JPH0769029B2 - ねじ付き管状部材およびそれを含む管継手 - Google Patents

ねじ付き管状部材およびそれを含む管継手

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JPH0769029B2
JPH0769029B2 JP61505500A JP50550086A JPH0769029B2 JP H0769029 B2 JPH0769029 B2 JP H0769029B2 JP 61505500 A JP61505500 A JP 61505500A JP 50550086 A JP50550086 A JP 50550086A JP H0769029 B2 JPH0769029 B2 JP H0769029B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石油地帯の管状物品のねじ付き管結合部また
はこれ等が屡々呼ばれる様に「ねじ付き管継手」、特
に、該結合部の改良されたシール装置に関する。
石油地帯の管状物品のねじ付き管結合部は、それを漏洩
しない様に保つために金属対金属のシールを使用する。
また、或る結合部は、弾性シールリングを使用するが、
総ての場合に、主なシールは、金属対金属のシールであ
る。これは、弾性材料のシールリングが高温で劣化し取
扱い中に容易に損傷され高圧下で押出されるためであ
る。弾性シールリングが管継手に一般に使用されない他
の理由は、好ましくはこれ等がピンに装着され、これが
溝を必要とすることである。部材における最大応力が溝
の様な断面における任意の急激な変化で生じることは、
周知である。従つて、該溝および弾性シールリングが使
用されるとき、これ等は、最大厚さの可能な壁部分を有
するピンまたはボツクスの部分に配置される。これの一
例は、1984年７月10日付の「管継手」の名称の米国特許
第4,458,925号に示される。これでは、弾性リング用溝
は、管の肉厚に近い肉厚を有するボツクスないしカツプ
リングの部分においてボツクスのねじ山の下に配置さ
れ、従つて、継手を殆んど弱めない。
しかしながら、本発明により、ねじ付き管結合部のねじ
山の端部間に配置され組合わされる金属対金属の勾配面
ないし円錐形面は、継手を過度に弱めることなく該面の
１つに溝を収容可能なことが確認された。従つて、本発
明の目的は、ねじ山の端部間に配置される円錐形ないし
勾配付きの組合わせ面と、該面の１つに配置される溝と
を有し、弾性シール部材が他の面に係合する様に配置さ
れ該弾性部材によつて与えられるシールの両側で金属対
金属のシールを形成する２つの面と共にシールを形成す
る該結合部を提供することである。
本発明の別の目的は、弾性シール部材の各側部の面によ
つて形成される金属対金属のシールに独立のシールを形
成する様に組合わせ面の端部間のほぼ中間の溝に配置さ
れる弾性シール部材を有して結合部が組立てられる際、
該面に高い垂直力を生じる様に比較的小さい角度で傾斜
するねじ山の端部間の比較的長い組合わせシール面を有
する該結合部を提供することである。本発明のこれ等お
よびその他の目的、利点および特徴は、添付図面および
添付請求の範囲を含む本明細書を考察することによつて
当該技術の熟達者に明らかである。
図面において 第１図は、本発明を具現する結合部の一部断面で一部立
面の図であり、 第２図は、第１図に示される様にねじ山の端部間のほぼ
中間に設置されるシール面の１つに配置される溝を有し
内圧および長手方向引張を受けるときにシール面に隣接
する第１図の結合部の部分のボックスおよびピンに生じ
る応力の電算機プリントアウトであり、 第３図は溝なしで生じる応力を示す結合部の同一部分の
電算機プリントアウトである。
第１図に示される結合部は、ボツクス10と、ピン12とを
含む。ねじ山は、楔形であり、ピンの一方向と、ボツク
スの反対方向とで巾を増大し、従つて継手が組立てられ
るとき、ねじ山は、ピンおよびボツクスを一体に固定す
ると共に、ねじ山のフランクおよびねじ山の谷底と頂と
の間のシールを形成する。これは、ハイドリル社（Hydr
il Company）のハイドリル チューブラ デイビジヨン
（Hydril Tubular Division）によつて製造販売される
シリーズ500楔ねじである。
図示の結合部では、ねじ山は、ピンおよびボツクスの大
きいステツプ14,16と、ボツクスおよびピンの小さいス
テツプ18,20とを有するステツプ付きである。大きいス
テツプのねじ山は、小さいステツプのねじ山よりも大き
い大径および小径を有している。ボツクスの勾配面22お
よびピンの勾配面24は、ねじ山の端部の間のほぼ中間に
ステツプの間でピンおよびボツクスに配置される。該面
は、係合して、組合わされる楔形ねじ山によつて形成さ
れるシール上の継手に対する付加的なシールを与える様
に金属対金属のシールを形成する。該面は、継手の長手
方向軸線に対して約３°から４°に傾斜し、継手が組合
わされるときに大きな垂直力を該面に生じる。
この継手に電算機発生応力解析を行う際、第３図に示さ
れる応力線は、内圧による軸方向応力および半径方向応
力の双方を受けるとき、第１図に示される型式の17.78c
m（７″）ケーシング継手に生じた。該電算機は、30.48
cm（フート）当り1.3kg（29ポンド）、788.9kg/cm2（1
1,220psi）の内圧および管の引張り強さの80％である30
2.780kg（667,505ポンド）の軸方向引張り荷重の17.78c
m（７″）直径のＰ−110ケーシングに対してプログラム
された。結果は、第３図に示され、示される高い応力集
中は、比較的小さい領域にわたり組合わされる面の両端
に隣接して示された。これは、7,734kg/cm2（110,000ps
i）である領域（Ａ）によつて示される。応力は、中心
に向つて傾斜し、ボツクスにおいて40,824kg（90,000ポ
ンド）である（ｃ）に低下し、ピンにおいて9,072kg（2
0,000ポンド）である（Ｇ）に低下する。従つて、組合
わされる円錐形面が比較的長くて該面の勾配が高い垂直
力を生じる様に意図されても、高い応力の２つの領域の
みが作られ、これ等は、組合わされる面の端部に隣接し
て配置される。金属対金属のシールが形成されるのは、
これ等の領域である。組合わされる面の中心部分は、著
しくは応力を受けず、ボツクスとピンとの間のシールに
全く寄与しなかつた。
従つて、ピンの面24の中心に溝を配置して応力に何が生
じるかを観察することが定められた。この結果は、第２
図に示される。同様な荷重の下で、ほぼ同一の応力は、
総ての期待の反対に溝26のまわりに生じる応力集中を伴
わずに、ボツクスおよびピンに生じた。
従つて、第１図に示される様な結合部が設けられ、これ
では、弾性シールリング28は、シールリングの各側部に
形成される金属対金属のシールに組合わされて、結合部
の強さを低減することなく、一方、内圧および外圧の双
方を受ける際に結合部の完全さをかなり改善する様に結
合部のステツプ間に配置される３つの独立のシールを与
える如く、シール面24の端部間のほぼ中間の溝26に配置
されてもよい。
上述により、本発明は、装置に固有であつて明らかなそ
の他の利点と共に、上述の目標および目的の総てを達成
する様に良好に構成されるものであることが認められ
る。
本発明は、ねじ付き管結合部のねじの端部の間に配置さ
れ組合わされる金属対金属の勾配付きないし円錐形のシ
ール面を有する管状部材と継手を過度に弱めることのな
い態様で二次シールを与えるための弾力的なリングの収
容溝の使用とに関する。特に、該溝が設けられた場合
に、該溝は、好ましくは最も厚い可能な壁断面を有する
管状部材の部分に配置される。
本発明によると、ねじ付き管結合部のねじの端部の間に
配置され組合わされる金属対金属の勾配付きないし円錐
形の面は、継手を過度に弱めることなく１つの該面内に
溝を収容可能なことが確認された。
特に、高い応力集中は、第３図の領域Ａによって示され
る様に比較的小さい領域にわたり円錐形シール面の両端
に隣接して常態で生じ、一方、応力集中は、予期に反し
てシール面の端部の間のほぼ中間に生じないことが確認
された。換言すれば、これ等の円錐形シール面が比較的
長く、勾配付き面が述べた様に高い垂直力を生じる様に
意図されてさえも、高い応力の領域は、円錐形シール面
の端部に隣接してのみ生じることが示される。それは、
金属対金属のシールが形成されるこれ等の領域内であ
る。円錐形シール面の中央の応力のない部分に隣接して
リング収容溝を設けることにより、結合部の完全さは、
該結合部の強度を低減することなく改善される。
特定の特徴およびサブ組合わせは、有用なものであり、
他の特徴およびサブ組合わせに関係なく使用可能なこと
が認められる。これは、請求の範囲によつて意図され該
範囲内である。
多くの可能な実施例が本発明の範囲から逸脱することな
く本発明で形成可能なため、ここに述べられるかまたは
添付図面に示される総ての事柄は、例示的であつて制限
する意味ではない様に解釈されるべきであることが理解
されねばならない。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】管状体部と，ねじ山を形成し該管状体部上
    で突出す螺旋形リブと，前記管状体部上の円錐形シール
    面（22,24）とを備え，該シール面（22,24）が、前記ね
    じ山の端部の間のほぼ中間に配置されて、金属対金属の
    シールを与える様に構成され、ねじ付き管結合部を形成
    する際に使用するねじ付き管状部材において，前記円錐
    形シール面（22,24）の端部の間のほぼ中間に配置され
    る該シール面（22,24）における管状溝（26）と，該円
    錐形面が金属対金属のシールを前記溝の両側に与える際
    にシールを与える様に前記溝（26）に配置される弾性材
    料の環状部材（28）とを備えることを特徴とするねじ付
    き管状部材。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載のねじ付き管状部
    材において，前記ねじ山が、楔形であって一方向で巾に
    おいて増大することを特徴とするねじ付き管状部材。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項または第２項に記載のね
    じ付き管状部材において，一方向で巾において増大する
    楔形雌ねじ山を持つ一端（10）を有する管と，他の方向
    で巾において増大する楔形雄ねじ山を有する他端のピン
    （12）とを備え，前記ボックスと、ピンとの双方の前記
    ねじ山が、大きいステップ（14,16）と、小さいステッ
    プ（18,20）とに区分されることを特徴とするねじ付き
    管状部材。
  4. 【請求項４】請求の範囲第１項に記載のねじ付き管状部
    材において，前記部材のねじ山が、勾配付きであって、
    大きいステップ（14,16）と、該大きいステップ（18,2
    0）の大径および小径よりも小さい大径および小径を有
    する小さいステップ（18,20）とに区分され，円錐形シ
    ール面（22,24）が、前記ステップの間に配置されるこ
    とを特徴とするねじ付き管状部材。
  5. 【請求項５】請求の範囲第１項に記載のねじ付き管状部
    材において，前記部材のねじ山が、真直であって、大き
    いステップ（14,16）と、該大きいステップ（14,16）の
    大径および小径よりも小さい大径および小径を有する小
    さいステップ（18,20）とに区分され，円錐形シール面
    （22,24）が、前記ステップの間に配置されることを特
    徴とするねじ付き管状部材。
  6. 【請求項６】請求の範囲第１項から第５項のいづれか１
    つの項に記載のねじ付き管状部材において，前記円錐形
    シール面または複数の面（22,24）が、前記部材の長手
    方向軸線から２°から４°までの角度で傾斜しているこ
    とを特徴とするねじ付き管状部材。
  7. 【請求項７】雌ねじ山を有するボックス（10）と、継手
    を組立てるために該ボックス（10）の雌ねじ山に組合わ
    される雄ねじ山を有するピン（12）とを備え，該ねじ山
    の端部の間の該ボックスおよびピンの係合する円錐形シ
    ール面（22,24）が、金属対金属のシールを与える様に
    構成される油井管継手において，前記面の１つが、前記
    シール面（22,24）の端部の間のほぼ中間に配置される
    管状溝（26）と、該溝（26）に配置されるシールリング
    （28）とを有し，該シールリング（28）が、前記ボック
    ス（10）とピン（12）との間にシールを与え，前記係合
    する円錐形面（22,24）が、前記継手を組立てる際に該
    シールリング（28）の両側で金属対金属のシールを形成
    することを特徴とする管継手。
  8. 【請求項８】請求の範囲第７項に記載の管継手におい
    て，前記継手のねじ山が、勾配付きであって、大きいス
    テップ（14,16）と、該大きいステップ（14,16）の大径
    および小径よりも小さい大径及び小径を有する小さいス
    テップ（18,20）とに区分され，前記円錐形シール面（2
    2,24）が、該ステップの間に配置されることを特徴とす
    る管継手。
  9. 【請求項９】請求の範囲第８項に記載の管継手におい
    て，前記小さいステップのねじ山が前記大きいステップ
    のねじ山に先立って常に組立てられることを保証するた
    め、該小さいステップ（18,20）のねじ山の螺旋角が、
    該大きいステップ（14,16）の螺旋角よりも僅かに進ん
    でいることを特徴とする管継手。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第７項に記載の管継手におい
    て，前記継手のねじ山が、真直であって、大きいステッ
    プ（14,16）と、該大きいステップ（14,16）の大径およ
    び小径よりも小さい大径および小径を有する小さいステ
    ップ（18,20）とに区分され，前記円錐形シール面（22,
    24）が、該ステップの間に配置されることを特徴とする
    管継手。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第７項から第10項のいづれか
    １つの項に記載の管継手において，前記円錐形シール面
    または複数の面（22,24）が、前記管継手の長手方向軸
    線から２°から４°までの角度で傾斜していることを特
    徴とする管継手。
JP61505500A 1985-10-15 1986-10-09 ねじ付き管状部材およびそれを含む管継手 Expired - Lifetime JPH0769029B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/787,662 US4671544A (en) 1985-10-15 1985-10-15 Seal for threaded pipe connection
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US787662 1991-11-04

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JPS63501814A JPS63501814A (ja) 1988-07-21
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