[go: up one dir, main page]

RU2446266C1 - Quick-release tight joint of tubular parts and method of its assembly-disassembly - Google Patents

Quick-release tight joint of tubular parts and method of its assembly-disassembly Download PDF

Info

Publication number
RU2446266C1
RU2446266C1 RU2010134809/03A RU2010134809A RU2446266C1 RU 2446266 C1 RU2446266 C1 RU 2446266C1 RU 2010134809/03 A RU2010134809/03 A RU 2010134809/03A RU 2010134809 A RU2010134809 A RU 2010134809A RU 2446266 C1 RU2446266 C1 RU 2446266C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nipple
coupling
connection
sleeve
conical
Prior art date
Application number
RU2010134809/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Артемьевич Лачинян (RU)
Леонид Артемьевич Лачинян
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования" filed Critical Открытое акционерное общество "Завод бурового оборудования"
Priority to RU2010134809/03A priority Critical patent/RU2446266C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2446266C1 publication Critical patent/RU2446266C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Joints With Pressure Members (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: device comprises nipple and coupling with their conical surfaces in contact jointed by sleeve screwed on said coupling. Said conical surfaces allow their guaranteed negative allowance. Ring groove is made on nipple to form flat annular thrust surface perpendicular to joint axis to interact with mating flat thrust surface of extra span of pipe expander drive yoke. In assembly, thrust ledges of nipple and bushing get in contact to allow tightening of conical joint between nipple and coupling, and between coupling and bushing. In disassembly, flat annular thrust surface of nipple interact with mating flat thrust surface of extra span of expander drive yoke to allow unlocking coupling and bushing, hence, tightened conical joint between nipple and coupling.
EFFECT: higher strength and tightness.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию, в частности к насосно-компрессорным трубам (НКТ).The invention relates to oil-producing equipment, in particular to tubing (tubing).

Известен наиболее близкий аналог, принятый за прототип, «Быстроразъемное герметичное соединение, преимущественно для нефтяных труб» (европейский патент ЕР 0626535 BI или патент США 5494320 от 27.02.96 г.).Known for the closest analogue adopted for the prototype, "Quick disconnect tight connection, mainly for oil pipes" (European patent EP 0626535 BI or US patent 5494320 from 02.27.96).

Отличительной особенностью такого соединения в сравнении с широко применяемыми НКТ по стандарту API и ГОСТ 633 является то, что оно состоит не из двух, а из трех деталей: ниппеля, муфты и втулки. При этом ниппель с муфтой контактируют по гладким коническим поверхностям и скрепляются между собой охватываемой ниппель втулкой, навинчиваемой на муфту посредством резьбы, что ускоряет и облегчает процесс сборки-разборки соединения.A distinctive feature of such a connection in comparison with widely used tubing according to the API standard and GOST 633 is that it consists of not three, but three parts: a nipple, a sleeve and a sleeve. In this case, the nipple with the coupling is contacted on smooth conical surfaces and fastened together by a sleeve covered by the nipple, screwed onto the coupling by means of a thread, which speeds up and facilitates the assembly-disassembly process of the connection.

Однако данное соединение значительно уступает соединению стандартных НКТ по прочности и герметичности, так как не имеет гарантированного натяга и, как следствие, предварительных напряжений от затяжки по сопрягаемым коническим поверхностям ниппеля и муфты. Оно и не может быть выполнено с гарантированным натягом, так как в противном случае ниппель с муфтой невозможно будет разъединить только посредством отвинчивания втулки, поскольку она не создает на ниппеле осевой силы раскрепления конических поверхностей. Следовательно, это потребует привлечения специальных технических средств и дополнительных затрат времени.However, this connection is significantly inferior to the connection of standard tubing in terms of strength and tightness, since it does not have a guaranteed interference fit and, as a result, there are no prestressing stresses on the mating conical surfaces of the nipple and the coupling. It cannot be performed with a guaranteed interference fit, since otherwise the nipple with the coupling cannot be disconnected only by unscrewing the sleeve, since it does not create an axial force to unfasten the conical surfaces on the nipple. Therefore, this will require the involvement of special technical means and additional time.

Задача изобретения состоит в повышении прочности и герметичности соединения путем создания предварительного напряжения на контакте конических поверхностей ниппеля с муфтой с сохранением быстроразъемности соединения.The objective of the invention is to increase the strength and tightness of the connection by creating a prestress on the contact of the conical surfaces of the nipple with the coupling while maintaining the quick disconnect of the connection.

Для решения этой задачи в соединении трубчатых деталей, содержащем муфту, прочно закрепленную на конце трубы, ниппель, прочно закрепленный на конце другой трубы, взаимодействующий с муфтой по коническим поверхностям и навинчиваемой на наружную резьбу муфты втулкой, на которой выполнены две параллельные оси соединения плоские опорные поверхности, входящие во взаимодействие с ответными плоскими опорными поверхностями, выполненными на зеве ведущей вилки, обеспечивающим сборку и разборку резьбового соединения муфты с втулкой, конические поверхности ниппеля и муфты размещены с возможностью их посадки с гарантированным натягом, благодаря чему при сборке в результате контакта упорных уступов втулки и ниппеля происходит затяжка конического соединения ниппеля с муфтой. Кроме того, на ниппеле выполнена кольцевая канавка, образующая перпендикулярную оси соединения плоскую кольцевую опорную поверхность, входящую во взаимодействие с ответной плоской опорной поверхностью дополнительного зева ведущей вилки труборазворота, благодаря чему происходит раскрепление затянутого конического соединения ниппеля с муфтой при его разборке.To solve this problem, in the connection of tubular parts containing a sleeve firmly attached to the end of the pipe, a nipple firmly attached to the end of the other pipe, interacting with the sleeve on tapered surfaces and screwed onto the sleeve external thread by a sleeve on which two support axes are made parallel to the connection axis surfaces that interact with mating flat supporting surfaces made on the throat of the driving fork, which provide assembly and disassembly of the threaded connection of the coupling with the sleeve, conical the surfaces of the nipple and the coupling are placed with the possibility of their fit with a guaranteed interference fit, which is why during assembly as a result of contact of the thrust ledges of the sleeve and the nipple, the conical connection of the nipple with the coupling is tightened. In addition, an annular groove is made on the nipple, which forms a flat annular supporting surface perpendicular to the axis of the connection, which interacts with the mating flat supporting surface of the additional throat of the leading fork of the pipe-turn, due to which the tightened conical connection of the nipple with the coupling is released when it is disassembled.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

фиг.1 - быстроразъемное герметичное соединение:figure 1 - quick disconnect tight connection:

a - в начале сборки; b - в начале разборки; c - в конце разборки.a - at the beginning of assembly; b - at the beginning of the disassembly; c - at the end of the disassembly.

фиг.2 - быстроразъемное герметичное соединение (сечение А-А на фиг.1b)figure 2 - quick disconnect tight connection (section aa in fig.1b)

На втулке 3 выполнены две параллельные оси соединения плоские опорные поверхности 5, 6, а на ниппеле 1 проточена кольцевая канавка 7, образующая перпендикулярную оси соединения плоскую кольцевую опорную поверхность 8.On the sleeve 3 two parallel supporting axes of the connection are made flat supporting surfaces 5, 6, and on the nipple 1, an annular groove 7 is machined, forming a flat annular supporting surface 8 perpendicular to the connection axis.

При сборке (фиг.1a) устанавливают ниппель 1 в муфту 2. При этом между упорным торцом муфты и упорным уступом ниппеля образуется зазор Н, обусловленный размещением конических поверхностей этих деталей с возможностью посадки их с заданным гарантированным натягом. Далее надевают на соединение обычную ведущую вилку 4 с зевом, имеющим плоские опорные поверхности 9, 10, входящие в контакт с ответными плоскими опорными поверхностями 5, 6 втулки 3, и, включив труборазворот, сначала навинчивают втулку 3 на муфту 2 и затем создают посредством этой вилки и втулки 3 осевую силу затяжки конического соединения ниппеля 1 с муфтой 3, полностью ликвидируя тем самым зазор Н и, наконец, затягивают резьбу.When assembling (Fig. 1a), the nipple 1 is installed in the coupling 2. In this case, a gap H is formed between the thrust end of the coupling and the thrust shoulder of the nipple, due to the placement of the conical surfaces of these parts with the possibility of landing them with a given guaranteed interference fit. Next, a conventional drive plug 4 with a throat is put on the connection, having flat supporting surfaces 9, 10 that come into contact with the mating flat supporting surfaces 5, 6 of the sleeve 3, and, having turned on the pipe turn, first screw the sleeve 3 onto the sleeve 2 and then create forks and bushings 3 the axial tightening force of the conical connection of the nipple 1 with the coupling 3, thereby completely eliminating the gap H and, finally, tighten the thread.

При разборке (фиг.1b и фиг.2) надевают на соединение другую ведущую вилку 12, которая в отличие от обычной имеет дополнительный зев с плоской опорной поверхностью 11. Далее, включив труборазворот, сначала раскрепляют резьбу и посредством воздействия плоской опорной поверхности 11 вилки 12 на кольцевую плоскую опорную поверхность 8 ниппеля 1 раскрепляют его коническое соединение с муфтой 2, затем отвинчивают втулку 3 от муфты 2, снимают ведущую вилку 4 и, наконец, извлекают ниппель 1 из муфты 2 (фиг.1c).When disassembling (Fig.1b and Fig.2), another drive plug 12 is put on the connection, which, unlike the usual one, has an additional throat with a flat supporting surface 11. Next, by turning on the pipe turn, the thread is first unfastened and, by the action of the flat supporting surface 11 of the fork 12 on the annular flat supporting surface 8 of the nipple 1, its conical connection with the coupling 2 is unfastened, then the sleeve 3 is unscrewed from the coupling 2, the drive fork 4 is removed and, finally, the nipple 1 is removed from the coupling 2 (Fig. 1c).

Заявляемое устройство позволяет решить поставленную задачу.The inventive device allows to solve the problem.

Действительно, в заявляемом соединении трубчатых деталей конические поверхности ниппеля и муфты размещены с возможностью посадки их с заданным гарантированным натягом путем смещения основных плоскостей этих поверхностей на величину Н (фиг.1a). При сборке в результате контакта упорных уступов втулки и ниппеля происходит затяжка конического соединения ниппеля с муфтой и, следовательно, создаются высокие предварительные контактные напряжения в этом коническом соединении, которые отсутствуют в соединении прототипа из-за невозможности создания предварительной силы затяжки вследствие особенностей его устройства. Кроме того, благодаря выполненной на ниппеле 1 кольцевой канавке 7 и образующейся в результате этого плоской кольцевой опорной поверхности 8 (фиг.1b и фиг.2), входящей во взаимодействие с ответной плоской опорной поверхностью 11 дополнительного зева ведущей вилки 12, при разборке осевая сила раскрепления резьбового соединения муфты 2 с втулкой 3 через посредство последней и ведущей вилки 12 используется для раскрепления затянутого конического соединения без привлечения для этого специальных технических средств и дополнительных затрат времени (фиг.1c).Indeed, in the claimed connection of tubular parts, the conical surfaces of the nipple and the coupling are placed with the possibility of landing them with a given guaranteed interference fit by displacing the main planes of these surfaces by an amount of H (Fig. 1a). When assembling as a result of contact of the persistent ledges of the sleeve and the nipple, the conical connection of the nipple with the coupling is tightened and, therefore, high preliminary contact stresses are created in this conical connection, which are absent in the prototype connection due to the impossibility of creating a preliminary tightening force due to the peculiarities of its device. In addition, due to the annular groove 7 made on the nipple 1 and the resulting flat annular abutment surface 8 (Fig. 1b and Fig. 2), which interacts with the mating abutment surface 11 of the additional throat of the drive fork 12, the axial force during disassembly the unfastening of the threaded connection of the coupling 2 with the sleeve 3 through the last and leading yoke 12 is used to unfasten the tightened conical connection without involving special technical means and additional time costs (1c).

Таким образом, происходит повышение прочности и герметичности соединения трубчатых деталей при одновременном сохранении его быстроразъемности.Thus, there is an increase in the strength and tightness of the connection of tubular parts while maintaining its quick disconnect.

Кроме того, предлагается способ сборки-разборки вышеизложенного быстроразъемного герметичного соединения трубчатых деталей.In addition, a method for assembling and disassembling the foregoing quick-disconnect tight connection of tubular parts is proposed.

Известен способ сборки-разборки соединения трубчатых деталей, содержащего муфту, прочно закрепленную на конце трубы, ниппель, прочно закрепленный на конце другой трубы, взаимодействующий с муфтой по коническим поверхностям и навинчиваемой на наружную резьбу муфты втулкой, на теле которой выполнены две параллельные оси соединения плоские опорные поверхности, включающий затяжку резьбы при сборке и раскрепление ее при разборке соединения за счет контакта плоских опорных поверхностей, выполненных на теле втулки, и ответных плоских опорных поверхностей, выполненных на зеве обычной ведущей вилки труборазворота (см. Булгаков Е.С. и др. Грузоподъемные устройства, механизмы вращения и подачи буровых установок - М.: Российский государственный геологоразведочный университет, 2007., с.334, рис.7.8).A known method of assembly-disassembly of the connection of tubular parts containing a sleeve, firmly fixed to the end of the pipe, a nipple firmly attached to the end of another pipe, interacting with the sleeve on tapered surfaces and screwed onto the external thread of the sleeve with a sleeve on the body of which two parallel connection axes are made flat supporting surfaces, including tightening the thread during assembly and unfastening it during disassembly of the connection due to the contact of the flat supporting surfaces made on the body of the sleeve, and the reciprocal flat supporting x surfaces made on the throat of the usual leading fork of a pipe-turn (see Bulgakov ES and others. Hoisting devices, rotation and feeding mechanisms of drilling rigs - M .: Russian State Geological Exploration University, 2007., p.334, Fig. 7.8) .

В данном способе возникающая осевая сила раскрепления резьбы принятого за прототип соединения при его разборке передается только на втулку, благодаря чему она отсоединяется от муфты, а на ниппель эта сила не передается, и, так как коническое соединение ниппеля с муфтой выполнено без гарантированного натяга, оно легко разъединяется без участия этой силы.In this method, the arising axial force of the thread unfastening of the connection adopted for the prototype when it is disassembled is transmitted only to the sleeve, due to which it is disconnected from the coupling, and this force is not transmitted to the nipple, and since the conical connection of the nipple with the coupling is made without guaranteed interference, it easily disconnected without the participation of this force.

Для предлагаемого быстроразъемного герметичного соединения данный способ неприемлем, так как при его сборке происходит затяжка не только резьбы, но и конического соединения ниппеля и муфты с гарантированным натягом, что вызывает необходимость в раскреплении его при разборке, т.е. в создании осевой силы раскрепления на ниппеле.For the proposed quick-tight seal, this method is unacceptable, since when it is assembled, not only the thread is tightened, but also the conical connection of the nipple and coupling with a guaranteed tightness, which makes it necessary to unfasten it during disassembly, i.e. in creating the axial force of the release on the nipple.

Задача изобретения заключается в повышении прочности и герметичности соединения путем создания предварительного напряжения на контакте конических поверхностей ниппеля с муфтой с сохранением быстроразъемности соединения.The objective of the invention is to increase the strength and tightness of the connection by creating a prestress on the contact of the conical surfaces of the nipple with the coupling while maintaining the quick disconnect of the connection.

Для решения этой задачи в способе сборки-разборки соединения трубчатых деталей, содержащего муфту, прочно закрепленную на конце трубы, ниппель, прочно закрепленный на конце другой трубы, взаимодействующий с муфтой по коническим поверхностям и навинчиваемой на наружную резьбу муфты втулкой, на которой выполнены две параллельные оси соединения плоские опорные поверхности, включающем затяжку резьбового соединения муфты с втулкой при сборке и раскрепление его при разборке за счет контакта плоских опорных поверхностей, выполненных на втулке, и ответных плоских опорных поверхностей, выполненных на зеве ведущей вилки труборазворота, конические поверхностей ниппеля и муфты размещают с возможностью посадки их с гарантированным натягом, благодаря чему в результате контакта упорных уступов втулки и ниппеля при сборке последовательно затягивают коническое соединение ниппеля с муфтой и резьбовое соединение муфты с втулкой. Кроме того, на ниппеле выполняют кольцевую канавку, образующую перпендикулярную оси соединения плоскую кольцевую опорную поверхность, входящую во взаимодействие с ответной плоской опорной поверхностью дополнительного зева ведущей вилки, благодаря чему при разборке последовательно раскрепляют резьбовое соединение муфты с втулкой и через посредство последней и ведущей вилки затянутое коническое соединение ниппеля с муфтой.To solve this problem, in a method of assembling and disassembling a connection of tubular parts containing a sleeve firmly fixed to the end of the pipe, a nipple firmly attached to the end of the other pipe, interacting with the sleeve on tapered surfaces and screwed onto the external thread of the sleeve with a sleeve on which two parallel connection axis flat supporting surfaces, including tightening the threaded connection of the coupling with the sleeve during assembly and unfastening it during disassembly due to the contact of the flat supporting surfaces made on the sleeve ke, and mating flat supporting surfaces made on the throat of the leading fork of the pipe turn, the conical surfaces of the nipple and the coupling are placed with the possibility of landing them with a guaranteed interference fit, due to which the contact of the thrust ledges of the sleeve and the nipple during assembly successively tighten the conical connection of the nipple to the coupling and the threaded coupling coupling with sleeve. In addition, an annular groove is made on the nipple, forming a flat annular supporting surface perpendicular to the axis of the connection, which engages with the mating flat supporting surface of the additional throat of the drive fork, so that when disassembling, the threaded connection of the coupling with the sleeve is sequentially loosened and, through the last and drive fork, is tightened conical connection of the nipple with the coupling.

Заявляемый способ позволяет решить поставленную задачу.The inventive method allows to solve the problem.

Действительно, в заявляемом способе благодаря размещению конических поверхностей ниппеля 1 и муфты 2 с возможностью посадки их с гарантированным натягом путем смещения основных плоскостей этих поверхностей на величину Н (фиг.1a) при сборке перед затяжкой резьбового соединения муфты 2 с втулкой 3 создают осевую силу затяжки, и, следовательно, предварительные напряжения в коническом соединении (фиг.1b и фиг.2). Кроме того, благодаря выполненной на ниппеле 1 кольцевой канавке 7 и образующейся в результате этого плоской кольцевой опорной поверхности 8, входящей во взаимодействие с ответной плоской опорной поверхностью 11 дополнительного зева ведущей вилки 12, при разборке осевую силу раскрепления резьбового соединения муфты 2 с втулкой 3 через посредство последней и ведущей вилки 12 используют для раскрепления затянутого конического соединения без привлечения для этого специальных технических средств и дополнительных затрат времени (фиг.1c).Indeed, in the inventive method, due to the placement of the conical surfaces of the nipple 1 and the sleeve 2 with the possibility of landing them with a guaranteed interference fit by shifting the main planes of these surfaces by an amount of H (Fig. 1a), when assembled before tightening the threaded connection of the coupling 2 with the sleeve 3, an axial torque force is created , and therefore, prestresses in the conical connection (Fig. 1b and Fig. 2). In addition, due to the annular groove 7 made on the nipple 1 and the resulting flat annular abutment surface 8, which interacts with the mating abutment surface 11 of the additional throat of the drive fork 12, when disassembling, the axial force of the threaded connection of the coupling 2 with the sleeve 3 through by means of the last and leading plugs 12, they are used to unfasten the tightened conical connection without involving special technical means and additional time costs (Fig. 1c).

Таким образом, происходит повышение прочности и герметичности соединения трубчатых деталей с сохранением его быстроразъемности.Thus, there is an increase in the strength and tightness of the connection of tubular parts while maintaining its quick disconnect.

Пример реализации способа сборки-разборки соединения трубчатых деталей. Для примера (фиг.1 и фиг.2)) принимаем соединение для трубы диаметром 73 мм с толщиной стенки 7 мм и высаженными наружу концами группы прочности К (ГОСТ 633). Материал деталей соединения соответствует группе прочности М.An example of the implementation of the method of assembly-disassembly of the connection of tubular parts. For example (Fig. 1 and Fig. 2)), we accept a connection for a pipe with a diameter of 73 mm with a wall thickness of 7 mm and the ends of strength group K upside down (GOST 633). The material of the parts of the connection corresponds to the strength group M.

Наружный диаметр втулки 3 равен Dн=93 мм, внутренний диаметр проходного канала соединения 59 мм. Резьба, соединяющая втулку 3 с муфтой 2, коническая с наружным диаметром посередине длины резьбы Dр=80 мм. Рабочая длина посадочной поверхности конического соединения ниппеля 1 с муфтой 2 Lk=50 мм, средний диаметр конического соединения dcp=68 мм, конусность 1:30.The outer diameter of the sleeve 3 is equal to D n = 93 mm, the inner diameter of the passage channel of the connection 59 mm The thread connecting the sleeve 3 with the sleeve 2, conical with an outer diameter in the middle of the thread length D p = 80 mm The working length of the landing surface of the conical connection of the nipple 1 with the coupling 2 L k = 50 mm, the average diameter of the conical connection d cp = 68 mm, taper 1:30.

Расчет проводим для двух видов гарантированного натяга - минимального и умеренного. Для минимального гарантированного натяга (например, посадка H7/p6) максимальное значение натяга не превышает δ=0,051 мм, а для умеренного (например, посадка H7/s6)-δ=0,078 мм.The calculation is carried out for two types of guaranteed interference - minimum and moderate. For the minimum guaranteed interference fit (for example, fit H7 / p6), the maximum fit value does not exceed δ = 0.051 mm, and for moderate fit (for example, fit H7 / s6), δ = 0.078 mm.

Зазор в упорном стыке ниппеля и муфты перед затяжкой (фиг.1a) соответственно составит:The gap in the thrust junction of the nipple and the coupling before tightening (figa), respectively, will be:

- для минимального гарантированного натяга H=0,051/(1:30)=1,54 мм;- for the minimum guaranteed interference fit H = 0.051 / (1:30) = 1.54 mm;

- для умеренного гарантированного натяга H=0,078/(1:30)=2,36 мм.- for moderate guaranteed interference fit H = 0.078 / (1:30) = 2.36 mm.

Контактное давление по коническим поверхностям q связано с величиной натяга δ следующей зависимостью (см. Биргер И.А. и др. «Расчет на прочность деталей машин»: Справочник - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993, с.98)The contact pressure on the conical surfaces q is related to the interference value δ by the following relationship (see Birger I.A. et al. “Strength Analysis of Machine Parts”: Handbook - 4th ed., Revised and additional - M .: Mechanical Engineering , 1993, p. 98)

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

δ - величина натяга;δ is the amount of interference;

dср - средний диаметр конического соединения;d cf is the average diameter of the conical compound;

C1 и C2 - коэффициенты, учитывающие соотношение диаметров соединяемых деталей и коэффициент Пуассона их материала (для принятого соединения С1=4,73; С2=2,98);C 1 and C 2 are coefficients that take into account the ratio of the diameters of the parts to be joined and the Poisson's ratio of their material (for the accepted compound, C 1 = 4.73; C 2 = 2.98);

Е - модуль упругости первого рода.E is the elastic modulus of the first kind.

После подстановки соответствующих величин в формулу (1) получаем следующие значения контактного давления:After substituting the corresponding values in the formula (1), we obtain the following contact pressure values:

- для минимального гарантированного натяга q=20,8 МПа;- for the minimum guaranteed interference fit q = 20.8 MPa;

- для умеренного гарантированного натяга q=32,0 МПа.- for moderate guaranteed interference fit q = 32.0 MPa.

Осевую силу А, необходимую для затяжки конического соединения, находим из выраженияThe axial force And necessary to tighten the conical connection, we find from the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

µ - коэффициент трения (µ=0,12);µ is the coefficient of friction (µ = 0.12);

к - коэффициент запаса зацепления (к=1,5).k - gearing safety factor (k = 1.5).

После подстановки соответствующих величин в формулу (2) получаем следующие значения осевой силы затяжки:After substituting the corresponding values in the formula (2), we obtain the following values of the axial tightening force:

- при минимальном гарантированном натяге А=174 кН;- with a minimum guaranteed interference fit A = 174 kN;

- при умеренном гарантированном натяге А=266 кН.- with moderate guaranteed interference fit A = 266 kN.

Крутящий момент, необходимый для создания осевой силы затяжки конического соединения Мз.к., определяем согласно зависимостиThe torque required to create the axial tightening force of the conical connection M z.k. , determined according to the dependence

Figure 00000003
Figure 00000003

Принимая для резьбового соединения величину коэффициента трения такой же, как в коническом соединении (µ=0,12), и подставив соответствующие величины в формулу (3), имеем следующие значения крутящих моментов для затяжки конического соединения:Taking the value of the friction coefficient for the threaded connection as in the conical connection (µ = 0.12), and substituting the corresponding values in the formula (3), we have the following torques for tightening the conical connection:

- для минимального гарантированного натяга Мз.к.=1670 Нм;- for the minimum guaranteed interference fit M s.k. = 1670 Nm;

- для умеренного гарантированного натяга Мз.к.=2554 Нм.- for moderate guaranteed interference fit M s.k. = 2554 Nm.

Крутящий момент затяжки резьбового соединения находим из выраженияThe tightening torque of the threaded connection is found from the expression

Figure 00000004
Figure 00000004

гдеWhere

Fо.с. - площадь опасного сечения в резьбовом соединении (в данном соединении опасное сечение находится в упорном стыке, площадь которого равна 6,9·10-4 м2);F o.s. - area of the dangerous section in the threaded connection (in this connection, the dangerous section is in the thrust joint, the area of which is 6.9 · 10 -4 m 2 );

υр.с.=1,5 - запас прочности резьбового соединения при его затяжке.υ r.s. = 1,5 - margin of safety of a threaded connection when it is tightened.

При известных значениях прочих величин, входящих в формулу (4), после подстановки их в эту формулу имеем:With the known values of the other quantities included in formula (4), after substituting them into this formula, we have:

Мз.р.=3200 Нм.M z.r. = 3200 Nm.

Из практики применения резьбовых соединений известно, что крутящий момент, необходимый для раскрепления резьбы, на 10-15% меньше крутящего момента, затрачиваемого на его затяжку. Следовательно, он составит 2720-2880 Нм и обеспечит раскрепление и быструю разборку соединения.From the practice of using threaded joints, it is known that the torque required to unfasten the thread is 10-15% less than the torque used to tighten it. Therefore, it will amount to 2720-2880 Nm and will ensure the release and quick disassembly of the connection.

Для оценки запаса прочности по контактным напряжениям конического соединения (υк.с.) найдем величину натяга δт, при котором они будут равны пределу текучести материала сопрягаемых деталей из следующего выраженияTo assess the margin of safety according to the contact stresses of the conical connection (υ cc ), we find the value of the interference pressure δ t at which they will be equal to the yield strength of the material of the mating parts from the following expression

Figure 00000005
Figure 00000005

гдеWhere

σт - предел текучести материала сопрягаемых деталей конического соединения (для группы прочности М согласно ГОСТ 633 σт=724 МПа).σ t - yield strength of the material of the mating parts of the conical connection (for the strength group M according to GOST 633 σ t = 724 MPa).

Подставив соответствующие величины в формулу (5), получаем δт=0,385 мм.Substituting the corresponding values in the formula (5), we obtain δ t = 0.385 mm.

Следовательно, запасы прочности по контактным напряжениям конического соединения будут иметь следующие значения:Therefore, the margin of safety for the contact stresses of the conical connection will have the following values:

- при минимальном гарантированном натяге υк.с.=0,385/0,051=7,5;- with a minimum guaranteed tightness υ sg = 0.385 / 0.051 = 7.5;

- при умеренном гарантированном натяге и υк.с.=0,385/0,078=4,9,- with moderate guaranteed interference fit and υ c.p. = 0.385 / 0.078 = 4.9,

что достаточно, чтобы предотвратить пластические деформации и, как следствие, холодную сварку и заедание сопрягаемых конических поверхностей.which is enough to prevent plastic deformation and, as a consequence, cold welding and jamming of mating conical surfaces.

Для более надежного предохранения этих поверхностей от заедания предлагается подвергать детали соединения химикотермической обработке - карбонитрации, эффективность которой при высоких контактных нагрузках в конических резьбах бурильных замков проверена экспериментально и подтверждена многолетней практикой их эксплуатации при геологоразведочном бурении (см. Лачинян Л.А. «Работа бурильной колонны» - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1992. - 214 с.: ил.).In order to more reliably protect these surfaces from seizing, it is proposed to subject the connection parts to chemothermal treatment - carbonitration, the effectiveness of which at high contact loads in the tapered threads of the drill joints has been experimentally verified and confirmed by many years of practice in exploration drilling (see L. Lachinyan “Drilling work Columns ”- 2nd ed., revised and enlarged. - M .: Nedra, 1992. - 214 pp., ill.).

Из примера реализации следует, что при сборке заявленного соединения создаются высокие напряжения затяжки на контакте конических поверхностей ниппеля и муфты с запасом прочности не менее 4, 9, обеспечивающие его прочность и герметичность в процессе эксплуатации, а при разборке - раскрепление затянутого конического соединения и быстрое разъединение ниппеля и муфты без применения специальных технических средств и дополнительных затрат времени.From the implementation example, it follows that when assembling the claimed connection, high tightening voltages are created at the contact of the conical surfaces of the nipple and the coupling with a safety factor of at least 4, 9, ensuring its strength and tightness during operation, and when disassembling, the fastening of the tightened conical connection and quick disconnection nipples and couplings without the use of special technical means and additional time costs.

Claims (2)

1. Соединение трубчатых деталей, содержащее муфту, прочно закрепленную на конце трубы, ниппель, прочно закрепленный на конце другой трубы, взаимодействующий с муфтой по коническим поверхностям навинчиваемой на наружную резьбу муфты втулкой, на которой выполнены две параллельные оси соединения плоские опорные поверхности, входящие во взаимодействие с ответными плоскими опорными поверхностями, выполненными на зеве ведущей вилки, обеспечивающее сборку-разборку резьбового соединения муфты с втулкой, отличающееся тем, что конические поверхности ниппеля и муфты размещены с возможностью их посадки с гарантированным натягом, благодаря чему, при сборке, в результате контакта упорных уступов втулки и ниппеля, происходит затяжка конического соединения ниппеля с муфтой, а также тем, что на ниппеле выполнена кольцевая канавка, образующая перпендикулярную оси соединения плоскую кольцевую опорную поверхность, входящую во взаимодействие с ответной плоской опорной поверхностью дополнительного зева ведущей вилки труборазворота благодаря чему происходит раскрепление затянутого конического соединения ниппеля с муфтой при его разборке.1. The connection of tubular parts, containing the coupling, firmly fixed at the end of the pipe, a nipple firmly fixed at the end of another pipe, interacting with the coupling on the conical surfaces screwed onto the external thread of the coupling by a sleeve on which are made two parallel supporting axes of the plane supporting surfaces included in interaction with mating flat supporting surfaces made on the throat of the driving fork, providing assembly-disassembly of the threaded connection of the coupling with the sleeve, characterized in that the conical The nipple and the coupling are placed with the possibility of their seating with a guaranteed interference fit, due to which, during assembly, as a result of contact of the thrust ledges of the sleeve and the nipple, the conical connection of the nipple with the coupling is tightened, and also that an annular groove is made on the nipple, forming a perpendicular axis the connection is a flat annular supporting surface, which interacts with the mating flat supporting surface of the additional throat of the leading fork of the pipe-turn, due to which there is a release of the onical connection of the nipple with the coupling when disassembling it. 2. Способ сборки-разборки соединения трубчатых деталей, содержащего муфту, прочно закрепленную на конце трубы, ниппель, прочно закрепленный на конце другой трубы, взаимодействующий с муфтой по коническим поверхностям и навинчиваемой на наружную резьбу муфты втулкой, на которой выполнены две параллельные оси соединения плоские опорные поверхности, включающий затяжку резьбового соединения муфты с втулкой при сборке и раскрепление его при разборке за счет контакта плоских опорных поверхностей, выполненных на втулке, и ответных плоских опорных поверхностей, выполненных на зеве ведущей вилки труборазворота, отличающийся тем, что конические поверхности ниппеля и муфты размещают с возможностью их посадки с гарантированным натягом, благодаря чему, при сборке, в результате контакта упорных уступов втулки и ниппеля, последовательно затягивают коническое соединение ниппеля с муфтой и резьбовое соединение муфты с втулкой, а также тем, что на ниппеле выполняют кольцевую канавку, образующую перпендикулярную оси соединения плоскую кольцевую опорную поверхность, входящую во взаимодействие с ответной плоской опорной поверхностью дополнительного зева ведущей вилки, благодаря чему, при разборке, последовательно раскрепляют резьбовое соединение муфты с втулкой и, через посредство последней и ведущей вилки, затянутое коническое соединение ниппеля с муфтой. 2. The method of assembly-disassembly of the connection of tubular parts containing a sleeve firmly fixed to the end of the pipe, a nipple firmly attached to the end of the other pipe, interacting with the sleeve on tapered surfaces and screwed onto the external thread of the sleeve with a sleeve on which two parallel connection axes are made flat supporting surfaces, including tightening the threaded connection of the coupling with the sleeve during assembly and unfastening it during disassembly due to the contact of the flat supporting surfaces made on the sleeve and the reciprocal flat bearings surfaces, made on the throat of the leading fork of the pipe turn, characterized in that the conical surfaces of the nipple and the coupling are placed with the possibility of their seating with a guaranteed interference fit, due to which, during assembly, as a result of the contact of the thrust ledges of the sleeve and the nipple, the conical connection of the nipple to the coupling is sequentially tightened and threaded connection of the coupling with the sleeve, as well as the fact that an annular groove is formed on the nipple, forming a flat annular supporting surface perpendicular to the axis of the connection action with the mating flat supporting surface of the additional throat of the driving fork, due to which, when disassembling, the threaded connection of the coupling with the sleeve is sequentially unfastened and, through the last and driving fork, the tightened conical connection of the nipple with the coupling.
RU2010134809/03A 2010-08-20 2010-08-20 Quick-release tight joint of tubular parts and method of its assembly-disassembly RU2446266C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134809/03A RU2446266C1 (en) 2010-08-20 2010-08-20 Quick-release tight joint of tubular parts and method of its assembly-disassembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134809/03A RU2446266C1 (en) 2010-08-20 2010-08-20 Quick-release tight joint of tubular parts and method of its assembly-disassembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2446266C1 true RU2446266C1 (en) 2012-03-27

Family

ID=46030896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010134809/03A RU2446266C1 (en) 2010-08-20 2010-08-20 Quick-release tight joint of tubular parts and method of its assembly-disassembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2446266C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117780270A (en) * 2024-02-26 2024-03-29 正弦科技有限公司 Special threaded joint of oil casing for high-temperature well

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5494320A (en) * 1993-05-12 1996-02-27 Agip S.P.A. Quick joint for rapid, tight-seal connection of pipes, particularly suitable for petroleum pipes
RU2137015C1 (en) * 1998-02-06 1999-09-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Орко" Quick-release joint
RU2157879C1 (en) * 1999-02-25 2000-10-20 Юрин Александр Сергеевич Tool joint of hollow drill rods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5494320A (en) * 1993-05-12 1996-02-27 Agip S.P.A. Quick joint for rapid, tight-seal connection of pipes, particularly suitable for petroleum pipes
RU2137015C1 (en) * 1998-02-06 1999-09-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "Орко" Quick-release joint
RU2157879C1 (en) * 1999-02-25 2000-10-20 Юрин Александр Сергеевич Tool joint of hollow drill rods

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117780270A (en) * 2024-02-26 2024-03-29 正弦科技有限公司 Special threaded joint of oil casing for high-temperature well
CN117780270B (en) * 2024-02-26 2024-05-31 大庆市华禹石油机械制造有限公司 Special threaded joint of oil casing for high-temperature well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6120067A (en) Threaded tool joint for connecting large tubes
US6902205B2 (en) Coupling for composite pipe
EP0220274B1 (en) Tubular connection having two thread sets with multiple interengaging characteristics
US4696498A (en) Tubular connection
US9004544B2 (en) Threaded joint for tubes, pipes and the like
CN100390454C (en) Improved threaded pipe connection comprising at least one threaded element with an end lip
US5454605A (en) Tool joint connection with interlocking wedge threads
US5908212A (en) Ultra high torque double shoulder tool joint
RU2687696C1 (en) Quick-detachable threaded connection with multi-thread thread
JPS60500457A (en) Tubular fittings with metal-to-metal seals
US9121229B2 (en) Merlin drilling riser assembly
US4813717A (en) Oilwell tubing connection
JPH0663415B2 (en) Pipe fitting
US20160376851A1 (en) Device For The Connection of Rods For A Downhole Pumping Apparatus
US6893057B2 (en) Threaded pipe connection
RU2446266C1 (en) Quick-release tight joint of tubular parts and method of its assembly-disassembly
CA2565582A1 (en) Threaded connection for oil field applications
RU2486396C1 (en) Threaded connection for connection of steel pipes
EP0108980B1 (en) Tubular connection
EP1243829A1 (en) Screw joint for oil well pipe
US5143411A (en) Threaded tubular connection
EP3405644B1 (en) Pipe coupling
CN102695903A (en) Set for obtaining a threaded connection, method for making up and breaking out said connection, and use of said connection in a riser
CA2815320C (en) Threaded connections and methods
US4974882A (en) Oilwell tubing connection

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130821