專利名稱：容納腐蝕性流體的金屬管的螺紋連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)部有涂層或沒(méi)有涂層的二根金屬管之間的螺紋連接，更具體地說(shuō)，涉及容納腐蝕性流體的二根金屬管之間的一種螺紋連接。
已經(jīng)知道有一些用于油井或氣井的金屬管的螺紋連接，這些金屬管(例如)可以是用于將油或氣提升至地面來(lái)的生產(chǎn)用管子，或是用于加固油、氣井周圍的土壤的套管。
一般，這種螺紋連接有二種形式a)整體式；即第一根管的末端有陽(yáng)螺紋配合件，而要連接的第二根管的末端有陰螺紋配合件；b)配合式；即要連接的二根管的末端都作出陽(yáng)螺紋配合件，每一個(gè)末端分別擰入在其每一端上都作出一個(gè)陰螺紋配合件的一個(gè)短的配合件中。
法國(guó)專利FR-A-1489013說(shuō)明一種帶有梯形螺紋的整體式螺紋連接。陽(yáng)螺紋配合件末端作出一個(gè)凹入的錐形形狀；在該螺紋連接裝配完成時(shí)，該凹入的錐形形狀靠在陰螺紋配合件的螺紋基部上作出的一個(gè)凸起的錐形肩部上。另外，該陽(yáng)螺紋配合件的外部末端邊緣稍微倒角，可與該陰螺紋配合件上作出的相應(yīng)的凹的截錐部分配合接觸，從而可在該二個(gè)配合件連接使用幾次之后，仍可保證很好的氣體密封性。
該專利還說(shuō)明了一種選擇方案，當(dāng)管中循環(huán)的流體為腐蝕性流體，或?qū)茏拥慕饘儆懈g性的流體時(shí)，用于該管子的連接部?jī)?nèi)部涂有一層搪瓷或環(huán)氧樹(shù)脂。
當(dāng)在管子中循環(huán)的流體包括帶有氯化物和／或溶解的氧或CO2的水，因而對(duì)所用的金屬有很強(qiáng)的腐蝕作用時(shí)，管子的內(nèi)部也需要涂層。
為了防止腐蝕性流體滲入上述法國(guó)專利中所述的陰螺紋配合件螺紋長(zhǎng)度基部的肩部中，上述法國(guó)專利FR-A-1489013提出，在該陽(yáng)螺紋配合件末端內(nèi)，設(shè)置一個(gè)輔助的密封圓環(huán)的放置槽，該槽靠在該陽(yáng)螺紋配合件末端的涂層區(qū)域，和與管子內(nèi)部涂層連續(xù)的、上述陰螺紋配合件的螺紋長(zhǎng)度基部的肩部上。
歐洲專利申請(qǐng)EP-A-0759497號(hào)公布了一種用于改進(jìn)從油田回收碳?xì)浠衔锏淖⑺墓茏勇菁y連接。通常，注入這種井中的水為腐蝕性很強(qiáng)的充氧的鹽水。
EP-A-0759497還說(shuō)明了一種螺紋和配合式(T&C)的連接。該連接的配合件內(nèi)部，在突出出來(lái)的中心部分的每一端，包括一個(gè)環(huán)形的肩部，接著是陰螺紋；而該連接的管子的外部，向著其末端作有陽(yáng)螺紋，接著是一個(gè)環(huán)形的、與上述配合件的肩部互補(bǔ)的橫向支承表面，最后是末端帶有一個(gè)環(huán)形徑向表面的光滑區(qū)域。
在二根管子的末端之間放置一個(gè)軟的合成材料制的密封圈。該密封圈被管子末端壓縮，而管子末端的位置則由裝配結(jié)束時(shí)，該管子的支承表面在該配合件的相應(yīng)表面上的推力確定。管子的內(nèi)表面和環(huán)形端面涂覆一層合成樹(shù)脂，通過(guò)該壓縮的密封圈，可以防止腐蝕性液體滲入該連接的金屬零件中。
EP-A-0759497還說(shuō)明了一種整體式的螺紋連接方式，該方式是直接由上述的T&C連接方式演變而來(lái)的、但支承表面移到了陰螺紋配合件的自由端。
這種帶由由軟的合成材料制成的密封圈的連接不可能做到完全緊密、特別是不能完全保證氣體的密封；因?yàn)?，由該軟材料制的密封圈產(chǎn)生的接觸壓力，比金屬對(duì)金屬的彈性變形所產(chǎn)生的接觸壓力小得多，如在FR-A-1489013中所述那樣。
本發(fā)明的目的是要提供一種用于金屬管，特別是容納腐蝕性流體的金屬管的、非?？煽亢兔芊庑院芎玫穆菁y連接。
在經(jīng)過(guò)幾次裝拆循環(huán)之后，該螺紋連接還必需保持良好的密封性和抗機(jī)械應(yīng)力的能力，因?yàn)榻饘俟茏颖匦柩b拆許多次。
該螺紋連接可以作成整體式連接和T&C方式的連接；而在后一種情況下，必需用的配合件的生產(chǎn)成本較低。
另外，該螺紋連接還可以放在二根可以耐受裝在其中的液體腐蝕的金屬管子之間；放在二根不耐腐蝕，但內(nèi)部涂有不與腐蝕流體起化學(xué)作用的涂層的金屬管子之間；和放在一根耐腐蝕的金屬管子和一根內(nèi)部有涂層的管子之間。
顯然，利用內(nèi)部涂層可以使用不太貴重的金屬來(lái)制造管子(因此，比較便宜)。
當(dāng)使用內(nèi)部涂層的管子時(shí)，必需使該螺紋連接既能與厚度為百分之幾毫米的薄涂層適應(yīng)；又能與襯在主管內(nèi)部，和固定在主管上，由較脆的材料制成的、厚度大約為幾毫米的管狀的涂層相適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，一種二根金屬管之間的整體式螺紋連接，該金屬管包括一個(gè)在第一根管子的末端外部形成的、作有陽(yáng)螺紋的部分；和在第二根管子末端的內(nèi)部形成的、作有陰螺紋的部分。
該作有陽(yáng)螺紋的部分包括一個(gè)陽(yáng)螺紋部分和一個(gè)沒(méi)有陽(yáng)螺紋的部分，后者位于該作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端。
該作有陰螺紋的部分包括一個(gè)陰螺紋部分，和一個(gè)沒(méi)有陰螺紋的部分；后者位于與該作有陰螺紋的部分的自由端相對(duì)的一端。
該陽(yáng)螺紋部分或陰螺紋部分(例如)，可以為圓錐形螺紋；或二個(gè)圓柱形的二臺(tái)階式螺紋的組合。該作有陽(yáng)螺紋部分上的陽(yáng)螺紋部分，擰入該作有陰螺紋的部分上的陰螺紋部分中；而該沒(méi)有陽(yáng)螺紋的部分與作有陰螺紋的部分上的沒(méi)有陰螺紋部分的配合工作。
該作有陽(yáng)螺紋的部分上的沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分向著所述作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端依次包括作在管子厚度的一部分上的一個(gè)環(huán)形橫向支承表面；外直徑減小的凸部的外圓周表面；和一個(gè)環(huán)形徑向表面，它與所述第一根管子的內(nèi)圓周表面連接。
該環(huán)形徑向表面又稱為第一根管子的環(huán)形內(nèi)端面。
該作有陰螺紋的部分上的沒(méi)有陰螺紋部分向著所述作有陰螺紋的部分的自由端的相反端，依次包括一個(gè)環(huán)形的橫向支承表面，該支承表面形成一個(gè)與作有陽(yáng)螺紋的部分上的支承表面互補(bǔ)的肩部；一個(gè)稱為增強(qiáng)區(qū)的一個(gè)區(qū)的內(nèi)圓周表面；密封圈的槽的內(nèi)圓周表面；和一個(gè)稱為第二根管子的環(huán)形內(nèi)端面的環(huán)形徑向表面；該環(huán)形內(nèi)端面與第二根管子的內(nèi)圓周表面連接。
該作有陽(yáng)螺紋的部分上的支承表面，靠在該作有陰螺紋的部分上的支承表面上。
該二根管子的環(huán)形內(nèi)端面彼此相對(duì)和彼此隔開(kāi)一定距離；在本文件中，術(shù)語(yǔ)“管子的徑向的環(huán)形內(nèi)端面”表示這些表面與該連接的軸線垂直或差不多垂直。
由合成材料制成的密封圈，直接或間接地放置在該二根管子的環(huán)形內(nèi)端面之間，形成對(duì)裝在管內(nèi)的流體的第一個(gè)密封裝置，并直接或間接地被所述的環(huán)形內(nèi)端面沿軸向壓縮。
該密封圈由與連接管子中容納的流體不起化學(xué)作用的材料制成。
該連接的作有陽(yáng)螺紋部分和作有陰螺紋部分上的每一個(gè)沒(méi)有螺紋的部分還包括一個(gè)環(huán)形的、位于該螺紋部分和支承表面之間的金屬密封表面；該作有陽(yáng)螺紋的部分上的金屬密封表面，以正的直徑過(guò)盈，靠在該作有陰螺紋的部分上的金屬密封表面上。
在本文件中，術(shù)語(yǔ)“二個(gè)回轉(zhuǎn)表面的配合點(diǎn)之間的直徑過(guò)盈”表示在裝配前，在一個(gè)陽(yáng)螺紋表面的一個(gè)參考點(diǎn)和一個(gè)陰螺紋表面上的相應(yīng)的一個(gè)接觸點(diǎn)之間測(cè)量的直徑的代數(shù)差。在該陽(yáng)螺紋的金屬密封表面和陰螺紋的金屬密封表面之間的接觸壓力的值為該直徑過(guò)盈值的函數(shù)。
在上述作有陽(yáng)螺紋的部分上的凸部的外圓周表面，和上述作有陰螺紋的部分上的增強(qiáng)區(qū)域的、與該凸部的外圓周表面相對(duì)的圓周表面之間，保持一個(gè)間隙。
這樣，本發(fā)明解決了利用二個(gè)順序的適當(dāng)放置的、每一個(gè)具有自己功能的密封裝置，形成一個(gè)密封性很好的整體式螺紋連接的問(wèn)題。接觸壓力中等的密封圈可以阻止腐蝕性的流體滲入該配合件中，而接觸壓力非常大的密封表面則可使該連接的總的密封性提高。
在密封表面區(qū)域處的管壁厚度較大，表示可以承受非常大的接觸壓力。
在該管子凸部的外圓周表面和配合件的增強(qiáng)區(qū)的內(nèi)圓周表面之間保持的間隙，可以防止密封表面之間的接觸壓力卸除。
支承表面靠在密封圈的密封表面之間還可減小腐蝕的危險(xiǎn)。
本發(fā)明還提供了一種二根金屬管之間的螺紋和配合式連接，在該二根金屬管的每一根金屬管的末端外圓周上，形成一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分；而在配合件的每一個(gè)末端的內(nèi)圓周上，形成一個(gè)作有陰螺紋的部分；在該配合件上，二個(gè)作有陰螺紋的部分背對(duì)背地彼此相反地配置。
每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分包括陽(yáng)螺紋部分和沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分；后者位于作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端。
每一個(gè)作有陰螺紋的部分包括陰螺紋部分和在作有陰螺紋的部分的自由端的相反一端上的沒(méi)有陰螺紋部分。
該陽(yáng)螺紋部分或陰螺紋部分(例如)可以是圓錐形螺紋或二個(gè)圓柱形、有二個(gè)臺(tái)階式的累紋的組合。每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分上的陽(yáng)螺紋部分，擰入相應(yīng)的作有陰螺紋的部分上的陰螺紋部分中；而每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分的沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分，與相應(yīng)的作有陰螺紋部分上的沒(méi)有陰螺紋部分配合工作。
每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分上的沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分，向著所述作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端，依次包括一個(gè)作在管子厚度的一部分上的一個(gè)環(huán)形橫向支承表面；外徑減小的凸部的外圓周表面；和稱為環(huán)形內(nèi)端面的一個(gè)環(huán)形徑向表面；該環(huán)形內(nèi)端面與管子的內(nèi)圓周表面連接。
所述環(huán)形內(nèi)端面彼此相對(duì)配置，并且彼此隔開(kāi)一定距離。
該配合件的每一個(gè)作有陰螺紋的部分上的沒(méi)有陰螺紋部分，向著所述作有陰螺紋的部分的自由端的相反一端依次包括一個(gè)環(huán)形的橫向支承表面，該支承表面形成一個(gè)與相應(yīng)的作有陽(yáng)螺紋的部分上的支承表面互補(bǔ)的肩部；一個(gè)稱為增強(qiáng)區(qū)域的區(qū)域的內(nèi)圓周表面；和密封圈的槽表面；該槽表面與配合件的另一個(gè)作有陰螺紋的部分上的密封圈槽表面共面。
每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分上的支承表面，靠在相應(yīng)的作有陰螺紋的部分上的支承表面上。
由合成材料制成的密封圈，直接或間接地放置在二根管子的環(huán)形內(nèi)端面之間，形成在管內(nèi)所裝流體的第一個(gè)密封裝置，并且被所述的環(huán)形內(nèi)端面在軸向壓縮。
該密封圈由與裝在連接管子中的流體不起化學(xué)作用的材料制成。
該連接的每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋部分和作有陰螺紋部分的每一個(gè)沒(méi)有螺紋部分還包括一個(gè)環(huán)形的、位于有螺紋部分和支承表面之間的金屬密封表面；每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分上的金屬密封表面以正的直徑過(guò)盈靠在相應(yīng)的作有陰螺紋的部分上的金屬密封表面上。
在每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分的凸部的外圓周表面，和相應(yīng)的作有陰螺紋的部分上的、與相對(duì)的圓周增強(qiáng)區(qū)的圓周表面之間，保持一個(gè)間隙。
由于與整體式連接同樣的理由，本發(fā)明解決了生產(chǎn)密封性非常好的T&C連接的問(wèn)題。
現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明可以用于本發(fā)明的整體式連接和T&C連接的一些具體例子或優(yōu)點(diǎn)。
最好，二根管子的環(huán)形內(nèi)端面的外徑和內(nèi)徑基本上相同。
作有陽(yáng)螺紋的部分上的支承表面為一個(gè)開(kāi)放的凹下去的錐形表面，而作有陰螺紋的部分上的支承表面為凸起的圓錐形表面，其頂部半角與作有陽(yáng)螺紋的部分上的支承表面的頂部半角相等。
最好，這些支承表面的頂部半角在70°～85°范圍內(nèi)，作有陰螺紋的部分上的增強(qiáng)區(qū)域的內(nèi)圓周表面的直徑，隨著與支承表面的距離增大而減小。這可增加后者的機(jī)械強(qiáng)度，在本文件的其余部分，對(duì)于作有陰螺紋的部分上的增強(qiáng)區(qū)域的內(nèi)圓周表面將用簡(jiǎn)化說(shuō)法“增強(qiáng)表面”。
作有陰螺紋的部分上的支承表面，和同一個(gè)作有陰螺紋的部分上的增強(qiáng)區(qū)域之間的角度為直角或鈍角。
作有陽(yáng)螺紋的部分上的金屬密封表面和作有陰螺紋的部分上的金屬密封表面均為圓錐表面，其頂部半角基本上相同，這些表面的直徑向著作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端逐漸減小。該陽(yáng)螺紋和陰螺紋的金屬密封表面的頂部半角最好在2°～30°范圍內(nèi)。
為了防止特別是在裝配過(guò)程中密封圈從其槽中脫出。密封圈的外圓周表面靠在作有陰螺紋的部分上的槽的圓周表面的至少一個(gè)直線部分上。
該密封圈包括可防止它向著密封圈軸線徑向移動(dòng)的機(jī)械阻擋裝置，這種徑向移動(dòng)可使得密封圈從其槽中脫出。這可使腐蝕性流體滲入該連接中，這個(gè)裝置(例如)可以是將該密封圈裝在管子的凸部上或管子的端面上的裝置。
該連接的管子的環(huán)形端面與密封圈接觸，該環(huán)形端面為稍微凸起的圓錐形表面，可以楔入密封圈中，防止密封圈向著其軸線作徑向移動(dòng)。
為了降低管子的成本，最好這些管子由對(duì)該管子內(nèi)容納的流體的腐蝕性耐受性較低的金屬制成。該螺紋連接的至少一根管子的內(nèi)圓周表面和環(huán)形內(nèi)端面帶有涂層，必需保證該涂層在這二個(gè)表面之間是連續(xù)的。這樣可防止腐蝕性的冷凝物或液體滲入這二個(gè)表面之間。
這樣，本發(fā)明可適用于混合管子，其中每一根管子都由耐腐蝕性較低的金屬制成主管，其內(nèi)圓周表面和環(huán)形內(nèi)端面上設(shè)有涂層。在這種情況下，密封圈通過(guò)該涂層間接地靠在管子的環(huán)形內(nèi)端面上。
該涂層可以是涂在或噴射在該連接的管子的內(nèi)圓周表面和環(huán)形內(nèi)端面上的一層較薄的材料(例如，環(huán)氧樹(shù)脂)。
該涂層也可以較厚。
該管子的內(nèi)圓周表面的涂層可以使用一根合成材料制成的管，或利用適當(dāng)?shù)姆椒?例如，水泥粘接，粘接劑粘接，放入粘接樹(shù)脂，焊接，電鍍等)將金屬襯在主管內(nèi)面、并與主管固定這樣來(lái)得到。
該內(nèi)襯管的橫向端面放置在與該主管的環(huán)形內(nèi)端面的同一個(gè)橫截面上；所述環(huán)形內(nèi)端面上的涂層的連續(xù)性利用一個(gè)環(huán)形法蘭來(lái)保證；該法蘭的一個(gè)表面與管子的環(huán)形內(nèi)端面和內(nèi)襯管的端面固定，而該法蘭的相對(duì)的表面則靠在密封圈上。
在該作有陽(yáng)螺紋的部分上，該法蘭構(gòu)成一個(gè)混合凸部的最后端部分，該混合凸部的外圓周表面，與增強(qiáng)區(qū)的內(nèi)圓周表面之間有一個(gè)間隙。
該密封圈通過(guò)固定在這些表面上的法蘭，間接地靠在該管子的環(huán)形內(nèi)端面上。
考慮到該法蘭的厚度，該作有陽(yáng)螺紋的部分上的混合凸部，是由環(huán)形法蘭構(gòu)成，該混合凸部的金屬部分的長(zhǎng)度為零。
顯然，該法蘭必需固定在內(nèi)襯管的端面上，以防止液體在這二個(gè)零件之間通過(guò)，該法蘭可用粘接或任何其他相當(dāng)?shù)姆椒ü潭ㄔ趦?nèi)襯管的端面上。
最好，該內(nèi)襯管，利用一層粘接在主管和內(nèi)襯管上的較厚的粘接材料層，固定在該主管上。這里所用的術(shù)語(yǔ)“較厚的粘接層”表示該層的厚度大約為1mm或幾個(gè)mm。這種粘接層可以吸收(例如)在主管末端作錐度所形成的管子內(nèi)表面的不規(guī)則的幾何形狀。
在這種情況下，朝向環(huán)形內(nèi)端面的法蘭的表面包括一個(gè)突出來(lái)的固定裝置，可與粘接層的端面上的一個(gè)具有互補(bǔ)形狀的裝置配合工作。
法蘭在其內(nèi)徑處，與套管成直角，該套管可通過(guò)其外圓周表面，與內(nèi)襯管的內(nèi)圓周表面固定。
顯然，內(nèi)襯管的套管必需固定，以防止液體在這二個(gè)零件之間通過(guò)。固定方法可采用粘接或任何其他相當(dāng)?shù)姆椒ā?br> 最好，法蘭，由與內(nèi)襯管相同的材料制成。這樣便于連接，還可避免在該螺紋連接受熱時(shí)，套管與內(nèi)襯管連接處產(chǎn)生應(yīng)力。
作為一個(gè)例子，內(nèi)襯管的材料可以是用玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂。
最好，密封圈靠在法蘭上的支承表面為稍微凸起的圓錐形表面。這種配置方式可在該法蘭是由較脆的材料制成時(shí)，可減少法蘭產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)。
因?yàn)門(mén)&C連接需要的密封圈直徑太大，這樣，在壓縮過(guò)程中會(huì)有產(chǎn)生撓曲的危險(xiǎn)，因此，該密封圈可由二個(gè)可變形的、由合成材料制成的密封圈構(gòu)成的等價(jià)的密封裝置代替。該二個(gè)可變形的密封圈共軸地放在一個(gè)中心密封圈的每一側(cè)。該中心密封圈由比制造該二個(gè)可變形的密封圈的材料硬度較高的、并且對(duì)流體的腐蝕性不敏感的材料制成。該二個(gè)可變形的密封圈中的每一個(gè)密封圈的一側(cè)，靠在涂層或不涂層的管子的環(huán)形內(nèi)端面上，而另一側(cè)則靠在該中心密封圈的端面上。
最好，該二個(gè)可變形的密封圈的外圓周表面靠在該配合件的內(nèi)圓周表面上作出的槽上。
現(xiàn)在來(lái)詳細(xì)說(shuō)明與本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的非限制性例子有關(guān)的附圖。


圖1表示構(gòu)成本發(fā)明的T&C(螺紋和配合件式)連接的二根管子的縱截面的總圖；圖2表示本發(fā)明的連接的橫截面的詳細(xì)情況，其中圖1所示的二根管子已經(jīng)連接起來(lái)；圖3表示圖2所示的密封圈的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖4表示本發(fā)明的T&C連接的中心部分的縱截面，其中，連接管子帶有內(nèi)部襯管；圖5表示圖4所示的螺紋連接的一種變型；圖6表示本發(fā)明的T&C連接的中心部分的縱截面，其中，二根管子內(nèi)部涂有一層噴涂涂層，密封圈用一個(gè)等價(jià)的密封裝置代替；圖7表示本發(fā)明的一個(gè)整體式螺紋連接的中心部分的縱截面，其中，只有作出陽(yáng)螺紋的管子帶有內(nèi)部襯管；圖8表示圖4所示的螺紋連接的一個(gè)變型。
圖1表示可以利用已經(jīng)固定在管子10＇上的一個(gè)配合件20擰在一起的二根金屬管子10，10＇。管10稱為該連接的第一根管子，管子10＇稱為該連接的第二根管子。在管子10，10＇的端面末端的外面為作有陽(yáng)螺紋的部分1，1＇；其中，作有陽(yáng)螺紋的部分1＇作有陽(yáng)螺紋的部分1對(duì)稱。
在上述配合件20的二個(gè)末端的每一個(gè)的內(nèi)部，為作有陰螺紋的部分2，2＇。這二個(gè)作有陰螺紋的部分是相同的、并且對(duì)于該配合件的橫向中線對(duì)稱。
因?yàn)檫B接是對(duì)稱的、以下只說(shuō)明管子10借助作有連接螺紋的部分1，2與配合件20的連接；管子10＇可以同樣地借助作有連接螺紋的部分1＇，2＇與配合件20連接。
金屬管子，例如可以是生產(chǎn)用管子；或是安裝成一排，供容納腐蝕性流體(例如含有濕的CO2的碳?xì)浠衔?，或碳?xì)浠衔?、水與氯化物(鹽水)的混合物)和腐蝕性流體循環(huán)用的油井或氣井的套管。
根據(jù)腐蝕性流體的性質(zhì)不同，這些管子10，10＇可由馬氏體不銹鋼，含有22％Cr的奧氏體-鐵氧體不銹鋼，或含有28％Cr的鎳合金制成。
向著該連接的管子的自由端17延伸的、在該管子外表面上的作有陽(yáng)螺紋的部分1包括帶梯形螺紋的圓錐形陽(yáng)螺紋13；接著是帶有一個(gè)環(huán)形金屬密封表面14，一個(gè)橫向的環(huán)形支承表面15，和伸出在該橫向環(huán)形支承表面之外的一個(gè)凸部16的外圓周表面的沒(méi)有螺紋部分。
該環(huán)形金屬密封表面14為一個(gè)圓錐表面，其直徑向著管子10的自由端17逐漸減小，其頂部半角為20°。為了保證氣體密封，也可以使用低至2°，高至30°的頂部半角值。
上述橫向的環(huán)形支承表面15具有只在管子厚度的一部分上加工出的、頂部半角為75°的一個(gè)開(kāi)放的凹下去的圓錐形表面。該橫向環(huán)形支承表面的高度與裝配時(shí)該連接的扭矩相適應(yīng)。
伸出在該橫向環(huán)形支承表面15之外的凸部16的厚度較小，這是因?yàn)樵摍M向環(huán)形支承表面使凸部16的厚度減小造成的。
該凸部16的外圓周表面為一個(gè)圓錐形表面，其直徑向著管子10的自由端17逐漸減小，其頂部半角為20°。
凸部16的末端為一個(gè)徑向的環(huán)形表面17，即表面17與該連接的軸線X-X垂直或基本上垂直。
管子10＇的內(nèi)圓周的終端，為與管子10的環(huán)形徑向表面17相對(duì)的一個(gè)環(huán)形徑向表面17＇。
環(huán)形表面17和17＇在徑向方向的厚度相同，稱為“管子的環(huán)形內(nèi)端面”。
配合件20的內(nèi)圓周表面上，帶有一個(gè)與上述作有陽(yáng)螺紋部分上的裝置相應(yīng)的、并與該裝置配合的裝置。
從該配合件20的自由端初始，該作有陰螺紋的部分2包括與上述陽(yáng)螺紋形式相同，并與陽(yáng)螺紋互補(bǔ)的陰螺紋23；帶有一個(gè)斜率與方向與上述管子上的作有陽(yáng)螺紋的部分的密封表面相應(yīng)的錐度的圓錐形密封表面24；高度，錐度和方向都與管子10上的作有陽(yáng)螺紋的部分上的環(huán)形支承表面15相適應(yīng)的一個(gè)凸起的圓錐形支承表面25；一個(gè)直徑隨著與該凸起的圓錐形支承表面的距離增大而減小，頂部半角為20°的、與上述管子10上的凸部16的外圓周表面配合的圓錐形增強(qiáng)表面26；和位于該配合件20的內(nèi)圓周上的一個(gè)空心部分中，并且基本上在配合件20的中心處的、用于放置密封圈40的槽(21，22，22＇)。
應(yīng)當(dāng)注意，配合件20的作有陰螺紋的部分上的圓錐形增強(qiáng)表面26，相對(duì)于圓錐形鄰接面25成95°角。雖然，該二個(gè)表面25，26的高度較低，但這種結(jié)構(gòu)可以在管子10和配合件20的支承表面15，25上產(chǎn)生較大的安裝扭矩。
圖3所詳細(xì)表示的密封圈40由不與管子中所容納的流體起化學(xué)作用的可變形的合成材料制成。
該密封圈包括外部終端有邊緣44，44＇的二個(gè)端面41，41＇，一個(gè)內(nèi)圓周表面42和一個(gè)外圓周表面43。
密封圈40的外圓周表面43是凸起的、它由從外部形成該二個(gè)邊緣44，44＇的二個(gè)圓錐表面包圍的一個(gè)圓柱形表面構(gòu)成。
該中心部分的圓柱形表面靠在密封圈槽21的中心圓柱形部分上，可防止在裝配過(guò)程中，密封圈40在徑向方向移動(dòng)。
相反，在密封圈40的邊緣44，44＇的圓錐形外表面，和密封圈槽21的也是圓錐形的邊緣22，22＇之間有間隙。這個(gè)間隙在軸向方向的寬度均為1mm左右，它可以允許在配合件20與管子10＇連接后，再放入密封圈40；或者它可允許將管子10＇擰入已經(jīng)放入了密封圈40的配合件20中，而不會(huì)使密封圈從其槽中脫出。
密封圈40的端面41和41＇為基本上與該連接的軸線垂直的二個(gè)平面。端面41＇向著管子10＇，它直接沿著軸向方向靠在管子10＇的環(huán)形內(nèi)端面17＇上。端面41則朝向管子10，并靠在管子10的環(huán)形內(nèi)端面17上。
在該連接裝配時(shí)，邊緣44，44＇的作用將在下面說(shuō)明。
裝配前，上述密封圈內(nèi)圓周表面42的直徑比管子10和10＇的末端直徑大。裝配該連接時(shí)，這個(gè)直徑差值將在下面給出。
圖2表示在該連接裝配結(jié)束時(shí)，圖1所示的各個(gè)零件。
在將管子10上的作有陽(yáng)螺紋的部分1擰入配合件20上的作有陰螺紋的部分2中的某一個(gè)時(shí)刻，管子10的環(huán)形端面17與可變形的密封圈40接觸。當(dāng)繼續(xù)擰緊時(shí)，密封圈40在管子10和10＇的環(huán)形內(nèi)端面17和17＇之間，沿軸向壓縮，這樣就可防止管子內(nèi)的腐蝕性流體中的液體成分，滲入該連接中。
然而，在這個(gè)擰緊階段，這種連接不能完全對(duì)高壓氣體或腐蝕性流體中的氣體成分進(jìn)行密封。
當(dāng)繼續(xù)擰緊時(shí)，首先，管子10和配合件20上的金屬密封表面14和24接觸，然后，在該二個(gè)表面之間形成彈性接觸壓力；最后，管子10的環(huán)形支承表面15與配合件20的支承表面25接觸，使裝配扭矩急劇增大。
金屬密封表面14和24之間的接觸壓力，由給定的幾何形狀，具體地說(shuō)是表面14，24的給定錐度和給定的金屬厚度所產(chǎn)生的直徑過(guò)盈量確定。
然而，金屬密封表面14和24之間的接觸壓力不能超過(guò)作有陽(yáng)螺紋部分1和作有陰螺紋部分2的金屬的屈服應(yīng)力極限；因?yàn)楫?dāng)超過(guò)該屈服極限時(shí)，金屬密封表面14和24會(huì)擦傷，并且在拆開(kāi)和重新裝配后會(huì)使連接的性質(zhì)和功能改變。
為了避免會(huì)減小金屬密封表面14和24之間的直徑過(guò)盈量的、管子的凸部16的外圓周表面和相對(duì)的作有陰螺紋的部分2上的增強(qiáng)內(nèi)表面26之間的全部接觸，該管子10的凸部16的外圓周表面，為與作有陰螺紋的部分2上的與之相對(duì)的增強(qiáng)的圓錐表面26一樣的、頂部半角為20°的圓錐表面。另外，在配合件20上的支承表面25的高度，比管子10的支承表面15的高度略小；這樣，在裝配過(guò)程中和在裝配結(jié)束時(shí)，作有陰螺紋的部分之上的增強(qiáng)內(nèi)圓周表面26與管子10的凸部16的外圓周表面之間，可形成一個(gè)至少為0．1mm的間隙。
管子10的凸部16的軸向長(zhǎng)度，是隨著該連接的幾何形狀，具體地說(shuō)是密封圈40的軸向厚度，和配合件20的支承表面25，25＇之間的距離變化而變化的。
短的凸部16意味著上述增強(qiáng)內(nèi)表面26區(qū)域較窄，需要密封圈40的軸向?qū)挾龋鄬?duì)其徑向厚度較大。密封圈40的寬度與其厚度之比應(yīng)為1．5或更小，如有可能，應(yīng)接近于1；因?yàn)閷挾龋穸戎却?，?huì)使密封圈40有撓曲的危險(xiǎn)。
下面將看到，當(dāng)作成一個(gè)混合凸部時(shí)，該混合凸部的金屬部分16的長(zhǎng)度可以為零。
當(dāng)考慮管子10的凸部16的外表面有錐度時(shí)，則該凸部16太長(zhǎng)會(huì)使管子10的環(huán)形內(nèi)端面17的厚度不夠。
另外，管子10，10＇的末端產(chǎn)生塑性變形，使在標(biāo)號(hào)18，18＇處的金屬向著管子的內(nèi)徑方向移動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)這種稱之為作出錐度的工序是熟知的。
密封圈40是由PTFE母體中加入25％的玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制成的?？梢允褂貌ＡЮw維含量較小的材料，但這樣會(huì)使材料的彈性模量減小，使得密封圈要進(jìn)一步變形才能得到同樣的接觸壓力。
當(dāng)裝配該連接時(shí)，根據(jù)該連接尺寸的不同，用25％玻璃纖維增強(qiáng)的、彈性模量大約為800Mpa的密封圈40，必需壓縮10％～25％，以保證在密封圈40的端面41，41＇上的接觸壓力大約為80～200MPa。
在裝配以后，密封圈40的內(nèi)圓周表面42的直徑基本上不能比管子10，10＇末端的直徑小，否則，密封圈會(huì)向內(nèi)突出出來(lái)，有妨礙在管子中運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)的危險(xiǎn)。因此，應(yīng)從裝配在使該密封圈40的軸向壓縮量等于其在徑向的直徑變形量，并使密封圈40的外表面緊貼在密封圈槽21上來(lái)考慮，計(jì)算該密封圈40的初始直徑。
密封圈40不能形成很好的氣體密封，在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，因?yàn)楣茏?0，10＇和配合件20上的金屬密封表面14，24，14＇，24＇不能很好地密封，因此，在密封圈40的外圓周上，存在著一個(gè)與流體壓力接近的氣體壓力。當(dāng)流體壓力迅速降低時(shí)，密封圈40的外圓周43上的反壓力變得比在密封圈內(nèi)表面42上的流體壓力高，因此，迫使該密封圈從其槽中脫出，從而可使腐蝕性的液體與該連接的金屬接觸。
密封圈40的端面41，41＇末端的外邊緣44，44＇，重疊在管子10，10＇的凸部16，16＇的末端，并將該可變形的密封圈安裝在凸部16和16＇上；從而可防止密封圈40向著其軸線產(chǎn)生偶然移動(dòng)。
另一個(gè)防止該密封圈40向著其軸線作徑向移動(dòng)的裝置(沒(méi)有示出)，是使管子10，10＇的環(huán)形端面17和17＇略微傾斜，使得這些表面為稍微凸起的圓錐形狀，頂部半角略小于90°，使得該管子的環(huán)形徑向表面楔入該可變形的密封圈40中，可防止該密封圈向著其軸線作徑向移動(dòng)。這樣，可將密封圈40的端面41，41＇作成可與管子10，10＇的環(huán)形端面配合的圓錐形狀。
圖4表示本發(fā)明的由低合金鋼制成的金屬管10和10＇的一種連接，在該金屬管10和10＇內(nèi)部，襯著二根厚度大約為2～3mm的管子51，51＇。
這二根內(nèi)部襯管，例如，可用由玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂制成。當(dāng)在該管中流動(dòng)的流體腐蝕性很強(qiáng)時(shí)，這種復(fù)合材料是特別適合的。這種腐蝕性很強(qiáng)的流體的一個(gè)例子是在100℃以上的天然氣，CO2和含有磨料砂粒的鹽水(=H2O+氯化物)的熱混合物，流體的壓力可達(dá)到10MPa以上。
填充玻璃纖維的環(huán)氧樹(shù)脂是一種可耐受由在管子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)引起的沖擊的材料，但這種材料不能通過(guò)塑性變形成形。
為了將內(nèi)部襯管51固定在主管10上，可以使用將主管10和內(nèi)部襯管51粘接在一起的、較厚的粘接層52形式的水泥或合成樹(shù)脂。US-A-3482007說(shuō)明了一個(gè)利用水泥粘接的固定過(guò)程的例子。
應(yīng)當(dāng)注意，足夠厚的粘接層52可以吸收在主管10的末端作出錐度18造成的幾何形狀不連續(xù)性。
最好，內(nèi)部襯管51在與管10的環(huán)形內(nèi)端面17相同的橫截面上切斷，使管子10的凸部16有足夠的長(zhǎng)度，這樣，切斷表面位于管子10的支承表面的頂點(diǎn)之外，便于切斷工序的進(jìn)行。
為了保證管子10，10＇的環(huán)形內(nèi)端面17，17＇上的涂層的連續(xù)性，在主管／襯管10+51和10＇+51＇的末端，嵌入和固定著一個(gè)環(huán)形法蘭70，70＇。
每一個(gè)法蘭70，70＇構(gòu)成帶有金屬凸部16，16＇的一種混合凸部的最末端部分，而密封圈40則通過(guò)固定在管子10，10＇的環(huán)形內(nèi)端面17，17＇上的法蘭70，70＇，間接地靠在該環(huán)形內(nèi)端面17，17＇上。
由于二個(gè)法蘭70，70＇相同，并且對(duì)稱地安裝，因此只對(duì)法蘭70進(jìn)行說(shuō)明。
法蘭70為環(huán)形形狀，相對(duì)于該連接徑向放置。
法蘭70的一個(gè)表面71粘接在管子10的環(huán)形內(nèi)端面17和內(nèi)部襯管51的端面上，粘接劑可防止腐蝕性液體滲入該內(nèi)部襯管51和主管10之間。
表面71包括一個(gè)與作在上述粘接層52的末端上，具有互補(bǔ)形狀的一個(gè)槽配合的環(huán)形突出部分73。該突出部分73和槽的配合，可將法蘭70固定在內(nèi)部襯管51的端面上。
法蘭70的另一個(gè)表面72靠在密封圈40上。
如同內(nèi)部襯管一樣，法蘭70也是由玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂制成的。這種材料比密封圈40的材料硬度大，因此可以很好地傳遞由管子10的凸部16產(chǎn)生的接觸壓力。
法蘭70的內(nèi)圓周表面為位于內(nèi)部襯管51的內(nèi)圓周表面的延長(zhǎng)部分上的一個(gè)圓柱形表面。這種配置方式可保證沿著管子的全長(zhǎng)，流體流動(dòng)的橫截面都是恒定不變的。
法蘭70的外圓周表面74是基本上位于管子10的凸部16的外圓周表面的延長(zhǎng)部分上的一個(gè)圓錐形表面，可使密封圈40的邊緣44與該外圓周表面74重疊。
圖5表示圖4所示連接的一種變型。法蘭60的表面61上不包括一個(gè)環(huán)形的突出部分，但該表面61在內(nèi)徑處與套管65成直角；而該套管65的外圓周表面則利用粘接劑，固定在內(nèi)部襯管51的內(nèi)圓周表面上。
這里，每一個(gè)法蘭60，60＇也構(gòu)成一個(gè)混合凸部的最后端部分；并且密封圈40通過(guò)固定在管子10，10＇的環(huán)形內(nèi)端面17，17＇上的法蘭60，60＇，間接地靠在該環(huán)形內(nèi)端面17，17＇上。
法蘭60和套管65的厚度應(yīng)足夠大，以承受機(jī)械應(yīng)力。
然而，為了在工作時(shí)不妨礙在管子中運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)，或被該物質(zhì)碰撞，該套管65的厚度有限制，其厚度最好為大約2～3mm。
另外，為了避免在工作過(guò)程中，妨礙在管子中運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)和被該物質(zhì)碰撞，套管65的內(nèi)圓周表面應(yīng)與內(nèi)部襯管51的內(nèi)圓周表面一致。
在圖8所示的變型中，在管子10，10＇的作有陽(yáng)螺紋的部分上的混合凸部只由法蘭70，70＇構(gòu)成，該混合凸部的金屬部分16，16＇的長(zhǎng)度為零，而管子10，10＇的環(huán)形內(nèi)端面17，17＇則位于管子10，10＇的支承表面15，15＇的根部。
環(huán)形法蘭70，70＇的外圓周表面與配合件20的增強(qiáng)的內(nèi)圓周表面區(qū)域26，26＇之間的間隙，可防止管子10的金屬密封表面14，和配合件的金屬密封表面24之間的接觸壓力卸除，并可防止法蘭70，70＇從主管中脫出。
還應(yīng)注意，法蘭60，70上的密封圈支承表面62或72作成略微凹下去的圓錐形狀，會(huì)使法蘭60或70的關(guān)鍵部分上的應(yīng)力過(guò)份增大，從而有使法蘭60或70產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)。雖然，在圖4或圖5中沒(méi)有示出，最好該法蘭60或70的密封圈支承表面62或72，作成頂部半角為大約85°的凸起的圓錐形狀。
雖然圖中沒(méi)有示出，還可以使用通過(guò)電鍍、層疊或擠壓與低合金鋼的主管固定在一起的、由耐腐蝕的金屬制成的內(nèi)部襯管。這樣，利用一個(gè)粘接法蘭(例如60或70)，可以保證主管10的環(huán)形內(nèi)端面17上的涂層的連續(xù)性。
上述內(nèi)部襯管還可用韌性足夠大的合成材料制成，以便能夠使該內(nèi)部襯管的末端彎成直角，形成覆蓋主管的環(huán)形內(nèi)端面的法蘭，而不會(huì)在變形區(qū)有產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)。這種變形性很好的內(nèi)部襯管具體地可由熱塑性的合成材料制成。
圖6表示一個(gè)T&C(螺紋和配合件)式的連接。該連接要求可變形的密封圈在軸向方向的寬度很寬，并且管子10，10＇的內(nèi)圓周表面和環(huán)形內(nèi)端面17，17＇的涂層為環(huán)氧樹(shù)脂式的合成材料的一層很薄的、厚度大約為0．04mm的噴涂層。
在這種情況下，該密封圈由放置在一個(gè)中心密封圈33每一側(cè)的二個(gè)可變形的密封圈31，32構(gòu)成的等價(jià)的密封裝置代替。該中間密封圈33由硬度比密封圈31，32的硬度高的材料制成(例如，玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂)，而可變形的密封圈31，32可由帶有25％玻璃纖維增強(qiáng)的PTFE制成。
該二個(gè)可變形的密封圈31，32可以粘接在中心密封圈33的端面35，35＇上。
該中心密封圈33的內(nèi)圓周表面位于管子10和10＇的涂層內(nèi)圓周表面的延伸部分上。
中心密封圈33的二個(gè)端面35，35＇可以是頂部半角為80°的、稍微凸起的截錐形表面，以便楔入可變形的二個(gè)密封圈31，32中，防止密封圈31，32從其槽中脫出。
這種楔緊作用也可由管子10，10＇的作成稍微凸起的截錐形狀的環(huán)形內(nèi)端面17，17＇來(lái)完成。
如上圖所示，密封圈31，32的外圓周靠在配合件20的內(nèi)圓周表面上，在裝配后，該二個(gè)密封圈31，32的內(nèi)徑至少應(yīng)與管子10，10＇的內(nèi)圓周表面直徑相等。
圖7表示一個(gè)低合金鋼制的、內(nèi)部有一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維襯管51的第一根管子；與由耐受在其內(nèi)部的流體腐蝕的合金(例如不銹鋼或沉淀硬化的鎳合金)制成的一個(gè)厚的附件210之間的整體式螺紋連接。
這種其中可切出整體式接頭的厚的附件，通常位于碳?xì)浠衔镉途牡撞俊?br> 切出陽(yáng)螺紋的部分1與圖5所示的該部分相同。作有陰螺紋的部分200直接在上述厚的附件(管)210的末端的內(nèi)圓周表面上形成；并且其上所包括的多個(gè)支承和密封表面221，223，224，225，226與圖1～圖5中所述的作有陰螺紋的部分2上的相應(yīng)支承表面和密封圈表面21，23，24，25，26相同，其配置方式也相同。
該作有陰螺紋的部分200包括在管210末端上作出的陰螺紋223，和沒(méi)有螺紋的部分。該沒(méi)有螺紋的部分，從陰螺紋223初始依次包括一個(gè)金屬密封表面224，一個(gè)環(huán)形橫向支承表面225，一個(gè)圓錐形增強(qiáng)表面226，一個(gè)密封圈40的槽221，和在其內(nèi)部末端的環(huán)形徑向表面217。
作在該形成陰螺紋的部分200末端上的該環(huán)形內(nèi)端面217，與上述金屬管210的本體的內(nèi)圓周表面連接。
與圖5所示一樣，管子10的內(nèi)部涂層的連續(xù)性由粘接在內(nèi)部襯管51和管子10的環(huán)形內(nèi)端面17上的套管法蘭60來(lái)保證。
與法蘭60相同的法蘭60＇，對(duì)稱地粘接在管狀附件210的內(nèi)圓周表面和環(huán)形內(nèi)端面217上。
還可以這樣放置法蘭60＇，即使得該附件管子210變厚些，以占據(jù)沒(méi)有安放該法蘭60＇和其套管65＇時(shí)空出的空間。
主管10和附件管210的內(nèi)端面17和217彼此相對(duì)，但由于有內(nèi)部襯管51，因此它們的內(nèi)徑不相同。
由玻璃纖維填充的PTFE制成的密封圈40放在法蘭60和60＇之間，可防止腐蝕性液體滲入該連接中。
密封圈40通過(guò)與管子的環(huán)形內(nèi)端面17，217固定的法蘭60，60＇，間接地靠在該環(huán)形內(nèi)表面17，217上。
下面的例子說(shuō)明了圖5所示結(jié)構(gòu)的T&C＇式連接的性能。
一排鉆井套管的外徑為7英寸(177．8mm)，每單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為29磅／英尺(43．2kg／m)，相應(yīng)的連接金屬管由APIL80等級(jí)低合金鋼(最小屈服應(yīng)力為551MPa)制成，管子的壁厚為10．36mm；螺紋截面形狀為梯形(每英寸5個(gè)螺紋)的圓錐形螺紋(直徑上的錐度為1／16)；金屬密封表面與管子軸線傾斜20°；頂部半角為75，高度為2．5mm的圓錐形支承表面；管端的凸部長(zhǎng)度為4mm，相對(duì)于管子軸線向外傾斜20°；內(nèi)部襯管厚度為2．5mm，由環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合材料制成，用水泥粘接在金屬管子上；法蘭由環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合材料制成，其厚度為2．5mm，法蘭套管的厚度相同，也為2．5mm；密封圈由帶25％玻璃纖維的PTFE制成，初始的軸向?qū)挾葹?．5mm，初始的徑向厚度為7．6mm，裝配后變形15％；裝配結(jié)束時(shí)所加的裝配扭矩為12750Nm。
進(jìn)行了下列試驗(yàn)依次裝配／拆開(kāi)5次；根據(jù)說(shuō)明書(shū)APISCT，在內(nèi)部水壓力作用下的性能；在內(nèi)部氣體壓力(與上述內(nèi)部水壓力相同)下的性能；第一種應(yīng)力組合35MPa的內(nèi)部水壓力；+330MPa的拉力(L80合金鋼的最小屈服應(yīng)力的60％)；+在彎曲角度為10°／30m時(shí)的彎曲；+瞬時(shí)減壓。
第二種壓力組合在室溫和100℃下的35MPa的內(nèi)部氣體壓力；+330MPa拉力(L80合金的最小屈服應(yīng)力的60％)；+彎曲角度為10°／30m的3個(gè)交替的彎曲循環(huán)；+以1．4MPa／mm的速率的減壓。
這些試驗(yàn)的性能判據(jù)是由根據(jù)說(shuō)明書(shū)NACE TM 0186的稱為“假日試驗(yàn)”的該螺紋連接的內(nèi)部襯管的內(nèi)圓周表面和法蘭套管與金屬管子之間的電氣絕緣試驗(yàn)決定的。這種電氣絕緣試驗(yàn)(13KV，連續(xù)電流)可以檢測(cè)出在機(jī)械試驗(yàn)過(guò)程中，在內(nèi)部襯管，法蘭和法蘭套管中產(chǎn)生的裂紋。
在機(jī)械試驗(yàn)之后，用肉眼觀察檢查內(nèi)部襯管，法蘭和密封圈的結(jié)構(gòu)完整性，肉眼檢查的結(jié)果應(yīng)該是全部都滿意的。
本發(fā)明不是僅限于上述的例子，它可包括在所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的任何實(shí)施例。
權(quán)利要求
1．一種二根金屬管(10，210)之間的整體式螺紋連接，包括一個(gè)在第一根管子(10)的末端外部形成的、作有陽(yáng)螺紋的部分(1)；和在第二根管子(210)末端的內(nèi)部形成的、作有陰螺紋的部分(200)；該作有陽(yáng)螺紋的部分(1)包括一個(gè)陽(yáng)螺紋部分(13)和一個(gè)沒(méi)有陽(yáng)螺紋的部分，后者位于該作有陽(yáng)螺紋的部分(1)的自由端；該作有陰螺紋的部分(200)包括一個(gè)陰螺紋部分(223)，和一個(gè)沒(méi)有陰螺紋的部分；后者位于與該作有陰螺紋的部分(200)的自由端相對(duì)的一端；該作有陽(yáng)螺紋部分上的陽(yáng)螺紋部分(13)，擰入該作有陰螺紋的部分上的陰螺紋部分中；而該沒(méi)有陽(yáng)螺紋的部分與作有陰螺紋的部分(200)上的沒(méi)有陰螺紋部分配合工作；該作有陽(yáng)螺紋的部分(1)上的沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分向著所述作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端依次包括作在管子厚度的一部分上的一個(gè)環(huán)形橫向支承表面(15)；外直徑減小的凸部的外圓周表面；和一個(gè)環(huán)形徑向表面(17)；該環(huán)形徑向表面(17)又稱為第一根管子的環(huán)形內(nèi)端面，它與所述第一根管子(10)的內(nèi)圓周表面連接；該作有陰螺紋的部分(200)上的沒(méi)有陰螺紋部分向著所述作有陰螺紋的部分的自由端的相反端，依次包括一個(gè)環(huán)形的橫向支承表面(225)，該支承表面形成一個(gè)與作有陽(yáng)螺紋的部分(1)上的支承表面(15)互補(bǔ)的肩部；一個(gè)稱為增強(qiáng)區(qū)(226)的區(qū)域的內(nèi)圓周表面；密封圈的槽(221)的內(nèi)圓周表面；和一個(gè)稱為第二根管子的環(huán)形內(nèi)端面的環(huán)形徑向表面(217)；該環(huán)形內(nèi)端面(217)與第二根管子(210)的內(nèi)圓周表面連接；該作有陽(yáng)螺紋的部分(1)上的支承表面(15)，靠在該作有陰螺紋的部分(200)上的支承表面(225)上；該二根管子(10，210)的環(huán)形內(nèi)端面(17，217)的外徑和內(nèi)徑，彼此相對(duì)隔開(kāi)一定距離；由合成材料制成的密封圈(40)，直接或間接地放置在該二根管子(10，210)的環(huán)形內(nèi)端面(17，217)之間，并直接或間接地被所述的環(huán)形內(nèi)端面沿軸向壓縮；其特征為a)該連接的作有陽(yáng)螺紋部分和作有陰螺紋部分上的每一個(gè)沒(méi)有螺紋的部分包括一個(gè)環(huán)形的、位于該螺紋部分和支承表面之間的金屬密封表面；該作有陽(yáng)螺紋的部分(1)上的金屬密封表面(14)，以正的直徑過(guò)盈，靠在該作有陰螺紋的部分(200)上的金屬密封表面(224)上；b)在上述作有陽(yáng)螺紋的部分(1)上的凸部(16)的外圓周表面，和上述作有陰螺紋的部分(200)上的增強(qiáng)區(qū)域(226)的、與該凸部(16)的外圓周表面相對(duì)的圓周表面之間，保持一個(gè)間隙。
2．一種二根金屬管(10，10＇)之間的螺紋和配合式連接，在該二根金屬管(10，10＇)的每一根金屬管的末端外圓周上，形成一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)；而在配合件(20)的每一個(gè)末端的內(nèi)圓周上，形成一個(gè)作有陰螺紋的部分(2，2＇)；在該配合件(20)上，二個(gè)作有陰螺紋的部分(2，2＇)背對(duì)背地彼此相反地配置；每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)包括陽(yáng)螺紋部分(13，13＇)和沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分；后者位于作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端；每一個(gè)作有陰螺紋的部分(2，2＇)包括陰螺紋部分(23，23＇)和在作有陰螺紋的部分的自由端的相反一端上的沒(méi)有陰螺紋部分；每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)上的陽(yáng)螺紋部分(13，13＇)，擰入相應(yīng)的作有陰螺紋的部分(2，2＇)上的陰螺紋部分(23，23＇)中；而每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1)上的沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分，與相應(yīng)的作有陰螺紋部分上的沒(méi)有陰螺紋部分配合工作；每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)上的沒(méi)有陽(yáng)螺紋部分，向著所述作有陽(yáng)螺紋的部分的自由端，依次包括一個(gè)作在管子厚度的一部分上的一個(gè)環(huán)形橫向支承表面(15，15＇)；外徑減小的凸部的外圓周表面；和稱為環(huán)形內(nèi)端面的一個(gè)環(huán)形徑向表面(17，17＇)；該環(huán)形內(nèi)端面(17，17＇)與管子(10，10＇)的內(nèi)圓周表面連接；所述環(huán)形內(nèi)端面(17，17＇)彼此相對(duì)配置，并且彼此隔開(kāi)一定距離；該配合件(20)的每一個(gè)作有陰螺紋的部分(2，2＇)上的沒(méi)有陰螺紋部分，向著所述作有陰螺紋的部分的自由端的相反一端依次包括一個(gè)環(huán)形的橫向支承表面(25，25＇)，該支承表面形成一個(gè)與相應(yīng)的作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)上的支承表面(15，15＇)互補(bǔ)的肩部；一個(gè)稱為增強(qiáng)區(qū)域(26，26＇)的區(qū)域的內(nèi)圓周表面；和密封圈的槽表面(22，21)；該槽表面與配合件(20)的另一個(gè)作有陰螺紋的部分上的密封圈槽表面(22，21)共面；每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)上的支承表面(15，15＇)，靠在相應(yīng)的作有陰螺紋的部分上的支承表面(25，25＇)上；由合成材料制成的密封圈(40)，直接或間接地放置在二根管子(10，10＇)的環(huán)形內(nèi)端面(17，17＇)之間，并且被所述的環(huán)形內(nèi)端面在軸向壓縮；其特征為a)該連接的每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋部分(1，1＇)和作有陰螺紋部分(2，2＇)的每一個(gè)沒(méi)有螺紋部分包括一個(gè)環(huán)形的、位于有螺紋部分和支承表面之間的金屬密封表面；每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)上的金屬密封表面(14，14＇)以正的直徑過(guò)盈靠在相應(yīng)的作有陰螺紋的部分(2，2＇)上的金屬密封表面(24，24＇)上；b)在每一個(gè)作有陽(yáng)螺紋的部分(1，1＇)的凸部(16，16＇)的外圓周表面，和相應(yīng)的作有陰螺紋的部分(2，2＇)上的、與該外圓周表面相對(duì)的圓周增強(qiáng)表面(26，26＇)之間，保持一個(gè)間隙。
3．如權(quán)利要求1或2所述的螺紋連接，其特征為，二根管子的環(huán)形內(nèi)端面(17，17＇，217)的外徑和內(nèi)徑基本上相同。
4．如權(quán)利要求1～3中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，作有陽(yáng)螺紋的部分上的支承表面(15)為一個(gè)開(kāi)放的凹下去的錐形表面，而作有陰螺紋的部分(2，200)上的支承表面(25，225)為凸起的圓錐形表面，其頂部半角與作有陽(yáng)螺紋的部分(1)上的支承表面(15)的頂部半角相適應(yīng)。
5．如權(quán)利要求1～4中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，作有陰螺紋的部分(2，200)上的增強(qiáng)區(qū)域(26，226)的內(nèi)圓周表面的直徑，隨著與支承表面(25，225)的距離增大而減小。
6．如權(quán)利要求5所述的螺紋連接，其特征為，作有陰螺紋的部分(2，200)上的支承表面(25，225)，和同一個(gè)作有陰螺紋的部分上的增強(qiáng)區(qū)域(26，226)之間的角度為直角或鈍角。
7．如權(quán)利要求1～6中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，作有陽(yáng)螺紋的部分上的金屬密封表面(14)和作有陰螺紋的部分上的金屬密封表面(24，224)均為圓錐表面，其頂部半角基本上相同，這些表面的直徑向著作有陽(yáng)螺紋的部分(1)的自由端逐漸減小。
8．如權(quán)利要求1～7中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，密封圈(40)的外圓周表面(43)靠在作有陰螺紋的部分(2，200)上的槽(21，221)的圓周表面的至少一個(gè)直線部分上。
9．如權(quán)利要求1～8中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，該密封圈(40)包括可防止它向著密封圈軸線徑向移動(dòng)的機(jī)械阻擋裝置(44，44＇)，這種徑向移動(dòng)可使得密封圈從其槽(21，221＇)中脫出。
10．如權(quán)利要求1～9中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，該連接的管子的環(huán)形端面與密封圈(40)接觸，該環(huán)形內(nèi)端面為稍微凸起的圓錐形表面，可以楔入密封圈(40)中，防止密封圈向著其軸線作徑向移動(dòng)。
11．如權(quán)利要求1～10中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，該螺紋連接的至少一根管子的內(nèi)圓周表面和環(huán)形內(nèi)端面(17，17＇)帶有涂層，該涂層在這二個(gè)表面之間是連續(xù)的。
12．如權(quán)利要求11所述的螺紋連接，其特征為，用于該管子內(nèi)圓周表面和環(huán)形內(nèi)端面的涂層為噴射或涂上去的一層合成材料的涂層(11，11＇)。
13．如權(quán)利要求11所述的螺紋連接，其特征為，要連接的一根管或二根管的內(nèi)圓周表面上的涂層，由固定在該連接的相應(yīng)管子(10)上的一個(gè)內(nèi)襯管(51)構(gòu)成，該內(nèi)襯管的橫向端面放置在與該連接的相應(yīng)管子(10)的環(huán)形內(nèi)端面(17)的同一個(gè)橫截面上；所述環(huán)形內(nèi)端面(17)上的涂層的連續(xù)性利用一個(gè)環(huán)形法蘭(60，70)來(lái)保證；該法蘭的一個(gè)表面(61，71)與管子(10)的環(huán)形內(nèi)端面(17)和內(nèi)襯管(51)的端面固定，而該法蘭的相對(duì)的表面(62，72)則靠在密封圈(40)上；該作有陽(yáng)螺紋的部分上的凸部為由金屬部分(16，16＇)和環(huán)形法蘭(60，70)構(gòu)成的一個(gè)混合凸部。
14．如權(quán)利要求13所述的螺紋連接，其特征為，該作有陽(yáng)螺紋的部分上的混合凸部，是由環(huán)形法蘭(60，70)構(gòu)成，該混合凸部的金屬部分(16，16＇)的長(zhǎng)度為零。
15．如權(quán)利要求13或14所述的螺紋連接，其特征為，該內(nèi)襯管(51)，利用一層粘接在主管(10)和內(nèi)襯管(51)上的較厚的粘接材料層(52)，固定在該連接的管子(10)上。
16．如權(quán)利要求13～15中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，朝向環(huán)形內(nèi)端面(17)的法蘭(70)的表面(71)包括一個(gè)突出來(lái)的固定裝置(73)，可與粘接層(52)的端面上的一個(gè)具有互補(bǔ)形狀的裝置配合工作。
17．如權(quán)利要求13～15中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，法蘭(60)在其內(nèi)徑處，與套管(65)成直角，該套管可通過(guò)其外圓周表面，與內(nèi)襯管(51)的內(nèi)圓周表面固定。
18．如權(quán)利要求13～17中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，法蘭(60，60＇，70，70＇)，由與內(nèi)襯管(51，51＇)相同的材料制成。
19．如權(quán)利要求13～18中任何一條所述的螺紋連接，其特征為，密封圈靠在法蘭(60，70)上的支承表面(62，72)為稍微凸起的圓錐形表面。
20．如權(quán)利要求2～19中任何一條的一種螺紋和配合式的連接，其特征為，該密封圈為由共軸放置在由較硬的合成材料制成的中心密封圈(33)的每一端的二個(gè)可變形的密封圈(31，32)構(gòu)成的等價(jià)的密封裝置，該二個(gè)可變形的密封圈(31，32)中的每一個(gè)密封圈，在軸向方向靠在該中心密封圈(33)的一個(gè)端面(35，35＇)和管子(10，10＇)的環(huán)形內(nèi)端面(17，17＇)上。
21．如權(quán)利要求20所述的螺紋和配合式的連接，其特征為，該二個(gè)可變形的密封圈(31，32)粘接在中心密封圈(33)的端面(35，35＇)上。
22．如權(quán)利要求20或21所述的螺紋連接，其特征為，中心密封圈(33)的端面(35，35＇)為頂部半角至少為75°的凸起的截錐形表面。
全文摘要
金屬管間連接,其作有陽(yáng)螺紋的部分在向著自由端包括:螺紋部分和沒(méi)有螺紋部分。后者包括:一金屬密封表面,一環(huán)形橫向支承表面,和與管子的內(nèi)圓圈表面連接的凸部的表面。作有陰螺紋的部分包括與作有陽(yáng)螺紋的部分相應(yīng)的表面。密封圈放置在管子環(huán)形內(nèi)端面間。在陽(yáng)螺紋部分和支承表面間存在一金屬密封表面;在凸部的外圓周表面與增強(qiáng)內(nèi)圓周表面間存在一個(gè)間隙。管子可帶有內(nèi)部涂層。
文檔編號(hào)F16L15/04GK1292058SQ9980329
公開(kāi)日2001年4月18日 申請(qǐng)日期1999年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月26日
發(fā)明者皮埃爾·杜蒂勒爾, 蒂里·諾埃爾 申請(qǐng)人:法國(guó)瓦羅里克·曼尼斯曼油汽公司