专利名称：一种曲面螺纹膨胀管连接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种曲面螺纹膨胀管连接结构，特别是一种需要膨胀的石油金属管螺纹连接结构，属于螺纹连接技术领域。
背景技术：
螺纹连接是常规的连接方式，为了各种不同的使用目的，人们设计了多种螺纹齿形，以满足不同的要求，如三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、偏梯形螺纹、锯齿形螺纹、圆螺纹、锥管螺纹等。显然，诸如上述螺纹的齿外形轮廓都是以直线(面)为主，直线(面)与直线(面)之间以圆弧过渡。在石油勘探开发领域，广泛采用API(美国石油学会)标准的油、套管圆螺纹接头和偏梯形螺纹接头，这种产品的主要优点是技术成熟，易于加工。但由于其结构设计本身的原因，这种螺纹也存在一些固有的缺点。比如；(1)易于发生粘扣，损坏螺纹齿面；(2)连接强度低；(3)抗应力腐蚀性能差。研究表明，API标准螺纹的各牙并非均匀地承担着螺纹连接所传递的载荷，特别是需要膨胀变形的金属管连接的螺纹更是如此，这就大大恶化了整个螺纹齿面上的应力分布，致使螺纹易粘扣，且连接强度低、抗应力腐蚀能力弱。经文献检索发现，中国专利申请号为02112259的《油、套管螺纹接头》专利公开了一种油、套管螺纹接头，管接箍通过分段变螺距或者加工好后再车削的方法，内、外螺纹拧接后在两端的2-3圈螺纹产生一定的轴向间隙，且间隙值从外到里依次减小，以图改善现有技术的不足和缺陷，螺纹齿面沿用直线(面)。文献检索还发现，加拿大专利申请号为CA2377697的《Expandable joint connector》专利公开了一种膨胀管螺纹连接方法，螺纹齿面也是以直线(面)为主，直线(面)与直线(面)之间以圆弧过渡，为了解决金属管膨胀密封问题，分别在管螺纹的一端、两端或螺纹中部设计有密封件。中国专利申请号200420067057.5公开了一种膨胀管螺纹接头结构，所述的膨胀管结合部的内、外螺纹为三角形螺纹，或梯形螺纹、矩形螺纹、钩形螺纹。中国专利CN2410411Y公开了一种油井管圆螺纹结构，螺纹齿的齿顶、齿底为圆弧状，与齿顶、齿底圆弧相切的相邻直线间的夹角为60°，每个齿的齿顶、齿侧、齿底分别由三个圆弧段连接组成，这种螺纹齿面结构形式的连接螺纹，一般工程应用领域是可以满足要求的，但在金属管用螺纹连接后再进行塑性膨胀变形的特殊应用领域，由于金属管螺纹连接结构膨胀变形时，螺纹齿的侧面受力较大，产生应力集中而造成螺纹齿的根部产生裂纹，或螺纹齿面产生应力腐蚀，降低了螺纹的连接强度和密封性。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足和缺陷，提供一种曲面螺纹金属膨胀管连接结构，可以改善螺纹啮合后螺纹齿面的应力分布，使其更趋合理，用于石油金属膨胀管连接结构，以达到提高金属管件连接强度、抗粘扣性能、抗应力腐蚀能力和耐高压密封的目的。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种曲面螺纹膨胀管连接结构，由内螺纹件和外螺纹件连接而成，外螺纹件的螺纹前端设有台肩，其特征是内螺纹件和外螺纹件上的螺纹齿的外形表面是无直线段连续曲面。
上述方案还包括外螺纹件螺纹前端的台肩上设有环形沟槽，环形沟槽设有密封件。内螺纹件外螺纹齿外径由外端向内端呈直径变大的变化，与之配合的外螺纹件内螺纹齿内径由外端向内端呈同比例直径变小的变化。
本实用新型的有益效果是，螺纹连接结构在上扣受到轴向拉力时，特别是当金属管件连接后再进行超塑性膨胀变形时，各个螺纹牙齿的变形和受力更加均匀，从而减小了螺纹啮合齿面的峰值应力，使螺纹齿面应力分布更加均匀合理。当金属管件连接后再进行塑性膨胀变形后，连接螺纹仍然可以满足机械承载和压力密封的要求。
附图为本实用新型结构示意图。图中1.内螺纹件，2.曲面螺纹，3.外螺纹件，4.密封件，5.端面台肩。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1参照附图，曲面螺纹膨胀管连接结构由内螺纹件1和外螺纹件3连接而成，外螺纹件3的螺纹前端加工台肩5上有环形沟槽，环形沟槽设计在加工台肩5的后部，位于外螺纹件3的螺纹前端。环形沟槽内安装有密封件4。
实施例2在实施例1的基础上，内螺纹件1外螺纹齿外径由外端向内端呈直径变大的变化，与之配合的外螺纹件3内螺纹齿内径由外端向内端呈同比例直径变小的变化。
在上述两个实施例中，螺纹齿的外形表面是曲面(称曲面螺纹2)，外螺纹齿和内螺纹齿具有相同曲率的曲面，内螺纹曲面R1与外螺纹曲面R2相同或近似。
权利要求1.一种曲面螺纹膨胀管连接结构，由内螺纹件(1)和外螺纹件(3)连接而成，外螺纹件(3)的螺纹前端设有台肩(5)，其特征是内螺纹件(1)和外螺纹件(3)上的螺纹齿的外形表面是无直线段连续曲面，该曲面截面曲线满足同一函数关系。
2.根据权利要求1所述的曲面螺纹膨胀管连接结构，其特征是外螺纹件(3)螺纹前端的台肩(5)上设有环形沟槽，环形沟槽设有密封件(4)。
3.根据权利要求1或2所述的曲面螺纹膨胀管连接结构，其特征是内螺纹件(1)外螺纹齿外径由外端向内端呈直径变大的变化，与之配合的外螺纹件(3)内螺纹齿内径由外端向内端呈同比例直径变小的变化。
专利摘要本实用新型涉及一种曲面螺纹膨胀管连接结构，由内螺纹件和外螺纹件连接而成，外螺纹件的螺纹前端设有台肩，内螺纹件和外螺纹件上的螺纹齿的外形表面是无直线段连续曲面。上述方案还包括外螺纹件螺纹前端的台肩上设有环形沟槽，环形沟槽设有密封件。内螺纹件外螺纹齿外径由外端向内端呈直径变大的变化，与之配合的外螺纹件内螺纹齿内径由外端向内端呈同比例直径变小的变化。本实用新型用于石油金属膨胀管连接，金属膨胀管发生塑性膨胀变形时，载荷在各圈螺纹齿面上的分布接近等载荷分布，螺纹连接的峰值应力大大减小，提高了连接强度和抗应力腐蚀的能力以及密封性。
文档编号F16L15/06GK2886277SQ20062008349
公开日2007年4月4日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者鹿启义, 阮建飞 申请人:胜利油田固茂石油工程有限责任公司