Резьбовое соединение Советский патент 1992 года по МПК F16B33/04 F16L15/00 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к резьбовым соединениям бурильной колонны

Известно резьбовое соединение, содержащее охватываемую и охватывающую детали, сопряженные по резьбе треугольного профиля, по всей длине резьбы по меньшей мере одной из деталей в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления

Недостатком этого соединения является то, что выполненные углубления уменьшая концентратор напряжения в соединении, не исключают его усталостного разрушения и не создают равномерного

распространения напряжений по виткам резьбы

Целью изобретения является повышение долговечности конических резьбовых соединений путем равномерного распределения нагрузки по виткам резьбы

Указанная цель достигается тем что резьба выполнена конической и на резьбовых участках охватываемой и охватывающей деталях, либо по крайней мере на одной из них, в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления которые смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали, а радиус углубления увеличивается в сторону опорного витка детали

XJ О

Ю Ю Ю

При этом радиус углублений равен отношению шага резьбы к высоте ее профиля, а радиус каждого последующего углубления в сторону его увеличения равен;

Rn+1 д Rn,

где Rn+i - радиус каждого последующего углубления в сторону увеличения;

Rn - радиус первого углубления;

6- коэффициент пропорциональности, равен:

д- D

di m

где D - наружный диаметр охватывающей детали;

di - внутренний диаметр резьбы в плоскости опасного сечения охватываемой детали;

m - число полных витков резьбы детали.

Отличительным признаком является то, что соединение выполнено коническим и углубления во впадинах смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали, а радиус углублений увеличивается в сторону опасного витка детали, причем углубления выполнены на охватываемой и охватывающей деталях одновременно, либо на одной из них, а радиус углублений определяется соотношением, обеспечивая максимальный положительный эффект,

Коническое резьбовое соединение состоит из охватываемой и охватывающей деталей, сопряженных конической резьбой с углублениями переменной величины, выполненными от торца соответственно на охватываемой детали и охватывающей.

На чертеже представлено предлагаемое соединение.

Предлагаемое коническое резьбовое соединение работает следующим образом. При свинчивании соединения значительным крутящим моментом за счет наличия углублений 3 и 4, выполненных на охватываемой детали 1 и охватывающей детали 2, в соответствии с указанными соотношениями, происходит перераспределение напряжений между витками резьбы по всей ее длине. Усталостное разрушение происходит либо по опасному сечению охватываемой детали (первый сопряженный виток резьбы), либо по опасному сечению охватывающей детали (последний сопряженный виток резьбы). Таким образом, в зоне опасного сечения подвнутреннее углубление имеет максимальную величину и соответственно данный виток обладает максимальной податливостью. За счет такого конструктивного исполнения резьбовое соединение делится на две части, в первой половине которого более податливый мягкий участок охватываемой детали и жесткий охватывающей детали, а в другой наоборот. При свинчивании крутящим моментом такое соединение работает как пружина, перераспределяя напряжения по виткам вдоль длины резьбового соединения.

Кроме того, данное углубление приводит к значительному уменьшению коэффициента концентрации напряжения в плоскости

опасных сечений, поскольку радиус закругления в этих сечениях наибольший. Таким образом уменьшение концентрации напряжений в плоскости опасного сечения за счет изменения податливости витков резьбы и

уменьшения коэффициента концентрации, за счет увеличения радиуса закругления впадины резьбы, приводит к значительному повышению сопротивления усталости конического резьбового соединения, а следовательно, к повышению работоспособности и надежности всей конструкции в процессе эксплуатации.

Так, например, УБТ-146 с резьбой 3-121, выполненное согласно ГОСТ 52-86-80, имеет наружный диаметр D 146 мм, внутренний диаметр резьбы в плоскости осевого сечения ниппеля di 117,5 мм, число полных витков резьбы m 17, шаг резьбы S 5.08 мм, высота профиля резьбы h 2,993

мм. Исходя из предложенных соотношений оптимальная величина углубления резьбы составляет

а-тВЛ -1-24 Предлагаемое конструктивное выполнение замковой резьбы бурильных и утяжеленных бурильных труб позволяет повысить бол ее чем на 50% сопротивление усталости резьбового соединения за счет уменьшения коэффициента концентрации и перераспределения нагрузки подлине резьбового соединения.

Экономическая эффективность достигается от использования податливой конструкции бурильной трубы за счет повышения

эксплуатационных характеристик и уменьшения количества аварий с бурильными трубами в резьбовой части.

Формула изобретения

1. Резьбовое соединение, содержащее

охватываемую и охватывающую детали, сопряженные по резьбе треугольного профиля по всей длине резьбы, по меньшей мере на одной из детали, в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения срока службы путем равномерного распределения нагрузки по виткам резьбы, она вы- полнена конической, углубления во впадинах смещены в сторону неопорной по- ерхности витков резьбы детали, а радиус

углублений увеличивается в сторону опорного витка детали.

2. Соединение по п. 1, отличающее с я тем, что радиус углублений равен отношению шага резьбы к высоте ее профиля, а радиус каждого последующего углубления в сторону его увеличения равен

Rn+1 д Rn,

где Rn+1 радиус каждого последующего углубления в сторону увеличения:

Rn - радиус первого углубления;

д - коэффициент пропорциональности,

, D

равный о -т;

01 m

0

5

D - наружный диаметр охватывающей детали;

ch - внутренний диаметр резьбы в плоскости опасного сечения охватываемой детали;

m - число полных витков резьбы детали.

3.Соединение поп. 1,отличающее- с я тем, что углубления выполнены по всей длине резьбы охватываемой детали.

4.Соединение поп. 1,отличающее- с я тем, что углубления выполнены по всей длине резьбы охватывающей детали.

5.Соединение поп. 1,отличающее- с я тем, что углубления выполнены по всей длине резьбы охватываемой и охватывающей деталей.

Использование: в буровой технике Сущность изобретения: в резьбовом соединении охватываемой и охватывающей деталей профиль резьбы выполнен треугольным по меньшей мере на одной из деталей в зоне основания впадин резьбы выполнены углубления, резьба выполнена конической, углубления во впадинах смещены в сторону неопорной поверхности витков резьбы детали, а радиус углублений увеличивается в сторону опорного витка детали. Радиус углублений равен отношению шага резьбы к высоте ее профиля, а радиус каждого последующего углубления в сторону его увеличения равен Rn+i д Rn, где Rn-н - радиус каждого последующего углубления в сторону увеличения, Rn - радиус первого углубления д - коэффициент пропорциональности, равный д D/d m, где D наружный диаметр охватывающей детали d - внутренний диаметр резьбы в плоскости опасного сечения охватываемый детали, m - число полных витков резьбы детали Кроме того, углубления можно выполнять по всей длине резьбы охватываемой детали или по всей длине резьбы охватывающей детали А также, возможно выполнение углублений по всей длине резьбы обеих деталей. 4 з.п. ф-лы 1 ил СО С

/

3