JP2005315307A - ネジ保護用プロテクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 管材の管端部における雄ネジまたは雌ネジの表面に施された表面処理の損傷を防止することができ、特に、案内フランク面、荷重フランク面、および角部等に施された表面処理が、摩耗、損傷等を受けることを防止することができるネジ保護用プロテクタを提供する。
【解決手段】 管端部に台形ネジを形成した雌ネジを有する管材における、前記雌ネジを保護するプロテクタにおいて、前記雌ネジに螺合するように雄ネジを形成するとともに、該雄ネジのネジ山の高さを、雌ネジのネジ山の高さより大とする。
【選択図】 図2

Description

本発明は、管材におけるネジ保護用プロテクタに関し、特に管材の管端部に形成された雄ネジまたは雌ネジを保護するためのネジ保護用プロテクタに関する。
通常、油田等に用いられる油井管は、数千メートルの長さであることが必要とされる。このような長い油井管は、管端部に雄ネジまたは雌ネジを形成した管材を連結することによって、形成されている。このネジの連結部分においては、管材にかかる外力、管内からの圧力、熱等が作用しても、気密性を保っていることが要求され、また、変形、破損しないことが要求される。
このネジの連結部分において、雄ネジおよび雌ネジを締め付ける場合、例えば、台形ネジを施したネジを有する管材については、その管材が使用される設備によって、以下の二通りの締め付け状況が存在する。
第一の状況は、図7に示すように、2本の管材の雄ネジ3bおよび雌ネジ3aの案内フランク面(スタブフランク面)16b、16a同士が接触しながら締め付けられる状況である。この状況においては、雌ネジ3a側においては、案内フランク面16aおよび頂面(クレスト面)12aが、雄ネジ3bとの面圧下において摩擦を受ける。また、雄ネジ3b側においては、案内フランク面16bおよび底面(ルート面)14bが、雌ネジ3aとの面圧下において摩擦を受ける。
第二の状況は、図8に示すように、2本の管材の雄ネジ3bおよび雌ネジ3aの荷重フランク面(ロードフランク面)18b、18a同士が接触しながら締め付けられる状況である。この状況においては、雌ネジ3a側においては、荷重フランク面18aおよび頂面12aが、雄ネジ3bとの面圧下において摩擦を受ける。また、雄ネジ3b側においては、荷重フランク面18bおよび底面14bが、雌ネジ3aとの面圧下において摩擦を受ける。
さらに、ネジ同士を締め付ける前の、雄ネジ3bおよび雌ネジ3aの芯合わせにおいては、図9に示すように、雄ネジ3bおよび雌ネジ3aそれぞれの案内フランク面16b、16aおよび頂面12b、12aが形成する角部分が、衝突することがある。
このようなネジの締め付け状況におけるフランク面等の摩擦、角部分の衝突に対しては、従来は、グリースを使用することにより対処されていた。つまり、グリースを管材のネジ部分に塗布して、雄ネジおよび雌ネジの金属表面同士が直接接触することが抑制され、また、グリースの潤滑効果によってネジを締め付ける際の摩擦が低減されることから、ネジ表面の損傷、焼付きが防止されていた。
しかし、グリースは、重金属を含有するものが多く、また海洋中での分解性が悪いものが多く環境汚染防止の観点から、また、砂漠地帯での使用においては、プロテクタを外した際、砂がグリースに付着し正常な締め付けの阻害となることから、近年、ネジを表面処理することによって、ネジ表面に潤滑性を持たせて、グリースを使用しない方法が提案されている。
このグリースを使用しない方法としては、特許文献1には、ネジ表面に凹凸を設け、樹脂皮膜層を形成し、前記凹凸面を樹脂皮膜層で平滑化したことを特徴とした、グリースおよび液体潤滑剤なしの無潤滑下での耐焼付き性に優れたネジ継手が記載されている。また、特許文献2には、ネジ継手の接触部に、無機高分子化合物の潤滑被膜を形成したことを特徴とする油井管用ネジ継手が記載されている。
しかし、これらのグリースを使用しない方法においては、ネジの締め付け時において、ネジ表面同士が直接接触するので、上記の案内フランク面、荷重フランク面、および角部等に施された表面処理層が、特に摩耗、損傷を受け易いという問題があった。
また、雄ネジまたは雌ネジが端部に加工された管材において、これらネジを保護するため、または、管材の管内に砂等の異物が進入するのを防止するために、管材の端部にはプロテクタが装着される。このプロテクタには、管材の雄ネジまたは雌ネジに螺合するネジが形成されており、このネジに沿ってプロテクタを、管端部の雄ネジまたは雌ネジに回し込み、管端部に装着し、これを保護する。
ここで、上記した特定部分の表面処理が、特に摩耗等を受け易いという問題を考慮すると、ネジを保護するプロテクタにおいては、この特定部分における表面処理に損傷を与えないことが要求される。さらに、プロテクタは、この特定部分に接触しないように設計されていることが好ましい。
ここで、プロテクタの構造を規定したものとして、特許文献3には、ネジ部の溝幅と、ネジ部の高さを所定の範囲に規定した管端保護具が記載されている。
特開平9−72467号公報 特開2001−65752号公報 特開2001−199469号公報
しかし、特許文献3の発明では、管材の管端ネジ加工部と管端保護具のネジ部との隙間を最適化して、締め付け時や緩め時の作業性を悪化させること無く、前記ネジ部の隙間に充填された防錆剤の流出を効果的に防止することを目的とするものである。このように、特許文献3の発明においては、グリース(防錆剤)の使用を前提としており、プロテクタ(保護具)のネジ形状を限定した理由が、管材におけるネジ部の表面処理の保護を目的としたものではなく、上記の要求を満たすものではない。
そこで、本発明は、管材の端部における雄ネジまたは雌ネジの表面に施された表面処理層の損傷を防止することができ、特に、案内フランク面、荷重フランク面、および角部等に施された表面処理層が、摩耗、損傷等を受けることを防止することができるネジ保護用プロテクタを提供することを課題とする。
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
本発明者らは、上記の課題に鑑みて、グリースを使用しないネジ継手においては、プロテクタによる保存中において、ネジ表面の損傷を防ぐことが重要であり、かつ、その表面の損傷を防ぐ必要がある部位が限定的であることを見出した。そして、この限定的な部位を保護するため、プロテクタにおけるネジ形状を積極的に変化させることによって、以下の発明を完成した。
第一の本発明は、管端部に形成した台形の雌ネジ(3a)を保護するためのプロテクタであって、雌ネジに螺合する雄ネジを具備するとともに該雄ネジのネジ山の高さが、雌ネジのネジ山の高さより大であることを特徴とする管継手の雌ネジ保護用プロテクタ(1c)である。
第一の本発明において、管継手への装着時に雄ネジの案内フランク面(16c)は、雌ネジの案内フランク面(16a)との間隔が雌ネジ(3a)の頂面(14a)に近づくに従って広がるように形成されていることが好ましい。
第一の本発明において、管継手への装着時に雄ネジの荷重フランク面(18c)は、前記雌ネジの荷重フランク面(18a)との間隔が雌ネジの頂面(14a)に近づくに従って広がるように形成されていることが好ましい。
第二の本発明は、管端部に形成した台形の雄ネジ(3b)を保護するためのプロテクタであって、雄ネジに螺合する雌ネジを具備するとともに該雌ネジのネジ山の高さが、雄ネジのネジ山の高さより小であることを特徴とする管継手の雄ネジ保護用プロテクタ(1d)である。
第二の本発明において、管継手への装着時に雌ネジの案内フランク面(16d)は、前記雄ネジの案内フランク面(16b)との間隔が前記雄ネジの頂面(12b)に近づくに従って広がるように形成されていることが好ましい。
第二の本発明において、管継手への装着時に雌ネジの荷重フランク面(18d)は、雄ネジの荷重フランク面(18b)との間隔が雄ネジの頂面(12b)に近づくに従って広がるように形成されていることが好ましい。
第二の本発明において、管継手への装着時に雌ネジの底面(14d)は、雄ネジの頂面(12b)との間隔が荷重フランク面(18d)から案内フランク面(16d)に近づくに従って広がるように形成されていることが好ましい。
第三の本発明は、第一及び/又は第二の本発明にかかる管継手の雌ネジ保護用プロテクタ(1c)/管継手の雄ネジ保護用プロテクタ(1d)を端部に取り付けた管材である。
本発明のネジ保護用プロテクタを用いることによって、管材の連結前において、管材の端部における雄ネジまたは雌ネジに施された表面処理層が、摩耗、損傷等を受けることから防止することができる。これにより、管材同士を連結する際に、連結部分にグリースを使用しなくても、ネジ部分が摩耗することにより、焼き付く等の損傷を防止することができる。
以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。
(1)雌ネジ保護用プロテクタ
図1に示すように、本発明の雌ネジ保護用プロテクタ1cにより保護する管材2aは、端部に雌ネジ3aが形成されている。雌ネジ3aが形成される管材2aの端部内周面の形状は、本実施形態においてはテーパー状である。本発明においては、上記内周面の形状は管材2aの軸心に対して平行であってもよく、それぞれの内周面の形状に合わせて、本発明の雌ネジ保護用プロテクタ1cが形成される。
本発明の雌ネジ保護用プロテクタ1cにより保護する雌ネジ3aは、台形ネジとして形成されている。台形ネジは、図2に示すような台形のネジ山を有するネジであり、油井管等を連結する場合のように、管材と管材とを強固に連結する必要がある場合に用いられる。この台形ネジは管材の軸心方向にほぼ平行に形成されている頂面14a、及び底面15、並びにこれら頂面及び底面をつなぐ案内フランク面16a、及び荷重フランク面18aを備えている。案内フランク面16aの傾きは、荷重フランク面18aの傾きより緩やかに形成されている。
本発明の雌ネジ保護用プロテクタ1cには、雌ネジ3aに形成された台形ネジに螺合するように、プロテクタ1cの外周面にネジ部が形成されている。図2及び3に、雌ネジ3aにプロテクタ1cを装着した状態における、ネジ部の状態を示す拡大説明図を示す。
図2に示すように、本発明の雌ネジ保護用プロテクタ1cは、プロテクタの外周に形成した雄ネジのネジ山の高さYcが、雌ネジ3aにおけるネジ山の高さYaより大きく形成されている。Yc/Yaの値は、1.05〜1.5であることが好ましい。さらに好ましくは、1.1〜1.2である。
図7および図8に示したように、雌ネジ3aの頂面12aは、常に、雄ネジ3bの底面14bと接触しているので、損傷するのが早い。よって、プロテクタ1cにおけるネジ山の高さYcを、雌ネジ3aにおけるネジ山の高さYaよりも高くすることで、プロテクタ1cの装着時は、プロテクタの頂面12cが雌ネジの底面14aに接触し、雌ネジの頂面12aは、プロテクタの底面14cには接触しない。これにより、雌ネジの頂面12aの表面処理層が損傷を受けることを防止することができる。
また、図2に示すように、本発明の雌ネジ保護用プロテクタ1cに形成したネジ部における案内フランク面16cの形状と、前記管材の雌ネジ3aにおける案内フランク面16aの形状とが平行ではなく、これらフランク面の間隔が、雌ネジ3aの頂面14a、あるいは雌ネジ保護用プロテクタ1cの底面14cに近づくに従って広がっていることが好ましい。
ここで、「案内フランク面16」とは、プロテクタ1cを雌ネジ3aに回し込んで装着する時に、接近するプロテクタの側面16cと雌ネジの側面16aのことをいうまた、「これらフランク面の間隔が、雌ネジ3aの頂面14a、あるいは雌ネジ保護用プロテクタ1cの底面14cに近づくに従って広がっている」とは、例えば、図2において、案内フランク面の間隔X1よりも間隔X2の方が大きいということである。
図7に示すように、管材を用いる設備、方法によっては、雌ネジ3aの案内フランク面16aは、雄ネジ3bの案内フランク面16bと常に接触しているので、損傷するのが早い。よって、プロテクタ1cにおける案内フランク面16cの形状を、上記のようにすることによって、雌ネジ3aの案内フランク面16aに接触することを最小限に留めて、雌ネジ3aにおける案内フランク面16aの表面処理層が損傷を受けることを防止することができる。
さらに、図9に示すように、ネジ同士を締め付ける前の、雄ネジ3bおよび雌ネジ3aの芯合わせにおいては、雄ネジ3bおよび雌ネジ3aそれぞれの案内フランク面16b、16aおよび頂面12b、12aが形成する角部分が、衝突することがあるが、プロテクタ1cのネジ山の高さYc、および、案内フランク面16cの形状を上記のように規定することによって、前記角部分の衝突を防ぐことができ、この角部分の表面処理が損傷を受けることを防止することができる。
また、図3に示すように、本発明の雌ネジ保護用プロテクタ1cに形成したネジ部における荷重フランク面18cの形状と、前記管材の雌ネジ3aにおける荷重フランク面18aの形状とが平行ではなく、これらフランク面の間隔が、雌ネジ3aの頂面14a、あるいは雌ネジ保護用プロテクタ1cの底面14cに近づくに従って広がっていることが好ましい。
ここで、荷重フランク面18とは、プロテクタ1cを雌ネジ3aから回し出す時に、接近するプロテクタ1cの側面18cと雌ネジ3aの側面18aのことをいう。また、「これらフランク面の間隔が、雌ネジ3aの頂面14a、あるいは雌ネジ保護用プロテクタ1cの底面14cに近づくに従って広がっている」とは、図3において、荷重フランク面の間隔W1よりも間隔W2の方が大きいということである。
図8に示すように、管材を用いる設備、方法によっては、雌ネジ3aの荷重フランク面18aは、雄ネジ3bの荷重フランク面18bと常に接触しているので、損傷するのが早い。よって、プロテクタ1cにおける荷重フランク面18cの形状を、上記のようにすることによって、雌ネジ3aの荷重フランク面18aに接触するのを最小限に留めて、雌ネジ3aにおける荷重フランク面18aの表面処理層が損傷を受けることを防止することができる。
(2)雄ネジ保護用プロテクタ
図4に示すように、本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dにより保護する管材2bは、管端部に雄ネジ3bが形成されている。雄ネジ3bが形成される管材2bの端部外周面の形状は、本実施形態においてはテーパー状である。本発明においては、上記外周面の形状は管材2bの軸心に対して平行であってもよく、それぞれの外周面の形状に合わせて、本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dが形成される。また、上記で説明した雌ネジ3aと同様に、本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dにより保護する雄ネジ3bは、台形ネジとして形成されている。
本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dには、雄ネジ3bに形成された台形ネジに螺合するように、プロテクタ1dの内周面に雌ネジが切られている。図5、及び図6に、雄ネジ3bにプロテクタ1dを装着した状態における、ネジ部の拡大断面図を示す。
図5に示すように、本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dは、プロテクタの内周面に形成したネジ部のネジ山の高さYdが、雄ネジ3bにおけるネジ山の高さYbよりも低く形成されている。Yd/Ybの値は好ましくは、0.5〜0.95、さらに好ましくは、0.8〜0.9である。
図7および図8に示したように、雄ネジ3bの底面14bは、常に、雌ネジ3aの頂面12aと接触しているので、損傷するのが早い。よって、プロテクタ1dにおけるネジ山の高さYdを、雄ネジ3bにおけるネジ山の高さYbよりも低くすることで、プロテクタ1dの装着時は、プロテクタの底面14dが雄ネジの頂面12bに接触し、雄ネジ3bの底面14bは、プロテクタの頂面12dには接触しない。これにより、雄ネジの底面14bの表面処理層が損傷を受けることを防止することができる。
また、図5に示すように、本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dに形成したネジ部における案内フランク面16dの形状と、前記管材の雄ネジ3bにおける案内フランク面16bの形状とが平行ではなく、これらフランク面の間隔が、管材の雄ネジ3bの頂面12b、あるいは雄ネジ保護用プロテクタ1dの底面14dに近づくに従って広がっていることが好ましい。
ここで、「案内フランク面16」とは、プロテクタ1dを雄ネジ3bに回し込んで装着する時に、接近するプロテクタの側面16dと雄ネジの側面16bのことをいう。また、「これらフランク面の間隔が、管材の雄ネジ3bの頂面12b、あるいは雄ネジ保護用プロテクタ1dの底面14dに近づくに従って広がっている」とは、例えば、図5において、案内フランク面の間隔X4よりも間隔X3の方が大きいということである。
図7に示すように、管材を用いる設備、方法によっては、雄ネジ3bの案内フランク面16bは、雌ネジ3aの案内フランク面16aと常に接触しているので、損傷するのが早い。よって、プロテクタ1dにおける案内フランク面16dの形状を、上記のようにすることによって、雄ネジ3bの案内フランク面16bに接触することを最小限に留めて、雄ネジ3bにおける案内フランク面16bの表面処理層が損傷を受けることを防止することができる。
また、図6に示すように、本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dに形成したネジ部における荷重フランク面18dの形状と、前記管材の雌ネジ3bにおける荷重フランク面18bの形状とが平行ではなく、これらフランク面の間隔が、管材の雄ネジ3bの頂面12b、あるいは雌ネジ保護用プロテクタ1dの底面14dに近づくに従って広がっていることが好ましい。
ここで、荷重フランク面18とは、プロテクタ1dを雄ネジ3bから回し出す時に、接近するプロテクタ1dの側面18dと雄ネジ3bの側面18bのことをいう。また、「これらフランク面の間隔が、管材の雄ネジ3bの頂面12b、あるいは雌ネジ保護用プロテクタ1dの底面14dに近づくに従って広がっている」とは、図6において、荷重フランク面の間隔W3よりも間隔W4の方が大きいということである。
図8に示すように、管材を用いる設備、方法によっては、雄ネジ3bの荷重フランク面18bは、雌ネジ3aの荷重フランク面18aと常に接触しているので、損傷するのが早い。よって、プロテクタ1dにおける荷重フランク面18dの形状を、上記のようにすることによって、雄ネジ3bの荷重フランク面18bに接触するのを最小限に留めて、雄ネジ3bにおける荷重フランク面18bの表面処理層が損傷を受けることを防止することができる。
また、図5及び図6に示すように、本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dに形成したネジ部における底面14dの形状と、前記管材2bの雄ネジ3bにおける頂面12bの形状とが平行ではなく、プロテクタ雌ネジの底面14dは、管材雄ネジの頂面12bとの間隔が荷重フランク面18dから案内フランク面16dに近づくに従って広がるように形成されていることが好ましい。
本発明の雄ネジ保護用プロテクタ1dに形成したネジ部における案内フランク面16dおよび底面14dの形状を、上記のように規定することによって、図9に示すように、ネジ同士の芯合わせおいて接触することが多い、雄ネジにおける案内フランク面16bおよび頂面12bにより形成される角部分にプロテクタ1dが接触することを防止することができ、これにより、雄ネジにおけるこの角部分の表面処理の損傷を防ぐことができる。
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う雄ネジまたは雌ネジ保護用プロテクタもまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
雌ネジに雌ネジ保護用プロテクタが装着された状態を示す説明図である。 雌ネジに雌ネジ保護用プロテクタを締め付けているときの、ネジ部の状態を示す説明図である。 雌ネジから雌ネジ保護用プロテクタをゆるめて外しているときの、ネジ部の状態を示す説明図である。 雄ネジに雄ネジ保護用プロテクタが装着された状態を示す説明図である。 雄ネジに雄ネジ保護用プロテクタを締め付けているときの、ネジ部の状態を示す説明図である。 雄ネジから雄ネジ保護用プロテクタをゆるめて外しているときの、ネジ部の状態を示す説明図である。 案内フランク面が接触している態様における、雄ネジと雌ネジとを締め付けたときの、ネジの状態を示す説明図である。 荷重フランク面が接触している態様における、雄ネジと雌ネジとを締め付けたときの、ネジの状態を示す説明図である。 雄ネジと雌ネジとの芯合わせ時の、ネジの状態を示す説明図である。
符号の説明
1c、1d プロテクタ
2a、2b 管材
3a、3b ネジ
12a、b、c、d 頂面
14a、b、c、d 底面
16a、b、c、d 案内フランク面
18a、b、c、d 荷重フランク面

Claims (9)

  1. 管端部に形成した台形の雌ネジを保護するためのプロテクタであって、前記雌ネジに螺合する雄ネジを具備するとともに該雄ネジのネジ山の高さが、前記雌ネジのネジ山の高さより大であることを特徴とする管継手の雌ネジ保護用プロテクタ。
  2. 前記雄ネジの案内フランク面は、前記管継手への装着時に前記雌ネジの案内フランク面との間隔が前記雌ネジの頂面に近づくに従って広がるように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の管継手の雌ネジ保護用プロテクタ。
  3. 前記雄ネジの荷重フランク面は、前記管継手への装着時に前記雌ネジの荷重フランク面との間隔が前記雌ネジの頂面に近づくに従って広がるように形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の管継手の雌ネジ保護用プロテクタ。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の管継手の雌ネジ保護用プロテクタを端部に取り付けた管材。
  5. 管端部に形成した台形の雄ネジを保護するためのプロテクタであって、前記雄ネジに螺合する雌ネジを具備するとともに該雌ネジのネジ山の高さが、前記雄ネジのネジ山の高さより小であることを特徴とする管継手の雄ネジ保護用プロテクタ。
  6. 前記雌ネジの案内フランク面は、前記管継手への装着時に前記雄ネジの案内フランク面との間隔が前記雄ネジの頂面に近づくに従って広がるように形成されていることを特徴とする、請求項5に記載の管継手の雄ネジ保護用プロテクタ。
  7. 前記雌ネジの荷重フランク面は、前記管継手への装着時に前記雄ネジの荷重フランク面との間隔が前記雄ネジの頂面に近づくに従って広がるように形成されていることを特徴とする、請求項5または6に記載の管継手の雄ネジ保護用プロテクタ。
  8. 前記雌ネジの底面は、前記管継手への装着時に前記雄ネジの頂面との間隔が前記荷重フランク面から案内フランク面に近づくに従って広がるように形成されていることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の管継手の雄ネジ保護用プロテクタ。
  9. 請求項5〜8のいずれかに記載の管継手の雄ネジ保護用プロテクタを端部に取り付けた管材。

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