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管的螺纹接头

阅读:1021发布:2020-06-18

专利汇可以提供管的螺纹接头专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的接头与生产石油管件或套筒所使用的金属管之间的密封连接相关。这种接头包括一个套筒(10),它设有两个适于接纳两管的阳件(2,3)的阴 螺纹 室(8,9),两阳件的端面(11,12)在套筒内相互抵靠,一个靠近每个管的端面(11,12)的环形凸锥形区(14)以密封方式抵靠套筒的一个环形凹锥形区。止动肩部(16)保证每个阳件是 定心 。本发明的接头应用在石油工业及与地热或 蒸汽 相关的领域。,下面是管的螺纹接头专利的具体信息内容。

1.金属管的螺纹接头,它包括一个设有两个阴螺纹室(8,9, 57)的套筒,两根金属管的阳件(2,3,37,38,54)可借助螺纹接合 在所述阴螺纹室中,每个所述阳件在其端部具有一个无螺纹抵接 区,终止于一个端面(11,12,35,36),其特征在于:在拧紧位置,阳 件的端面相互抵靠,且形成金属间的接触,每个阳件邻近于具有 一凸锥形面(14,15,33,34)的无螺纹圆周区域以阳件的轴线作为 其轴线,上述锥形凸表面,当完全旋入时,适于以正干涉接触所述 阴螺纹室的凹锥形面(19,20,42,43),从而形成密封的金属间支 承面,止动肩部使阳件可以精确地轴向定位,因此,所述端面在其 抵接的、拧紧位置上处于一个相关于套筒的中央平面精确限定的 公差区域内。
2.如权利要求1所述的螺纹接头,其特征在于:每个阳件的 端面是平的且处于垂直于阳件轴线的平面内。
3.如权利要求1或2所述的螺纹接头,其特征在于:在套筒两 侧的阴螺纹室中都设有所述止动肩部,呈环形止动面的形式,其定 向与相应阳件前移的方向相对,每个阳件具有相应的环形面,其适 于与阴螺纹室中的所述环形止动面配合工作。
4.如权利要求1或2所述的螺纹接头,其特征在于:所述止动 肩部只设在套筒一侧的相应阴螺纹室中,呈环形止动面的形式,其 定向与相应阳件前移的方向相对,至少每个准备旋入一个具有带 环形止动面的止动肩部的阴螺纹室的阳件具有一个适于与所述阴 螺纹室的环形止动面配合工作的相应环形面。
5.如权利要求4所述的螺纹接头,其特征在于:每个阳件具有 一个用作止动肩部的环形面,并且同样可以旋入具有或不具有环 形止动面的阴螺纹室。
6.如权利要求3—5中任一项所述的螺纹接头,其特征在于: 所述止动肩部包括在套筒阴螺纹室内设在所述凹锥表面(19,20) 和阴螺纹(6,7)的端部之间基本垂直于套筒轴线的平面上的环形 面(21,22),所述环形面适于抵靠所述凸锥形面(14,15)和阳螺纹 (4,5)的端部之间的相应阳件的壁上制成的相应的环形面(16, 17)。
7.如权利要求3—5中任一项所述的螺纹接头,其特征在于: 所述阴螺纹室的止动肩部(39,40)位于所述凹锥形密封面(42,43) 和套筒的中央区(X2—X2)之间,所述阳件(37,38)的止动肩部 (31,32)位于端面(35)和凸锥形密封面(33,34)之间。
8.如权利要求3—5中任一项所述的螺纹接头,其特征在于: 在螺纹在两个平上的情况下,阴螺纹室(57)的止动肩部(59)位 地可保证螺纹的两个水平之间的连接的区域内,阳件(54)的两个 止动肩部位于阳螺纹的相应区域内。
9.如权利要求3或6—8中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:位于套筒两侧的止动肩部的间距是以下述方式指定的,即,当 它们在拧紧位置时,两阳件的端面紧密相互抵接,且两对止动肩部 中的至少一对上留有小间隙。
10.如权利要求1—9中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:在无螺纹端(63)阳件的周壁上形成的凸锥形面(64)的大直径 端(66)借助一个带有复曲面形状的环形接合面与一个连接表面 (68)相连接。
11.如权利要求10所述的螺纹接头,其特征在于:在与凸锥 形面(64)配合工作的套筒(61)的内壁上形成的凹锥形面(15),其 大直径端(73)的直径大于所述凸锥形面的大直径端(66)的直径, 且其母线平行于并长于所述凸锥形面的母线。
12.如权利要求1—11中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:所述凸锥形面的母线长0.5—5mm且与阳件的轴线倾斜5°~ 25°
13.如权利要求1—6中任一项所述的螺纹接头,其特征在于: 所述凸锥形面(64)的小直径端通过半径为0.2—1.5mm的复曲 连接面(72)与所述端面(71)相连接。
14.如权利要求1—13中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:在所述套筒内,在每个室的无螺纹区中,一环形空间(76)邻近 于锥形螺纹的开始端以便能够机加工螺纹。
15.如权利要求1所述的螺纹接头,其特征在于:两阳件的两 上端面的共同支承表面在拧紧位置是平的且垂直于套筒的轴线。
16.如权利要求1—15中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:所述阳件的和两个阴螺纹室的螺纹是带有正干涉的锥形螺纹。
17.如权利要求1—15中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:阳件的和两个阴螺纹室的螺纹是圆柱形螺纹。
18.如权利要求1—15中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:阳件的和两个阴螺纹室的螺纹是两个水平的螺纹。
19.如权利要求1—18中任一项所述的螺纹接头,其特征在 于:阳件的和阴螺纹室的螺纹是带具有正或负角的负载凸缘的偏 梯形螺纹。
20.在按照权利要求3或6—19中任一项的螺纹套筒和两金 属管的两阳件之间进行接合的方法,其特征在于:将第一阳件旋入 一阴螺纹室直至检测到拧紧转矩的增加,此时两相应的止动肩部 接触而使前移停止,然后将第二阳件旋入阴螺纹室,直至两阳件的 端面相互抵接并作用所需要的拧紧转矩,在拧紧结束时,在相应于 第二阳件的两止动肩部之间留下一个小间隙。

说明书全文

按照本发明管的螺纹接头涉及石油及天然气矿藏的勘探或 开采用的管或套管的制造工业中所使用的管,以及任何可能遇到相 同问题如地热的应用场合使用的管。

由于必须保证管,一般是金属管的端部之间连接的密封性,所以 会遇到许多困难。

最常用的管接头具有锥螺纹,锥螺纹只要很少几圈就可以获得 稳定的旋紧,且机械强度高,且没有螺纹松脱的危险。

另一方面,由于高压下的石油或天然气容易沿螺纹存在的间隙 流通,因而上述螺纹不能保证接头的密封。使用带有不同类型的细 固体颗粒的油脂只能延迟上述泄漏,但并不能消除之。

另一方面,大家知道,可以借助在每个接合件上加工出的环形抵 接和支承表面区域来实现密封,通过旋紧使金属间密封接触,这会伴 随出现弹性变形问题。已经知道有许多带有阴、阳螺纹件的接头的实 施例,它们可以获得金属件之间密封连接的特别好的性能。这样的 实例可见专利申请EP—0488912A3中描述的接头。锥形阳螺纹件 具有一个由凹形锥面形成的抵接区,它可抵接一个凸形锥面;邻近阳 抵接面的一个锥形凸形支承面区域同时抵接锥形凹表面。

按照EP488912,一导向面可以避免阳支承面经常损坏的危险, 例如当阳件插入阴件时在阴螺纹中会造成阳支承面的划伤。

用这种方式制成的接头,虽然具有良好的密封性,但是其缺陷是 需要显著的容差。

已经提出的其它方案尚未完全令人满意。

专利申请EP0027771A1描述了一种利用一套筒的管接头,其 中,两阳件的前缘在套筒中相互抵接。另外,上述前缘设有凹锥形已 设有锥形凹形状,其有利于阳件端部的膨胀,从而使阳件抵接套筒的 内壁,套筒的中央区域是圆筒形的。该专利描述了可实现进一步改进 的各种具体形状,一方面的改进在于在上述前缘上的接触密封性,另 一方面的改进在于在套筒的圆筒形壁和相对于邻近上述前缘的阳件 的侧面之间的接触密封性。

这种接头有效地减小了套筒的厚度,简化了其内部的机加工工 艺,但是它至少具有两大缺陷,其一,在旋紧其侧缘时,最好呈锥形 的抵接面会塑性变形,而且反复旋紧和松开螺纹会加剧上述变形,破 坏抵接的密封,也破坏在套筒上的侧向支承面的密封;其二,在长柱 形管的情况中,由于其重量引起的轴向拉应可能削弱或破灭抵接 接触,同时,这也影响到套筒上的侧向支承面,因而当抵接作用消失 时,阳件端部区域所施加的径向压力也会消失。

专利申请GB2146085A描述了一种用于高压、蒸汽、天然气或 石油的管的螺纹接头。

该专利申请重复了专利申请EP27771的基本特征。在该申请 中,由于在套筒内两阳件的锥形凹形状,两阳件的前缘通过其外缘 抵接。充分旋紧时,这些前缘在内部方向形成的V形开口同时闭合, 这是由于存在膨胀和在套筒中央区域内壁上的抵靠的缘故。

象在EP27771中的情形一样,抵接区域包括一个第一密封区, 以及旋紧与套筒内壁的抵接形成的径向接触构成一个第二密封区。 肩部可以限制每一阳件在套筒内的轴向位移。

按照上述英国专利申请的接头实际上具有与上述欧洲专利申请 相同的优点和相同的缺点。

即使用倒圆的边缘来替代锥形的凹边缘,实际上也不能避免在 前缘相互旋紧过程中前缘的咬住和塑性变形现象。另外,似乎很难 实现充分的和可以再现的径向位移以填充在套筒壁和邻近前缘相应 的阳件的壁之间的空隙。

在这种情况下,如果管柱作用的拉力过大,上述第一和第二密封 区都会完全失去其密封性能。

对于保留减小厚度的套筒如上面最好提到的两份文件中描述的 套筒的优点的可能性已经进行了研究。这些优点实际上是消除了过 量跟部的效果,在上述EP488912等文件中描述的抵接和支承面是 在上述跟部中加工的。

对于低成本地生产双重密封的接头(一方面是靠抵接,另一方是 靠支承面密封)的可能性,从原理上进行了研究,这就是在接头中由 于抵接的松释尤其是管柱的大的重量造成的抵接松释不应直接影响 支承面密封的平。

由于反复周期性地松开和旋紧阳件,接头阳件前缘之间金属对 金属接触质量会迅速恶化,为避免出现这种危险已进行了研究。

对第二密封区的建立地进行了研究,为了便于机加工,限制了其 轴向长度,第二密封区并不需要显著增加套筒厚度,这是由于在第二 密封区取得的密封的程度,在阳件的前缘之间抵接接触的可能松释 过程中,并不以可以注意到的方式改变。

对于两个阳件在套筒内相互抵接时形成精确的和可以再现的轴 向安置方面产生的问题也作了研究,以便能够以可靠的和可以再现 的方式解决上述问题,同时避免不充分或过度相对旋转阳件而引起 拧紧方面的危险。

按照本发明的管的螺纹接头包括一个套筒,其两端设有阴螺纹 室,其适于接纳两根必需接合的管的阳螺纹端件。每个上述阳件的端 部包括一个端面,其内缘可以包括一圆或钝角。在确定每个阳件 无螺纹的这个端部区域的轴向长度时,要使其端面当这些阳件完全 旋入其各自的阴螺纹室时可相互抵接。上述两抵接面之间的紧密接 触最好构成金属间的密封接触。在上述接触形成之前先有另一种密 封的金属间接触,它是在每个阳件的端部区域(最好邻近端面)的周 壁的一个环形区和套筒的内壁的相应环形区之间的接触。上述两环 形区具有锥形面,其母线倾斜于套筒的轴线。锥形面的母线最好与 轴线形成5°—25°角,且最好在其中央区域相互平行,但是,这些锥 形面在其端部可具有与相邻壁连接的曲面。这些锥形面的方向,使 其越接近套筒的中央直径越小。这些锥形面的位置和尺寸使得每个 阳件的锥形面在旋紧过程中与套筒的相应的阴表面接触,这两个表 面之间的干涉形成一个锥形支承面,即金属间密封面。上述支承面 在说明书权利要求书中可以称为支承面或密封面。

上述锥形支承密封面母线的长度最好大约为0.5—5mm。这些 锥形支承面的密封特性取决于所达到的应力水平,涂覆层的表面状 态和特性和/或所使用的润滑剂。当所生产的接头在其使用过程中 要承受多次旋紧和旋松循环时,上述涂覆层和/或润滑剂起着特别重 要的作用。

使用具有很短母线的锥形支承面得益于每个阳件在套筒中精确 的轴向定位,使两管的端部抵接面在接头旋紧的过程中可以严格 地、再现地定位在接头几何形状产生最大有效性的位置上。也就是 说,在相对于套筒的中央平面精确限定的公差区域以内。

为了实现上述目标,在套筒和管上采用了肩部止动系统,在套筒 上其最好设置在阴密封面附近。在套筒上的肩部最好有2个,其位置 与套筒的中央平面等距。但是螺纹接头也可以只具有在套筒的相应 于旋紧一个阳件的接合侧的一个肩部。每一个上述肩部具有一个环 形止动面,其朝向与相应阳件向前移动方向相反。每个阳件本身具 有一个肩部,其设有一个与套筒的环形止动面相应的环形止动面,使 其前进受到套筒相应肩部的阻挡。当有两个肩部止动于套筒上时, 两阳件的环形止动面分开的轴向距离,当这两个阳件处于抵接位置 时,要受到机加工公差的影响,使其稍大于固定在套筒上的肩部的 环形面之间的间隙,因此,在正常工作条件下,当两阳件的端面相互 抵接时存在一定的间隙。

因此,上述肩部不能防止两阳件的抵接。

按照本发明的接合的一个实施例包括:旋入第一阳件,直至两锥 形密封面形成干涉,然后第一对肩部阻止前移。此时,第一阳件的端 面稍许伸过套筒的中央平面。再旋入第二阳件,直至两锥形密封面 形成干涉,然后两管的端面抵接。如果继续,则第一阳件稍有弹回, 而对锥形面的密封无不良影响,然后由第二对肩部止动。上述操作 方法可以保证在最佳条件下旋下,在抵接两管的端面的情况下有一 定的密封程度,重要的是在锥形密封面上有极好的密封。

为了获得最佳效果而无过度拧紧抵接的危险,只要精心控制肩 部需要的间隙就可以了,其目的不是产生附加密封,而是使接头可精 确定心。一般来说,接头的几何形状的计算要考虑到制造公差,当接 头在正常条件下装配时,第二阳件不会受到第二对肩部的阻碍。在 上述条件下,只使用位于套筒一侧的环形止动面。这样,为了实用的 目的,可以使用只在一侧具有一个环形肩部止动器的套筒。虽然在 这种情况下,只有旋入设有一个止动肩部的套筒阴螺纹室中的阳件 必须设有相应的止动肩部,但是,在套筒未设止动肩部一侧的几何形 状最好使阳件的端部可以旋入,而不管其是否设有止动端部。在所 有阳管的端部上可设置止动肩部,不过,套筒在一侧配备有一个止 动肩部。在一个推荐的方式中,当套筒只在一侧有一肩部时,在工厂 或车间中,可将一相应阳管端旋入套筒设有肩部的一侧中并定位而 形成螺旋接头,而另一阳管端在现场旋入并定位以完成装配。但是, 为了实用的原因,推荐的方案是,套筒的加工包括两个对称的止动 肩部,这样的套筒可以从任一侧使用,两肩部之间分开的距离的计 算按照上述方式进行。

位于每个阳件端部的端面可以是平的,也可以不是平的。当它 是平的时候,端面垂直于管的轴线。它也可以相对于垂直于轴线的 平面有稍许锥度,例如几度或不足一度,或者也可具有其它形状。两 阳件的两个端面在旋入位置上的共同抵接面最好是平的,且垂直于 套筒的轴线。上述垂直于轴线的共同抵接平面可以由每个阳件的垂 直于轴线的平端面取得,或者也可以由具有与轴线的垂面有小倾角 的锥端面弹性变形取得,上述锥端面在接触压力下,连同阳件端部的 变形共同形成一个共同抵接面,在旋紧位置,该共同抵接面是平的, 且垂直于套筒的轴线。

螺纹可以是锥螺纹,在这种情形中,螺纹在接合位置时构成正或 负或零干涉,或者螺纹可以是圆柱形的。在锥形螺纹的情形中,最好 形成正干涉,这种螺纹当处于旋紧位置时可保证阳螺纹和阴螺纹之 间的径向连接。

关于止动肩部,从实例中可以看出,可能有若干位置。虽然推荐 最接近的位置,但是这些肩部可以分隔开来设置,例如,将其沿着阳 螺纹和阴螺纹的中间设置。这些螺纹可以是圆柱形的,可有不同的 直径,由构成止动肩部的环形面分开。

形成按照本发明的接头的一个特别有利的实施例可以使阳件的 凸锥形面和套筒的相应凹锥形面之间形成的金属间的密封得以保 持,而不管工作中的极端条件和松开再旋紧循环的次数如何。

按照这个具体实施例,每个凸锥形面通过其大直径端连接于一 个最好呈圆柱形的表面上,这样可保证通过一复曲环形连接面与一 个阳止动肩部的连接。

在这种情况下,凸锥形面的母线宜为1—5mm,最好长度为2± 1mm,与轴线的倾角为5°—25°。复曲连接面的母线具有一个1—25. 4mm,最好为4—8mm的半径。该母线的弧度角,在与一圆柱形面 连接处,等于凸锥形面的倾角。凸锥形面在其小直径端连接在阳件 的端面上,最好是借助一复曲面连接,其母线的半径基本小于前述尺 寸。

由于套筒的凹锥形面必须与阳件的凸锥形面相配合,因而它具 有相同度数的母线倾角,但是长度稍大一些。其上端直径大于凸锥 形面相应端的直径,并借助一个最好为圆柱形的表面连接在阴止动 肩部上。

已经注意到,通过适当选择凹、凸锥形面的尺寸和倾角及凸锥 形面连接于面向上的圆柱形面的主半径和该凸锥形面连接于端壁的 副半径,在旋入每个阳件的拧紧过程中,上述两表面相互压迫的应力 可得到更好的分布。

特别还注意到,在旋入凸、凹锥形面以后,最大的拧紧应力作用 在凸锥形面大直径端区域和较窄的凸面压靠的凹锥形面之间。按照 阳件和套筒的共同轴线旋入阳件端部时的位移使增大压力的这个区 域沿着凹锥形面滑动,并将磨损和划伤分布在套筒的涂覆有保护层 的一部分表面上。

在保护层的较宽区域上的磨损和划伤的分布使其寿命显著延 长,延缓了金属剥除的危险。与此相反,未作保护的凸锥形面的局部 磨损和划伤并没有相同的危险。如前所述,阳件和套筒的端部区域的 几何形状经调整,当阳件的端面达到套筒的中央平面(位于两个阴螺 纹室之间)时,使在两锥形面之间的紧固可保证极好的金属间密封。 这种密封可以通过两阳件在上述中央平面附近的前端相互压紧而 保持。如上所述,在套筒每侧成对的阳、阴止动肩部的位置的确定,使 得相应的止动面不能在套筒的每侧进入接触。实际上,在这些对止 动面之间的整个间隙调整在大约0.1—0.5mm。套筒可以只有一个 止动肩部。在这种情况下,凹锥形面的螺纹侧即上端被一个形状适 于阴螺纹的表面连接。在止动肩部和阴螺纹开始部分之间产生的空 间中最好设有一环形空间,以便可以在加工阴螺纹时引入或除去机 械工具。

现对照以下附图以非限定的方式描述按照本发明的金属管螺纹 接头的特征及其具体实施例。

图1是按照本发明接头的剖面图,只画出轴线上方的部分。

图2是图1所示接头在未拧紧前的中央区域的剖面图。

图3是图2所示中央区域拧紧后的剖面图。

图4是按照本发明的具有抵接肩部的接头的剖面图。

图5是按照本发明的,具有设置在不同直径螺纹段之间的肩部 的接头的剖面图。

图6是按照本发明的具有锥形密封面的接头的剖面图,其中, 凸锥形面向上延伸有一个复曲面。

图1表示按照本发明的螺纹接头1的剖面。图中轴线X1—X1 是接头轴线,只画出了接头的上半部。

接头1包括由两金属管(未画出)的端部构成的阳件2,3。阳件 2,3具有与套筒10的阴室8,9的相应螺纹6,7啮合的锥形螺纹4, 5。这些螺纹最好与轴线X1—X1具有大约2.5—10%的斜度,且最 好为已知的具有正干涉的类型,从而保证在拧紧位置阳件和阴室之 间无间隙的径向连接。

每个阳件2,3的环形端面具有垂直于每个阳件轴线的环形平 面,阳件轴线在拧紧后与X1—X重合。

图2和3放大地示意表示接头1中央区域13的剖面。在图2 的情形中,阳件2,3还未达到室8,9的底部。每个阳件具有基本呈 锥形的周面1 4,15,阳件在端面11,12处接合。因而14,15是凸锥 面,其轴线是阳件的轴线,与轴线X1—X1重合,在其顶点具有5°~ 25°的半角。该表面的母线长度是上述角的函数,也是接头直径的函 数。可以看出,每个锥形面14,15在其小端与端11,12连接,其大端 与由垂直于轴线X1—X1的环形平面构成的止动肩部16,7连接, 上述平面与阳螺纹的小直径端连接。止动肩部16,17和凸锥形面 14,15之间的距离最好不大。如图2所示,套筒10包括一个垂直于 轴线X1—X1的对称面,其按照X2—X2平分图2。可以看出,在本 例中套筒内壁包括一个窄的环形区18,它是圆柱形的,由X2—X2 平分。这种圆柱形区18在其它种类的实施例是没有的。在区18的 两侧接有基本呈凹锥形的表面19,20,其轴线为X1—X1,其小端相 反,且对称于线X2—X2。表面19,20的母线与轴线X1—X1倾斜大 约5°~25°,该倾角等于或基本等于凸锥形面14,15的倾角。锥形面 的小、大端直径与锥形面19,20的小、大端直径在确定时应使得阳件 2,3在阴室8,9中完全旋入,端面11,12在线X2—X2的平面附近 抵接之后,每个上述锥形面相互接触对应的表面。

图3示意地表示当阳件2,3旋入直至端面11,12在线X2—X2 的平面附近抵接时发生的干涉现象。虚线14A和15A表示凸锥面 的母线14,15如果不与凹锥形面19,20接触将达到的位置。

大家知道可在密封表面避免咬住现象,另外如果必要,在螺纹上 可利用化学处理,如用Zn或Mn的磷化处理,或者上Cu,Ni等 金属层,或者其它表面处理。也可以单独地或与上述表面处理一起使 用各种润滑剂如油脂或油。

在图1—3所示的情形中,在止动肩部21,22和相应的阴螺纹 6,7之间,在套筒内设有自由环形空间23,24。如必要,这些空间用 于接纳过剩的油脂并避免压力的增加,从而在相继的拧紧和松释循 环中有助于接头的润滑并保持良好的状态。这些空间也用作机加工 中退出加工刀具。

特别是设有止动肩对16—12和17—22,使接头的接合特别有 效率。接合时首先将第一阳件2旋入相应的阴室8,直至检测到拧紧 转矩突然中止增大,由于两相应止动肩部16—21接触而阻止前进。 一般来说,当第一阳件进入套筒过程中端面11稍许超过线X2—X2 的平面。然后,旋入第二阳件,在拧紧过程中,由于螺纹5—7和锥形 面15—20的干涉,可注意到转矩值的首次增大,然后是端面11,12 的抵接。在第二阳件稍许推回第一阳件的端面11,在拧紧位置,两端 面11—12位于与线X2—X2的平面形成小间隙“e1”的一个平面 上。考虑到公差和旋紧转矩的因素,可能出现两端面11—12在拧紧 位置处于与X2—X2的平面重合的位置的情况。在接头拧紧位置, 在第二阳件的阳肩部17和阴肩部22表面之间可以观察到一个小间 隙“e2”,见图3,而第一阳件的阳肩部16和阴肩部21的表面是相互 接触的。

由于使用了这种接头,可以肯定产生两个金属间连接,第一个是 在端面11—12处,第二个是在锥形支承面14—19,15—20处,其具 有最可靠的密封程度。已经注意到,在第二次拧紧后,第一对肩部稍 许松释,但如上所述,第一对肩部16—21仍保持基本的接触。

图4表示图1—3所示接头接合时的变型。图4的变型包括使 止动肩部最大程度地靠近。

如图所示,两个阳止动肩部31,32被包括在凸锥形密封面33, 34的小端和阳件37,38的端面35,36之间,可以看出,套筒41的止 动肩部39,40之间的距离等于或稍大于图2和3中所示的圆柱形区 18的长度。因此,圆锥形密封面42,43的位置实际上是不变的,因而 这种接头的使用状态是不变的。同样,当拧紧时,如图4所示,在肩 部32—40间有一个小间隙“e3”,当端面抵接时,抵接面与线X2— X2的平面形成一个小间隙“e4”。

图5表示性能的另一种类型,按照这种变型,两处使用圆柱形 螺纹以替代锥形螺纹。如图5所示,套筒51被局部切去,止动肩部 在能保证两处阴、阳螺纹连接的区域位于每个阳件如54处和阴室 57处。阳和阴螺纹在阳件54和56的两处52,53,在阴室57的56 处。

每个阳件如54的两个螺纹部分的直径变化形成了构成阳止动 肩部如58和阴止动肩部如59的环形表面。接头的其它特征没有变 化。

实施本发明使用的螺纹可以为任何种类的螺纹如圆锥或圆柱 螺纹,也可是任何形状的,如带有具有正或负角的负载凸缘的偏梯形 螺纹。它们可以包括一个或二个水平,这种情况下,肩部可设在不同 于图5所示的位置上。

图6示意地表示按照本发明的管的组件,它可以进一步增加对 密封表面的磨损和划伤的耐受力,以便进一步改善在使用中多次松 释再拧紧的循环过程中的性能。

图6放大地表示接头套筒61的剖面,它具有两阴室如62,其设 置在垂直于套筒61轴线的对称平面X3—X3的两侧,只画出了轴线 上方的剖面部分和位于对称面X3—X3左侧的两阴室之一。

在机加工后,套筒经过表面处理如磷化处理以改善对磨损和腐 蚀的耐受能力。

图6表示一阳件63的端部区域,它局部地旋入螺纹室62中, 处于凸、凹锥形密封表面64—65接触之前的状态。

凸锥形密封面64的母线与阳件纵轴线倾斜大约13°,阳件纵轴 线与套筒轴线重合。该母线大约2mm长,从其大直径端部66延伸 有复曲连接面,其母线67为一圆弧α,其张角大约为13°,半径大约 为4mm,上述复曲面与锥形面66相切。一圆柱形表面,其不必与复 曲面相切,母线标号为68,它可保证复曲面67和阳止动肩部69之 间的连接。凸锥形面的小直径端70借助圆角72与垂直于阳件纵轴 线的环形端面71相连接,圆角72基本呈锥形并带有小半径。

凹锥形面65最好比凸锥形面64长,其上端73的直径大于凸 锥形表面端部66的直径。端部73借助圆柱形表面74连接着阴止动 肩部75。在该止动肩部上方,在开如阴螺纹区之前,最好设置一个 无螺纹区76,在机加工中,无螺纹区可用于引入和退出机加工刀具, 该环形区域的长度最好至少为螺纹节距的1.5倍。

图中虚线轮廓表示恰好在肩部69—75接触前阳件在阴室内的 位置,此时环形端面71处于中央平面X3—X3。还可以看出,两锥形 面64,65之间的金属间密封接触的形成是在端面71到达中央平面 X3—X3之前。还可以看出,两锥形面64,65的会合伴随着凸面64 在凹面65上的向下滑动,同时,凹面65回跳,凸面64变压,如虚线 64.1所示,这表现了当端面达到平面X3—X3时,相互接触的锥形 面64,65所处位置的情况。

如前所述,计算和经验表明,两锥形面64,65之间的最大压力 最好处于凸锥形面邻近于复曲面67的大直径区域66内。该区域在 凹锥形面66上的滑动,借助磨损和划伤区的扩展和保护层,限制了 磨损和划伤的发生。

在锥形面上可取得极好的密封,这种密封可以特别好地耐受反 复地拧紧和松释操作。

对上述实施例可作各种修改和变化而并不超出本发明的范围。

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