JPH04502944A - ２本のパイプの衝合端部間の密封連結システムおよび連結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２本のパイプの衝合端部間の密封連結システムおよび連結方法 本発明は、パイプ・コンダクタ−の２つの軸方向に衝合する部材の間の密封連結 を、これらの部材間のグループの中に配置された弾性降伏性金属封止リングによ って構成するシステムであって、前記パイプ・コンダクタ−は、比較的低い媒質 圧においても、非常に高い媒質圧においても、また部材を軸方向に移動させ部材 間の継ぎ目を開く傾向を有する間欠的に発生する特に高い媒質圧においても密封 を保証され、前記継ぎ目の中に前記金属封止リングが配置され、また前記金属封 止リングはクサビ状の切頭円錐形を成し前記２部材の間の継ぎ目の密封面にそれ ぞれ対向する２つの相互に対向する密封面を備え、前記封止リングの最大クサビ 端面がパイプ・コンダクタ−の内側面に開き、また前記封止リングは放射方向に 可動の緊張手段によって前記２部材の間において軸方向予応力を受けるように成 されたパイプ・コンダクタ−の２つの軸方向に衝合する部材の間の密封連結シス テムに関するものである。

本発明による方法は優先的にガス井戸および油井戸の掘削に使用される。本発明 の方法は坑口に種々の装置を連結するために、例えばバイパスセーフガードまた は排気セーフガードを坑口に連結するために使用する事ができるが、パイプ・コ ンダクタ−中の他の型のパイプ状部材またはパイプ形成部材を相互に連結するた めにも使用する事ができる。

また本発明の方法は、例えばノルウェー特願第８６１６５５号に記載の型の急速 連結構造に使用する事ができる。この場合、それぞれ対応のロックボルトを備え た油圧式または空気式シリンダが挿入部材中のロックグループを介してソケット 部材を固定する。この公知構造においては、９ｍのロックボルトを使用する事が 提案されているが、実際上これより多数または小数のボルトを使用する事ができ る。またロックボルトの代わりに、それぞれ１つまたは２つの油圧式または空気 式シリンダによって制御されるセグメントを使用する事ができる。これらのセグ メントの目的は、予応力を外周全体にできるだけ均一に伝達し分布させるにある 。この点で、本発明は前記の特願の方法の改良であるとみなす事ができる。しか し本発明による方法は、他の型の連結構造、例えばいわゆる「ハブ型」連結にも 効果的に使用する事ができる。

この場合、２本の軸方向に衝合する部材のヘッド部分が一対の半円形フランジ状 締め付は手段によって相互に連結され、これらの締め付は手段は横方向ボルトに よって外周に沿って相互に連結される。他の連結構造の第２例はＡＰＩフランジ またはクランプフランジであって、これらのフランジは２０〜２４個の軸方向ボ ルトによって相互に締め付けられる。

油井の掘削においては、部分的にはパイプ・コンダクタ−そのものの重量により 、また部分的にはパイプ・コンダクタ−の中においてパイプ・コンダクタ−とド リルステムとの間に受けられた媒質の圧力の結果として、顕著な静荷重が生じる 。また場合によっては、井戸がガスポケットの中に進入して瞬間的高圧ガスに露 出されてバツクファイアまたはいわゆる「キック」現象を生じる事により、パイ プ・コンダクタ−の中の媒質圧の急激な変化を生じる。これらの背圧はバイパス セーフガードおよび／または排気セーフガードの中に排除されるが、その前に２ 部材の連結構造の中に相当の軸方向引っ張り荷重が生じる。このような引っ張り 荷重は場合によっては重大な問題を生じる。例えば、連結部分において相互に軸 方向に衝合する２個の部材の継ぎ目が間欠的に開き、その結果、特に高圧の場合 には瞬間的漏れ現象を生じる。

本発明の目的は、このような瞬間的な圧力形成を簡単な手段によって制御するに ある。この目的は、連結部分において相互に軸方向に衝合する２個の部材の継ぎ 目の解放をこれらの部材間の特殊の密封法によって効果的に補償する事によって 達成される。

米国特許第４，２００．３１２号によって公知の方法は、本明細書の１頭に記載 の方法に対応する。この公知方法においては、相異なる作動条件における密封を 保証するため相異なる密封構造に依存している。この公知方法によれば、本発明 の目的のように単一の封止リングを使用する事はできない。この公知方法におい ては、本発明の目的に対応する設計と動作モードの封止リングは開示されていな い。また本発明による封止リングにおいて使用できる素材も開示されていない。

本発明によるシステムは、前記封止リングが高弾性ステンレス鋼から成り、前記 封止リングの密封面と前記部材の密封面がパイプ・コンダクタ−の放射方向外側 に相互の方に３０°乃至５０°の角度で集中し、封止リングを受ける部材のグル ープはその放射方向のもっとも内側部分に、封止リングの最大クサビ端面に対向 する制御−ストツバ手段を備え、封止リングの圧力解除された出発位置からパイ プ・コンダクタ−の放射方向内側への移動を防止し、前記グループはその放射方 向外側に、封止リングの最小クサビ端面において、放射方向に拡張した封止リン グを受けるための膨張チャンバを備え、前記部材の密封面は前記封止リングの密 封面より少し長く、前記膨張チャンバの中まで内側に延在し、また前記予応力は 、もっばら封止リングの密封面を介して加えられる一定の制御された締め付は力 に実質的に制限される事を特徴とする。

また本発明は、パイプ・コンダクタ−の２本の軸方向に衝合する部材の間に密封 連結を成すため、前記パイプ・コンダクタ−は高媒質圧で作動し、また間欠的に 発生する非常に高い圧を受けて前記部材の軸方向移動を生じ、従ってこれらの部 材間の継ぎ目の軸方向解放を生じ、前記継ぎ目の中に弾性降伏金属封止リングが 挿入された後に締め付は構造が前記部材の末端の相互締め付けを成し、前記封止 リングはクサビ状切頭円錐形を成し、継ぎ目の中に挿入された時にその相互に対 向する密封面が前記部材の継ぎ目の密封面にそれぞれ対向し、前記封止リングの 一方の端面がパイプ・コンダクタ−の内部に対向するように成されたパイプ・コ ンダクタ−の２本の軸方向に衝合する部材の間に密封連結を成す方法に関するも のである。

本発明による方法は、封止リングを前記部材の継ぎ目の中にこれらの部材に対し て同心的に配置し、前記封止リングの放射方向内側端面をパイプ・コンダクタ− の内側面と正確に整列させ、前記封止リングの放射方向外側端面を封止リングの 放射方向外側の膨張チャンバの中に、末端壁体から一定の放射方向距離に、配置 する段階と、つぎに封止リングを前記部材の間に一定の予応力をもって固定し、 この予応力はパイプ・コンダクタ−の中に通常の媒質圧が存在する時、封止リン グの密封面と前記部材の密封面との間に密封当接を生じるのには十分であるが、 バイブ・コンダクタ−の中に特に高い媒質圧が存在する時に前記部材の中に発生 する引き離し荷重より実質的に小とする段階とを含み、前記封止リングはその前 記の内側端面を介してバイブ・コンダクタ−中の媒質圧を受け、また場合によっ て発生する特に高い媒質圧によって弾性的に変形されながら前記部材の密封面に 沿って放射方向に移動させられて、前記部材間の継ぎ目の間欠的解放に対応する 事を特徴とする２本の軸方向に衝合する部材の間に密封連結を成す事を特徴とす る。

本発明によれば、部材間継ぎ目の間の膨張チャンバに対向して高弾性クサビ状切 頭円錐形封止リングを配置する事により、前記封止リングは特に高い媒質圧条件 において、放射方向に前記膨張チャンバの中に膨張する事ができる。これは部材 間の継ぎ目が軸方向に解放される程度に強い引っ張り応力が媒質圧によって部材 に加えらる際に特に有効であり、この場合、封止リングは放射方向外側にクサビ 状に進入して、継ぎ目の密封面の軸方向離間に対応する事ができる。

本発明によれば、封止リングの取り付けに際してこの封止リングに相当の予応力 をかける事により、この予応力が瞬間的な媒質圧増大の結果として部材間に加え られる部材引っ張り応力を超えている比較的低圧領域では、封止リングとバイブ ・コンダクタ一部材との間に効果的な密封当接状態を保持する事ができる。前記 引っ張り応力が前記予応力を超える比較的高い媒質正領域では、媒質圧が封止リ ング中の弾性作用と協働して、必要程度に封止リングを放射方向に膨張させる。

また本発明によれば、封止リングは、その素材の降伏点に対応する力の１５〜３ ０％、好ましくは約２０％の締め付は力によって予応力を掛けられる。

本発明によれば、前記の予応力は、バイブ・コンダクタ一部材が相互に離間しは じめる前に部材間の密封を保証できる程度に大きいが実際上必要程度以上に大き くはない。言い替えれば、その目的は封止リングが相異なる圧力媒質区域におい て相異なる動作を示すにある。

従って、第１の低媒質圧領域においては予応力が封止リングの実質的な弾性変形 を生じる事なく、封止リングによる密封を保証する。つぎに予応力が媒質圧によ って超過される第２の高媒質圧領域においては、封止リング内部の圧力形成後に 封止リングの弾性運動を生じる。この第２領域の頂点において異常に高い媒質圧 が発生すれば、封止リング材質の降伏点を超える荷重が封止リングに加えられる 。

米国特許第１．８２１．１１６３号（１９３１年発行）において、高弾性によっ て密封状態を生じる弾性金属封止リングが開示されている。しかし特定の金属お よび金属物性は記載されていない。本発明の目的に使用するためには、高降伏点 と共に特に高い弾性を有する特定硬度の金属を使用する事が重要である。

本発明によれば、ＡＳＳＩ　４１０　ステンレス鋼の封止リングを使用する事に よりもつとも有効な結果が得られた。

本発明によれば、好ましくは封止リングをロックウエウル硬度２４の初期値を有 するＡＳＳＩ　４１０　ステンレス鋼で製造し、この素材の初期降伏点を保持し ながら約１０００”Ｃ（９８９℃）乃至約５００℃（８００℃）の範囲内の温度 で熱処理して、素材硬度を１８〜２０ロツクウ工ル硬度に変更させる。

このようにして、高弾性および高降伏点と共に使用目的に適した所望の硬度を得 る事ができる。従って比較的大きな固有剛性を有する封止リングが得られる。こ のような封止リングは、通常の封止リングにおいては素材の降伏点を超えるよう な偶発的な異常に高い媒質圧においても瞬間的に放射方向に弾性膨張運動を成し 、また初期位置に戻る事ができる。バイブ・コンダクタ−中に発生する媒質圧が 素材の降伏点を超えた場合、媒質圧が再び正常な作動圧に戻った時にも密封のた めに使用する事ができない。

以下、本発明を図面に示す実施例について説明するが本発明はこれらの実施例に 限定されるものではない。

第１図は本発明による密封連結構造と作動ロック位置にあるロック手段とを示す 断面図、 第２図は前記ロック手段が不作動状態にある第１図と類似の断面図、 第３図は正常使用状態における本発明の封止リングの垂直断面図、 第４図は特に高い媒質圧の発生した状態における第３図と類似の断面図、 第５図と第６図はそれぞれ本発明の封止リングの他の２実施態様の断面図である 。

図１には、２本のパイプ形成部材１０．１１間の急速連結構造を示す。この構造 は、ガス井戸または油井戸の掘削に使用されるバイブ・コンダクタ−、パイプ弁 またはバイブ・コンダクタ−中の類似のパイプ形成装置の一部を成す。

部材１０と１１は相互に対向する端部において、「ハブ」型連結構造の連結部分 １２．１３を備え、これらの連結部分はそれぞれ隣接バイブ・コンダクタ−区画 中の同様の連結部分１４．１５（破線で示す）と協働する。

連結部分１２．１４の間にまた連結部分１３．１５の間に、バイブ・コンダクタ −の内側面１６から放射方向一定距離に、対向キャビティ１７．１８が配置され 、これらのキャビティはそれ自体公知の構造の密封リング１９を受ける。フラン ジを成す２個の環状半休緊張手段（破線で示す）を使用して、これらの連結部分 １２．１４および１３．１５は横方向ボルト（図示されず）によって相互に連結 されて多少とも永久的な連結部分を成す事ができる。

あるいは、前記の多少とも永久的な連結のために第２の型の連結手段、例えば対 応の一連の補助ファスナーボルトに連結するクランプフランジを使用する事がで きる。

前記の多少とも永久的な連結構造と相違し、部材１０．１１が急速連結構造の一 部を成す事ができる。すなわち前記の多少とも永久的な連結構造よりも頻繁に開 閉される連結構造の一部とする事ができる。急速連結構造における一方の部材１ ０は、第２部材１１の挿入部分２１と協働するソケット部分２０を備える。

ソケット部分２０は内側キャビティ２０ａを備え、このキャビティ２０ａは軸方 向に最も外側に円錐形テーバを成す第１案内面２２を備える。この案内面２２は その直上の円筒形軸方向内側支持面２３につづき、この円筒形支持面２３は円筒 形テーパを有する第２内側案内面２４につづいている。この軸方向に最内側の案 内面２４は放射方向の内側支持面２５につづき、この放射方向面２５が部材２０ の最も重要な内側接合面を成す。

挿入部材２１は前記に対応する外側案内面２２ａ１２４ａと、対応の支持面２３ ａ、２５ａを備えているので、これらの部材１０と１１は相互に完全に押し込ま れた状態において、放射方向にも軸方向にも比較的硬く相互に閉鎖される。

下記において、部材１．０と１１の急速連結構造の実施態様について説明する。

ソケット部分２０の中に、適当な周方向間隔で、一定数の（例えば９個の）ロッ ク手段２６がそれぞれの放射方向孔２７の中に配設されている。このロック手段 はバイブ・コンダクタ−に対して放射方向内側に延在する円筒形ステム部分２８ を備え、このステム部分はその最も放射方向内側にボルト部分２９を備える。ボ ルト部分２９はステム部分２８の円筒形外周面に対して局所的に片寄ったロック 面３０を備え、このロック面３０は、ステム部分２８の中心軸線２８ａを通る放 射方向面に対してやや斜めに内側に傾斜している。前記ロック面３０はボルト部 分２９の上方セクション（第１図、第２図）に限定され、ボルト部分２９の下方 セクションはロック手段２６として対応の円筒形外周を備える。ロック手段２６ はその反対側末端に、バイブ・コンダクタ−に対して放射方向外側のピストン３ １を備え、このピストン３１はピストン孔３２の中を可動である。ソケット部分 ２０の最外側孔３４の中に受けられたカバー３３がピストン３１と共に、ピスト ン孔３２の中に第１作動チャンバ３５を画成し、ピストン３１と、孔３２の内側 壁体３７との間に反対側の第２作動チャンバ３６が形成されている。前記の第２ 作動チャンバを封止するため孔２７の中に第１パツキン３８と第２パツキン３９ が配置されている。カバー３３と第１作動チャンバ３５とを通して、放射方向内 側に孔４０の中まで制御バー４１が延在し、この制御バー４１はコイル４２によ って包囲されている。

第２図に図示のように、制御バー４１がその押し出された状態にある時、ロック 手段２６がその後退した不作動位置にある事を示す。制御バー４１はその自由端 にファスナービン４３を備え、このファスナービンはロック手段２６の中のファ スナ一孔４４の中に受けられる。第１図においてロック手段はその作動ロック位 置に図示されている。ロック手段を作動ロック位置に調整するためには、第１制 御ダクト４５として圧搾空気（または圧油）を作動チャンバ３５の中におくり、 同時に第２制御ダクト４６を通して作動チャンバ３６から圧力を排出させる。

これらのダクト４５と４６は連結部材４９の中のそれぞれのダクト４７．４８に 連通し、この連結部材４９はファスナーネジ５０（付図においてその一つのみを 示す）によって部材１０のソケット部分２０に対して固着されている。ダクト４ ７と４８はそれぞれのロック手段２６のダクト４５と４６に連通しているので、 これらのダクト４７と４８の中の圧力を増大または低減させる事により、ロック 手段２６は相互に段階的にロック位置（第１図）から不作動後退位置（第２図） に、またその逆に移動される。カバー３３は多数の固定ネジ（図示されず）によ って直接に部材１０のソケット部分２０に固着され、また偏心配置された制御ビ ン５１によってピストン３１の偏心孔５２に連結される。コイルバネ４２を使用 する事により、なんらかの理由でロック手段２６のピストン３１に対する圧力が 除去されても、ロック手段２６は係合位置に確実に保持される。またロック手段 の作動ロック位置から不作動体止位置への空気圧または油圧調節により、コイル バネは圧縮されチャージされる。

挿入部分２１は環状グループ５３を備え、グループ５３に沿った任意箇所にロッ ク手段２６のボルト部分２９を受けるように構成されている。第１図と第２図に 図示のように、グループ５３は放射方向に延在する第１側面５４と、軸方向の低 面５５と、ロック手段２６のボルト部分２９上のロック面３０に対して平行に延 在する第２側面５６とを備える。ロック手段２６の傾斜３０は自己ロック原理の 範囲内、すなわち８゛まで、好ましくは３〜６°の範囲内の角度Ｗを有する。そ の目的は、ボルト部分２９とグループ５３との係合が相互に平行な面３０と５６ のみによって生じ、ボルト部分２９とグループ５３の他の面が相互に接触しない ようにするにある。

このようにして、ボルト部分２９の面３０からグループ５３の面５６に対して予 応力を制御的に伝達する事が可能である。第１図と第２図から明らかなように、 ロック手段の円筒面がグループ５３の対向側面５４に衝突するまでロック面３０ をグループ５３の側面５６に沿って案内する事により、ボルト部分２９を自己制 御的に係合させる事ができる。第１図に示す位置において、部材１０と１１を中 間の封止リング５９の前後に例えば９４トンの圧力をもって相互に軸方向に押圧 する適切な荷重を加える事により、ロック手段２６をグループ５３の中に嵌合さ せる。

ソケット部分２０と挿入部分２１との継ぎ目には、相互に対向するキャビティ５ ７と５８が配置され、これらのキャビティによって形成される中空スペースの中 に、クサビ状切頭円錐形断面の封止リング５９の形の封止リングを受ける。本発 明によれば、特にＡＳＳＩ　４１０型のステンレス鋼の高弾性封止リングが使用 される。この封止リングはＤＩＮ　５（１（１４９，３，１Ｇ　規格である。リ ングの使用目的に適した密封特性と剛性とを保証するため、鍛造された素材密封 リングはロックウェル硬度２４を有するが、これに特殊の熱処理を加えて最小１ ８から最大２０のロックウェル硬度を与える。この特殊熱処理により、所望の高 降伏点と所望の高弾性特性を保持しながら、所望の硬度を生じる事ができる。例 えば内径１８°　（４５，７ａｍ）の封止リングについては、鍛造封止リング材 料を所定時間、所定温度で熱処理し、つぎに所定時間冷却した（メーカＦｉｒｔ ｈ　Ｒｌｘｓｏｎ　ｐｌｃ、　Ｗｏｏｄｈｏｕｓｅ　＆　Ｒｉｘｓｏｎνｏｒｋ ｓ。

Ｂｅ５ｓｅｌＩｅｒ　Ｒｏａｄ、　５ｈｅｆＴｉｅｌｄ　５９３Ｘｓ、英国によ って推賞される処理法）。さらに詳しくは、封止リング材料を９６０℃の温度で 熱処理し、油浴で３時間冷却（急冷）した。

その後、封止リングを７００℃で８時間空冷し、さらに６時間、６６０℃で空冷 した。前記より大直径または小直径の封止リングの熱処理とその後の冷却につい ては、対応の温度を使用するが、それぞれの場合のリングの素材量に対応して相 異なる時間を使用する。実際上、前記の型のステンレス鋼が特に高い弾性を有し また特殊の物性を有するように処理できるので好ましいが、他の型の高弾性ステ ンレス鋼リングをも使用する事ができる（その例はここでは開示しない）。

キャビティ５７と５８は、封止リング５９の大きな端面６０が正常な作動条件で バイブ・コンダクタ−の内側面と整列するようにバイブ・コンダクタ−の内側面 に隣接して設計される。

第３図と第４図において、封止リング５９の作動態様の原理を説明する。封止リ ング５９は、大きな内側の端面６０と反対側の小さな端面６１とを有する。これ らの面６０と６１との間に、相互に集中する２封止面６２と６３が延在し、これ らの封止面は部材１０と１１の間の放射方向接合面に対して約２０°の角度Ｖで 延在する。

あるいは、この角度は１５〜２５°の範囲内とする事ができる。外側面６１の高 さは、面６０と６１との間隔すに実質的に対応する。従って、破線６２ａ、６２ ａによって画成された実質的に正方形断面区域によって、バイブ・コンダクタ− の中に発生する種々の媒質圧における封止リングの比較的大きな形状安定性と最 小限局所的変形が得られる◎キャビティ５７．５８の封止面６４．６５は封止リ ング５９の封止面６２．６３に対して平行であるが、継ぎ目の放射方向において 封止面６２．６３よりも少し長い（例えば３−４ｍｍ長い）。従って、封止リン グの放射方向外側に外側膨張チャンバ６６が形成され、封止リングはこのスペー スの中に弾性変形によって受けられる。

第３図には、バイブ・コンダクタ−の中に正常な媒質圧力条件が存在する場合の 部材１０と１１の継ぎ目における封止リング５９の状態を示す。部材１０と１１ は内径７７ｃｍ　（３０，５インチ）のバイブ・コンダクタ−の実施態様の一部 である。本発明に適した通常のバイブ・コンダクタ−内径は６〜７８ｅ■（２′ 〜３１”）の範囲内であるが、必要があればこれより小直径または大直径のバイ ブ・コンダクタ−に使用する事もできる。

第３図には、例えば内径７７ｃｍのバイブ・コンダクタ−の正常な作動条件にお ける１４ｋｐ／ｃｍ２　（２００ｐｓｉ）の中圧をベクトル矢印６７で示す。こ の場合、封止リング５９の前後において部材１０と１１の中にベクトル矢印６８ で示すように例えば４２Ｋｐ／ｃｍ２（６００ｐｓｉ）の予応力が加えられ、こ の内径７７ｃｔｘのバイブ・コンダクタ−の部材１０と１１との開に約３０トン の合計圧力が加えられる。１４Ｋｐ／ｃｍ２に近い媒質圧による通常の作動条件 の場合、また４２Ｋｐ／ｃｍ２に近い比較的高い媒質圧の場合でも、ベクトル矢 印６８で示す予応力は封止リングの弾性変形を生じる事なく部材１０．１１と封 止リング５９との間に有効な密封圧を保持する事ができる。

バイブ争コンダクタ−の中の特に高い間欠的に発生する媒質圧の場合、すなわち 部材１０と１１の中の予応力荷重（約３０トン）を越えるが封止リングの材料の 弾性限界以下の媒質圧においては、バイブ・コンダクタ−は密封材料の弾性限界 の範囲内において瞬間的な軸方向圧縮荷重を受ける。第４図においては、封止リ ング５９の内側端面６０に対するベクトル７０で示す特に高い媒質圧に対して、 これに対応する軸方向応力はベクトル７１で示され、例えば４７０トンのオーダ ーである。その結果、これらの部材は間欠的に相互に引き離され、これら部材の 放射方向支持面の接合面の前後に例えば１．４Ｉ１ｍの間隙が生じる。本発明に よれば、封止リングの高弾性素材の故に、バイブ・コンダクタ−中に発生する高 い媒質圧の結果としてこの封止リングが放射方向に約２ｔｕｒ延長される。この ような封止リングの放射方向延長は、封止リングの放射方向内側面６０に対する 媒質圧によって生じる。これは封止リングのシール面６２と６３が部材１０と１ １の封止面６４と６５に沿って第４図に示す位置まで対応の距離だけ滑ると同時 に生じる。このようにして封止リングの密封面６２と６３は部材１０と１１の集 中密封面６４と６５の間を内側にくさび状に延長させられて、密封面６４と６５ が相互に軸方向に離間するに従ってこれらの密封面の間のスペースを徐々に満た すからである。

封止リングの固有の弾性の故に、この封止リング５９はバイブ・コンダクタ−中 の媒質圧が正常作動圧に戻ると同時に第４図の位置から第３図の位置まで戻る。

これは、部材１０と１１が大きな軸方向圧力から解除され、これらの部材が継ぎ 目に沿って衝合し、同時に封止リングが最初の作動準備状態に戻り、また部材１ ０と１１の間に最初の予応力が生じる事を意味する。

間欠的に発生するトップ荷重が例外的に前記４５０トンのトップ荷重を越え、例 えば６００トンまたはこれ以上のトップ荷重まで上昇した場合、封止リングに対 する荷重はその素材の降伏点に達するにいたる。このような場合、封止リングは キャビティ５７と５８の中を最大限外側に移動させられて、この封止リングの放 射方向外側の中空スペース６６を完全に満たす。媒質圧が再び正常圧に戻った時 に封止リングはその切位置に戻る事ができ′ず、その素材の弾性特性が多少とも 失われているので、その封止リングをさらに使用する事が不可能となり交換しな ければならなくなる。このような場合、部材１０と１１との連結が急速連結構造 によって形成されるので有利である。

前記の密封構造は急速連結構造についてのみ説明したが、この密封構造はその他 の連結構造について、例えば図示の「ハブ」型連結についても、対応の固定ボル トを備えた通常のフランジ連結構造などにも使用する事ができる。いいかえれば 急速連結構造について説明した前記の密封原理を多少とも永久的な連結構造につ いても使用する事ができる。この場合、前記のように予応力を受ける連結構造を 設計する事ができる。このような場合、高度に弾性のステンレス鋼のクサビ状切 頭円錐形封止リングを軸方向に衝合される部材の継ぎ目に使用し、この封止リン グをそのすぐ放射方向外側の膨張チャンバの中まで移動させるようにする事がで きる。このような場合必要ならば、バイブ・コンダクタ−の部材間に予応力が加 えられる前に封止リングの放射方向内側面をバイブ・コンダクタ−の内側面と整 列させるための手段を備える事ができる。

封止リングの放射方向内側面が常にバイブ・コンダクタ−の内側面と自動的に整 列するようにするため、第５図に図示のように封止リングの内側縁部分に環状の ストッパー形成キャビティを備え、また部材１１の内側上縁に対応の環状ストッ パーフランジ７６を備える事ができる。

この場合封止リング５９の着脱に際してこの封止リングをバイブ・コンダクタ一 部材１１と係合状態に保持するため、１２０°間隔で３個のロック部材７７を部 材１１に備える（その１つのみを第６図に示す）。これによって封止リングを部 材１１の上の所望の性格な位置に保持する事ができる。このロック部材７７を中 空スペース６６のすぐ外側に部材１１のキャビティ７８の中に受け、そのロック ステム７９を封止リング５９の放射方向内側に開いた環状グループ８０の中に突 出させる。この環状グループ８０は封止リングを部材１１の上に軸方向に固定す るに十分な深さを有すると共に、封止リングを第３図に図示の位置と第４図に図 示の位置との間において放射方向移動させる事ができる。

補正書の翻訳文提出書、（特許法第１８４条の８）１．　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＮＯ８９１００１３１ 、発明の名称 ２本のバイブの衝合端部間の密封連結システムおよび連結方法３、特許出願人 住　所　ノルウェー国コクスタート、コクスタートベイエン、２４名　称　セー エムエフ、インテルナショル、アクチスカベット４、代理人 （郵便番号１００） 東京都千代田区丸の内三丁目２番３号 （１）　補正書の翻訳文　１　通 「本発明によるシステムは、前記封止リングが高弾性ステンレス鋼から成り、前 記封止リングの密封面と前記部材の密封面が３０°乃至５０°の角度で集中し、 封止リングを受ける部材のグループは封止リングの制御−ストッパ手段（７６） を備え、封止リングの圧力解除された出発位置からバイブ・コンダクタ−の放射 方向内側への移動を防止し、前記グループはその放射方向外側に、封止リングの 最小クサビ端面において、放射方向に膨張した封止リングを受けるための膨張チ ャンバ（６６）を備え、前記部材（１０，１１）の密封面（６４，６５）は前記 封止リングの密封面より少し長く、前記膨張チャンバ（６６）の中まで内側に延 在し、また前記予応力は、もっばら封止リングの密封面を介して加えられる一定 の制御された締め付は力に実質的に制限される事を特徴とする。

また本発明は、高媒質圧で作動し、また間欠的に発生する非常に高い圧を受けて 部材の軸方向移動を生じ、従ってこれらの部材間の継ぎ目の軸方向解放を生じる バイブ・コンダクタ−の２本の軸方向に衝合する部材（１０，１１）の間に密封 連結を成すため、弾性降伏性金属から成り２つの相互に対向する密封面（６２， ６３）を備えたクサビ状切頭円錐形封止リングを使用する段階と、前記継ぎ目の 中に前記弾性降伏金属封止リングを挿入してこのリングの対向密封面が部材間継 ぎ目の対応の密封面（６４，６５）にそれぞれ対向し、前記封止リングの一方の 端面（６０）がバイブ・コンダクタ−の内側に向けられるように成す段階と、前 記部材を相互に締め付けてこれらの部材間に密封を成し、これらの部材を封止リ ングの放射方向外側の区域において相互に支持させる段階と、部材間継ぎ目の中 に封止リングを配置する際に予めこれらの部材間にギャップを備えて、これらの 部材間の封止リングに直接作用する特定の最小限予応力を加え、前記予応力は、 バイブ・コンダクタ−の中に通常の媒質圧の存在する際には、２部材間に必要な 密封作用を生じまた場合によって封止リングを部材間の初期密封位置に固定する 際には部材間のギャップを閉鎖する程度に高く、また前記予応力はバイブ・コン ダクタ−の中に特に高い媒質圧の存在する時に部材中に生じうる引っ張り荷重よ りも実質的に低いように成す段階とを含むバイブ・コンダクタ−の２本の軸方向 衝合部材の間に密封連結を成す方法に関するものである。

本発明による方法は、高弾性鋼から成る封止リングを使用する段階と、前記封止 リングの放射方向外側端面をその放射方向外側に隣接する放射方向テーバを有す るチャンバの端面から一定の放射方向距離に配置する段階と、パイプ・コンダク タ−の中に特に高い超過媒質圧が発生した時に封止リングを部材密封面に沿って 放射方向に弾性変形しながら移動させるのに十分な高さの予応力を加える段階と を含む事を特徴とする。」 ターの２つの軸方向に衝合する部材（１０，１１）の間請求の範囲 １、　パイプ・コンダクタ−の２つの軸方向に衝合する部材（１０，１１）の間 の密封連結を、これらの部材間のグループの中に配置された弾性降伏性金属封止 リング（５９）によって構成するシステムであって、前記パイプ・コンダクタ− は、比較的低い媒質圧においても、非常に高い媒質圧においても、また部材を軸 方向に移動させ部材間の継ぎ目を開く傾向を有する間欠的に発生する特に高い媒 質圧においても密封を保証され、前記継ぎ目の中に前記金属封止リングが配置さ れ、また前記金属封止リングはクサビ状の切頭円錐形を成し前記２部材（１０， １１）の間の継ぎ目の密封面（６４，６５）にそれぞれ対向する２つの相互に対 向する密封面（６２，６３）を備え、前記封止リングの最大クサビ端面（６０） がパイプ・コンダクタ−の内側面に開き、また前記封止リング（５９）は放射方 向に可動の緊張手段（２６）によって前記２部材（１０，１１）の間において軸 方向予応力を受けるように成され、封止リングの密封面（６２，６３）と部材（ １０，１１）の密封面（６４，６５）がパイプ・コンダクタ−の中において放射 方向外側に相互の方に集中し、部材（１０，１１）の封止リング受はグループが 封止リングのもっとも内側に、最大クサビ端面（６０）に配置されるように成さ れたパイプ・コンダク４、　最初にロックウェル硬度２４を有する鋼が約の密封 連結システムにおいて、 前記封止リング（５９）が高弾性ステンレス鋼から成り、前記封止リング（５９ ）の密封面（６２，６３）と前記部材（１０，１１）の密封面が３０°乃至５０ ゛の角度（２ｖ）で集中し、封止リングを受ける部材（１０，１１）のグループ が封止リングの制御−ストッパ手段（７６）を備え、封止リングの圧力解除され た出発位置からパイプ・コンダクタ−の放射方向内側への移動を防止し、前記グ ループはその放射方向外側に、封止リングの最小クサビ端面（６１）において、 放射方向に膨張した封止リングを受けるための膨張チャンバ（６６）を備え、前 記部材（１０，１１）の密封面（６４，６５）は前記封止リングの密封面より少 し長く、前記膨張チャンバ（６６）の中まで内側に延在し、また前記予応力は、 もっばら封止リングの密封面を介して加えられる一定の制御された締め付は力に 実質的に制限される事を特徴とする密封連結システム。

２、　前記締め付は力は封止リングの素材の降伏点に対応する力の１５乃至３０ ％、好ましくは約２０％を成す事を特徴とする請求項１に記載のシステム。

３、　封止リングは熱処理されたＡＳＳＩ　４００　ステンレス鋼から成る事を 特徴とする請求項ｌまたは２のいずれかに記載のシステム。

９５０乃至６００℃の＠夏ＷＡ圀で、ＡＳＳＩ　４１０　鋼の降伏点を保持しな がらロックウェル硬度１８乃至２０まで熱処理される事を特徴とする請求項３に 記載のシステム。

５、　前記封止リングはそれ自体公知のように、その断面において、その密封面 （６２，６３）よりそれぞれ少し長い長手刃サイズの最大クサビ端面（６０）と 少し短い長手刃サイズの最小クサビ端面（６１）とを有する事を特徴とする請求 項１乃至４のいずれかに記載のシステム。

６、　封止リング（５９）はその放射方向内側の最大端面（６０）の一方の縁に おいて放射方向キャビティ（７５）を備え、このキャビティ　（７５）は一方の パイプ・コンダクタ一部材（１１）の密封面（６５）のパイプ・コンダクタ−内 側面に隣接する箇所の放射方向ショルダ部分（７６）に対応する事を特徴とする 請求項ｌ乃至５のいずれかに記載のシステム。

７、　封止リングの放射方向外側最小クサビ端面（６１）は、封止リングを一方 の部材（１１）に対して固定するためのクランプ部材（７７）を受ける単数また は複数の放射方向グループを備え、封止リングは前記クランプ部材（７７）に対 して制限された範囲内において放射方向に可動である事を特徴とする請求項１乃 至６のいずれかに記載のシステム。

８、　前記緊張手段は環状に配置された約９個の緊張手段から成り、これらの緊 張手段は共通の圧力媒質源から２０トンのオーダの特定圧の媒質によって、それ ぞれ放射方向の荷重を受ける事を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の システム。

９、　高媒質圧で作動し、また間欠的に発生する非常に高い圧を受けて部材の軸 方向移動を生じ、従ってこれらの部材間の継ぎ目の軸方向解放を生じるパイプ・ コンダクタ−の２本の軸方向に衝合する部材（１０，１１）の間に密封連結を成 すため、弾性降伏性金属から成り２つの相互に対向する密封面（６２，６３）を 備えたクサビ状切頭円錐形封止リングを使用する段階と、前記継ぎ目の中に前記 弾性降伏金属封止リングを挿入してこのリングの対向密封面が部材間継ぎ目の対 応の密封面（６４，６５）にそれぞれ対向し、前記封止リングの一方の端面（６ ０）がパイプ・コンダクタ−の内側に向けられるように成す段階と、前記部材を 相互に締め付けてこれらの部材間に密封を成し、これらの部材を封止リングの放 射方向外側の区域において相互に支持させる段階と、部材間継ぎ目の中に封止リ ングを配置する際に予めこれらの部材間にギャップを備えて、これらの部材間の 封止リングに直接作用する特定の最小限予応力を加え、前記予応力は、パイプ・ コンダクタ−の中に通常の媒質圧の存在する際には、２部材間に必要な密封作用 を生じ、また場合によって封止リングを部材間の初期密封位置に固定する際には 部材間のギャップを閉鎖する程度に高く、また前記予応力はパイプ・コンダクタ −の中に特に高い媒質圧の存在する時に部材中に生じつる引っ張り荷重よりも実 質的に低いように成す段階とを含むパイプ・コンダクタ−の２本の軸方向に衝合 する部材の間に密封連結を成す方法において、 高弾性鋼から成る封止リング（５）を使用する段階と、前記封止リングの放射方 向外側端面（６１）をその放射方向外側に隣接する放射方向テーパを有するチャ ンバ（６６）の端面から一定の放射方向距離に配置する段階と、パイプ・コンダ クタ−の中に発生した特に高い媒質圧が封止リング（５）を部材（１０，１１） の密封面（６４，６５）に沿って放射方向に弾性変形しながら移動させるのに十 分な高さの予応力を加える段階とを含む事を特徴とするパイプ・コンダクタ−の ２本の軸方向に衝合する部材の間に密封連結を成す方法。

国際調査報告 １１１１…１１１Ｐ訂／Ｎｏ　８９１００１３１国際調査報告 ＰＣｒ／Ｎｏ　８９１００１３１

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．パイプ・コンダクターの２つの軸方向に衝合する部材（１０、１１）の間の 密封連結を、これらの部材間のグルーブの中に配置された弾性降伏性金属封止リ ング（５９）によって構成するシステムであって、前記パイプ・コンダクターは 、比較的低い媒質圧においても、非常に高い媒質圧においても、また部材を軸方 向に移動させ部材間の継ぎ目を開く傾向を有する間欠的に発生する特に高い媒質 圧においても密封を保証され、前記継ぎ目の中に前記金属封止リングが配置され 、また前記金属封止リングはクサビ状の切頭円錐形を成し前記２部材（１０，１ １）の間の継ぎ目の密封面（６４、６５）にそれぞれ対向する２つの相互に対向 する密封面（６２、６３）を備え、前記封止リングの最大クサビ端面（６０）が パイプ・コンダクターの内側面に開き、また前記封止リング（５９）は放射方向 に可動の緊張手段（２６）によって前記２部材（１０、１１）の間において軸方 向予応力を受けるように成されたパイプ・コンダクターの２つの軸方向に衝合す る部材（１０、１１）の間の密封連結システムにおいて、 前記封止リング（５９）は高弾性ステンレス鋼から成り、前記封止リングの密封 面（６２，６３）と前記部材（１０、１１）の密封面（６４、６５）がパイプ・ コンダクターの放射方向外側に相互の方に３０°乃至５０°の角度（２ｖ）で集 中し、封止リングを受ける部材（１０、１１）のグルーブはその放射方向のもっ とも内側部分に、封止リングの最大クサビ端面に対向する制御−ストッパ手段（ ７６）を備え、封止リングの圧力解除された出発位置からパイプ・コンダクター の放射方向内側への移動を防止し、前記グルーブはその放射方向外側に、封止リ ングの最小クサビ端面において、放射方向に拡張した封止リングを受けるための 膨張チャンバ（６６）を備え、前記部材（１０、１１）の密封面（６４、６５） は前記封止リングの密封面（６２、６３）より少し長く、前記膨張チャンバ（６ ６）の中まで内側に延在し、また前記予応力は、もっばら封止リングの密封面を 介して加えられる一定の制御された締め付け力に実質的に制限される事を特徴と する密封連結システム。
2. ２．前記締め付け力は封止リングの素材の降伏点に対応する力の１５乃至３０％ 、好ましくは約２０％を成す事を特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. ３．封止リングは熱処理されたＡＳＳＩ４００ステンレス鋼から成る事を特徴と する請求項１または２のいずれかに記載のシステム。
4. ４．最初にロックウェル硬度２４を有する鋼が約９５０乃至６００℃の温度範囲 で、ＡＳＳＩ４１０鋼の降伏点を保持しながらロックウェル硬度１８乃至２０ま で熱処理される事を特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. ５．前記封止リングはそれ自体公知のように、その断面において、その密封面（ ６２、６３）よりそれぞれ少し長い長手方サイズの最大クサビ端面（６０）と少 し短い長手方サイズの最小クサビ端面（６１）とを有する事を特徴とする請求項 １乃至４のいずれかに記載のシステム。
6. ６．封止リング（５９）はその放射方向内側の最大端面（６０）の一方の縁にお いて放射方向キャビティ（７５）を備え、このキャビティ（７５）は一方のパイ プ・コンダクター部材（１１）の密封面（６５）のパイプ・コンダクター内側面 に隣接する箇所の放射方向ショルダ部分（７６）に対応する事を特徴とする請求 項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
7. ７．封止リングの放射方向外側最小クサビ端面（６１）は、封止リングを一方の 部材（１１）に対して固定するためのクランプ部材（７７）を受ける単数または 複数の放射方向グループを備え、封止リングは前記クランプ部材（７７）に対し て制限された範囲内において放射方向に可動である事を特徴とする請求項１乃至 ６のいずれかに記載のシステム。
8. ８．前記緊張手段は環状に配置された約９個の緊張手段から成り、これらの緊張 手段は共通の圧力媒質源から２０トンのオーダの特定圧の媒質によって、それぞ れ放射方向の荷重を受ける事を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシ ステム。
9. ９．パイプ・コンダクターの２本の軸方向に衝合する部材（１０、１１）の間に 密封連結を成すため、前記パイプ・コンダクターは高媒質圧で作動し、また間欠 的に発生する非常に高い圧を受けて前記部材（１０、１１）の軸方向移動を生じ 、従ってこれらの部材間の継ぎ目の軸方向解放を生じ、前記継ぎ目の中に弾性降 伏金属封止リングが挿入された後に締め付け構造が前記部材の末端の相互締め付 けを成し、前記封止リングはクサビ状切頭円錐形を成し、継ぎ目の中に挿入され た時にその相互に対向する密封面（６２、６３）が前記部材（１０、１１）の継 ぎ目の密封面（６４、６５）にそれぞれ対向し、前記封止リングの一方の端面（ ６０）がパイプ・コンダクターの内部に対向するように成されたパイプ・コンダ クターの２本の軸方向に衝合する部材（１０、１１）の間に密封連結を成す方法 において、 封止リング（５９）を前記部材（１０、１１）の継ぎ目の中にこれらの部材に対 して同心的に配置し、前記封止リングの放射方向内側端面（６０）をパイプ・コ ンダクターの内側面と正確に整列させ、前記封止リングの放射方向外側端面（６ １）を封止リングの放射方向外側の膨張チャンバ（６６）の中に、末端壁体から 一定の放射方向距離に、配置する段階と、つぎに封止リング（５９）を前記部材 の間に一定の予応力をもって固定し、この予応力はパイプ・コンダクターの中に 通常の媒質圧が存在する時、封止リング（５９）の密封面（６２，６３）と前記 部材の密封面（６４、６５）との間に密封当接を生じるのには十分であるが、パ イプ・コンダクターの中に特に高い媒質圧が存在する時に前記部材の中に発生す る引き離し荷重より実質的に小とする段階とを含み、前記封止リング（５９）は その前記の内側端面（６０）を介してパイプ・コンダクター中の媒質圧を受け、 また場合によって発生する特に高い媒質圧によって弾性的に変形されながら前記 部材（１０、１１）の密封面（６４、６５）に沿って放射方向に移動させられて 、前記部材間の継ぎ目の間欠的解放に対応する事を特徴とする２本の軸方向に衝 合する部材（１０、１１）の間に密封連結を成す方法。
10. １０．封止リングはＡＳＳＩ４１０ステンレス鋼から成り、このステンレス鋼は 最初にロックウェル硬度２４を有し、約１０００℃（９６０℃）乃至約５００℃ （６００℃）の範囲内の温度で、素材の初期降伏点を保持しながら素材のロック ウェル硬度が１８乃至２０の範囲内となるまで熱処理する事を特徴とする請求項 ９に記載の方法。