JP4498351B2 - 半径方向への拡張によって密閉されたねじ山付き筒状接続部の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１の雄型ねじ切りを有する第１の雄型筒状エレメントと、第１のねじ切りと相応する第２の雌型ねじ切りを有する第２の雌型筒状エレメントとを備えた初期のねじ山付き筒状接続部から出発し、第１のねじ切りを第２のねじ切りに組み付けて２つのエレメントを接続位置に置き、前記筒状エレメントの内径よりも大きな直径を有し接続部において軸方向にずれた拡張ツールを使用して、初期ねじ山付き筒状接続部を可塑変形領域内で直径拡張した密閉ねじ山付き筒状接続部を製造する方法に関する。

このタイプのねじ山付き接続部は、炭化水素または同様のウエル用のストリングを製造する際に使用されることが特に意図されている。

国際特許出願ＷＯ−Ａ−０２／０１１００２号は、ここで考察中のタイプの方法を開示しており、その方法では、第１の軸方向当接表面と第２の軸方向当接表面とがそれぞれの内部で雄型エレメントの自由端部での雄型リップと、対応する雌型ハウジングのネストとにそれぞれ属し、雄型リップおよび雌型ハウジングは、それらの周表面が拡張後に相互に密閉接触するようになっている。

この公知の方法は、１５％のオーダーの拡張度、すなわち、ボールである拡張ツールの直径と拡張前の筒状エレメントの内径との間の比率（１００+ｘ）／１００に対応するｘ％の拡張度まで満足する。しかしながら、より高い拡張に対しては、その変形は、リップがハウジングから完全に離れて密閉接触がもはや保証されないようになっている。

本発明の目的は、従来の技術によって許容されるものより高い程度まで拡張後に密閉接続を製造できる方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、所与の拡張度に対して接触圧を向上させることにあり、かつ、拡張度までと、長期間にわたる拡張動作中の磨耗によるおよび１つの動作から他の動作まで異なるツールの使用による拡張ツールの幾何学的変動までとに対して感度を減少することにある。

本明細書中で、用語「拡張ツール」の意味は、ボール形状のツールに限定されないのみならず、ＷＯ０２／０８１８６３、ＵＳ６，４５７，５３２およびＵＳ２００２／０１３９５４０の文献に開示された３ロールツールなどのような回転ツールも含む。

更に、本発明の目的は、外圧および内圧の両方に対する密閉と、拡張に先立ってガスに対する有利な密閉とを得ることにある。

加えて、本発明は、拡張型ツールが雄型エレメントから雌型エレメントに移動させるかまたはその逆に移動させるかに拘わらず、実質的に同じ密閉特性を得て、連結接続部を使用することに対する障害を除去することにある。

更にまた、本発明の目的は、負荷に拘わらず接触を安定化すること、および操作中に衝撃から相対的に保護される領域内に密閉ゾーンを配置することも含む。

特に、本発明は、本明細書の導入部で定義されたタイプの方法を提供し、かつ、前記第１および第２のねじ切りの各々は、軸方向へ互いから分離された２つの部分に分離され、
前記ねじ切り部の間に収容される前記接続部の長さの一部にわたって延びる接触ゾーンでは、前記第１の雄型筒状エレメントは半径方向外方に向かう、前記第２の雌型筒状エレメントは半径方向内方に向かうとともに、組合せ中に前記接触ゾーンの軸方向全長にわたって一方を他方に嵌合する平滑表面を有し、
前記第１の雄型筒状エレメントよりも大きな拡張後のスプリングバックによる戻り量を前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントに付与し、前記平滑表面の間での半径方向の締まりばめによって局所的密閉接触を確立する手段が設けられることを特徴とする。

本発明の任意の相補的または代替的な特徴は以下の通りである。

前記平滑表面は、円筒状であり、一方を他方に自由に摺動する；
前記第１の雄型筒状エレメントおよび前記第２の雌型筒状エレメントの半径方向厚さは、前記接触ゾーンの全長にわたって一定である；
前記平滑表面の間の直径方向の隙間が０．１〜０．８ｍｍの範囲内である；
半径方向の締まりばめによる前記密閉接触は、前記接触ゾーンにわたって分布される少なくとも２つ環状領域内で確立される；
前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントの半径方向厚さｅ_２は、前記ねじ切り部の領域内のその厚さに対して減少される；
前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントのうち最小半径方向厚さｅ_２とそれに対向する前記第１の雄型筒状エレメントの半径方向厚さｅ_１との間の比率は、０．２５〜０．７の範囲内である；
前記比率が０．３５〜０．５の範囲内である；
前記第２の雌型筒状エレメントの半径方向厚さが、前記接触ゾーンのいずれかの側にそれぞれ位置される２つの遷移ゾーン内で徐々に増加する；
前記第２の雌型筒状エレメントの減少された厚さのゾーンは、前記第２の雌型筒状エレメントよりも低いヤング係数および／またはそれより高い降伏強度を有する材料で少なくとも部分的に充填される；
前記第２の雌型筒状エレメントの減少された厚さは、前記第２の雌型筒状エレメントよりも低いヤング係数および／またはそれより高い降伏強度を有する材料から形成されるリングによって取り囲まれる；
前記第１の雄型筒状エレメントは非常に長いチューブの一端部に形成され、前記第２の雌型筒状エレメントは、前記非常に長いチューブにさらに長いチューブを接続するためのカップリングの一端部に形成される；
前記カップリングは、より低いヤング係数および／またはより高い降伏強度を有することによって前記非常に長いチューブと異なる材料で形成される；
前記第１の雄型筒状エレメントと前記第２の雌型筒状エレメントとはそれぞれ２つの非常に長いチューブに属する；
前記接触ゾーン内の前記第１の雄型筒状エレメントの半径方向厚さｅ _１ と、前記１つまたは複数の非常に長いチューブのそれらの長さの大部分にわたる半径方向厚さとの比率が０．４〜０．８の範囲内であることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の方法。

前記第１の雄型筒状エレメントおよび前記第２の雌型筒状エレメントは、組合せの終わりに相互に接触する第１および第２の軸方向当接表面をそれぞれ有する；
前記第１の雄型筒状エレメントは、その自由端部に、環状舌部と、前記舌部に隣接するとともにそれに対して軸方向に後退させられた横断表面とにより構成され、かつ、前記第１のエレメントの内周表面に接続される第１の軸方向当接表面を有する環状リップを備え、
前記第２の雌型筒状エレメントは、前記雄型リップと相応し、かつ、環状溝とそれに隣接する横断表面とによって構成されるとともに前記第２の雌型筒状エレメントの内周表面に接続される第２の軸方向当接表面を有するハウジングを備え、
前記舌部は前記溝に収容される；
前記ハウジングの半径方向内方周に向く表面には、前記軸方向当接表面に向かって軸方向へ向く第１のフランクと前記軸方向当接表面と反対側に軸方向へ向く第２のフランクとを有するとともに凹んだ弓形輪郭を備える環状チャネルが設けられ、
前記第１の壁面によって前記ハウジングの傾斜肩部が規定され、
半径方向外方に向く前記環状リップの周表面上には前記軸方向当接表面と反対側に軸方向へ向く傾斜肩部が形成され、
前記傾斜肩部と前記傾斜肩部は、半径方向への拡張中に互いに軸方向にずれを生じて半径方向の締まりばめにより相互に密閉接触する；
前記第１および第２のねじ切りは、最大で１２．５％のテーパーで先細りされる；
各エレメントの前記ねじ切りは、共通のテーパー状表面に沿って位置される；
前記第１および第２のねじ切りは直線状であり、各ねじの２つの部分は異なる直径を有する；
前記第１の雄型筒状エレメントおよび前記第２の雌型筒状エレメントは、拡張に先立って半径方向の締まりばめにより互いに密閉接触する表面を有する；
前記表面のそれぞれは、前記第１の雄型筒状エレメントの自由端部の近傍に位置される；
前記表面のそれぞれは、前記接触ゾーンと、前記第１の雄型筒状エレメントの最小直径のねじ切り部との間に位置される；
拡張度が１０％〜３０％の範囲内である；
拡張度が１５％〜２５％の範囲内である。

また、本発明は、上記で規定された方法によって得られるようなねじ山付き筒状接続部に関する。

本発明のねじ山付き筒状接続部は、
第１の雄型ねじ切りを有する第１の雄型筒状エレメントと、
第１のねじ切りが組合される第２の雌型ねじ切りを有する第２の雌型筒状エレメントを備え、
前記第１および第２のねじ切りの各々は、軸方向へ互いから分離された２つの部分に分離され、
前記第１の雄型筒状エレメントおよび前記第２の雌型筒状エレメントが、前記ねじ切り部の間に含まれる前記接続部の長さの一部にわたって延びる接触ゾーン内では、ねじ切り部の領域内でその厚さに対して減少された半径方向の厚さを有し、前記雄型および雌型エレメントが、互いに向けて半径方向に向くそれぞれの表面を有し、その表面の間では密閉接触が半径方向の締まりばめによって局所的に確立される；
第１の雄型ねじ切りを有する第１の雄型筒状エレメントと、前記第１のねじ切りと相応する第２の雌型ねじ切りを有する第２の雌型筒状エレメントとを備え、前記第１のねじ切りが、２つのエレメントが接続位置にあるように前記第２のねじ切りに組合された初期のねじ山付き筒状接続部であって、
前記第１および第２のねじ切りの各々は、軸方向へ互いから分離された２つの部分に分離され、
前記ねじ切り部の間に含まれる前記接続部の全長の一部にわたって延びる接触ゾーンでは、前記第１の雄型筒状エレメントは半径方向外方に向かう、前記第２の雌型筒状エレメントは半径方向内方に向かうとともに、前記接触ゾーンの軸方向全長にわたって一方を他方に嵌合する平滑表面を有し、
前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントに前記第１の雄型筒状エレメントよりも大きな拡張後のスプリングバックによる戻り量を付与するとともに前記平滑表面の間での半径方向の締まりばめによって局所的な密閉接触を確立する手段が設けられる。

本発明の特徴と利点は、添付の図面を参照して以下の記述において詳細に説明される。

図１と図２はそれぞれ雌型筒状エレメント２および雄型筒状エレメント１を示す。エレメント１は非常に長いチューブ１１の一端部に形成され、エレメント２は符号１１のような２つのチューブを接続するようにした筒状カップリング１２の一端部に形成されている。符号１１のような複数のチューブは符号１２のようなカップリングを介して同時に接続可能であり、それぞれのチューブは符号１のような２つのネジ山付きエレメントをその２の端部に有しており、それぞれのカップリングはその２つの端部に２つのネジ山付きエレメント２を有しており、たとえばオイルウエル用に設けられた一連のチューブを形成するようにしている。

エレメント１は、軸方向に互いから分離された２つの部分３ａ，３ｂに分離された雄型筒状ねじ切りを有する。部分３ａは、エレメント１の自由端部から最も遠く、自由端部に最も近い部分３ｂよりも大きな直径を有している。同様に、雌型エレメント２は、雄ねじ切りの部分３ａ，３ｂとそれぞれ整合する２つの部分４ａ，４ｂに雌型筒状ねじ切りを有し、部分４ａは雌型エレメント２の自由端部までほぼ延びている。

雄型ねじ切りの部分３ｂは、半径方向外方へ向かう周表面７を有する雌型リップ５によって雄型の自由端側から延びている。

雄型エレメントに対応して、雌型エレメントは、半径方向内方へ向かう周表面８を有する雌型ハウジングを有する。

エレメント１の自由端部９は、軸方向に突出する舌部１３と、この舌部１３に関して後退させられた横断表面１５とによって形成されており、この横断表面１５は、この舌部１３とエレメント１の内周表面との間に延びている。雌型エレメント２は、エレメント１の端部表面９と整合する環状表面１０を有しており、その端部表面は、舌部１３を収容できる溝１４と、表面１５と協働可能である横断表面１６とによって形成されている。表面９，１０は、相互に当接接触して２つの筒状エレメントの組合せを制限している。表面７，８の小さな隙間とのネスティングおよび配置は、拡張に先立つとともに拡張度が約１５％を超えない場合の拡張の後に、ねじ山付き接続部の密閉を保証できる。これらの表面の構成と拡張中および拡張後のそれらの表面の動作とについての相補的情報は、ＷＯ−Ａ−０２／０１１０２において見つけられ得る。

図３は、当接表面９，１０が相互に支持接触（軸受接触）するまで組合せることによって接続されるエレメント１，２を示しており、ねじ切り部３ａ，３ｂはそれぞれねじ切り部４ａ，４ｂに組合される。

本発明によれば、ねじ切り部４ａ，４ｂの間に含まれた長さを持つゾーン２０では、雌型エレメント２は、ねじ切り部４ａ，４ｂに対向する外径よりも小さな均一な外径と、均一な内径とを有しており、その結果、ねじ切り部の領域における半径方向厚さよりも小さい一定の半径方向厚さｅになる。対応するゾーン２０では 雄型エレメント１は、エレメント２の内径とほぼ等しい一定の外径を有しており、２つのエレメントはゾーン２０において穏やかな摩擦の下で順応するようにしている。ゾーン２０の軸方向の何れかの側に位置された遷移ゾーン２３，２４では、エレメント２の半径方向厚さとその外径とは、ゾーン２０からの距離とともに徐々に増加する。

用語「穏やかな摩擦」とは、たとえば、直径０．２５ｍｍのオーダーの円筒表面２１，２２の間の小さな隙間を意味している。

表面２１，２２のこのような配置によって、組合せ中の前記表面の磨耗リスクが回避可能になり、この段階での磨耗は、引き続いて表面２１，２２の間の密閉接触の生成を妨げる危険がある。

なお、このゾーン２０に沿って、雌型エレメントの厚さｅ_２は、雄型エレメントの厚さｅ_１よりも実質的に薄い。

本発明の相補的な有利な特徴によれば、半径方向外方に向かう雄型エレメントの表面は、表面２１とねじ切り部３ｂとの間に、表面２２と半径方向内方に向かう雌型エレメントの表面上のねじ切り部４ｂとの間に介在されるテーパー状表面１８と結合するテーパー状表面１７を有する。また、組合せ終了時での表面１７と表面１８との間での半径方向のコーン対コーンの締まりばめ(cone-cone interference fit)は、拡張に先立って密閉を提供する。この密閉は、拡張後に存在する必要はない。

他の形状は、表面１７，１８に対して可能であり、たとえば、図１０に示されているように、ドーム（半球形）状表面１７とテーパー状表面１８に対して可能である。

図４は、雄型ねじ切り３ａ，３ｂを形成したねじ山の台形状輪郭を示す。この台形状輪郭の小さな基部Ｂ１は、ねじ切りの大径上に位置してねじ山の頂を形成し、結果として、大きな基部Ｂ２は、小径上に位置してねじ山の基部を形成する。各ねじ山の２つのフランクは同じ方向に傾斜されており、フランクＦ１は、それが属するねじ山付きエレメントの自由端部の方に向いており、スタブフランク（stabbing flank）と呼ばれており、半径方向の平面に対して他のフランクＦ２よりも傾斜している。後者のフランクは、それが属する接続部の下方チューブと、列の中でそれの下に位置されるチューブとの重みを支えているので、荷重フランクと呼ばれる。フランクＦ１，Ｆ２は、丸い部分を介してねじ山の頂および根元に接続されている。

雌型ねじ切り４ａ，４ｂのねじ山は同様な輪郭を有し、台形の小さな基部は、ねじ切りの小径上にあり、大きな基部は大径上にある。

図５は、全体の２５％まで半径方向の拡張後のねじ山付き接続部を示す。使用条件下での密閉テストにより達成される接触圧を決定することによって、表面２１，２２における相互の半径方向締まりばめによる密閉接触が、軸方向に互いに分離されたゾーン２０の２つの環状領域２５，２６に確立されることが示されることがある。

表面２１と表面２２との間の接触圧は、拡張後の雄型エレメントよりも雌型エレメントの方が高いスプリングバックによる戻り量に起因している。

図５の実施の場合には、雌型エレメントのより高いスプリングバックによる戻り量は、ねじ切り部４ａ，４ｂの領域における雌型エレメントの厚さに対して接触ゾーン２内の雌型エレメント２の減少された厚さｅ_２によって得られ、このように、厚さｅ_２は、雄型エレメント上で対応する厚さｅ_１よりも実質的に小さい。

この実施において、比率ｅ_２／ｅ_１が（雌／雄型のスプリングバックによる戻り量の差が十分ではないので）高過ぎず、また（不十分な機械的強度として）低過ぎない時に、接触圧に対する最適な効果が得られる。従って、比率ｅ_２／ｅ_１の好適な選択は０．２５〜０．７の範囲内であり、より好ましくは、０．３５〜０．５の範囲内である。

同様に、使用動作を最適にするために、ｅ_１とチューブの厚さとの間での比率が高過ぎず（＞０．８）または低過ぎない（＜０．４）ことは有利である。

下の表は、以下の条件下で仕上げられたエレメント解析（ＦＥＡ）により計算された接触圧の特性値を示す：
・ チューブの外径：１９３．７ｍｍ（７″５／８）；
・ チューブ厚（ｅ_ｔ）：９．５３ｍｍ（２９．７ １ｂ／ｆｔ）；
・ 「左側」および「右側」接続部を備え、左側接続部から右側接続部へボールが変位するねじ山付き筒状接続部：
・ 厚さｅ_２：２．６１ｍｍ；
・ 厚さｅ_１：６．９７ｍｍ；
従って、ｅ_２／ｅ_１＝０．３７；
ｅ_１／ｅ_ｔ＝０．７３；
・ ゾーン２０の長さ：約２５ｍｍ；
・ 拡張度：２５％；
・ チューブおよびカップリングに対して同じ材料。

表面２１と表面２２との間で計算された接触圧（中央シール）は、接触の幅に沿って組み入れられ、下の値は、Ｎ／ｍｍで表され、その組み入れ用の値である。

中央シール用に得られた値は、ボールが雄型エレメントから雌型エレメントに向かって変位されても（左側接続）または雌型エレメントから雄型エレメントに向かって変位されても（右側接続）、２５％の拡張にもかかわらず優れている。

更なる実施では、雄型エレメントに対する雌型エレメントのより高いスプリングバックによる戻り量は、チューブ１１よりも低いヤング係数Ｅを持つ材料から形成され、および／またはチューブ１１よりも高い降伏強度を有するように処理された材料から形成されたカップリング１２を使用して増大される。

このように、処理されたスチールチューブは、５５０ＭＰａの降伏強度用に使用可能であり、処理されたチタン合金カップリングは、６８０ＭＰａの降伏強度用に使用可能であり、チタン合金のヤング係数は、スチールのうちの６０％のオーダーである。

このような材料の使用は、好適な範囲内の値よりも高いｅ_２／ｅ_１値での接触圧に対して顕著な技術的効果を有することができる。

図１３で示される変形例では、かなりの厚さｅ_２を持つチューブと異なる材料から形成されるカップリングを備えることよりもむしろ、ｅ_２／ｅ_１が０．２５〜０．７の範囲内にあるように相対的に小さな厚さｅ_２が保持可能であるが、減少された厚さのゾーンに向かうカップリングの外周表面の外側での利用可能空間が、再補充によって、たとえば、溶接により充填材を配置することによって、より大きな程度またより小さな程度まで充填可能であり、低いヤング係数および／または高い降伏強度を持つ材料から形成可能である。

たとえば、硬い耐磨耗性材料から形成される再補充（refilling）が予想される。あるいは、そのような材料で形成されたリング２８は、外側へ減少された厚さのゾーン上に挿入可能であり、図１４から理解される。このリングは、分割または収縮可能である。

図６および図７は、図１および図２に類似した図であり、テーパー状のねじ山を有する筒状エレメントを示している。雄型エレメント３１のねじ切り部３３ａ，３３ｂにおけるねじ山の基部および頂は、共通のテーパー状表面で雌型エレメント３２のねじ切り部３４ａ，３４ｂと同様である。エレメント３１の自由端部３９と反対側では、ねじ切り部３３ａは、なくなりつつあるねじ山またはなくなったねじ山、すなわち、ゼロまで徐々に減少する高さを有するネジ山を備えている。

図示されない変形例では、各ねじ切りの２つの部分は、同じテーパーまたは異なるテーパーを有する個別のテーパー状表面に配置されている。

ねじ切り部３４ａ，３４ｂの間に位置された接触ゾーン５０において、雌型エレメント３２は、平滑な円筒状内周表面５１と、ねじ切り部３４ａ，３４ｂの領域内でエレメント３２の外径に対して減少された直径を有する円筒状外周表面とによって定義された半径方向厚さｅ_２を有する。従って、この厚さｅ_２は、ゾーン５０における雄型エレメント３１の半径方向の厚さｅ_１よりも小さく、かつ、ねじ切り部３４ｂの領域とねじ切り部３４ａの領域とにおいて、すくなくともゾーン５０に最も近い領域においてエレメント３２の半径方向の厚さよりも小さく、エレメント３２の厚さは、ねじ切り部３４ａのテーパーのために自由端部の方向に徐々に減少している。ゾーン５０の軸方向の何れかの側に位置される遷移ゾーン５３，５４では、エレメント３２の半径方向の厚さとその外径とは徐々に増大している。

図７は、ねじ山付き接続部の接触ゾーン５０において、雄型エレメント３１が、図２の表面２２に類似した平滑な円筒状の内周表面を有することを示している。

この実施において、図１および図２の表面１７，１８の役割は、雄型エレメントの自由端部３９に隣接する雄型テーパー状円錐表面５７と、雌型エレメントの自由端部に対してねじ切り部３４ｂを越えて位置するとともに結合される雌型テーパー状円錐表面５８とによって果たされる。

図８の変形例では、雌型ハウジングの半径方向内方に向かう周表面は、半径約１０ｍｍの円形の弧としてほぼ形成された凹状輪郭を有する環状チャネル４４を備えており、第２の軸方向当接表面１０の側で周壁４５の第１の部分に接続されるとともに、その反対側で壁部４５とほぼ同じ直径を有する周壁４０に第２の部分に接続され、周壁側の第２の部分上のチャネル４４のフランクが傾斜肩部４１を規定している。

この同じ変形例では、半径方向外方に向かう雄型リップ５の周表面７は、傾斜肩部４３と軸方向当接部９の第１の表面との間に配置された円筒状部４７を備えている。チャネル４４の基部と円筒状部４７との間の空間および隙間によって、組合せ中にグリースの適切な排気が可能となる。

接続部の拡張中に、チャネル４４の凹形状は、対応する凸形状をリップの周表面７に押し付ける。

半径方向の拡張は、ハウジングの傾斜肩部４１とリップの傾斜肩部４３との相対的ずれをもたらす軸方向のずれを引き起こす。軸回りの拡張方向は問題ではなく、傾斜肩部４１，４３の間の接触は、リップの傾斜肩部４３に対してハウジングの傾斜肩部を閉ざすこと、または、その逆、すなわち、ハウジングの傾斜肩部４１に対してリップの傾斜肩部４３を閉ざすことから生じる。

このように、拡張の半径方向の変形は、リップ５およびハウジング６の軸方向変形を引き起こす。リップの傾斜肩部４３は、ハウジングの傾斜肩部４１と少なくとも１点で接触しており、またはその逆である。この密閉接触は、張力を受けても安定している。それは、拡張度が増加する時に強化される。

チャネルは、より大きくて舌部１３と溝１４のフランクとの間の接触を働きかけるようにする局部的湾曲を雄型リップに押し付ける。この接触は、流体のほぼ内圧下でリップの動作をロックするとともに安定化する。

図９は、本発明の方法で使用されるのに有利でありそれ自体公知である拡張ルールまたはボールの半面図である。ボール６０は円筒状領域６１を有し、その領域の直径は、望ましい拡張度の関数として選択され、その領域は、丸い部分６２を介してテーパー状領域６３に接続され、後者は、半径方向端面６４に延びている。端面６４の直径は、テーパー状領域６３の小さな基部を構成し、筒状エレメントの初期の内径よりも小さく、そのような内径によってボールが端部６４を介して中に係合可能であり、筒状エレメントの内径は、領域６３の前進によって徐々に増大される。ボールの動作の詳細な説明は、ＷＯ−Ａ−０２／０１１０２の中で見出し得る。

丸い部分６２の半径Ｒは、１．２７〜６．３５ｃｍの範囲内であり、テーパー状領域の頂部の半角αは、約１０度であることが有利である。

本発明の接続部が、非常に長いチューブとカップリング（連結された接続部）との間に形成されるものとして上述されたが、本発明は、２つの非常に長いチューブの間に形成された接続部と、たとえば鍛造によって特に非常に長いチューブに形成された一体的接続部とに適用可能あり、または、たとえば溶接によってチューブに締着されたエレメントによって構成される接続部に適用可能である。更に、ねじ山付きエレメントの軸方向当接表面は、舌部および溝とともに記述されたもの以外の形状を有することも可能である。

一体的接続部の場合には、高価な鍛造によりチューブの端部の上方で実質的に厚くすることは別として、チューブの厚さは、図３に示されるタイプの接続部を製造するのに不十分であることがわかる。

これは、そこで雌型の軸方向当接部が除去されるべきであることを意味している。図１１および図１２は、図３のこのような変形例を示しており、図１および図２のものと同じエレメントを、特に、直線状ねじ切り部３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと、雌型エレメントが減少された厚さｅ_２を有するねじ切り部の間に位置される接触ゾーン２０とを示すためにとともに、表面２１，２２の間での拡張後の半径方向の干渉によって密閉接触を確立するために同一の参照符号を使っている。

それから、雌型の当接表面が無いので、そのような当接部を有する接続部の軸方向当接部を当接させる（突き合わせる）時に生じるように、組合せトルクの急激な上昇によって組合せの終わりを決定することができない。

しかしながら、公知の方法では、雄型および雌型エレメントの外側の上の基準マークを突き合わせることによって、軸方向の当接部の無い接続部に関して組合せの終了を定義することができる。

雌型当接部が無いことによって、リップ７５の外方に向く周表面と内方に向く雌型エレメントのそれとの間の拡張後に密閉接触が無くなってしまうことは明らかである。

本発明の方法によって得られるねじ山付き接続部は、ケーシングまたはライナーよりなる掘削および井戸掘りに特に適するものであり、一方、従来の拡張のない技術は、到達すべき深さに依存して、複数の共軸コラムを配置することを伴っている。

本発明の方法で使用されるようにした雌型筒状エレメントの軸方向の半断面図である。 本発明の方法で使用されるようにした雄型筒状エレメントの軸方向の半断面図である。 相互組合せ終了時の２つの筒状エレメントを示す図１および図２に類似した図である。 図２の雄型筒状エレメントの雄型ねじ切りの輪郭を示す。 図１および図２のエレメントから得られる本発明のねじ山付き筒状接続部の軸方向の半断面図である。 本発明の更なる実施に関連する図１に類似した図である。 本発明の更なる実施に関連する図２に類似した図である。 図３の組立体の変形例の拡大スケールの部分図である。 本発明の方法において接続部を拡張する際に使用されるボールの半面図である。 拡張に先立って密閉を形成するようにした雄型表面および雌型表面の変形例を示す。 本発明の更なる実施に関連する図１に類似した図である。 本発明の更なる実施に関連する図２に類似した図である。 雌型エレメントの厚みが減少された部分の変形例の細部である。 雌型エレメントの厚みが減少された部分の変形例の細部である。

Claims (28)

1. 第１の雄型ねじ切り（３ａ，３ｂ）を有する第１の雄型筒状エレメント（１１）と、前記第１の雄型ねじ切りと相応する第２の雌型ねじ切り（４ａ，４ｂ）を有する第２の雌型筒状エレメント（２）とを備えた初期のねじ山付き筒状接続部から出発し、前記第１のねじ切りを第２のねじ切りに組合せて前記２つのエレメントを接続位置に置き、前記筒状エレメントの内径よりも大きいとともに前記接続部の軸方向に変位させられている直径を有する拡張ツール（６０）を使用して前記初期のねじ山付き筒状接続部を可塑変形の領域内で直径拡張を被る密閉ねじ山付き筒状接続部を製造する方法であって、
   前記第１および第２のねじ切りの各々は、軸方向へ互いから分離された２つの部分（３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）に分離され、
   前記ねじ切り部の間に収容される前記接続部の長さの一部にわたって延びる接触ゾーン（２０）では、前記第１の雄型筒状エレメントは半径方向外方に向かう、前記第２の雌型筒状エレメントは半径方向内方に向かうとともに、組合せ中に前記接触ゾーンの軸方向全長にわたって一方を他方に嵌合する平滑表面（２１，２２）を有し、
   前記第１の雄型筒状エレメントよりも大きな拡張後のスプリングバックによる戻り量を前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントに付与し、前記平滑表面の間での半径方向の締まりばめによって局所的密閉接触を確立する手段が設けられることを特徴とする方法。
2. 前記平滑表面は、円筒状であり、一方を他方に自由に摺動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の雄型筒状エレメントおよび前記第２の雌型筒状エレメントの半径方向厚さ（ｅ_１，ｅ_２）は、前記接触ゾーンの全長にわたって一定であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記平滑表面の間の直径方向の隙間が０．１〜０．８ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 半径方向の締まりばめによる前記密閉接触は、前記接触ゾーンにわたって分布される少なくとも２つ環状領域（２５，２６）内で確立されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントの半径方向厚さｅ_２は、前記ねじ切り部の領域内のその厚さに対して減少されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントのうち最小半径方向厚さｅ_２とそれに対向する前記第１の雄型筒状エレメントの半径方向厚さｅ_１との間の比率は、０．２５〜０．７の範囲内であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記比率が０．３５〜０．５の範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記第２の雌型筒状エレメントの半径方向厚さが、前記接触ゾーンのいずれかの側にそれぞれ位置される２つの遷移ゾーン（２３，２４）内で徐々に増加することを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記第２の雌型筒状エレメントの減少された厚さゾーン（ｅ_２）は、前記第２の雌型筒状エレメントよりも低いヤング係数および／またはそれより高い降伏強度を有する材料（２７）で少なくとも部分的に充填されることを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の方法。
11. 前記第２の雌型筒状エレメントの減少された厚さ（ｅ_２）ゾーンは、前記第２の雌型筒状エレメントよりも低いヤング係数および／またはそれより高い降伏強度を有する材料（２８）から形成されるリングによって取り囲まれることを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の方法。
12. 前記第１の雄型筒状エレメントは非常に長いチューブの一端部に形成され、前記第２の雌型筒状エレメントは、前記非常に長いチューブにさらに長いチューブを接続するためのカップリングの一端部に形成されることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法。
13. 前記カップリングは、より低いヤング係数および／またはより高い降伏強度を有することによって前記非常に長いチューブと異なる材料で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１の雄型筒状エレメントと前記第２の雌型筒状エレメントとはそれぞれ２つの非常に長いチューブに属することを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法。
15. 前記接触ゾーン内の前記第１の雄型筒状エレメントの半径方向厚さｅ _１ と、前記１つまたは複数の非常に長いチューブのそれらの長さの大部分にわたる半径方向厚さとの比率が０．４〜０．８の範囲内であることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の方法。
16. 前記第１の雄型筒状エレメント（１）および前記第２の雌型筒状エレメント（２）は、組合せの終わりに相互に接触する第１および第２の軸方向当接表面（９，１０）をそれぞれ有することを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の方法。
17. 前記第１の雄型筒状エレメントは、その自由端部に、環状舌部（１３）と、前記舌部に隣接するとともにそれに対して軸方向に後退させられた横断表面（１５）とにより構成され、かつ、前記第１の雄型筒状エレメントの内周表面に接続される第１の軸方向当接表面（９）を有する環状リップを備え、
    前記第２の雌型筒状エレメントは、前記環状リップと相応し、かつ、環状溝（１４）とそれに隣接する横断表面（１６）とによって構成されるとともに前記第２の雌型筒状エレメントの内周表面に接続される第２の軸方向当接表面（１０）を有するハウジングを備え、
    前記舌部（１３）は前記溝（１４）に収容されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記ハウジングの半径方向内方周に向く表面には、前記軸方向当接表面に向かって軸方向へ向く第１の壁面と前記軸方向当接表面と反対側に軸方向へ向く第２の壁面とを有するとともに凹んだ弓形輪郭を備える環状チャネル（４４）が設けられ、
    前記第１の壁面によって前記ハウジングの傾斜肩部（４１）が規定され、
    半径方向外方に向く前記環状リップの周表面上には前記軸方向当接表面と反対側に軸方向へ向く傾斜肩部（４３）が形成され、
    前記傾斜肩部（４１）と前記傾斜肩部（４３）は、半径方向への拡張中に互いに軸方向にずれを生じて半径方向の締まりばめにより相互に密閉接触することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１（３）および第２（４）のねじ切りは、最大で１２．５％のテーパーで先細りされることを特徴とする請求項１〜１８の何れか一項に記載の方法。
20. 各エレメントの前記ねじ切りは、共通のテーパー状表面に沿って位置されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記第１（３）および第２（４）のねじ切りは直線状であり、各ねじの２つの部分は異なる直径を有することを特徴とする請求項１〜１８の何れか一項に記載の方法。
22. 前記第１の雄型筒状エレメントおよび前記第２の雌型筒状エレメントは、拡張に先立って半径方向の締まりばめにより互いに密閉接触する表面（１７，１８）を有することを特徴とする請求項１〜２１の何れか一項に記載の方法。
23. 請求項１９または２０に従属して、前記表面のそれぞれは、前記第１の雄型筒状エレメントの自由端部の近傍に位置されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 請求項２１に従属して、前記表面のそれぞれは、前記接触ゾーンと、前記第１の雄型筒状エレメントの最小直径のねじ切り部との間に位置されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
25. 拡張度が１０％〜３０％の範囲内であることを特徴とする請求項１〜２４の何れか一項に記載の方法。
26. 拡張度が１５％〜２５％の範囲内であることを特徴とする請求項１〜２５の何れか一項に記載の方法。
27. 請求項１〜２６の何れか一項に記載の方法によって得られるねじ山付き筒状接続部であって、
    第１の雄型ねじ切りを有する第１の雄型筒状エレメント（１）と、
    第１のねじ切り（３）が組合される第２の雌型ねじ切りを有する第２の雌型筒状エレメントとを備え、
    前記第１および第２のねじ切りの各々は、軸方向へ互いから分離された２つの部分（３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）に分離され、
    前記第１の雄型筒状エレメントおよび前記第２の雌型筒状エレメントが、前記ねじ切り部の間に含まれる前記接続部の長さの一部にわたって延びる接触ゾーン（２０）内では、互いに向けて半径方向に向くそれぞれの表面（２１，２２）を有し、その表面の間では密閉接触が半径方向の締まりばめによって局所的に確立されることを特徴とするねじ山付き筒状接続部。
28. 請求項１〜２６の何れか一項に記載の方法を実施するために、第１の雄型ねじ切り（３ａ，３ｂ）を有する第１の雄型筒状エレメント（１）と、前記第１のねじ切りと相応する第２の雌型ねじ切り（４ａ，４ｂ）を有する第２の雌型筒状エレメント（２）とを備え、前記第１のねじ切りが、２つのエレメントが接続位置にあるように前記第２のねじ切りに組合された初期のねじ山付き筒状接続部であって、
    前記第１および第２のねじ切りの各々は、軸方向へ互いから分離された２つの部分（３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ）に分離され、
    前記ねじ切り部の間に含まれる前記接続部の全長の一部にわたって延びる接触ゾーン（２０）では、前記第１の雄型筒状エレメントは半径方向外方に向かう、前記第２の雌型筒状エレメントは半径方向内方に向かうとともに、前記接触ゾーンの軸方向全長にわたって一方を他方に嵌合する平滑表面（２１，２２）を有し、
    前記接触ゾーン内の前記第２の雌型筒状エレメントに前記第１の雄型筒状エレメントよりも大きな拡張後のスプリングバックによる戻り量を付与するとともに前記平滑表面の間での半径方向の締まりばめによって局所的な密閉接触を確立する手段が設けられることを特徴とする初期のねじ山付き筒状接続部。

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