JP4898455B2 - ねじ管継手の耐疲労性の改善方法及びそれを実施するためのねじ管継手 - Google Patents
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Description
ー 前記の径方向荷重移動領域はi)ねじ底面包絡線に関し、少なくとも1つのねじのねじ底面上に形成された少なくとも1つの螺旋状突起物の頂とii)対応するねじのねじ頂面上の向かい合った領域によって構成される。
ー 1つまたは複数の突起物が雄ねじ底面上に配置される。
ー 突起物の頂は凸状に丸くなっている。
ー 突起物は、1つまたは複数の凹状に丸くなっている部分を介してねじ底部につながっている。
ー 前記突起物は、考慮下のねじのねじ底面上に形成された螺旋状リブの頂によってそれぞれ構成される。
ー 前記径方向荷重移動領域は、雄ねじのねじ底面に沿って軸方向に連続する少なくとも二つのリブの頂よりなる。
ー 前記径方向荷重移動領域は、考慮下のねじのねじ底面上の荷重面の基底部から挿入面の基底部まで伸びているボスの頂からなる。
ー 前記径方向荷重移動領域は、考慮下のねじの1つの面上にあるボスの頂からなる。
ー 対応するねじのねじ頂面にある前記の向かい合った領域は、それぞれ、各突起物を部分的に覆うくぼんだ螺旋を有する。
ー 前記径方向荷重移動領域は、雄ねじおよび雌ねじの挿入面のそれぞれの中間領域から構成され、前記中間領域はねじ軸に対し前記面の隣接する領域より小さな角度を形成している。
ー 前記中間領域とねじ軸間の角度は、実質的にゼロである。
ー 前記径方向荷重移動領域は、雄ねじおよび雌ねじの挿入面の径方向高さの大部分で雄ねじおよび雌ねじの挿入面を構成している傾斜面である。
ー 前記傾斜面とねじ軸の角度は、20度から30度の範囲にある。
ー 前記傾斜面とねじ軸の角度は、約27度である。
ー 本発明は、完全ねじと名づけられた完全高さねじの領域に実施される。
ー 本発明は、完全ねじ領域と不完全ねじ領域、特にランアウトねじ領域の両方に実施される。
ー 雄ねじの輪郭は、ねじ底面を規定し前記傾斜面と接する第一の凹状円曲部分からなる。
ー 雄ねじの輪郭は、第一の円曲部分より小さな曲率をもち、その部分と荷重面に接する第二の凹状円曲部分からなる。
ー 雌ねじ底面を規定する溝は、荷重面により構成される第一の壁から雌ねじの傾斜面につながる第二の壁まで軸方向に伸びている。
ー 前記溝の輪郭は、前記第一および第二の壁にそれぞれ接し、中央円曲部より小さい曲率を持つ第一および第二の凹状円曲部により囲われた中央凹状円曲部からなる。
ー 雌ねじの輪郭は、第二の円曲部と前記傾斜面につながる凸状円曲部からなり、凸状円曲部と第二の円曲部間の湾曲部は第二の壁を構成している。
ー 前記径方向荷重移動領域は、i)ねじ底面包絡線に関し、少なくとも1つのねじのねじ底面上に形成された少なくとも1つの螺旋状突起物の頂とii)対応するねじのねじ頂面上に向かい合った領域によって構成される。
ー 前記径方向荷重移動領域は、考慮下のねじのねじ底面上の荷重面の基底部から挿入面の基底部まで伸びているボスの頂からなる。
ー 前記径方向荷重移動領域は、考慮下のねじの1つの面上にあるボスの頂からなる。
ー 前記径方向荷重移動領域は、雄ねじおよび雌ねじの挿入面のそれぞれの中間領域から構成され、前記中間領域はねじ軸に対し、前記面の隣接する領域より小さな角度を形成する。
ー 前記径方向荷重移動領域は、雄ねじおよび雌ねじの挿入面の径方向高さの大部分で雄ねじおよび雌ねじの挿入面を構成している傾斜面であり、雄ねじの輪郭は、ねじ底面を規定し前記傾斜面と接する第一の凹状円曲部分からなる。
ー 前記径方向荷重移動領域は、雄ねじおよび雌ねじの挿入面の径方向高さの大部分で雄ねじおよび雌ねじの挿入面を構成している傾斜面であり、雌ねじ底面を規定する溝は、荷重面により構成される第一の壁から雌ねじの傾斜面につながる第二の壁まで軸方向に伸びている。
図7は、図1のねじを雄ねじ管要素に応用した図である。
「buttress」ねじは、6.25%(1/16)のテーパ、1インチ当たり5個のねじ山、プラス3度の荷重面角度、プラス10度の挿入面角度をもっている。
他のねじでも特に「buttress」ねじ型由来であれば使用できる。
二重の円曲部32+33は、荷重面10の基底部で応力集中を最小限に抑える事ができる。
a)ねじにより生じた荷重面および挿入面の両方にかかる元応力により、ねじ底面での幾何学的応力集中係数を低減できる。
b)挿入面31、36での支持が軸方向圧力や曲げ荷重下で起こりうる軸迫台(図7中に示す)を軽減できる。
c)挿入面31、36の軸に対する角度27度(すなわち、軸垂直線に対し63度)により、径方向干渉により発生するねじりモーメントに対して上記面の軸方向の支持により発生するねじりモーメントを最小化できる。
挿入面の角度が軸に対し40度を超えると、軸支持の構造体ねじりモーメントへの寄与が大きくなりすぎ、不利になる。角度は望ましくは30度未満に保つ。
さらに、角度が大きくなりすぎると、ねじ幅公差を大幅に減らす必要が生じ、ねじの製作コストが上がる。同様に、角度が十分に小さいと、ねじ頂面に一定の柔軟性を与える事ができ、荷重を荷重面によりよく分配することができる。
反対に、軸に対し20度未満の挿入面角度は、ねじに過剰な軸方向障害をもたらす。
図1、2および図4乃至図6に示す実施態様では、荷重面の角度は国際特許出願WO−A−84/04352や本願出願者により売られているVAM TOPねじ継手(カタログ番号940、発行1994年7月)に述べているように、わずかに負の値でもよい。
挿入面の角度は10度未満または10度を超える事ができる。
雄ねじ底面のリブ14は、完全ねじ領域43とランアウトねじ領域44の両方ともに有利なように埋め込む事ができる。
図7の実施態様は、図2乃至図6のねじにも使用できる。
ねじのテーパは広範囲に、例えば5%−20%の範囲に変化させうる。
ねじ底面やねじ頂面は、テーパ面に配列する代わりに、継手の軸に平行して配列し、かつ、ねじは一般のテーパ付配列となるようにすることもできる。
雌ねじ管要素を超長管の端末に配置し、もう一方の端を雄ねじ管要素からなるものにすることもでき、その場合の継手は一体型とよばれる。
雌ねじ管要素を、雌ねじ要素2個つきカップリングの端末に配置して、超長管の端末に雄ねじ管要素を持たせれば、ねじ付カップリング結合となる。
ねじ継手はまた軸方向位置決め(接合点41)手段として、又密封手段42として既知の手段である。
Claims (29)
- 応力変動に曝されるねじ管継手の耐疲労性の改善方法であって、
前記継手がテーパ状の雄ねじ(3)を含む雄ねじ管要素(1)とテーパ状の雌ねじ(4)を含む雌ねじ管要素(2)からなり、
前記雄ねじ(3)と前記雌ねじ(4)は、両者を締め込むことにより、接触して、径方向に荷重が移動する径方向荷重移動領域(15)間の径方向の干渉で前記管要素の強固な相互連結を生み出し、
前記雄ねじ(3)及び前記雌ねじ(4)がそれぞれ、ねじ軸に垂直に伸びる荷重面(10、5)を有し、
前記径方向荷重移動領域(15)は、軸方向断面において、前記雄ねじのねじ底面を結ぶ包絡線から径方向に離れている少なくとも1つの面と、前記雌ねじのねじ底面を結ぶ包絡線から径方向に離れている少なくとも1つの面と、が面接触する部分からなり、
前記面は、前記ねじ軸に対して30度未満の角度を形成する事を特徴とするねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記径方向荷重移動領域は、
i)前記雄ねじ又は前記雌ねじのうち一方の前記ねじ底面上に形成された少なくとも1つの螺旋状突起物の頂面と、
ii)前記雄ねじ又は前記雌ねじのうち他方のねじ頂面上の前記螺旋状突起物の頂面に向かい合った面によって構成される
請求項1に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 1つまたは複数の前記突起物が前記雄ねじの前記底面上に配置される
請求項2に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記突起物は、凸状に丸くなっている
請求項2または請求項3に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記突起物が1つまたは複数の凹状円曲部分を介して前記ねじ底面につながっている
請求項2から請求項4の一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記突起物は、前記雄ねじ又は前記雌ねじのねじ底面上に形成された螺旋状リブによってそれぞれ構成される
請求項2から請求項5の一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじ(3)の前記ねじ底面(13)に沿って軸方向に連続する少なくとも二つの前記螺旋状リブ(14)の頂面(15)からなる
請求項6に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記雄ねじ又は前記雌ねじのねじ頂面にある前記螺旋状突起物の頂面に向かい合った領域が、それぞれ、前記各突起物を部分的に覆うくぼんだ螺旋を有する
請求項2から請求項7のうちの一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記突起物の高さが、前記ねじ底面に対し約0.2mmから0.4mmまでの範囲にある
請求項2から請求項8のうちの一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじ又は前記雌ねじの前記ねじ底面上の荷重面の基底部から挿入面の基底部まで伸びているボスの頂面からなる
請求項1に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじ又は前記雌ねじの一つの面上にあるボスの頂面からなる
請求項1に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじおよび前記雌ねじ(3a、3b)の挿入面のそれぞれの中間面(22、26)から構成され、前記中間面が前記ねじ軸に対して形成する角度は、前記中間面に隣接する部分(20、21、24,25)が前記ねじ軸に対して形成する角度より小さい
請求項1に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記中間面と前記ねじ軸間の角度が、実質的にゼロである
請求項12に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじおよび前記雌ねじの挿入面の径方向高さの大部分で前記雄ねじおよび前記雌ねじ(3a、4b)の挿入面を構成している傾斜面(31,36)である
請求項1に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記傾斜面と前記ねじ軸の角度が、20度から30度の範囲にある
請求項14に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記傾斜面とねじ軸との角度が、約27度である請求項14に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。
- 前記雄ねじの輪郭が、前記ねじ底面を規定し前記傾斜面と接する第一の凹状円曲部分(32)からなる
請求項14から請求項16のうちの一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記雄ねじの輪郭が、前記第一の凹状円曲部分(32)より小さな曲率をもち、その部分と荷重面に接する第二の凹状円曲部分(33)からなる
請求項17に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記雌ねじの前記底面を規定する溝が、荷重面(5)により構成される第一の壁から前記雌ねじの傾斜面(36)につながる第二の壁(37)まで軸方向に伸びている
請求項14から請求項18のうちの一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記溝の輪郭が、前記第一および前記第二の壁(5、37)にそれぞれ接し、中央円曲部より小さい曲率を持つ、前記第一および第二の凹状円曲部分(40,38)により囲われた中央凹状円曲部(39)からなる
請求項19に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記雌ねじの輪郭が、前記第二の凹状円曲部分(38)と前記傾斜面(36)に接する凸状円曲部(37)からなり、凸状円曲部と前記第二の凹状円曲部分間の湾曲部領域が第二の壁を構成している
請求項19または請求項20に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。 - 前記径方向荷重移動領域(15)が、完全高さねじ、あるいは完全ねじと名づけられたねじ部分に提供される請求項1乃至請求項21のうちの一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。
- 前記径方向荷重移動領域(15)が、不完全ねじ部分、特にランアウトねじ部分にも提供される請求項22に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法。
- 前記雄ねじ(3)を含む前記雄ねじ管要素(1)と前記雌ねじ(4)を含む前記雌ねじ管要素(2)からなり、前記雄ねじ(3)と前記雌ねじ(4)は、両者を締め込むことにより、接触して、径方向に荷重が移動する径方向荷重移動領域(15)間の径方向の干渉で前記管要素の強固な相互連結を生み出し、
前記径方向荷重移動領域がi)前記雄ねじ又は前記雌ねじのうち一方の前記ねじ底面上に形成された少なくとも1つの螺旋状突起物の頂面と、ii)前記雄ねじ又は前記雌ねじのうち他方のねじ頂面上の前記螺旋状突起物の頂面に向かい合った面によって構成される
請求項2から請求項9のうちの一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法を実施するためのねじ管継手。 - 前記雄ねじ(3)を含む前記雄ねじ管要素(1)と前記雌ねじ(4)を含む前記雌ねじ管要素(2)からなり、前記雄ねじ(3)と前記雌ねじ(4)は、両者を締め込むことにより、接触して、径方向に荷重が移動する径方向荷重移動領域(15)間の径方向の干渉で前記管要素の強固な相互連結を生み出し、
前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじ又は前記雌ねじの前記ねじ底面上の荷重面の基底部から挿入面の基底部まで伸びているボスの頂面からなる
請求項10に記載の方法を実施するためのねじ管継手。 - 前記雄ねじ(3)を含む前記雄ねじ管要素(1)と前記雌ねじ(4)を含む前記雌ねじ管要素(2)からなり、前記雄ねじ(3)と前記雌ねじ(4)は、両者を締め込むことにより、接触して、径方向に荷重が移動する径方向荷重移動領域(15)間の径方向の干渉で前記管要素の強固な相互連結を生み出し、
前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじ又は前記雌ねじの一つの面上にあるボスの頂面からなる
請求項11に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法を実施するためのねじ管継手。 - 前記雄ねじ(3)を含む前記雄ねじ管要素(1)と前記雌ねじ(4)を含む前記雌ねじ管要素(2)からなり、前記雄ねじ(3)と前記雌ねじ(4)は、両者を締め込むことにより、径方向に荷重が移動する径方向荷重移動領域(15)間の径方向の干渉で前記管要素の強固な相互連結を生み出し、
前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじおよび前記雌ねじ(3a、3b)の挿入面のそれぞれの中間面(22、26)から構成され、前記中間面が前記ねじ軸に対し前記中間面に隣接する面(20、21、24,25)より小さな角度を形成する
請求項12または請求項13に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法を実施するためのねじ管継手。 - 前記雄ねじ(3)を含む前記雄ねじ管要素(1)と前記雌ねじ(4)を含む前記雌ねじ管要素(2)からなり、前記雄ねじ(3)と前記雌ねじ(4)は、両者を締め込むことにより、接触して、径方向に荷重が移動する径方向荷重移動領域(15)間の径方向の干渉で前記管要素の強固な相互連結を生み出し、
前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじおよび前記雌ねじの挿入面の径方向高さの大部分で前記雄ねじおよび前記雌ねじ(3a、4b)の挿入面を構成している傾斜面(31,36)であり、
前記雄ねじの輪郭が、前記ねじ底面を規定し前記傾斜面と接する第一の凹状円曲部分(32)からなる
請求項17または請求項18に記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法を実施するためのねじ管継手。 - 前記雄ねじ(3)を含む前記雄ねじ管要素(1)と前記雌ねじ(4)を含む前記雌ねじ管要素(2)からなり、前記雄ねじ(3)と前記雌ねじ(4)は、両者を締め込むことにより、接触して、径方向に荷重が移動する径方向荷重移動領域(15)間の径方向の干渉で前記管要素の強固な相互連結を生み出し、
前記径方向荷重移動領域が、前記雄ねじおよび前記雌ねじの挿入面の径方向高さの大部分で前記雄ねじおよび前記雌ねじ(3a、4b)の挿入面を構成している傾斜面(31,36)であり、
前記雌ねじの前記底面を規定する溝が、荷重面(5)により構成される第一の壁から前記雌ねじの傾斜面(36)につながる第二の壁(37)まで軸方向に伸びている
請求項19から請求項21のうちの一つに記載のねじ管継手の耐疲労性の改善方法を実施するためのねじ管継手。
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