DE69109452T2 - Kegelstumpfförmiges Schraubgewinde für Rohre. - Google Patents

Kegelstumpfförmiges Schraubgewinde für Rohre.

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DE69109452T2
DE69109452T2 DE69109452T DE69109452T DE69109452T2 DE 69109452 T2 DE69109452 T2 DE 69109452T2 DE 69109452 T DE69109452 T DE 69109452T DE 69109452 T DE69109452 T DE 69109452T DE 69109452 T2 DE69109452 T2 DE 69109452T2
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Vallourec Mannesmann Oil and Gas France SA
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung mit kegelstumpfförmigen Schraubgewinden zum Zusammenbau von Metallrohren für die Herstellung von Leitungen oder Rohrsträngen und insbesondere "Verrohrungen" oder "Rohrleitungen", die bei Installationen in der Ölindustrie verwendet werden.
  • Die Verwendung von Anordnungen zur Montage von Rohren mit kegelstumpfförmigen Schraubgewinden für die Herstellung von Leitungen oder Rohrsträngen ist seit langem bekannt. Das französische Patent Nr. 1 489 013, das den Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 darstellt, beschreibt eine Verbindung, die eine abgedichtete Montage von Metallrohren durch kegelstumpfförmige Schraubgewinde an den Enden der Rohre ermöglicht. Die vollständige Abdichtung dieser Verbindung wird durch eine konkave Kegelstumpffläche 3 erreicht (siehe Fig. 3 des Patents), die das Ende des Schraubteils der Verbindung bildet, welches am Ende des Einschraubvorgangs zur Anlage an einer zugehörigen konvexen kegelstumpfförmigen Schulter 7 an dem Mutterteil gelangt, wobei das Ende des Schraubteils dadurch nach außen gedrängt wird, um somit die Herstellung einer Metall-Metall-Dichtung zu ermöglichen. In komplementärer Weise ist die konvexe kegelstumpfförmige Schulter des Mutterteils über ihren Außenumfang durch eine konkave Kegelstumpffläche 8 verlängert, an der die Außenkante der konkaven Kegelstumpffläche des Schraubteils zur Anlage gelangen kann. Die Außenkante 4a kann eine leicht konvexe Fase aufweisen, die an derselben konkaven Kegelstumpffläche 8 des Mutterteils zur Anlage gelangt.
  • Es ist darüber hinaus bekannt, daß die Kontur der Schraubgewinde von Schraub- und Mutterteil einer derartigen Verbindung nach dem Einschrauben und Festziehen äußerst fest gegeneinander angepreßte Flächen aufweist und außerdem Flächen, die zwischen sich einen Spalt einschließen, so daß sich dort ein über der gesamten Gewindelänge verlaufender schraubenförmiger Leckweg befindet.
  • Die Erfahrung hat gezeigt, daß es bei der Montage von Rohrsträngen oder Rohrleitungen mit Montageanordnungen, die kegelstumpfförmige Schraubgewinde der vorstehend beschriebenen Art aufweisen, sehr oft schwierig ist, lokale Reibungsphänomene und/oder Stöße zwischen den vorderen Enden der Schraubteile dieser Anordnungen und den Seitenwänden der Mutterteile zu vermeiden, in die sie eingreifen. Die vorstehend beschriebenen lokalen Reibungsphänomene und/oder Stöße sind häufig der Grund für lokale Schäden, die dann kleinere lokale Leckstellen hervorrufen. Wenn auf diese Weise hergestellte Rohrleitungen von beachtlicher Länge einer Zugbelastung ausgesetzt werden, führt dies zum Auftritt von Leckstellen, die sich nur dann zum Teil wieder schließen, wenn die Zugbelastung beseitigt wird. Aufeinander folgende Zug-Druck-Lastwechsel haben nachteilige Folgen für die Dichtwirkung und führen zur Entstehung von Leckstellen, die auf diese Weise erzeugt werden.
  • Es wurden Untersuchungen im Hinblick auf eine mögliche Montageanordhung mit kegelstumpfförmigen Schraubgewinden durchgeführt, die eine Herstellung von Rohrleitungen mit ausgezeichneter Abdichtung ermöglicht. Es wurden ferner Untersuchungen im Hinblick auf die Möglichkeit durchgeführt, den Aufbau eines Schmiermitteldrucks (grease pressure) beim Zusammenbau/Anziehen der in Rede stehenden Montageanordnung zu vermeiden. Es wurde daher der Versuch unternommen, für einen Austritt des überschüssigen Schmiermittelgemischs, wie z.B. das den API-Spezifikationen entsprechende Compound-Schmierstoffgemisch ("compound grease" mixture), zu sorgen, um so einen ausreichenden Dichteffekt und einen ausreichenden Kontaktdruck für die Schraubordnung zu ermöglichen.
  • Es wurde ferner der Versuch unternommen, eine Montageanordnung für Rohre zu schaffen, deren Dichtwirkung durch Verwendung einer über den Erfordernissen liegenden Schmierstoffmenge (overdoping) beim Zusammenbau/Anziehen nicht verändert wird.
  • Es wurden insbesondere Untersuchungen im Hinblick auf die Möglichkeit der Verwendung einer Montageanordnung mit kegelstumpfförmigen Schraubgewinden durchgeführt, bei denen nicht das Risiko besteht, daß deren Abdichtung durch die beim Einführen des Schraubteils in das Mutterteil auf tretenden lokalen Reibungsphänomene oder Stöße beeinträchtigt wird. Es wurde außerdem versucht, eine Montageanordnung für Rohre zu schaffen, deren Abdichtung nicht durch die in dem "Compound-Schmierstoff" enthaltenen Metallpartikel beeinträchtigt wird, wobei diese Metallpartikel die Tendenz aufweisen, zwischen den die Abdichtung gewährleistenden Kontaktflächen Leckwege zu erzeugen, die durch die anderen Komponenten oder das Schmiermittel nicht geschlossen werden.
  • Es wurde ferner der Versuch unternommen, eine Montageanordnung zu schaffen, deren Abdichtung nicht durch einen oder mehrere Druck-Zug-Belastungszyklen beeinträchtigt wird, denen lange Stränge oder Rohrleitungen mit derartigen Montageanordnungen ausgesetzt werden.
  • Es wurde auch versucht eine Montageanordnung mit kegelstumpfförmigen Schraubgewinden für derartige Stränge oder Rohrleitungen zu schaffen, die eine Vielzahl von Demontage- und Montagevorgänge ohne Verlust der Dichtigkeit ermöglichen.
  • Es wurde schließlich versucht, eine Montageanordnung mit kegelstumpfförmigen Schraubgewinden zu schaffen, entweder für den Zusammenbau zweier relativ langer Rohre mit einer Länge von meistens mehreren Metern, wobei eines der Rohre an einem Ende ein Außengewinde und am anderen Ende ein entsprechendes Innengewinde aufweist, oder für den Zusammenbau zweier relativ langer Rohre die jeweils an jedem Ende ein Außengewinde aufweisen, wobei zwischen beiden eine Verbindungshülse angeordnet ist, die ein kurzes Rohr bildet und an seinen beiden Enden den Außengewinden entsprechende Innengewinde aufweist. Bei Verwendung einer Verbindungshülse oder einer ähnlichen Einrichtung kann die Montageanordnung in einer alternativen Ausführung zwei relativ lange Rohre mit jeweils einem Innengewinde an jedem Ende und einem zwischen den beiden angeordneten relativ kurzen Rohr umfassen, das eine Verbindungshülse bildet und an seinen beiden Enden den Innengewinden zugehörige Außengewinde aufweist.
  • Durch die Montageanordnung mit den kegelstumpfförmigen Schraubgewinden gemäß Anspruch 1 können die gewünschten Ergebnisse erzielt werden.
  • Die Montageanordnung umfaßt einen Schraubteil mit einem kegelstumpfförmigen Außengewinde an einem Endteil eines Rohrelements und einen Mutterteil mit einem zugehörigen kegelstumpfförmigen Innengewinde an einem Endteil eines anderen Rohrelements, welches mit dem ersten Rohrelement zusammengebaut wird. Jedes der beiden Rohrelemente kann ein längeres oder kürzeres Rohr sein oder auch ein kurzes Rohr, das die Funktion einer Verbindungsbuchse erfüllt. Bei Verwendung einer Buchse weist diese im allgemeinen Innengewinde an ihren beiden Enden auf. Das vordere Ende des Schraubteils umfaßt eine konkave kegelstumpfförmige Anlagefläche zur Anlage an einer konvexen kegelstumpfförmigen Widerlagerfläche, die auf einer Schulter der Wandung des Mutterteils ausgebildet ist. Die Außenkante der konkaven kegelstumpfförmigen Anlagefläche ist mit einer konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche desselben Schraubteils verbunden, die an einer mit der konvexen kegelstumpfförmigen Widerlagerfläche des Mutterteils verbundenen zugehörigen konkaven kegelstumpfförmigen Fläche des Mutterteils zur Anlage gelangen kann.
  • Die mit einer nachstehend beschriebenen konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche verbundene Außenkante der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche des Schraubteils ist erfindungsgemäß so von der Achse des Schraubteils beabstandet, daß die Verlängerung der Erzeugenden des Kegelstumpfs, die tangential zu den Gewindeböden des Schraubgewindes verläuft über dem der Außenkante zugehörigen Kreis hindurchgeht und vorzugsweise einen Abstand von mindestens 0,1 mm von der Außenkante aufweist, wobei der Abstand vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm liegt und wobei der Halbwinkel an der Spitze der kegelstumpfförmigen Dichtfläche des Schraubteils in jedem Fall größer ist als der Winkel zwischen der Achse des Rohrs und der Geraden, die das Ende des Außengewindes am Punkt des kleinen Durchmessers mit der Außenkante der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche verbindet.
  • Darüber hinaus bildet der Teil der Erzeugenden der Außenfläche des Endbereichs des Schraubteils, der zwischen der Außenkante der kegelstumpfförmigen Dichtfläche und dem Ende des Gewindes mit dem geringen Durchmesser liegt, einen Winkel mit der Erzeugenden der Dichtfläche, schneidet jedoch nicht die Verlängerung der Erzeugenden des Kegelstumpfs tangential zu den Gewindeböden des Schraubteils und umfaßt einen Bereich, der parallel oder im wesentlichen parallel zu der Verlängerung der Erzeugenden des Kegelstumpfs tangential zu den Gewindeböden des Schraubteils ist, die eine kegelstumpfförmige Führungsfläche bilden.
  • Durch eine derartige Ausgestaltung kann jedes Risiko einer Beschädigung der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche des Schraubteils beim Eingriff in den Mutterteil als Folge von lokalen Reibungsphänomenen und/oder Stößen zwischen der kegelstumpfförmigen Fläche und der mit einem Gewinde versehenen Wandung des Mutterteils ausgeschaltet werden.
  • Die relativen Stellungen der entsprechenden Anlage- und Widerlagerflächen sowie der entsprechenden Dichtflächen der Schraub- und Mutterteile sind derart festgelegt, daß der beim Anziehen der Schraubgewinde beider Teile zwischen diesen durch die Anlage- und Widerlagerflächen ausgeübte Druck aufgrund der sich aus der Neigung dieser Kegelstumpfflächen ergebenden Radialkomponente der Anzugskraft zu einem ansteigenden Andruck der Dichtflächen gegeneinander führt. Auf diese Weise sorgt der Metall-Metall-Kontakt der Dichtflächen aneinander für eine Abdichtung der Montageanordnung. Nachdem die Schraubverbindung hergestellt wurde und die Anlage- und Widerlagerfläche in Kontakt miteinander gebracht und festgezogen wurden, beträgt die Länge der Erzeugenden der Kontaktfläche zwischen den konvexen und konkaven kegelstumpfförmigen Dicht flächen vorzugsweise mindestens 2 mm. Der Halbwinkel an der Spitze der konvexen und konkaven kegelstumpfförmigen Dichtflächen ist vorzugsweise zwischen 2,862º und 30º. Auch der Halbwinkel an der Spitze der konkaven und konvexen kegelstumpfförmigen Anlage- und Widerlagerflächen liegt zwischen 70 und 85º.
  • Der Abstand zwischen der Außenkante der Anlagefläche des Schraubteils und dem Ende seines Gewindes mit dem geringen Durchmesser, gemessen parallel zur Achse des Teils, beträgt mindestens 8 mm für Rohre mit einem Außendurchmesser zwischen 120 und 250 mm.
  • Die Erzeugende des die konvexe kegelstumpfförmige Führungsfläche bildenden Teils ist mit der Erzeugenden der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche an deren Außenkante in vorteilhafter Weise durch eine Abrundung verbunden, deren Radius vorzugsweise mindestens 3 mm beträgt.
  • Darüber hinaus sind die Außen- und Innengewinde vorzugsweise derart dimensioniert, daß zwischen den Gewindeteilen eine Wechselwirkung zur Bildung eines Kontaktdrucks zwischen Innen- und Außengewinde auftritt und dies vorzugsweise bevor die Dichtfläche des Schraubteils in Kontakt mit der entsprechenden Dichtfläche des Mutterteils gelangt.
  • Die Erzeugende der Außenfläche vom Endbereich des Schraubteils kann über den der kegelstumpfförmigen Führungsfläche entsprechenden Teil hinaus einen im wesentlichen zylindrischen Flächenteil aufweisen, dessen parallel zur Achse des Schraubteils verlaufende Erzeugende durch eine Verbindungsfläche mit dem Ende des Gewindes mit dem geringen Durchmesser verbunden ist.
  • Die Länge der Erzeugenden der konkaven kegelstumpfförmigen Anlagefläche des Schraubteils ist so dimensioniert, daß das Metall beim Einschrauben in diesem Bereich keiner plastischen Verformung unterworfen ist.
  • Die radiale Abmessung des Schraubteilendes ist so gewählt, daß diesem Endteil eine ausreichende Fähigkeit zum elastischen Andruck gegen die Anlage und auch zur elastischen Verformung bei der Biegung in Radialrichtung verliehen wird, um insbesondere die entsprechenden elastischen Verformungsphänomene bezüglich des Mutterteils zu unterstützen. Der Wandquerschnitt des Schraubteilendes beträgt vorzugsweise zwischen 40 und 65 % des Rohrquerschnitts im Bereich des Rohrverlaufs.
  • Insbesondere zur Verringerung der Turbulenzen in dem innerhalb der Montageanordnung strömenden Fluid sind die Durchmesser der Innenkanten der konkaven kegelstumpfförmigen Anlagefläche des Schraubteils und der Innenkante der konvexen kegelstumpfförmigen Widerlagerfläche des Schraubteils in vorteilhafter Weise so gewählt, daß die beiden Durchmesser im verschraubten und festgezogenen Zustand im wesentlichen gleich sind.
  • Die Gewinde des Schraub- und Mutterteils der erfindungsgemäßen Montageanordnung sind in vorteilhafter Weise so hergestellt, daß die Gewindespitzen des Muttergewindes nach dem Einschrauben und Festziehen des Schraubteils in das durch das Mutterteil gebildete Gehäuse mit einem ausreichenden Kontaktdruck, zumindest über einen Großteil der Gewindelänge, in Kontakt mit den Gewindeböden des Schraubgewindes gelangen.
  • Bei einer alternativen Ausführung können die Schraubgewinde der Schraub- und Mutterteile derart hergestellt werden, daß die Gewindespitzen des Schraubgewindes nach dem Einschrauben und Festziehen des Schraubteils in das durch das Mutterteil gebildete Gehäuse mit einem ausreichenden Kontakt druck, zumindest über einen Großteil der Gewindelänge, in Kontakt mit den Gewindeböden des Muttergewindes gelangen.
  • Das folgende Beispiel und die beiliegenden Zeichnungen zeigen besondere Ausführungen der erfindungsgemäßen Montageanordnung, ohne daß diese dadurch beschränkt wird.
  • Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung, die in einer die Rohrachsen enthaltenden Ebene geschnitten ist und bei der die Rohre über eine Buchse verbunden sind;
  • Fig. 2 ist eine schematische Teilansicht, die in einer die Rohrachsen enthaltenden Ebene geschnitten ist und das Schraubenteilende der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt, bevor die Anlagefläche zur Anlage an der Widerlagerfläche des Mutterteils gelangt.
  • Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht der beiden Enden zweier miteinander verbundener Rohre, die in einer die Achse X1-X1 der montierten Rohrleitung enthaltenden Halbebene geschnitten ist. Zwischen den zwei Rohren 1 und 2 ist ein kurzes Rohr 3 angeordnet, das die Rolle einer Verbindungsbuchse spielt. Diese Figur zeigt zwei identische und symmetrisch angeordnete Montageanordnungen 4 und 5 gemäß der Erfindung, wobei die erste Anordnung 4 die Montage des Schraubteils 6 von Rohr 1 und des Mutterteils 8 von Rohr 3 und die zweite Anordnung 5 die Montage des Schraubteils 7 von Rohr 2 mit dem Mutterteil 9 von Rohr 3 umfaßt.
  • Fig. 2 ist ein Querschnitt vom halben Endbereich des Schraubteils 6 mit einer Achse X1-X1.
  • Der dargestellte Schraubteil umfaßt ein kegelstumpfförmiges Gewinde 10, wobei durch die geraden Linien 11 und 12 die Linien durch den Boden und die Spitze des Gewindes bezeichnet sind. Diese geraden Linien sind die Erzeugenden von Kegelstumpfflächen, die an der Spitze denselben Halbwinkel aufweisen. Das Ende des Außengewindes mit dem geringen Durchmesser 13 liegt auf einer Kreislinie um den Mittelpunkt 14 auf der Achse X1-X1. Das vordere Ende des Schraubteils umfaßt eine konkave kegelstumpfförmige Anlagefläche 15 mit einer Erzeugenden, die zentrisch zur Achse X1-X1 ist. Am Ende eines Einschraubvorgangs kann die Fläche 15 zur Anlage an einer zugehörigen konvexen kegelstumpfförmigen Widerlagerläche 16 an einer Schulter 17 der Innenwand des Mutterteils 8 gelangen.
  • Die konvexe kegelstumpfförmige Dichtfläche 18 ist an der vorderen Außenkante 19 mit der Anlagefläche 15 verbunden. Die konvexe kegelstumpfförmige Dichtfläche 18 kann durch eine Metall-Metall-Berührung abdichtend zur Anlage an einer zugehörigen konkaven kegelstumpfförmigen Dichtfläche 20 des Mutterteils 8 gelangen.
  • Erfindungsgemäß weist die Außenkante 21 der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche 18 einen derartigen Durchmesser auf, daß die Verlängerung 22 der Erzeugenden 11 des Kegelstumpfs tangential zu den Gewindeböden des Schraubgewindes 10 des Schraubteils 6 über dem durch die Außenkante 21 begrenzten Kreis hindurchgeht.
  • Um die Führung des Schraubteils 6 bei seiner Einführung in das durch das Mutterteil gebildete Gehäuse zu steuern, ist die Dichtfläche 18 zur Vermeidung von Verklemmungen im Bereich der Dichtfläche zum Ende 13 des Gewindes 10 hin durch eine konvexe kegelstumpfförmige Führungsfläche 24 verlängert. Die Erzeugende dieser Fläche 24 ist parallel oder im wesentlichen parallel zu der Verlängerung 22 der Erzeugenden 11, die tangential zu den Gewindeböden des Gewindes 10 ist, so daß die Verlängerung 22 der Erzeugenden 11 oberhalb der Führungsfläche 24 in bezug auf die Achse X1-X1 verläuft. In der vorliegenden Ausführung ist die Länge des Teils der Erzeugenden der Führungsfläche 24 zumindest gleich ein Drittel der Gesamtlänge der Erzeugenden der Außenfläche des Endbereichs zwischen der Außenkante 21 der Dichtungsfläche 18 und dem Ende 13 des Gewindes.
  • Der Halbwinkel an der Spitze der Dichtungsfläche 18 ist größer als der Winkel, der relativ zur Rohrachse X1-X1 durch die Gerade 28 gebildet wird, die das Ende des Außengewindes am Punkt des geringsten Durchmessers 13 mit der Außenkante 21 der Dichtungsfläche 18 verbindet.
  • Die besondere Ausgestaltung der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtungsfläche 18 des Schraubteils und der Führungsfläche 24 ermöglichen es, daß die Gefahr der Beschädigung dieser Fläche durch Eingriff mit dem Gewinde des Mutterteils 8 praktisch ausgeschaltet wird, wenn das Schraubteil 6 in dem durch das Mutterteil 8 gebildete Gehäuse eingebaut wird. Es ist ersichtlich, daß die Gerade 28, die den möglichen Außengewinde-Innengewinde-Kontakt sinnbildlich darstellt, nicht mit der Dichtungsfläche 18 in Berührung gelangen kann.
  • Der Radialabstand d1 zwischen der Außenkante 21 der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtungsfläche 18 und der Verlängerung 22 der Erzeugenden 11 beträgt vorzugsweise mindestens 0,1 mm. Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand d1 zwischen 0,1 und 0,5 mm beträgt. Der Halbwinkel an der Spitze der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtungsfläche 18 liegt vorteilhaft zwischen 2,862º und 30º.
  • Die Außenkante 21, die die Verbindungslinie zwischen der Dichtungsfläche 18 und der Führungsfläche 24 ist, weist eine Abrundung mit einem Radius von beispielsweise 4 mm auf, wodurch ebenfalls die Gefahr ausgeschlossen werden soll, daß sich die Teile miteinander verklemmen. Über das Ende 23 der Führungsfläche 24 hinaus ist die Erzeugende 25 der Außenfläche im wesentlichen parallel zur Achse X1-X1 und ist dann mit dem Ende 13 des Gewindes 10 durch einen Übergangsradius 26 verbunden.
  • Zur weiteren Verbesserung der Dichtungseigenschaften des durch den Metall-Metall-Kontakt erzeugten Dichtungseffekts weist der ringförmige Endbereich 30 des Schraubteils 6 zwischen der vorderen Außenkante 19 und dem Ende 13 des Gewindes 10 mit dem geringen Durchmesser eine Länge L1 und einen Querschnitt S1 auf, die so bestimmt sind, daß ihm dadurch die Fähigkeit zur elastischen Verformung bezüglich Zug und Druck parallel zur Achse X1-X1 und auch bei Biegung radial zur Achse verliehen wird. Zu diesem Zweck weist der Endbereich 30 eine Länge L1 auf, die mindestens 8 mm für Rohre mit einem Außendurchmesser zwischen 120 und 250 mm beträgt. Der mittlere Querschnitt S1 dieses Bereichs liegt zwischen 40 und 65 % des Rohrquerschnitts im Verlauf und ist in vorteilhafter Weise größer als 45 % dieses Querschnitts.
  • Der Durchmesser der Innenwand des Endbereichs 30 vom Schraubteil 6 ist vorzugsweise etwas größer als der Innendurchmesser des Rohrs in dessen Verlauf und ist derart dimensioniert, daß die Anlagefläche 15 und die Widerlagerfläche 16 sowie die Flächen 18 und 20 im eingeschraubten und festgezogenen Zustand fest gegeneinander angedrückt sind, wobei die Bereiche 27 und 29 Durchmesser aufweisen, die so nah wie möglich beieinander liegen. Dadurch können Turbulenzen in dem strömenden Fluid aufgrund von Niveauunterschieden an den Punkten 27 und 29 weitestgehend vermieden werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Durchmesser D2 in Übereinstimmung mit der Schulter 17 vor dem Einschrauben gemäß Fig. 2 geringer ist als D1 und daß auch der Durchmesser an der vorderen Außenkante 19 der Widerlagerfläche 15 des Schraubteils größer ist als der Durchmesser des Übergangsbereichs 31 zwischen der Widerlagerfläche 16 des Mutterteils und der Fläche 20.
  • Vor dem Einschrauben ist der Innendurchmesser D1 im allgemeinen größer als der Innendurchmesser D des Rohres 1 in dessen Verlauf, wie aus der folgenden Beschreibung deutlich wird.
  • Es ist ersichtlich, daß es die Form des Schraubteilendes ermöglicht, daß der Endbereich 30 des Schraubteils 6 am Ende des Anzugsvorgangs einen reproduzierbaren elastischen Druck erzeugt, insbesondere am Ort des Dichtkontakts zwischen den Dichtungsflächen 18 und 20, indem am Ende der Einschraubphase für die Abfuhr des überschüssigen Schmierstoffes beim Anziehen gesorgt wird. Es wird insbesondere eine Behinderung der festen Partikel vermieden, die in dem am häufigsten verwendeten Compound Schmierstoff enthalten sind. Im allgemeinen sorgt die erzeugte Anzugswirkung dafür, daß die aktiven Flanken des Außen- und Innengewindes elastisch aneinanderstoßen.
  • Die bei 21 vorhandene Abrundung ermöglicht zwischen den Dichtungsflächen 18 und 20 im eingeschraubten und angezogenen Zustand die optimale Spannungsverteilung mit einem klar begrenzten Angriffsbereich 21, was nicht der Fall wäre, wenn bei 21 keine Abrundung vorhanden wäre. Die Abrundung schützt die Fläche 18 außerdem auch sicherer gegen Beschädigungen bei der Montage aufgrund der Lage der Geraden 28.
  • Es ist deutlich erkennbar, daß es durch die Ausgestaltung der Montageanordnung, und insbesondere durch die erfindungsgemäße Form des Schraubteilendes 30 dauerhaft möglich ist, die Entstehung eines Schmiermitteldrucks bei der Montage und beim Festziehen der Anordnung zu vermeiden oder derartige Drücke bei deren Entstehung abzubauen, wobei für das Schmiermittel immer ein Ablaufweg zur Verfügung steht, insbesondere in dem Bereich zwischen 24 und 22.
  • Die vorstehend beschriebene Montageanordnung ist in erster Linie für sämtliche Einsatzgebiete im Zusammenhang mit Rohrleitungen oder Rohrsträngen geeignet. Sie wird insbesondere bei Rohrleitungen eingesetzt, die harten Belastungen im Hinblick auf mechanische Spannungen, Innen- oder Außendruck, Temperatur und schließlich Kontakt mit korrosiven Fluids, wie z.B. bestimmte Gase oder Gasgemische, ausgesetzt sind.

Claims (11)

1. Montageanordnung für Rohre mit kegelstumpfförmigen Schraubgewinden, die an einem Ende eines Rohrs (1) einen Schraubteil (6) mit einem kegelstumpfförmigen Außengewinde (10) und an einem Ende eines anderen Rohrs (3) einen Mutterteil (8) mit einem zugehörigen kegelstumpfförmigen Innengewinde aufweist, wobei das vordere Ende des Schraubteils (6) eine konkave kegelstumpfförmige Anlagefläche (15) hat, die rotationssymmetrisch in bezug auf deren Achse (X1-X1) ist und am Ende eines Einschraubvorgangs zur Anlage an einer zugehörigen konvexen kegelstumpfförmigen Widerlagerfläche (16) an einer Schulter (17) der Innenwand des Mutterteils (8) gelangen kann, und wobei die Außenkante (19) der konkaven kegelstumpfförmigen Anlagefläche (15) mit einer konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche (18) verbunden ist, die zur Anlage an einer zugehörigen konkaven kegelstumpfförmigen Dichtfläche (20) des Mutterteils (8) gelangen kann, die mit der konvexen kegelstumpfförmigen Widerlagerfläche (16) des Mutterteils verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkante (21) der mit einer konvexen kegelstumpfförmigen Führungsfläche (24) des Schraubteils (6) verbundenen konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche (18) so von der Achse (X1-X1) des Schraubteils (6) beabstandet ist, daß die Verlängerung (22) der Erzeugenden (11) des Kegelstumpfs, die tangential zu den Gewindeböden des Schraubgewindes (10) des Schraubteils (6) verläuft, über dem der Außenkante (21) zugehörigen Kreis hindurchgeht, wobei der Halbwinkel an der Spitze der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche (18) des Schraubteils (6) in jedem Fall größer ist als der Winkel, der mit der Achse (X1-X1) des Rohrs durch die Gerade (28) gebildet wird, die das Ende des Außengewindes (10) am Punkt des kleinen Durchmessers (13) mit der Außenkante (21) der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche (18) verbindet, und daß die Außenfläche des Endteils (30) des Schraubteils (6), die die Außenkante (21) mit dem Punkt des kleinen Durchmessers (13) verbindet, nicht die Verlängerung (22) der Erzeugenden (11) des Kegelstumpfs tangential zu den Gewindeböden des Schraubteils (6) schneidet, wobei die Außenfläche des Endteils (30) eine die konvexe kegelstumpfförmige Dichtfläche (18) über deren Außenkante (21) verlängernde Führungsfläche (24) aufweist, deren Erzeugende im wesentlichen parallel zu der Verlängerung (22) der Erzeugenden (11) des Kegelstumpfs tangential zu den Gewindeböden ist.
2. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Erzeugenden der konvexen Führungsfläche (24) mit der Außenkante (21) der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche (18) durch eine Abrundung verbunden ist.
3. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnett daß die Erzeugende der Außenfläche des Endteils (30) des Schraubteils (6) über dem Ende (23) des zu der konvexen Führungsfläche (24) gehörenden Teils einen im wesentlichen zylindrischen Flächenbereich (25) aufweist, dessen Erzeugende parallel zur Achse des Schraubteils (6) ist und durch eine Verbindungsfläche mit demjenigen Ende (13) des Außengewindes (10) verbunden ist, das den kleinen Durchmesser aufweist.
4. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubteil (6) fest an einem relativ langen Rohr und der Mutterteil (8) fest an einem kurzen Rohr angeordnet ist, das eine Kupplungshülse bildet und an seinem zweiten Ende einen Mutterteil aufweist.
5. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand (d1) zwischen der Außenkante (21) der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche (18) des Schraubteils (6) und der Verlängerung (22) der Erzeugenden (11) des Kegelstumpfes, die tangential zu den Gewindeböden des Teils ist, mindestens 0,1 mm ist.
6. Montageanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand (d1) zwischen der Außenkante (21) der konvexen kegelstumpfförmigen Dichtfläche (18) des Schraubteils (6) und der Verlängerung (22) der Erzeugenden (11) des Kegelstumpfes, die tangential zu den Gewindeböden ist, zwischen 0,10 und 0,50 mm liegt.
7. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Erzeugenden der Kontaktfläche zwischen den konvexen und konkaven kegelstumpfförmigen Dichtflächen (18, 20), die sich beim Zusammenschrauben des Schraub- und Mutterteils (6, 8) bei Anlage der Anlagefläche (15) an der Widerlagerfläche (16) ergibt, mindestens 2 mm ist.
8. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbwinkel an der Spitze der kegelstumpfförmigen Dichtflächen (18, 20) zwischen 2,862 und 30º ist und daß der Halbwinkel an der Spitze der kegelstumpfförmigen Anlage- und Widerlagerflächen (15, 16) zwischen 70 und 85º ist.
9. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandquerschnitt des Endteils (30) des Schraubteils (6) zwischen 40 und 65 % des Rohrquerschnitts (1, 2) in dessen Verlauf ist.
10. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser an der vorderen Außenkante (19) der Anlagefläche (15) des Schraubteils vor dem Einschrauben größer ist als der Durchmesser des Verbindungsbereichs (31) zwischen der Widerlagerfläche (16) des Mutterteils und der Dichtfläche (20) des Mutterteils.
11. Montageanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D1) der Innenwand des Endteils (30) vor dem Einschrauben größer ist als der Durchmesser (D2) der Innenwand der Schulter (17).
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