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DE1236875B - Sealing arrangement for hollow-cylindrical parts to be coupled - Google Patents

Sealing arrangement for hollow-cylindrical parts to be coupled

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Publication number
DE1236875B
DE1236875B DE1959G0028267 DEG0028267A DE1236875B DE 1236875 B DE1236875 B DE 1236875B DE 1959G0028267 DE1959G0028267 DE 1959G0028267 DE G0028267 A DEG0028267 A DE G0028267A DE 1236875 B DE1236875 B DE 1236875B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lip
coupled
sealing
ring member
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE1959G0028267
Other languages
German (de)
Inventor
John Dawson Watts
Erwin Fulton Hill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vetco Gray LLC
Original Assignee
Gray Tool Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gray Tool Co filed Critical Gray Tool Co
Priority to DE1959G0028267 priority Critical patent/DE1236875B/en
Publication of DE1236875B publication Critical patent/DE1236875B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/003—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with sealing rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/04—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with additional sealings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

F161F161

Deutsche Kl.: 47f-9German classes: 47f-9

Nummer: 1236 875Number: 1236 875

Aktenzeichen: G 28267 XII/47 fFile number: G 28267 XII / 47 f

Anmeldetag: 29. Oktober 1959 Filing date: October 29, 1959

Auslegetag: 16. März 1967Open date: March 16, 1967

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für zu kuppelnde hohlzylindrische Teile, wie z. B. Rohre, bestehend aus einer flexiblen metallischen Lippe und einer auf dem ersten der zu kuppelnden Teile ausgebildeten Dichtfläche, die unter einem spitzen Winkel gegen eine zugeordnete Gegendichtfläche der Lippe angeordnet ist, so daß die Lippe beim axialen Zusammenziehen der zu kuppelnden Teile zuerst an ihrem Ende und dann fortschreitend entlang ihrem Körper in eine Lage verbogen wird, in der die beiden Dichtflächen flächig auf einanderliegen, wobei die Bewegung beim axialen Zusammenziehen der zu kuppelnden Teile durch Anschlagmittel begrenzt ist.The invention relates to a sealing arrangement for hollow cylindrical parts to be coupled, such as. B. Tubes consisting of a flexible metallic lip and one on the first of the one to be coupled Parts formed sealing surface, which at an acute angle against an associated counter-sealing surface the lip is arranged so that the lip when axially contracting the parts to be coupled is bent into a position first at its end and then progressively along its body which the two sealing surfaces lie flat on top of each other, the movement during axial contraction the parts to be coupled is limited by slings.

Bei bekannten Dichtungsanordnungen der angegebenen Art wird ein lose zwischen den zu kuppelnden Teilen eingesetzter Dichtring verwendet, der an seinen beiden axialen Enden mit je einer Lippe versehen und im übrigen so ausgebildet ist, daß er als Anschlagmittel für die Begrenzung des axialen Zusammenziehens der zu kuppelnden Teile wirkt. Bei diesen bekannten Dichtungsanordnungen sind auf beiden zu kuppelnden Teilen Dichtflächen ausgebildet, die unter einem spitzen Winkel gegen die jeweils zugeordnete Gegendichtfläche der Lippe angeordnet sind. Beim axialen Zusammenziehen der zu kuppelnden Teile werden beide Lippen des Dichtungsringes durch das Zusammenwirken mit den zugeordneten Dichtflächen der zu kuppelnden Teile von ihren freien Enden aus fortschreitend in eine Lage verbogen, in der schließlich die Dichtflächen der zu kuppelnden Teile flächig an den zugeordneten Gegendichtflächen der Lippen anliegen.In known sealing arrangements of the specified type, a loose between the to be coupled Parts used sealing ring is used, which is provided with a lip at each of its two axial ends and is otherwise designed so that it is used as a stop means for limiting the axial contraction of the parts to be coupled is effective. In these known sealing arrangements are on two parts to be coupled sealing surfaces formed which at an acute angle against each other associated mating sealing surface of the lip are arranged. When axially contracting the to be coupled Parts become both lips of the sealing ring by interacting with the associated The sealing surfaces of the parts to be coupled are gradually bent from their free ends into one position, in which finally the sealing surfaces of the parts to be coupled are flat on the associated mating sealing surfaces of the lips.

Die Dichtflächen und die Gegendichtflächen auf den zu kuppelnden Teilen, bzw. den Lippen, erfordern bei der Herstellung eine sehr genaue und sorgfältige Bearbeitung; bei Bearbeitungsfehlern sind Materialverluste unvermeidlich.The sealing surfaces and the mating sealing surfaces on the parts to be coupled, or the lips, require very precise and meticulous machining during manufacture; in the case of processing errors, there are material losses inevitable.

Es sind ferner Dichtungsanordnungen der eingangs angegebenen Art vorgeschlagen worden, bei denen die Dichtlippe und ein Teil der Anschlagmittel zur Begrenzung der axialen Zusammenziehbewegung der Teile mit einem der zu kuppelnden Teile einstückig ausgebildet sind. Diese Anordnung hat zwar den Vorteil, daß zum Abdichten der Verbindung nur noch ein Paar Dichtflächen erforderlich ist, doch ist die Anformung der Dichüippe und des Anschlagteils an dem zu verbindenden Teil selbst schwierig und umständlich, und die auf diese Weise angeformte Dichtlippe kann beim Transport und beim Lagern des zu kuppelnden Teils leicht beschädigt werden.There are also sealing arrangements of the type mentioned have been proposed in which the sealing lip and part of the stop means to limit the axial contraction movement of the Parts are integrally formed with one of the parts to be coupled. This arrangement has the The advantage is that only a pair of sealing surfaces is required to seal the connection, but it is the molding of the Dichüippe and the stop part on the part to be connected is difficult and difficult cumbersome, and the sealing lip formed in this way can during transport and storage of the part to be coupled can be easily damaged.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe Dichtungsanordnung für zu kuppelnde hohlzylindrische Teile The present invention has the task of sealing arrangement for hollow cylindrical parts to be coupled

Anmelder:Applicant:

Gray Tool Company, Houston, Tex. (V. St. A.)Gray Tool Company, Houston, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. Negendank, patent attorney,

Hamburg 36, Neuer Wall 41Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

John Dawson Watts,John Dawson Watts,

Erwin Fulton Hill, Houston, Tex. (V. St. A.) ·Erwin Fulton Hill, Houston, Tex. (V. St. A.)

gestellt, eine Dichtungsanordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die Bearbeitungsaufwand einspart und vor Beschädigungen geschützt ist.made to create a sealing arrangement of the type specified above, the processing effort saves and is protected from damage.

Nach der Erfindung wird bei einer Dichtungsanordnung der eingangs angegebenen Art die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lippe und der zugehörige Teil der Anschlagmittel an einem ein besonderes Bauteil darstellenden Ringglied ausgebildet sind, das an dem zweiten zu kuppelnden Teil, z. B. durch Schrumpfen, dicht befestigt ist.According to the invention, in a sealing arrangement of the type specified above, the provided The object is achieved in that the lip and the associated part of the stop means on a special one Component representing ring member are formed, which is attached to the second part to be coupled, for. B. by shrinking, is tightly fastened.

Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung werden einerseits gegenüber der bekannten Ausführung mit losem Dichtring nur halb so viele genau zu bearbeitende Dichtflächen benötigt. Dennoch bleiben die Vorteile, die sich durch die Ausbildung der Dichtlippe an einem getrennten kleinen Bauteil ergeben, uneingeschränkt erhalten; insbesondere läßt sich das relativ kleine und handliche Ringglied bequem bearbeiten, aufbewahren und geschützt transportieren, und die Verbindung des Ringgliedes mit dem zweiten zu kuppelnden Teil braucht erst an der Einsatzstelle zu erfolgen. Andererseits sind die geschilderten Nachteile der bekannten Anordnung, bei der die Lippe an einem der zu kuppelnden Teile einstückig ausgebildet ist, bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung vollständig vermieden.In the case of the sealing arrangement according to the invention, on the one hand, compared to the known design with a loose sealing ring only half as many sealing surfaces to be machined precisely are required. Still stay the advantages that result from the formation of the sealing lip on a separate small component, received unreservedly; in particular, the relatively small and handy ring member can be conveniently edit, store and transport protected, and the connection of the ring link with the second part to be coupled only needs to be done at the place of use. On the other hand are the ones described Disadvantages of the known arrangement in which the lip is in one piece on one of the parts to be coupled is formed, completely avoided in the sealing arrangement according to the invention.

Bei den erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen sind zwei wichtige Größen festgelegt:In the case of the sealing arrangements according to the invention, two important variables are defined:

a) der Grad der Durchbiegung, der an der Lippe auftreten kann, unda) the degree of deflection that can occur on the lip, and

b) die Größe der Anschlagfläche, die ein Zusammenziehen der zu kuppelnden Teile über einen bestimmten Maximalwert hinaus verhindert.b) the size of the stop surface, which allows the parts to be coupled to be pulled together over a prevented beyond a certain maximum value.

709 519/276709 519/276

Claims (2)

Wenn keine derartig festgelegten Bedingungen gegeben wären, wären der Durchbiegungsgrad der Lippe und die Größe der Fläche, die die beim Zusammenziehen ausgeübte Kraft aufnimmt, davon abhängig, wie fest die Verbindung angezogen wird. Der Vorteil des getrennten Ringgliedes, das z. B. auf einen der zu kuppelnden Teile aufgeschrumpft ist, besteht darin, daß es aus teuerem oder anderem Material hergestellt werden kann als der Teil, mit dem es verbunden wird. Obwohl das Ringglied vorzugsweise aus einem elastischen Hartmetall, beispielsweise Stahl, hergestellt wird, kann es auch aus weicheren Metallen, beispielsweise Messing, oder auch aus geeignetem plastischem Material, beispielsweise Bakelit, bestehen. Der elastische Stahl wird jedoch vorgezogen, so daß die Lippe des Ringgliedes bei ihrer Biegung innerhalb der Elastizitätsgrenze bleibt und die Kupplung mehrmals gelöst und wieder angezogen werden kann. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. In der folgenden Beschreibung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. F i g. 1 ist ein Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung; Fig.2 ist ein Teillängsschnitt durch eine andere Ausführungsform; Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform bei der Verbindung von Bohrrohren für eine Ölquelle; Fig. 4 ist ein Teillängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform. F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, bei der die zu kuppelnden Teile die Enden zweier Rohre sind. Die Lippe 92 ist an einem Ringglied S3 ausgebildet, das einen besonderen, bei 90 an dem einen Rohrende aufgeschrumpften Bauteil bildet. An dem Ringglied S3 ist eine radiale Schulter 104 ausgebildet, die einen Anschlag für das axiale Zusammenziehen der zu kuppelnden Teile bildet. Die Vorrichtung zum axialen Zusammenziehen ist nicht weiter dargestellt. Das Ringglied S3 wird vorzugsweise aus elastischem Stahl hergestellt, wobei die Lippe eine ausreichende Elastizität aufweist, um eine gewisse elastische Verformung in radialer Richtung zu ermöglichen. Bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen erzeugt die Schrumpfpassung eine nicht lösbare Dichtung bei 90 und 91, und die sich durchbiegenden Lippen 92 und 93 stellen eine lösbare Dichtung dar. In den Fig. 1 und 2 zeigen die gestrichelten Linien 92' und 93' die Ruhelage der Lippe an, bevor sie durch die Dichtflächen 95 und 96 auf dem gegenüberliegenden zu kuppelnden Teil durchgebogen wird. An der Stelle E liegt die Grenze zwischen dem sich durchbiegenden Teil des Ringgliedes, d. h. der eigentlichen Lippe, und dem als Anschlag wirkenden Teil des Ringgliedes. In Fig. 2 ist der Abschnitt94 des Ringes unterhalb der Stelle E auf die gleiche Konizität bearbeitet wie die Dichtfläche 96, die er berührt, während die Oberfläche oberhalb der Stelle I? mit einem kleineren Winkel abgedreht ist als der Sitz der Dichtfläche 96, den sie berührt. Beim Zusammenbau der Dichtungsanordnung erfaßt die Dichtfläche 95 bzw. 96 die Lippe zunächst an ihrem freien Ende und biegt sie dann nach innen, bis die Dichtfläche 95 bzw. 96 an der äußeren Dichtfläche der Lippe flächig anliegt. Ein weiteres Anziehen der Dichtung wird durch den Anschlag der Anschlagflächen 104 bzw. 94 an einer Radialfläche bzw. der Dichtfläche 96 verhindert. Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung bei Verwendung zur Verbindung von Rohren. Nach Fig. 3 wird ein Ringglied S3 von der in F i g. 1 gezeigten Art bei 102 auf die Außenseite in der Nähe des Endes eines Rohres 100 aufgeschrumpft. Der Ring ist mit einer Anschlagfläche 104 versehen (die der in Fig. 1 dargestellten Anschlagfläche 104 entspricht), welche am Ende des anderen zu kuppelnden Rohrabschnitts 106 anschlägt, wenn die mit Gewinde versehenen Rohrenden zusammengeschraubt und dadurch zusammengezogen werden. In der von der Anschlagfläche 104 bestimmten Stellung des maximalen Zusammenziehens ist die Lippe 92 des Ringes S3 in der unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Weise nach innen elastisch verbogen. Diese Anordnung ergibt eine wirksame Dichtverbindung für Rohrleitungen, beispielsweise Bohrrohren für Ölquellen. In Fig.4 ist eine etwas abgewandelte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung dargestellt. Bei dieser Anordnung ist ein Ringglied S5 am Ende des Rohrabschnitt^ 110 aufgeschrumpft, der einen der zu kuppelnden Teile darstellt. Dieses Ringglied hat eine Dichtlippe 114, die mit der Dichtfläche 116 des anderen zu kuppelnden Rohrabschnitts 118 zusammenwirkt und von ihr durchgebogen wird, wobei der Rohrabschnitt 118, wie bei 120 gezeigt, unterhalb und innerhalb des Dichtungsringes in den Rohrabschnitt 110 eingeschraubt wird. Der Rohrabschnitt 118 ist mit einer Anschlagfläche 122 versehen, die mit der Endfläche 124 des Rohrabschnitts 110 und der Endfläche 126 des Ringgliedes S5 zum Anschlag kommt, wenn die Lippe 114 in dem richtigen Ausmaß durchgebogen worden ist, um die Dichtung sicherzustellen. Patentansprüche:In the absence of such specified conditions, the degree of deflection of the lip and the size of the area that will absorb the force exerted as it is pulled together would depend on how firmly the joint is tightened. The advantage of the separate ring member that z. B. is shrunk onto one of the parts to be coupled, is that it can be made of expensive or different material than the part to which it is connected. Although the ring member is preferably made of an elastic hard metal, for example steel, it can also consist of softer metals, for example brass, or also of a suitable plastic material, for example Bakelite. The elastic steel is preferred, however, so that the lip of the ring member remains within the elastic limit when it is bent and the coupling can be loosened and tightened again several times. Further features of the invention are characterized in the subclaims. In the following description, some exemplary embodiments of the invention are explained in more detail in conjunction with the drawings. F i g. 1 is a partial longitudinal section through a sealing arrangement according to the invention; Fig. 2 is a partial longitudinal section through another embodiment; Fig. 3 is a longitudinal section through another embodiment in the connection of drill pipes for an oil well; Fig. 4 is a partial longitudinal section through a further embodiment. F i g. 1 shows an embodiment of a sealing arrangement according to the invention, in which the parts to be coupled are the ends of two pipes. The lip 92 is formed on a ring member S3 which forms a special component which is shrunk onto one pipe end at 90. A radial shoulder 104 is formed on the ring member S3 which forms a stop for the axial drawing together of the parts to be coupled. The device for axial contraction is not shown further. The ring member S3 is preferably made of elastic steel, the lip having sufficient elasticity to allow a certain elastic deformation in the radial direction. In the embodiments illustrated in Figures 1 and 2, the shrink fit creates a non-releasable seal at 90 and 91 and the sagging lips 92 and 93 constitute a releasable seal 93 'the rest position of the lip before it is bent by the sealing surfaces 95 and 96 on the opposite part to be coupled. At point E there is the boundary between the bending part of the ring member, i.e. H. the actual lip, and the part of the ring member that acts as a stop. In FIG. 2, the section 94 of the ring below the point E is machined to the same conicity as the sealing surface 96 which it contacts, while the surface above the point I? is turned off at a smaller angle than the seat of the sealing surface 96, which it touches. When assembling the sealing arrangement, the sealing surface 95 or 96 first grasps the lip at its free end and then bends it inward until the sealing surface 95 or 96 rests flat against the outer sealing surface of the lip. Further tightening of the seal is prevented by the stop of the stop surfaces 104 or 94 on a radial surface or the sealing surface 96. 3 and 4 show further embodiments of the sealing arrangement according to the invention when used for connecting pipes. According to Fig. 3, a ring member S3 of the in F i g. 1 is shrunk onto the outside near the end of a tube 100 at 102. The ring is provided with a stop surface 104 (which corresponds to the stop surface 104 shown in Fig. 1) which strikes the end of the other pipe section 106 to be coupled when the threaded pipe ends are screwed together and thereby drawn together. In the position of maximum contraction determined by the stop surface 104, the lip 92 of the ring S3 is elastically bent inwards in the manner described with reference to FIGS. 1 and 2. This arrangement provides an effective sealing connection for pipelines, for example drill pipes for oil wells. A somewhat modified embodiment of a sealing arrangement according to the invention is shown in FIG. In this arrangement, a ring member S5 is shrunk onto the end of the pipe section ^ 110, which is one of the parts to be coupled. This ring member has a sealing lip 114 which cooperates with the sealing surface 116 of the other pipe section 118 to be coupled and is bent by it, the pipe section 118, as shown at 120, being screwed into the pipe section 110 below and inside the sealing ring. The pipe section 118 is provided with a stop surface 122 which abuts the end surface 124 of the pipe section 110 and the end surface 126 of the ring member S5 when the lip 114 has been deflected to the correct extent to ensure the seal. Patent claims: 1. Dichtungsanordnung für zu kuppelnde hohlzylindrische Teile, wie z. B. Rohre, bestehend aus einer flexiblen metallischen Lippe und einer auf dem ersten der zu kuppelnden Teile ausgebildeten Dichtfläche, die unter einem spitzen Winkel gegen eine zugeordnete Gegendichtfläche der Lippe angeordnet ist, so daß die Lippe beim axialen Zusammenziehen der zu kuppelnden Teile zuerst an ihrem Ende und dann fortschreitend entlang ihrem Körper in eine Lage verbogen wird, in der die beiden Dichtflächen flächig aufeinanderliegen, wobei die Bewegung beim axialen Zusammenziehen der zu kuppelnden Teile durch Anschlagmittel begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (92, 93; 114) und der zugehörige Teil der Anschlagmittel (94, 104, 126) an einem ein besonderes Bauteil darstellenden Ringglied (S3, S4, S5) ausgebildet sind, das an dem zweiten zu kuppelnden Teil, z. B. durch Schrumpfung, dicht befestigt ist.1. Sealing arrangement for hollow cylindrical parts to be coupled, such as. B. tubes, consisting of a flexible metallic lip and a sealing surface formed on the first of the parts to be coupled, which is arranged at an acute angle against an associated mating sealing surface of the lip, so that the lip when axially contracting the parts to be coupled first at their At the end and then progressively along its body it is bent into a position in which the two sealing surfaces lie flat on top of one another, the movement during axial contraction of the parts to be coupled being limited by stop means, characterized in that the lip (92, 93 ; 114) and the associated part of the stop means (94, 104, 126) are formed on a ring member (S 3 , S 4 , S 5 ) representing a special component, which is attached to the second part to be coupled, e.g. B. is tightly attached by shrinkage. 2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendichtfläche der Lippe am Ringglied radial außen liegt und im zusammengebauten Zustand der Teile von der2. Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the counter sealing surface the lip on the ring member lies radially outward and in the assembled state of the parts of the
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