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Gebiet der Technik
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Öl-Überlandrohrleitungs-bzw. Ölfeldrohr-Schraubverbindung,
insbesondere auf eine Ölfeldrohr-Schraubverbindung
mit stark verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der Verhinderung
eines Entweichens von Fluid selbst in einer Umgebung, in der verschiedene
Kräfte
wie Außendruck,
Zugkräfte,
Druckkräfte
und Biegebeanspruchungen darauf ausgeübt werden. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Gewindebearbeitungsverfahren für die Ölfeldrohr-Schraubverbindung,
und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Technik zur
maschinellen Bearbeitung und schnellen Fertigstellung weiblicher
Schraubgewinde in der Ölfeldrohr-Schraubverbindung
unter Verwendung einer Drehwerkzeug-Gewindebearbeitungsvorrichtung.
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Hintergrund der Technik
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Gegenwärtig werden
Gewindeverbindungen bei Techniken zum Koppeln von Ölfeldrohren,
die für
die Forschung und die Herstellung bezüglich natürlicher Quellen eingesetzt
werden, wie z. B. Erdgas und Rohöl in
einer Tiefe von Tausenden von Metern, weit verbreitet verwendet. Ölfeldrohre
(die auch einfach als "Rohr" bezeichnet werden
können)
werden in schwierigen Umgebungen, in denen hohe Drücke und
hohe Belastungen herrschen, eingesetzt. Unter diesen Umständen müssen Gewindeverbindungen
für das
Rohr beispielsweise Eigenschaften aufweisen, Kräften, beispielsweise Zugkräften infolge
des Gewichts des gekoppelten Rohrs in der Axialrichtung sowie Außendrücken zu
widerstehen und dutzende Male wiederholt einsetzbar zu sein.
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Im
allgemeinen gibt es zwei Grundtypen von Feldrohr-Gewindeverbindungen. Eine ist ein integraler Typ,
bei dem ein Zapfenabschnitt mit männlichen Schraubgewinden und
ein Aufnahmeabschnitt mit weiblichen Schraubgewinden jeweils an
Enden von Rohren, mit denen die Rohre gekoppelt sind bzw. werden,
angeordnet ist. Ein weiterer ist ein Kopplungstyp, bei dem, wie
in 1 gezeigt ist, eine
Kupplung 2 (mit weiblichen Schraubgewinden) mit einem Aufnahmeabschnitt 1 an
jedem Ende zum Koppeln eines Rohrs 4 mit einem Zapfenabschnitt
(mit männlichen
Schraubgewinden) an dem Ende verwendet wird.
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Als
Form der Gewinde in den Gewindeverbindungen werden allgemein trapezoidförmige Schraubgewinde
gemäß den API-Standards (API =
American Petroleum Institute) verwendet. Beispielsweise wird, wie
in den 2A bis 2C gezeigt ist, wenn ein
männliches
Schraubgewinde 5 und ein weibliches Schraubgewinde 6 angezogen
und miteinander in Eingriff gebracht werden, eine Lastfläche 7 aus
jeweiligen Lastflächen 7b und 7a des
männlichen
Schraubgewindes 5 und des weiblichen Schraubgewindes 6 gebildet.
Auf ähnliche
Weise wird eine Einsetzfläche 8 aus
einer Einsetzfläche 8b und 8a des
männlichen
Schraubgewindes 5 und des weiblichen Schraubgewindes 6 gebildet,
und eine Spitzen- bzw. Scheitelfläche (crest face) eines Gewindes
wird aus einer Fußfläche 10b des
männlichen
Schraubgewindes 5 und einer Scheitelfläche 9a des weiblichen Schraubgewindes 6 gebildet.
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In
diesem Fall wird ein Winkel, der durch die Lastfläche 7 oder
die Einsetzfläche 8 mit
einer zur Achse des Gehäuses
senkrechten Linie gebildet wird, als Flankenwinkel bezeichnet (der
Winkel an der Lastfläche 7 wird
als Lastflankenwinkel α bezeichnet;
der Winkel an der Gewindeeinsetzfläche 8 wird als Stutzen-
bzw. Ansatzwinkel β bezeichnet).
Diese Winkel werden durch positive oder negative Zahlen (Werte)
dargestellt. Für den
Lastflankenwinkel α werden
Winkel im Gegenuhrzeigersinn durch negative Zahlen (Werte) dargestellt;
für den
Stutzenflankenwinkel werden Winkel im Gegenuhrzeigersinn durch positive
Zahlen (Werte) dargestellt.
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Die
trapezoidförmigen
Schraubgewinde gemäß den API-Standards werden
mit einem Lastflankenwinkel α von
3° und einem
Ansatzflankenwinkel β von
10° gebildet.
Wie in 2(c) gezeigt
ist, kommen die Gewindeflächen,
wenn die trapezoidförmigen
Schraubgewinde angezogen werden, entweder mit der Lastfläche 7 in
Kontakt, oder die Gewindeflächen
kommen nicht in Kontakt, wobei sie ein Spiel schaffen, oder die
Gewindeflächen
kommen mit mindestens einer der Scheitel- bzw. Spitzenflächen 9 oder der Fußflächen 10 in
Kontakt.
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Bei
neueren Aufbauten der Ölfeldrohre 4 werden
Kompressionskräfte
häufig
in der Axialrichtung der Ölfeldrohre
ausgeübt.
In diesem Zustand können,
wenn Zugkräfte
oder Biegekräfte
auf das Rohr einwirken, die trapezoidförmigen API-Schraubgewinde außer Eingriff
geraten und möglicherweise
ein Problem insofern verursachen, als das Fluid (beispielsweise
Natur- bzw. Erdgas oder Rohöl),
das darin enthalten ist, nach außen entweicht.
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Um
das obige Problem zu beseitigen, sind Lösungen vorgeschlagen worden.
Beispielsweise ist gemäß den ungeprüften japanischen
Patentveröffentlichungen
Nr. 6-281059 und 6-281061 der Lastflankenwinkel α einer Lastfläche 7 so
angeordnet, dass er negativ ist, um ein Lösen der Gewinde zu verhindern.
Solche Schraubgewinde mit negativem Flankenwinkel werden als negative
Schraubgewinde oder Haken-Schraubgewinde bezeichnet.
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Wenn
ein negativer Lastflankenwinkel α vorgesehen
ist, stehen die Lastflächen 7b und 7a des
männlichen
Schraubgewindes 5 und des weiblichen Schraubgewindes 6 fest
in Kontakt und verursachen eine Belastungskonzentration. Dies bewirkt
eine Beschädigung
der Eckabschnitte der Gewinde, was eine Ursache des Entweichens
von Gas oder Flüssigkeit
ist. Unter diesen Umständen
besteht ein erhöhter
Bedarf an Gewindeverbindungen, die auch Druck- und Biegekräften widerstehen
können.
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Es
verbleiben jedoch noch viele Probleme, um die negativen Schraubgewinde
in der Praxis einsetzen zu können.
Eines der Probleme bezieht sich auf die Gewindebearbeitungstechnik.
Für gewöhnlich wird
zum maschinellen Bearbeiten negativer Schraubgewinde ähnlich dem Fall
einer Drehbank nur ein einziges Bearbeitungswerkzeug (allgemein
als "Strehler" ("chaser") bezeichnet) an
einer Maschine angebracht. In diesem Fall wird ein Rohrkörper, der
ein Gewindeschneidobjekt ist (das je nach Fall auch als "Werkstück" bezeichnet werden
kann) gedreht und gleichzeitig in Kontakt mit dem Strehler hin-
und herbewegt wird. Außerdem
hat ein Strehler 11 eine einzelne Arbeitskante oder höchstenfalls
zwei Schneidkanten. Mit dieser Art von Strehler müssen nicht
weniger als 6 bis 12 Hübe
(auch als 6 bis 12 Durchgänge
bezeichnet) von Hin- und Herbewegungsvorgängen wiederholt werden, um
den Gewindeschneidvorgang auszuführen.
Das heißt,
da gemäß 3 ein Gewinde 14 einen
negativen Flankenwinkel 15 aufweist, erfordert jeder Durchgang
eine Anpassung eines Eingangsvolumens (a) in der Radialrichtung
und eines Bewegungsvolumens (b) in der Axialrichtung durch den Negativwinkel,
und es ist auch eine längere
Bearbeitungszeit als im Normalfall erforderlich. Wenn die nach obiger
Beschreibung erzeugten Verbindungen eingesetzt werden, kommt es
ferner leicht zu Verformungen einer Flankenfläche 16 und die Verbindungen
werden daher durch Kräfte,
insbesondere Kompressionskräfte
und Zugkräfte
versetzt, wodurch ein Problem insofern entsteht, dass aus den Verbindungsstellen
häufig
Fluid entweicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Angesichts
der obigen Probleme stellt die vorliegende Erfindung eine Ölfeldrohr-Schraubverbindung bereit,
die Zugkräften
widerstehen kann und die zusätzlich
anderen Kräften
wie Kompressions- und Biegekräften
widerstehen kann, wodurch stark verbesserte Eigenschaften hinsichtlich
der Verhinderung eines Entweichens von Fluid gewonnen werden. Bei
der Ölfeldrohr-Schraubverbindung
wird kein Schaben an Ecken von Gewinden verursacht, während die Ölfeldrohre
hergestellt werden oder im Einsatz sind.
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Ferner
stellt die vorliegende Erfindung ein Gewindebearbeitungsverfahren
für die Ölfeldrohr-Schraubverbindung
bereit, das negative Schraubgewinde mit höherem Qualitätsniveau
als in bekannten Fällen
in weniger Zeit ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck wird gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Ölfeldrohr-Schraubverbindung
bereitgestellt, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gewindebearbeitungsverfahren zum
Herstellen der Ölfeldrohre,
wie es in Anspruch 7 definiert ist, bereitgestellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine Vertikal-Schnittansicht
einer Ölfeldrohr-Schraubverbindung
vom Kupplungstyp,
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2A eine Schnittansicht eines
weiblichen trapezförmigen
Schraubgewindes,
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2B eine Schnittansicht eines
männlichen
trapezförmigen
Schraubgewindes,
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2C eine Schnittansicht des
Eingriffs der Gewinde aus 1 und 2,
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3 eine Veranschaulichung
einer Gewindebearbeitung unter Verwendung eines Strehlers vom herkömmlichen
Typ,
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4 eine vergrößerte Schnittansicht
eines Gewindeabschnitts einer Ölfeldrohr-Schraubverbindung gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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5A eine Schnittansicht eines
Gewindeabschnitts auf der Seite eines weiblichen Schraubgewindes der Ölfeldrohr-Schraubverbindung
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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5B eine Schnittansicht eines
Gewindeabschnitts auf der Seite eines männlichen Schraubgewindes der Ölfeldrohr-Schraubverbindung
gemäß der vorliegenden
Erfindung (θ > θ),
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6 eine Schnittansicht eines
Beispiels eines Strehlers, der beim Gewindebearbeitungsverfahren der
vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und
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7 eine Draufsicht auf die
Gewindebearbeitungsvorrichtung, in welcher die Strehler an einem
Drehkörper
derselben angesetzt sind.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Der
Erfinder untersuchte und löste
die Probleme, indem er die neue Schraubverbindung erfand, die sich
auf die Beschädigung
der Schraube bzw. des Schraubgewindes an der Schraubverbindung bei
der Herstellung der Ölfeldrohre
bezieht.
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Um
die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, bemühte sich der Erfinder in Rückbezug
auf das Schraubbearbeitungsverfahren, ein Bearbeitungsmittel für negative
Gewinde in einem Durchgang zu entwickeln, dessen Ergebnisse in die
vorliegende Erfindung aufgenommen sind.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ölfeldrohr-Schraubverbindung
gemäß Anspruch
2 bereitgestellt. Im einzelnen hat die Ölfeldrohr-Schraubverbindung
eine Lastfläche,
die aus dem männlichen
Schraubgewinde und dem weiblichen Schraubgewinde mit Lastflankenwinkeln
im Bereich von –3° bis –25° gebildet
sind, wobei der obere Lastflankenwinkel um 0,5° bis 2,0° kleiner ist als der untere
Lastflankenwinkel.
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Ferner
wird eine Ölfeldrohr-Schraubverbindung
mit männlichen
Schraubgewinden und weiblichen Schraubgewinden bereitgestellt, welche
eine am männlichen
Schraubgewinde und dem weiblichen Schraubgewinde ausgebildete Lastfläche aufweisen,
die Lastflankenwinkel mit negativen Werten hat, wobei die Lastflankenwinkel
des männlichen
Schraubgewindes und des weiblichen Schraubgewindes sich voneinander
unterscheiden.
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Im
einzelnen wird eine Ölfeldrohr-Schraubverbindung
bereitgestellt mit männlichen
Schraubgewinden und weiblichen Schraubgewinden, welche eine auf
dem männlichen
Schraubgewinde und dem weiblichen Schraubgewinde ausgebildete Lastfläche mit
Lastflankenwinkeln von –3° bis –25° aufweist,
wobei sich die Lastflankenwinkel des männlichen Schraubgewindes und
des weiblichen Schraubgewindes voneinander um 0,1 bis 0,75° unterscheiden.
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Das
heißt,
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind Schneidkanten, die so geformt sind, dass sie Gewindeformen
entsprechen und von Beginn bis zum Ende eines Gewindeschneidvorgangs
zu benutzen sind, an den mehreren Strehlern sequentiell angeordnet,
und die Strehler sind an einem Drehkörper angesetzt und werden dazu
verwendet, Schraubgewinde zu schneiden, deren Flankenwinkel teilweise
negative Werte für
die Ölfeldrohr-Gewindeverbindung
mit einer Rate von einer Teilung (one pitch) pro Drehung des Drehkörpers aufweisen.
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Ferner
kann das obige Gewindeschneidverfahren Schritte umfassen, in denen
eine Mittelachse des Drehkörpers
mit einer Mittelachse eines Rohrkörpers ausgerichtet ist; der
Drehkörper
wird so installiert, dass die Endfläche senkrecht zur Mittelachse
des Rohrkörpers
ist; die Schneidkanten, die an den mehreren Strehlern sequentiell
angeordnet sind, sind in den Drehkörper so eingesetzt, dass sie
auf den Rohrkörper
gerichtet sind; die Schneidkanten sind so angeordnet, dass sie einen
Endabschnitt des Rohrkörpers
kontaktieren; entweder der Drehkörper
oder der Rohrkörper
wird in der Axialrichtung bewegt; der Drehkörper wird dabei so bewegt,
dass die Schneidkanten in verschiedenen Formen, die zur Ausführung der
Gewindebildung erforderlich sind, sequentiell Gewinde schneiden.
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In
diesem Fall liegt die Anzahl der benutzten Strehler im Bereich von
3 bis 6, wobei jeder Strehler Schneidkanten mit einer bis fünf Formen
aufweist.
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Ferner
hat die in der vorliegenden Erfindung verwendete Gewindeschneidvorrichtung
Schneidkanten, die so geformt sind, dass sie Gewindeformen zur Bearbeitung
von Schraubgewinden entsprechen, deren Flankenwinkel teilweise negative
Werte für
die Ölfeldrohr-Schraubverbindung
aufweisen. Die Vorrichtung hat eine Anordnung, bei der 1 bis 5 Stücke der
Schneidkanten, die von Beginn bis zum Ende der Gewindebearbeitung einzusetzen
sind, an den einzelnen Strehlern angeordnet sind; der Drehkörper, der
sich hin- und herbewegt und dabei die Strehler an den Rohrkörper, der
ein Gewindeschneidobjekt ist, drückt,
ist vorgesehen; und der Strehler, der zu Beginn der Bearbeitung
zu verwenden ist, und die danach zu verwendenden Strehler werden sequentiell
auf einen konzentrischen Kreis des Drehkörpers mit identischem Abstand
in der Drehrichtung eingesetzt, so dass die Schneidkanten in der
Reihenfolge des Einsatzes angeordnet sind. Ferner hat die Gewindeschneidvorrichtung
eine Funktion der Steuerung des Durchmessers des oben erwähnten konzentrischen Kreises.
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Nachstehend
wird eine Beschreibung zu Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
gegeben.
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(1) SCHRAUBVERBINDUNG
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4 ist eine vergrößerte Ansicht
eines Gewindeabschnitts einer Schraubverbindung der vorliegenden
Erfindung. Eine Lastfläche 7,
die an einem männlichen
Schraubgewinde 5 ausgebildet ist, und ein weibliches Schraubgewinde 6 kontaktieren
einander, und in einem Abschnitt einer Einsetzfläche 8 ist ein Spiel
ausgebildet. Ferner besteht ein Spiel zwischen einer Schalterfläche 9b des
männlichen
Schraubgewindes 5 und einer Fußfläche 10a des weiblichen
Schraubgewindes 6, und eine Fußfläche 10b des männlichen
Schraubgewindes 5 sowie eine Scheitelfläche 9a des weiblichen
Schraubgewindes 6 stehen miteinander in Kontakt.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Lastfläche 7 so
angeordnet, dass Lastflankenwinkel α1 und α2 sich an einem Zwischenabschnitt
des Gewindes voneinander unterscheiden, insbesondere an einem oberen
Abschnitt und einem unteren Abschnitt in einer Zwischenposition
in der Höhenrichtung
des männlichen
Schraubgewindes 5 im Gewindeabschnitt. Im einzelnen sind
die Lastflankenwinkel der Lastfläche 7 innerhalb
eines Bereichs von –3° bis –25° angeordnet,
wobei der obere Lastflankenwinkel (α1) um 0,5° bis 2,0° kleiner ist als der untere
Lastflankenwinkel (α2).
Dies verhindert, dass Winkelabschnitte der Gewinde beschädigt werden,
wobei eine zweistufige Reduzierung von Lastflankenwinkeln realisiert
wird, die nie zuvor implementiert wurde. Der Lastflankenwinkel des
weiblichen Schraubgewindes 5 wird nicht in zwei Schritten
ausgebildet und beträgt –5°.
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Die
Lastflankenwinkel des männlichen
Schraubgewindes 5 und des weiblichen Schraubgewindes 6 sind
bei der vorliegenden Erfindung im Bereich von –3° bis –25° deswegen angeordnet, weil Lastflankenwinkel, die
kleiner sind als –3°, Probleme
insofern verursachen, als die Gewinde herausschlüpfen, und Lastflankenwinkel
von mehr als –25° Probleme
insofern verursachen, als Scheitel- bzw. Spitzenabschnitte der Lastflankenfläche beschädigt werden.
Der Bereich von –3° bis –15° ist bevorzugter.
Am bevorzugtesten ist der Bereich von –3° bis –6°.
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Gründe für die Anordnung,
bei der der obere Lastflankenwinkel (α1) eines männlichen Schraubgewindes um
0,5° bis
2,0° kleiner
ist als der untere Lastflankenwinkel (α2), sind folgende. Wenn der
Unterschied im Lastflankenwinkel kleiner ist als 0,5, können die
Gewinde wegen eingeschränkter
Herstellungstoleranzen nicht mit einem Gewindeschneidwerkzeug geschnitten
werden. Wenn der Unterschied im Lastflankenwinkel größer als
2,0° ist,
verursacht der untere Lastflankenwinkel einen übermäßig engen bzw. dichten Kontakt,
der vermieden werden muss.
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Ferner
beträgt
bei der vorliegenden Erfindung das Spiel bzw. der Abstand zwischen
Einsetzflächen 8a und 8b in
einem Bereich von 0,05 bis 0,25 mm. Dies verstärkt den Vorteil der Verhinderung
von Schäden.
Falls das Spiel kleiner als 0,05 mm ist, stehen die Flächen 8a und 8b wegen
Toleranzen für
die Gewinde in Kontakt und verursachen daher eine Beschädigung.
Falls das Spiel größer als
0,25 mm ist, besteht kein Vorteil bei Druck.
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Ferner
experimentierte der Erfinder mit einer Anordnung, bei der die Lastflankenwinkel α eines männlichen
Schraubgewindes sich an einem oberen Abschnitt und einem unteren
Abschnitt in einer Zwischenposition nicht unterscheiden, d. h. an
einem einzelnen Gewindegang (at a single step) der Lastflankenwinkel α.
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In
dem Experiment ermittelte der Erfinder, ob ein Gewindezapfen (männliches
Schraubgewinde 5) und eine Kupplung (weibliches Schraubgewinde 6),
die für
das Experiment hergestellt wurden, wie in 5A und 5B gezeigt
ist, als Ölfeldrohr
verwendet werden können.
Infolgedessen wurden im wesentlichen die gleichen Wirkungen der
Schadensverhinderung wie im Fall der zweistufigen Lastflankenwinkel
als herstellbar bestätigt, wenn
die Lastflankenwinkel des männlichen
Schraubgewindes 5 und des weiblichen Schraubgewindes 6 so angeordnet
sind, dass sie sich voneinander um 0,1° bis 0,75° unterscheiden.
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In
diesem Fall ist ein Grund für
die Anordnung mit dem Lastflankenwinkel-Unterschied von 0,1° bis 0,75° der, dass
ein kleinerer Winkel als 0,1° keinen
ausreichenden Unterschied erzeugt, um den Vorteil der Schadensverhinderung
zu bieten, und der Winkel, der größer als 0,75° ist, einen
sogenannten "fressenden Verschleiß" ("galling") an Scheitelflächen der
Gewinde verursachen kann. In dem Experiment stellte sich heraus,
dass entweder der Lastflankenwinkel des männlichen Schraubgewindes oder
des weiblichen Schraubgewindes zur Erzielung der gleichen Wirkungen
größer sein
kann.
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Beispiel 1
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, sind Gewindeverbindungen
an zwei Enden von Ölfeldrohren 4 und einer
Kupplung 2 vorgesehen, und sie wurden gekoppelt und Fluidlecktests
wurden hierfür
ausgeführt.
Die Dimensionen der in den Tests verwendeten Ölfeldrohre 4 und der
Kupplung 2 sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Fluidlecktests
wurden auch in einer Anordnung durchgeführt, bei der herkömmliche
Gewindeverbindungen mit Ölfeldrohren 4 und
der Kupplung 2 gekoppelt wurden. In den Tests wurden Hochdruckwasser
und Hochdruckgas statt Rohöl
und Erdga's verwendet.
Eine Leckauswertung wurde gemäß in der
Al-Klassifizierung
(der höchsten)
der API-Standards festgelegten Anforderungen durchgeführt. Für Lastflankenwinkel α und Stutzen-
bzw. Ansatzwinkel β der
Einsetzflächen
und Lastflächen
der Verbindungen wurden verschiedene Kombinationen in den Tests
ausprobiert.
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Die
nachstehende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Tests.
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Wie
aus der obigen Tabelle 2 hervorgeht, ergab sich aus den Testergebnissen,
dass es bei Schraubgewindeverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung
sowohl im Fall von zweistufigen Lastflankenwinkeln (in 4 gezeigt) als auch im Fall
eines einstufigen Lastflankenwinkels (in 5 gezeigt) zu keinem Schaden oder Entweichen
von Fluid kam. Bei den herkömmlichen
Beispielen traten jedoch Schäden
und Fluidlecks auf. In Tabelle 2 stellen die Schadensrate und die
Leckrate individuell Vorkommensraten bei 50 Verbindungen des Ölfeldrohrs 4 dar.
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In
dem obigen Beispiel wurden Gewindeverbindungen eines Kupplungstyps
verwendet, die vorliegende Erfindung kann natürlich aber auch auf Gewindeverbindungen
eines integralen Typs angewandt werden.
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(2) GEWINDESCHNEIDVERFAHREN
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6 zeigt einen Strehler 11,
der bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, hat jeder der Strehler 11 drei
Schneidkanten 12. In der vorliegenden Erfindung werden
zwei oder drei Strehler 11 gleichzeitig eingesetzt, um
die herkömmlicherweise
auftretenden Probleme zu vermeiden. In diesem Zusammenhang versuchte
der Erfinder, die Form von Schneidkanten des Strehlers 11 allmählich so
zu variieren, dass sie von Beginn bis zum Ende des Gewindeschneidvorgangs
geeignet war. Das heißt,
basierend auf dieser Idee wurde eine Anordnung derart vorgenommen,
dass die Schneidkanten 12 verschiedener Formen sequentiell
während
eines Gewindeschneidvorgangs verwendet wurden und unterschiedlich
geformte zwölf
Schneidkanten 12 auf vier Strehler 11 verteilt
wurden. Im einzelnen wird, wenn der in 6 gezeigte Strehler 11 der erste
Strehler ist, die Schneidkante 12 (1-1) zuerst
verwendet, die Schneidkante 12 (1-2) als fünfte verwendet,
und die Schneidkante 12 (1-3) als neunte verwendet.
Für die
zweiten und anderen Strehler 11 kann auf ähnliche
Weise wie oben beschrieben, die Einsatzreihenfolge einzelner Schneidkanten 12 einfach
festgelegt werden. Wenn daher ein Rohrkörper 13 mit einer
am Ende eingesetzten Schneidkante 12 des vierten Strehlers 11 in
Kontakt kommt, wird ein Gang eines Schraubgewindes um den Rohrkörper 13 herum
ausgebildet.
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Eine
andere Anordnung ist derart, dass die vier oben beschriebenen Strehler 11 zusammen
mit einem Drehkörper 17 installiert
sind, um die Schneidkanten 12 der einzelnen Strehler 11 in
der richtigen Reihenfolge von Anfang bis Ende des Gewindeschneidvorgangs
einzusetzen. Für
gewöhnlich
ist die Achse des Drehkörpers 17 mit
der Achse des Rohrkörpers 13,
einem Gewindeschneidobjekt, das horizontal angebracht und festgestellt
ist, ausgerichtet, wobei die Endflächen senkrecht zu der Achse
des Rohrkörpers 13 sind.
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Wie
in 7 gezeigt ist, werden
die vier Strehler 11 einzeln an einem konzentrischen Kreis 18 installiert,
um so zueinander identische Winkelteilungen in der Drehrichtung
beizubehalten, d. h. mit Teilungen von 90°. In diesem Fall muss Sorgfalt
darauf verwendet werden, dass der Strehler 11 mit der Schneidkante 12,
die als erste mit einer Innenfläche
des Rohrkörpers 13 in
Kontakt kommen soll, der erste Strehler 11 ist, und der Rest
der Strehler 11 sequentiell in der Drehrichtung so installiert
wird, dass die Beziehung der Schneidkanten 12 nach obiger
Beschreibung beibehalten wird.
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Da
bei dieser Anordnung der Rohrkörper 13 das
Gewindeschneidobjekt ist, weist der Drehkörper 17 ein sich in
der Richtung des Drehkörpers 13 hin-
und herbewegendes Bewegungsmittel auf. Das Bewegungsmittel kann
aber ein bekanntes Mittel sein, und eine detaillierte Beschreibung
und eine Zeichnung desselben fallen weg. 7 zeigt ferner den Fall eines Beispiels,
bei dem ein Gewindeschneidvorgang an der Außenfläche des Rohrkörpers 13 vorgenommen
wird. Es kann aber auch ein Fall sein, bei dem der Gewindeschneidvorgang
an der Innenfläche
des Rohrkörpers 13 vorgenommen
wird (Kupplung 2). In diesem Fall können die Schneidkanten 12 des
Strehlers 11 einfach so installiert sein, dass sie zur
Außenfläche des
Drehkörpers 17 gerichtet
sind, so dass die Außenfläche dadurch
gepresst und ein Gewinde in diese geschnitten wird. Ferner ist bei
der vorliegenden Erfindung der Durchmesser des konzentrischen Kreises 18 so
einstellbar bzw. anpassbar, dass die gleiche Vorrichtung auf Rohrkörper 13 verschiedener
Durchmesser anwendbar ist.
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Demgemäß bilden
bei der Gewindeschneidvorrichtung nach obiger Beschreibung, wenn
der Drehkörper 17 um
einen Zyklus gedreht wird, die vier Strehler 11 einen Gewindegang;
wenn der Drehkörper 17 um
nur einen einzigen Durchgang in der Axialrichtung des Rohrkörpers 13 vorgeschoben
wird, ist die für
eine Schraubverbindung erforderliche Anzahl von Gewinden bzw. Gewindegängen vollständig.
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Die
obige Ausführungsform
wurde zwar mit Bezug auf vier Strehler 11 beschrieben,
es gibt jedoch keine Einschränkungen
in der Anzahl, und vorzugsweise können drei bis sechs Strehler 11 eingesetzt
werden. Zwei oder ein Strehler 11 können/kann die Länge der
Nutzungsdauer reduzieren, während
sieben oder mehr Strehler 11 eine mangelhafte Ausbildung
von Schraubgewindescheiteln bzw. -spitzen verursachen können. Gemäß der Anzahl
von Strehlern 11 wird die Variation (Form) der oben beschriebenen
Schneidkantenbeziehung natürlich
reduziert oder erhöht.
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Ferner
haben Experimente erwiesen, dass die einzelnen Strehler 11 vorzugsweise
drei Schneidkanten 12 aufweisen können, dass aber die Anzahl
von Schneidkanten 12 bei der vorliegenden Erfindung im
Bereich von eins bis fünf
liegen kann.
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Beispiel 2
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Für den Rohrkörper 13 wurden
Schraubgewinde bildende Rohre von 13-Cr-Stahl und mit verschiedenen
Außendurchmessern
eingesetzt, und es wurden darin weibliche Schraubgewinde nach obiger
Beschreibung ausgebildet. Der Negativwertbereich von Flankenwinkeln 15 betrug
von –0,5° bis –25°. Dabei wurden
das Gewindeschneidverfahren und die Gewindeschneidvorrichtung der
vorliegenden Erfindung angewandt, und zusätzlich wurde ein Gewindeschneidvorgang
unter Verwendung einer herkömmlichen
Gewindeschneidvorrichtung ausgeführt,
die vorstehend beim Stand der Technik beschrieben wurde. Ein Drehkörper wurde
in diesem Fall mit einer Rate von 5,08 mm pro Umdrehung zugeführt bzw.
vorgeschoben.
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Infolge
der obigen Anwendungen des Gewindeschneidverfahrens der vorliegenden
Erfindung können Gewinde
so geschnitten werden, dass sie lediglich durch einen einzigen Einpassvorschub
(one pass feeding) des Rohrkörpers 13 in
die Vorrichtung gleichmäßig geschnitten
werden können,
und es können
daher Gewinde hoher Qualität
ohne ungleichmäßige Teilungen
bzw. Gänge
erzeugt werden. Ferner kann die Gewindeschneidzeit für die Verbindungen
beliebiger Durchmesser um eine Rate von 1/3 bis 1/4 im Vergleich
mit der beim herkömmlichen
Fall reduziert werden. Gemäß diesen
Ergebnissen kann im Vergleich mit herkömmlichen Fällen die Produktivität der Innengewindeverbindungen
mit verbesserten Fluidleck-Kontrolleigenschaften, die bei Gewindeverbindungen
ein Hauptproblem darstellen, erheblich verbessert werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Ölfeldrohr-Schraubverbindung bereit, die Zugkräften widerstehen kann
und zusätzlich
anderen Kräften
wie Druck- und Biegekräften
widerstehen kann, womit sich stark verbesserte Eigenschaften hinsichtlich
der Vermeidung eines Entweichens von Fluid ergeben.
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Ferner
bietet die vorliegende Erfindung ein Gewindeschneidverfahren für die Ölfeldrohr-Schraubverbindung,
welche die Herstellung negativer Schraubgewinde mit höherem Qualitätsniveau
als bei herkömmlichen
Fällen
in kürzerer
Zeit ermöglicht.
