JPH06713Y2 - 高気密・耐焼き付き性油井管用ネジ継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は金属密封部を有する油井用ネジ継手において、
金属密封部の表面状態をピンとボックスで適切な組合せ
にすることでシール性、耐焼き付き性を向上させること
のできる油井管用ネジ継手に係わる。

［従来の技術及び解決すべき課題］ 油井掘削環境の苛酷化に伴い、特にシール性の点で、Ａ
ＰＩ規格のネジ継手に代わり、第２図に例として挙げた
金属密封部Ａを有する特殊継手が盛んに使用されるよう
になってきた。係る継手のガスシールは金属密封部の金
属接触界面で行われるため、金属接触部の仕上げ粗さが
ガスシール性を左右する場合がある。特に深井戸や蒸気
注入井においては、接触界面に介在しているコンパウン
ドグリスが蒸発するため、粗い表面はガスシール性を劣
化させる。したがって、より平滑な表面状態に仕上げる
ことがシール性を安定させるためのひとつの手段であっ
た。

一方、金属接触部は継手螺合中に摺動し、接触面圧及び
摺動距離によっては焼き付きを起こし、使用不能になる
場合がある。この耐焼き付き性を向上させためには表面
を粗くし、継手螺合時に塗布されたコンパウンドグリス
による潤滑能を促進させることがよいとされている（特
公昭41-6421）。継手設計上は金属密封部の面圧と摺動
距離を最適に設計すること、あるいは異種金属の表面処
理により、シール性と耐焼き付き性を両立させることが
行われていたが、母材の表面性状の点でシール性、耐焼
き付き性を両立できる最適設計に言及した継手はなかっ
た。

本考案の目的は上述のような金属密封部を有する特殊継
手において金属密封部の切削痕を継手螺合時にピンとボ
ックスで交差させることにより、シール性及び耐焼き付
き性の両方を向上させることにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上述の目的を達成したものであり、その要旨
は、内面に雌ネジとネジなし部をもつボックスと外面に
雄ネジとネジなし部をもつピンとからなり、ネジなし部
が金属密封部を形成するネジ継手において、ネジなし部
切削痕がピンとボックスで相反する方向の螺線巻にする
ことにより、ガスシール性及び耐焼き付き性を向上させ
たものである。

［作用及び実施例］ 以下本考案を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本考案によるネジ継手であり、ボックス１とピ
ン２からなり、３は事実上のシールを行う金属密封部で
あり、４はピンとボックスを結合するネジ部であり、５
は適正嵌合量を制御する肩部である。

第３図は金属密封部におけるピンとボックスの切削痕状
態を示し、ピンとボックスの切削痕が相反する方向の螺
線上で嵌合されていることが重要である。これにより、
切削面の山同士が必ず継手螺合中に接触するため、シー
ルに必要な高面圧及び微視的塑性変形が得られる。この
高面圧によって生じた熱は表面の焼き付きを導くが、継
手螺合が進行することで発熱部が谷部に移動すると、谷
部に介在したグリスにより、冷却される。この繰り返し
により、焼き付くことなく高面圧を付与することができ
る。

第４図は金属密封部の表面粗さを粗くし、耐焼き付き性
の向上を狙った例であるが（特公昭41-6421）、切削痕
がピンとボックスで同方向の螺線状にあると、第５図に
示すように継手螺合中にピン切削痕の山がボックス切削
痕の山を飛び越える状態で摺動が不安定になり、シール
に必要な微視的塑性変形は得られず、また山部、谷部と
も常に不安定に接触し続けるため、コンパウンドグリス
による十分な冷却は期待できない。

本考案と同様の効果を得る方法にピンとボックスの切削
痕を同一方向の螺線状に残し、尚且つピンとボックスの
切削痕とピッチを変えることが挙げられるが、細かいピ
ッチにすることで切削時間がかかることと十分な冷却が
行えないため、本考案の方が優れる。

一般的に油井管継手は耐焼き付き性の点でピンまたはボ
ックスに表面処理を施して使用する場合が多く、表面粗
さは表面処理によって平滑化されるが、表面処理材は母
材に比べて十分やわらかいため、繰り返し嵌合させるこ
とでシール性、耐焼き付き性は母材の表面粗さに影響さ
れるようになり、本考案は係る継手に関しても有効であ
る。

第６図は本考案による継手を加工するための例であり、
被削材ピン11を刃物12で旋削し、被削材ボックス13を刃
物14で旋削する加工において、被削材ピン11と被削材ボ
ックス13を同方向に回転させ、金属密封部の仕上げ時の
刃物送り方向をピン切削時とボックス切削時で相反する
方向とする。係る切削方法により、切削効率を低下させ
ることなく、ピンとボックスの切削痕を相反する螺線状
に残すことができる。同様な切削痕を残す方法として第
７図に示すように被削材ピン11と被削材ボックス13を反
対方向に回転させる例もあるが、ピンまたはボックスの
いずれかをネジ切削方向と逆方向に回転させるか、対面
切削用の特殊刃物を作る必要があるため、第６図に示す
切削方法がより簡易で好ましい。

第８図に小型実験による接触面圧とシール可能内圧の関
係を従来金属密封面と本考案による金属密封面の比較で
示す。本考案の方が小さい面圧でも高い内圧をシールで
きることがわかる。第９図に小型実験から得られた焼き
付きに至るまでの面圧と摺動距離の関係を示す。本考案
の方が焼き付きまでの摺動距離が長く耐焼き付き性に優
れることがわかる。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案のネジ継手によれば、簡潔な
構成にもかかわらず、気密性及び耐焼き付き性を大幅に
向上させることができ、その産業上・実用上の効果は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るネジ継手の例を示す断面図、第２
図は金属密封部を有する特殊継手の例を示す断面図、第
３図は本考案のネジ継手におけるピンとボックスの切削
痕状態を示すもので、(a)は切削痕と螺合時の状態を、
(b)は(a)のＡ−Ａ断面図、(c)は継手螺合が進行した状
態を、(d)は(c)のＡ−Ａ断面図をそれぞれ示す。第４図
は金属密封部の表面粗さを粗くした従来例を示し、第５
図(a)は第４図の継手の切削痕状態を示し、(b)(c)は(a)
のＡ−Ａ断面図である。第６図(a)(b)及び第７図(a)(b)
は本考案の継手の加工例を示す説明図、第８図及び第９
図は本考案の効果を説明するためのグラフである。 １…ボックス、２…ピン、３…金属密封部、４…ネジ
部、５…肩部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に雌ネジとネジなし部をもつボックス
   と外面に雄ネジとネジなし部をもつピンとからなり、ネ
   ジなし部が金属密封部を形成するネジ継手において、ネ
   ジなし部切削痕がピンとボックスで相反する方向の螺線
   巻になっていることを特徴とする高気密・耐焼き付き性
   油井管用ネジ継手。