Резьбовое соединение тонкостенных бурильных труб

Предлагаемое техническое решение относится к области резьбовых соединений различных деталей, в частности к резьбовым соединениям тонкостенных труб, преимущественно для бурения.
Известно резьбовое соединение тонкостенных бурильных труб (прототип), включающее охватываемую и охватывающую трубы с коническими резьбами, профиль сечения которых представляет собой неравнобедренную трапецию с отрицательным углом по опорной грани и увеличенным углом по закладной грани, а высота профиля резьбы охватываемой трубы меньше высоты профиля резьбы охватывающей трубы и резьбовое соединение имеет зазор по закладной грани, причем охватываемая труба имеет конический упорный торец, а охватывающая труба имеет конический упорный уступ, коническая резьба выполнена с конусностью 1:32, а охватывающая труба конический упорный торец, а охватываемая (см. описание полезной модели к патенту РФ №78854, Е21В 17/042, F16L 15/00, 2008.03.11).
Однако известное резьбовое соединение обладает недостаточными сопротивляемостью к эксплуатационным нагрузкам - крутящему моменту и осевой нагрузке, а также усталостной прочностью.
Настоящее техническое решение направлено на решение задачи по созданию резьбового соединения для тонкостенных труб с повышенными сопротивляемостью к эксплуатационным нагрузкам - крутящему моменту и осевой нагрузке, а также усталостной прочностью.
Это достигается тем, что в предлагаемом резьбовом соединении для тонкостенных бурильных труб, включающем охватываемую и охватывающую трубы с коническими резьбами, профиль сечения которых представляет собой неравнобедренную трапецию с отрицательным углом по опорной грани и положительным углом по закладной грани, новым является то, что высота профиля резьбы охватываемой трубы больше высоты профиля резьбы охватывающей трубы, причем охватываемая труба имеет конический упорный торец с углом конусности в направлении, противоположном конической резьбе, а охватывающая труба имеет соответствующий конический упорный уступ, охватывающая труба имеет конический упорный торец с углом конусности в направлении противоположном конической резьбе, а охватываемая труба имеет соответствующий конический упорный уступ, при этом резьбы на охватываемой и охватывающей трубах выполнены с изменяющимися шагом и высотой профиля, выполненными таким образом, чтобы распределить удельную нагрузку более равномерно по всем виткам.
То, что охватываемая труба имеет конический упорный торец с углом конусности в направлении противоположном конической резьбе, а охватывающая труба имеет соответствующий конический упорный уступ, охватывающая труба имеет конический упорный торец с углом конусности в направлении противоположном конической резьбе, а охватываемая труба имеет соответствующий конический упорный уступ, позволяет повысить в сочетании с изменяющимся профилем резьбе механические свойства резьбового соединения, тем самым достигается повышение сопротивляемости эксплуатационным нагрузкам, а именно передача более высоких крутящего момента и осевой нагрузки, а также усталостной прочности.
На фиг. 1 изображено резьбовое соединение тонкостенных труб.
На фиг. 2 изображен профиль сечения резьбы.
Резьбовое соединение тонкостенных бурильных труб состоит из охватываемой трубы 1 и охватывающей трубы 2 с коническими резьбами. Профиль сечения резьбы представляет собой неравнобедренную трапецию с отрицательным углом α по опорной грани 3 и положительным углом β по закладной грани 4. Высота h профиля резьбы охватывающей трубы 2 меньше высоты Н профиля резьбы охватываемой трубы 1. Охватываемая труба 1 имеет конический упорный торец 5 с углом конусности в направлении противоположном конической резьбе, а охватывающая труба 2 имеет соответствующий конический упорный уступ 6. Охватывающая труба 2 имеет конический упорный торец 7 с углом конусности в направлении противоположном конической резьбе, охватываемая труба 1 имеет соответствующий конический упорный уступ 8. Резьба по закладной грани 4 имеет зазор . Благодаря разнице высот Н и h между вершиной профиля резьбы охватывающей трубы 2 и впадиной профиля резьбы охватываемой трубы 1 в соединении имеется зазор L.
Резьбовое соединение работает следующим образом. При сжимающих осевых нагрузках благодаря коническим упорным торцам 5 и 7 и коническим упорным уступам 6 и 8 и благодаря отрицательному углу по опорной грани профиля резьбы и изменяющимися шагом и высотою профиля, соединение обладает повышенными передаваемыми крутящим моментом и осевой нагрузкой. Собственными исследованиями заявителя установлено, что эти же элементы конструкции обеспечивают повышение усталостной прочности. При завинчивании и развинчивании труб наличие зазоров  и L позволяет производить это без приложения больших усилий. Наличие конических упорных торцов 5 и 7 и конических упорных уступов 6 и 8 обеспечивает повышенную герметичность соединения. Для соединения используются трубы с одинаковыми внутренним d и наружным D диаметрами.
Преимуществом заявляемого резьбового соединения по сравнению с известным является передача более высоких крутящего момента и осевой нагрузки и повышение усталостной прочности, то есть повышение сопротивляемости к эксплуатационным нагрузкам.