一种气密封螺纹接头 |
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| 申请号 | CN201710616509.2 | 申请日 | 2017-07-26 | 公开(公告)号 | CN107448154A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司; | 发明人 | 蔡统成; 闫永军; 仲健; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供的一种气密封 螺纹 接头，包括母扣和公扣。其中，所述母扣上设置有母扣 内螺纹 、母扣大半径球面、母扣小半径球面、母扣内台阶，所述公扣上设置有公扣 外螺纹 、公扣密封锥面、公扣外台阶。所述母扣和所述公扣通过所述母扣内螺纹和所述公扣外螺纹紧密 啮合 、所述母扣大半径球面与所述公扣密封锥面 过盈配合 以及所述母扣小半径球面与所述公扣密封锥面过渡配合，以使所述母扣和所述公扣进行紧密 接触 。本发明能够适用于在高温高压以及热采井中，能克服材料在高温情况下由于材料产生蠕变导致密封失效的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种气密封螺纹接头，包括母扣(A)和公扣(B)，其特征在于，所述母扣(A)上设置有母扣内螺纹(4)、母扣大半径球面(1)、母扣小半径球面(2)、母扣内台阶(8)，所述公扣(B)上设置有公扣外螺纹(5)、公扣密封锥面(6)、公扣外台阶(7)，所述母扣(A)和所述公扣(B)通过所述母扣内螺纹(4)和所述公扣外螺纹(5)紧密啮合、所述母扣大半径球面(1)与所述公扣密封锥面(6)过盈配合以及所述母扣小半径球面(2)与所述公扣密封锥面(6)过渡配合，以使所述母扣(A)和所述公扣(B)进行紧密接触。 |
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| 说明书全文 | 一种气密封螺纹接头技术领域[0001] 本发明涉及一种螺纹接头，具体涉及一种气密封螺纹接头。 背景技术[0002] 近年来，随着易开采区域的油气井产量逐步枯竭，油气井的勘探开采面临地质情况越来越复杂、开采难度越来越大的问题，由此对管材接头的密封性能、抗压缩强度等技术要求也越来越高。 [0003] 现有的API(美国石油协会)螺纹接头和其他各种特殊扣接头在设计过程中，没有充分发挥材料的力学性能，这也就使得油气井管材制造公司在设计满足现场使用要求的情况下，尽可能利用材料的力学性能开发更加优良和可靠的特殊螺纹管用接头。 发明内容[0004] 本发明的的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种气密封螺纹接头，该接头抗压缩能力强，尤其适用于在高温高压以及热采井中，能克服材料在高温情况下由于材料产生蠕变导致密封失效的问题。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种气密封螺纹接头，包括母扣和公扣。其中，所述母扣上设置有母扣内螺纹、母扣大半径球面、母扣小半径球面、母扣内台阶，所述公扣上设置有公扣外螺纹、公扣密封锥面、公扣外台阶。所述母扣和所述公扣通过所述母扣内螺纹和所述公扣外螺纹紧密啮合、所述母扣大半径球面与所述公扣密封锥面过盈配合以及所述母扣小半径球面与所述公扣密封锥面过渡配合，以使所述母扣和所述公扣进行紧密接触。 [0006] 所述母扣大半径球面与所述公扣密封锥面过盈配合的干涉量在0.4～0.6mm之间，所述母扣小半径球面与公扣密封锥面过渡配合的干涉量在-0.01～0.1mm之间。 [0007] 所述母扣大半径球面和所述母扣小半径球面之间采用光滑圆弧圆滑过渡。 [0009] 所述母扣内台阶和所述公扣外台阶与垂直面的夹角分别为母扣内台阶角和公扣外台阶角，所述母扣内台阶角和所述公扣外台阶角的范围都在10～20°之间。 [0010] 所述母扣内台阶与内壁过渡处的圆弧为所述母扣内台阶顶点圆弧且所述母扣内台阶顶点圆弧的圆弧半径为0.5mm，所述公扣外台阶与外壁过渡处的圆弧为公扣外台阶顶点圆弧且所述公扣外台阶顶点圆弧的圆弧半径为0.6mm。 [0011] 本发明带来的有益效果：本发明通过在接头密封处采取所述母扣大半径球面与所述公扣密封锥面过盈配合，以及所述母扣小半径球面与所述公扣密封锥面过渡配合的双保险密封，即使母扣大半径球面因发生塑性变形导致密封失效的情况下，母扣小半径球面仍能保持预期的密封性能。而且由于母扣大半径球面发生塑性变形，反而增大了抗压性能，从而增加该接头的整体抗压缩载荷能力。附图说明 [0012] 图1是根据本发明实施例的一种气密封螺纹接头的整体结构的剖视图。 [0013] 图2是根据本发明实施例的图1中I的放大结构示意图。 [0014] 图3是根据本发明实施例的一种气密封螺纹接头的母扣内螺纹根部的放大结构示意图。 [0015] 图4是根据本发明实施例的一种气密封螺纹接头的公扣外螺纹端部的放大结构示意图。 [0016] 图中，A-母扣，B-公扣，1-母扣大半径球面，2-母扣小半径球面，3-光滑圆弧，4-母扣内螺纹，5-公扣外螺纹，6-公扣密封锥面，7-公扣外台阶，8-母扣内台阶，9-母扣内台阶顶点圆弧，10-公扣外台阶顶点圆弧，α-公扣密封锥面角，θ1-母扣内台阶角，θ2-公扣外台阶角。 具体实施方式[0017] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。 [0018] 图1是根据本发明实施例的一种气密封螺纹接头的整体结构的剖视图。图2是根据本发明实施例的图1中I的放大结构示意图。图3是根据本发明实施例的一种气密封螺纹接头的母扣内螺纹根部的放大结构示意图。图4是根据本发明实施例的一种气密封螺纹接头的公扣外螺纹端部的放大结构示意图。 [0019] 请合并参考图1、图2、图3和图4，本发明提供的一种气密封螺纹接头，包括母扣A和公扣B。其中，所述母扣A上设置有母扣内螺纹4、母扣大半径球面1、母扣小半径球面2、母扣内台阶8，所述公扣B上设置有公扣外螺纹5、公扣密封锥面6、公扣外台阶7。所述母扣A和所述公扣B通过所述母扣内螺纹4和所述公扣外螺纹5紧密啮合、所述母扣大半径球面1与所述公扣密封锥面6过盈配合以及所述母扣小半径球面2与所述公扣密封锥面6过渡配合，以使所述母扣A和所述公扣B进行紧密接触。用液压大钳按照设定的扭矩值将所述公扣B和所述母扣A连接起来，直到所述公扣外台阶7接触到所述母扣内台阶8为止。此时，所述母扣大半径球面1与所述公扣密封锥面6形成过盈配合，所述母扣小半径球面2与所述公扣密封锥面6形成过渡配合，以达到预期的气密封性能要求。所述公扣B设置的公扣密封锥面6与所述母扣A的母扣大半径球面1和母扣小半径球面2不同的配合方式，使得当接头在承受高温或者高压甚至热载荷与轴向高压的复合载荷时，虽然所述母扣大半径球面1由于变形过大导致密封失效，但所述母扣小半径球面2在载荷作用下由过渡配合进一步转换为过盈配合，从而保证该接头仍然保持着原先的气密封性能。 [0020] 进一步来说，所述母扣大半径球面1与所述公扣密封锥面6过盈配合的干涉量在0.4～0.6mm之间，所述母扣小半径球面2与公扣密封锥面6过渡配合的干涉量在-0.01～ 0.1mm之间。所述母扣大半径球面1和所述母扣小半径球面2之间采用光滑圆弧3圆滑过渡，这样可以避免所述母扣大半径球面1、所述母扣小半径球面2与公扣密封锥面6之间产生的应力集中的问题。 [0021] 在本实施例中，所述公扣密封锥面6与水平面之间的夹角为公扣密封锥面角α，所述公扣密封锥面角α的范围在12～16°之间。所述母扣内台阶8和所述公扣外台阶7与垂直面的夹角分别为母扣内台阶角θ1和公扣外台阶角θ2，所述母扣内台阶角θ1和所述公扣外台阶角θ2的范围都在10～20°之间。所述母扣内台阶8与内壁过渡处的圆弧为所述母扣内台阶顶点圆弧9且所述母扣内台阶顶点圆弧9的圆弧半径为0.5mm，所述公扣外台阶7与外壁过渡处的圆弧为公扣外台阶顶点圆弧10且所述公扣外台阶顶点圆弧10的圆弧半径为0.6mm，且所述母扣内台阶顶点圆弧9的弧度小于所述公扣外台阶顶点圆弧10。 [0022] 在使用本发明提供的一种气密封螺纹接头时，先将公扣B通过对扣器套入母扣A，套扣后先采用低转速旋入2圈左右，然后采用15圈每分钟左右的转速旋入直至最后1～2圈时，用低于5圈每分钟的转速进一步旋入到预定位置。当接头承受热载荷或轴向高压缩载荷时，所述母扣大半径球面1首先产生塑性变形而处于松弛状态，这样也就不能与所述公扣密封锥面6接触产生足够的接触应力。此时所述母扣小半径球面2与所述公扣密封锥面6由刚开始的过渡配合转化为过盈配合，从而保证该接头的密封性能。同时所述母扣大半径球面1由刚开始与所述公扣密封锥面6的线面接触转化为面面接触，而且所述母扣大半径球面1区域的材料处于屈服强度阶段，抗压缩性能明显增加，从而大大增加了整体接头的抗轴向压缩载荷性能。 [0023] 综上所述，本发明通过在接头密封处采取所述母扣大半径球面与所述公扣密封锥面过盈配合，以及所述母扣小半径球面与所述公扣密封锥面过渡配合的双保险密封，即使母扣大半径球面因发生塑性变形导致密封失效的情况下，母扣小半径球面仍能保持预期的密封性能。而且由于母扣大半径球面发生塑性变形，反而增大了抗压性能，从而增加该接头的整体抗压缩载荷能力。 |
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