JP2002527696A - ２つの金属管の一体型ねじ込み接続 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、雄部材（１１）と雌部材（３１）とから成る２つの金属管の一体型ねじ込み組立体（１０）に関する。雄部材と雌部材は、それぞれ、支持面（１４、３８）、テーパ状ねじ（１５、３５）、台座（１７、３７）、及び端面（１８、３４）から成る。端面及び支持面は組立体の軸ＸＸに垂直な平面である。雄台座（１７）は、リップ（２０）によって、雄ねじ（１５）と分離されている。当該リップ（２０）は、雄ねじ（１５）の円錐と同一の円錐状のテーパ状リップ面（１６）を有し、実質的に、雄ねじ根の接線（１９）の延長線Ｄ１上にある。雄部材（１１）の端面（１８）と支持面（１４）の間の距離ＰＬは、雌部材（３１）の端面（３４）と支持面（３８）との間の距離ＢＬに適合させるため、組み立て作業の最終において、最初に支持面の内ペア（１８、３８）の接合が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、２つの金属管の一体型ねじ込み接続に関する。

【０００２】 一体型のねじ込み接続には、第一の管の端部に位置する雄ねじ部材が含まれる
。この雄ねじ部材は、中間のスリーブ型部材なくして、第二の管の端部にある雌
ねじ部材と接続する。

【０００３】 公知の一体型ねじ込み接続は、特に、炭化水素井筒や例えば地熱井といった同
様の井筒用の生産用管材、ケーシングパイプ、ドリルパイプを一列に並べたもの
を製作するために用いられてきた。

【０００４】 米国特許４５２１０４２号には、次の構成から成る一体型のねじ込み接続につ
いて記載がある。 −２つの放射状に遠方のステップにある雄ねじ及び雌ねじ −３組の環状の横面、中間の組はねじの２つのステップの間にあり、外の組は雌
ねじの自由端の近くにあり、内の組は雄ねじの自由端の近くにある −３組のテーパ状のシーリング面、１組は雄ねじの自由端の近くにあり、１組は
雌ねじの自由端の近くにあり、１組は横面の中間の組によって構成されている。

【０００５】 横面又はシーリング面の各組は、２つの相補的な面によって、１つは雄部材上
に、もう１つは雌部材上に構成されている。

【０００６】 横面の中間の組の横面は接続に接合し、それらの役割は、組み立てトルクを吸
収し、ねじを押圧し、中央のシーリングを保護し、シーリング面の組み立て接続
の位置を定めることにある。

【０００７】 横面の内及び外の組は、操業中にねじを締め付けすぎたとき、又は、負荷をか
けすぎたときに、中間の組を強化する役割を果たす。

【０００８】 本明細書において、以下「座面」とは、このような横面を指す。この横面は、
接合しているか、又は、ほとんど接合している。

【０００９】 これらの座面は、接続軸に対して概ね横向きであり、管の端部にあるか、若し
くは、雌部材の内面又は雄部材の外面のショルダに始まっている。

【００１０】 本明細書において、以下、「横の」及び「縦の」という言葉は、接続軸に対す
る方向を指す。

【００１１】 座面の中間の組は、非常にオープンテーパ状の表面から成り、一方の部材に対
しては凸状であり、他方の部材に対しては凹状である。このことにより、これら
の部材が接合したとき、放射線状の応力を生む。

【００１２】 シーリング面は、金属−金属の接触応力により互いに放射状に干渉し合う、雄
面及び雌面の組から構成される。これらの組は、液体圧力が高いときに、内部の
液体及び/又は外部の環境に対してストリングのシーリングを確実にすることを
目的にしている。

【００１３】 接続の２つの回転面の基準点間の直径の干渉は、概ね、部材が組みあがってい
ないときに、測定される基準点間の直径における相違点と定義される。この直径
の干渉は、結合したときに面が放射状に互いに干渉し、接触圧力を起こしたとき
に、有用である。この接触圧力は、概ね、直径の干渉に比例している。

【００１４】 米国特許第４５２１０４２号に記載されているような接続は、様々な理由によ
り、コストが高い。

【００１５】 雄部材及び雌部材の製作は、概ね機械加工によるのであるが、生産すべき形状
が複雑であること、及び、接続がうまく機能するためには精巧さが必要であるた
め、非常に長い工程が必要である。

【００１６】 例えば、凹面の座面を備え、ふもとでは鋭角を成すオーバハングショルダを製
作することは、精密であり、特別な加工工程及び/又は特別な工具の使用を必要
とするかもしれない。

【００１７】 さらに、多数の面及びストップ装置を適切に作動させるために、これらの動き
を同期化させること、接続の再生可能な機能は、自明ではない。

【００１８】 接続の機能が不完全であることは、組み立て中の雄部材及び雌部材の弾性のひ
ずみを特に考慮すると、寸法の選択が適切ではないことに起因しているかもしれ
ない。

【００１９】 接続の機能が再生不可能であることは、加工の誤差を特に考慮すると、寸法の
選択が適切ではないことに起因しているかもしれない。

【００２０】 最後に、２つのねじのステージ及び様々な座面を収容するために、雄部材及び
雌部材の生産には、概ね、比較的コストが安く操作できる管の本体部と比較して
、管の端部がアップセットしている管を要する。

【００２１】 「ＶＡＭ（登録商標）ＡＣＥ ＸＳ」と呼ばれる、他の一体型ねじ込み接続は
、ヴァロレック オイルアンド ガス社によって１９９４年７月に発光されたＶＡ
Ｍカタログ９４０巻の２８乃至３１頁に記載されている。

【００２２】 第一の管の端部に向かって雄部材の上には、本明細書に記載のある２つの管の
接続は、接続軸に垂直で、平らな環状の外ショルダ、直径の１／１６（６．２５
％）テーパ状になった台形ねじを備えたテーパ状の雄ねじ、ねじ及び直径の１０
％テーパ状になった雄シーリング面の先に、円柱状のコネクションリップを備え
る。管の端面でもある、雄部材の端面は、若干凹面状にテーパ状の面であり、シ
ーリング面の領域におけるこの面の先端は、管の内面の領域に位置する面の先端
と比較すると、若干突出している。

【００２３】 第二の管の端部に向かって、雌部材には、接続は、若干テーパ状の凸面状の座
面（テーパの程度は、雄部材の端面のテーパの程度と一致している）を備える内
ショルダ、テーパ状の雌シーリング面（テーパの程度は、雄部材のテーパの程度
と一致している）、及び、雄部材のねじと相補的な形状の台形ねじを備えるテー
パ状の雌ねじを備える。このねじの先には、雌部材は、接続軸と垂直の端面で終
わる。

【００２４】 これら２つの管が組立てられると、雄部材の外ねじが雌部材の内ねじにねじ込
まれ、雄部材の端面が雌部材の座面とともに接合する座面の内ペアを形成する。
雌部材の端面は、雄部材の座面とともに接合する、又は、概ね接合する座面の外
ペアを形成する。雄のシーリング面は、放射状に雌のシーリング面と干渉する。

【００２５】 ベアリング表面の２つのペアにより、このタイプの接続は、非常に高い組み立
てトルクを与え、圧縮及び曲げ強さを得ることができる。それにもかかわらず、
このタイプの結合は、適切に機能して、再生可能なように製作しようとすると、
いまだにコストが高い。

【００２６】 仏特許第２３６４３２２号は、別の一体型のねじ込み接続を記載している。こ
の接続の配列は、「ＶＡＭ（登録商標）ＡＣＥ ＸＳ」接続と非常に良く似てお
り、環状の座面を備えたショルダ、テーパ状のねじ、シーリング面、環状の端面
を備える接続である。また、雄のシーリング面は、雄ねじ及び環状端面の間に位
置し、雌のシーリング面は、雌の環状座面及びねじの間に位置する。

【００２７】 仏特許第２３６４３２２号に記載のある接続が「ＶＡＭ（登録商標）ＡＣＥ
ＸＳ」と異なるのは、各部材の他端に第二のシーリング面が存在すること、及び
、テーパ状の座面のペアは、操業状態によって内ペアでも外ペアでもよいことで
ある。

【００２８】 仏特許第２３６４３２２号によると、端部の側面にあるシーリング面は丸く、
ショルダの側面にあるシーリング面はテーパ状である。１つの部材の丸いシーリ
ング面は、他の部材のテーパ状のシーリング面と協働して、１組のシーリング面
を形成する。

【００２９】 １組のテーパ状の座面の表面は、最初ねじ止めの間、接合している。これによ
り、このタイプのストップ装置が比較的柔軟なことを利用できる。さらに、テー
パ状の座面の組に最も近いシーリング面の組の接触圧力を増強させることができ
る。

【００３０】 平面の座面の組は、補強物として働き、大変強固な危険防止装置を構成する。
なぜなら、これらの面の領域は、テーパ状の座面の表面領域よりも大きいからで
ある。

【００３１】 テーパ状の座面の組が、最初、組み立ての間、接合しているため、特許による
と、端面がテーパ状の部材の座面と端面との間の距離は、他の部材の同様の距離
と比較して、０．０５％から０．２５％大きい。

【００３２】 このタイプの接続もまたコストが高い。

【００３３】 本発明により、テーパ状のねじ、２組の座面、及び最低１組のシーリング面を
備えた一体型のねじ込み接続を生産することを考えた。シーリング面の形状は、
最適化されているが、生産コストは安い。

【００３４】 特に、シーリング面において最大の接触圧力を引き起こすことを考えた。

【００３５】 また、組み立て中に１組の座面を接合させることによって、２組の座面を同期
化して動かすことを考えた。

【００３６】 また、焼き付きにくいシーリング面の使用を考えた。

【００３７】 これらの特性は、主として、本発明の特許請求の範囲１の構成要件を組み合わ
せることによって得られる。

【００３８】 本発明によると、２つの金属管の一体型のねじ込み接続は、第一の管の端部に
ある雄部材と、第二の管の端部にある雌部材とから成る。

【００３９】 第一の管の自由端に向けて、雄部材は次の部材によって構成される。 −「雄のアウタ」と呼ばれる、環状の座面を備える外ショルダ −「雄ねじ」と呼ばれる、外のテーパ状のねじ −「雄シーリング面」と呼ばれる、外のシーリング面 − 第一の管の端面でもある環状の雄の端面 雌部材は、第二の管の自由端に向けて、次の部材によって構成される。 −「雌のインナ」と呼ばれる、環状の座面を備える内ショルダ −「雌シーリング面」と呼ばれる、内シーリング面であり、雄シーリング面と結
合する −「雌ねじ」と呼ばれる内のテーパ状のねじであり、雄ねじと相補的である。 − 第二の管の端面でもある環状の雌の端面 雄ねじは、雌ねじにねじ込まれる。

【００４０】 雄シーリング面は、雌シーリング面に放射状に干渉する。

【００４１】 雄端面は、雌内座面とともに一組の内座面を形成する。雌端面は、雄外座面と
ともに一組の外座面を形成する。

【００４２】 雄部材及び雌部材それぞれの端面及び座面は接続軸に垂直に位置する平面であ
る。

【００４３】 雄シーリング面は、リップによって雄ねじから分離している。リップは、外の
テーパ状面を有し、そのテーパの程度は雄ねじのテーパの程度と等しい。さらに
、その直線母線は、概ね、雄ねじのねじ根の接線の直線上にある一方、当該雄ね
じのねじ根の接線については接続軸側に傾いている。

【００４４】 雄シーリング面の面は、テーパ状のリップ面から延びている面の内側又は接線
にある。

【００４５】 雄端面と雄外座面との間の距離は、雌端面と雌内座面との間の距離に応じる。
それにより、ねじ込みの間、座面の内ペアは最初は接合する。

【００４６】 このタイプの配列により、雄シーリング面が、接続をリークする可能性のある
ブローから守られ、接続の機能的特徴を増加させ、この操作を再生可能にし、部
材の生産を全て同時期に合理化することができる。

【００４７】 好ましくは、テーパ状のリップ面の直線母線と雄ねじのねじ根の接線との間の
距離は、０．２０ｍｍ以下である。

【００４８】 また、好ましくは、雄ねじと雌ねじのテーパの程度は、直径と比較して６．２
５％乃至２０％の間である。

【００４９】 さらに好ましくは、雄シーリング面は、テーパ状のリップ面と同軸のテーパ状
面であり、そのテーパの程度はリップ面のテーパの程度よりも大きい。そして、
雌シーリング面は、同様に、テーパ状面であり、そのテーパの程度は、雄面のテ
ーパの程度と概ね同一である。

【００５０】 大変好ましくは、直径と比較した雄シーリング面のテーパの程度は２５％乃至
７５％の間である。

【００５１】 好ましくは、雄ねじと雌ねじはそれぞれ単一のねじ部によって形成されている
。

【００５２】 よりコストの高いバリエーションでは、雄ねじと雌ねじはそれぞれ２つの段付
きねじ部によって形成されている。テーパ状のリップ面は、概ね、隣接する雄ね
じのねじ部と直線上にある。

【００５３】 好ましくは、座面の外ペアの面は、座面の内ペアの面と同じく、接続上で互い
に接合している。座面の第一のペアは、接合している。つまり、座面の内ペアは
有効組み立てトルクの大部分を吸収し、接合する座面の外ペアは組み立てトルク
の残部を吸収する。

【００５４】 若しくは、座面の外ペアの面は、接続上でほとんど接触している。

【００５５】 これは、座面の外ペアの面が１０分の１ｍｍ以下離れていることを意味する。

【００５６】 座面の２組の面が接続上で接合しているか、又は、座面の内ペア又は外ペアの
面のみが接合しているか、又は、ほとんど接触しているかは、部材の金属をプラ
スチックにすることなく、ねじ込みによる応力又は操業中の付加応力を吸収する
即座の強化材を提供する。

【００５７】 好ましいことに、座面の内ペアが、ねじ締めの間、最初は接合することを確実
にするために、組み立てに先立って、雄端面と雄外座面との間の距離は、雌端面
と雌内座面との間の距離よりも、一定の偏差ΔＬだけ若干長い。

【００５８】 好ましくは、偏差ΔＬは、接続の管の外径によって直線的に減少し、厚さによ
って直線的に増加する。

【００５９】 本発明は、また、本発明が対象としている一体型のねじ込み接続の加工方法に
も関連する。本発明においては、与えられた部材の端面及び座面の両方を同一の
工程で加工することができる。

【００６０】 このタイプの方法により、これらの２つの面の間の距離に関して高い精度を得
ることができる。

【００６１】 好ましいことに、雄部材を加工する際に、テーパ状のリップ面及び雄ねじのね
じ山を収容するテーパ状面は、同じ工程で加工することが可能である。

【００６２】 図は、本発明の実施例を示す。

【００６３】 図１は、円筒形の金属回転管（１０）の端部であって、その上に雄部材（１１
）が外側に形成されているのを示す。

【００６４】 この端部の厚みは、管（１０）の本体部の厚みと同一でよいが、必要であれば
、例えば、端部の外周面（１２）の直径を、管の本体部の外周面の直径より大き
くする、及び/又は、端部の内周面（１３）の直径を、管の本体部の直径より小
さくすることにより、アップセットしてもよい。

【００６５】 管（１０）は、第二の管（３０）と接続して、一体型ねじ込み接続（１００）
を形成する。つまり、第一の管（１０）の雄部材（１１）は、第二の管（３０）
の端部に設けられた雌部材（３１）に接続する。

【００６６】 外部から見ると、雄部材（１１）は、管（１０）の端部に向かって次の部材か
ら成る。 ａ）平らで、環状で、ＸＸ線の軸に垂直である、雄外座面（１４）とともに外シ
ョルダを形成する外周面（１２）のスラスト ｂ）前記ショルダの先には、後述する雄ねじに連結するテーパ状のコネクティン
グ面 ｃ）前記コネクティング面の先には、テーパ状の雄ねじ（１５） アメリカ石油機構（ＡＰＩ）発行の明細書ＡＰＩ５Ｂ（パイプねじの点検用明
細書）には、テーパ状の三角、丸、台形のねじの例が記載されている。

【００６７】 台形のねじを用いるのが好ましい。さらには、前記ＶＡＭカタログ９４０号の
２８乃至２９頁に記載のあるような、半分あり角のねじ又は負ロードフランク角
のねじを用いるのがより好ましい。

【００６８】 例えば直径の１５％テーパのように、標準ＡＰＩ５Ｂのテーパ（６．２５％）
よりも高いねじテーパを選択することも可能である。次に、接続機能のこのよう
なテーパの程度の利点を説明する。

【００６９】 外座面（１４）と雄ねじ（１５）の間のテーパ状のコネクティング面は、概ね
、ねじ山のコーンの延長にあり、このコーンの内部にある。 ｄ）ねじの先には、雄シーリング面（１７）から雄ねじ（１５）を分けるリップ
（２０） 表面的には、このリップはテーパ状のリップ面（１６）を有し、このリップ面
（１６）のテーパは、雄ねじ（１５）のテーパと同程度であり、その直線母線は
、概ね、雄ねじ（１５）のねじ根の接線（１９）の延長線Ｄ１内にある。

【００７０】 このことは、テーパ状のリップ面（１６）の直線母線がＸＸ線軸方に若干傾い
ており、この直線母線とねじ根の接線（１９）の延長線Ｄ１との間の距離ｘは、
０．２０ｍｍ以下、好ましくは、０．０５ｍｍに近いことであることを意味する
。

【００７１】 テーパ状のリップ面（１６）の位置のため、この面（１６）と雄ねじ（１５）
のねじ山を包むテーパ状の面を、同じ工程で加工することができ、それゆえ、経
済的に雄部材を製作することができる。

【００７２】 テーパ状のリップ面（１６）と雄ねじ（１５）のねじ根の接線（１９）の延長
線Ｄ１との間の小さな間隙ｘが存在することにより、雄ねじ（１５）の加工の最
終工程で切削工具を表面に引っかけることなく放すことができる。 ｅ）テーパ状の面（１６）の先には、雄シーリング面（１７）がある。雄シーリ
ング面（１７）は、テーパ状で、テーパ状のリップ面（１６）と共軸であるが、
このテーパ状のリップ面よりもテーパの程度が大きい。

【００７３】 テーパ状の面（１６）のテーパが１５％であるのと比較して、直径に関して雄
シーリング面（１７）のテーパは、例えば５０％である。

【００７４】 したがって、雄シーリング面（１７）は、テーパ状のリップ面（１６）の延長
にある面の内側にある。

【００７５】 雄シーリング面（１７）は、管（１０）の端部まで延長しており、端部には、
軸に垂直である環状の平らな雄端面（１８）が形成されている。

【００７６】 図示されていない別形で、雄シーリング面（１７）を、公知の方法により、角
とり又はトーリック面によって、雄端面（１８）に接続することができる。

【００７７】 雄端面（１８）は、管（１０）の内周面（１３）につながっている。

【００７８】 外座面（１４）と端面（１８）が平らで軸に垂直であるという事実により、雄
部材（１１）を経済的に加工することが可能となる。

【００７９】 雄部材（１１）の形状は、雄端面（１８）、テーパ状リップ面（１６）、雄ね
じ（１５）のねじ山を包むテーパ状面、及び、雄外座面（１４）を一つの工程で
製作することができるという点において特に優れている。その結果、雄部材（１
１）を製作する経済性に優れ、かつ、雄端面（１８）と雄外座面（１４）との間
の距離ＰＬを正確に得られる。以下、ＰＬの寸法の正確性を維持することによる
利点を挙げる。

【００８０】 図４は、第二金属管（３０）の端部を示す。第二金属管（３０）の上に、内雌
部材（３１）が製作される。

【００８１】 この端部の厚みは、管（３０）の本体部の厚みと同一でよい。しかし、必要で
あれば、例えば、端部の外周面（３２）の直径を管の本体部の直径よりも大きく
することにより、及び／又は、端部の内周面（３３）の直径を管の本体部の直径
よりも小さくすることにより、アップセットしてもよい。

【００８２】 管（３０）の端部に向かって、雌部材（３１）は内部的に次の構成から成る。
ａ）ＸＸを結ぶ軸に垂直な環状の平らな雌内座面（３８）とともに内ショルダを
形成する内周面の水平スラスト ｂ）このショルダの先には、テーパ状の雌シーリング面（３７）があり、この雌
シーリング面（３７）は、雄シーリング面（１７）と相補的形状にある。 ｃ）雌ねじ（３５）に連結するねじが付いていないコネクティングゾーン（３６
） ｄ）雄ねじ（１５）と相補的な形状のテーパ状の雌ねじ（３５） ｅ）雌ねじ（３５）の先にあるねじが付いていない部分、この部分は、テーパ状
であり、概ね、雌ねじ（３５）のねじ根との円錐状の接線と一直線上にある、例
えば、若干、この円錐の外側にある。

【００８３】 このねじが付いていない部分は、管（３０）の端部まで延びており、この端部
には、環状で、平らで、軸と垂直にある雌端面（３４）が形成されている。

【００８４】 雌端面（３４）は、管（３０）の外周面（３２）とつながっている。

【００８５】 内座面（３８）と端面（３４）が平らで、かつ、軸と垂直であることにより、
雌部材（３１）を経済的に加工することができる。

【００８６】 雄部材（１１）の配列に関して述べた加工経済及び精度については、雌部材（
３１）にも当てはまる。雌端面（３４）と雌内座面（３８）との間の寸法ＢＬは
、正確に維持されている。それゆえ、雌端面（３４）と雌内座面（３８）を同じ
工程で製作することが可能となる。

【００８７】 図６は、金属管（１０）と金属管（３０）の接続を示す。

【００８８】 有利なことに、管（１０）の外周面（１２）の直径は、管（３０）の外周面（
３２）の直径と等しい。さらに、管（１０）の内周面（１３）の直径は、管（３
０）の内周面（３３）の直径と等しい。それゆえ、２つの管の周面は、連結点に
おいてスラストがない。

【００８９】 雄ねじ（１５）は、雌ねじ（３５）にねじ込まれる。

【００９０】 有利なことに、接続がなされたとき、雌ねじの山は、雄ねじのねじ根と、放射
状に干渉する。例えば、直径の干渉は約０．１ｍｍである。

【００９１】 雄シーリング面（１７）は、雌シーリング面（３７）に放射状に干渉し、これ
らのシーリング面間の直径の干渉は数１０ｍｍになる。

【００９２】 管（１０）の端部にあるリップ（２０）は、ねじ（１５）に固定された可撓性
のあるビームを形成する。

【００９３】 雄シーリング面（１７）に加わる直径の干渉は、リップ（２０）の端部のたわ
みを引き起こす。さらに、ビームの形状により、雄シーリング面（１７）及び雌
シーリング面（３７）に高い接触圧力を与え、シーリング面に曲げ応力を与える
。

【００９４】 リップ面がテーパ状の配列をなしていることにより、３つの利点がある。

【００９５】 第一に、テーパ状のリップ面（１６）は、雄ねじ（１５）のねじ根の接線（１
９）の延長線Ｄ１上にほぼ位置するが、若干、軸の方向にｘだけ傾いていること
、及び、雄シーリング面（１７）の表面は、テーパ状のリップ面（１６）から延
びている表面の内部にあることにより、管（１０、３０）のねじ込みから組み立
てまでの間中、雄シーリング面（１７）と雌シーリング面（３７）は、これらの
表面に損傷を与えるであろうブローから守られるのである。

【００９６】 さらに、雄ねじ（１５）及びリップ面（１６）のテーパが１５％である、｛こ
れは、明細書ＡＰＩ ５Ｂによる標準のねじテーパ（６．２５％）よりも高い｝
ことにより、リップ（２０）は、各部材が同じ曲げ応力をもつために理想的に原
料が分配されており、曲げに等抵抗を有するビームの形状に近づくことができる
。

【００９７】 リップ（２０）の形状は、曲げに等抵抗を有し、自由端でテーパ状の理想的な
ビームの形状と異なる。そのような形状によっては、リップ（２０）の先のテー
パ状のシーリング面を位置づけ、雌内座面（３８）と隣接する雄端面（１８）の
軸圧縮に対する十分な抵抗を確保することができない。

【００９８】 テーパ以外のリップ面の形状により、雄シーリング面をブローから守ることが
できる。効果的に、雄シーリング面（１７）の最大円が直線Ｄ１の回転によって
作られたテーパ状面の内部又は接線にあることで十分である。リップ面は、例え
ば、雄シーリング面（１７）の大きな円の直径に等しい直径の円柱状であっても
よい。しかし、ねじ（１５）の端部のリップ金属の厚みにより、より柔軟性のあ
るリップになり、それゆえ、本発明のテーパ状のリップ面（１６）よりも接触圧
力が少なくなる。本発明に基づいたテーパ状のリップ面（１６）を備えるリップ
（２０）は、雄シーリング面（１７）及び雌シーリング面（３７）の有効接触長
さと接触力を増す。これらの点を裏付けるいくつかの評価は、後に実施例で挙げ
る。

【００９９】 最後に、テーパ状のリップ面（１６）の直線母線が直線Ｄ１と一列であること
により、形状の不規則性によって生れる応力の集中を制限する。この応力の集中
は、接触圧力を制限する。これにより、リップ（２０）と雄ねじ（１５）の端部
との間の接続での臨界応力が発生しない。

【０１００】 テーパ状のリップ面（１６）の母線直線と直線Ｄ１との間の小さな隙間ｘ（０
．２０ｍｍ以下であり、好ましくは、０．０５ｍｍである）により、前述した利
点がある一方、応力が集中する要素が増加しない。

【０１０１】 雌部材（３１）上に、シーリング面（３７）と雌ねじ（３５）との間の接続領
域（３６）は、組み立ての間、雄部材（１１）のテーパ状のリップ面（１６）と
接触しないような形状を成している。その形状は、また、雌ねじ（３５）の加工
中に工具が容易に離れることを防止する。

【０１０２】 雄端面（１８）は、雌内座面（３８）とともに座面の内部ペアを形成する。そ
して、雌端面（３４）は、雄外座面（１４）とともに座面の外部ペアを形成する
。

【０１０３】 雄端面（１８）と雄外座面（１４）との間の距離ＰＬ、雌端面（３４）と雌内
座面（３８）との間の距離ＢＬは、組み立ての最後に、接合が、最初に座面の内
部ペア（１８、３８）の間で起こり、座面の外部ペア（１４、３８）の間で起こ
らないように設計される。

【０１０４】 一度、接続がなされると、座面の外部ペアの雌端面（３４）は、雄外座面（１
４）と隣接するか、若しくは、ほとんど接触する。

【０１０５】 発明者によると、シーリング面（１７、３７）にもっとも近い、座面の内部ペ
アの面（１８、３８）が接合していることにより、組み立ての最後におけるシー
リング面（１７、３７）の相対的な位置、ひいては、直径の干渉をより正確に定
義づけることができる。

【０１０６】 比較的傾斜したシーリング面１７、３７（直径のテーパは５０％）が用いられ
るとき、このような精度は、より必要となる。

【０１０７】 このタイプの傾斜した面は、焼付きに鈍感であり、それゆえ、高い接触圧力に
耐えることが出来る。しかし、ねじ込みにおける低い回転が、直径の干渉に大き
な変動を導く。

【０１０８】 座面のいずれのペアも、ねじ込みの最後には接合することができる。なぜなら
、ねじ込み中の事故によるオーバートルク又は、部材（１１、３１）の生産許容
の結果、接続中に大変高い組み立てトルクに適用しようと試みたからである。内
部ペアは、組み立てトルクの大部分を吸収し、外部ペアは、残りを吸収する。

【０１０９】 座面のいずれのペアもねじ込み後接合しているか、又は、座面の内部ペア（１
８、３８）又は外部ペア（１４、３４）のみが接合又はほとんど接触しているか
は、部材の金属をプラスチックにすることなく、ねじ込みによる応力又は操業中
の付加応力を吸収する即座の補強材を提供する。

【０１１０】 操業中に、接続が軸圧縮や平面曲げ応力を付与されたとき、例えば、容易に変
形できてはならない、隣接するベアリング表面のペアや、リップや、シーリング
表面に付加応力が付与される。これにより、ねじを外し、再度ねじ込んだ後、シ
ーリングロスや焼き付きが生じる危険がある。

【０１１１】 座面の２つのペアのこのタイプの機能的な同期化を図るために、雄端面（１８
）と雄外座面（１４）の間の距離ＰＬは、組み立て前に、若干、雌端面（３４）
と雌内座面（３８）との間の距離３８よりも、ΔＬだけ長くなる。

【０１１２】 ＰＬとＢＬの差ΔＬは、多くの物理的要因（ユングのモジュール、ポイソンの
係数、素材の弾性限界）や形状の要因（ねじに対する直径の干渉、シーリング面
に対する直径の干渉、リップの厚さ、雄のシーリング面の直径、雄及び雌の臨界
部分）に依る。

【０１１３】 これらの様々な形状の特性間の関係により、発明者は、同一の素材で、ΔＬは
、管の厚みによって直線的に増え、外径によって減ることを示すことに成功した
。

【０１１４】

【式２】 Ｔは管の厚み、ＯＤは管の外径、ａｂｃは正の定数である。

【０１１５】 好ましいことに、雄部材（１１）と雌部材（３１）は、先行技術のダメージを
受けた雄部材と雌部材を含んだ管を再度切った端部、例えば、２段階の円柱状の
ねじ部材に加工することが可能である。

【０１１６】 次に、従来例と比較した、本発明に従った接続の作動が優れているとの特許請
求の範囲を裏付けるために、いくつかの実施例を挙げる。

【０１１７】 実施例１ 外径が１０１．６ｍｍ（４’’）であり、厚みが４．８３ｍｍである本発明に
従った管の接続（接続Ａ１）を、慣性の観点（又は曲げ固さ）から、従来技術に
従った同一の寸法の管の接続Ｂと比較する。

【０１１８】

【表１】

【０１１９】 リップの慣性の分析的な計算は、接続Ｂより接続Ａ１の方が、リップ曲げ慣性
が１１％高いことを示す。この結果は、接続Ａ１の曲げ固さがより大きい。それ
ゆえ、シーリング面により大きい応力を付与し、接続性能を高めることが可能に
なる。

【０１２０】 実施例２ シーリング面の性能の観点から、本発明に従った外径が６０．３ｍｍ（２ ３/
８’’）で厚さが４．８３ｍｍ（４．７ｌｂ/ｆｔ）の管の接続（アセンブリＡ
２）と、同一の寸法で唯一リップの形状が異なる管の接続Ｃとを比較する。

【０１２１】

【表２】

【０１２２】 有効接触幅と接触力は、有限要素法を用いることにより、様々な計算を用いて
行なった。

【０１２３】 本発明に従った接合Ａ２のテーパ状のリップ面を備えるリップの増強された固
さにより、接続Ｃと比較して、シーリング面により良く接触し（有効接触幅より
１５％多い）、表面接触力が５％増強される。接触力が増加することは、接触性
能の改善を構成する。

【０１２４】 実施例３ 本発明に従った鉄から成る接続の距離偏差をΔＬとする。距離偏差ΔＬに従う
ことにより、組み立ての間、最初、座面の内部ペアが接合することが可能になり
、それゆえ、シーリング面の機能への信頼性が高まる。

【０１２５】

【表３】 距離偏差ΔＬは、次の式による。

【０１２６】

【式３】

【０１２７】 本発明は、また、発明の詳細な説明に記載されていないが、本発明の一般的な
提示に含まれる実施例を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明に従って、２つの金属管の一体型ねじ込み接続を製作するのに
用いられる雄部材の断面図である。

【図２】 図２は、図１の詳細図である。

【図３】 図３は、図１の別の詳細図である。

【図４】 図４は、本発明に従って、図１に示す雄部材と接続して、２つの金属管の一体
型ねじ込み接続を形成するのに用いられる雌部材の断面図である。

【図５】 図５は、図４の詳細図である。

【図６】 図６は、図１及び図４の各部材から成る接続の断面図である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の管（１０）の端部にある雄部材（１１）と第二の管（
   ３０）の端部にある雌部材３１から成り、 雄部材（１１）は、第一の管（１０）の端部に向けて、環状で横の雄外座面（
   １４）を備えたショルダと、テーパ状の雄ねじ（１５）と、雄シーリング面（１
   ７）と、第一の管（１０）の端面でもある環状の雄端面（１８）から成り、 雌部材（３１）は、第二の管（３０）の端部に向けて、環状で横の雌内座面（
   ３８）と、雌シーリング面（３７）と、雌テーパ状ねじ（３５）と、第二の管（
   ３０）の端面でもある環状の雌端面（３４）から成り、 雄ねじ（１５）は雌ねじ（３５）にねじ込まれ、雄シーリング面（１７）は雌
   シーリング面（３７）に放射状に干渉し、雄端面（１８）は雌内座面（３８）と
   ともに座面の内ペアを形成し、雌端面（３４）は雄外座面（１４）とともに座面
   の外ペアを形成する２つの金属管の一体型のねじ込み接続において、 雄部材及び雌部材のそれぞれの端面（１８、３４）及び座面（１４、３８）が
   接続軸ＸＸに垂直な平面であり、雄シーリング面（１７）はリップ（２０）によ
   り雄ねじ（１５）と分離しており、当該リップは外テーパ状のリップ面（１６）
   を有し、そのテーパの程度は、雄ねじ（１５）のテーパの程度と同程度であり、
   その直線母線は概ね雄ねじ（１５）のねじ根の接線（１９）の延長線（Ｄ１）上
   にあるが、前記延長線（Ｄ１）について接続軸（ＸＸ）方に傾いており、雄シー
   リング面（１７）の面はテーパ状のリップ面（１６）の延長面の内側か又は接線
   にあり、雄端面（１８）と雄外座面（１４）との間の距離ＰＬを雌端面（３４）
   及び雌内座面（３８）との間の距離ＢＬに適合させることにより、ねじ込みの間
   、最初に、座面の内ペア（１８、３８）の接合が生じることを特徴とする２つの
   金属管の一体型のねじ込み接続。
2. 【請求項２】 テーパ状のリップ面（１６）の直線母線と雄ねじ（１５）の
   ねじ根の接線（１９）の延長線（Ｄ１）の間の距離ｘが０．２０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の一体型ねじ込み接続。
3. 【請求項３】 雄ねじ（１５）及び雌ねじ（３５）のテーパの程度が６．２
   ５％乃至２０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の一体型ねじ込み
   接続
4. 【請求項４】 雄シーリング面（１７）はテーパ状面であり、そのテーパの
   程度がテーパ状のリップ面（１６）のテーパの程度よりも大きく、かつ、雌シー
   リング面（３７）はテーパ状面であり、そのテーパの程度が雄シーリング面（１
   ７）のテーパと同程度であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の一体型ね
   じ込み接続
5. 【請求項５】 雄シーリング面（１７）のテーパの程度が２５％乃至７５％
   であることを特徴とする請求項４に記載の一体型ねじ込み接続
6. 【請求項６】 座面の外ペアの面（１４、３４）が接合していることを特徴
   とする請求項１乃至５に記載の一体型ねじ込み接続
7. 【請求項７】 座面の外ペアの面（１４、３４）がほぼ接触していることを
   特徴とする請求項１乃至５に記載の一体型ねじ込み接続
8. 【請求項８】 組み込まれていない雄部材（１１）及び雌部材（３１）にお
   いて、雄端面（１８）と雄外座面（１４）の間の距離ＰＬが、雌端面（３４）と
   雌内座面（３８）の間の距離ＢＬよりも、一定の距離偏差ΔＬだけ長いことを特
   徴とする請求項１乃至７に記載の一体型ねじ込み接続
9. 【請求項９】 前記距離偏差ΔＬは、管（１０、３０）の外径ＯＤによって
   直線的に減り、管（１０、３０）の厚みＴによって直線的に増加することを特徴
   とする請求項８に記載の一体型ねじ込み接続
10. 【請求項１０】 前記距離偏差ΔＬは次の式によって与えられることを特徴
    とする請求項９に記載の一体型ねじ込み接続 【式１】
11. 【請求項１１】 雄部材（１１）及び雌部材（３１）のそれぞれについて、
    座面（１４、３８）と端面（１８、３４）が同一の工程によって得られることを
    特徴とする請求項１乃至１０に記載の一体型ねじ込み接続の加工製作方法
12. 【請求項１２】 同一の工程で、雄端面（１８）、雄外座面（１４）、テー
    パ状リップ面（１６）、雄テーパ状ねじ（１５）のねじ山を包むテーパ状面を加
    工製作することができることを特徴とする請求項１０に記載の一体型ねじ込み接
    続の加工製作方法