Спосіб контролю конічної різі, еталонний блок для його здійснення (варіанти) та апарат вимірювання діаметра

1. Спосіб контролю охоплюваної конічної різі, виконаної на зовнішній периферійній частині охоплюваного елемента, який розташований на кінці металевої труби і який містить щонайменше один засіб герметизації, розташований у безпосередній близькості від цього кінця, відповідно до якого контролюють середній діаметр різі у заданій площині вимірювання, розташованій на кресленні на відстані L1 від площини відліку, за допомогою апарата плоского вимірювання діаметра, який містить упорну поверхню, щонайменше дві контактні поверхні, розташовані у поперечному напрямку на відстані одна від одної і на регульованій осьовій відстані від упорної поверхні, і засіб вимірювання діаметра кола, розташованого у поперечній площині вимірювання та дотичного по відношенню до контактних поверхонь, причому згаданий спосіб містить наступні етапи: a) регулювання на апараті плоского вимірювання діаметра відстані LA між поверхнею упору та площиною вимірювання як функції вибраної величини відстані L1, b) регулювання засобу вимірювання на попередньо встановлену величину поперечної відстані між контактними поверхнями за допомогою еталонного блока, характеристичний розмір якого визначається по відношенню до оцінювальної величини (D1 e) середнього діаметра у площині вимірювання, c) вимірювання у площині вимірювання діаметра (D1s) різі між вершинами витків різі, причому апа 2 (19) 1 3 70993 4 собами герметизації, розташованими у безпосеg(u) являє собою величину нормального зменшередній близькості від вільного кінця охоплюваного ного центрованого закону розподілу для змінної елемента, відповідно до якого контролюють серевеличини u. дній діаметр різі у заданій площині вимірювання, 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняєтьрозташованій на відстані L2 від площини відліку на ся тим, що один або декілька засобів герметизації кресленні, за допомогою апарата плоского вимімістять опорну поверхню герметизації. рювання діаметра, який містить упорну поверхню, 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняєтьщонайменше дві контактні поверхні, розташовані у ся тим, що один або декілька засобів герметизації поперечному напрямку на відстані одна від одної і містять поперечну упорну поверхню. на регульованій осьовій відстані від упорної пове6. Спосіб за п. 3, узятим окремо або спільно з п. 4 рхні, і засіб вимірювання діаметра кола, розташоабо 5, який відрізняється тим, що середня веливаного у поперечній площині вимірювання і дотиччина (TTmoy2) конусності охоплюючої різі менше ного по відношенню до контактних поверхонь, середньої величини (TTmoy1) конусності зв'язаної з причому згаданий спосіб містить наступні етапи: нею охоплюваної різі. a) регулювання на апараті плоского вимірювання 7. Спосіб за п. 1 або 2, узятим окремо або спільно діаметра відстані LB між поверхнею упора та плоз п. 4 або 5, який відрізняється тим, що середня щиною вимірювання у функції вибраної величини величина (ТТmoy1) конусності охоплюваної різі певідстані L2, ревищує номінальну величину конусності (TT nom). b) регулювання засобу вимірювання на попере8. Спосіб за п. 3, узятим окремо або спільно з п. 4 дньо встановлену величину поперечної відстані або 5, який відрізняється тим, що середня велиміж контактними поверхнями за допомогою етачина (TTmoy2) конусності охоплюючої різі менше лонного блока, характеристичний розмір якого номінальної величини цієї конусності (TTnom). визначається по відношенню до оцінювальної ве9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-8, який відрізняєтьличини (D2 e) середнього діаметра у площині виміся тим, що значення меж допустимого інтервалу рювання, яка розглядається, для діаметра між вершинами витків різі одержують c) вимірювання у площині вимірювання діаметра шляхом заміни у формулі, яка визначає оцінюва(D2s) різі між вершинами витків, причому вимірюльну величину середнього діаметра у площині вальний апарат встановлюється впритул своєю вимірювання, величини (L1, L2) відстані між плоупорною поверхнею у вільний кінець даного охопщиною відліку та площиною вимірювання на велилюючого елемента, чини (L1min, L1max, L2min, L2max), які обрамляють цю d) порівняння виміряного діаметра (D2s) між вервеличину. шинами витків різі по відношенню до меж допус10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізнятимого інтервалу, який відрізняється тим, що ється тим, що його здійснюють за допомогою апаплощина вимірювання середнього діаметра охопрата плоского вимірювання діаметра, який містить люючої конічної різі розташована у зоні повних дві контактні поверхні, чотири рази в одній і тій охоплюючих витків і у безпосередній близькості від самій площині вимірювання, повертаючи цей виміплощини креслення, яка збігається з площиною рювальний апарат або контрольовану різь на одну вимірювання середнього діаметра охоплюваної восьму частину повного оберту навколо осі даної різі, що визначається у пп. 1 або 2, у тому випадку, різі після кожного вимірювання, і використовують коли на кресленні охоплювана різь та охоплююча середню величину цих чотирьох вимірювань для різь сполучені між собою, а також тим, що оцінюхарактеристики діаметра між вершинами витків вальна величина середнього діаметра (D2e) у різі у згаданій площині вимірювання. площині вимірювання визначається наступними 11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-9, який відрізнярівняннями: ється тим, що його здійснюють за допомогою апаD2e = Dnom – L2•TTrep2 /100 рата плоского вимірювання діаметра, який містить три контактні поверхні, три рази в одній і тій самій K 2 × s2 é 1 2ù TT 2 = TT × expê- × (DTT2 / s2 ) ú rep nom + K 2 × DTT2 + площині вимірювання, повертаючи цей вимірюва2p ë 2 û льний апарат або контрольовану різь на кут 40° -K2 × DTT 2 × g(-DTT 2 / s2) навколо осі цієї різі після кожного вимірювання, і де: Dnom являє собою номінальну величину середвикористовують середню величину трьох цих винього діаметра у площині відліку, мірювань для характеристики діаметра між верТТrep2 являє собою величину переносу конусності, шинами витків різі у площині вимірювання. Tnom являє собою номінальну величину конусності 12. Апарат плоского вимірювання діаметра у плорізі, щині вимірювання, призначений для здійснення TTmi n2, TT max2 та TTmoy2 являють собою відповідно способу контролю за будь-яким з пп. 1-11, який мінімальну, максимальну та середню величину містить упорну поверхню, дві контактні поперечні конусності реалізованої різі, поверхні, розташовані на відстані одна від одної і DTT 2 являє собою алгебраїчну величину відхина регульованій осьовій відстані від упорної повелення (TTmoy2-TTnom), рхні, та засіб вимірювання діаметра кола, розтаs 2 являє собою середнє квадратичне відхилення шованого у поперечній площині вимірювання і дорозподілу значень реалізованої конусності, тичного до контактних поверхонь, який К2 являє собою відношення довжини охоплюючої відрізняє ться тим, що він містить засіб для авторізі до відстані між площиною відліку та останнім матичного визначення максимальної величини повним витком охоплюючої різі, діаметра, який визначається у процесі здійснення вимірювань. 5 70993 6 13. Апарат за п. 12, який відрізняється тим, що 17. Еталонний блок, який використовується для він містить засіб для здійснення статистичних розрегулювання заздалегідь встановленої величини рахунків на основі отриманих значень діаметра відстані між двома контактними поверхнями при між вершинами витків контрольованої різі. здійсненні способу контролю за п. 3 з використан14. Еталонний блок, який використовується для ням апарата плоского вимірювання діаметра, який регулювання заздалегідь встановленої величини має дві контактні поверхні, який відрізняється відстані між контактними поверхнями при здійстим, що він містить поперечну кінцеву поверхню і ненні способу за пп. 1 або 2 з використанням апавнутрішній простір, обмежений двома плоскими рата плоского вимірювання діаметра з двома конповерхнями цього блока, що мають, по суті, потактними поверхнями, який відрізняється тим, що довжню орієнтацію, які нахилені симетрично по він має форму зрізаного клина і містить поперечну відношенню до кінцевої поверхні і які сходяться у кінцеву поверхню і дві плоскі поверхні, орієнтовані, напрямку донної частини цього внутрішнього проспо суті, у подовжньому напрямку, які симетрично тору, причому кут D між плоскими похилими повенахилені по відношенню до кінцевої поперечної рхнями має величину, яка дорівнює 2.arctg поверхні і які сходяться у напрямку цієї поверхні, (ТТmoy2 /2), і поперечну відстань між плоскими попричому кут С між плоскими похилими поверхнями хилими поверхнями, яка дорівнює (D2e-h) на помає величину, яка дорівнює 2.arctg(TTmoy1/2), та довжній відстані (LB) від кінцевої поверхні, а велипоперечна відстань між плоскими похилими повечина h являє собою суму висоти зубця підлягаючої рхнями має величину, яка дорівнює (D1e+h) на контролю різі та відомого коефіцієнта геометричподовжній відстані (LА) від кінцевої поверхні, приної корекції, властивого даному вимірювальному чому тут h являє собою суму висоти зубця підляапарату. гаючої контролю різі і відомого коефіцієнта геоме18. Еталонний блок, який використовується для тричної корекції, властивого даному регулювання попередньо встановленої величини вимірювальному апарату. відстані між контактними поверхнями при здійс15. Еталонний блок, який використовується для ненні способу контролю за п. 3 з використанням регулювання заздалегідь встановленої величини апарата плоского вимірювання діаметра, який має відстані між контактними поверхнями при здійстри контактні поверхні, який відрізняється тим, ненні способу контролю за будь-яким з пп. 1 або 2 що він містить поперечну кінцеву поверхню і внутз використанням апарата плоского вимірювання рішній простір, обмежений конічною периферійною діаметра, що має три контактні поверхні, який відповерхнею з подовжньою віссю та конусністю, яка різняється тим, що він має форму зрізаного конудорівнює ТТmoy2 , вершина якого направлена до са і містить поперечну кінцеву поверхню з боку сторони, протилежної кінцевій поперечній поверхвершини конуса і конічну периферійну поверхню з ні, і діаметр якого на подовжній відстані (LB) від конусністю, яка дорівнює ТТmoy1, причому діаметр цієї кінцевої поперечної поверхні дорівнює (D2e-h), цієї конічної поверхні на відстані (LA) від поперепричому тут h являє собою сум у висоти профілю чної кінцевої поверхні дорівнює (D1e+h), де h яводного зубця підлягаючої контролю різі та відомоляє собою суму висоти профілю зубця підлягаючої го коефіцієнта геометричної корекції, властивого контролю різі та відомого коефіцієнта геометричданому вимірювальному апарату. ної корекції, властивого даному вимірювальному 19. Еталонний блок за будь-яким з пп. 17-18, який апарату. відрізняє ться тим, що він містить на кінці своїх 16. Еталонний блок за будь-яким з пп. 14-15, який плоских похилих поверхонь або своїй периферійвідрізняє ться тим, що він містить на кінці своїх ній конічній поверхні з боку, протилежного кінцевій плоских похилих поверхонь або на кінці своєї пепоперечній поверхні, спеціальну частину іншого риферійної конічної поверхні з боку кінцевої повенахилу або іншої конусності, яка відтворює прорхні спеціальну частину іншого нахилу або іншої філь одного або декількох засобів герметизації конусності, яка відтворює профіль одного або охоплюючого елемента. декількох засобів герметизації охоплюваного елемента. Даний винахід стосується способу контролю розмірних параметрів охоплюючої або охоплюваної конічної різі, розташованої на периферійній частині охоплюваного або охоплюючого трубчастого елемента, розташованого на кінці металевої труби. Більш конкретно, цей винахід стосується способу розмірного контролю середнього діаметра вказаної охоплюваної або охоплюючої конічної різі у заданій площині поперечного перетину, а також пристроїв контролю, призначених для здійснення цього способу. Під середнім діаметром різі тут потрібно розу міти діаметр, узятий на боковій поверхні охоплюваної різі та на половині висоти профілю цієї різі. Охоплююча різь визначається по відношенню до охоплюваної різі. У випадку конічної різі номінальна величина середнього діаметра повинна бути визначена у площині заданого поперечного перетину. Відомі нарізні з'єднання металевих труб, які використовуються, зокрема, для формування колон бурових труб, експлуатаційних труб або обсадних тр уб для свердловин на родовищах вуглеводнів або для шахтних стовбурів. При цьому з'єднання здійснюється між охоплюваним елемен 7 70993 8 том та охоплюючим елементом, розташованими калібрів та вторинних або робочих калібрів, прина кінцях тр уб, причому кожний з цих елементів чому ці робочі калібри повинні бути відбраковані у забезпечений відповідно охоплюваною та охоптому випадку, коли їх знос перевищить критичний люючою конічною різзю, розміщеною відповідно на рівень. зовнішній та на внутрішній периферійній поверхні Ця обставина призводить до необхідності виохоплюваного або охоплюючого елемента. готовлення з високою точністю дуже великого чисУ даному випадку під терміном "труба" потрібла калібрів та керування цією сукупністю калібрів у но розуміти трубу будь-якого типу, тобто не тільки функції стану їх зносу, тобто зумовлює високу вартрубу великої довжини, але також і трубчастий тість їх використання. елемент відносно малої довжини, утворюючий, Крім того, цей спосіб контролю забезпечує наприклад, муфту та забезпечуючий можливість отримання загального результату, який являє соз'єднання двох тр уб великої довжини. бою функцію множини параметрів, серед яких Технічні умови 5СТ Американського нафтового присутній середній діаметр, але також міститься інституту, які являють собою міжнародний станконусність та овальність, тобто параметри, які взадарт в індустрії видобутку вуглеводнів, містять ємно впливають один на один та не полегшують, точні характеристики труб, які зчленовуються за таким чином, остаточну інтерпретацію результатів допомогою таких нарізних з'єднань, які містять контролю. дільниці конічної різі з трикутною, круглою або Так, у випадку контролю охоплюваної різь, яктрапецієподібною формою профілю. що конусність цієї підлягаючої контролю охоплюТехнічні умови 5В Американського нафтового ваної різі виявляється менше конусності калібру, інституту містять точні характеристики різних варіперші западини охоплюваних витків контрольоваантів різі згаданого вище типу та опис способів ної різі знаходяться у контакті з витками різі калібконтролю такої різі. ру, тоді як останні западини охоплюваних витків Зокрема, у те хнічних умовах 5В Американсьрізі представляють радіальний зазор по відношенкого нафтового інституту для кожного типорозміру ню до відповідних витків різі калібру. І навпаки, труби вказана величина номінального середнього якщо конусність підлягаючої контролю охоплювадіаметра різі у площині поперечного перетину, ної різі перевищує конусність різі калібру, то не розташованій на кінці повних витків охоплюваної западини перших охоплюваних витків, а западини різі з боку корпусу тр уби, причому охоплювані витостанніх охоплюваних витків знаходяться у контаки, розташовані за межами цієї площини, мають кті з витками різі калібру. неповну висоту профілю та поступово зникають. В обох цих випадках середній діаметр охопУ наступному викладі ця площина буде назилюваної різі у площині, відповідній площині відліку ватися площиною відліку середнього діаметра на калібрі, виявляється менше номінального сереабо, коротше кажучи, "площиною відліку". Термін днього діаметра. Крім того, у другому випадку се"перший виток різі" відноситься до тієї сторони різі, редній діаметр на рівні перших охоплюваних витяка орієнтована у напрямку вільного кінця відповіків погано піддається визначенню. дного охоплюваного або охоплюючого елемента. Крім того, у випадку контролю охоплюючої різі, Термін "останній виток різі" відноситься до тієї і якщо конусність цієї підлягаючої контролю охопсторони різі, яка орієнтована у напрямку, протилелюючої різі буде менше або більше конусності жному вільному кінцю відповідного елемента. калібру, середній діаметр охоплюючої різі у плоОстанній повний виток охоплюваної різі розщині, відповідній площині відліку на калібрі, буде ташований, таким чином, у згаданій площині відліперевищувати номінальний середній діаметр. При ку, тоді як просто останній виток охоплюваної різі цьому, якщо конусність контрольованої різі менше відповідає кінцю цієї різі з боку корпусу труби. конусності калібру, середній діаметр на рівні перРізі, виконані відповідно до вказаних технічних ших витків різі також погано піддається визначенумов 5В, повинні бути проконтрольовані шляхом ню. загвинчування вручну спеціальних калібрів, таких, Виробники спеціальних нарізних з'єднань, таяк калібр-кільце, який містить внутрішню різь, у ких, наприклад, як з'єднання, описані в Європейсьвипадку контролю охоплюваної різі або калібркому патенті №0488912 та розроблені для підтрипробка, який містить зовнішню різь, у випадку конмки експлуатаційних характеристик на рівні, що тролю охоплюючої різі. перевищує рівень характеристик з'єднань, виконаУ цьому випадку контролюють, по суті, відносних відповідно до технічних умов Американського не осьове положення кінця загвинчування калібру нафтового інституту, прийшли, внаслідок визнання по відношенню до контрольованої різі та технічні і міжнародної обов'язковості цих технічних умов, умови 5В визначають величину та допуск на це до використання способів контролю різі, подібних відносне осьове положення. способам контролю, описаним для нарізних з'єдСпосіб контролю, описаний у документі 5В нань, виконаних згідно з вимогами Американського Американського нафтового інституту, має певні нафтового інституту. переваги, а саме, він дозволяє, зокрема, досить Вартість здійснення цих способів виявляється просто та швидко забезпечити загальний контроль досить високою, причому виробник повинен мати у різі. Однак, він має і деякі недоліки як економічносвоєму розпорядженні повні серії комплектів каліго, так і те хнічного характеру. брів як для себе самого, так і для своїх субпідрядПередусім, спосіб контролю за допомогою суників. цільних цілісних калібрів вимагає для кожного з Унаслідок цього були розроблені способи кондіаметрів підлягаючої контролю різі наявності комтролю різі, в яких не використовуються суцільні плектів калібрів різних рівнів, а саме, первинних цілісні калібри, але відповідно до яких здійснюють 9 70993 10 безпосереднє визначення середнього діаметра у однак, ніякої спеціальної користі від реалізації площині відліку або у будь-якому іншому певному розмірного контролю середнього діаметра у пломісці. щині вимірювання, яка відрізняється від площини Так, у патенті США №4.524.524 описаний сповідліку. сіб та обладнання для безпосереднього контролю Аналогічним чином справа стосується і обладсереднього діаметра охоплюваної або охоплюючої нання, описаного у патентах США різі, розташованої горизонтально. У цьому патенті №4.567.670,4.965.937. розкрите наступне: У першому аспекті запропонованого винаходу згадане обладнання, яке містить верхню конбула поставлена задача розробити спосіб контротактну поверхню та нижню контактну поверхню, лю охоплюваної або охоплюючої конічної різі, яка розташовані у вертикальній площині на регульоспеціально пристосована для забезпечення з'єдваній горизонтальній відстані від вертикальної нань з високими характеристиками герметичності, опорної поверхні; охоплюваний та охоплюючий елементи містять, установка регулюванням вертикальної відстані щонайменше, один засіб герметизації, відповідно між верхньою та нижньою контактними поверхнядо якого не використовується суцільний цілісний ми на заздалегідь визначену величину; калібр, але який дозволяє забезпечити і навіть розміщення згаданого обладнання таким чигарантувати ті ж характеристики, що і спосіб контном, щоб вертикальна опорна поверхня притискаролю за допомогою суцільного цілісного калібру. лася до кінця елемента, різь на якому потрібно Також була поставлена задача використати проконтролювати, і щоб дві згадані контактні повеспосіб, відповідно до якого контролюють середній рхні знаходилися у контакті з вершинами профілю діаметр у площині вимірювання, заданій за довитків у діаметрально протилежних точках різі; помогою апарату для плоского вимірювання вимірювання відхилення відстані між двома діаметра. цими контактними поверхнями по відношенню до У подальшому описі під апаратом плоского заздалегідь визначеної величини при допомозі, вимірювання діаметра або, коротше кажучи, під наприклад, компаратора, нуль якого був встановвимірювальним апаратом потрібно розуміти апалений на цю заздалегідь визначену величину. рат, подібний або еквівалентний апарату, описаУ цьому випадку ця заздалегідь визначена веному у патенті США №4.524.524, який дозволяє личина відстані відповідає номінальній величині вимірювати діаметр у заданій площині поперечнодіаметра між вершинами витків, тобто номінальній го перетину підлягаючого контролю виробу та який величині середнього діаметра, збільшеній або містить наступні елементи: зменшеній на висоту профілю витка різі у залежпоперечну опорну поверхню, ності від того, чи йде мова про охоплювану або щонайменше дві контактні поверхні, які визнапро охоплюючу різь. чаються по відношенню до площини вимірювання Технічний опис обладнання, яке випускається та поперечно до відстані між ними і до регульовау продаж власником патенту США №4.524.524, ної осьової відстані від опорної поверхні, дає визначення наступного: засіб вимірювання діаметра кола, розташоваa) співвідношення, необхідного для того, щоб ного у поперечній площині вимірювання на заданій осьовій відстані від опорної поверхні та дотичної зв'язати допуск на середній діаметр (DD) у відповідо контактних поверхонь. дності зі способом контролю шляхом вимірювання Крім того, була поставлена задача здійснювацього середнього діаметра з допуском на осьове ти вимірювання середнього діаметра у тій площині позиціонування (DS) суцільного цілісного калібру, поперечного перетину, де найбільш важливо здійяке визначається технічними умовами 5В Америснити це вимірювання, беручи до уваги очікувані канського нафтового інституту, таким чином: характеристики герметичності підлягаючих контDD = DS.TTnom / 100, ролю нарізних з'єднань. де TTnom являє собою номінальну конусність Дійсно, недолік використання апарату плоскорізі у відсотках, віднесену до діаметра; го вимірювання діаметра полягає у тому, що сереb) остаточних коректуючих поправок, признадній діаметр підлягаючої контролю різі точно відочених для урахування впливу геометрії контактних мий тільки у безпосередній близькості від площини поверхонь обладнання контролю, яке використовимірювання. При цьому величина середнього вується, на згадану заздалегідь визначену велидіаметра у площині, відносно видаленій від плочину вертикальної відстані між цими контактними щини вимірювання, містить певну неточність, враповерхнями; ховуючи допуски на конусність при виготовленні c) способу встановлення згаданої заздалегідь цієї підлягаючої контролю різі. визначеної величини вертикальної відстані між У патенті США №5.360.239 описаний спосіб контактними поверхнями обладнання контролю контролю, відповідно до якого використовується для забезпечення урахування локалізації площини апарат плоского вимірювання діаметра, причому вимірювання за межами згаданої площини відліку. цей середній діаметр вимірюється у безпосередній При цьому з номінального середнього діаметра близькості від перших повних охоплюваних витків віднімають величину, яка дорівнює: L. TTnom/100, та на відповідних охоплюючих витках. де L являє собою осьову відстань між площиною Такий спосіб дозволяє гарантува ти високу міру вимірювання та площиною відліку і ТТnom являє взаємодії між першими повними охоплюваними собою номінальну величину конусності різі, виравитками та відповідними охоплюючими витками у жену у % та віднесену до діаметра. випадку нарізних з'єднань великого діаметра, які Технічний опис цього обладнання не згадує, не містять окремих засобів герметизації, з метою 11 70993 12 отримання нарізних з'єднань, що забезпечують вершинами витків різі з межами допустимого індостатню герметичність, незважаючи на вплив тервалу. відповідного тиску та з усиль. Площина вимірювання середнього діаметра Однак, у цьому патенті США №5.360.239 відохоплюваної різі являє собою площину, розташосутній опис способу визначення очікуваної веливану між площиною відліку та першим повним чини середнього діаметра у площині вимірювання охоплюваним витком. Зрозуміло, вибір площини або допустимих меж цього діаметра, а також прагвимірювання повинен забезпечувати для контактнення забезпечити специфічний розподіл виміряних поверхонь вимірювального апарату можлиних діаметрів по відношенню до їх розподілу, вість бути притиснутими на достатній довжині до отриманому з використанням описаного вище звивершин повних витків різі. чайного способу контролю за допомогою суцільних Переважним чином площина вимірювання сецілісних калібрів. реднього діаметра охоплюваної різі являє собою Відповідно до запропонованого винаходу споплощину, розташовану, по суті, на половині осьосіб контролю охоплюваної або охоплюючої конічвої відстані між площиною відліку та площиною, ної різі, розташованої на зовнішній або внутрішній відповідною першому повному охоплюваному периферійній частині охоплюваного або охоплюювитку. чого трубчастого елемента, розташованого на Площина вимірювання середнього діаметра кінці металевої труби і містить, щонайменше, один охоплюючої конічної різі являє собою площину засіб герметизації, являє собою спосіб, відповідно креслення, яка співпадає з площиною вимірювандо якого контролюють середній діаметр різі у заня середнього діаметра охоплюваної різі у тому даній площині вимірювання, розташованій на відвипадку, коли дві ці різі, охоплювана та охоплююстані L від опорної площини креслення, за ча, сполучені на кресленні. допомогою апарату плоского вимірювання діамеЯк варіант, якщо площина креслення, яка тра, забезпеченого засобом вимірювання цього співпадає з площиною вимірювання середнього діаметра. діаметра охоплюваної різі не попадає у зону поУ представленому документі під засобом гервних о хоплюючих ви тків, площина вимірювання метизації потрібно розуміти такий засіб, як, наприсереднього діаметра охоплюючої конічної різі явклад, опорна поверхня герметизації, поперечна ляє собою площину поперечного перетину, розтаповерхня упора або еквівалентний засіб. шовану у зоні повних охоплюючих витків, найбільш Один або декілька охоплюваних засобів герблизькій до згаданої співпадаючої площини. метизації розташовано у безпосередній близькості Оцінна величина D1e середнього діаметра від вільного кінця охоплюваного елемента, тоді як охоплюваної різі у площині вимірювання виходить один або декілька охоплюючих засобів герметизаза допомогою наступних формул, причому велиції розташовані на охоплюючому елементі таким чини конусності у подальшому викладі цього докучином, щоб взаємодіяти з одним або декількома мента віднесені до діаметра та виражені у %: засобами герметизації, розташованими у безпосеD1e = Dnom - L 1× TTrep1 / 100 редній близькості від вільного кінця охоплюваного K1× s1 é 1 ù елемента, для з'єднання з яким призначений цей TT 1 = TT × expê- × ( D TT1/ s1) 2ú (1) rep nom + K1× DTT1+ 2p ë 2 û охоплюючий елемент. Запропонований спосіб містить наступні етапи: -K1 × DTT 1 × g( - DTT1 / s1) a) етап регулювання на апараті плоского виміОцінна величина D2e середнього діаметра рювання діаметра відстані між поверхнею упора та охоплюючої різі у площині вимірювання виходить площиною вимірювання, причому ця відстань явза допомогою наступних формул: ляє собою функцію відстані між площиною виміD2e = Dnom - L 2 × TTrep 2 / 100 рювання та площиною відліку, K 2 × s2 é 1 2ù TTrep 2 = TTnom + K 2 - DTT 2 × exp ê - × (DTT 2 / s 2) ú ( 2) b) етап регулювання засобу вимірювання на 2p ë 2 û величину поперечної відстані між контактними - K 2 × DTT 2 × g( DTT 2 / s 2 ) поверхнями за допомогою еталонного блоку, хаІндекси 1 та 2 у наведених рівняннях віднорактеристичний розмір якого визначається по відсяться відповідно до охоплюваної різі та до охопношенню до оцінної величини середнього діаметлюючої різі. ра у площині вимірювання. Цей характеристичний Тут: розмір відповідно є більше або менше оцінної веDnom являє собою номінальну величину середличини середнього діаметра у площині вимірюнього діаметра у площині відліку, вання на величину h у залежності від того, охопТТrер являє собою величину перенесення колювана або охоплююча різь зазнає контролю у нусності, цьому випадку. Ця величина h являс собою суму L являє собою відстань між площиною вимівисоти профілю одного витка різі та відомого коерювання та площиною відліку, яка враховується з фіцієнта геометричної корекції, позитивним знаком у тому випадку, коли площина c) етап вимірювання діаметра між вершинами вимірювання розташовується з боку менших діавитків різі у вибраній площині вимірювання, приметрів по відношенню до площини відліку, чому у цьому випадку вимірювальний апарат ТТnom являє собою номінальну величину конувстановлюється впритул своєю опорною поверхсності різі, нею у вільний кінець елемента, який розглядаєтьΔΤΤ являє собою алгебраїчну величину відхися, лення (ТТmoy – ТТnom), ТТmi x, ТТmax та ТТmoy являють собою відповідно d) етап порівняння виміряного діаметра між 13 70993 14 мінімальну, максимальну та середню величину ролю з використанням способу відповідно до цьоконусності реалізованої різі, го винаходу, так і при здійсненні контролю з викоσ являє собою середнє квадратичне відхиленристанням суцільних цілісних калібрів, як це ня значень реалізованої конусності, визначається технічними умовами 5В АмерикансьК1 являє собою відношення довжини охоплюкого нафтового інституту, навіть якщо площина ваної різі до відстані між площиною (РО) відліку та вимірювання не буде розташовуватися точно на першим повним витком охоплюваної різі, кінці різі. К2 являє собою відношення довжини охоплюПереважним чином середня величина конусючої різі до відстані між площиною (РО) відліку та ності охоплюючої різі є меншою, ніж середня веостаннім повним охоплюючим витком, личина конусності пов'язаної з нею охоплюваної g(x) являє собою величину нормального різі. центрованого скороченого закону для величини χ Таке розходження призводить до забезпечензмінною. ня сприятливих умов реалізації з'єднань, в яких Величина конусності перенесення ТТгер, яка взаємодія між різними різями виявляється зменвизначається своїм рівнянням, відповідає конусшеною у безпосередній близькості від одного або ності умовного конуса, великий діаметр якого, додекількох засобів герметизації, причому величина рівнюючий номінальній величині середнього діадіаметральної взаємодії у різі на цьому рівні виметра, розміщений у площині відліку та малий значається оптимальним чином при використанні діаметр якого, дорівнюючий середній величині способу контролю відповідно до запропонованого середніх діаметрів різі, проконтрольованій за довинаходу. помогою суцільних цілісних калібрів, розміщений у Переважним чином середня величина конусплощині, розташованій на кінці витків контрольоності охоплюваної різі перевищує її номінальну ваної різі з боку розташування одного або декільвеличину. кох засобів герметизації. Як варіант, середня величина конусності охоЗапропонований винахід дозволяє вирішити плюючої різі виявляється менше її номінальної проблему, яка стосується місця, де найбільш важвеличини. ливо здійснити вимірювання середнього діаметра Мінімальні та максимальні допустимі величини підлягаючої контролю різі для оптимізації характедіаметра, виміряного між вершинами витків, мористики даного нарізного з'єднання. жуть бути визначені безпосередньона основі мініДійсно, у процесі розробки даного винаходу мальних та максимальних допустимих величин, які винахідникам стало ясно, що дуже велика діаметвідносяться до середнього діаметра у площині ральна взаємодія у різі, а саме, у зоні перших повимірювання, яка розглядається, і збільшених або вних охоплюваних витків, впливає негативним чизменшених на величину висоти профілю одного ном на герметичність даного з'єднання, зокрема, у витка різі у залежності від того, яка різь, охоплютому випадку, коли між охоплюваною різзю і кінвана або охоплююча, зазнає контролю у цьому цем охоплюваного елемента передбачена метавипадку. лева опорна поверхня герметизації, призначена Мінімальні та максимальні допустимі величини для радіальної взаємодії з металевою опорною середнього діаметра можуть бути визначені безповерхнею герметизації, розташованою на охоппосередньо за допомогою допусків на оцінну велюючому елементі. личину середнього діаметра D1e або D2e, або ж Діаметральна взаємодія між зв'язаними точшляхом заміни, у формулі, що дає оцінну величиками двох поверхонь обертання, які взаємодіють ну середнього діаметра, величини відстані між між собою у радіальному напрямку, визначається площиною відліку та площиною вимірювання на загалом як різниця діаметрів поперечного перетимінімальні та максимальні допустимі величини цієї ну поверхонь у ци х точках. Ця різниця вимірюється відстані. перед з'єднанням і вважається позитивною у тому Переважно, при виконанні етапу регулювання випадку, коли дві ці поверхні після здійснення вимірювального засобу, встановлюють нуль цього з'єднання створюють тиск контакту між їх зв'язавимірювального засобу, потім, при виконанні етапу ними точками. Це визначення може застосовувавимірювання, вимірюють відхилення по відношентися як до взаємодіючих різей, так і до опорних ню до нуля і, нарешті, при виконанні етапу порівповерхонь герметизації. няння, здійснюють порівняння отриманого відхиДля того, щоб оцінити величину діаметральної лення з інтервалом допуску. взаємодії у витках, близьких до перших повних Переважно, у тому випадку, коли вимірювальохоплюваних витків, необхідно здійснити вимірюний апарат має у своєму розпорядженні дві контавання середнього діаметра ближче до цієї зони, ктні поверхні, запропонований спосіб контролю ніж до останніх повних охоплюваних витків, для здійснюється чотири рази в одній і тій самій плотого, щоб не внести істотн у неточність, пов'язану із щині вимірювання із забезпеченням повороту визмінністю конусності: саме така задача враховумірювального апарату або підлягаючої контролю ється у запропонованому винаході. різі на одну восьму частину повного обороту наТаким чином, запропонований винахід дозвовколо осі даного нарізного з'єднання після кожного ляє гарантувати, що середня величина середніх вимірювання, причому діаметр між вершинами діаметрів різі, проконтрольованих за допомогою витків у площині вимірювання, яка розглядається, способу відповідно до даного винаходу у площині приймається рівним середній величині по чотивитків, які знаходяться у безпосередній близькості рьох цих вимірюваннях. від одного або декількох засобів герметизації, буде однією і тією ж самою як при здійсненні контЯк варіант, у тому випадку, коли вимірюваль 15 70993 16 ний апарат містить три контактні поверхні, розтакінці своїх плоских похилих поверхонь або на кінці шовані під кутом 120° один по відношенню до одсвоєї периферійної конічної поверхні з боку згаданого, запропонований спосіб контролю здійснюної кінцевої поперечної поверхні спеціальну ється три рази із забезпеченням повороту частину, яка має інший нахил або іншу конусність, вимірювального апарату або контрольованої різі яка відтворює профіль одного або декількох засона кут 40° або на одну дев'яту частину повного бів герметизації охоплюваного елемента. обороту навколо осі даного нарізного з'єднання Такий еталонний блок дозволяє регулювати після кожного вимірювання. другий апарат плоского вимірювання діаметра для У другому аспекті даного винаходу була потого, зокрема, щоб здійснити контроль діаметра ставлена задача створити апарат для плоского опорної поверхні герметизації. вимірювання діаметра, який дозволяє використати У випадку здійснення контролю охоплюючої спосіб відповідно до цього винаходу досить швидконічної різі еталонний блок, який використовуєтько і, тому, економічно. ся спільно з вимірювальним апаратом, що має дві У тому випадку, коли вимірювальний апарат контактні поверхні, містить, відповідно до цього містить дві контактні поверхні необхідно повернути третього аспекту запропонованого винаходу, поцей апарат навколо однієї з двох контактних повеперечну кінцеву поверхню та вн утрішній простір, рхонь для визначення точки підлягаючої контролю обмежений двома плоскими поверхнями блоку, що різі, діаметрально протилежної тій її точці, до якої мають по суті подовжню орієнтацію, які нахилені притиснута контактна поверхня, навколо якої здійсиметрично по відношенню до згаданої кінцевої снюється поворот, причому діаметр між вершинаповерхні та які сходяться у напрямку донної часми витків відповідає максимальному значенню тини цього внутрішнього простору, причому кут вимірювань, реалізованих у процесі цього повороміж згаданими плоскими похилими поверхнями ту. При цьому вимірювальний апарат містить замає величину 2.arctg(TT moy2 /2), і поперечну відсіб, призначений для автоматичного виявлення стань між згаданими плоскими похилими поверхцього максимуму. нями, яка дорівнює (D2e - h) на подовжній відстані Також була поставлена задача створення споLB від поперечної кінцевої поверхні, якщо h являє собу контролю конічної різі, який забезпечує дособою заздалегідь визначену величину. сить швидку та відповідну реакцію у разі наявності Як варіант, для контролю охоплюючої конічної виробничих відхилень у контрольованій різі. різі еталонний блок, який використовується спільДля досягнення цієї мети вимірювальний апано з вимірювальним апаратом, що має три контакрат містить засіб для здійснення статистичних тні поверхні, містить кінцеву поперечну поверхню розрахунків на основі отриманих величин. та внутрішній простір, обмежений периферійною Третій аспект запропонованого винаходу стоконічною поверхнею, що має подовжню вісь та сується еталонного блоку, який використовується конусність, яка дорівнює ТТmоу2 , вершина якої надля регулювання заздалегідь визначеної величини правлена до сторони, протилежної кінцевій попевідстані між контактними поверхнями при здійсречній поверхні і діаметр якої на відстані Lb від ненні способу контролю у відповідності з першим згаданої кінцевої поперечної поверхні становить аспектом цього винаходу. (D2e - h). У випадку контролю конічної охоплюваної різі Крім того, еталонний блок для контролю охопеталонний блок, який використовується спільно з люючої конічної різі може містити на кінці своїх вимірювальним апаратом, що містить дві контактні плоских похилих поверхонь або на кінці своєї коніповерхні, виконаний, відповідно до цього третього чної периферійної поверхні зі сторони, протилежаспекту запропонованого винаходу у формі зрізаної кінцевій поперечній поверхні, спеціальну часного клину, який містить наступні елементи: тину з іншим кутом нахилу або з іншою конусністю, поперечну кінцеву поверхню, яка відтворює профіль одного або декількох засодві плоскі поверхні, які мають, по суті, подовжбів герметизації охоплюючого елемента. ню орієнтацію, які нахилені симетрично по відноТакий еталонний блок дозволяє регулювати шенню до поперечної кінцевої поверхні та які сходругий апарат плоского вимірювання діаметра для дяться у напрямку цієї поверхні, здійснення, зокрема, контролю діаметра опорної при цьому кут між двома згаданими плоскими поверхні герметизації. похилими поверхнями має величину, яка дорівнює Наведені у додатку фігури ілюструють способи 2.arctg(TTmoy1/2), реалізації запропонованого винаходу, які не є обпоперечна відстань між цими плоскими похимежувальними, і представляють наступне: лими поверхнями має величину (D1e + h) на поФіг.1 являє собою схематичний вигляд охопдовжній відстані LA від кінцевої поверхні, якщо h люючого нарізного елемента на кінці труби, являє собою заздалегідь визначену величину. Фіг.2 являє собою схематичний вигляд охопЯк можливий варіант реалізації еталонний люваного нарізного елемента на кінці труби; блок, який використовується спільно з вимірюваФіг.3 являє собою схематичний вигляд елемельним апаратом, що містить три контактні поверхнтів, показаних на Фіг.1 та 2, у з'єднаному стані; ні, може мати форму зрізаного конуса і містить Фіг.4 схематично ілюструє контроль охоплююпоперечну кінцеву поверхню, розташовану з боку чого нарізного елемента за допомогою пробкивершини конуса, і периферійну конічну поверхню з калібру у відповідності з технічними умовами 5В величиною конусності, яка дорівнює ТТmoy1, приАмериканського нафтового інституту; чому діаметр цієї конічної поверхні на відстані LA Фіг.5 схематично ілюструє контроль охоплювід поперечноїкінцевої поверхні дорівнює (D1e+h). ваного нарізного елемента за допомогою кільцяКрім того, цей еталонний блок може містити на калібру у відповідності з технічними умовами 5В 17 70993 18 Американського нафтового інституту; поперечну охоплюючу кінцеву поверхню 10. Фіг.6 схематично ілюструє контроль охоплюЗ'єднання труб 101, 102 забезпечується шляваного нарізного елемента типу показаного на хом загвинчування охоплюваної різі З охоплюваФіг.2 за допомогою апарату плоского вимірювання ного елемента 1 у охоплюючу різь 4 охоплюючого діаметра у відповідності із запропонованим елемента 2. винаходом; Переважним чином і для здійснення способу Фіг.7 являє собою схематичний вигляд деталі, відповідно до запропонованого винаходу конічні показаної на Фіг.6, на рівні контактної поверхні різі 3, 4 є одноступінчатими. апарату плоского вимірювання діаметра; Нарізне з'єднання, схематично представлене Фіг.8 являє собою схематичний вигляд деталі, на Фіг.3, містить на кожному з елементів додаткові показаної на Фіг.6, на рівні іншої контактної поверзасоби, які роблять це з'єднання особливо гермехні апарату плоского вимірювання діаметра, тичним, а саме: Фіг.9 схематично ілюструє контроль охоплююа) на охоплюваному елементі: чого нарізного елемента типу показаного на Фіг.1 зовнішню конічну охоплювану опорну поверхза допомогою апарату плоского вимірювання ню 5 герметизації, конусність якої звичайно передіаметра у відповідності із запропонованим вищує конусність охоплюваної різі 3. При цьому винаходом, конусність охоплюваної опорної поверхні герметиФіг.10-13 схематично ілюструють варіанти резації, віднесена до діаметра, становить, наприалізації повних еталонних блоків, призначених для клад, 20%, використання у випадку контролю охоплюваної різі кільцеву та поперечну упорну поверхню 7, у відповідності з Фіг.6; утворену кінцевою охоплюваною поверхнею; Фіг.14-17 схематично ілюструють варіанти реб) на охоплюючому елементі: алізації порожнистих еталонних блоків, призначевнутрішню конічну охоплюючу опорну поверхних для використання у випадку контролю охопню 6 герметизації, конусність якої, по суті, ідентичлюючої різі у відповідності з Фіг.9; на конусності охоплюваної опорної поверхні 5 герФіг.18 схематично ілюструє співвідношення метизації, між положенням середнього діаметра на кінці оховнутрішній кільцевий виступ, що містить кільплюваної різі для різних можливих величин конусцеву поперечну упорну поверхню 8 Охоплювана ності по відношенню до положення середнього кільцева поверхня 7 відомим чином може являти діаметра кільця-калібру типу показаного на Фіг.5; собою угнуту конічну поверхню з дуже сильно розФіг.19 схематично ілюструє співвідношення токритою половиною кута при вершині, що станого ж типу у випадку охоплюючої різі по відношенню вить, наприклад, 75°. У цьому випадку охоплююча до положення середнього діаметра пробки-калібру упорна поверхня 8 є опуклою з тією ж самою ветипу показаного на Фіг.4. личиною половини кута при вершині конуса. На фігура х 18 та 19 відхилення конусності У нарізному з'єднанні 100 згадані додаткові представлені сильно збільшеними для більш назасоби функціонують таким чином. очної ілюстрації розподілу величин. Охоплювана опорна поверхня 5 герметизації На Фіг.3 схематично представлене нарізне взаємодіє у радіальному напрямку з охоплюючою з'єднання 100 між охоплюваним елементом 1, розопорною поверхнею 6 герметизації. Це означає, ташованим на кінці першої металевої труби 101, що діаметр охоплюваної поверхні у деякій опорній та охоплюючим елементом 2, розташованим на точці перевищує, перед здійсненням з'єднання, кінці другої металевої труби 102, яка може являти діаметр у зв'язаній з нею точці охоплюючої опорсобою трубу великої довжини або муфту. Такі наної поверхні 6 герметизації, також виміряний перізні з'єднання дозволяють, наприклад, сформуваред здійсненням з'єднання. У процесі згвинчуванти колони обсадних тр уб або експлуатаційних ня і після встановлення контакту між згаданими транспортувальних тр уб для свердловин видобутопорними поверхнями герметизації продовження ку вуглеводнів. загвинчування викликає зростаючу діаметральну Охоплюваний елемент 1, поданий на Фіг.2, мівзаємодію цих опорних поверхонь герметизації. стить на своїй зовнішній периферійній поверхні Точне положення кінця з'єднання визначаєтьконічну охоплювану різь 3 з витками трапецієподіся входженням впритул охоплюваної кінцевої побного профілю і кінець цього елемента, який таверхні 7 в упорну поверхню 8 внутрішнього охопкож являє собою кінець першої труби 101, міслюючого кругового виступу, що визначає точну тить кільцеву та поперечну охоплювану кінцеву величину взаємодії між опорними поверхнями 5, 6 поверхню. герметизації. На Фіг.2 представлена площина Р0, яка, відУпорні поверхні 7, 8 також можуть грати роль повідно до технічних умов 5В Американського назасобу герметизації, хоча їх поперечне розташуфтового інституту, являє собою площину поперечвання робить їх менш ефективними з цієї точки ного перетину, розташовану на кінці зони повних зору, ніж власне опорні поверхні 5, 6 герметизації. охоплюваних витків та відповідну останньому повПоложення у кінці з'єднання може, зокрема, ному охоплюваному витк у. бути встановлене за допомогою заданої величини Охоплюючий елемент 2, поданий на Фіг.1, місмоменту затягування цього нарізного з'єднання. тить на своїй внутрішній периферійній поверхні Форма упорних поверхонь 7, 8, яка сприятлиохоплюючу конічну різь 4 з витками трапецієподібвим чином є конічною та опукло-угнутою і не поканого профілю, зв'язану з охоплюваною різзю 3, і зана на наведених фігурах, перешкоджає роз'єдкінець охоплюючого елемента 2, який також являє нанню упорних поверхонь і збільшує контактний собою кінець другої тр уби 102, містить кільцеву та тиск опорних поверхонь 5, 6 герметизації. 19 70993 20 На Фіг.4 вельми схематично проілюстрований стань Ρ між кінцем охоплюваним елемента 7 та контроль охоплюючої конічної різі 4 охоплюючого площиною, розташованою на кінці 28 різі кільцяелемента 2 відповідно до технічних умов 5В Амекалібру 22. риканського нафтового інституту за допомогою У тому випадку, коли витки різі кільця-калібру охоплюваної пробки-калібру 21, забезпеченої охо22 знаходяться у контакті з витками підлягаючої плюваною конічною різзю 23, виконаною з визнаконтролю охоплюваної різі 3 з боку кінця 26 різі чено більш жорсткими допусками, ніж допуски на кільця-калібру, що трапляється у тому випадку, підлягаючу контролю різь 4, наприклад, у десять коли конусність підлягаючої контролю різі 3 переразів більш жорсткими допусками. вищує номінальну величину, середній діаметр цієї Можна також вважати, що середній діаметр різі 3 у площині, розташованій на вході згаданої калібру у площині його останнього повного витка різі, виявляється менше середнього діаметра різі дорівнює номінальному середньому діаметру і що 24 кільця-калібру 22 у відповідній площині. конусність різі калібру дорівнює її конусності на При цьому можна вважати, що для всіх знакресленні. чень конусності охоплюваної різі 3, які перевищуДля спрощення зображення на Фіг.4, а також ють номінальну величину, середній конус цієї різі 3 на Фіг.5, показані тільки середні конуси без зобраповертається навколо деякої точки, розташованої ження конусів вершин і конусів западин витків різі. на кінці 26 різі кільця-калібру. Відповідно до технічних умов 5В АмерикансьЗворотне трапляється у тому випадку, коли кого нафтового інституту для того, щоб проконтконусність охоплюваної різі 3 виявляється менше ролювати різь 4, вручн у загвинчують пробку-калібр номінальної величини, причому середній конус різі 21 аж до положення її блокування, для якого 3 повертається при цьому навколо деякої точки, останній середній діаметр різі 23 на одному з кінрозташованої на кінці 28 різі кільця-калібру. ців 25, 27 пробки-калібри 21 дорівнює середньому На Фіг.6 схематично представлений контроль діаметру підлягаючої контролю охоплюючої різі у середнього діаметра охоплюваної конічної різі 3 за заданій площині цієї різі. допомогою апарату 51 плоского вимірювання діаВідстань А між кінцем охоплюючого елемента метра типу того апарату, який описаний у патенті 10 та кільцевою поперечною поверхнею 29 пробСША №4.524.524. ки-калібру порівнюється зі стандартною величиЦей вимірювальний апарат 51 містить наступні ною S цієї відстані для певної пари кільцеелементи: калібр/пробка-калібр, причому охоплююча різь 4 торцеву траверсу 57, яка містить поперечну визнається прийнятною у тому випадку, коли відупорну поверхню, сформовану ребрами 54,54'; хилення відстані по відношенню до його стандартдва подовжніх та віддалених один від одного у ної величини укладене у заданому інтервалі поперечному напрямку важеля 52, допуску. 53, які змонтовані на траверсі 57 таким чином, У тому випадку, коли витки різі пробки-калібру щоб їх можна було відрегулюва ти у функції типу та 21 знаходяться у контакті з витками підлягаючої діаметра підлягаючої контролю різі; два опорних контролю охоплюючої різі 4 з боку кінця 25 різь ножі 58, 59, розташовані подовжньо, ребра яких пробки-калібру 21, що трапляється у тому випадку, повернені у напрямку один до одного і відстоять коли конусність цієї підлягаючої контролю різі 4 один від одного у поперечному напрямку. Ці ребра виявляється менше номінальної величини конусутворюють контактні поверхні 60, 61, причому опоності, середній діаметр різі 4 у площині, розташорний ніж 58 змонтований на подовжньому важелі ваній на кінці, протилежному її входу, перевищує 52 таким чином, щоб мати можливість тільки повена величину Δά2 середній діаметр різі пробкиртатися у своїй площині, тоді як опорний ніж 59 калібру 21 у відповідній площині. змонтований таким самим поворотним чином на У цьому випадку можна вважати, що для всіх рухомому стрижні 56, розташованому поперечно; значень конусності охоплюючої різі 4, менших, ніж засіб вимірювання, який у цьому випадку явномінальна величина цієї конусності, середній коляє собою компаратор 55, який розташований на нус цієї різі 4 повертається навколо деякої точки, подовжньому важелі 53 і який приводиться у дію розташованої у площині, яка знаходиться на кінці за допомогою рухомого стрижня 56. 25 різі пробки-калібру. Осі повороту згаданих опорних ножів визнаЗворотне відбувається у тому випадку, коли чають площину Р1 вимірювання, поперечну по конусність підлягаючої контролю різі 4 перевищує відношенню до вимірювального апарату 51 та паномінальну величину. При цьому середній конус ралельну упорній поверхні цієї різі 4 повертається навколо деякої точки, роз54, 54’. Можна примусити ковзати траверсу 57 ташованої у площині, яка знаходиться на кінці 27 для того, щоб площина Р1 вимірювання була розрізі пробки-калібру. ташована на заданій відстані LB від згаданої упорНа Фіг.5 схематично проілюстрований той саної поверхні 54, 54'. мий спосіб контролю охоплюваної конічної різі 3 Компаратор 55 вимірює відхилення відстані охоплюваного елемента відповідно до технічних між контактною поверхнею 61 та контактною повеумов 5В Американського нафтового інституту за рхнею 60 по відношенню до заздалегідь встановдопомогою кільця-калібру 22, забезпеченого охопленої величини відстані, відповідної нулю цього люючою конічною різзю 24, виконаною відповідно компаратора. Вимірювання діаметра між вершидо дуже жорстких допусків. нами профілю витка D1s забезпечується при Тут також нагвинчують кільце-калібр 22 на цьому шляхом додавання алгебраїчної величини підлягаючу контролю охоплювану різь З аж до повідхилення, виміряного компаратором 55, до згаложення блокування, яке дозволяє визначити відданої заздалегідь встановленої величини. 21 70993 22 Цей компаратор 55 сприятливим чином може ТТrep1 являє собою величину переносу охопбути замінений на електронний датчик переміщенлюваної конусності, яка буде визначена у подальня, який дозволяє забезпечити автоматичну решому викладі. Ця величина перевищує номінальну єстрацію та безпосередню індикацію виконаних величину конусності. вимірювань. Як варіант, для того, щоб відрегулювати нуль Операція контролю охоплюваної різі 3 здійскомпаратора 55, замість використання еталонного нюється таким чином. блоку, що містить дві плоскі та паралельні поверхРегулюють відстань LA між упорною поверхні, можна використати еталонний блок 70, виконанею 54, 54' та площиною Р1 вимірювання на велиний у формі зрізаного клина і схематично поданий чину, відповідну на кресленні, показаному на Фіг.2, на Фіг.12. відстані між площиною Р1 та кінцевою поверхнею Цей еталонний блок 70 містить поперечну кін7 охоплюваного елемента 1. Ця відстань LА дорівцеву поверхню 72 та дві плоскі поверхні, по суті, нює різниці між відстанню від площини Р0 до кінподовжній орієнтації, які симетрично нахилені по цевої поверхні 7 та відстанню L1 між площинами відношенню до поперечної кінцевої поверхні і які Р0 та Р1. сходяться у напрямку до цієї поверхні. При цьому Положення площини Р1 вимірювання вибиракут С між згаданими плоскими похилими поверхється таким чином, щоб контактні поверхні 60, 61 нями має величину, яка дорівнює 2.arctg(TTmoy1/2) і спиралися на вершини повних витків, причому ці поперечна відстань між цими плоскими похилими контактні поверхні 60, 61 мають довжину, достатповерхнями дорівнює (Dle + h) на подовжній відню для того, щоб увійти у контакт з щонайменше стані LA від кінцевої поверхні 72. двома вершинами витків різі 13. Цей еталонний блок 70 вставляється таким Положення площини Р1 вимірювання перевачином, щоб притиснути його кінцеву поверхню 72 жним чином вибирається так, як це показано на до упорної поверхні 54, 54' вимірювального апараФіг.2, тобто на половині відстані між площиною Р0 та 51 та розмістити його плоскі похилі поверхні між відліку та площиною, відповідною першому повконтактними поверхнями 60, 61 вимірювального ному витку о хоплюваної різі. апарата 51. При цьому необхідний усього лише Таке положення дозволяє здійснити вимірюодин еталонний блок 70 для будь-якої величини вання середнього діаметра значно ближче до вховідстані L1. ду охоплюваної різі і, таким чином, краще оцінити Як варіант реалізації еталонного, блок, покавеличину діаметральної взаємодії на цьому рівні, заний на Фіг.12, кут С між його плоскими похилими забезпечуючи при цьому правильну опору контакповерхнями може мати величину, яка дорівнює тних поверхонь 60, 61 навіть у тому випадку, коли 2.arctg(TTrep1 /2) і поперечна відстань між цими зона повних витків різі є відносно короткою. плоскими похилими поверхнями може дорівнюваПотім регулюють нуль компаратора 55 або нати (Dnom + h) на подовжній відстані (LA + L1) від віть безпосередньо відображають заздалегідь кінцевої поверхні 72. встановлену величину, вставляючи між контактКрім того, цей еталонний блок 70 може містити ними поверхнями 60, 61 дві плоскі поверхні етана кінці своїх плоских похилих поверхонь з боку лонного блоку 70, показаного схематично на кінцевої поверхні 72 спеціальну частину, не покаФіг.10, причому ці плоскі поверхні відстоять одна зану на Фіг.12, з іншим кутом нахилу, яка відтвовід одної на відстань (D1e + h), яка являє собою рює профіль одного або декількох засобів гермехарактеристичний розмір даного еталонного тизації охоплюваного елемента 1, зокрема, блоку. опорної поверхні 5 герметизації і, у разі необхідноТут D1e являє собою оцінну величину середсті, о хоплюваної кінцевої поверхні 7. нього діаметра підлягаючої контролю різі у площиТакий еталонний блок дозволяє регулювати ні вимірювання та h являє собою величину, яка другий апарат 51 плоского вимірювання діаметра, дорівнює сумі висоти профілю витка різі та коефіпризначений для здійснення контролю діаметра цієнта геометричної корекції, заданого конструктоопорної поверхні 5 герметизації. ром вимірювального апарату 51. Цей коефіцієнт Для здійснення вимірювання розташовують геометричної корекції враховує, зокрема, ту обвимірювальний апарат 51 таким чином, щоб встаставину, що опорні ножі 58, 59 не повертаються новити його упорну поверхню 54, 54’ проти кінценавколо контактних поверхонь 60, 61. вої поверхні 7 охоплюваного елемента 1 або проти Такий еталонний блок 70 є значно дешевшим найбільш зовнішніх точок цієї кінцевої поверхні у у вигото вленні, ніж нарізний калібр 22, оскільки він тому випадку, коли вона не є плоскою, але є, нане містить різі та зношується значно повільніше приклад, конічною і злегка угн утою з половиною унаслідок того, що не зазнає впливу численних кута при вершині у 75°, і ввести контактні поверхні циклів загвинчування та відгвинчування. 60, 61 ззовні у контакт з діаметрально протилежДля того, щоб визначити величину D1e, виконими вершинами 13 профілю витків охоплюваної ристовують наступне співвідношення: різі. D1e = Dnom-L1.TTrep1/100, У процесі вимірювання контактна поверхня 60 де Dnom являє собою номінальну величину сеутримується нерухомою на вершинах витків різі, з реднього діаметра, тобто величину цього середякими вона знаходиться у контакті, при тому, що нього діаметра у площині Р0 відліку, здійснюють поворот вимірювального апарату 51. L1 являє собою відстань між площинами Р0 та При цьому контактна поверхня 61 залишається у Р1, яка вважається позитивною, оскільки площина контакті з вершиною протилежного витку у процесі Р1 вимірювання розташована з боку менших діаповороту. метрів по відношенню до площини Р0 відліку, Вимірювання діаметра D1s між вершинами ви 23 70993 24 тку різі у плоскості Р1 вимірювання відповідає мачиною та мінімальною величиною конусності ксимальній величині поперечної відстані між кон(ТТmax1 – ТТ min1) у 6 раз перевищує середнє квадтактними поверхнями 60, 61 у процесі повороту. ратичне відхилення σ1 даного розподілу. Ця максимальна величина може бути отримана З вищесказаного слідує, що якщо конусність шляхом зчитування з компаратора 55 або, ще контрольованої різі перевищує номінальну великраще, автоматично визначена у тому випадку, чину TT nom згадана точка контрольованої різі у якщо використовується електронний датчик перекінцевій площині 28 кільця-калібру розташована в міщення замість компаратора 55 та електронна інтервалі Ο’1 Α1, де точка Ο’1 відповідає конусності схема, яка виявляє і запам'ятовує максимальну ТТnom кільця-калібру, а точка А1 відповідає максивеличину у процесі повороту вимірювального апамальній величині TTmax1 конусності підлягаючої рату 51 навколо контактної поверхні 60. контролю різі. Останній етап здійснення способу контролю Щільність імовірності у будь-якій точці згадаохоплюваної різі 3 являє собою порівняння виміного інтервалу Ο’1 Α1 підкоряється закону Гауса, ряної величини D1s діаметра між вершинами витцентрованому у точці Ο’1 і проілюстрованому поків різі та допустимими межами, які визначаються казаною суцільною лінією частиною дзвонуватої деяким інтервалом навколо величини D1e. кривої, поданою на Фіг.18, причому точка Ο’1 відОскільки величина D1 охоплюваного середповідає середній величині ТТmoy1 конусності підлянього діаметра у площині Р1 вимірювання вихогаючої контролю різі 3. дить унаслідок зменшення на заздалегідь визнаЯкщо конусність ТТ1 контрольованої різі менчену величину h виміряної величини D1s діаметра ше номінальної величини TTnom конусності, кінець між вершинами витків різі у тій самій площині Р1, контрольованої різі у кінцевій площині 28 кільцязначення меж допустимого інтервалу для діаметкалібру являє собою точку повороту О'1 . Імовірра, виміряного між вершинами витків D1s, можуть ність, пов'язана з положенням цієї точки Ο’1, дорібути визначені безпосередньо на основі меж, які внює площі виділеної пунктиром частини згаданої відносяться до середнього діаметра D1, з додадзвонуватої кривої, показаній на Фіг.18. ванням цієї величини h. Середня величина, результуюча положення Ці межі також можуть бути отримані непрямо, кінця різі у площині 28, являє собою центр G1 ваги замінюючи у формулі D1e = Dnom –L1.TTrep1 /100, положень для сукупності значень конусності між її що дає оцінну величину середнього діаметра у значеннями TTmin1 та TTmax1 і дозволяє визначити площині вимірювання, величину відстані L1 між величину переносу конусності Ттrep1 за допомоплощиною відліку і площиною вимірювання на гою нахилу прямий Q1G1, причому точка Q1 відповеличини L1min, L1max, які розташовані по обидві відає номінальній величині середнього діаметра. На осі, направленій від точки Q1' до точки А1, сторони від неї з інтервалом ± DL1. можна записати наступні співвідношення: Спосіб отримання величини ТТrер1 визначається унаслідок виконання наступного розрахунку, T Trep = T Tnom + O '1 G1 / Ls1 = T Tnom + O '1 O1 / Ls1 + O1 G1 / Ls1 (1) який пояснюється діаграмою, поданою на Фіг.18. O'1O'1 Lf1 = × DT T1 У загальному випадку прагнуть до того, щоб Ls1 Ls1 середня величина середніх діаметрів охоплюваної Відношення Lfl/Ls1 ще дорівнює відношенню різі 3, яка контролюється відповідно до запропоноК1 довжини охоплюваної різі до відстані між плованого способу дорівнювала середній величині щиною Р0 відліку та першим повним охоплюваним середніх діаметрів різі 3, яка контролюється з вивитком. користанням кільця-калібру 22 відповідно до техні+¥ O1 G1 чних умов 5В Американського нафтового інститу= ò f (c ).r(c ).d c (2) ту, і це у кінцевій площини 28 цього кільця-калібру Lf1 .s1 -¥ 22, яка у середньому позиціонована на першому Тут c являє собою центровану зменшену повному охоплюваному витку різі. змінну, яка виражається співвідношенням (ТТ1 – Точка G1 означає на Фіг.18 середню величину ТТmoy1)/s1, яка може змінюватися у діапазоні від -¥ середнього діаметра різі 3 у кінцевій площині 28 до +¥, причому ТТ1 відповідає змінній конусності, кільця-калібру, яка відстоїть на цьому кільціf( c ) являє собою функцію калібрі на відстань Ls1 від площини Р0 відліку і на відстань Lf1 від площини 26, розташованої на ін1 Гауса= exp( - c2 / 2, шому кінці різі кільця-калібру. 2p У подальшому буде вважатися наступне: àáî ÒÒ > ÒÒ 1 òà r ( c ) = c äëÿ c > -D ÒÒ / s1 1 а) як вже було сказано вище, середні конуси nom реалізованих різей повертаються навколо деякої 1 r (c ) = - DTT1/ s1 äëÿ c £ -DÒÒ / s1 àáî ÒÒ1 £ ÒÒnom точки, розташованої на одному або на іншому кінці різі кільця-калібру 22, нагвинченого па підлягаючу - D TT1 / s1 +¥ O1G1 - DTT 1 1 2 2 = exp ( - c / 2 ).d c + ò ò c. exp ( - c / 2.d c (1) контролю охоплювану різь у залежності від велиLf 1 .s 1 2p.s1 2 p - D TT1 / s1 -¥ чини конусності ТТ1 контрольованої різі 3, яка моТепер можна легко вивести наступну формуже бути менше або більше величини конусності лу: різі кільця-калібру, що розглядається як дорівнююK1 × s1 é 1 ù TT 1 = TT × exp ê- × ( DT T1 / s1)2 ú ча номінальному значенню цієї конусності; rep nom + K1 × DT T1 + 2p ë 2 û b) розподіл значень конусності реалізованих (2) - K1 × DT T1× g (- DT T1 / s1) різей підкоряється нормальному закону розподілу, центрованому на середній величині ТТmoy1 конусЧисельний додаток: ності, причому інтервал між максимальною вели 25 70993 26 ТТnom=6,25%; К1=2,22; речного перетину, розташованій на подовжній відTTmi n1=6,10%; ТТ mах1=6,60%; ТТ moy1=6,35%; стані (LA + L1) від поперечної кінцевої площини 72 ΔΤΤ1=(ТТ moy1-ТТ nom)=0,10%; малого діаметра зрізаного конуса, причому його σ1=(6,60-6,10)/6=0,08%. конусність має величину ТТrер1. У результаті виходить: TTrep1 = 6,48%. У не представленому тут варіанті реалізації Переважним чином прагнуть до того, щоб вееталонного блоку типу того, який показаний на личина ТТrері була укладена в інтервалі між: велиФіг.13, цей еталонний блок 70 додатково може чинами TTnom та ТТmax1 , що відповідає випадку містити на кінці своєї периферійної конічної поверпредставленого вище чисельного додатку. хні з боку кінцевої поверхні 72 спеціальну частину, Конус, утворений вершинами профілів витків не показану на Фіг.12, з іншою величиною конус13, може мати геометричні погрішності, зокрема, ності, яка відтворює профіль кінця охоплюваного такі, як овалізація, а також наявність періодичних елемента 1, зокрема, опорну поверхню 5 герметизападин та опуклостей вздовж його поперечного зації і, у разі необхідності, охоплювану кінцеву перетину. поверхню 7. При цьому переважно для отримання репреТакий еталонний блок дозволяє регулювати зентативного вимірювання середнього діаметра у другий апарат 51 плоского вимірювання діаметра, площині Р1 вимірювання здійснити декілька виміпризначений для здійснення контролю діаметра рювань діаметра. опорної поверхні 5 герметизації. Винахідники констатували, що у разі викорисПри використанні вимірювального апарату з тання вимірювального апарату з двома контактнитрьома контактними поверхнями винахідники конми поверхнями 60, 61 типи вимірювального апарастатували, що досить здійснити три вимірювання ту 51 немає необхідності здійснювати більше середнього діаметра, повертаючи цей вимірювачотирьох вимірювань для отримання репрезентальний апарат або підлягаючу контролю різь 3 на тивної величини середнього діаметра у площикут 40° або на дев'яту частину повного обороту ні Р1. навколо осі даної різі після кожного вимірювання і Таким чином, пропонується здійснювати чотивзяти середнє значення трьох цих вимірювань для ри послідовних вимірювання або визначення сетого, щоб отримати величину, репрезентативну реднього діаметра, повертаючи вимірювальний для значення D1 у площині Р1 вимірювання. апарат 51 або підлягаючу контролю різь 3 на кут Елементи, подані на Фіг.9 та 19, відповідають 45° або на одну восьму частину повного, обороту елементам, поданим на Фіг.6 та 18, як ілюстрації навколо осі різі після кожного вимірювання, прита пояснення способу контролю середнього діамечому значення D1 приймається рівним середньому тра D2 охоплюючої конічної різі 4 у площині Р2 значенню цих чотирьох вимірювань. вимірювання за допомогою апарату 51 плоского Як не представлений на наведених фігура х вимірювання діаметра. варіант реалізації апарат плоского вимірювання Вимірювальний апарат 51, схематично подадіаметра відомим чином може містити три контакний на Фіг.9, по суті ідентичний вимірювальному тні поверхні, віддалені одна від одної на кут 120°. апарату, показаному на Фіг.6, за винятком того, Такий вимірювальний апарат дозволяє безпосещо, оскільки мова йде про контроль охоплюючої редньо визначити коло, утворене перетином конурізі, подовжні важелі 52, 53 повернені на 180° для са вершин витків різі з площиною Р1 вимірювання, того, щоб контактні поверхні 60, 61 були орієнтоі, отже, діаметр між вершинами витків D1s, без вані протилежно по відношенню одна до одної. необхідності повертати цей вимірювальний апарат Спосіб контролю містить ті ж самі етапи, що і навколо контактної поверхні у процесі здійснення спосіб, який відноситься до охоплюваної різі, але вимірювань. має, однак, певні відмінності, які будуть описані У цьому випадку, як показано на Фіг.11, нижче. еталонний блок 70 має форму циліндра діамеПередусім, на вимірювальному апараті 51 ретром D1s. гулюють величину відстані LB між упорною поверЯк варіант реалізації у відповідності з Фіг.13 хнею 54, 54' і площиною вимірювання Р2. цей еталонний блок має форму зрізаного конуса з Положення площини Р2 вимірювання було видіаметром, що становить (D1e + h) у площині побране на Фіг.3 таким чином, щоб вона розташовуперечного перетину, розташованій на подовжній валася у зоні повних охоплюючих витків і знаходивідстані LА від поперечної кінцевої поверхні 72 лася можливо ближче до площини креслення, яка малого діаметра даного зрізаного конуса. співпадає з площиною Р1 вимірювання охоплюваЙого конусність має величину ТТmoy1, причому ної різі у тому випадку, коли на кресленні охоплюцей конічний еталонний блок 70 вставляється тавана та охоплююча різь сполучені між собою. ким чином, щоб притиснутися своєю кінцевою поНа Фіг.3 представлений випадок, коли площиверхнею 72 малого діаметра до упорної поверхні на Р2 співпадає з площиною Р1 на кресленні да54, 54’ вимірювального апарата 51 і бути затиснуного нарізного з'єднання. При цьому відстань LB тим своєю конічною периферійною поверхнею між відповідає на Фіг.3 відстані між площиною Р2 і кінконтактними поверхнями цього вимірювального цевою поверхнею 10 охоплюючого елемента 2. апарату 51 У цих умовах необхідний тільки один еталонний блок для будь-якого значення довжини Регулюють нуль компаратора 55, встановлюLA, як і у випадку, поданому на Фіг.12. ючи контактні поверхні 60, 61 на дві плоскі параЯк варіант реалізації еталонного блоку 70, полельні і розташовані одна проти одної поверхні даний на Фіг.13, цей еталонний блок може мати гілок еталонного блоку 80, який має U-подібну фодіаметр, який дорівнює (Dnom + h) у площині поперму і схематично поданого на Фіг.14, причому дві 27 70993 28 ці плоскі поверхні обмежують внутрішній простір Такий еталонний блок дозволяє забезпечити 81, ширина якого дорівнює (D2e - h). регулювання другого апарату 51 плоского вимірюУ цьому виразі D2e являє собою оцінну веливання діаметра, призначеного, зокрема, для здійсчину середнього діаметра у площині Р2 вимірюнення контролю діаметра опорної поверхні 6 гервання та h являє собою суму висоти профілю витметизації. ка різі і коефіцієнта геометричної корекції, який є Потім здійснюють вимірювання таким самим характерним для даного вимірювального апарату і чином, як і у випадку охоплюваної різі, розташовувідомий сам по собі, як про це вже було сказано ючи упорну поверхню 54, 54' проти кінцевої повервище. хні 10 підлягаючої контролю охоплюючої різі 4 і Для того, щоб визначити величину D2e, виковводячи контактні поверхні 60, 61 у контакт з внутристовують співвідношення, подібне співвіднорішньої сторони з діаметрально протилежними шенню, вже описаному вище для о хоплюваної різі: вершинами охоплюючих витків різі. D2e-Dnom-L2.TTr ep2 /100, Після цього повертають вимірювальний ападе Dnom являє собою номінальну величину серат навколо контактної поверхні 61, яка повертареднього діаметра, ється, залишаючись у контакті з вершинами витків L2 являє собою відстань між площинами Р0 та різі. Р2, яка вважається позитивної, оскільки площина Вимірювання діаметра D2s між вершинами Р2 розташовується з боку менших діаметрів по відповідає максимальній величині поперечної відвідношенню до площини Р0, стані між згаданими контактними поверхнями ТТrep2 являє собою величину переносу охоп60, 61. люючої конусності, яка буде визначена у подальЯк і для охоплюваної різі, ця величина може шому викладі. Ця величина менше номінальної бути зчитана з компаратора 55 або може бути безвеличини конусності. посередньо відображена у разі використання відЯк варіант реалізації замість використання повідних електронних пристроїв, описаних вище. еталонного блоку, який представлений на Фіг.14 і Тут, як і у випадку охоплюваної різі, можна виякий містить внутрішній простір, обмежений двома користати апарат плоского вимірювання діаметра, плоскими паралельними поверхнями, можна викоякий містить три контактні поверхні і який визначає ристати еталонний блок 80, представлений на величину D2s без необхідності повороту цього Фіг.16 і який має U-подібну форму. вимірювального апарату навколо однієї з його конЦей еталонний блок містить поперечну кінцеву тактних поверхонь. поверхню 82, і його внутрішній простір обмежений У цьому випадку використовують еталонний двома плоскими похилими поверхнями, розташоблок 80, який представлений на Фіг.15 і який місваними у вигляді клина, які мають, по суті, потить циліндричну вн утрішню порожнину. довжню орієнтацію, які нахилені симетрично по Як варіант можна використати еталонний блок відношенню до кінцевої поверхні 82 і які сходяться 80, який представлений на Фіг.17 і який містить у напрямку донної частини внутрішнього простору кінцеву поперечну поверхню 82 і внутрішній прос81, тобто у напрямку дна або перемички U. тір 81, обмежений периферійною конічною поверКут D між плоскими похилими поверхнями дохнею, конусність якої дорівнює ТТmoy2, вершина рівнює 2.arctg(TTmoy2/2) і поперечна відстань між якої направлена до сторони, протилежної кінцевій цими плоскими похилими поверхнями на подовжпоперечній поверхні, і діаметр якої на відстані LB ній відстані LB від кінцевої поверхні 82 дорівнює від поперечної кінцевої поверхні 82 дорівнює (D2e - h). (D2e-h). Вимірювальний апарат 51 вставляється таким Вимірювальний апарат 51 вставляється таким чином, щоб бути притиснутим своєю упорною почином, щоб притиснути його упорну поверхню 54, верхнею 54, 54' до кінцевої поверхні82 еталонного 54’ до кінцевої поверхні 82 еталонного блоку 80 та блоку 80 і своїми контактними поверхнями 60, 61 притиснути його контактні поверхні до конічної до похилих плоских поверхонь еталонного блоку периферійної поверхні цього еталонного блоку 80 80. При цьому необхідний тільки один еталонний При цьому є необхідність у використанні тільки блок 80 при будь-якому значенні довжини L B. одного еталонного блоку для будь-яких значень У варіанті реалізації еталонного блоку, покадовжини LB, як і у випадку, поданому на Фіг.16. заного на Фіг.16, кут D між плоскими похилими Відповідно до можливого варіанту реалізації поверхнями має величину, яка дорівнює еталонного блоку, показаного на Фіг.17, його коні2.arctg(TTrep2 /2), і поперечна відстань між цими чна периферійна поверхня має конусність, яка плоскими похилими поверхнями на подовжній віддорівнює ТТrер2, і його діаметр на відстані (LB - L2) стані (LB - L2) від кінцевої поверхні 82 дорівнює від поперечної кінцевої поверхні 82 має величину (Dnom - h). (Dnom - h). У не представленому тут варіанті реалізації У варіанті реалізації, не показаному на Фіг.17, еталонного блоку типу того, який показаний на еталонний блок 80 додатково може містити на Фіг.16, цей еталонний блок 80 додатково може кінці своєї периферійної конічної поверхні і з боку містити на кінці його периферійної конічної поверкінцевої поверхні 82 спеціальну частину, не покахні з боку кінцевої поверхні 82 спеціальну частину, зану на Фіг.17, з іншим значенням конусності, не подану на Фіг.16, з іншою величиною конусносяка відтворює профіль одного або декількох засоті, яка відтворює профіль кінця охоплюючого елебів герметизації охоплюючого елемента 2, зокремента 2, зокрема, опорної поверхні 6 герметизама, профіль опорної поверхні 6 герметизації і, у ції і, у разі необхідності, охоплюючої упорної разі необхідності, профіль охоплюючої упорної поверхні 8. поверхні 8. 29 70993 30 Такий еталонний блок дозволяє регулювати (ТТmax2 – ТТ min2) у 6 раз перевищує середнє кваддругий апарат 51 плоского вимірювання діаметра, ратичне відхилення σ2 даного розподілу. призначений для здійснення контролю діаметра З вищесказаного слідує, що якщо конусність опорної поверхні 6 герметизації. контрольованої різі менше номінальної величини Вимірювання діаметра D2s між вершинами виТТnom, то згадана точка контрольованої різі у кінтків різі у площині Р2 вимірювання здійснюється цевій площині 27 пробки-калібру розташовується в таким самим чином, як і вимірювання діаметра інтервалі О'2A2, де точка О'2 відповідає конусності D1s на охоплюваній різі. TTnom пробки-калібру, а точка А2 відповідає мінімаОстанній етап здійснення способу контролю льній величині ТТmin2 конусності підлягаючої контохоплюючої різі 4 являє собою порівняння виміряролю охоплюючої різі. ної величини D2s діаметра між вершинами витків Щільність імовірності у будь-якій точці згадарізі та допустимими межами, які визначаються ного інтервалу О'2 А2 підкоряється закону Гауса, деяким інтервалом навколо величини D2e. центрованому у точці O1 та проілюстрованому Величина D2 середнього діаметра охоплюючої показаною суцільною лінією частиною дзвонуватої різі 4 у площині Р2 вимірювання виходить унаслікривої, поданою на Фіг.19, причому тут точка О1 док додавання заздалегідь визначеної величини h відповідає середній величині ТТmoy2 конусності до виміряної величини D2s. підлягаючої контролю охоплюючої різі 4. Межі допустимого інтервалу для діаметра D2s, Якщо конусність ТТ2 контрольованої різі менвиміряного між вершинами витків, можуть бути ше номінальної величини конусності TTnom, кінець визначені безпосередньо на основі меж, які відноконтрольованої різі у кінцевій площині 27 пробкисяться до середнього діаметра D2, зменшених на калібру являє собою точку повороту О'2 . Імовірцю величину h. ність, пов'язана з положенням цієї точки О'2, доріЦі межі також можуть бути визначені непрямо, внює площі виділеній пунктиром частини згаданої замінюючи у формулі D2e = Dnom -L2.TTrep2/100, яка дзвонуватої кривої, показаної на Фіг.19. дає оцінну величину середнього діаметра у плоСередня величина, результуюча положення щині вимірювання, величину відстані L2 між плокінця різі у площині 27, являє собою центр G2 ваги щиною Р0 відліку і площиною Р2 вимірювання на положень для сукупності значень конусності між її величини L2min, L2max, які розташовуються по обизначеннями ТТmin2 та ТТmax2 і дозволяє визначити величину переносу конусності ТТrер2 за допомогою дві сторони від неї з інтервалом ± DL2. нахилу прямої Q2G2, причому точка Q відповідає Визначають величину D2 e на основі наступних номінальній величинісереднього діаметра. співвідношень, проілюстрованих на Фіг.19 з викоНа осі, направленій від точки А2 до точки О'2, ристанням розрахунків того ж типу, що і для визначення величини D1e. можна записати наступні співвідношення: TTrep = TTnom + O' 2 G 2 / Ls2 = TTnom + O '2 O2 / Ls2 + O 2G2 / Ls2 У загальному випадку прагнуть до того, щоб (1) O ' 2 O 2 Lf 2 середня величина середніх діаметрів охоплюючої = × D TT 2 Ls2 Ls2 різі 4, яка контролюється відповідно до запропоноВідношення Lf2/Ls2 ще дорівнює відношенню ваного способу, дорівнювала середній величині К2 довжини охоплюваної різі до відстані між плосередніх діаметрів різі 4, яка контролюється з вищиною Р0 відліку та останнім повним охоплюючим користанням пробки-калібру 21 відповідно до згавитком. даних технічних умов 5 В Американського нафтового інституту, і це у кінцевій площині 27 цієї +¥ O2 G2 = ò f (c ). r (c ).d c (2) пробки-калібру 21, яка у середньому позиціоноваLf 2 . s 2 на на останньому повному охоплюючому витку -¥ різі. Тут c являє собою центровану зменшену Точка G2 означає на Фіг.19 середню величину змінну, яка виражається співвідношенням (ТТ2 – середнього діаметра різі 4 у кінцевій площині 27 ΤΤmoy2)/σ2, яка може змінюватися у діапазоні від -¥ пробки-калібру, яка відстоїть на відстань Ls2 від до +¥, причому ТТ2 відповідає змінній конусності, площини Р0 відліку і на відстань Lf2 від площини f( c ) являє собою функцію 25, розташованої на іншому кінці різі пробки1 калібру. Гауса= exp ( - c 2 / 2 ) У подальшому викладі буде вважатися 2p наступне: òà r (c ) = c < ÒÒ äëÿ c < -DÒÒ / s2 2 nom а) як вже було сказано вище, середні конуси r(c) = - DÒÒ / s2 2 äëÿ c ³ - D ÒÒ / s2 2 àáî ÒÒ nom 2 реалізованих різей повертаються навколо деякої точки, розташованої на одному або на іншому кінці різі пробки-калібру 21, загвинченої у підлягаючу +¥ O2 G2 1 - DTT2 / s2 DTT2 2 = c. exp - c2 / 2).dc ( ò ò exp(-c / 2).dc (3) контролю охоплюючу різь 4, у залежності від веLf2 . s2 2p 2 p.s2 - DTT2 / s2 -¥ личини копусиості ТТ2 контрольованої різі 4, яка І тепер можна легко вивести наступну формуможе бути менше або більше фактичної конусності лу: різі пробки-калібру, яка розглядається як рівна K 2 × s2 é 1 ù номінальному значенню цієї конусності; T Trep2 = T Tnom + K 2 × DT T2 × exp ê - × (DT T2 / s2 )2 ú 2p ë 2 û (4) b) розподіл значень конусності реалізованих - K 2 × DT T2 × g (DT T2 / s2) різей підкоряється нормальному закону розподілу, Чисельний додаток. центрованому на середній величині ТТmоу2 конусTTnom=6,25%, К2=2,22, ності, причому інтервал між максимальною велиTTmi n2=6,05%; TTmax2=6,45%; TTmoy2=6,25%; чиною та мінімальною величиною конусності 31 70993 32 ΔΤΤ2=0%; σ2=0,07%. TTrep2=6,19% і розташооколі одного або декількох засобів герметизації. вується у необхідному інтервалі між величинами Однак, винахідники змогли продемонструвати ТТmi n2 та TTnom. сприятливий вплив такої слабої взаємодії різей з Для характеристик охоплюваних або охоплюбоку засобів 5, 6, 7, 8 герметизації на рівень контаючих різей, які контролюються з використанням ктного тиску у цих засобах герметизації. способу відповідно до запропонованого винаходу, Середня величина ТТmoy1 конусності охоплюпереважно, щоб середня величина ТТmоу2 конусваної різі може бути вище номінального значення ності охоплюючої різі 4 була менше середньої веконусності TTnom. личини ТТmoy1 конусності охоплюваної різі 3, приСередня величина ТТmoy2 конусності охоплюючому кожний з елементів 1, 2, о хоплюваний та чої різі може бути менше номінального значення охоплюючий, містить засоби герметизації типу конусності TTnom. опорних поверхонь 5, 6 герметизації, які взаємодіНаведена нижче таблиця І отримана унаслідок ють у радіальному напрямку з відповідними зв'ячисельних розрахунків нарізного з'єднання труб заними засобами у нарізному з'єднанні 100, і/або діаметром 177,8мм (7") з товщиною стінки 8,05мм упорну поверхню 7, 8, яка упирається у відповідну (23 фунта на фут у відповідності з прийнятими в упорну поверхню зв'язаного елемента у нарізному англосаксонських країнах позначеннями) і з мініз'єднанні 100, причому охоплювані поверхні 5, 7 мальною межею пружності (SMYS), рівною герметизації розташовані у безпосередній близь551МПа, причому дане нарізне з'єднання подібно кості від вільного кінця охоплюваного елемента 1. нарізному з'єднанню, схематично представленому на Фіг.3. У цій таблиці наведена величина контактУ тому випадку, коли середні величини конусного тиску на рівні опорних поверхонь 5, 6 герменості розведені таким чином, різі, які беруть участь тизації, розрахована для моменту загвинчування у з'єднанні, мають тенденцію трохи взаємодіяти в 9,8кН.м. Таблиця І контактний тиск на опорних поверхнях герметизації у функції взаємодії у різі Конусність (%) Взаємодія у різі (мм) Відношення контактний тиск/SMYS Охоплювана 1-йвипадок 2-й випадок Охоплююча Зі сторони перших Зі сторони останніх охоплюваних витків охоплюваних витків 6,00% 6,60% -0,48мм 0,19мм 0,74 6,50% 6,10% 0,30мм -0,15мм 0,59 Відмічається небажаний ефект позитивної діаметральної взаємодії з боку перших охоплюваних витків на величину контактного тиску на рівні опорних поверхонь 5, 6 герметизації. Таким чином, представляється розумним мати можливість оцінити діаметральну взаємодію з боку охоплюваного входу і, зокрема, у площині, відповідній останньому повному охоплюючому витку, який знаходиться у зачепленні з першим повним охоплюваним витком. Отже, вимірювання середнього діаметра взаємодіючих різей саме у цьому місці представляється переважним. Однак, навіть реалізовуючи з'єднання з розведеними середніми величинами конусності та контролюючи середній діаметр у відносній близькості до опорних поверхонь герметизації за допомогою способу відповідно до запропонованого винаходу, може трапитися, для деяких пар охоплюваних та охоплюючих елементів, прийнятних для здійснення способу відповідно до запропонованого винаходу, що величина взаємодії у нарізному з'єднанні у безпосередній близькості від опорних поверхонь 5, 6 герметизації буде перевищувати максимальну величину взаємодії у нарізному з'єднанні у тому ж самому місці для різей, які контролюються за допомогою суцільних цілісних калібрів відповідно до технічних умов 5В Американського нафтового інституту. Ця обставина може бути перевірена за допомогою геометричного розрахунку. У разі використання труб, описаних у наведеному вище прикладі, виявляється, беручи до уваги прийнятні допуски на конусність, що максимальна величина взаємодії у нарізному з'єднанні у безпосередній близькості від опорних поверхонь герметизації і у разі використання способу контролю відповідно до запропонованого винаходу виявляється менше приблизно на 0,07мм, ніж максимальна величина взаємодії у нарізному з'єднанні у тому ж самому місці для різей, які контролюються відповідно до технічних умов 5В Американського нафтового інституту. Такий результат є цілком задовільним. Якщо цього не виявляється при строгій еквівалентності способів, потрібно, наприклад, зменшити інтервал допусків на конусність реалізованих різей і контролювати їх за допомогою способу відповідно до запропонованого винаходу. 33 70993 34 Остання підлягаюча здійсненню перевірка екканського нафтового інституту. Така відмінність є вівалентності по відношенню до контролю відповіцілком прийнятною. дно до технічних умов 5В Американського нафтоУ тому випадку, коли виявляється значна відвого інституту являє собою перевірку мінність, яка перевищує у тому або в іншому наеквівалентності моментів загвинчування. прямку, наприклад, 30%, також потрібно, наприМомент сил загвинчування у процесі стикуклад, зблизити межі інтервалу допуску на вання упорних поверхонь 7, 8 головним чином конусність різі. являє собою функцію загальної взаємодії у систеЗапропонований винахід не обмежується вимі нарізних з'єднань. кладеними вище прикладами способів його реаліОднак, якщо величина взаємодії у нарізному зації, проілюстрованими на наведених у додатку з'єднанні у безпосередній близькості від опорних фігурах. поверхонь 5, 6 герметизації знаходиться під контЗокрема, запропонований винахід може засторолем внаслідок використання способу відповідно совува тися для контролю конічних різей, які викодо запропонованого винаходу величина взаємодії ристовуються у так званих інтегральних нарізних на іншому кінці різі, або на рівні неповних охоплюз'єднаннях, причому у цьому випадку кожна труба ваних витків, навпроти того, гірше піддається має велику довжину і містить охоплюваний елеконтролю. мент 1 на одному кінці і охоплюючий елемент 2 на Винахідники унаслідок цього підтвердили, що іншому кінці та охоплюваний елемент першої трузгаданий момент загвинчування не змінюється у би 101 сполучається з охоплюючим елементом тому випадку, якщо величина площі взаємодії у другої тр уби 102. нарізному з'єднанні, розрахована для середніх Даний винахід також може застосовуватися розмірів охоплюваного та охоплюючого елементів для контролю конічних різей, які використовуються 1, 2 і яка включає величину взаємодії вздовж нарідля муфтового з'єднання труб великої довжини, зного з'єднання, мало розрізнюється між різями, коли кожна труба містить охоплюваний елемент 1 які контролюються за допомогою способу відповіна кожному зі своїх кінців, причому кожна із з'єднудно до запропонованого винаходу, і різями, які вальних муфт цього типу містить на кожному з контролюються відповідно до технічних умов 5В своїх кінців охоплюючий елемент 2 Американського нафтового інституту. Даний винахід також може застосовуватися У разі використання труб, згаданих у наведедля контролю конічної різі з витками будь-якого ному вище прикладі, величина цю площі взаємодії профілю, наприклад, круглого, трикутного, трапевиявляється на 2% менше для способу відповідно цієподібного з боковинами позитивного або недо запропонованого винаходу, ніж для способу гативного кута нахилу або будь-якого іншого контролю відповідно до технічних умов 5В Америпрофілю. 35 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 70993 Підписне 36 Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601