用于钻探和开采油气井的螺纹连接件的制造方法、以及生成的螺纹连接件的制作方法_2

文档序号:9552921阅读:来源:国知局
均是通过上紧连接两个管状部件而形成的、根据本发明的一个实施 例的连接件的螺纹区域的细节的纵向截面的示意图;
[0034] 图3A至图3N是通过上紧连接两个管状部件而形成的、根据本发明的不同实施例 的连接件的纵向截面的示意图。
【具体实施方式】
[0035] 图1示出了一种用于制造螺纹连接件的组件,其包括具有旋转轴线10的第一和第 二管状部件。部件中的一个设置有已知为阳端部1的端部,阳端部1包括第一连续螺纹区 域31、第二连续螺纹区域32和第Ξ连续螺纹区域33,它们在部件的外周表面上制成而且遵 循同一螺旋。术语"遵循同一螺旋"表示运样的事实,即,第一、第二和第Ξ螺纹区域相继位 于同一螺旋上并且它们同步W允许上紧。
[0036] 另一个部件设置有已知为阴端部2的端部,其包括第一连续螺纹区域41、第二连 续螺纹区域42和第Ξ连续螺纹区域43,它们在部件的内周表面上制成而且遵循同一螺旋。 术语"遵循同一螺旋"表示运样的事实,即,第一、第二和第Ξ螺纹区域相继位于同一螺旋上 并且同步W允许上紧。
[0037] 第一连续螺纹区域31、41、第二连续螺纹区域32、42化及第Ξ螺纹区域33、43分别 能够相互配合,W允许上紧。
[00測端部1和2分别终止于自由终端表面7和8。术语"自由嗦示运样的事实,即,终 端表面中的每一个均没有抵接表面,运表示当连接件处于上紧状态时,终端表面没有压缩 在彼此上。
[0039] 用于生产本发明的螺纹连接件的组件不包括特定抵接表面。术语"特定抵接表面" 表示仅仅作为抵接件的任何表面,即,其功能仅仅为当连接件处于上紧状态中时被压缩在 对应表面上。W已知的方式,运些抵接表面大致为W基本垂直于连接件轴线的方式定向的 表面。它们还可W设置在两个错列螺纹连接之间。特定抵接表面不属于螺纹连接。 W40] 在阳端部1上,第一密封表面51设置在邮邻的螺纹区域31和32之间。当连接件 处于上紧状态中时其能够与第一密封表面61相配合为过盈配合,所述第一密封表面61设 置在对应阴端部上的邮邻螺纹区域41和42之间。
[0041] 在阳端部1上,第二密封表面52设置在邮邻的螺纹区域33和32之间。当连接件 处于上紧状态中时其能够与第二密封表面62相配合为过盈配合,所述第二密封表面62设 置在对应阴端部上的邮邻螺纹区域43和42之间。
[0042] 对于螺纹连接,术语"连续螺纹区域"表示管状部件的圆周面的具有连续螺纹的部 分,即,螺纹的螺旋没有中断。
[0043] 根据本发明,第一或者第二或者第Ξ螺纹区域中的至少一个具有自锁式的可变宽 度螺纹牙型。牙型可W形成为燕尾形,使得能够有利地防止螺纹在上紧的连接件处于负荷 下时脱离。
[0044] 术语"径向过盈配合螺纹"表示包括图2A中详细描述的特征的螺纹区域。阳螺纹 牙侧(或者齿)34与阴螺纹牙侧(或者齿)44 一样具有恒定的螺距,而螺纹的宽度沿着相 应终端表面的方向减小,使得在上紧期间,阳和阴螺纹(或者齿)结束于将一个锁扣在另一 个的预定位置中。更加精确地,阴螺纹区域的承载牙侧46之间的螺距LFPb是恒定的,阴螺 纹区域的插入牙侧45之间的螺距SFPb-样是恒定的,其中,独特特征在于承载牙侧之间的 螺距大于插入牙侧之间的螺距。类似地,阳插入牙侧35之间的螺距SFPp是恒定的,阳承载 牙侧36之间的螺距LFPp-样是恒定的。另外,阳插入牙侧35和阴插入牙侧45的相应螺 距SFPp和SFPb相等并且小于阳承载牙侧36和阴承载牙侧46的相应螺距LFPp和LFPb,所 述螺距LFPp和LFPb彼此相等。
[0045] 图1还示出了阳端部1的厚度ep,所述厚度也称作阳端部1的临界截面,其不由所 述端部的外径ODp和内径I化之间的差限定,而是位于螺纹区域31的基部处,即,在最后螺 纹处。类似地,阴端部2的厚度eb(也称作阴端部的临界截面)不由所述端部的外径0抓 和内径I化之间的差限定,而是位于螺纹区域43的基部,即,位于最后螺纹处。
[0046] 因此,由阳端部的临界截面定义阳端部1的厚度ep,而由阴端部的临界截面定义 阴端部2的厚度eb,事实上所述临界截面是由阳或者阴端部的在具有厚度ep和eb的区域 处的横截面所形成的表面。
[0047] 因此,连接件的效率定义为等于阳端部的临界截面和阴端部的临界截面之间的最 小值与管的普通截面的比。当然,必须从螺纹部件的在与螺纹区域相距一定距离处测量的 厚度获取管的普通截面。因此对于阳部件和阴部件而言所述厚度皆恒定。运个厚度同样能 够由0抓和I化之间的差计算得出、与ODpW及I化之间的差一样。连接件的效率的概念 与连接件的疲劳强度有关。
[0048] 有利地,每个端部的第一、第二和第Ξ连续螺纹区域均能够沿着相同的锥母线9 延伸。螺纹区域对准的事实有助于机械加工步骤。另一个变型将包括使得螺纹区域沿着相 互平行的锥母线错列。
[0049] 有利地,设置在邮邻螺纹区域中的每一个之间的至少一个密封表面形成锥体上的 环面接触,所述至少一个密封表面相互配合而w过盈配合的方式密封。运类已知为"点"接 触的接触实际上更为稳定。
[0050] 有利地,环面是拱形环面凸面,其半径R优选地介于30mm至100mm的范围内。就 环面而言半径太大,即,大于100mm会引发与锥体-锥体接触中相同的劣势。半径太小,即, 小于30mm则使得接触宽度不够。
[0051] 锥形密封表面面向环形密封表面由锥母线支撑,所述锥母线相对于连接件的轴线 10形成一角度,所述角度的半峰角的正切介于0. 025至0.1的范围,对应于介于5%至20% 范围的锥度。
[0052] 有利地并且如能够在图2B中所见,连续螺纹区域中的至少一个可W具有可变宽 度螺纹牙型,所述可变宽度螺纹牙型形成为燕尾形并且非自锁。
[0053] 在运种构造中并且如能够在图2B中所见,具有形成为燕尾形并且非自锁的可变 宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W在螺纹牙顶和螺纹牙底之间具有介于0. 05mm至0. 5mm 之间的径向间隙TRG。W运种方式,间隙设置在阳螺纹牙顶37和阴螺纹牙底47之间。为 此,提供了空闲容积,所述空闲容积能够在上紧期间收集润滑脂并且避免超压区域。
[0054] 优选地,螺纹牙顶和螺纹牙底之间的径向间隙TRG介于0. 1mm至0. 3mm之间。运 个值意味着设置有足够的空闲容积来存储润滑脂,而又不会对连接件的效率造成影响。 阳化5] 在运个构造中并且如能够在图2B中所见,具有形成为燕尾形并且非自锁的可变 宽度螺纹牙型的连续螺纹区域可W在插入牙侧之间具有轴向间隙TAG,所述轴向间隙TAG介于0. 002mm至1mm之间。在运种情况中,间隙TAG设置在阳插入牙侧35和阴插入牙侧45 之间。W运种方式,提供了空闲容积,所述空闲容积能够在上紧期间收集润滑脂并且避免超 压区域。
[0056] 优选地,插入牙侧之间的径向间隙TAG介于0. 002mm至0. 2mm之间。运个值意味 着能够最小化在交变载荷期间的轴向位移。
[0057] 在运种构造中并且如图2B所示,具有形成为燕尾形并且非自锁的可变宽度螺纹 牙型的连续螺纹区域可具有介于1度至15度之间的负插入牙侧角SFA。运种构造表示螺纹 能够径向锁扣。
[0058] 优选地,负插入牙侧角SFA介于5度至8度之间。运意味着机加工
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