JP2016522876A

JP2016522876A - 管継手

Info

Publication number: JP2016522876A
Application number: JP2016513439A
Authority: JP
Inventors: ウッド，ピーター; オブライエン，ダニエル
Original assignee: メタダウンホールリミテッド
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2016-08-04
Also published as: AU2014266998B2; AU2014266998A1; AP2015008808A0; MX2015015548A; GB2503344B; EP2997218A1; US10309163B2; WO2014184567A1; CA2910073A1; BR112015028355A2; CA2910073C; GB2503344A; US20160084015A1; GB201308887D0

Abstract

本発明は、井戸孔内に設置される配管類、ケーシングおよびライナー等の管状部材間の管継手システムを提供する。管状部材上の研削断面を、半径方向に力を加えて接続し、金属対金属シールを形成する。実施形態により、研削断面に溝を形成および／またはテーパー状に加工し、研削面を追加で形成して管状部材の相対的な回転を防ぎ、半径方向内向き、外向きまたは両方向に力を加え、さらに、コネクタを追加の管状部材として使用し、継手を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、井戸孔内に設置される配管類、ケーシングおよびライナー等の管状部材間の管継手システムに関する。本発明は、より詳しくは、管状部材上の研削断面を、半径方向に力を加えることで金属対金属シール形成する、管継手システムに関するが、これに限定されない。

油井およびガス井戸を探査および建設する場合、配管類、ケーシングおよびライナー等の管状部材を井戸孔内に設置する。井戸孔は各々、深さ数百メートルにも達するため、固定長で製造した管状部材を現場で組立てて結合する。管状部材の結合方法の典型例として、ネジ結合により管状ストリングを形成して井戸孔内に挿入する方法がある。このような結合方法を実現するには、各管状部材の第１端部をボックス端とし、対向する端部をピン端としてそれぞれに雄ネジと雌ネジを設けるように製造する。管状部材の端部の外面は、１つの管状部材を固定しつつ第２管状部材を回転して第１管状部材とかみあわせねじ式結合するようにする。このような結合部の公知の問題として、管状ストリングが井戸孔内でひっかかった場合に、ネジ結合部が外れる恐れがあるためネジ方向と反対方向にはストリングを回転させられない問題がある。流体経路が螺旋ネジ山に沿って形成されているので、標準式のネジ結合部において、結合部での管状部材の内部と外部との間に、信頼性の高いシールを設置できないという問題がある。さらに、ネジ式結合は、技術的な問題を起こしやすく、調合剤（潤滑油およびシーラント）を使う必要があるため、資材の供給経路が複雑になる可能性もある。

これらの問題を解決するため、本発明人は、図１（ａ）記載のパイプジョイントコネクタを提案した。コネクタＡは、略円筒体Ｂと、第１管状部材Ｅの第１端部Ｄと第２管状部材Ｇの第１端部Ｆ上に位置決めするため、それを貫通する孔Ｃを備え、前記略円筒体Ｂは、略均一な直径を持つ外面と研削内面Ｈを有し、複数の円周方向配置の溝Ｊは、内面全周に拡張し、少なくとも１つの円周方向配置の溝は、前記コネクタの各端部方向に位置決めされる。貫板Ｋは、前記コネクタ内にそれぞれの端部Ｄ、Ｆを位置決めする前記孔Ｃに突出する。前記端部に半径方向外向きまたは内向きに力を加えて、前記端部を前記溝に変形させ、金属対金属シールを形成する。図１（ｂ）を参照願う。

上記継手装置の問題として、コネクタの許容肉厚がある。コネクタの外径は許容範囲内に設定しなければならないため（標準型継手の外径：１０．５４２インチ）、コネクタの肉厚を薄くする必要があり（コネクタ外径：１０．５４２インチ、管の外径：９．６２５インチ）、溝（深さ：０．２インチ）は、設置位置での肉厚がさらに減少する。その結果、半径方向に力を加えると、管は溝の中で十分に変形せず、その一方で、コネクタ自体はかなり曲がり、不安定な使用状態にさらされる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態の目的は、少なくともいくつかの従来技術の問題を解決する、管状部材間の管継手システムを提供することである。

本発明の第１の発明は、外面の円周方向に連続して拡張する第１研削断面を含む第１端部を有する第１管状部材と；内面の円周方向に連続して拡張する第２研削断面を含む第１端部を有する第２管状部材と；を備え、前記第１管状部材の前記第１端部は、前記第２管状部材の前記第１端部内に挿入され、前記研削断面を同軸上に設置し、力を加えることによって、前記研削断面で管状部材間の金属対金属シールを形成する、第１管状部材および第２管状部材との間の管継手システムを提供することである。

このように、前記管状部材は、必要に応じて、中継コネクタを必要とせずに直接結合できる。前記管状部材の両端部上を研削することで、引張／圧縮力がジョイント内に均一に分布し、継手が安定する。

好ましくは、前記第１管状部材および第２管状部材は、同一の外径と内径を有する。こうすれば結合部にボックス端を必要とせずに継手を形成できる。

好ましくは、半径方向外向きに力を加える。このように、前記第１管状部材の内面に力を加えて、前記第２管状部材の内面を拡張および接触させる。より好ましくは、半径方向内向きに力を加える。このように、前記第２管状部材の外面に力を加えて、それを半径方向内向きに移動させ、前記第１管状部材の内面に接触させる。このように、各管状部材上の第１研削断面および第２研削断面との間に締めしろが形成される。

半径方向に力を加えて継手を形成することで、前記管状部材は、ネジ式接続に必要となるような回転をさせる必要がない。

好ましくは、前記第１研削断面は、前記第１端部の前記外面上に形成される1つ以上の円周方向配置の溝を備える。また好ましくは、前記第２研削断面は、前記第１端部の前記内面上に形成される1つ以上の円周方向配置の溝を備える。より好ましくは、連続環状リムを、各対の溝間に形成する。

ある実施形態では、溝は、第１研削断面および第２研削断面上に形成される。より好ましくは、前記第１研削断面および第２研削断面上の各溝は、それに対向する第２研削断面および第１研削断面それぞれの上のリムに接続するよう配置される。このように、前記第１研削断面は、前記第２研削断面の反対の面であり、その結果、前記断面は完全に接続し、力が加えられる時に締りばめとなる。溝が複数ある場合、継手は、噛み合わせ歯型の装置と見なされる。

好ましくは、前記第１研削断面はテーパー状である。このように、管状壁の肉厚は、前記第１端部内で減少し、遠位端部で最も小さい。また好ましくは、前記第２研削断面はテーパー状である。このように、管状壁の肉厚は、前記第１端部内で減少し、遠位端部で最も小さい。端部をテーパー状にすると、内部貫通孔の直径は一定に保持されるが、継手の必要外径は減少する。

好ましくは、前記第１管状部材は、端部で第３研削断面を含み、前記第２管状部材は、端面で第４研削断面を含み、前記第３研削断面および第４研削断面は結合して、前記管状部材の相対的な回転を防ぐ。ある実施形態では、前記第３研削断面は、前記端面上に少なくとも１つの突出部を備え、前記第４研削断面は、少なくとも１つの切欠を備え、切欠は各々、力が加えられる時に突出部を受けるような大きさに形成される。代替方法として、前記第４研削断面は、前記端面上に少なくとも１つの突出部を備え、前記第３研削断面は、少なくとも１つの切欠を備える。前記管状部材の対向する端部を固定することで、前記管状部材の相対的な回転を防ぐ。

好ましくは、前記第２管状部材は、前記第１端部に沿って増加する外径を有する。これにより、傾斜面が形成され、この斜面をなす円錐体が、力を生じるよう作用する。より好ましくは、継手を形成すると、前記第１端部の前記外径は、前記第２管状部材の外径と同一となる。

ある実施形態では、第２管状部材は、コネクタである。この場合、コネクタを、前記コネクタを介して第１管状部材と第３管状部材を結合する２つの管継手システムを形成するために用いることができる。好ましくは、前記第１管状部材および第３管状部材は各々、第１端部の外面上に研削断面を有し、前記コネクタは、略円筒体の各端部の内面上に研削断面を有する。このように、コネクタは、結合する管状部材よりも短い長さでよく、コネクタ内面の加工が容易となり、長い管状部材の機械加工は加工が容易な外面と端面だけでよい。

好ましくは、前記コネクタは、前記内部貫通孔に突出する貫板を含む内面を有する。このように、前記管状部材は、前記貫板を当接することで、コネクタ内の固定位置に位置決めされる。より好ましくは、前記貫板は、第４研削断面を含み、その結果、前記管状部材およびコネクタが互いに対して回転できないようにする。

さらに、本発明の特徴的な形態を、記載する。

後述の添付図面の縮尺は、必ずしも実際の比率を示すものではない。本発明の特徴に関しては、縮尺を誇張し模式的に表示し、また、明瞭さや簡潔さを優先すべく、従来技術の要素を詳細に表示しないことがある。所望の結果を得るため、以下記載の実施形態の異なる教示が、単独で、または適当な組み合わせにより使用されることが、十分理解されるべきである。

したがって、図面および明細書はあくまで発明の性質の例証にすぎず、これに限定されない。さらに、明細書記載の技術用語および言い回しは、記述目的のみに使用し、発明の範囲を限定するものではない。「含む」、「備える」、「有する」、「含有する」および「関する」等の表現やこれらの類似表現は、広い概念で用い、その語の後に記載する発明の主題、均等物および未記載の追加の主題を包含することを意図し、他の追加物、構成要素、全体物またはステップを排除することを意図しない。同様に、「備える」は、法適用の目的において、「含む」または「含有する」と同義とする。

本明細書記載のすべての数値は、近似値と見なされる。要素または装置の構成要素を（制限なく）含むここに記載するあらゆる構成要素の単数形のすべては、その複数形を含むものと理解される。

本発明の実施形態を、例示のみを目的として、以下の添付図面を参照して記載する。

図１ａは、先行技術による、２つの管状部材間のジョイントの模式図を示し、図１ｂは、先行技術による、２つの管状部材間のジョイントの模式図を示す。図２は、本発明の第１実施形態による、管状部材間の管継手システムの模式図を示す。図３は、本発明の第２実施形態による、管状部材間の管継手システムの模式図を示す。図４は、本発明の第３実施形態による、２つの管状部材間の管継手システムの模式図を示す。図５は、本発明の第４実施形態による、２つの管状部材間の管継手システムの模式図を示す。図６は、図５の管状部材の第１研削断面の側面図を示す。図７は、図５の第１管状部材および第２管状部材それぞれの第１研削断面および第２研削断面の部分の模式図を示す。図８は、本発明の別の実施形態による、管継手システム内の回転防止金具の模式図を示す。

まず、図２は、本発明のある実施形態による、第１管状部材１２と第２管状部材１４との間に結合部を形成する、参照番号１０で表示の管継手システムを示す。

第１管状部材１２は、図示しない長手方向の大部分にわたって、第１直径２２を持つ内面２０と第２直径２６を持つ外面２４を形成する略円筒体を備え、略円筒体は、それを貫通する孔１８を有する。第１管状部材１２は金属製で、管状ストリング、ケーシングおよびライナーで使用されるように、石油ガス産業に見られる管状部材に典型な寸法を有する。第１管状部材１２は、孔１８の長手方向軸に略垂直である、環状端面３０を持つ第１端部２８を有する。

本発明の実施形態では、第２管状部材１４は、金属スリーブの形状である管状コネクタ１６である。管継手システム１０は、コネクタ１６の第１端部４２に関して記載される。第２管状部材１４は、第１直径３６を持つ内面３４と第２直径４０を持つ外面３８を形成する略円筒体を備え、略円筒体は、それを貫通する孔３２を有する。第１直径３６は、第２管状部材１４の断面で最も小さい。第２管状部材１４は、孔３２の長手方向軸に略垂直である環状端面４４を持つ第１端部４２を有する。

第１管状部材１２の第１端部２８の外面２４には、第１研削断面４６が形成されている。第１研削断面４６は、外面２４に機械加工される形状を持つ。その形状は、図２記載の断面図が、管状部材１２周りの断面すべてで同一になるよう、周方向全体に機械加工されている。研削断面４６は、テーパー状である。このように、外面２４は、外径２６から内径２２方向に減少し、遠位端部４８で環状端面３０の肉厚が残るようにする。テーパー部は、テーパー率が小さいため、管状部材１２の端部２８上で機械加工が容易である。

第２管状部材１４の第１端部４２の内面３４には、第２研削断面５０が形成されている。研削断面５０は、内面３４に機械加工される形状を持つ。その形状は、図２記載の断面図が、管状部材１４周りの断面すべてで同一になるように、周方向全体に機械加工されている。研削断面４６には、円周方向配置の溝５２が形成されている。溝５２は、完全な環状のリングを形成する、角型の切欠である。溝５２は各々、等距離となるよう配置され、リム５４をその間に配置する。リム５４は、孔３２に対向する、円周方向のバンド、ビードまたは突出部と見なされる。図２には溝５２が２つ示されているが、いかなる個数でもよい。本発明の実施形態では、各溝５２の幅は、各リム５４の対応する幅を越えるよう形成され、効率的な装置スペースを確保するが、ただし配置関係に制限は設けない。第２研削断面５０は、テーパー状である。このように、内径は、端面４４での直径３６から外径４０方向に増加し、遠位端部で環状端面４４の肉厚が残るようにする。好ましくは、研削断面４６、５０は、同一のテーパー角度を有するが、対向して配置する。

使用時には、第１管状部材１２の第１端部２８を、第２管状部材１４の第１端部４２に挿入し、研削断面４６、５０を孔１８の同軸上に配置する。この様子を図２に示す。第１管状部材１２の第１端部２８および第２管状部材１４の第１端部４２のそれぞれに形成された、研削断面４６、５０との間に金属対金属シールを形成する。第１管状部材１２の第１端部２８で内面２０に力を加えることで、これを実現できる。

シールを井戸孔外部に形成する場合には必要でないかもしれないが、必要に応じて、溝５２は、管状部材１２が後述する溝５２に曲がる際に圧縮される、シーラント、泡状物質またはジェルの形状である材料で充填してもよい。

シールは、図示しない油圧式工具を使用して形成される。そのような油圧式工具の詳細な操作は、英国特許第２３９８３１２号で、図２７のパッカー工具１１２に関連してその適切な変形例を含め記載され、封止手段９２は、英国特許第２３９８３１２号のシール組立部品２１４、２１５を適切に変形すれば得られる。英国特許第２３９８３１２号の開示は全体が引用により本願に組み入れられる。

油圧式工具は、管状部材１２、１４内に挿入され、第１管状部材１２の孔１８内に位置決めされる。エラストマーシールは、溝５２をまたぐように設置され、管状部材１２の内面２０上に位置するよう配置される。エラストマーシールを位置決めすると付勢され、半径方向外向きに拡張し、油圧式工具本体の外面と第１管状部材１２の内面２０との間にシールを形成する。シールを付勢すると、チャンバが、油圧式工具の外面、内面２０およびエラストマーシールで仕切られるように形成される。油圧作動流体は、工具円筒体を経由してポンプ供給され、流入口を出て、チャンバに入る。チャンバに油が充填されると、ポンプ供給を繰り返し行うことで、エラストマーシール間の内面２０上に直接作用する流体圧力の使用により、第１管状部材１２の端部２８が半径方向外向きに移動する。油圧作動流体の圧力が十分に達すると、管状部材１２の端部２８が半径方向外向きに移動し、第２管状部材１４の第１端部４２の内面５０に向かって第１管状部材１２が形状変化する。この形状変化工程の間、第１管状部材１２が、溝５２を弾性膨張により充填し、または少なくとも部分的に充填する。膨張が継続すると、第１管状部材１２は塑性変形される。圧力を十分加えて、第２管状部材１４の第１端部４６を弾性変形させて、接触にともない小さい比率で拡張させてもよい。その後、油圧作動流体のポンプ供給が停止する。圧力解放の間に、第２管状部材１４の端部４６は原寸法に戻り、管状部材１２の変形した端部２８に対してシールを形成する。この形状変化工程の間、第１管状部材１２の端部２８の内面２０は、第２管状部材１４の第1端部４６の内面５０の形状になる。溝５２内の材料は、形状変化の間、ジョイントとの間の圧縮により、封止を改善し、溝５２にエアポケットが残るのを防ぐ。管状部材１２が溝５２に向かって形状変化する時に周方向に曲がるにともない、溝５２の縁で、第１管状部材１２と第２管状部材１４との間に、金属対金属シールに優先的に形成される。各溝５２には２つの封止点があるため、複数の溝には複数の封止点がある。溝５２は、管状部材１２、１４が井戸孔内に挿入されるため配置される場合、垂直荷重を受ける。

第１管状部材１２と第２管状部材１４との間にジョイントを形成すると、油圧式工具上のエラストマーシールは消勢され、その結果内面２０から離れる。油圧式工具はその後、管状部材１２、１４から取り外してよい。

第１管状部材１２はテーパー状なため、第１端部２８での肉厚が小さく、金属対金属シールを形成するのに要する圧力／力が、図１記載の先行技術の場合よりも小さいので、より容易に溝５２に向かって形状変化する。その結果、溝の幅が低減可能になり、研削断面４６、５０の長さを短くできる。これにより、継手１０で設置を要する端部２８、４２の重複部分の長さを短くできるという利点がある。

上記記載通り、図２記載の実施形態において、第２管状部材１４は、コネクタ１６である。管状コネクタ１６は、内面３４と外面３８を形成する略円筒体５６を有する金属スリーブで、略円筒体５６はそれを貫通する孔５８を持つ。コネクタ１６は、内面３４上に研削断面５０を持つ、上記記載の第１端部２８を有する。コネクタ１６は、第１端部２８と同一の第２端部６０を有する。

内面３４は、コネクタ１６の第１端部２８と第２端部６０との間の孔５８に突出する貫板６２を含む。貫板６２は、内面３４周りの円周方向に拡張し、対向する第１環状面６４と第２環状面６６を形成する。好ましい実施形態では、第１環状面６４と第２環状面６６の寸法は、第１管状部材１２の端面３０に一致する。このようにすれば、環状面６４、６６を、コネクタ１６内の第１管状部材１２と第３管状部材６８の位置決めをより容易にするための当接面と考えることができる。

第３管状部材６８は、第１管状部材１２の記載内容と同一である。このように、図２は、第２管状部材１６により、第１管状部材１２と第３管状部材６８を接続する二重管継手システムを示す。第２管状部材１４は、好ましくは、第１管状部材と第３管状部材より短く形成することが可能で、その結果、その内面３４上に研削断面５０を機械加工するのがより容易になる。コネクタ１６は、第１管状部材１２と第３管状部材６８の材料よりも半径方向外向きの力に対する抵抗力の大きな、第１管状部材１２と第３管状部材６８の材料とは異なる材料で形成してもよい。

しかし、第２管状部材１４は、第３管状部材６８の材料を使用し長さも同一とし、管継手システム１０が、中継継手または結合金具を使用せず、結合を要する管状部材間に直接結合できるため、コネクタ１６を使用する要件を不成立とすることは容易に理解される。

次に図３に参照番号１１０で示す管継手システムを説明する。本発明の第２実施形態により、第１管状部材１１２と第２管状部材１１４との間に結合部を形成する。発明内容を明瞭にするため、図２の要素に対応するものにつていは、同じ番号に１００を加えて参照番号とした。

図３は、図２記載の装置と同様、第１管状部材１１２と第２管状部材１１４との間の継手１１０を示し、第２管状部材１４はコネクタ１６であって、それが第３管状部材１６８に接続され、二重継手を形成する。図２記載の装置と同様、これは、結合する端部１２８、１４２それぞれを有する類似の２つの管状部材間の単一継手として形成が可能である。

図３記載の実施形態において、第２管状部材１４の研削断面１５０には、溝１５２が形成され、溝１５２はその間にリム１５４を有する。テーパー加工のない構造で、内面１３４は略均一の直径を有する。ここでの留意点として、溝１５２の深さとリム１５４のそれぞれの高さが、第２管状部材１４の肉厚に対して小さいことがある。これは、端部１２８で強度を最大とすることを目的とする。第１管状部材１１２の研削断面１４６には、溝７０が形成され、溝７０はその間にリム７２を有する。しかし、溝７０とリム７２は、溝１５２とリム１５４と対の関係にある。このように、リム７２、１５４は、第１端部１２８、１４２が共に同軸上に配置されるとき、対向する溝１５４、７０内にそれぞれ位置する。第２管状部材１４と同様、テーパー加工のない構造で、内面１２０は均一の直径を有する。テーパー構造が図示されていないが、端部にテーパー加工される場合があることは理解される。

コネクタ１１６を使用する場合、貫板１６２は、溝１５２、７０の深さを超え、第１管状部材１１２の厚さ未満の高さを有する。

第２管状部材１１４の内面１３４での直径は、端部１２８での第１管状部材１１２の外面１２４での直径よりも大きい。これにより、第１管状部材１１２の第１端部１２８は、第２管状部材１１４の第１端部１４２の内部に滑り、研削断面１５０、１５２が同軸上に設置されることが可能になる。コネクタ１１６を使用する場合、第１管状部材１１２を挿入して、その後、端面１３０を貫板１６２の第２表面１６６に当接する。

管状部材の位置決め後に、端部１２８、１４２に力を加えることが可能になる。本発明の実施形態において、半径方向内向きまたは外向きの力を加える。図２に関して上記に記載したとおり、半径方向外向きの力を加えることが可能である。半径方向内向きの力は、図示しない油圧式工具を使用して加えられ、それを使用して、管状部材１１２、１１４の端部１２８、１４２間の金属対金属シールを形成する。油圧式工具は、端部１４２での第２管状部材１１４の外面１３８周りに位置決めされる。油圧作動流体は、油圧式工具にポンプ供給され、ピストンを半径方向内向きに移動させる。ピストンは、理想的には、第２管状部材１１４の外面１３８の全周に対して均一に力が加わるよう配置される。外面１３８に対するピストンの力により、第２管状部材１１４の端部１４２は、ピストンの位置で半径方向内向きにも移動する。ピストンは、リム１５４に対し位置決めされ、第１管状部材１１２の外面１２４周りに、第２管状部材１１４を優先的に収縮させ縮小させる。したがって、研削断面１５０は、研削断面１４６に押圧され、各々のリム７２、１５４が位置決めされ、対向する溝１５４、７０に噛み合う状態で、第１管状部材１１２と第２管状部材１１４との間の金属対金属シールを形成する。他の油圧式工具を使用して、半径方向の力を形成し、金属シールへの金属の形成を実現できることは、当業者には理解頂けるであろう。好ましくは、回転圧縮工具またはスエージ装置を使用する場合のように、油圧式工具により、端部１２８、１４２周りに圧力が均一になるようにする。

力を発生させる代替工具として、先行技術記載の円錐体がある。円錐体は、端部１４２に隣接する第２管状部材１１４の外面１３８周りにはめ込まれる。上記記載の通り、端部１４２は、管状部材１１４の他の部分よりも直径が大きく、その結果、円錐体が端部１４２上を駆動するにともない、端部１４２が半径方向内向きに移動し、研削断面１４６、１５０間の金属シールに金属が形成される。好ましくは、端部１４２の外径は、円錐体が通過後に、管状部材１１４の他の部分と直径が均一になるような大きさに形成される。したがって、増加する直径は、溝１５４、７０とリム７２、１５４の深さ／高さを越えて、その結果、効果的なシールが形成される。必要に応じて、固体の円錐体は、流体圧力との組み合わせで使用が可能である。

第２実施形態の利点は、溝内で形状変化する管壁に依存しないことである。本発明の実施形態は、加圧前に溝内に位置する相応の封止材を有する点で、有利であろう。

本明細書添付の図４記載の通り、参照番号２１０で表示の管継手システムは、本発明の第３実施形態により、第１管状部材２１２と第２管状部材２１４との間に結合部を形成する。発明内容を明瞭にするため、２００番台の参照番号を追加した以外、図４記載の要素に対応するものについては図２と同一の番号とした。

図３同様に、研削断面２４６、２５０は、第１管状部材２１２と第２管状部材２１４との間に、対の関係にある溝を形成する。この装置において、溝２５２、２７０とリム２５４、２７２の大きさは類似しており、その結果、継手２１０は噛み合わせ歯型の一連の装置の様相を呈する。溝２５２、２７０とリム２５４、２７２は、現在使用されるネジ山と大きさが類似しているが、本発明においてそれらは、一連の個別の平行溝であって、ネジ山内の単一の溝螺旋装置とは異なることに留意願う。リム２５４、２７２は、断面が台形で、溝２５２、２７０は、わずかに小さな鏡像を形成し、締りばめで結合する。力を加えると、リム２５４、２７２の角度付きの面７４、７６で、金属シールに金属が形成される。溝／リムは、台形や三角形等の相補的な形状であればいかなるものでもよい。同様に、シールを形成するためなら、面は直線状である必要はなく、曲線や、ポテンシャル面の面積や接点の数を増やすものであればいかなる研削面でもよいことは理解される。

本明細書添付の図５記載の通り、参照番号３１０で表示の管継手システムは、本発明の第４実施形態により、第１管状部材３１２と第２管状部材３１４との間に結合部を形成する。発明内容を明瞭にするため、３００番台の参照番号を追加した以外、図５記載の要素に対応するものについては図２と同一の番号とした。

本装置において、図４記載の溝３５２、３７０とリム３５４、３７２は、図２に記載通り、テーパー上に位置する。これにより、鋸歯状の装置が形成される。第１管状部材３１２の第１端部３２８で、研削断面３４６が形成される。研削断面３４６はテーパー状で、その結果、管状部材３１２の肉厚は、遠位端部方向に減少し、環状端面３３０を形成する。テーパー状の外面３２４上に、溝３７０が平行に連なるように配置される。各溝３７０は、傾斜側壁３７４、３７６を持つテーパー状のベース７８を有する。端面３３０に近い側壁３７４は、側壁３７６よりも、孔３１８との垂直に近い角度で傾斜されている。これにより、継手３１０を形成するときの負荷をかけやすくなる。溝３７０各々の間に、リム３７２が形成される。側壁３７４、３７６は、リム３７２と接する溝の側壁に一致する。リム３７２は、断面が台形で、その結果、その先端部８０は、孔３１８に略平行である。溝／リムは、台形や三角形等の相補的な形状であればいかなるものでもよい。同様に、シールを形成するためならば、面は直線状である必要はなく、曲線や、ポテンシャル面の面積や接点の数を増やすものであればいかなる研削面でもよいことは理解される。

第２管状部材３１４の第１端部３４２に、座標系を与える。研削断面３５０はテーパー状で、その結果、管状部材３１４の肉厚は遠位端部方向に減少し、環状端面３４４を形成する。テーパー状の外面３３８上に、溝３５０が平行に連なるように配置される。各溝３５０との間に、リム３５４が形成される。第１管状部材３１２とは異なり、各リム３５４は、傾斜側壁３７４、３７６を持つテーパー状の先端部８０を有する。端面３４４から最も遠く位置する側壁３７４は、側壁３７６よりも、孔３１８との垂直に近い角度で傾斜されている。側壁３７４、３７６は、リム３７２に接する溝の側壁に一致する。溝３５０は形状が台形で、そのベース７８は、孔３１８に略平行である。

第１管状部材３１２の側面図を図６に示す。端面３３０から第２溝８２は、テーパー上に増加する傾斜を有することがわかる。これにより、第１管状部材３１２にはパイロット端部が、さらに、肉厚が特に薄い第１端部３２８上の点で接触を可能にさせる、増加する表面積が形成される。平行な溝３７０の装置は、孔３１８に垂直で、外面３２４上に連続円周研削を形成しており、はっきりと確認できる。これは、外面上に螺旋ネジ式の単一の溝を形成するネジ山装置と全く異なる。

継手３１０は、第２管状部材３１４の第１端部３４２に第１管状部材３１２の第１端部３２８を挿入して形成され、その後、それぞれに対応する溝とリムは、第２管状部材３１４上に端部止め８４と配列する端面３３０と、同軸上に配列される。第１管状部材３１２の内面３２０、第２管状部材３１４の外面３３８または両方に半径方向の力を加えて、端部３２８、３４２を結合させて、各リム３５４、３７２を対応する溝３７０、３５２に押圧する。リム３７２と溝３５２との間の接触を図７に示し、リム３７２は溝３５２内で締りばめで結合し、側壁３７４、３７６は接触し、金属対金属シールする。これにより、接点で第１管状部材３１２および第２管状部材３１４を両方弾性変形させる、非常に高い接触圧力が生じる。管状部材に力を加えて塑性変形させ、半径方向の力を作用させる一方、対向する管状部材は、圧力開放の時に管状部材に引張力を作用させて、シールを弾性収縮させて、締め付ける。

本明細書添付の図８記載の通り、参照番号９０で表示の回転防止金具は、本発明の実施形態により、管継手システム１０、１１０．２１０、３１０で使用される。金具９０は、管継手システム１０を参照して記載するが、すべての管継手システムに同じように適用できる。

金具９０は、第１管状部材１２の端面３０内で機械加工される凹部９４内に位置される、第２管状部材１４の端面４４上に位置される突出部９２を備える。突出部９２は、端面３０、４４に平行でない第１表面９６ａと第２表面９６ｂを形成し、各々は、管状部材１４の円周方向に拡張しない。同様に、凹部９４は、第１表面９６ａと第２表面９６ｂにそれぞれ接する第１当接面９８ａと第２当接面９８ｂを形成する。第１当接面９８ａと第２当接面９８ｂは、管状部材の円周方向に拡張しない。明細書記載の実施形態において、表面９６、９８は、端面３０、４４に垂直である。金具９０は、管状部材１２、１４が、継手１０で他の管状部材１４、１２に対して回転するのを防ぐ。

本発明の主な利点は、ネジ山の形成を必要とせず、２つの管状部材間の金属対金属シールを形成して、それにより管状部材を結合する管継手システムを提供することである。

本発明の別の利点は、２つの管状部材各々に中継金具またはアダプターを結合する必要のない、それら管状部材を結合する管継手システムを提供することである。本発明の少なくとも１つの実施例におけるさらなる利点は、２つの管状部材を結合し、結合した管状部材の相対的回転を防止する管継手システムを提供することである。

本発明の少なくとも１つの実施形態の別の利点は、２つの管状部材を結合する時に、相対的な回転の発生を防ぐように管状部材を結合する管継手システムを提供することである。

当業者には明らかなように、本明細書記載の発明の範囲を逸脱しない限り、変形例も許容される。例えば、管状部材は金属構造として記載されているが、シールを形成するには端部のみに金属を形成すればよく、したがって管状部材は金属端を持つ複合形状としてもよい。単一の突出部が第２管状部材上に位置するように記載されているが、使用する突出部はいかなる数でもよく、1つ以上の突出部は、第１管状部材上に位置決め可能である。さらに、突出部は、それが回転を防ぐ所要の表面を持っていれば、いかなる形状でも良い。

Claims

外面の円周方向に連続して拡張する第１研削断面を含む第１端部を有する第１管状部材と、
内面の円周方向に連続して拡張する第２研削断面を含む第１端部を有する第２管状部材と、
を備える、第１管状部材および第２管状部材との間の管継手システムであって、
前記第１管状部材の前記第１端部は、前記第２管状部材の前記第１端部内に挿入され、前記研削断面を同軸上に位置させ、力を加えることによって、前記研削断面で管状部材間の金属対金属シールを形成する、第１管状部材および第２管状部材との間の管継手システム。
前記第１管状部材および前記第２管状部材は、同一の外径と内径を有する、請求項１に記載の管継手システム。
半径方向外向きに力を加える、請求項１〜２のいずれかに記載の管継手システム。
半径方向内向きに力を加える、請求項１または２に記載の管継手システム。
前記第１研削断面は、前記第１端部の前記外面上に形成される1つ以上の円周方向配置の溝を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の管継手システム。
前記第２研削断面は、前記第１端部の前記内面上に形成される1つ以上の円周方向配置の溝を備える、請求項１〜５に記載の管継手システム。
連続環状リムが各対の溝間に形成される、請求項５または６に記載の管継手システム。
第１研削断面および第２研削断面上に溝が形成され、前記第１研削断面および前記第２研削断面上の各溝は、それに対向する第２研削断面および第１研削断面それぞれの上のリムに接続するよう配置される、請求項７に記載の管継手システム。
前記第１研削断面は、前記第２研削断面の反対の面であり、その結果、前記断面は完全に接続し、力が加えられる時に締りばめとなる、請求項１〜８のいずれかに記載の管継手システム。
前記第１研削断面はテーパー状である、請求項１〜９のいずれかに記載の管継手システム。
前記第２研削断面はテーパー状である、請求項１〜１０のいずれかに記載の管継手システム。
前記第１管状部材は、端部で第３研削断面を含み、前記第２管状部材は、端面で第４研削断面を含み、前記第３研削断面および第４研削断面は結合して、前記管状部材の相対的な回転を防ぐ、請求項１〜１１のいずれかに記載の管継手システム。
前記第３研削断面は、前記端面上に少なくとも１つの突出部を備え、前記第４研削断面は、少なくとも１つの切欠を備え、切欠は各々、力が加えられる時に突出部を受けるような大きさに形成される、請求項１２に記載の管継手システム。
前記第４研削断面は、前記端面上に少なくとも１つの突出部を備え、前記第３研削断面は、少なくとも１つの切欠を備える、請求項１２に記載の管継手システム。
前記第２管状部材は、第１端部に沿って増加する外径を有する、請求項１〜１４のいずれかに記載の管継手システム。
継手を形成すると、前記第１端部の前記外径は、前記第２管状部材の外径と同一となる、請求項１５に記載の管継手システム。
前記第２管状部材は、コネクタである、請求項１〜１６のいずれかに記載の管継手システム。
前記コネクタが、前記コネクタを介し第１管状部材および第３管状部材を結合する２つの管継手システムを形成するために使用され、前記第１管状部材および第３管状部材は各々、第１端部の外面上に研削断面を有し、前記コネクタは、略円筒体の各端部の内面上に研削断面を有する、請求項１７に記載の管継手システム。
前記コネクタは、内部貫通孔に突出する貫板を含む内面を有する、請求項１７または１８に記載の管継手システム。
前記貫板は、第４研削断面を含み、その結果、前記管状部材およびコネクタが互いに対して回転できないようにする、請求項１９に記載の管継手システム。