierścień uszczelniający styka się szczelnie z gwintem zewnętrznym, a element obejmujący ma gniazdo pierścieniowe do pomieszczenia pierścienia uszczelniającego usytuowane osiowo między swoim końcem swobodnym i gwintem wewnętrznym, i ograniczone osiowo przez pierwsze odsadzenie zwrócone w kierunku końca swobodnego tak, że pierścień uszczelniający oparty jest osiowo o pierwsze odsadzenie i styka się szczelnie z powierzchnią obwodową gniazda.

Znane są takie rurowe złącza gwintowe, w których element obejmowany utworzony jest na końcu rury o dużej długości, a element obejmujący, na końcu innej rury o dużej długości, lub elementu rurowego o mniejszej długości, takiego jak tuleja łącząca, przy czym te złącza umożliwiają łączenie ze sobą końcami różnorodnych rur dla utworzenia kolumny, zwłaszcza w studniach węglowodorowych, w których tego rodzaju kolumna służ y do wydobywania węglowodorów (kolumna rur produkcyjnych), 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 i z zaokrąglonymi gwintami trójkątnymi lub z gwintami trapezowymi. Szczelność takich złączy otrzymana jest jednak tylko dzięki smarom z cząstkami stałymi, które wypełniają przestrzenie helikoidalne między gwintem zewnętrznym i gwintem wewnętrznym.

Proponowano poprawienie cech szczelności takich 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, albo też za pomocą kombinacji tych środków.

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

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

Takie przenikanie z otoczenia jest szczególnie niekorzystne w przypadku złączy gwintowych dla podwodnych kolumn stojakowych zwanych „risers, umieszczonych między dnem oceanu i platformą morską dla izolowania od wody morskiej rur produkcyjnych studni złóż podwodnych, 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 przylgnie uszczelniające z dwoma końcami nagwintowanymi wzdłużnie, i które powinny 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 takiego ślizgania się powierzchni, opierając osiowo końce swobodne elementów gwintowanych, ale będzie to powodować wzrost grubości rur co najmniej na ich końcach, a w rezultacie wzrost ich kosztu.

Z kolei opis patentowy US 4 878 285 opisuje sposób montażu gwintowej złączki rurowej nakrętnej przeznaczonej do przewodów rurowych lub rur okładzinowych. Zgodnie z tym rozwiązaniem, gwintowe złączki rurowe zawierają parę położonych naprzeciwko siebie, i dokładnie od siebie oddzielonych, osiowych odsadzeń. Rozwiązanie zapewnia precyzyjne i szybkie skręcenie złączki gwintowej,

PL 205 051 B1 ale jest kłopotliwe w montażu i wymaga dokładności wykonania szeregu elementów składowych mających wpływ na końcową szczelność połączenia.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie szeregu znanych dotąd niedogodności, i w efekcie umożliwienie wykonania rurowego złącza gwintowego szczególnie przystosowanego do podwodnych, stojakowych kolumn rurowych poddanych naciskom cyklicznym.

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 z tego powodu niedrogie przy wytwarzaniu.

Wykonanie rurowego złącza gwintowego według wynalazku, musi być również możliwe zarówno bezpośrednio na końcu rur o dużej długości (montaż całkowity), jak i między rurą i tuleją przeznaczoną do łączenia dwóch rur o dużej długości (montaż za pomocą tulei).

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

Zgodnie z wynalazkiem, sposób wykonania rurowego złącza gwintowego mającego rurowy element obejmowany zawierający stożkowy gwint zewnętrzny, rurowy element obejmujący zawierający stożkowy gwint wewnętrzny, który skręcony jest z gwintem zewnętrznym, i odkształcalny pierścień uszczelniający umieszczony między elementem obejmowanym i elementem obejmującym uniemożliwiający przepływ płynu z zewnątrz złącza rurowego do strefy skręcenia tych gwintów, przy czym pierścień uszczelniający styka się szczelnie z gwintem zewnętrznym, a element obejmujący ma gniazdo pierścieniowe do pomieszczenia pierścienia uszczelniającego usytuowane osiowo między swoim końcem swobodnym i gwintem wewnętrznym, i ograniczone osiowo przez pierwsze odsadzenie zwrócone w kierunku końca swobodnego tak, że pierś cień uszczelniający oparty jest osiowo o pierwsze odsadzenie i styka się szczelnie z powierzchnią obwodową gniazda, charakteryzuje się tym, że dokoła wymienionego gwintu zewnętrznego umieszcza się odkształcalny pierścień uszczelniający, wsuwa się koniec swobodny elementu obejmowanego, i wkręca się gwint zewnętrzny w gwint wewnętrzny, przy czym pierścień uszczelniający podczas wkręcania jest popychany wzdłuż elementu obejmowanego przez pierwsze odsadzenie o powierzchni płaskiej, obracany przez element obejmujący i ściskany promieniowo między gwintem zewnętrznym, w który jest wciskany, i obwodową powierzchnią cylindryczną tego gniazda.

Korzystnie, pierścień uszczelniający wykonany jest z materiału wybranego spośród tworzyw sztucznych, metali kowalnych i materiałów kompozytowych.

Korzystnie, pierścień uszczelniający wykonany jest z materiału o małym współczynniku tarcia z materiał em elementu obejmowanego.

Korzystnie, pierścień uszczelniający wykonany jest z policzterofluoroetylenu, z wypełniaczem lub bez.

Korzystnie, gwint zewnętrzny zawiera na końcu przeciwnym względem końca swobodnego elementu obejmowanego, zwoje gwintu gubionego na części gwintowej, których wysokość promieniowa zmniejsza się od wartości nominalnej do wartości zerowej, a pierścień uszczelniający styka się szczelnie z tym gwintem gubionym na co najmniej części swojej długości osiowej.

Korzystnie, pierścień uszczelniający styka się z gwintem gubionym na całej swojej długości osiowej.

Korzystnie, pierścień uszczelniający umieszcza się dokoła gwintu gubionego na części gwintowej.

Korzystnie, element obejmowany obrabia się w strefie pierwszej powierzchni cylindrycznej, na co najmniej części osiowej długości gwintu gubionego, do średnicy stałej większej od średnicy den tych zwojów gwintu.

Korzystnie, nakłada się pierścień uszczelniający dokoła strefy pierwszej powierzchni cylindrycznej elementu obejmowanego obrobionego do średnicy stałej.

Korzystnie, gniazdo ma drugie odsadzenie o powierzchni stożkowej zwrócone osiowo do pierwszego odsadzenia o powierzchni płaskiej, i o średnicy minimalnej większej od średnicy tego pierwszego odsadzenia, przy czym część objętości pierścienia uszczelniającego jest ściskana osiowo między pierwszym odsadzeniem i drugim odsadzeniem.

Korzystnie, pierwsze odsadzenie, lub co najmniej jedno z pierwszego odsadzenia i drugiego odsadzenia, nachylone jest w stosunku do osi gwintów.

PL 205 051 B1

Korzystnie, wymienione gniazdo ma wylot na końcu swobodnym o powierzchni płaskiej elementu obejmującego, utworzony przez rozszerzenie w postaci pierwszej powierzchni stożkowej.

Korzystnie, element obejmowany ma, w pobliżu swojego końca swobodnego osiową powierzchnię oporową współpracującą z osiową powierzchnią oporową elementu obejmującego, i ograniczającą skręcanie tych elementów.

Korzystnie, ponadto stosuje się uzupełniające powierzchnie uszczelniające uniemożliwiające przepływ płynu między wnętrzem złącza rurowego i strefą współdziałania gwintów.

Korzystnie, pierścień uszczelniający nakręca się na gwint zewnętrzny.

Korzystnie, pierścień uszczelniający umieszcza się dokoła gwintu zewnętrznego w takiej temperaturze, że jego średnica wewnętrzna jest większa od średnicy zewnętrznej zwojów tego gwintu leżących poniżej, i jego średnica wewnętrzna jest mniejsza od średnicy zewnętrznej zwojów gwintu leżących poniżej w temperaturze otoczenia.

Korzystnie, pierścień uszczelniający jest pierścieniem samouszczelniającym o przekroju prostokąta wydłużonego w kierunku osiowym.

Korzystnie, średnica zewnętrzna pierścienia uszczelniającego po jego umieszczeniu dokoła gwintu zewnętrznego jest nieco mniejsza od promienia minimalnego powierzchni obwodowej wymienionego gniazda.

Natomiast, rurowe złącze gwintowe zawierające rurowy element obejmowany mający stożkowy gwint zewnętrzny, rurowy element obejmujący mający stożkowy gwint wewnętrzny, który skręcony jest z gwintem zewnętrznym, i odkształcalny pierścień uszczelniający, który usytuowany jest po skręceniu między elementem obejmowanym i elementem obejmującym uniemożliwiając przepływ płynu z zewnątrz złącza rurowego do strefy skręcenia tych gwintów, przy czym element obejmujący ma pierścieniowe gniazdo usytuowane osiowo między swoim końcem swobodnym i gwintem wewnętrznym, i ograniczone osiowo przez pierwsze odsadzenie zwrócone w kierunku końca swobodnego, charakteryzuje się tym, że odkształcalny pierścień uszczelniający zamocowany jest na elemencie obejmowanym pozostając w szczelnym styku z gwintem zewnętrznym oraz tym, że średnica zewnętrzna przed wstawieniem pierścienia uszczelniającego jest nieco mniejsza od średnicy wewnętrznej gniazda, przy czym pierścień uszczelniający osadzony jest podczas skręcania w gnieździe i pierścień ten oparty jest osiowo o pierwsze odsadzenie z powierzchnią płaską i znajduje się w szczelnym styku z obwodową powierzchnią cylindryczną tego gniazda.

Korzystnie, pierwsze odsadzenie o powierzchni płaskiej i drugie odsadzenie o powierzchni stożkowej są, odpowiednio, prostopadłe do osi gwintów i nachylone w stosunku do nich.

Korzystnie, gniazdo ma średnicę wzrastającą w sposób ciągły w kierunku końca swobodnego elementu obejmującego, a obwodowa ściana gniazda pochylona jest znacznie w stosunku do osi gwintów na końcu leżącym naprzeciwko końca swobodnego tworząc odsadzenie, które popycha pierścień uszczelniający przy skręcaniu elementów gwintowanych, przy czym jej kąt następnie zmniejsza się stopniowo.

Korzystnie, rozszerzenie w postaci pierwszej powierzchni stożkowej i pierwsze odsadzenie o powierzchni płaskiej połączone są ze sobą powierzchnią cylindryczną.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rurowy element obejmowany przeznaczony do utworzenia części rurowego złącza gwintowego według wynalazku, w przekroju osiowym, fig. 2 przedstawia pierścień z materiału uszczelniającego przeznaczony do utworzenia, po skręceniu elementów z fig. 1 i 4, pierścienia uszczelniającego rurowego złącza gwintowego według wynalazku, w przekroju osiowym, fig. 3 przedstawia szczegół z fig. 1 w powiększeniu, fig. 4 przedstawia rurowy element obejmują cy przeznaczony do skojarzenia z elementem obejmowanym z fig. 1 w celu utworzenia rurowego złącza gwintowego według wynalazku, w przekroju osiowym, fig. 5 przedstawia zmontowane złącze według wynalazku, w przekroju osiowym, fig. 6 do 8 przedstawiają odmiany krawędzi obejmującej elementu obejmującego, w półprzekroju osiowym, przy czym fig. 6 i 7 pokazują również pierścień uszczelniający skojarzony z tym elementem.

Element z gwintem zewnętrznym z fig. 1 wykonany jest na końcu rury 101 o dużej długości. Element ten zawiera ciągły stożkowy gwint zewnętrzny 3 z gwintem trapezowym. Na części gwintowej 11 swojej długości, gwint zewnętrzny 3 utworzony jest ze zwojów zwanych gwintem pełnym, które mają stałą wysokość równą wielkości nominalnej odległości między obwiednią den zwojów gwintu 15 i obwiednią 17 wierzchołków zwojów gwintu, z których obie są stożkowe. Na pozostałej części gwintowej 13, zwoje gwintu są gwintem niepełnym lub maleją do obwiedni den stożkowych zwojów gwintu, przedłużając ten gwint pełny, i do obwiedni wierzchołków zwojów gwintu, utworzonej przez zewnętrzną

PL 205 051 B1 obwodową powierzchnię walcową 19 rury 101. Z wyjątkiem powierzchni walcowych obrabianych mechanicznie jak opisano poniżej, malejące zwoje gwintu mają więc wysokość, która zmniejsza się stopniowo od wymienionej wielkości nominalnej do wysokości zerowej.

Przy braku tych powierzchni walcowych obrabianych mechanicznie, punkt połączenia A między częściami gwintowymi 11 i 13, odpowiada przecięciu między obwiednią 17 wierzchołków gwintów pełnych i obwodową powierzchnią walcową 19. Gdy gwint ustalany jest w sposób dokładny, za pomocą obróbki mechanicznej, względem końca swobodnego 7_rury 101, położenie osiowe punktu A zależy od efektywnej średnicy zewnętrznej rury, dla której tolerancja jest, na przykład, równa ±1 % dla rur bez szwu, walcowanych na gorąco.

Rurowy element obejmowany 1 zawiera krawędź obejmowaną 9 usytuowaną między jego 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 skręcania elementu obejmowanego 1 z elementem obejmującym 2, i jej efekty opisane są bardziej szczegółowo w opisie patentowym EP 0 488 912 A.

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

Należy zauważyć, że żadna modyfikacja istniejących elementów obejmowanych nie jest wymagana dla stosowania wynalazku.

Na fig. 2 pokazano pierścień uszczelniający 30 z odkształcalnego materiału uszczelniającego, korzystnie o małym współczynniku tarcia, na przykład, z policzterofluoroetylenu, z policzterofluoroetylenu wzmocnionego włóknami szklanymi, poliamidu lub z metalu miękkiego takiego jak miedź. Pierścień uszczelniający 30 ma toroidalny kształt obrotowy o przekroju prostokątnym, a więc ma obwodową powierzchnię zewnętrzną 31 w kształcie cylindra obrotowego, obwodową powierzchnię wewnętrzną 32 w kształcie cylindra obrotowego, współosiową z powierzchnią zewnętrzną 31 i dwie powierzchnie końcowe 33, 34, które są płaskie i prostopadłe do osi powierzchni 31, 32. Średnica początkowa powierzchni wewnętrznej 32 jest korzystnie nieco mniejsza od średnicy zewnętrznej rurowego elementu obejmowanego 1, w miejscu, w którym umieszczony musi być pierścień, na przykład, od średnicy zewnętrznej powierzchni walcowej 19 dla umieszczenia dokoła malejących zwojów części gwintowanej 13. Średnica powierzchni zewnętrznej 31, i w efekcie grubość promieniowa pierścienia uszczelniającego 30, wybierane są tak, aby umożliwić wprowadzenie pierścienia w gniazdo przewidziane do tego celu, w elemencie obejmującym 2, podczas skręcania, i kontakt szczelny tego pierścienia z elementem obejmowanym 1 i elementem obejmującym 2 przy końcu skręcania, jak to będzie opisane poniżej.

Zewnętrzna powierzchnia walcowa 19 rury 101 mająca na ogół kształt nieco owalny, ma korzystnie, jak przedstawiono na fig. 3, kształt owalny usunięty lub zmniejszony, na co najmniej części długości części gwintowej 13 z malejącymi zwojami gwintu, za pomocą obróbki mechanicznej walcowych powierzchni obrotowych. W przykładzie z fig. 3, do obróbki mechanicznej przewidziane są dwie powierzchnie cylindryczne. Pierwsza powierzchnia cylindryczna 41 o mniejszej średnicy, która zaczyna się w części gwintowej 11 i usytuowana jest głównie na części gwintowej 13, i druga powierzchnia cylindryczna 43 o większej średnicy połączona jest z pierwszą powierzchnią cylindryczną 41 wzdłuż profilu krzywej wklęsłej 45, i wykonana jest aż do części nie gwintowej rury 101, gdzie jest ona połączona z zewnętrzną powierzchnią walcową 19 wzdłuż profilu krzywej wklęsłej 47. Średnica pierwszej powierzchni cylindrycznej 41 i położenie osiowe profilu krzywej wklęsłej 45 wybierane są w taki sposób, że obróbka mechaniczna nie osiąga obwiedni 15 den zwojów gwintu. Pierścień uszczelniający 30 jest korzystnie otrzymywany na pierwszej powierzchni cylindrycznej 41. Druga powierzchnia cylindryczna 43 służy głównie do ułatwiania umieszczania elementu obejmowanego 1 w elemencie obejmującym 2.

Aby umieścić pierścień uszczelniający 30 na rurowym elemencie obejmowanym 1, podgrzewa się go korzystnie do temperatury takiej, aby jego średnica wewnętrzna była większa od średnicy zewnętrznej elementu obejmowanego w miejscu, w którym zostanie on umieszczony, na przykład, na średnicy pierwszej powierzchni cylindrycznej 41. Pierścień może być ustalany za pomocą narzędzia opartego o powierzchnię oporową końca swobodnego 7. Po ochłodzeniu, pierścień podtrzymany jest na miejscu przez promieniowe mocowanie na elemencie obejmowanym 1.

Rurowy element obejmujący 2_przedstawiony na fig. 4 wykonany jest na końcu krótkiej rury lub tulei 102, która umożliwia montaż zwany „gwintowo tulejowy dwóch rur o dużej długości takiej jak rura

PL 205 051 B1

101, przy czym ich elementy z gwintem zewnętrznym wkręcane są odpowiednio w dwa elementy z gwintem wewnętrznym utworzone na dwóch końcach tulei. W innym przykładzie wykonania, element z gwintem wewnętrznym może być wykonany na końcu rury o dużej długości, aby umożliwić montaż tej rury, z rurą 101, przy czym elementy element obejmowany 1 i element obejmujący 2 tworzą wówczas złącze gwintowe zwane zupełnym.

Przedstawiony element obejmujący 2 zawiera ciągły, stożkowy gwint wewnętrzny 4 o zwojach trapezowych, utworzony wyłącznie ze zwojów gwintu pełnego.

Przewidziano takie cechy geometryczne gwintu zewnętrznego 3 i gwintu wewnętrznego 4, aby umożliwić ich współdziałanie przy skręcaniu.

Element 2 ma krawędź obejmującą 10 usytuowaną poza gwintem wewnętrznym 4, aż do jego końca swobodnego 14 utworzonego przez powierzchnię płaską prostopadłą do osi rury 102. W środkowej strefie swojej długości, krawędź 10 ma powierzchnię wewnętrzną 16, nieco stożkową, otwartą w kierunku końca swobodnego 14 i o średnicy minimalnej nieco większej do średnicy maksymalnej powierzchni walcowej 19 rury 101. Z obu stron powierzchni wewnętrznej 16, krawędź jest wydrążona do wewnątrz, aby utworzyć, po stronie gwintu wewnętrznego 4, pierścieniowe przewężenie 18, a po stronie końca swobodnego 14 gniazdo 20 dla pierścienia uszczelniającego. Gwint wewnętrzny 4 ma wylot w przewężeniu 18, które umożliwia wyjęcie narzędzia stosowanego do wykonania gwintu. Gniazdo 20 ograniczone jest przez szereg powierzchni stożkowych, cylindrycznych i płaskich wzajemnie względem siebie połączonych przez zaokrąglenia. Pierwsza powierzchnia stożkowa 21 tworząca zukosowanie wejściowe dla ułatwiania wprowadzenia końca elementu obejmowanego, połączona jest z powierzchnią końcową końca swobodnego 14 i z powierzchnią cylindryczną 22 o większej średnicy niż średnica powierzchni wewnętrznej 16. Powierzchnia cylindryczna 22 połączona jest z inną powierzchnią cylindryczną 23 o większej średnicy, przez powierzchnię stożkową 24 odwróconą od końca swobodnego 14, a powierzchnia płaska 25 prostopadła do osi łączy powierzchnię wewnętrzną 16 z powierzchnią cylindryczną 23. Powierzchnie 21, 22, 23 i 24 tworzą zatem obwodową powierzchnię gniazda, przy czym minimalnym promieniem tego gniazda, jest promień powierzchni cylindrycznej 22.

Poza gwintem wewnętrznym 4 w stosunku do końca swobodnego 14, rurowy element obejmujący 2 ma stożkową powierzchnię oporową 8 odpowiednią do współdziałania z powierzchnią końca swobodnego 7 elementu obejmowanego, i stożkową powierzchnią uszczelniającą 6 odpowiednią do współdziałania z powierzchnią uszczelniającą 5 elementu obejmowanego.

Podczas montażu przez skręcanie elementu obejmowanego 1 z elementem obejmującym 2, pierścień uszczelniający 30, wstępnie umieszczony na elemencie obejmowanym jak opisano powyżej, i którego średnica zewnętrzna jest wówczas nieco mniejsza od średnicy powierzchni cylindrycznej 22, przechodzi do wnętrza tej powierzchni, po czym przenika do wnęki ograniczonej przez powierzchnie 23, 24 i 25. Wówczas, gdy pierścień ten oprze się o promieniową powierzchnię płaską 25, jest on popchnięty przez tę powierzchnię wzdłuż rurowego elementu obejmowanego 1, i zawraca z elementem obejmującym względem elementu obejmowanego. Odkształca się on, aby dotrzeć do zwojów gwintu zewnętrznego, i rozszerza swoją średnicę do średnicy den malejących zwojów gwintu.

Stan końcowy pierścienia uszczelniającego pokazany jest na fig. 5. Pierścień jest ściśnięty promieniowo między powierzchnią cylindryczną 22 i malejącymi zwojami gwintu elementu obejmowanego, w który ten pierścień wciskany jest na części swojej długości, i przedłużony jest do wnętrza uszczelnienia, wzdłuż gwintu zewnętrznego, wypełniając częściowo wymienione rozszerzenie, aż do promieniowej powierzchni płaskiej 25. Ponadto, część objętości pierścienia ściśnięta jest osiowo między powierzchniami 24 i 25, przyczyniając się do szczelności i do stabilności położenia pierścienia. Długość osiowa pierścienia uszczelniającego odpowiada co najmniej połowie skoku gwintu, a korzystnie małej wielokrotności tego skoku.

Kształty gniazda 20 i pierścienia uszczelniającego 30, takie jak opisane powyżej, nie mają żadnego charakteru ograniczającego, i mogą być zmodyfikowane nie wychodząc poza zakres wynalazku. Kilka przykładów takich modyfikacji zilustrowane jest na fig. 6 do 8.

Zatem, na fig. 6 przedstawiono przykład krawędzi 10 rurowego elementu obejmującego 2, w którym gniazdo 20 ma średnicę stale wzrastającą od cylindrycznej powierzchni wewnętrznej 16 aż do końca swobodnego 14, przy czym obwodowa ściana 26 gniazda tworzy kąt stopniowo zmniejszający się do osi rur.

To nachylenie jest znaczne w pobliżu powierzchni wewnętrznej 16, aby utworzyć odsadzenie 27, które popycha pierścień uszczelniający podczas wkręcania elementów gwintowanych. Początkowy

PL 205 051 B1 pierścień uszczelniający 30 może tutaj jeszcze mieć poprzeczny przekrój prostokątny zilustrowany na fig. 2.

W innym przykładzie z fig. 7, gniazdo ma zukosowane wejście w postaci powierzchni stożkowej 21 i odsadzenie o powierzchni płaskiej 25 podobne do odsadzeń z fig. 3, które są ze sobą połączone przez powierzchnię cylindryczną 28. Początkowy pierścień tworzący pierścień uszczelniający 35 nie ma tu prostokątnego profilu, ale ma, poza powierzchnią końcową 34, która opiera się na odsadzeniu o powierzchni płaskiej 25, przedłużenie 36 w kształcie cienkiej krawędzi, która przykrywa cylindryczną powierzchnię wewnętrzną 16 elementu obejmującego i dociera do przewężenia 18, powodując w ten sposób zaczepienie pierścienia o element obejmujący.

Na fig. 8 przedstawiono inny przykład, w którym gniazdo 20 ma powierzchnie 21, 22, 23 i 25 odpowiadające powierzchniom oznaczonym przez te same odnośniki jak na fig. 3, przy czym powierzchnia stożkowa 24 zastąpiona jest powierzchnią płaską 29 zwróconą do odsadzenia o powierzchni płaskiej 25. Pierścień uszczelniający może mieć początkowo prostokątny przekrój, i po wkręceniu, może być całkowicie osadzony między odsadzeniem o powierzchni płaskiej 25 i odsadzeniem 29. W tym przykładzie wykonania również przewężenie 18 jest usunięte, przy czym jego funkcja pełniona jest przez przestrzeń pierścieniową utworzoną przez powierzchnie 23, 25 i 29.

Claims (22)

1. Sposób wykonania rurowego złącza gwintowego mającego rurowy element obejmowany zawierający stożkowy gwint zewnętrzny, rurowy element obejmujący zawierający stożkowy gwint wewnętrzny, który skręcony jest z gwintem zewnętrznym, i odkształcalny pierścień uszczelniający umieszczony między elementem obejmowanym i elementem obejmującym uniemożliwiający przepływ płynu z zewnątrz złącza rurowego do strefy skręcenia tych gwintów, przy czym pierścień uszczelniający styka się szczelnie z gwintem zewnętrznym, a element obejmujący ma gniazdo pierścieniowe do pomieszczenia pierścienia uszczelniającego usytuowane osiowo między swoim końcem swobodnym i gwintem wewnętrznym, i ograniczone osiowo przez pierwsze odsadzenie zwrócone w kierunku końca swobodnego tak, że pierścień uszczelniający oparty jest osiowo o pierwsze odsadzenie i styka się szczelnie z powierzchnią obwodową gniazda, znamienny tym, że dokoła wymienionego gwintu zewnętrznego umieszcza się odkształcalny pierścień uszczelniający (30), wsuwa się koniec swobodny (7) elementu obejmowanego (1), i wkręca się gwint zewnętrzny (3) w gwint wewnętrzny (4), przy czym pierścień uszczelniający (30) podczas wkręcania jest popychany wzdłuż elementu obejmowanego (1) przez pierwsze odsadzenie o powierzchni płaskiej (25), obracany przez element obejmujący (2) i ściskany promieniowo między gwintem zewnętrznym (3), w który jest wciskany, i obwodową powierzchnią cylindryczną (23) gniazda (20).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) wykonany jest z materiału wybranego spośród tworzyw sztucznych, metali kowalnych i materiałów kompozytowych.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) wykonany jest z materiału o małym współczynniku tarcia z materiałem elementu obejmowanego (1).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) wykonany jest z policzterofluoroetylenu, z wypełniaczem lub bez.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gwint zewnętrzny (3) zawiera na końcu przeciwnym względem końca swobodnego (7) elementu obejmowanego (1), zwoje gwintu gubionego na części gwintowej (13), których wysokość promieniowa zmniejsza się od wartości nominalnej do wartości zerowej, a pierścień uszczelniający (30) styka się szczelnie z tym gwintem gubionym na co najmniej części swojej długości osiowej.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) styka się z gwintem gubionym na całej swojej długości osiowej.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) umieszcza się dokoła gwintu gubionego na części gwintowej (13).

8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że element obejmowany (1) obrabia się w strefie pierwszej powierzchni cylindrycznej (41), na co najmniej części osiowej długości gwintu gubionego, do średnicy stałej większej od średnicy den tych zwojów gwintu.

PL 205 051 B1

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że nakłada się pierścień uszczelniający (30) dokoła strefy pierwszej powierzchni cylindrycznej (41) elementu obejmowanego (1) obrobionego do średnicy stałej.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gniazdo (20) ma drugie odsadzenie o powierzchni stożkowej (24) zwrócone osiowo do pierwszego odsadzenia o powierzchni płaskiej (25), i o średnicy minimalnej większej od średnicy tego pierwszego odsadzenia, przy czym część objętości pierścienia uszczelniającego (30) jest ściskana osiowo między pierwszym odsadzeniem i drugim odsadzeniem.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że pierwsze odsadzenie, lub co najmniej jedno z pierwszego odsadzenia i drugiego odsadzenia, nachylone jest w stosunku do osi gwintów.

12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że wymienione gniazdo (20) ma wylot na końcu swobodnym o powierzchni płaskiej (14) elementu obejmującego (1), utworzony przez rozszerzenie w postaci pierwszej powierzchni stożkowej (21).

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że element obejmowany (1) ma, w pobliżu swojego końca swobodnego (7) osiową powierzchnię oporową współpracującą z osiową powierzchnią oporową (8) elementu obejmującego (2), i ograniczającą skręcanie tych elementów.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że ponadto stosuje się uzupełniające powierzchnie uszczelniające (5, 6) uniemożliwiające przepływ płynu między wnętrzem złącza rurowego i strefą współdziałania gwintów.

15. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) nakręca się na gwint zewnętrzny (3).

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) umieszcza się dokoła gwintu zewnętrznego (3) w takiej temperaturze, że jego średnica wewnętrzna jest większa od średnicy zewnętrznej zwojów tego gwintu leżących poniżej, i jego średnica wewnętrzna jest mniejsza od średnicy zewnętrznej zwojów gwintu leżących poniżej w temperaturze otoczenia.

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że pierścień uszczelniający (30) jest pierścieniem samouszczelniającym o przekroju prostokąta wydłużonego w kierunku osiowym.

18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że średnica zewnętrzna pierścienia uszczelniającego (30) po jego umieszczeniu dokoła gwintu zewnętrznego (3) jest nieco mniejsza od promienia minimalnego powierzchni obwodowej wymienionego gniazda (20).

19. Rurowe złącze gwintowe zawierające rurowy element obejmowany mający stożkowy gwint zewnętrzny, rurowy element obejmujący mający stożkowy gwint wewnętrzny, który skręcony jest z gwintem zewnętrznym, i odkształcalny pierścień uszczelniający, który usytuowany jest po skręceniu między elementem obejmowanym i elementem obejmującym uniemożliwiając przepływ płynu z zewnątrz złącza rurowego do strefy skręcenia tych gwintów, przy czym element obejmujący ma pierścieniowe gniazdo usytuowane osiowo między swoim końcem swobodnym i gwintem wewnętrznym, i ograniczone osiowo przez pierwsze odsadzenie zwrócone w kierunku końca swobodnego, znamienne tym, że odkształcalny pierścień uszczelniający (35) zamocowany jest na elemencie obejmowanym (1) pozostając w szczelnym styku z gwintem zewnętrznym (3) oraz, że średnica zewnętrzna przed wstawieniem pierścienia uszczelniającego (35) jest nieco mniejsza od średnicy wewnętrznej gniazda (20), przy czym pierścień uszczelniający (35) osadzony jest podczas skręcania w gnieździe (20) i pierścień ten oparty jest osiowo o pierwsze odsadzenie z powierzchnią płaską (25) i znajduje się w szczelnym styku z obwodową powierzchnią cylindryczną (22) gniazda (20).

20. Rurowe złącze według zastrz. 19, znamienne tym, że pierwsze odsadzenie o powierzchni płaskiej (25) i drugie odsadzenie o powierzchni stożkowej (24) są, odpowiednio, prostopadłe do osi gwintów i nachylone w stosunku do nich.

21. Rurowe złącze według zastrz. 19, znamienne tym, że gniazdo (20) ma średnicę wzrastającą w sposób ciągły w kierunku końca swobodnego (14) elementu obejmującego (2), a obwodowa ściana (26) gniazda (20) pochylona jest znacznie w stosunku do osi gwintów na końcu leżącym naprzeciwko końca swobodnego tworząc odsadzenie (27), które popycha pierścień uszczelniający (35) przy skręcaniu elementów gwintowanych, przy czym jej kąt następnie zmniejsza się stopniowo.

22. Rurowe złącze według zastrz. 19, znamienne tym, że rozszerzenie w postaci pierwszej powierzchni stożkowej (21) i pierwsze odsadzenie o powierzchni płaskiej (25) połączone są ze sobą powierzchnią cylindryczną (28).