Замкове різьбове з’єднання

Замкове різьбове з'єднання, яке має муфтову та ніпельні деталі з виконанням кільцевої канавки у муфтовій деталі, яке відрізняється тим, що ніпельна деталь додатково містить канавку, симетричну до канавки муфтової деталі, довжина якої дорівнює довжині муфтової канавки, менший діаметр дорівнює діаметру по западині першого витка різьби, а більший діаметр дорівнює діаметру проточки муфтової канавки. (19) (21) 99074250 (22) 22.07.1999 (24) 15.06.2001 (33) UA (46) 15.06.2001, Бюл. № 5, 2001 р. (72) Копей Богдан Володимирович, Мамченко Тетяна Олексіївна (73) Івано-Франківський державний технічний університет нафти і газу /ІФДТУНГ/ 39820 ніпельної деталі внаслідок недостатньої податливості останньої. При виконанні канавки ніпеля більшою за муфтову жорсткість ніпельної деталі зменшується, податливість підвищується, але муфтова і ніпельна деталі будуть працювати не в рівних умовах: при цьому напруги досягають максимуму в тілі муфтової деталі, до того ж збільшення довжини кільцевої канавки призведе до послаблення січення ніпельної деталі, що призведе до аварійної ситуації. Втомне руйнування замкових різьб найбільш характерне для колони обважнених і комплекта бурильних труб, встановлених над обважненими. На цьому відрізку бурильної колони виникають найбільші циклічні згинаючі напруження. Більшість втомних руйнувань замкових з'єднань пов'язано з руйнуванням ніпеля по западині першого витка різьби, рахуючи від уступу, оскільки більше половини розтягуючого навантаження при згвинчуванні приходиться на перший виток різьби ніпеля. При накладанні зовнішнього розтягуючого або згинаючого навантаження ніпель сприймає одну третину, решту сприймає на себе муфта. В зв'язку з тим, що замкові різьби - це різьби упорного типу, для забезпечення монолітності з'єднання необхідно при загвинчуванні створити достатню осьову силу, яка розтягує ніпель і стискує муфту, створюючи на контакті уступу ніпеля і торця муфти достатні стискуючі напруги. Обов'язковою умовою роботи з'єднання є умова нерозкриття стику при будь-яких навантаженнях з'єднання, в тому числі і від внутрішнього тиску тобто, щоб напруга стискання на стику завжди була більша 0. Задача, що ставилась при створенні даного винаходу шляхом зменшення жорсткості ніпеля по найбільшому січенню збільшити податливість різьбового з'єднання і цим підвищити опір втомному руйнуванню. Задача вирішується наступним чином: у відомому замковому з'єднанні, що має муфтову та ніпельні деталі з виконанням кільцевої канавки у муфтовій деталі симетрично виконують таку ж канавку у ніпеля на довжину, що дорівнює довжині муфтової канавки, при цьому менший діаметр канавки дорівнює діаметру по западині першого витка різьби, а більший дорівнює діаметру проточки муфтової канавки. Параметри канавок вибирались, виходячи із умови надійності. Умовою надійності різьбового з'єднання ОБТ є рівність напруг згину в небезпечному січенні ніпеля і муфти (в кінці останнього витка різьби, що знаходиться у спряженості). На підставі цієї умови довжина зарізьбової кільцевої канавки ніпеля дорівнює довжині кільцевої канавки муфти. Менший діаметр канавки дорівнює діаметру небезпечного січення різьбового з'єднання, тобто діаметру по впадині першого витка різьби, більший діаметр канавки дорівнює діаметру проточки муфти. Таке конструктивне виконання кільцевої зарізьбової канавки у замковому різьбовому з'єднанні одночасно з врівноваженням контактних та згинаючих напружень, що виникають у поперечних січеннях ніпельної та муфтової деталях, забезпечує рівність моментів опору небезпечного січення по першому витку різьби і січення, що проходить через кільцеву канавку. При цьому напруги, що виникають в січенні по першому витку, перерозподіляються по всій довжині канавки, збільшеної за рахунок виконання канавки у ніпеля, що сприяє податливості з'єднання і в цілому підвищує опір втомному руйнуванню. На фіг. зображений загальний вид замкового різьбового з'єднання. Пристрій складається з: ніпельної деталі 1, в якій виконана зарізьбова кільцева канавка 2, муфтові деталі 3 з канавкою 4. Замкове різьбове з'єднання працює наступним чином. При згвинчуванні ніпельної деталі 1 з муфтовою 3 створюється замкове з'єднання з внутрішньою кільцевою канавкою, утвореною з канавок ніпеля та муфти. При дії згинаючих моментів, направлених перпендикулярно осі пристрою, напруги, що виникають в січеннях муфтової та ніпельної деталях, рівномірно розподіляються завдяки рівності довжин і діаметрів кільцевих канавок муфтової та ніпельної деталей, оскільки саме при такому співвідношенні розмірів забезпечується рівність площин небезпечних січень ніпельної та муфтової деталей. 2 39820 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3