DE3128008C2

DE3128008C2 - Rohrverbindung, insbesondere für die Erdölindustrie

Info

Publication number: DE3128008C2
Application number: DE3128008A
Authority: DE
Inventors: Paul Bounie; Jean 59620 Aulnoye Aymeries Mantelle; Bernard Plaquin
Original assignee: Vallourec SA
Current assignee: Vallourec SA
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1981-07-15
Publication date: 1986-05-28
Also published as: NO812454L; EP0044778A3; MX151796A; IT8122977A0; FR2487037B1; ES268532Y; AU7304181A; EG15014A; BR8104571A; DK317881A; DE44778T1; US4426105A; GB2080468B; FR2487037A1; AU547194B2; OA06859A; ATE11688T1; ES268532U; JPS57120792A; DE3128008A1

Abstract

Die Rohrverbindung weist ein Bolzenelement (1) auf, das an seinem Ende mit einem Gewinde versehen ist und in ein Mutterelement (2) eingeschraubt wird, das mit einem entsprechenden Gewinde versehen ist. Das Bolzenelement weist auf seiner Außenfläche eine umfängliche Nut (9) und das Mutter element auf seiner Innenfläche eine umfängliche Nut (10) auf, die im zusammengeschraubten Zustand der Verbindung der Nut (9) des Bolzenelementes gegenüberliegt. Ein elastischer Ring (12) greift gleichzeitig in beide Nuten ein, wobei mindestens eine der Nuten eine radiale Tiefe hat, die ausreichend ist, um den Ring beim Zusammenbau des Bolzen- und des Mutterelementes in diese Nut hinein zu verdrängen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rohrverbindungen, insbesondere für die Erdölindustrie, mit einem ein Außengewinde aufweisenden Bolzenelement, einem mit einem entsprechenden Innengewinde versehenen Mutterelement. einer inneren Ringnut am Mutterelement einer äußeren Ringnut am Bolzenelement die der Ringnut des Mutterelementes gegenüberliegend anzuordnen ist und einer die Rohrverbindung gegen Aufschrauben sichernden Verriegelung, die in den aus beiden Ringnuten gebildeten Hohlraum im zusammengeschraubten Zustand der Verbindung eingreift

Bei den bekannten Rohrverbindungen der eingangs beschriebenen Gattung besteht das zur Verriegelung dienende Teil aus einer Gliederkette, die nach beendigter Verschraubung der Rohrverbindung in den Innenkanal eingefädelt wird, weicher durch die fluchtenden Ringnuten des Bolzen- und Mutterelementes gebildet wird. Dabei muß am äußeren Umfang der Verbindung im Bereich des Innenkanals eine Öffnung vorgesehen werden, um das Einfädeln der Gliederkette zu ermögli-..hen. Diese Öffnung muß sich über einen nicht unbeträchtlichen Teil des Umfanges erstrecken, damit das Einschieben der Gliederkette einwandfrei durchgeführt werden kann.

Die Nachteile dieser bekannten Verbindungen bestehen darin, daß in vielen Fällen das Einsetzen des Verriegelungselementes nicht oder nur schwer möglich ist weil die verschraubte Verbindung nicht oder nur schwer zugänglich ist Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei konischen Gewinden der Innenkanal für die Verriegelung in der Praxis nur an bestimmten Stellen angebracht weiden kann, nämlich im Endbereich des Mutterelementes vor einer am Außenumfang des Bolzenelementes angeordneten Snschraubbegrenzungsschulter.

An dieser Stelle wird nämlich die Verbindung durch die Öffnung, die für das Einführen der Gliederkette erforderlich ist am wenigsten verschwächt während in den dickeren Bereichen des Mutterelementes, die den dünneren Bereichen des Bolzenelementes entsprechen, die am Außenumfang erforderliche Einführungsöfmung zu einer untragbaren Verschwächung der Verbindung im Bereich des Innenkanals für die Gliederkette führen würde.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt die Verriegelung unabhängig von der Zugänglichkeit der Rohrverbindung durchzuführen und die Vt,-Schwächung der Rohrverbindung durch am Außenumfang befindliche öffnungen zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die die Rohrverbindung gegen Aufschrauben sichernde Verriegelung als elastischer Ring ausgebildet isi und mindestens eine der beiden Ringnuten eine radiale Tiefe aufweist die ausreichend ist zur Aufnahme des elastischen Ringes beim Einschrauben des Bolzenelementes in das

so Mutterelement, wobei die Rohrverbindung nach der Verschraubung der beiden Elemente durch selbsttätiges, teilweises Umsetzen des elastischen Ringes aus der i^n aufnehmenden Ringnut des einen Rohrelementes in die gegenüberliegende Ringnut des anderen Rohrelementes verriegelbar ist

Es sind zwar verschraubungslose Verbindungen bekannt, Dei denen die Kupplung von Rohren mit einem elastischen Schnappring erfolgt. Bei derartigen Steckverbindungen liegen auch nicht die Probleme vor, zu deren Lösung die erfindungsgemäße Schraubverbindung dient.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß neben der erheblichen Vergrößerung des Aufschraubmomentes auch eine genau definierte Begrenzung des Einschraubmomentes erzielt werden kann, wobei durch Wahl des Materials und der Ausbildung der elastischen Ringe Aufschraubmomente erzielt werden können, die etwa zwischen dem l,3fachen bis zum 20fachen des vor-

geschriebenen Verspannungsmomentes liegen. Ein weiterer Vorteil besteht darm, daß bei der gleichen Verbindurg mehrere elastische Ringe vorgesehen werden können, wobei man jeweils einen dieser elastischen Ringe in der Nähe jeden Gewindeendes in der zugeordneten Ringnut einsetzt

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der vordere Endbereich des Bolzenelen,entes eine konische Dichtfläche auf, der eine konische Dichtfläche komplementärer Form am Mutterelement zugeordnet ist, wobei der Ring während der Verschraubung der Rohrverbindung durch die konische Dichtfläche des Bolz^neiementes in das Innere der Nut des Muttereiementes eindrückbar ist

Der elastische Rmg kann vorteilhafter».- " ; einen Innendurchmesser haben, der im Ruhezustan., meiner als der Durchmesser des Nutengrundes 6^r . Bivienelemeutes ist, und daß die Nut des Boiz'.nelem 'cs> eine Tiefe aufweist, die geringer als die rad^: ' - Uickenausdehnung des Rings Ist

Gemäß einer anderen bt ■ rzagten Ausführungsform kann der elastische Ring als offener Ring ausgebildet sein, der an eintr Stelle seines Umfangos aufgeschnitten ist Dabei kann der elastische Ring aus einem Bimetallelement bestehen, welches durch Erwärmen zur Gänze in eine der Nuten einlegbar ist wobei die Veroindung ohne Abscheren des Ringes aufschraubbar ist

Im nachfolgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung in den Zeichnungen schematisch veranschaulicht

F i g. 1 ist ein Axiaischnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung;

F i g. 2 ist ein Axiaischnitt durch eine zweite Ausfüh rungsform der Erfindung;

F i g. 3 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab ein Schnittbild, welches die Verbindung in einem Zeitpunkt darstellt in welchem das Boizenelement in das Mutterelement eingeführt wird, nachdem der elastische Ring in die Nut des Mutterelementes eingesetzt worden ist;

F i g. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie F i g. 3 und stellt eine etwar spätere Phase des Zusammenschraubens als in F i g. 3 veranschaulicht dar;

F i g. 5 ist eine den F i g. 3 und 4 entsprechende Darstellung der Verbindung nach der vollständigen Verschraubung des Bolzenelementes im Mutterelement;

F i g. 6 ist ein Axialschnitt einer erfindungsseniäßen Verbindung, weiche einen ersten Anwendungsfall derselben beschreibt (Vergrößerung d.s Aufschraubmomentes);

Fig.7 ist eine ähnliche Ansicht wie die Fig.6 und veranschaulicht eine andere Anwendung der Erfindung (Feststellung der Position der Elemente und Vergrößerung des Fest- und Aufschraubmomentes);

F i g. 8 is·, eine Ansicht, die in vergrößertem Maßstab eine Variante der Erfindung zeigt; Fig. 9 veranschaulicht eine Ausführungsvariante der

Fig. 10 veranschaulicht den Bimetallring in der Aufschraubphase der Verbindung, nachdem die Verbindung erwärmt worden ist.

Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sind in den Figuren die tatsächlichen Proportionen der Abmessungen etwas verändert worden. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf das Spiel zwischen den elastischen Ringen und den Nuten, die die elastischen Ringe aufnehmen.

Die Fig. 1 veranschaulicht eine erfindungsgemäßf: Verbindung, bei der dis Bolzenelement i in ein Muttereleme-1 2 eingeschraubt ist An den Bolzenelementen 1 sind konische Außengewinde 3 vorgesehen, die sich an den Enden der Bolzenelemente befinden und die in konische Innengewinde 4 entsprechender Ausbildung tingreifen, die an dem Mutterelement 2 vorgesehen sind. Bei den Gewinden handelt es sich vorzugsweise um trapezförmige Gewinde, welche auf der Außenfläche des Bolzenelementes auslaufen. Das Mutterelement 2 ist beispielsweise eine Muffe, welche an ihrem anderen nicht veranschaulichten Ende ein zum Gewinde 4 symmetrisch verlaufendes Gewinde aufweist in welches das Ende eines anderen Bolzenelementes eingeschraubt wird, so daß sich insgesamt eine Verbindung auch zwischen dem anderen Boizenelement und dem Bolzecielement I ergibt

Die erfindungsgemäße Verbindung weist gemäß dieser Variante einen Anschlag 5 am Ende des Bolzenelementes 1 auf, der mit einem als Gegenanschlag wirkenden Schulterbereich 6 des Mutterelementes zusammenwirkt Die Dichtung erfolgt mittels einer kü-tischen Dichtfläche 7 des Bolzenelementes, die mit einer im wesentlichen entsprechenden konischen Dichtfläche 8 des Mutterelementes zusammenwirkt D.. Boizenelement I weist im übrigen in seinem zylindnschet Bereich zwisehen dem Ende des Gewindes 3 und der Dichtfläche 7 eine umfängliche Ausnehmung, z. B. eine Nut oder Auskehlung 9 auf, wobei im nachfolgenden nur der Ausdruck »Mut« verwendet wird. In ähnlicher Weise ist das Mutterelement in seinem zylindrischen Bereich zwisehen dem Ende des Innengewindes 4 und der Dichtfläche 8 mit einer umfänglichen Nut 10 versehen.

Wenn das Bolzenelement 1 vollständig in das Mutterelement 2 eingeschraubt ist, d. h., wenn die Anschlagflächen 5 und 6 in Kontakt miteinander sind, liegen sich die Nuten 9 und 10 gegenüber, wie dies in der F i g. 1 veranschaulicht ist in dieser Stellung definieren die Nuten 9 und 10 einen freien Ringraum, in dem sich der elastische Ring 12 befindet Der elastische Ring ist dabei so ausgeführt, daß er gleichzeitig in die Nut 9 und in die Nut 10 eingreift.

Im nachfolgenden wird anhand der F i g. 3—5 im einzelnen veranschaulicht wie der elastische Ring 12 in den Ringraum 11 eingeführt wird. Dabei ist klar, daß. wenn der Ring einmal die Position eingenommen hat wie sie in der F i g. 1 dargestellt ist, die erfindungsgemäße Verbindung nicht mehr durch Aufschrauben des Bolzenelementes 1 gelöst werden kann, wenn dabei nicht der elastische Ring 12 abgeschert wird.

Die F i g. 2 veranschaulicht eine andere Variante der erfindungsgemäßen Verbindung. Bei dieser Verbindung weist das Bolzenelement 21 an seinen¹ Ende ein zweistufiges zylindrisches Gewinde auf. dessen Stufen mit den Bezugsziffern 23 Ui d 23' bezeichnet sind. In gleicher Weise ist auch das Mutterelement an seinem Ende m^:t einem aus zwei Stufen 24 und 24' versehenen Innengewinde ausgestattet. Die Gewinde 23 und 23' und 24 und ¹JA' cinA 7nm Ro ι ent ο I ale Tmt\ei.?aawir\Aci aiicarp-fiihrt Pin

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Außenanschlag 25 am Bolzenelement wirkt bei dieser Ausführungsform mit einer Gegenanschlagfläche 26 von im wesentl^hen entsprechender Formgebung zusammen, die am Mutterelement vorgesehen ist Die Dichtigkeit wird dabei auf eier radiai inneniiegenden Fläche durch eine konische Dichtfläche 27 des Bolzenelementes sichergestellt, die mit einer entsprechenden konischen Dichtfläche 28 des Mutterelementes 22 zusammenwirkt. Wi i im vorhergehenden Fall ist eine umfängliche nut 29 in den zylindrischen Bereich des Bolzenelementes 2i eingearbeitet, der zwischen dem Ge-

windeende des Gewindes 23' und der Dichtfläche 27 verläuft. Auch am Mutterelement 22 ist eine ähnliche umfängliche Nut 30 im zylindrischen Bereich eingearbeitet, der sich zwischen dem Ende des Gewindes 24' und der Dichtfläche 28 befindet.

Wenn die beiden Flächen 25 und 26 zum Anschlag kommen, liegen sich die Nuten 29 und 30 gegenüber und begrenzen einen zylindrischen Freiraum 31, in dessem Inneren der elastische Ring 32 eingelegt ist, so daß dieser gleichzeitig in die Nut 29 und die Nut 30 eingreift Wie in dem vorhergehenden Fall können die Verbindungselemente 2ί, 22 nur dann aufgeschraubt, also gelöst werden, wenn der elastische Ring 32 abgeschert wird.

Im nachfolgenden wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die F i g. 5 der elastische Ring gemäß der Erfindung sowie die Teile des Bolzen- und Mutterelementes, in denen die umfänglichen Nuten verlaufen, beschrieben. Die in der F i g. 5 dargestellte Verbindung besteht aus einem Bolzenelement 41 und einem Mutterelement 42. In einem zylindrischen äußeren Bereich 43 des Bolzenelements 41 ist eine umfängliche Nut 44 und in dem zylindrischen Bereich 45 auf der Innenseite des Mutterelememes 42 ist eine umfängliche Nut 46 vorgesehen, z. B. eingedreht Weiterhin ist am Bolzenelement 41 im Endbereich desselben eine konische Fläche 47 vorgesehen. Diese konische Fläche kann z. B. eine Dichtfläche sein, die mit einer anderen konischen Dichtfläche 48 entsprechender Ausbildung zusammenwirkt die sich ihrerseits am Mutterelement 42 befindet Eine derartige Ausbildung ist aber keinesfalls obligatorisch. In der zusammengeschraubten Stellung der Verbindung, wie sie zum Beispiel auch in den Fig. I und 2 dargestellt ist befinden sich die Nuten 44 und 46 auf gegenüberliegenden Seiten und begrenzen einen Ringraum 49. in dem ein elastischer Ring 50 eingesetzt ist Die Nut 44 des Bolzenelementes 41 weist zwei Seitenflächen 51 und 52 auf. die sich senkrecht zur Achse der Verbindung erstrecken, während die zylindrische Grundflache 53 der Nut koaxial zur Verbindungsachse verläuft In der beschriebenen Ausführungsform ist der Nutengrund mit den Seitenflächen 51 und 52 über toroidale oder abgerundete Flächenbereiche verbunden. In gleicher Weise weist die Nut 46 zwei seitliche Flächen 54 und 55 auf. die bei der veranschaulichten Auiführungsform ebenfalls senkrecht zur Zylinderachse ver-Iaufea während sich die zylindrische Nutengrundfläche 56 koaxial zur Verbindung erstreckt Die Nutengrundfläche 56 geht in die Seitenflächen 54 und 55 über toroidaie oder runde Flächenbereiche über. Der elastische Ring 50 ist an einer Stelle seines Umfanges aufgeschnitten und weist zwei Seitenflächen 57 und 58 sowie eine Außenfläche 59 auf. die zylindrisch ausgebildet ist und senkrecht zu den Seitenflächen 57 und 58 verläuft

Die Innenfläche 60 des Ringes 50 ist hingegen konisch ausgeb^:!det wobei die Spitze des Konus an der Seite liegt die in der Nähe des Endes des Bolzenelementes liegt Die konische Fläche 60 ist an der Seite, wo sie den geringsten Durchmesser aufweist an die Seitenfläche 58 über eine Abrundung angeschlossen» während sie an der Seite mit dem größten Konusdurchmesser an die Seitenfläche 57 über eine Abfasung 61 anschließt

Im übrigen hat die Nut 46 des Mutterelementes 42 eine Tiefe a, die größer als die Dicke b der größten radialen Ausdehnung des Ringes 50 ist während die Nut 44 des Bolzenelementes 41 eine geringere Tiefe c als die radiale Dickenabmessung b hat.

Schließlich weist der geschlitzte, also offene Ring 50 einen Innendurchmesser auf, der im Ruhezustand (d. h. wenn keine nach außen gerichtete Kraft noch eine Kompressionskraft auf den Ring wirkt) kleiner als der Durchmesser des Nutengrundes 53 der NiU 44 ist, so daß, wenn er sich in der in Fig.5 veranschaulichten Stellung befindet, die konische Fläche 60 sich im Bereich ihres geringsten Durchmessers an die Nutengrundfläche 53 anlegt Die Montage der oben beschriebenen Verbindungen wird nun anhand der F i g. 3 und 4 dargestellt

Wie aus der F i g, 3 ersichtlich, wird zunächst der Ring 50 in die Nut 46 des Mütterelementes 42 eingelegt, indem sie zunächst in radialer Richtung nach innen komprimiert wird, damit sie längs der zylindrischen Fläche 45 gleiten kann, bis er sich beim Erreichen der Nut 46 entspannen kann und in diese hinein ausdehnt Das Bolzenelement 41 wird dann in das Mutterelement 42 in Richtung des Pfeiles 70 eingeführt, indem die zugehörigen Gewinde miteinander verschraubt werden, wie dies in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist Wenn die konische Fläche 47 des Bolzenelementes 41 in Kontakt mit der Ecke des Ringes 50 kommt die durch die Ringinnenfläche 60 und die Abfasung 61 gebildet wird, erfolgt dadurch die Zentrierung des Ringes 50 in der Achse der Rohrverbindung und danach die weitere radiale Expansion des Ringes in die Nut 46.

Diese Aufweitung oder Expansion des Ringes vollzieht sich gemäß der in der Fig.4 dargestellten Lage, wo die A.-'weitung durch den Kontakt der konischen Fläche 60 des Ringes mit der Kante des Bolzenelementes 41 bewirkt wird, die durch die Stoßstelle des zylindrischen Bereiches 43 mit dem anschließenden konischen Bereich 47 gebildet wird. Diese Aufweitung hört auf. wenn diese Kante den Teilbereich der konischen Fläche 60 des Ringes mit dem kleinsten Durchmesser erreicht Im Zuge des weiteren Vorschubes des Bolzenelementes 41 im Mutterelement 42 im Sinne des Pfeiles 70 wird dieser Flächenbereich mit dem kleinsten Durchmesser dann längs des zylindrischen Bereiches 43 verschoben, bis daß die Nut 44 des Bolzenelementes 41 erreicht ist und der Nut 46 des Mutterelementes 42 gegenüberliegt Nachdem der Ring vorher elastisch aufgeweitet wurde, zieht sich nunmehr der Ring 50 in radialer Richtung zusammen und tritt dadurch auch in die Nut 44 des Boizenelementes ein und nimmt dabei die Stellung ein. die in der F i g. 5 veranschaulicht ist

Das Aufschrauben der Verbindung erfolgt dann in der in F i g. 6 dargestellten Weise. Die F i g. 6 entspricht dem Verbindungstyp, wie er in der F i g. 2 dargestellt ist Um das Bolzenelement 71 in bezug auf das Mutterelement 72 zu drehen, muß man zunächst das Drehmoment erreichen, welches dem normalen Aufschraub- oder ^fJösemoment der Verbindung entspricht und welches im allgemeinen zwischen dem Einfachen bis l,3fachen des Einschraub- oder Festschraubmomentes beträgt Nach einer sehr geringen Relativdrehung, die einer axialen Verstellung der Elemente in bezug aufeinander in der Größenordnung des axialen Spieles des Ringes 50 in den Nuten 44 und 46 entspricht, stützt sich der Ring zum Anlegen an der Seitenfläche 54 der Nut 46 des Mutterelementes und der Seitenfläche 52 der Nut 44 des Bolzenelementes ab. Wenn nun das Aufschraubmoment erhöht wird, wird zunächst der Ring verformt und dann abgeschert wobei der Ring nach dem Abscheren das vollständige Aufschrauben der Verbindung ermöglicht Es versteht sich, daß die Verpressung der Dichtkronen 47 und 48 so berechnet wird, daß in der in F j g. 6 veranschaulichten Stellung, in der das Aufschraubmoment

steil ansteigt, die Dichtigkeit noch gesichert bleibt. Im übrigen kann aber das Aufschraubmoment mit großer Präzision in Abhängigkeit von dem Widerstand des Materials, aus dem der elastische Ring 50 hergestellt ist und von der axialen Abmessung des Ringes eingestellt werden.

Eine andere Anwendung der erfindungsgemäßen Verbindung ist in der F i g. 7 dargestellt, die eine Verbindung wischen einem Bolzenelement 81 und einem Muttereleitient 82 zeigt, die zylindrische Gewinde aufweisen, die als Zweistufengewinde 83,83' bzw. 84,84' ausgebildet sind. Bei dieser Verbindung ist überhaupt kein Anschlag, sondern nur ein innerer Dichtkonus, der durch die Dichtfläche 87 des Bolzenelementes und die zugehörige ebenfalls der Dichtung dienende Fläche 88 des Mutterelementes definiert ist. und ein äußerer Dichtkonus vorgesehen, der durch die Dichtfläche 87' des Bolzenelementes und die Dichtfläche 88 des Mutterelementes gebildet wird. Wie in der vorhergehenden Fällen verläuft eine Nut 44 im zylindrischen Bereich 43 des Bolzenelementes 81. der zwischen dem Ende des Gewindes 83' und der konischen Dichtfläche 87 liegt. In gleicher Weise verläuft eine Nut 46 im zylindrischen Bereich 45 des Mutterelementes, welcher zwischen dem Ende des Gewindes 84' und der konischen Dichtfläche 88 liegt. Ein elastischer Ring 55 greift in die Nuten 44 und 46 gleichzeitig ein. Außerdem wird eine weitere Nut 44' in der konischen Dichtfläche 87' des Bolzenelementes 81 und eine Nut 46' in der konischen Dichtfläche 88' des Mutterelementes 82 vorgesehen. Ein zweiter elastischer Ring 50' ist in den Nuten 44' und 46' angeordnet.

Lie Montage dieser Verbindung erfolgt in derselben Weise, wie dies bereits oben beschrieben worden ist, mit der Maßgabe, daß die beiden Ringe 50 und 50' jeweils in den Nuten 46 und 46' des Mutterelementes vor der Einführung des Bolzenelementes 81 eingesetzt werden müssen. Die radiale Aufweitung der Ringe wird dann bei dem Kontakt derselben mit den konischen Dichtflächen 87 und 87' des Bolzenelementes im Zuge des Einschraubens bewirkt Eine Verbindung des vorbeschriebenen Typs weist keine Einschraubbegrenzungsanschläge auf. so daß eine übermäßige Verschraubung zu einer bleibenden Verformung des Mutterelementes 82 in den Dichtzonen 88 und 88' führen kann. Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verbindung vermieden. Wenn einmal die Ringe 50 und 50' in die Nuten 44 und 44' des Bolzenelementes 81 eingeführt sind, so ergibt eine geringe Rotation der beiden Elemente zueinander dazu, daß der Ring 50 in Kontakt mit der Seitenfläche 58 der Nut 46 des Mutterelementes und mit der Seitenfläche 51 der Nut 44 des Bolzenelementes kommt In gleicher Weise kommt der Ring 50' in Kontakt mit der Seitenfläche 58' der Nut 46' des Mutterelementes und m"t der Seitenfläche 51' der Nut 44' des Bolzenelementes. In dieser Position, die in der Fig.7 veranschaulicht ist steigt das Einschrauboder Festschraubmoment steil an, v/eil die weitere Verschraubung nur durch ein Verformen und Abscheren der Ringe 50 und 50' durchgeführt werden kann. Es ist klar, daß aus diesem Grunde die Verbindung vor bleibenden Verformungen geschützt wird, die durch ein übermäßiges Verschraubungsmoment hervorgerufen werden können. Die Demontage der in F i g. 7 veranschaulichten Verbindung erfolgt wie bei den vorher beschriebenen Verbindungen, d.h. durch Abscheren der elastischen Ringe 50 und 50'.

Bei allen beschriebenen Verbindungen wird die radiale Aufweitung des elastischen Ringes mit einer konischen Dichtfläche am Bolzenelement bewirkt. Der in der Fig.8 veranschaulichte Verbindungstyp ist eine Ausführungsvariante, bei der die Aufweitung des Ringes mit einer konischen Fläche bewirkt wird, die speziell für diesen Zweck vorgesehen ist und welche es erlaubt, das Risiko einer evtl. Beschädigung der Dichtflächen des Bolzenelementes zu vermeiden. Bei dieser Ausführungsvariante ist ein Bolzenelement 91 in ein Mutterelement 92 mittels zueinander komplementärer Gewinde 93 und 94 verschraubt. Wie im vorhergehenden wird eine Nut 44 im zylindrischen Teil 43 des Bolzenelementes und eine Nut 46 im zylindrischen Bereich 45 des Mutterelementes vorgesehen. Das Bolzenelement weist eine Anschlagfläche 95 auf. welche mit einem Gegenanschlagbereich 96 der Schulter des Mutterelementes zusammenwirkt, wobei die Nuten 44 und 46 einander gegenüberliegen, wenn die Anschlagflächen 95 und 96 zusammentreffen. Das Bolzenelement 91 weist im übrigen eine konische Dichtfläche 97 auf. welche mit einer konisehen Dichtfläche 98 entsprechender Ausbildung des Mutterelementes 92 zusammenwirkt. Die konische Dichtfläche 97 des Bolzenelementes wird durch eine zylindrische Fläche 99 verlängert, an die sich eine zweite konische Fläche 100 anschließt. Der elastische Ring 101 hat einen inneren Minimaldurchmesser im unverformten Zustande, der größer ist als der Durchmesser der zylindrischen Fläche 99 des Bolzenelementes 91. Wenn nun das Bolzenelement 91 in das Mutterelement 92 eingeführt wird, so kann die Dichtfläche 97 frei am Ring 101 durchlaufen, ohne in Kontakt mit diesem zu kommen, so daß auch keine Beschädigungen auftreten können. Das Aufweiten des Ringes 101 erfolgt somit mittels der konischen Fläche 100. die keine Dichtfläche ist. und zwar in der Weise, wie dies anhand der anderen Ausführungsbeispiele beschrieben ist. bei denen die konischen Flächen gleichzeitig Dichtflächen waren.

In den Fig.9 und 10 sind eine Ausführungsvariante der F i g. 5 dargestellt, bei der der elastische Ring 50 als Bimetallelement ausgebildet ist das einerseits aus einem Metall SOa besteht das den inneren Bereich des Ringes bildet und einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als der des Metalles 506, weiches den äußeren Teil des Ringes 50 bildet Wie man aus der F i g. 9 erkennt, hat der Bimetallring dieselbe Form, wie der Ring der F i g. 5 und spielt auch dieselbe Rolle, indem er dieselbe Funktion sicherstellt Wenn man hingegen die Verbindung auf eine ausreichend hohe Temperatur z. B. von 200 bis 300° C erwärmt so dehnt sich das Metall 50a mehr aus als das Metall 506, wodurch der Ring 50 seinen Durchmesser vergrößert und gegen die Grundfläche der Nut 46 zum Anliegen kommt wie dies in der Fig. 10 veranschaulicht ist Man kann dann die Verbindung aufschrauben, ohne daß man den Ring 50 abscheren muß. Beim Aufschrauben muß sich in diesen Fällen der Ring gegen den Nutengrund anlegen, der in der Nut des Bolzenelementes verläuft, wobei das Metall, v/elches sich im Außenbereich des Ringes 50 befindet einen größeren Ausdehnungskoeffizient haben muß als das Metall im inneren Bereich des Ringes.

Unter Berücksichtigung des Vorhergehenden ist es klar, daß die Erfindung einerseits sehr große Aufschraubmomente zu erzielen gestattet und andererseits die Nachteile vermeidet, die sich aus übermäßigen Verschraubungsmomenten ergibt Sie ermöglicht es außerdem, eine genaue Positionierung des Bolzenelementes im Mutterelement zu erzielen. Die Nuten des Bolzenelementes und des Mutterelementes, die im allgemeinen nach der endgültigen Verschraubung der Verbindung

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einander gegenüberliegen können im übrigen auch leicht zueinander versetzt werden, und zwar in Abhängigkeit von der angestrebten Wirkungsweise.

Die im Axialschnitt veranschaulichten Nuten und der in der F i g. 5 veranschaulichte Ring sind Ausführungsbeispiele, die keine Beschränkung des Anmeldungsgegenstandes bilden. Jede andere Ausführung, welche es möglich macht, die radiale Aufweitung des Ringes zu bewirken, könnt für die Erfindung infrage. Des weiteren sind in den Ausführungsbeispielen Verbindungen mit trapezförmigen Gewinden auf zylindrischen oder konischen Flächen dargestellt. Die Erfindung kann aber ohne weiteres auch auf Verbindungen anderer Typen übertragen werden. Die elastischen Ringe brauchen nicht an den Stellen eingesetzt zu werden, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Insbesondere kann man einen elastischen Ring verwenden, der in der Nähe des Endes des Mutterelementes angeordnet ist, wie dies am Beispiel des Ringes 58' der F i g. 7 erfolgt ist. Außerdem ist die erfindungsgemäße Verwendung der elastisehen Ringe unabhängig von der Anwesenheit oder von dem NichtVorhandensein von Anschlägen oder Einschraubbegrenzungsschultern, welche den Einschraubbegrenzungsweg festlegen. Die beschriebenen Dichtflächen sind als konische Flächen veranschaulicht, ohne daß die Erfindung auf derartige Flächen begrenzt ist, sie kann beispielsweise auch auf zylindrische Dichtflächen Anwendung finden. Schließlich kann alles was in bezug auf das Bolzenelement der Verbindung gesagt wurde, auch auf das MunereSement übertragen werden. So kann der elastische Ring beispielsweise zunächst in der Nut des Bolzenelementes eingelegt werden und beim Zusammenschrauben mit dem Mutterelement mittels einer entsprechend ausgebildeten Fläche des Mutterelementes in die Nut des Bolzenelementes verschoben und dabei zunächst in dieser Phase ganz von dieser Nut aufgenommen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung, insbesondere für die Erdölindustrie, mit einem ein Außengewinde aufweisenden Bolzenelement, einem mit einem entsprechenden Innengewinde versehenen Mutterelement, einer inneren Ringnut am Mutterelement, einer äußeren Ringnut am Bolzenelement, die der Ringnut des Mutterelementes gegenüberliegend anzuordnen ist, und einer die Rohrverbindung gegen Aufschrauben sichernden Verriegelung, die in den aus beiden Ringnuten gebildeten Hohlraum im zusammengeschraubten Zustand der Verbindung eingreift, d a durch gekennzeichnet, daß die die Rohrverbindung gegen Aufschrauben sichernde Verriegelung als elastischer Ring (12; 32; 50; 101) ausgebildet ist und mindestens eine der beiden Ringnuten (9, ■9, 44; 10, 3O₅ 46) eine radiale Tiefe aufweist, die ausreichend ist zur Aufnahme des elastischen Ringes (12; 32; 50; 101) beim Einschrauben des Bolzenelementes (I; 21; -M; 71; 81; 91) in das Mutterelement (2; 22; 42: 72; 82; 92). wobei die Rohrverbindung nach der Verschraubung der beiden Elemente durch selbsttätiges, teilweises Umsetzen des elastischen Ringes aus der ihn aufnehmenden Ringnut des einen Rohrelementes in die gegenüberliegende Ringnut des anderen Rohrelementes verri^gelbar ist

Z Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Endbereich des Bolzenelementes (1, 21, 41, 71, 81, 91) eine konische Dichtfläche C, 27,47,87,97) aufweist, der eine konische Dichtfläche (8, 28, 48, 88, 98) komplementärer Form am Mutterelement [2,22, ^ΛΊ, 72,82,92) zugeordnet ist, wobei der Ring '12, ^q2,50,101) während der Verschraubung der Rohrverbindung durch die konische Dichtfläche (7,27,47,87, W) des Bolzenelements (1,21,41,71,81,91) in das Innere der Nut (10, 30, 46) des Mutterelements (2, 22, 42, 72, 82, 92) eindrückbar ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (12,32,50,101) einen Innendurchmesser hat, der im Ruhezustand kleiner als der Durchmesser des Nutengrundes (53) des Bolzenelements (1,21,4t, 71,81,91) ist, und daß die N ut (9,29,44) des Bolzenelementes (1,21,41,71, 81, 91) eine Tiefe (c) aufweist, die geringer als die radiale Dickenausdehnung des Rings (12,32,50,101) ist.

4. Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring ein offener Ring ist der an einer Stelle seines Umfar.ges aufgeschnitten ist

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (50) aus einem Bimetallelement besteht, welches durch Erwärmen zur Gänze in eine der Nuten einlegbar ist, wobei die Verbindung ohne Abscheren des Ringes (50) aufschraubbar ist.