DE60128687T2

DE60128687T2 - Gewindeverbindiung mit verstärktem anschlag

Info

Publication number: DE60128687T2
Application number: DE60128687T
Authority: DE
Inventors: Celine Sches; Masaaki Sugino; Emmanuel Varenne; Miyuki Yamamoto
Original assignee: Vallourec Mannesmann Oil and Gas France SA; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Vallourec Oil and Gas France SAS; Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2021-06-19
Also published as: ATE363581T1; MXPA02012594A; CN1437673A; AU2001269182A1; AR029683A1; CZ302148B6; CN1272521C; EP1295007B1; EA003840B1; BR0111807B1; WO2001098620A1; EA200300038A1; CZ2003184A3; DZ3362A1; CA2410794A1; EP1295007A1; PL195714B1; US20030067168A1; BR0111807A; PL359461A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Rohrgewindeverbindungen, die aus einem Einsteck-Gewindeelement bestehen, das am Ende eines ersten rohrförmigen Bauteils angeordnet ist und durch Schraubverbindung mit einem Aufnahme-Gewindeelement zusammengebaut wird, das am Ende eines zweiten rohrförmigen Bauteils angeordnet ist.
Solche Verbindungen werden insbesondere verwendet, um Säulen von Futterrohren oder Steigrohren oder Bohrstangenzüge für Kohlenwasserstoffbrunnen oder für die Geothermie zu bilden.
Die Einsteck- und Aufnahme-Gewindeelemente können je an einem Ende von Rohren großer Länge angeordnet sein, wobei das Einsteck-Gewindeelement eines ersten Rohrs in das Aufnahme-Gewindeelement eines anderen Rohrs geschraubt wird, um eine so genannte integrale Gewindeverbindung zu bilden.
Alternativ können die Einsteck-Gewindeelemente an jedem der beiden Enden von Rohren großer Länge angeordnet sein, wobei diese über ein kurzes Rohr oder eine Muffe zusammengebaut werden, an deren Enden zwei Aufnahme-Gewindeelemente ausgebildet sind: Ein solcher Zusammenbau zwischen zwei Rohren großer Länge wird "gewindet gemufft" genannt und verwendet zwei Rohrgewindeverbindungen.
Die Erfindung betrifft genauer die so genannten hochwertigen (oder auch "Premium"-)Gewindeverbindungen, die Metall-Metall-Dichtungsflächen oder -Dichtungsauflager aufweisen, die radial interferieren und Anschlagflächen zugeordnet sind, die insbesondere dazu bestimmt sind, die Dichtungsflächen präzise zu positionieren.
Solche hochwertigen Gewindeverbindungen sind zum Beispiel in dem Patent EP 488 912 beschrieben und ermöglichen es, eine Dichtheit der Gewindeverbindungen gegenüber Fluiden in verschiedenen Nutzungskonfigurationen (axialer Zug oder axiale Kompression, innerer oder äußerer Druck, Biegung, ...) zu gewährleisten.
Neuere Techniken des Rohrens von schräg oder sogar waagrecht abgelenkten Bohrschächten erfordern es, die Rohre und die sie zusammenbauenden Gewindeverbindungen bei ihrem Absenken in den Bohrschacht zu drehen.
Solche Techniken erfordern es, die Gewindeverbindungen mit sehr hohen Schraubmomenten festzuschrauben, in jedem Fall wesentlich höher als das Torsionsmoment, das beim Absenken in den Bohrschacht verwendet wird, da sonst die Positionierung der Dichtungsflächen verändert werden und die Gewindeverbindung lecken könnte.
Aufgrund der in Betracht gezogenen Momentpegel sowie der Biegekräfte in den Bereichen, die durch die Geometrie des Bohrschachts (abgelenkte Bohrschächte) in Biegung versetzt werden, sind die Anschlagflächen großen Kräften ausgesetzt.
Insbesondere im Fall von Säulen von Futterrohren oder Steigrohren ist ein Bohrschacht mit mehreren konzentrischen Säulen von Rohren ausgestattet, und die Innen- und Außendurchmesser der Bestandteile der Säulen sind zwangsweise begrenzt, um eine maximale Anzahl von Säulen in einen Bohrschacht einzulassen.
Die Anschlagflächen, die Flächen mit einer Ausrichtung im Wesentlichen lotrecht zur Achse auf den Gewindeelementen sind, haben also eine begrenzte radiale Dicke und sind im Fall solcher Gewindeverbin dungen sehr hohen Spannungen ausgesetzt, die zu einer inakzeptablen Plastifizierung führen können.
Aus den Druckschriften WO 94/29627 und WO 00/14441 sind Rohrgewindeverbindungen bekannt, die ein Festschrauben mit einem sehr hohen Moment erlauben, die insbesondere den Flanken der Gewindegänge teilweise oder ganz die Aufgabe eines Anschlags verleihen.
Mit der vorliegenden Erfindung wurde versucht, eine hochwertige Rohrgewindeverbindung herzustellen, die ein Paar von Einsteck- und Aufnahme-Anschlagflächen aufweist, die besonders resistent gegenüber der Plastifizierung sind, ohne zu versuchen, den Flanken der Gewindegänge die Aufgabe eines Anschlags zu verleihen.
Es wurde danach getrachtet, dass die Erfindung auf hochwertige Rohrgewindeverbindungen mit einem oder mehreren Anschlägen für jedes Gewindeelement angewendet werden kann, bei denen aber der Hauptanschlag (der als erster in Anschlag kommt und der am meisten beanspruchte ist) auf dem Einsteck-Gewindeelement an seinem freien Stirnende und entsprechend auf dem Aufnahme-Gewindeelement ausgebildet ist.
Es wurde auch danach getrachtet, dass die Erfindung unabhängig vom Typ des Gewindes, von der Form des Gewindegangs oder von der Form der Dichtungsfläche angewendet werden kann.
Die erfindungsgemäße Rohrgewindeverbindung weist ein Einsteck-Gewindeelement am Ende eines ersten rohrförmigen Bauteils und ein Aufnahme-Gewindeelement am Ende eines zweiten rohrförmigen Bauteils auf.
Das Einsteck-Gewindeelement weist ein Außengewinde auf und endet in einer Außenlippe.
Die Außenlippe weist auf:

– eine Außenumfangsfläche, auf der ein Einsteck-Dichtungsauflager ausgebildet ist,
– eine Ringfläche eines Einsteckanschlags mit im Wesentlichen Querausrichtung, die dem Einsteck-Dichtungsauflager benachbart und mit ihm verbunden ist und aus der Stirnfläche des freien Endes des Einsteck-Gewindeelements besteht,
– eine Innenumfangsfläche.

Unter einer Fläche mit im Wesentlichen Querausrichtung werden sowohl ebene als auch nicht ebene, zum Beispiel kegelige, Flächen verstanden, deren Mantellinie sich nicht mehr als 30° bezüglich einer Ebene senkrecht zur Achse der Gewindeverbindung entfernt.
Um mit den entsprechenden Mitteln des Einsteck-Gewindeelements zusammenzuwirken, weist das Aufnahme-Gewindeelement ein Innengewinde, eine innere Umfangsfläche, auf der ein Aufnahme-Dichtungsauflager ausgebildet ist, und eine Aufnahmeschulter auf.
Die Aufnahmeschulter besitzt eine Aufnahmeanschlag-Ringfläche mit im Wesentlichen Querausrichtung, die dem Aufnahme-Dichtungsauflager benachbart und mit ihm verbunden ist, und definiert eine Aufnahmeschulter-Ringzone, die den axialen Druckkräften ausgesetzt ist, die aus der Anlage der Einsteckanschlagfläche gegen die Aufnahmeanschlagfläche resultieren.
Das Außengewinde wird in das Innengewinde geschraubt, bis die Einsteckanschlagfläche gegen die Aufnahmeanschlagfläche auf schlägt, wobei das Einsteck-Dichtungsauflager dann radial mit dem Aufnahme-Dichtungsauflager interferiert.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung besitzt die Aufnahmeschulter-Ringzone eine Innenumfangsfläche, deren Innendurchmesser mindestens lokal in der Nähe der Aufnahmeanschlagfläche geringer ist als der Durchmesser der Innenumfangsfläche der Außenlippe, wobei das Verhältnis R dieser zwei Durchmesser geringer als 1, aber höher als oder gleich 0,9 ist.
Ein solches Merkmal ermöglicht es, die Von-Mises-Vergleichsspannung in der Aufnahmeschulter-Ringzone zu verringern, die bei vielen Gewindeverbindungen des Stands der Technik größer ist als diejenige des Einsteckanschlags aufgrund, gemäß den Erfindern, der Dreiachsigkeit der Spannungen, die von den benachbarten Dichtungsauflagern erzeugt werden: Die Hauptspannungen im Einsteckanschlag sind nämlich alle Kompressionsspannungen, während in der Aufnahmeschulter-Ringzone nur die axiale Spannung eine Kompressionsspannung ist, während die zwei anderen Hauptspannungen Zugspannungen sind.
Dieses Merkmal erlaubt es auch, einen ausreichenden Durchmesser des Innendurchgangs in der Rohrgewindeverbindung beizubehalten.
Es sind die Patente FR 1 488 719 und FR 1 489 013 bekannt, die in bestimmten ihrer Figuren eine Rohrgewindeverbindung mit Anschlägen und Dichtungsauflagern zeigen, die eine Außenlippe am Ende des Einsteck-Gewindeelements und eine Aufnahmeschulter auf dem Aufnahme-Gewindeelement besitzt, wobei der Innendurchmesser der Innenumfangsfläche der Aufnahmeschulter-Ringzone lokal in der Nähe der Aufnahmeanschlagfläche geringer ist als der Durchmesser der Innenumfangsfläche der Außenlippe.
In diesem beiden Dokumenten wird keine Wertgrenze für das Verhältnis dieser Durchmesser angegeben.
Außerdem ist im Fall des Patents FR 1 489 013 dem Unterschied der Innendurchmesser keine Funktion zugeordnet; man kann nur annehmen, dass der geringere Durchmesser der Innenumfangsfläche der Aufnahmeschulter-Ringzone aus der Verdickung durch Schmieden der Dicke des Rohrs zur Herstellung des Aufnahme-Gewindeelements resultiert.
Im Fall des Patents FR 1 488 719 , das die Gewindeverbindungen für Futterrohre betrifft, besitzt die Aufnahmeschulter-Ringzone einen geringeren Innendurchmesser als die Außenlippe, um die Beschädigung der Außenlippen und folglich der Dichtheit der Gewindeverbindung durch Stöße beim Absenken von Bohrstangen in der Säule von Futterrohren zu vermeiden. Die Funktion des Unterschieds im Innendurchmesser ist also eine ganz andere als im Fall der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise gehorcht das Verhältnis R der Beziehung √1,7 – 0,7S² ≤ R ≤ √1,2 – 0,2S² , bei der S gleich dem Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Außenrands der Einsteckanschlagfläche und dem Innendurchmesser der Außenlippe ist.
Dieses Merkmal hat die Tendenz, die Abweichungen der Vergleichsspannung zwischen Einsteckanschlag und Aufnahmeschulter-Ringzone zu minimieren und dadurch die Geometrie der erfindungsgemäßen Gewindeverbindung zu optimieren.
Vorteilhafterweise besitzt die Innenumfangsfläche der Aufnahmeschulter der erfindungsgemäßen Rohrgewindeverbindung einen mi nimalen Durchmesser an einem Punkt, an dem diese Innenumfangsfläche eine Kegelfläche maximalen Scherens schneidet, die folgendermaßen definiert ist:

– es ist eine Kegelfläche mit einem halben Kegelwinkel von 45° koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement,
– deren Durchmesser in der Aufnahmeschulter-Ringzone abnimmt, je weiter man sich von der Aufnahmeanschlagfläche entfernt, und
– die über den Außenrand der Aufnahmeanschlagfläche geht.

Auch vorteilhafterweise ist der Durchmesser der Innenumfangsfläche der Aufnahmeschulter an ihrem Ende auf der Seite der Aufnahmeanschlagfläche gleich dem Innendurchmesser der Innenumfangsfläche der Außenlippe.
Vorzugsweise weist die Innenumfangsfläche der Aufnahmeschulter einen ersten so genannten Übergangsbereich, dessen Innendurchmesser ausgehend von der Aufnahmeanschlagfläche progressiv abnimmt, und dann einen zweiten, zylindrischen Bereich mit einem minimalen Innendurchmesser auf.
Man kann einen Anschlusspunkt zwischen dem Übergangsbereich und dem zylindrischen Bereich der Innenumfangsfläche der Aufnahmeschulter definieren.
Auch vorzugsweise befindet sich dieser Verbindungspunkt im Wesentlichen in halbem axialen Abstand zwischen einerseits dem Ende des Übergangsbereichs auf der Seite der Aufnahmeanschlagfläche und andererseits dem Schnittpunkt der Innenumfangsfläche der Aufnahmeschulter mit der Kegelfläche maximalen Scherens.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor.
1 stellt einen gewindeten gemufften Zusammenbau des Stands der Technik dar.
2 stellt ein Detail einer Gewindeverbindung des Zusammenbaus der 1 in Höhe der Einsteck- und Aufnahmeanschläge dar.
3 stellt ein Detail einer erfindungsgemäßen Gewindeverbindung dar.
4 stellt ein Detail der 3 in stärkerer Vergrößerung dar.
5 stellt eine Variante der 4 dar.
6 stellt ein Diagramm eines Überdrehungsversuchs dar, das das Schraubmoment in Abhängigkeit von der Anzahl von Umdrehungen bis zur Plastifizierung der Anschläge angibt.
Die 1 und 2 stellen einen gewindeten gemufften Zusammenbau des Stands der Technik zwischen zwei Stahlrohren 10 und 10' großer Länge dar.
An jedem Ende der Rohre 10, 10' wurde ein Einsteck-Gewindeelement wie 11, 11' hergestellt. Das Einsteckelement wie 11 weist ein kegelförmiges Einsteckgewinde 12 auf und endet auf der Seite seines freien Endes in einer Außenlippe 18.
Diese Außenlippe 18 weist auf:

• eine Außenumfangsfläche, auf der ein kegelförmiges Einsteck-Dichtungsauflager 13 hergestellt ist, das zum Beispiel um 20° bezüglich der Achse XX des Einsteckelements geneigt ist;
• eine Einsteckanschlag-Ringfläche 16 des Einsteckelements im Wesentlichen mit Querausrichtung, die von der Stirnfläche des freien Endes des Einsteck-Gewindeelements gebildet wird. Die Einsteckanschlagfläche 16 grenzt an das Einsteck-Dichtungsauflager 13, indem sie an dieses letztere durch eine Torusfläche mit geringem Radius in der Größenordnung von einem Millimeter anschließt, um zu verhindern, dass dieser Anschluss zerbrechlich wird. Der Einsteckanschlag 14 im dargestellten Beispiel ist ein so genannter umgekehrter Anschlag oder Anschlag mit negativem Winkel, dessen Anschlagfläche 16 eine konkave Kegelfläche mit einem halben Kegelwinkel von 75° ist, die folglich einen Winkel von 15° zur Geraden zur Achse XX bildet;
• eine Innenumfangsfläche 17 mit einem Innendurchmesser ID_P, die durch Bearbeitung erhalten wird, um die Achse dieser Fläche 17 mit derjenigen des Einsteck-Gewindeelements zusammenfallen zu lassen, unabhängig von den Dickenveränderungen der Rohre 10. Diese Fläche 17 schließt einerseits an die laufende Innenumfangsfläche des Rohrs 10 und andererseits in B an die Einsteckanschlagfläche 16 an.

Der Zusammenbau der Rohre 10, 10 erfolgt durch eine Muffe 20, die zwei Aufnahme-Gewindeelemente 21, 21' aufweist, die symmetrisch auf der Muffe 20 an jedem ihrer Enden angeordnet sind.
Die Aufnahme-Gewindeelemente 21, 21' weisen Mittel auf, die so angeordnet sind, dass sie mit den entsprechenden Mitteln der Einsteck-Gewindeelemente 11, 11' zusammenwirken, um zwei Rohrgewindeverbindungen 1 und 1' zu bilden.
Aufgrund der Symmetrie des Zusammenbaus wird nur die Gewindeverbindung 1 beschrieben.
Das Aufnahme-Gewindeelement 21 weist ein Innengewinde 22 entsprechend dem Außengewinde 12, eine Innenumfangsfläche mit einem kegelförmigen Aufnahme-Dichtungsauflager 23, und eine Aufnahmeschulter auf, die mit einer Aufnahmeanschlag-Ringfläche 26 im Wesentlichen mit Querausrichtung und von einer konvexen Kegelfläche mit einem halben Kegelwinkel von 75° geformt versehen ist.
Die Aufnahmeanschlagfläche 26 grenzt an das Aufnahme-Dichtungsauflager 23, indem sie an dieses über eine Torusfläche mit geringem Radius anschließt, um wie bei dem Einsteck-Gewindeelement eine Zerbrechlichkeit dieses Anschlusses zu vermeiden.
Der Punkt A kennzeichnet den Außenrand der Aufnahmeanschlagfläche 26, und somit die Wurzel der Aufnahmeschulter auf der Seite des Aufnahme-Dichtungsauflagers 23. Er fällt mit dem Außenrand der Fläche des Einsteckanschlags 16 zusammen.
In der zusammengebauten Stellung der Gewindeverbindung ist das Außengewinde 12 in das Innengewinde 22 geschraubt, bis der Einsteckanschlag 14 unter Kontaktdruck mit dem Aufnahmeanschlag 24 in Anschlag steht.
Die Anordnung der Anschlagflächen 16, 26 praktisch in Querrichtung ermöglicht es, das Einsteck-Gewindeelement 11 bezüglich des Aufnahme-Gewindeelements 21 zu positionieren, wobei diese relative Position durch den Pegel des Schraubmoments sehr präzise definiert wird.
In der zusammengebauten Stellung der Gewindeverbindung interferiert das Einsteck-Dichtungsauflager 13 radial mit dem Aufnahme-Dichtungsauflager 23, was bedeutet, dass für entsprechende Querschnitte des Einsteck- und des Aufnahme-Dichtungsauflagers der Durchmesser des Einsteckauflagers vor dem Schrauben geringfügig größer ist als der Durchmesser des Aufnahmeauflagers.
Eine solche radiale Interferenz erzeugt einen hohen Kontaktdruck zwischen den Dichtungsauflagern 13, 23. Dieser Kontaktdruck ermöglicht es, die Gewindeverbindung gegenüber inneren oder äußeren Fluiden abzudichten, trotz verschiedener einfacher oder kombinierter Beanspruchungen (innerer oder äußerer Druck, Zug, Kompression, Torsinn, Biegung, mit oder ohne zyklischer Temperaturveränderung, ...).
Ein hoher Schraubmomentpegel ist wünschenswert, um jede Drehung des Einsteck-Gewindeelements 11 bezüglich des Aufnahme-Gewindeelements 21 zu verhindern, insbesondere, wenn man die Säule von Rohren bei ihrem Absenken in den Bohrschacht in Drehung versetzen muss.
Dieses Schraubmoment äußert sich in einer axialen Kompression des Metalls der Anschläge 14, 24 und darf nicht zu deren Plastifizierung führen.
Außerdem induzieren bei abgelenkten Bohrungen die Biegespannungen zusätzliche Kräfte der axialen Kompression auf die Anschläge.
Gleiches kann gelten, wenn die Säule von Rohren axialen Kompressionskräften und/oder Wärmezyklen ausgesetzt ist.
Allgemein weist bei den Gewindeverbindungen des Stands der Technik, und wie es in den 1 und 2 zu sehen ist, die Aufnahmeschulter an ihrem Scheitel eine zylindrische Innenumfangsfläche 27 mit gleichem Innendurchmesser wie die Einsteck-Innenumfangsfläche 17 der Außenlippe 18 auf.
Dadurch können vermieden werden:

• Turbulenzen im innen fließenden Fluid, insbesondere an der Verbindung zwischen dem Einsteck-Gewindeelement 11 und dem Aufnahme-Gewindeelement 21, Turbulenzen, die ein Phänomen der Erosion-Korrosion erzeugen; und
• eine Blockierung oder eine Beschädigung auf dieser Ebene der Werkzeuge oder der Geräte, die im Betrieb in die Säule von Rohren abgesenkt werden.

Die in der vorliegenden Druckschrift bezeichneten Erfinder haben bei Versuchen des Überdrehens mit Überraschung festgestellt, dass bei den Gewindeverbindungen gemäß den 1 und 2 das Metall der Aufnahmeschulter-Ringzone 24 immer vor demjenigen des Einsteckanschlags 14 plastifiziert wurde.
Die Erklärung, die sie gefunden haben, verwendet den Einfluss des Vorhandenseins des den Anschlägen benachbarten Dichtungsauflagers auf die Dreiachsigkeit der Spannungen, wie in 2 dargestellt.
Wenn man einen elementaren Metallwürfel 15 des Einsteckanschlags 14 betrachtet, so wird dieser Würfel 15 einer Gruppe von Spannungen ausgesetzt, die auf drei Hauptspannungen σ_AP, σ_RP und σ_CP jeweils in axialer, radialer und Umfangsrichtung reduziert werden können.
Die axiale Spannung σ_AP kommt hauptsächlich vom Schraubmoment und ist eine Kompressionsspannung (negatives Vorzeichen).
Die radiale Spannung σ_RP resultiert hauptsächlich aus der radialen Interferenz zwischen Dichtungsauflagern 13, 23 und ist ebenfalls eine Kompressionsspannung. Der negative Winkel der Flächen 16, 26 von umgekehrten Anschlägen tendiert dazu, die Wirkung der radialen Interferenz der Dichtungsauflager auf die radiale Spannung σ_RP zu verstärken.
Die Umfangsspannung σ_CP resultiert auch hauptsächlich aus der radialen Interferenz zwischen Dichtungsauflagern 13, 23, die dazu tendiert, den Durchmesser der Außenlippe einzuschränken, so dass die Umfangsspannung σ_CP auch eine Kompressionsspannung ist, deren Stärke ebenfalls durch die umgekehrte Anordnung der Anschläge 14, 24 verstärkt wird.
Wenn man einen elementaren Metallwürfel 25 in der Ringzone 24 der Aufnahmeschulter betrachtet, so ist dieser Würfel 25 einer Gruppe von drei Hauptspannungen ausgesetzt, derart, dass:

– die axiale Spannung σ_AB ebenfalls eine Kompressionsspannung (negativer Wert) ist;
– die radiale Spannung σ_RB, die hauptsächlich aus dem Einfluss der radialen Interferenz auf das Aufnahme-Dichtungsauflager 23 (und zusätzlich der umgekehrten Anschlagfläche 26) resultiert, eine Zugspannung (positiver Wert) ist;
– die Umfangsspannung σ_CB, die ebenfalls aus der radialen Interferenz auf das Aufnahme-Dichtungsauflager 23 und der umgekehrten Anschlagfläche 26 resultiert, ebenfalls eine Zugspannung (positiver Wert) ist.

Gemäß den bekannten Theorien der Plastizität der Werkstoffe beginnt aber die plastische Verformung, wenn eine Vergleichsspannung, wie diejenige von Von Mises, die von den algebraischen Unterschieden der Hauptspannungen paarweise genommen abhängt, größer ist als die Elastizitätsgrenze des Werkstoffs.
Die Von-Mises-Vergleichsspannung ist relativ schwach für den Elementarwürfel 15 im Einsteckanschlag 14, da die 3 Hauptspannungen σ_AP, σ_RP, σ_CP das gleiche Vorzeichen haben; sie sind dagegen relativ hoch für den Elementarwürfel 25 in der Aufnahmeschulter-Ringzone 24, da zwei der Hauptspannungen (σ_RB, σ_CB) positiv sind (Zug), während die dritte (σ_AB) negativ ist (Kompression).
Daraus folgt, dass beim Überdrehen der Gewindeverbindung die Vergleichsspannung im Elementarwürfel 25 der Aufnahmeschulter schneller die Elastizitätsgrenze des Werkstoffs überschreiten kann als die Vergleichsspannung eines Elementarwürfels 15 des Einsteckanschlags 14.
Die in der vorliegenden Anmeldung bezeichneten Erfinder haben daraus geschlossen, dass es vorteilhaft wäre, lokal die Elastizitätsgrenze des Metalls in der Aufnahmeschulter-Ringzone 24 zu erhöhen, zum Beispiel durch Induktionshärten oder durch Kugelstrahlen, oder die Vergleichsspannung in Höhe der Aufnahmeschulter-Ringzone 24 zu verringern, die einer axialen Kompression ausgesetzt ist, indem die Fläche vergrößert wird, auf die diese Spannungen ausgeübt werden.
Unter Berücksichtigung der Schwierigkeiten, um eine wirksame Wärme- oder mechanische Verarbeitung im Inneren einer Muffe durchzuführen, haben die Erfinder bevorzugt, den Querschnitt der Aufnahmeschulter zu überdicken, wie es in den 3, 4 oder 5 dargestellt ist.
Die 3 und 4 unterscheiden sich von 2 dadurch, dass die Ringzone 24 der Aufnahmeschulter eine Überdickung auf der Innenseite aufweist, so dass der minimale Innendurchmesser ID_B ihrer Innenumfangsfläche 27 lokal geringer ist als der Innendurchmesser ID_P der Innenumfangsfläche 17 der Außenlippe 18.
Die Innenumfangsfläche 27 der Aufnahmeschulter ist eine zylindrisch-kegelige Fläche mit einem ersten kegeligen "Übergangs"-Bereich 29 auf der Seite der Aufnahmeanschlagfläche 26 und einem zweiten zylindrischen Bereich 30 mit dem Durchmesser ID_B.
Die Kegelfläche 29 ist koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement, ihr halber Kegelwinkel θ ist gleich 30°, und ihr Durchmesser verringert sich, wenn man sich von der Fläche 26 des Aufnahmeanschlags entfernt. Der Innendurchmesser der Kegelfläche 29 an ihrem Ende B auf der Seite der Fläche 26 des Aufnahmeanschlags ist gleich dem Innendurchmesser ID_P der Innenumfangsfläche 17 der Außenlippe, so dass man vom Einsteck-Gewindeelement 11 zum Aufnahme-Gewindeelement 21 ohne Veränderung des Innendurchmessers übergeht.
Der Winkel θ ist kleiner als 45°, um die Gefahren einer Turbulenz im Fluss des innen fließenden Fluids und die Gefahren des Verhakens eines Werkzeugs, das in der Säule von Rohren abgesenkt wird, zu begrenzen. Man wird später sehen, warum es nützlich ist, eine Untergrenze für den Winkel θ festzulegen.
Die Kegelfläche 29 bildet so einen progressiven Anschluss zwischen der Innenumfangsfläche 17 der Außenlippe und dem zylindrischen Bereich 30 der Innenumfangsfläche 27 der Aufnahmeschulter.
Der Durchmesser ID_B des zylindrischen Bereichs 30 der Innenumfangsfläche 27 der Aufnahmeschulter ist natürlich geringer als der Wert ID_P, sonst gäbe es keine Verstärkung des Aufnahmeanschlags 24.
Der Durchmesser ID_B ist größer als oder gleich 0,9·ID_P, um einen ausreichenden Durchgangsquerschnitt innerhalb der Säule beizubehalten. Ein Durchmesser ID_B von weniger als 0,9·ID_P würde es nämlich nur erlauben, eine geringe Anzahl von Säulen von Rohren ineinander zu führen, und ein solches Säulenkonzept wäre dann extrem teuer.
Da es unnötig ist, die Ringzone 24 der Aufnahmeschulter unter einem Durchmesser ID_B zu überdicken, für den der Aufnahmeanschlag 24 so widerstandsfähig ist wie der Einsteckanschlag 14, haben die Erfinder herausgefunden, dass das Verhältnis R zwischen ID_B und ID_P zwischen den Grenzen √1,7 – 0,7S² und √1,2 – 0,2S² liegen müsste und vorzugsgleichweise gleich √1,3 – 0,3S² sein sollte, wobei S gleich dem Verhältnis OD_A/ID_P und OD_A der Durchmesser des Außenrands der Einsteckanschlagfläche 16 ist; dieser Durchmesser ist hier gleich dem Durchmesser, der durch den Punkt A verläuft, der sich an der Wurzel der Aufnahmeschulter 24 befindet.
Werte R in der Größenordnung von 0,95 bis 0,98 werden dann unter Berücksichtigung der laufenden Werte von ID_P und OD_A erhalten.
Vorteilhafterweise ist der Durchmesser ID_B größer als der so genannte "Drift"-Durchmesser, der von der API oder von den Herstellern von Rohrgewindeverbindungen für Rohre gegebener Abmessung spezifiziert wird, wobei die Driftüberwachung darin besteht, einen Dorn mit einem gegebenen Durchmesser in den zusammengebauten Rohren zu verschieben, um sich zu vergewissern, dass die Säule von Rohren es erlaubt, Werkzeuge bis zu einem gegebenen Durchmesser dieser letzteren abzusenken, ohne die Gefahr des Blockierens dieser Werkzeuge. Der Innendurchmesser der Rohre 10, 10', insbesondere ihrs laufenden Bereichs, muss daher größer sein als der Drift-Durchmesser.
Die Erfinder haben außerdem gefunden, dass es gemäß 3 nicht nützlich ist, wenn die Überdickung der Schulter die ganze axiale Länge der Innenumfangsfläche 27 betrifft.
Sie haben nämlich festgestellt, dass die am stärksten verformte Zone der Aufnahmeschulter-Ringzone 24 die Kegelfläche 32 koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement ist, die durch den Punkt A an der Wurzel der Aufnahmeschulter auf der Seite des Aufnahmeauflagers 23 verläuft, einen halben Kegelwinkel gleich etwa 45° und einen Durchmesser hat, der sich in der Aufnahmeschulter-Ringzone 24 verringert, je weiter man sich von der Anschlagfläche 26 entfernt.
Die Verformungen entlang dieser Kegelfläche sind Abscherungen, und die Erfinder haben gefunden, dass diese Scherspannungen minimiert werden können, indem ein minimaler Innendurchmesser ID_B an der Schnittstelle in D zwischen dieser Kegelfläche 32 maximalen Scherens und der Innenumfangsfläche 27 der Aufnahmeschulter hergestellt wird.
So ist klar, dass es, wenn der Winkel θ der Kegelfläche 29 unter 15° liegt, möglich ist, dass der maximale Scherkegel 32 die Innenumfangsfläche 27 in dem Kegelbereich 29 schneidet, wo der Durchmesser nicht der minimale Innendurchmesser ID_B ist, mit der Konsequenz, dass der zylindrische Bereich 30 mit dem Durchmesser ID_B dann unnötig überdickt wird. Aus dieser Sicht wird ein Winkel in der Größenordnung von 30° oder sogar mehr sogar bevorzugt.
So ist es vorteilhaft, dass der Anschlusspunkt C zwischen den Flächen 29 und 30 sich im Wesentlichen in halbem axialem Abstand zwischen den Punkten B und D befindet.
5 zeigt eine Variante der 4, in der der Übergangsbereich keine Kegelfläche, sondern eine Torusfläche 39 koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement ist.
Diese Torusfläche 39 erscheint im Längsschnitt gemäß 5 wie ein Kreisbogen:

– mit einem Radius von etwa 10 mm;
– dessen Zentrum zur Materie des Aufnahme-Gewindeelements gerichtet ist;
– der durch den Anschlusspunkt B mit der Innenumfangsfläche 17 der Außenlippe geht;
– dessen Tangente in B einen Winkel von 30° mit der Achse XX der Gewindeelemente bildet, also auch mit der Mantellinie der Innenumfangsfläche 17;
– der in C den zylindrischen Bereich 30 der Innenumfangsfläche 27 der Aufnahmeschulter tangiert.

Eine solche Torusfläche stellt auch einen progressiven Anschluss zwischen der Innenumfangsfläche 17 und dem zylindrischen Bereich 30 mit dem Innendurchmesser ID_B her, damit der Winkel seiner Tangente in B mit der Achse XX zwischen 15 und 45° liegt.
Es sind andere progressive Formen des Übergangsbereichs der Innenumfangsfläche 27 der Aufnahmeschulter möglich, zum Beispiel eine Gruppe von zwei benachbarten und einander tangierten Torusflächen mit entgegengesetzten und tangierenden Krümmungen, die eine an der Innenumfangsfläche 17 in B, und die andere an der zylindrischen Fläche 30 in C.
Ohne die Reichweite der vorliegenden Erfindung zu verlassen, können die Dichtungsauflager nicht direkt den Anschlagflächen 16, 26 benachbart sein: Die 2 bis 5 zeigen außerdem Anschluss-Torusflächen mit geringem Radius zwischen den Dichtungsauflagern 13, 23 und den entsprechenden Anschlagflächen 16, 26. Andere Typen von Flächen können diesen Anschluss gewährleisten, ohne die Reichweite der vorliegenden Erfindung zu verlassen, so lange die radiale Interferenz in Höhe der Dichtungsauflager radiale und Umfangs-Zugspannungen in der Aufnahmeschulter-Ringzone induziert.
Die vorliegende Erfindung findet in vielen Konfigurationen von Gewindeverbindungen Anwendung, darunter:

– integrale oder gemuffte Gewindezusammenbauten;
– Gewindeverbindungen für Rohre mit geringem oder großem Durchmesser (zum Beispiel Steigrohre oder Futterrohre);
– Verbindungen mit äußerem Paar von Anschlägen (der Aufnahmeanschlag befindet sich am freien Ende des Aufnahme-Gewindeelements) oder mit mehreren Sätzen von Anschlägen;
– Gewindeverbindungen mit sowohl kegeligen als auch nicht-kegeligen Dichtungsauflagern, zum Beispiel torisch an den beiden Gewindeelementen oder auch torisch an einem Gewindeelement und kegelig am entgegengesetzten Element;
– Gewindeverbindungen mit geraden (ebenen) Anschlagflächen oder mit negativem Winkel; im Fall von so genannten umgekehrten Anschlägen oder Anschlägen mit negativem Winkel ist es in diesem letzteren Fall aber vorteilhaft, wenn das Maß des Winkels der Anschläge bezüglich der Senkrechten zur Achse XX der Gewindeelemente geringer als oder gleich 20° ist und vorzugsweise zwischen 5 und 10° liegt;
– Gewindeverbindungen mit kegeligen oder zylindrischen Gewinden, einfach oder mit mehreren Stufen;
– Gewindeverbindungen mit Gewindegängen verschiedener Formen, zum Beispiel dreieckige, runde oder trapezförmige Gewindegänge;
– Gewindeverbindungen mit Gewindegängen variabler Breite.

Ausführungsbeispiele
Erstes Beispiel
Es wurden Versuche des Festschraubens-Losschraubens an 2 Serien von Gewindeverbindungen vom Typ VAM TOP^® gemäß dem Katalog VAM^® Nr. 940, ausgegeben im Juli 1994 von Vallourec Oil & Gas, durchgeführt.

• Außendurchmesser der Rohre: 177,8 mm (7'')
• Dicke der Rohre: 10,36 mm (29 lb/ft)
• Außendurchmesser am Einsteckende (ODA): 170,8 mm
• Innendurchmesser der Außenlippe (ID_P): 161,3 mm
• Drift-Durchmesser 153,90 mm (6,059'')
• Qualität der Rohre Typ API L80 (Elastizitätsgrenze größer als oder gleich 552 MPa).

Die Standardserie P entspricht 2 und besitzt einen Aufnahme-Innendurchmesser ID_B der Aufnahmeschulterzone gleich dem Einsteck-Innendurchmesser ID_P.
Die Serie Q wurde erfindungsgemäß verändert und entspricht dem Schema der 5: Die Verstärkung des Aufnahmeanschlags in dieser Serie Q äußert sich durch einen Durchmesser ID_B des zylindrischen Bereichs 30 gleich 156,2 mm, der größer ist als der Drift-Durchmesser; vor dem zylindrischen Bereich 30 liegt ein Torusbereich 39 mit einem Radius von 10 mm, so dass der Schnittpunkt D des Kegels 32 maximaler Scherung mit der Aufnahme-Innenumfangsfläche 27 in Höhe des zylindrischen Bereichs 30 mit dem Durchmesser ID_B auftritt.
Das Verhältnis R = ID_B/ID_P ist gleich 0,97 für die Serie Q und liegt innerhalb des Intervalls (0,96–0,99), das von Anspruch 3 definiert wird, unter Berücksichtigung des Werts von OD_A.
Während dieser Versuche des Festschraubens-Losschraubens wurde das Schraubmoment in Abhängigkeit von der Anzahl von Schraubumdrehungen registriert, indem der maximale Momentpegel progressiv bei jedem Schraubversuch eines Zyklus bezüglich einer gleichen Serie angehoben wird, bis die Plastifizierung der Anschläge erhalten wird.
In allen diesen Versuchen des Festschraubens-Losschraubens wurden die Gewinde, die Dichtungsauflager und die Anschlagflächen vorher mit einem Fett vom Typ API 5A2 eingeschmiert.
6 zeigt die Kurve des Schraubmoments T in Abhängigkeit von der Anzahl von Umdrehungen N für den letzten Schraubversuch einer Gewindeverbindung der Serie Q.
In diesem Diagramm steigt das Moment abrupt praktisch senkrecht jenseits des Punkts E (Moment T_E) an, der das Anlegen der Anschläge ausdrückt. Dieser abrupte Anstieg erfolgt wird im Wesentlichen linear bis zum Punkt F (Moment T_F).
Jenseits des Punkts F (nicht-linearer Bereich der Kurve) beginnt das plastische Eindrücken mindestens eines der Anschläge.
Der Wert T_opt entspricht dem empfohlenen Wert des Schraubmoments; dieser Wert liegt zwischen den Werten T_E und T_F.

Moment Serie P (N·m) Serie Q (N·m)

T_E 3300 8100

T_opt 12740

T_F 21200 36600

T_F – T_E 17900 28500

Tabelle 1: Schraubmomentergebnisse
Man stellt ausgehend von den aus der Tabelle 1 stammenden Werten fest, dass die Menge (T_F – T_E), die den Bereich des Schraubmoments misst, der von den Anschlägen eingenommen wird, im Fall der erfindungsgemäßen Gewindeverbindungen der Serie Q im Vergleich mit den Gewindeverbindungen P des Stands der Technik beträchtlich erhöht ist (+ 60%).
Zweites Beispiel
Versuche an zwei Abmessungen A und B von Gewindeverbindungen vom Typ VAM^® ACE der Qualität L80 gemäß dem Katalog VAM^®, der im ersten Beispiel bezeichnet ist.

Die Merkmale der getesteten Muster sind in der Tabelle 2 angegeben.

Muster		Typ
Muster		A	B
Körper des Rohrs	Außendurchm.	244,48 mm (9'' 5/8)	88,90 mm (3 1/2)
	Dicke	13,4 mm (53,5 lb/ft)	6,45 mm (9,2 lb/ft)
	Länge	800 mm	800 mm
Außenlippe	Innendurchm. (ID_P)	220,09 mm	77,96 mm
Außenlippe	Außen-Enddurchmesser (OD_A)	235,37	83,88
Muffe	Außendurchm.	266,24 mm	98,80 mm
	Innendurchm. ID_B	219,79 mm	77,66 mm
	Länge	340 mm	215 mm
Drift-Durchmesser		212,83 mm (8,379'')	72,82 mm (2,867'')
Werkstoff		nahtloses Rohr aus Kohlenstoffstahl mit der Elastizitätsgrenze ≥ 552 MPa
empfohlenes Schraubmoment (T_opt) (*)		21575 N·m	3825 N·m

Tabelle 2: getestete Muster

(*) mit Fett vom Typ API 5A2

Die Tabelle 3 fasst die Maße des Innendurchmessers vor und nach dem Verschrauben mit dem Moment T_opt zusammen.

Man überprüft, dass der Innendurchmesser ID_B immer größer ist als der Drift-Durchmesser (siehe Tabelle 2), sowohl bei den Standard-Gewindeverbindungen (A3, B3) als auch bei den erfindungsgemäß veränderten (A1, A2, B1, B2).

Muster N°	Einsteck-Innendurchmesser ID_P(mm)		Aufnahme-Innendurchmesser ID_B(mm)		Verhältnis R (= ID_B/ID_P)		Winkel der Kegelschräge (*)	Klassifizierung
Muster N°	vor Schrauben	nach Schrauben	vor Schrauben	nach Schrauben	vor Schrauben	nach Schrauben
A1	220,09	219,56	213,89	214,08	0,972	0,975	35°	vorliegende Erfindung
A2		219,56	213,89	214,08	0,972	0,975	10°	Vergleichsbeispiel
A3		219,58	219,79	220,0	0,999	B1, 002		Stand der Technik
B1	77,96	77,67	73,66	73,83	0,945	0,951	35°	vorliegende Erfindung
B2		77,67	73,66	73,83	0,945	0,951	10°	Vergleichsbeispiel
B3		77,68	77,66	77,84	0,996	1,002		Stand der Technik

Tabelle 3 : Ergebnisse der Innendurchmesser-Messungen

(*)(Referenz 29 4)

a) die Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse von Überdrehungsversuchen bis zur Plastifizierung, wobei die Gewinde, die Dichtungsauflager und die Anschlagflächen mit einem Fett vom Typ API 5A2 eingeschmiert sind.

Muster N°	Überdrehungsversuche
Muster N°	Moment T_F bei Plastifizierung (N·m)	visuelle Beobachtung Anschlag/Schulter
A1	96079	weder plastische Verformung noch Festfressen
A2	71905	plastische Verformung des Aufnahmeanschlags
A3	68317	plastische Verformung des Aufnahmeanschlags und des Einsteckendes (Punkt A)
B1	8414	Festfressen ohne plastische Verformung des Aufnahmeanschlags
B2	6100	plastische Verformung des Aufnahmeanschlags
B3	4952	plastische Verformung des Aufnahmeanschlags

Tabelle 4: Ergebnisse von Überdrehungsversuchen

Die Ergebnisse des Überdrehens ordnen sich in der folgenden abnehmenden Reihenfolge bezüglich insbesondere der Kriterien Moment T_F und visueller Aspekt der Anschläge und Schultern ein:

1°) verstärkter Aufnahmeanschlag mit Kegelschräge mit einem Winkel von 35° (Versuche A1, B1);
2°) verstärkter Aufnahmeanschlag mit Kegelschräge mit einem Winkel von 10° (Versuche A2, B2);
3°) Standard-Aufnahmeanschlag (Versuche A3, B3).

Der Wert von T_F ist in den Fällen A1 und B1 40 bis 70% höher als derjenige bei einer Standard-Gewindeverbindung; er ist 5 bis 23% höher als derjenige bei einer Standard-Gewindeverbindung in den Fällen A2 und B2.
Die besten Ergebnisse der Gewindeverbindungen mit Kegelschräge bei 35° bezüglich derjenigen mit Kegelschräge bei 10° können durch die relative Position der Punkte C und D der 4 erklärt werden.

Im Fall der Gewindeverbindungen A1 und B1 befindet sich der Punkt D der 4 jenseits des Punkts C bezüglich des Punkts B, also in einer Zone mit konstantem und minimalem Durchmesser ID_B, während dies bei den Gewindeverbindungen A2 und B2 nicht der Fall ist: siehe Tabelle 5:

Muster	Schrägenwinkel	axialer Abstand		BC/BD	ID_D/ID_P (*)	ID_B/ID_P
Muster	Schrägenwinkel	BC(mm)	BD(mm)	BC/BD	ID_D/ID_P (*)	ID_B/ID_P
A1	35°	4,4	12,8	0,4	0,972	0,972
A2	10°	17,6	11,8	1,5	0,981	0,972
B1	35°	3,1	5,9	0,5	0,945	0,945
B2	10°	12,2	4,6	2,7	0,979	0,945

Tabelle 5: relative Position der Punkte C und D.

(*) ID_D = Innendurchmesser am Punkt D

Im Fall der Versuche A und B1 befindet sich der Punkt C in etwa in halbem axialem Abstand zwischen den Punkten B und D.
b) Torsionsversuche unter Innendruck.
Ähnliche Gewindeverbindungen der Serien A und B wurden vorher mit dem empfohlenen Schraubmoment (T_opt) der Tabelle 2 verschraubt.
Diese Gewindeverbindungen wurden anschließend einer kombinierten Beanspruchung unterzogen, die dazu bestimmt war, ein Drehabsenken der zusammengebauten Rohre in einen Bohrschacht zu simulieren, indem gleichzeitig angewendet wurden:

a) ein Innendruck von 43,7 MPa für die Muster A1 bis A3, und von 56,0 MPa für die Muster B1 bis B3, wobei ein solcher Druckpegel zu einer Spannung im Körper der Rohre gleich 80% der spezifizierten minimalen Elastizitätsgrenze (552 MPa gemäß der Tabelle 2) führt; und
b) ein variables Torsionsmoment.

Die Tabelle 6 gibt den Wert des Moments T_l an, ab dem die Verbin dungen zu lecken beginnen.

Muster Nr. Wert des Leckmoments T_l (N·m)

A1 93182

A2 76068

A3 71406

B1 11807

B2 8816

B3 8149

Tabelle 6: Versuchsergebnisse der Torsinn unter Innendruck.
Man stellt fest, dass das maximale Torsionsmoment vor dem Lecken T_l ein wenig erhöht ist (weniger als 10%) für die verstärkten Anschläge mit einer Schräge von 10° (Muster A2, B2) bezüglich der Referenz des Stands der Technik (Muster A3, B3); dagegen ist es um 30 bis 45% erhöht für die verstärkten Anschläge mit einer Schräge von 35° (Muster A1, B1).
c) Versuche von Festschraub-Losschraubzyklen.
Ein Muster A1 wurde 10 aufeinander folgenden Festschraub-Losschraubzyklen mit einem Schraubmoment gleich 1,5 Mal das empfohlene Schraubmoment der Tabelle 2 unterzogen. Es gab kein Problem bei den Registrierungen des Festschraub-Losschraub-Moments, und die Muster zeigten bei visueller Untersuchung keine Anomalie nach diesen 10 Zyklen des Festschraubens-Losschraubens.

Claims

Rohrgewindeverbindung mit einem Einsteck-Gewindeelement (11) am Ende eines ersten rohrförmigen Bauteils (10) und mit einem Aufnahme-Gewindeelement (21) am Ende eines zweiten rohrförmigen Bauteils (20), wobei das Einsteck-Gewindeelement ein Außengewinde (12) aufweist und in einer Außenlippe (18) endet, die erstens eine Außenumfangsfläche, auf der ein Einsteck-Dichtungsauflager (13) ausgebildet ist, zweitens eine Ringfläche (16) eines Einsteckanschlags (14) mit im Wesentlichen Querausrichtung, die dem Einsteck-Dichtungsauflager benachbart und mit ihm verbunden ist und aus der Stirnfläche des freien Endes des Einsteck-Gewindeelements besteht, und drittens eine Innenumfangsfläche (17) aufweist, wobei das Aufnahme-Gewindeelement zum Zusammenwirken mit den entsprechenden Mitteln des Einsteck-Gewindeelements ein Innengewinde (22), eine Innenumfangsfläche, auf der ein Aufnahme-Dichtungsauflager (23) ausgebildet ist, und eine Aufnahmeschulter aufweist, die einerseits eine Aufnahmeanschlag-Ringfläche (26) mit im Wesentlichen Querausrichtung besitzt, die dem Aufnahme-Dichtungsauflager benachbart und mit ihm verbunden ist, und andererseits eine Aufnahmeschulter-Ringzone (24) definiert, die den axialen Druckkräften ausgesetzt ist, wenn die Einsteckanschlagfläche (16) gegen die Aufnahmeanschlagfläche (26) anliegt, wobei das Außengewinde in das Innengewinde geschraubt wird, bis die Einsteckanschlagfläche gegen die Aufnahmeanschlagfläche aufschlägt, wobei das Einsteck-Dichtungsauflager dann radial mit dem Aufnahme-Dichtungsauflager interferiert, wobei die Aufnahmeschulter-Ringzone (24) eine Innenumfangsfläche (27) besitzt, deren Innendurchmesser mindestens lokal in der Nähe der Aufnahmeanschlagfläche (26) geringer (ID_B) ist als der Durchmesser (ID_P) der Innenumfangsfläche (17) der Außenlippe (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis R dieser zwei Durchmesser (ID_B/ID_P) geringer als 1, aber höher als oder gleich 0,9 ist.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis R der Beziehung √1,7 – 0,75² ≤ R ≤ √1,2 – 0,25S² gehorcht, bei der S gleich dem Verhältnis zwischen dem Durchmesser (ODA) des Außenrands der Einsteckanschlagfläche (16) und dem Innendurchmesser (ID_P) der Außenlippe (18) ist.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis R im Wesentlichen gleich √1,3 – 0,35² ist.
Rohrgewindeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter einen minimalen Durchmesser (ID_B) an einem Punkt (D) aufweist, an dem diese Innenumfangsfläche (27) eine Kegelfläche maximalen Scherens (32) koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement mit einem halben Kegelwinkel von 45° schneidet, deren Durchmesser in der Aufnahmeschulterzone (24) abnimmt, je weiter man sich von der Aufnahmeanschlagfläche (26) entfernt, und die über den Außenrand (A) der Aufnahmeanschlagfläche (26) geht.
Rohrgewindeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter an ihrem Ende (B) auf der Seite der Aufnahmeanschlagfläche (26) im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser (ID_P) der Innenumfangsfläche (17) der Außenlippe (18) ist.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter einen ersten so genannten Übergangsbereich (29, 39), dessen Innendurchmesser ausgehend von der Aufnahmeanschlagfläche (26) progressiv abnimmt, und dann einen zweiten, zylindrischen Bereich (30) mit einem minimalen Innendurchmesser (ID_B) aufweist.
Rohrgewindeverbindung nach den Ansprüchen 4 und 6 zusammen genommen, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsbereiche (29, 39) und der zylindrische Bereich (30) der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter sich an einem Verbindungspunkt genannten Punkt (C) verbinden, der sich im Wesentlichen auf halber axialer Strecke zwischen dem Ende (B) des Übergangsbereichs auf der Seite der Aufnahmeanschlagfläche (26) und dem Schnittpunkt (D) der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter mit der Kegelfläche maximalen Scherens (32) befindet.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter eine Kegelfläche (29) koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement aufweist, deren halber Kegelwinkel zwischen 15° und 45° liegt.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter eine Kegelfläche (29) koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement aufweist, deren halber Kegelwinkel zwischen 30° und 45° liegt.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter mindestens eine Torusfläche (39) koaxial zum Aufnahme-Gewindeelement aufweist.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter eine Torusfläche (39) aufweist, deren Tangente an ihrem Ende auf der Seite der Aufnahmeanschlagfläche (26) einen Winkel zwischen 15° und 45° mit der Achse (XX) der Gewindeverbindung bildet.
Rohrgewindeverbindung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter eine Torusfläche (39) aufweist, die an ihrem der Aufnahmeanschlagfläche (26) entgegengesetzten Ende den zylindrischen Bereich (30) der Innenumfangsfläche (27) der Aufnahmeschulter tangiert.
Rohrgewindeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteck- und Aufnahmeanschlagflächen (16, 26) umgekehrte Anschläge mit negativem Winkel bilden, deren Maß bezüglich der Achse (XX) der Gewindeelemente geringer als oder gleich 20° ist.