專利名稱：用于管材的端部保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于管材端部的保護(hù)裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一 種對(duì)管件遭受沖擊載荷并由此需要一定防護(hù)以免對(duì)螺紋(如果管件具有螺 紋)和/或斜面產(chǎn)生破壞的端部進(jìn)行保護(hù)的裝置。
背景技術(shù)：
市場(chǎng)上大多管件保護(hù)套不滿足ISO 11960規(guī)程、用于PSL-2和PSL-3 規(guī)格級(jí)產(chǎn)品的Annex I所規(guī)定的抗沖擊性的要求，該要求是最重要的要求 之一。所述ISO 11960規(guī)程規(guī)定了兩個(gè)不同的沖擊測(cè)試 一個(gè)采用1.5英 寸的鐵棒作為刻痕器的軸向測(cè)試以及采用水平接觸表面的測(cè)試，載荷從管 件方向以45。施加在所述表面上。這兩個(gè)測(cè)試非常嚴(yán)格并且市場(chǎng)上大多的 螺紋保護(hù)套不能滿足這些測(cè)試。用于石油工業(yè)用管、或OCTG管以及"管 線用管"的是大型鋼質(zhì)件，在大多情況下當(dāng)具有這些特性的管處于移動(dòng)時(shí), 對(duì)另一物體的沖擊會(huì)導(dǎo)致對(duì)端部的破壞。在大多這些情況下，這些物體可 以與在上述標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中規(guī)定的1.5英寸的鋼棒相比。如果管或其它物體偏 轉(zhuǎn)以避免沖擊，則許多上述情形不會(huì)對(duì)管的端部產(chǎn)生破壞。還沒有在任何 已知的螺紋保護(hù)套或在任何其它相比的材料上發(fā)現(xiàn)這些特性。
在抗沖擊性和壓縮載荷屬性方面最有意義的實(shí)例之一是雞蛋。申請(qǐng)人 根據(jù)這一思想研制了一種使端部上的載荷偏轉(zhuǎn)以對(duì)管材的端部進(jìn)行保護(hù) 的裝置。考慮到如果所述裝置僅由一個(gè)部件構(gòu)成，則會(huì)占有較大的體積， 以及如果僅由一個(gè)半球形部件構(gòu)成所述裝置，則無(wú)需采用工具對(duì)目前的螺 紋保護(hù)套進(jìn)行常規(guī)安裝和拆除，因此所述裝置由兩部件構(gòu)成。
另一方面，在工廠完成的許多工藝中，需要對(duì)普通螺紋保護(hù)套進(jìn)行改 進(jìn)，無(wú)論是開口或閉合的，假定所述裝置由兩部件構(gòu)成， 一個(gè)部件作為用 于操縱的開口螺紋保護(hù)套，另一部件作為抵抗最終沖擊的加強(qiáng)蓋。本發(fā)明的裝置優(yōu)選應(yīng)用于石油工業(yè)用管的端部，以避免對(duì)螺紋和/或 斜面的破壞。然而，還可以應(yīng)用于具有類似幾何尺寸的任何管件上。
與本發(fā)明同一申請(qǐng)人的美國(guó)公開的專利申請(qǐng)US 2007/0113910A1中 描述了具有蓋的螺紋保護(hù)套，但該裝置缺少?zèng)_擊偏轉(zhuǎn)特性。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明涉及一種對(duì)管材的端部進(jìn)行保護(hù)的裝置，其由兩部分構(gòu) 成定義為保護(hù)套主體的第一部件，其直接用于與管材端部接觸并在所述
端部具有螺紋的情況下螺紋連接在其上；以及定義為保護(hù)套或"緩沖器"加
強(qiáng)件的第二部件，其施加在所述保護(hù)套主體上。換句話說(shuō)，在將保護(hù)套主 體施加在管材之上以后將保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件施加在管材上?？梢栽?保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件不與管形元件接觸的情況下完成將保護(hù)套或"緩 沖器"加強(qiáng)件緊固在保護(hù)套主體上。
保護(hù)套主體的主要特征是
-提供對(duì)保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件的固定；
-提供最小抗沖擊性，用于在工廠內(nèi)操縱管材；
-除了在工廠中通常采用和應(yīng)用的保護(hù)化合物之外，還提供對(duì)管材螺 紋和斜面的密封，以避免在運(yùn)輸和/或存儲(chǔ)過(guò)程中存在流體與螺紋和斜面 的接觸。
保護(hù)套主體由高重復(fù)利用率的塑料材料制成，例如HDPE (高密度聚 乙烯)、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)、PP (聚丙烯)或類似材料，具有 PLA (聚乳酸)、PHB (羥基丁酸鹽)或類似形式的含氧生物降解聚合物。 在任何情況下，材料必須對(duì)管材端部提供足夠的保護(hù)至少兩年，這一點(diǎn)根 據(jù)ASTM G154規(guī)程中的表x2.1的周期7在UV室內(nèi)承受2000小時(shí)；以 及根據(jù)ASTM B117規(guī)程在熱的含鹽環(huán)境的室中承受750小時(shí)的加速測(cè)試 得到證明。所述保護(hù)套主體具有盡可能薄的厚度，尤其在螺紋區(qū)域，以避 免受到材料膨脹的影響。這一點(diǎn)必須與厚度增大以提高抗沖擊性相平衡。 保護(hù)套主體可選擇地包括至少一個(gè)其中插入彈性密封件的縫隙。因而，在 與保護(hù)套肩部或開口下部形成接觸的管材斜面之間實(shí)現(xiàn)密封。彈性密封件 是低模量材料，本身與管材接觸變形以提供所述密封。另外，所述保護(hù)套主體可以包括最高模量和韌性且備選聚合物材料的加強(qiáng)環(huán)以提高抗沖擊 性，從而在保護(hù)套主體厚度下同時(shí)得到保持。對(duì)于在工廠中成批操縱管材
的情況來(lái)說(shuō)，采用加強(qiáng)環(huán)可以使保護(hù)套主體的抗沖擊性提高到USO 11960 規(guī)程所需的水平。如果所述加強(qiáng)環(huán)不與管接觸，則它們可以是金屬材料的。 另一方面，保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件的主要特征如下 -提供裝置所需的抗沖擊性以滿足ISO1960規(guī)程，Annex I; -使沖擊載荷偏轉(zhuǎn)以避免對(duì)管材端部和裝置本身的破壞；以及 -封閉管材的端部以避免在采用所述裝置時(shí)物體進(jìn)入管材內(nèi)部。 保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件由塑料或金屬材料制成。對(duì)于塑料來(lái)說(shuō)，其 必須是髙重復(fù)利用率的材料，例如HDPE、 PET或PP，可以包括纖維或 玻璃球體、碳、纖維質(zhì)天然網(wǎng)或類似的加強(qiáng)件；或者由高生物降解性塑料 例如HDPE、 PP或類似聚烯烴(polyolephine)型塑料制成，其具有PLA、 PHB型含氧生物降解聚合物。同時(shí)，對(duì)于保護(hù)套主體來(lái)說(shuō)，材料必須對(duì)管 材端部提供足夠的保護(hù)至少兩年，這一點(diǎn)根據(jù)ASTM G154規(guī)程中的表 x2.1的周期7在UV室內(nèi)承受2000小時(shí)；以及根據(jù)ASTM B117規(guī)程在熱 的含鹽環(huán)境的室中承受750小時(shí)的加速測(cè)試得到證明。所述保護(hù)套或"緩 沖器"加強(qiáng)件的外表面是錐形或彎曲的，后一情形采用橢圓、旋轉(zhuǎn)拋物線 或雙曲線的形式，或者簡(jiǎn)單的半球形形式。任何幾何結(jié)構(gòu)與雞蛋一樣都具 有沖擊載荷偏轉(zhuǎn)的特征以及良好的機(jī)械阻力。通過(guò)緊固裝置完成將所述保 護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件緊固在保護(hù)套主體上，安裝方式可以按壓所述緊固 裝置以使其穿過(guò)所述保護(hù)套主體周緣的開口；或者將其固定在所述保護(hù)套 主體的外表面上。通過(guò)分別位于保護(hù)套主體和保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件上 的凹進(jìn)和突起之間的干涉實(shí)現(xiàn)緊固。其它緊固選擇是將保護(hù)套或"緩沖 器"加強(qiáng)件螺釘連接在保護(hù)套主體上；通過(guò)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)或者通過(guò)由第三部件 例如螺紋、抱釘、鎖桿、螺釘、帶箍或鎖將保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件鎖定 在所述保護(hù)套主體上。最后，必須指出保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件可以是透 明的，從而可以對(duì)管材內(nèi)的元件進(jìn)行可視檢査。
根據(jù)以上描述，申請(qǐng)人要指出之前的設(shè)計(jì)并沒有公開也沒有建議或教 導(dǎo)在低溫下采用減小保護(hù)套主體厚度的方法降低收縮應(yīng)力，也沒有對(duì)保護(hù)套主體或者保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件(如果其為塑料材料的)采用生物降 解聚合物。
因此，本發(fā)明不僅限定滿足標(biāo)準(zhǔn)ISO 11960規(guī)程提出的抗沖擊性要求 對(duì)管材的端部進(jìn)行保護(hù)的裝置，而且使島能軸向沖擊產(chǎn)生的沖擊載荷偏轉(zhuǎn) 以避免對(duì)管材端部產(chǎn)生破壞并降低對(duì)裝置本身的破壞。
因而本申請(qǐng)的目的是提出 一 種用十管材，優(yōu)選用于石油:i:業(yè)用管、
OCTG、"管線用管"以及類似材料的端部保護(hù)裝置，所述裝置由兩部件構(gòu)
成 一個(gè)被定義為保護(hù)套主體的第一圓柱形部件，其包括開口下部、側(cè)壁
以及由周緣和限定插口的開口模制成的.l::部，管材的端部插入所述插口 ； 被定義為保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件并具有外彎曲或錐形表面的第二部件， 其能夠通過(guò)緊固裝置固定在所述保護(hù)套主體的上部上。
下文通過(guò)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1A和1B表示構(gòu)成本發(fā)明保護(hù)裝置的部件。
圖2A和2B表示本發(fā)明的保護(hù)裝置包括錐形幾何形狀的保護(hù)套或"緩 沖器"加強(qiáng)件。
圖3表示保護(hù)套主體包括在保護(hù)套主體的周緣區(qū)域以及下部區(qū)域上 的彈性密封環(huán)。
圖4A和4B表示保護(hù)套主體包括加強(qiáng)環(huán)。
具體實(shí)施例方式
在圖1A和1B中，可以看到本發(fā)明用于管材端部的保護(hù)裝置T由兩 部件構(gòu)成 一個(gè)第一部件1或保護(hù)套主體；以及第二部件2或具有外曲面 的保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件。所述保護(hù)套主體1具有開口下部3、側(cè)壁4、 由比側(cè)壁4厚度更大的周緣或"肩部"6以及開口 8組成的上部3'，所述開 口 8限定了從所述保護(hù)套主體l'的所述下部3向所述上部3變窄的內(nèi)壁7 的插口5，有螺紋或者沒有，并且開口中插入管材T的端部，從而通過(guò)壓 力和/或螺紋連接將管材固定在所述保護(hù)套主體1上。在存在螺紋的情況 下，所述插口5的所述變窄內(nèi)壁7的螺紋與所述管材T的端部的螺紋匹配。
所述保護(hù)套主體1的內(nèi)徑根據(jù)應(yīng)用管材T處的不同直徑而改變。在所述側(cè)壁4與所述內(nèi)壁7之間的所述保護(hù)套主體1的厚度必須盡可能小以避 免因如上所述的材料膨脹、通常較高重復(fù)利用率或生物降解性塑料而產(chǎn)生 的應(yīng)力。如上所述，保護(hù)套主體1的上部3，包括周緣或"肩部"6以及開口 8，緊固裝置可以進(jìn)入所述開口 8以將保護(hù)套緊固件2固定在保護(hù)套主體 1上。保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件2還可以通過(guò)所述保護(hù)套主體1的外表面 E被緊固在所述保護(hù)套主體1上，保護(hù)套主體1本身插入由保護(hù)套或"緩 沖器"加強(qiáng)件2 (參見圖2A和2B)限定的空腔13內(nèi)，或者加強(qiáng)件2通過(guò) 第三部件例如鉚釘、開口銷、螺釘、螺栓或類似部件得到固定。
所述保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件2具有錐形或彎曲外表面1(參見圖 2B)，在后一情況下，是旋轉(zhuǎn)拋物線或雙曲線(未示出)或半球形10 (參 見圖1B)，以通過(guò)這些兒何形狀中的一些實(shí)現(xiàn)沖擊偏轉(zhuǎn)特性。此外，提 供了較高的抗壓縮性，與常用螺紋保護(hù)套中目前的圓柱形保護(hù)套相比更 咼°
圖2A和2B表示本發(fā)明的裝置具有外錐形表面。保護(hù)套1的側(cè)壁4 與變窄內(nèi)壁7之間的厚度因此保持恒定。在所述側(cè)壁4上采用金屬錐形保 護(hù)套或"緩沖器"。當(dāng)所述金屬保護(hù)套或"緩沖器"加強(qiáng)件2穿過(guò)通過(guò)保護(hù)套 主體1的干涉鎖定的第一錐形空腔13到達(dá)其最終位置時(shí)，通過(guò)壓力將其 鎖定在保護(hù)套主體1上。所述第一錐形空腔13與保護(hù)套主體1的側(cè)壁4 具有相同的錐度。所述第一錐形空腔13在比第一錐形空腔13錐度更大的 第二錐形空腔11中延伸，從而使作用的載荷偏轉(zhuǎn)。
圖3表示分別布置在第一縫隙Hl中的周緣6下方以及第二縫隙H2 中的所述保護(hù)套主體1的下開口部分3內(nèi)的第一和第二密封環(huán)14， 14'。
圖4A表示布置在所述保護(hù)套主體1的周緣6下方的內(nèi)加強(qiáng)環(huán)15。
圖4B表示布置在所述保護(hù)套主體1的周緣6側(cè)面上的外加強(qiáng)環(huán)15'。
權(quán)利要求
1. 一種用于管材(T)的端部保護(hù)裝置，優(yōu)選用于石油工業(yè)用管、OCTG、“管線用管”以及類似材料的端部保護(hù)裝置，其特征在于所述裝置由兩部分構(gòu)成一個(gè)是被定義為保護(hù)套主體(1)的第一圓柱形部件，其包括開口下部(3)、側(cè)壁(4)以及由周緣(6)和限定插口(5)的開口(8)組成的上部(3’)，管材(T)的端部插入所述插口(5)；第二部件是被定義為保護(hù)套或“緩沖器”加強(qiáng)件(2)，其具有外彎曲或錐形表面，通過(guò)緊固裝置(9)固定在所述保護(hù)套主體(1)的上部(3’)上。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)壁(7)從所述保 護(hù)套主體(1)的下部(3)向上部(3，)變窄。
3. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述緊固裝置(9)被設(shè) 計(jì)成從所述保護(hù)套加強(qiáng)件(2)的下部(3")裝配在所述保護(hù)套主體(1) 的所述周緣(6)下方。
4. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述緊固裝置(9)是與 所述保護(hù)套主體(1)的外表面干涉的緊固裝置。
5. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述緊固裝置(9)是第 三部件。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第三部件是螺紋、 抱釘、鉚釘、螺釘、帶箍和鎖。
7. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套(1)的所述 開口下部(3)包括至少一個(gè)第一縫隙(Hl)，第一低模量密封環(huán)(14) 插入其中，管材(T)的斜面端部與所述保護(hù)套主體(1)接觸。
8. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套主體(1)的 所述周緣(6)包括至少一個(gè)第二縫隙(H2)，第二下密封環(huán)(14')插入 其中，管材(T)的端部與所述保護(hù)套主體(1)接觸。
9. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，插口 (5)的所述變窄內(nèi) 壁(7)具有螺紋。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，插口 (5)的所述變窄內(nèi)壁(7)的螺紋與管材(T)的端部螺紋匹配。
11. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套主體(1) 由高重復(fù)利用率的HDPE、 PET或PP型材料制成，其包括纖維或玻璃球 體、碳、纖維質(zhì)天然網(wǎng)或類似材料的加強(qiáng)件；或者由高生物降解性塑料例 如HDPE、 PP或類似聚烯烴型材料制成，該材料具有PLA、 PHB含氧生 物降解聚合體。
12. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套主體(1) 的所述變窄側(cè)壁(4)與所述內(nèi)壁(7)之間的厚度足夠薄以避免因材料膨 脹而產(chǎn)生的影響。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套主體(1) 包括至少一個(gè)最高模量和韌性的任意聚合物材料的加強(qiáng)環(huán)(15， 15，)， 以提高抗沖擊性，并且在保護(hù)套主體具有厚度的情況下同時(shí)得到保持。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述至少一個(gè)加強(qiáng) 環(huán)(15， 15')不與所述管材(T)形成接觸時(shí)，其是金屬材料。
15. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)加強(qiáng)環(huán) (15， 15')布置在所述周緣(6)之下或之上，并且處于所述周緣(6)的周圍。
16. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套主體(1) 包括布置在所述周緣(6)之下的第一加強(qiáng)環(huán)(15)以及布置在所述周緣(6)之上且周圍的第二加強(qiáng)環(huán)(15，)。
17. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套或"緩沖器" 加強(qiáng)件(2)由塑料或金屬材料制成。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述塑料材料是HDPE、 PET或PP型高重復(fù)利用率的材料，其包括纖維或玻璃球體、碳、纖維質(zhì) 天然網(wǎng)或類似材料的加強(qiáng)件；或者由高生物降解性塑料例如HDPE、 PP 或類似聚烯烴型材料制成，該材料具有PLA、 PHB含氧生物降解聚合體 或類似物。
19. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套或"緩沖器" 加強(qiáng)件(2)的彎曲外表面為橢圓、旋轉(zhuǎn)拋物線或雙曲線或半球形(10)。
20.如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述保護(hù)套或"緩沖器" 加強(qiáng)件(2)是透明的，以對(duì)所述管材(T)內(nèi)的元件進(jìn)行可視檢查。
全文摘要
一種用于管材(T)，優(yōu)選用于石油工業(yè)用管、OCTG、“管線用管”以及類似材料的端部保護(hù)裝置，所述裝置由兩部件構(gòu)成一個(gè)被定義為保護(hù)套主體(1)的第一圓柱形部件，其包括開口下部(3)、側(cè)壁(4)以及由周緣(6)和限定插口(5)的開口(8)組成的上部(3’)，管材(T)的端部插入所述插口(5)；被定義為保護(hù)套或“緩沖器”加強(qiáng)件(2)并具有外彎曲或錐形表面的第二部件，其能夠通過(guò)緊固裝置(9)固定在所述保護(hù)套主體(1)的上部(3’)上。
文檔編號(hào)B65D59/00GK101412452SQ200810210118
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者烏戈·恩斯特, 路易斯·埃里捷, 馬蒂亞斯·佩雷拉 申請(qǐng)人:希德卡公司