РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ

Полезная модель относится к буровой технике и касается совершенствования резьбового соединения труб бурильных, преимущественно легкоплавных (ТБЛ), применяемых в геологоразведочном бурении.
Известен наиболее близкий аналог, принятый за прототип, резьбовое соединение трубчатых деталей, содержащее ниппель с наружной резьбой и опорной цилиндрической проточкой, муфту с внутренней резьбой и опорной цилиндрической расточкой (см. книгу Л.А.Лачинян Работа бурильной колонны. М., "Недра", 1992, с.20, рис.1.8). В данном устройстве на конце ниппеля после наружной резьбы имеется опорная цилиндрическая проточка, а на муфте - соответственно после внутренней резьбы опорная цилиндрическая расточка, которые при свинчивании входят в контакт, что позволяет в процессе работы колонны труб в скважине воспринимать значительную часть изгибающих нагрузок, тем самым повышается надежность резьбового соединения. Однако теперь опасное сечение из резьбовой части в данном устройстве перемещается в "гладкую" часть, что обуславливается концентрацией напряжений на конце опорной цилиндрической проточки.
Задача полезной модели - повышение надежности путем снижения концентрации напряжений на конце опорной цилиндрической проточки.
Для решения этой задачи в резьбовом соединении трубчатых деталей, содержащем ниппель с наружной резьбой и опорной цилиндрической проточкой, муфту с внутренней резьбой и опорной цилиндрической расточкой, отношение ширины торца ниппеля у опорной цилиндрической проточки к толщине ниппеля в сечении упомянутой проточки составляет 0,35-0,45, а внутренняя поверхность опорной цилиндрической проточки ниппеля имеет форму конуса с углом наклона его образующей 13°-18° к оси вращения.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где изображены:
Фиг.1 - Прототип
Фиг.2 - Общий вид резьбового соединения трубчатых деталей.
Резьбовое соединение трубчатых деталей содержит ниппель 1 с наружной резьбой и опорной цилиндрической проточкой 2, муфту 3 с внутренней резьбой и опорной цилиндрической расточкой 4.
Заявляемое устройство позволяет решить поставленную задачу. Действительно, в заявляемом устройстве оговорены полученные экспериментально отношения размеров ширины торца ниппеля у опорной цилиндрической проточки к толщине ниппеля в сечении проточки, а также диапазон угла наклона образующей конуса внутренней поверхности опорной цилиндрической проточки, что существенно для решения поставленной задачи.
Если отношение размеров ширины торца ниппеля 5 (см. фиг.2) у опорной цилиндрической проточки к толщине ниппеля в сечении этой проточки меньше, чем 0,35, то "податливость" опорной цилиндрической проточки становится недостаточной (уменьшается), соответственно увеличивается жесткость проточки, что ведет к возрастанию концентрации напряжений на конце опорной цилиндрической проточки, и тем самым к поломке резьбового соединения, следовательно уменьшается надежность.
Если отношение размеров ширины торца ниппеля у опорной цилиндрической проточки к толщине ниппеля в сечении этой проточки больше, чем 0,45, то сама "гладкая" часть опорной цилиндрической проточки становится недостаточно прочной, ломается, что также приводит к поломке резьбового соединения, следовательно уменьшается ее надежность.
Таким образом, оптимальным отношением ширины торца ниппеля у опорной цилиндрической проточки к толщине тела ниппеля в сечении проточки является 0,35-0,45.
При угле наклона образующей конуса внутренней поверхности опорной цилиндрической проточки к оси вращения больше, чем 18°, "податливость" опорной цилиндрической проточки становится недостаточной (уменьшается), соответственно увеличивается жесткость проточки, что ведет к возрастанию концентрации напряжений на конце опорной цилиндрической проточки, тем самым к поломке резьбового соединения, следовательно уменьшается надежность.
Если угол наклона образующей конуса внутренней поверхности проточки к оси вращения меньше, чем 13°, то длина образующей конуса увеличивается, ослабляя тело под резьбой, следовательно уменьшается прочность самой резьбы ниппеля, что приводит к поломке резьбового соединения, следовательно уменьшается надежность. Таким образом, оптимальным является диапазон угла наклона образующей конуса 13°-18°.
Следовательно, заявляемое отношение размера ширины торца ниппеля у опорной цилиндрической проточки к толщине тела ниппеля в сечении проточки в пределах 0,35-0,45 и диапазон угла наклона образующей конуса внутренней поверхности опорной цилиндрической проточки 13°-18° обеспечивают повышение надежности.
Устройство работает следующим образом.
Ниппель 1 ввинчивается в муфту 3 (трубчатую деталь) и затягивается. При этом опорная цилиндрическая расточка 2 входит в сопряжение с опорной цилиндрической расточкой 4 муфты 3. Заявленное отношение параметров ширины торца ниппеля у опорной цилиндрической проточки к толщине ниппеля тела ниппеля в сечении проточки в пределах 0,35-0,45, а также диапазона угла наклона образующей конуса внутренней поверхности опорной цилиндрической проточки 13°-18 снижают концентрацию напряжений на контакте с расточкой 4 муфты 3, тем самым повышают надежность резьбового соединения, следовательно бурильной колонны в целом.
Таким образом, обеспечивается решение поставленной задачи - повышение надежности.