Трубне з’єднання з різьбою, що самофіксується, для застосування в нафтовидобувній промисловості

Реферат: Заявлене різьбове з'єднання включає перший і другий трубні компоненти, кожен з яких оснащений відповідними охоплюваним і охоплюючим кінцями, де охоплюваний кінець включає на зовнішній периферичній поверхні щонайменше одну нарізну зону і закінчується кінцевою поверхнею, яка орієнтована радіально відносно осі з'єднання, охоплюючий кінець включає на внутрішній периферичній поверхні щонайменше одну нарізну зону і закінчується кінцевою поверхнею, яка орієнтована радіально відносно осі з'єднання, зовнішня нарізна зона містить перший відрізок, на якому ширина зубів, CWTp збільшена від значення CWTp, що відповідає ширині зуба, найближчого до кінцевої поверхні (7) охоплюваного кінця, до значення CWTpmax, що відповідає ширині зуба, найбільш віддаленого від вказаної кінцевої поверхні, тоді як ширина зубів, CWTb, внутрішньої нарізної зони зменшується від значення CWTbmax, що відповідає ширині зуба, найбільш віддаленого від кінцевої поверхні охоплюючого кінця, до значення CWTbmin, що відповідає ширині зуба, найближчого до вказаної кінцевої поверхні, так, щоб нарізні зони взаємодіяли відповідно до згвинчування, що самофіксується, при цьому CWTpmin/CWTbmax > 0,2, та CWTbmin/CWTpmax 150 мм) куполоподібної поверхні приводить до труднощів, які аналогічні труднощам при контакті конічних поверхонь. Занадто малий радіус ( 15 %) - створює необхідність в жорстких допусках при механічній обробці. Автори винаходу виявили, що вказана зона контакту між конічною поверхнею і куполоподібною поверхнею дозволяє отримати ефективну ширину осьового контакту і, значною мірою, параболічний розподіл контактних тисків уздовж зони ефективного контакту на відміну від зон контакту між двома конічними поверхнями, які мають вузькі ефективні зони контакту на кінцях зони контакту. Геометрія зони контакту згідно з винаходом дозволяє зберігати хорошу ширину ефективного контакту, незважаючи на варіації в осьовому позиціонуванні елементів у зборі, пов'язані з допусками механічної обробки, зону ефективного контакту, що обертається уздовж куполоподібної частини куполоподібної поверхні, шляхом збереження параболічного профілю для локального контактного тиску. 7 UA 101420 C2 Переважно, робочі сторони профілю витків різьблення з'єднуються з вершиною профілю різьблення і із западиною профілю сусіднього різьблення за допомогою закруглень так, щоб вказані закруглення знижували коефіцієнт концентрації напруження біля основи навантажених поверхонь профілю різьблення і, таким чином, покращували втомну поведінку з'єднання. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Різьбове з'єднання, яке включає перший і другий трубні компоненти, кожен з яких оснащений відповідними охоплюваним (1) і охоплюючим (2) кінцями, при цьому охоплюваний кінець (1) включає на зовнішній периферичній поверхні щонайменше одну різьбову зону (3) і закінчується кінцевою поверхнею (7), яка орієнтована радіально відносно осі (10) з'єднання, охоплюючий кінець (2) включає на внутрішній периферичній поверхні щонайменше одну різьбову зону (4) і закінчується кінцевою поверхнею (8), яка орієнтована радіально відносно осі (10) з'єднання, зовнішня різьбова зона (3) містить перший відрізок, на якому ширина зубів CWTp збільшена від значення CWTpmin, що відповідає ширині зуба, найближчого до кінцевої поверхні (7) охоплюваного кінця (1), до значення CWTpmax, що відповідає ширині зуба, найбільш віддаленого від вказаної кінцевої поверхні (7), тоді як ширина зубів CWTb внутрішньої різьбової зони (4) зменшується від значення CWTbmax, що відповідає ширині зуба, найбільш віддаленого від кінцевої поверхні (8) охоплюючого кінця (2), до значення CWTbmin, що відповідає ширині зуба, найближчого до вказаної кінцевої поверхні (8), так, щоб різьбові зони (3,4) взаємодіяли відповідно до згвинчування, що самофіксується, яке відрізняється тим, що: CWTp min  0,2 та CWTb max CWTb min CWTp min .  CWTp max CWTb max 2. Різьбове з'єднання за п. 1, яке відрізняється тим, що співвідношення між шириною CWTpmin зуба, найближчого до кінцевої поверхні (7) охоплюваного кінця (1), і шириною CWTbmax зуба, найбільш віддаленого від кінцевої поверхні (8) охоплюючого кінця (2), знаходиться в інтервалі 0,3-0,7. 3. Різьбове з'єднання за одним з пп. 1, 2, яке відрізняється тим, що зовнішня нарізна зона (3) складається з першого відрізка, який розташований на стороні кінцевої поверхні (7), де ширина западин профілю різьби CWRp зменшується, і другого відрізка, який розташований на стороні, протилежній кінцевій поверхні (7), де ширина западин профілю різьби CWRp залишається постійною і має значення, яке більше або дорівнює пороговому значенню CWRpthreshold. 4. Різьбове з'єднання за п. 3, яке відрізняється тим, що крок різьби між ударними сторонами профілю зовнішньої різьби SFPp є постійним на першому відрізку, а на другому відрізку набуває значення, рівного значенню кроку різьби між навантаженими сторонами профілю зовнішньої різьби LFPp, яке залишається постійним на першому і другому відрізках. 5. Різьбове з'єднання за п. 3, яке відрізняється тим, що крок різьби між навантаженими сторонами профілю зовнішньої різьби LFPp є постійним на першому відрізку, а на другому відрізку набуває значення, рівного значенню кроку різьби між ударними сторонами профілю SFPp, яке залишається постійним на першому і другому відрізках. 6. Різьбове з'єднання за одним з пп. 1, 2, яке відрізняється тим, що зовнішня нарізна зона (3) складається з першого відрізка, розташованого на стороні кінцевої поверхні (7), на якому ширина западин профілю CWRp зменшується до значення CWRpthreshold, і другого відрізка, розташованого на стороні, протилежній кінцевій поверхні (7), на якому ширина западин профілю CWRp збільшується. 7. Різьбове з'єднання за п. 6, яке відрізняється тим, що крок різьби між навантаженими сторонами профілю зовнішньої різьби LFPp є постійним на першому відрізку, а на другому відрізку набуває значення LFP'p, рівного значенню кроку різьби між ударними сторонами профілю різьби на першому відрізку SFPp, а також тим, що крок різьби між ударними сторонами профілю зовнішньої різьби SFPp є постійним на першому відрізку, а на другому відрізку набуває значення SFP'p, рівного значенню кроку різьби між навантаженими сторонами профілю зовнішньої різьби на відрізку LFPp. 8. Різьбове з'єднання за одним з пп. 3-7, яке відрізняється тим, що значення CWRpthreshold складає 0,7 і більше від висоти зуба. 9. Різьбове з'єднання за будь-яким з пунктів, яке відрізняється тим, що зовнішня і внутрішня нарізні зони (3, 4) містять твірну конуса, яка утворює кут з віссю (10) з'єднання, значення якого знаходиться в інтервалі 1-5 градусів. 8 UA 101420 C2 5 10 15 20 10. Різьбове з'єднання за будь-яким з пунктів, яке відрізняється тим, що зуби зовнішньої і внутрішньої нарізних зон (3, 4) мають профіль ″ластівчин хвіст″. 11. Різьбове з'єднання за будь-яким з пунктів, яке відрізняється тим, що вершини зубів і западини профілю зовнішніх і внутрішніх нарізних зон (3, 4) паралельні осі (10) нарізного з'єднання. 12. Різьбове з'єднання за будь-яким з пунктів, яке відрізняється тим, що між вершинами зубів зовнішньої нарізної зони (3) і западинами профілю внутрішньої нарізної зони (4) передбачається проміжок h. 13. Різьбове з'єднання за будь-яким з пунктів, яке відрізняється тим, що охоплюваний (1) і охоплюючий (2) кінці включають, відповідно, ущільнюючі поверхні (5, 6), здатні до взаємодії одна з одною в ущільнюючому контакті, коли нарізні зони взаємодіють в ході згвинчування, що самофіксується. 14. Різьбове з'єднання за попереднім пунктом, яке відрізняється тим, що ущільнюючі поверхні (5, 6) складаються, відповідно, з куполоподібної поверхні на одній поверхні і конічній поверхні на іншій поверхні. 15. Різьбове з'єднання за попереднім пунктом, яке відрізняється тим, що куполоподібна поверхня має твірну з радіусом кривизни в інтервалі 30-100 мм. 16. Різьбове з'єднання за одним з пп. 14, 15, яке відрізняється тим, що значення тангенса половинного кута при вершині конічної поверхні знаходиться в інтервалі 0,025-0,075. 17. Різьбове з'єднання за одним з пп. 13-16, яке відрізняється тим, що зона взаємодії ущільнюючих поверхонь (5, 6), що знаходяться в ущільнюючому контакті, розташовується між кінцевою поверхнею (7) охоплюваного кінця і нарізними зонами (3, 4). 9 UA 101420 C2 10 UA 101420 C2 11 UA 101420 C2 12 UA 101420 C2 13 UA 101420 C2 14 UA 101420 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 15