JPH0542594B2 - - Google Patents

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JPH0542594B2
JPH0542594B2 JP59272730A JP27273084A JPH0542594B2 JP H0542594 B2 JPH0542594 B2 JP H0542594B2 JP 59272730 A JP59272730 A JP 59272730A JP 27273084 A JP27273084 A JP 27273084A JP H0542594 B2 JPH0542594 B2 JP H0542594B2
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JP
Japan
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thread
pin
connection structure
radially
flank
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JP59272730A
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JPS60157583A (ja
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Eru Buroozu Toomasu
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CHUUBURAA CORP OBU AMERIKA Inc
Original Assignee
CHUUBURAA CORP OBU AMERIKA Inc
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Publication date
Application filed by CHUUBURAA CORP OBU AMERIKA Inc filed Critical CHUUBURAA CORP OBU AMERIKA Inc
Publication of JPS60157583A publication Critical patent/JPS60157583A/ja
Publication of JPH0542594B2 publication Critical patent/JPH0542594B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/004—Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with axial sealings having at least one plastically deformable sealing surface
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
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    • E21B17/0423—Threaded with plural threaded sections, e.g. with two-step threads
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Stringed Musical Instruments (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)
  • Joints That Cut Off Fluids, And Hose Joints (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本願は本願と同日付にて出願された特開昭60−
157582号公報と相互に関連している。
本発明は、一般的にはガス井や油井に使用され
るものの如きチユーブ、ケーシング、ドリルパイ
プに用いられる型式の管状接続部のためのねじ構
造に係り、更に詳細には平行山形ねじにて設計さ
れたねじ構造に係る。
井戸用のケーシング、チユーブ、パイプの如き
管状製品のためのねじ部を備えた接続部は所謂フ
ツク型のねじにて設計され得る。かかるねじの荷
重フランク、即ち引張フランクは管状接続部の長
手方向軸線に対し負の角度をなしており、従つて
隣接するねじの谷底の方向へ内方へ向けて末広が
り状をなしている。かかるねじ部を備えた接続部
は軸線方向のテーパを有するピン部材及びボツク
ス部材上に形成されている。かかる型式の従来の
ねじ構造に於ける一つの問題は、かかるねじ部を
備えた接続部が分解中に井戸より引き出されてい
る際に一時的に引つ掛かつた状態になる傾向があ
るということである。分解中には管状接続部の雌
型部材、即ちボツクス部材が垂直上向きの状態に
あり且静止状態に維持され、雄型部材、即ちピン
部材ボツクス部材よりねじ回しにより引き抜か
れ、ねじ部を備えた接続部には分解中にある程度
の引張力が与えられる。接続部のピン部材がエレ
ベータにより揺動することなく垂直に支持されて
いる場合には、ボツクス部材及びピン部材はパイ
プの垂直軸線に沿つて容易に分離する。しかし管
状接続部のエレベータにより支持されたピン部材
が僅かに傾いている場合や、支持フツクが動揺し
ている場合には、ピン部材の係合を解除されたね
じが一方の側へ押されてボツクス部材の一方の側
に部分的に係合した状態になる。
当技術分野に於て現在存在する標準的なフツク
型のねじに於ては、エレベータにより誘発された
軸線方向の引張荷重が係合を解除するに十分な程
高くなるまで、又はピン部材がピン部材とボツク
ス部材との係合を解除すべく半径方向へ震動され
るまで、ピン部材及びボツクズ部材は互いに引つ
掛かつた状態になる。いずれの場合にもパイプジ
ヨイトのピン部材及びボツクス部材は互いに急激
に分離される。ピン部材及びボツクス部材の分離
の際に生じる反動作用により係合を解除するピン
部材の端部がリバウンドせしめられてボツクス部
材に衝撃を及ぼす。これによりねじ部を備えた接
続部に損傷が及ぼされることがある。
本発明のねじ構造はパイプジヨイントを形成す
べくボツクス部材と取付けられるよう構成された
ピン部材を有する型式の管状接続部に使用される
よう設計されている。ピン部材はねじの頂とねじ
の谷底とを備えたピンねじを有しており、該ピン
ねじは相補的なねじ構造を有するボツクス部材の
ボツクスねじと組付けられるよう構成されてい
る。ピンねじの頂は該ピンねじのスタブフランク
と荷重フランクとの間に形成されている。ピンね
じはピンねじ及びボツクスねじの荷重フランクの
間に山形の相互嵌合を与えるべく相補的なボツク
ス部材の山形の荷重フランクに係合する山形の荷
重フランクを有している。
ピンねじの山形の荷重フランクは内壁部とこれ
に交差する外壁部とよりなつてる。内壁部は管状
接続部の長手方向軸線及び隣接するピンねじの谷
底に対し負の角度をなしており、これにより内壁
部は谷底へ向けて内方へ末広がり状をなしてい
る。一方外壁部は管状接続部の長手方向軸線及び
隣接するピンねじの谷底に対し正の角度をなして
おり、これにより外壁部は内壁部との交点及び隣
接するねじの谷底より外方へ向けて末広がり状を
なしている。かくして荷重フランクの外壁部が正
の傾斜を有していることにより、テーパを有する
接続部のフツク型のねじ部材が分解中に引つ掛か
つた状態になる虞れが低減される。本発明のねじ
構造のねじ嵌合状態を制御することにより、互い
に係合するねじの相補的なねじ山の頂と谷底との
間の間隙の大きさが制御される。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。
第１ａ図乃至第１ｃ図は本発明のねじ構造の特
徴を示す三種類の管状接続部を示している。特に
第１ａ図はパイプジヨイントを構成すべく雌型部
材、即ちボツクス部材１５と連結されるよう構成
された雄型部材、即ちピン部材１３を有する管状
接続部１１を示している。この場合、「パイプ」
とは、油井やガス井の環境に於て使用されるもの
の如きケーシング、チユーブ、パイプを意味す
る。第１ａ図に示された管状接続部は符号１２に
て示された領域に金属間シールを有する単段の軸
線方向のテーパを有する接続部である。
第１ｂ図は本発明のねじ構造が使用された他の
一つの管状接続部を示している。第２図に示され
た接続部は、カツプリング１８のねじが設けられ
た上端部内に嵌合式に係合された外ねじ１６を有
するピン部材１４を含む連結された軸線方向のテ
ーパを有する接続部である。またカツプリング１
８は外ねじが設けられた部材２２に嵌合式に係合
するねじが設けられた下端部２０を有している。
符号２４及び２６にて示された領域に金属間シー
ルが形成されている。
第１ｃ図は本発明のねじ構造が使用された他の
一つの管状接続部を示している。第１ｃ図に示さ
れた接続部は第１ａ図に示されたねじ構造と同様
であるが、二段の軸線方向のテーパを有するねじ
である。第１ｃ図に示されたねじ構造は段階状の
外ねじ３０，３２を有するピン部材２８を有して
いる。ピン部材２８はボツクス部材３６の内ねじ
内にねじ係合されるよう構成されており、符号３
４にて示された領域に於てねじの段の間に金属間
シールを形成している。
添付の図に於ては本発明のねじ構造を具現化す
る三種類の管状接続部のみしか図示されていな
い。本発明のねじ構造を使用して他の型式の接続
部が構成されてもよい。例えば本発明のねじ構造
はテーパが施されていない円筒形の接続部に適用
されてもよい。この場合「テーパが施されていな
い」とはねじがねじ長さ全体に亙りパイプの長手
方向軸線に平行であることを意味する。
第２ａ図はジヨイントを分解すべくねじの係合
が解除された状態にて管状接続部１１のねじ構造
を示す拡大部分断面図である。第２ａ図に示され
ている如く、ピン部材１３はねじ山の頂１７及び
谷底１９を備えたピンねじを有しており、該ピン
ねじは第２ａ図に示されたねじの頂２１及び谷底
２３の如きボツクス部材の相補的なねじ構造と組
付けられるよう構成されている。ピンねじの頂１
７は該ピンねじのスタブフランク２５と荷重フラ
ンク２７との間に形成されている。
第１ａ図乃至第１ｃ図より解る如く、ピン部材
１３及びボツクス部材１５のねじは軸線方向のテ
ーパを有している。即ちボツクス部材１５には該
ボツクス部材のねじ部全体に亙り深さが一定のね
じ２９が設けられている。ピン部材１３には相補
的なねじが設けられているが、これらのねじはそ
のねじの大径の端部３１に近づくにつれて深さが
徐々に減少している。このことはねじの谷底がピ
ン部材の外面に到達するまで、完全なねじが設け
られた部分に郭定されたテーパ上の螺旋経路上に
ピンねじの谷底を連続して設けることによつて達
成される。深さが次第に小さくなるピン部材のね
じ長さの部分はバニツシングねじ又は第１ａ図に
於て符号ｒにて示されている如くランアウトねじ
と呼ばれる。十分なアツプセツト寸法を有するア
ツプセツトされたパイプについては、ねじは必ず
しもランアウト型のものである必要はなく、その
長さ全体に亙り深さが一定のねじであつてよい。
第２ａ図に示されている如く、ピン部材１３は
ピンねじ及びボツクスねじの荷重フランクの間に
山形の相互嵌合を与えるべくボツクス部材の山形
の荷重フランク３５に係合する山形の荷重フラン
ク２７を有している。好ましい接続部に於てはボ
ツクス部材上の山形の荷重フランクに係合する山
形の荷重フランクを有するピン部材が使用される
が、本発明のピン部材は山形の特徴を有しないボ
ツクス部材との関連で使用されてもよい。かかる
場合にはボツクス部材の名ねじ溝は第２ｂ図に示
されている如く平行なフランクを有している。ピ
ンねじのスタブフランク２５は管状接続部の長手
方向軸線及び隣接するねじの谷底３９に対し正の
角度θをなしており、これによりピンねじのスタ
ブフランク２５は隣接するピンねじの谷底３９よ
り離れる方向へ外方へ向けて末広がり状をなして
いる。この場合「正の」の角度とは角度θが第２
ａ図に示された軸線３７に対し90°以上であるこ
とを意味する。
ピンねじの山形の荷重フランク２７は内壁部４
１及びこれに交差する外壁部４３よりなつてお
り、これらの壁部は互いに共働して二重傾斜のフ
ランクを構成している。内壁部４１は管状接続部
の長手方向軸線３７及び隣接するねじの谷底１９
に対し負の角度βを成している。この場合「負
の」角度とは角度βが第２ａ図に示された軸線３
７に対し90°以下であり、これにより内壁部４１
が隣接するねじの谷底１９へ向けて内方へ末広が
り状を成していることを意味する。山形の荷重フ
ランク２７の外壁部４３は管状接続部の長手方向
軸線３７及び隣接するねじの谷底１９に対し正の
角度αを成しており、これにより外壁部４３は内
壁部４１との交点４５及び隣接するねじの谷底１
９より外方へ向けて末広がり状を成している。内
壁部４１はスタブフランク２５に平行であつてよ
いが、内壁部はスタブフランク２５に対し平行で
はないことが好ましく、即ち角度βは許容し得る
工具寿命を得るためには（180°−角度θ）よりも
大きい値でなければならない。かくして内壁部４
１はスタブフランク２５の平面の方向に平行な状
態より収束状を成していることが好ましい。現代
の機械加工技術によれば、かかる収束角度は15°
又はそれ以上であることが好ましい。
次に本発明の作用について説明する。パイプジ
ヨイントはピン部材１３をボツクス部材１５内へ
ねじ込むことによつて形成される。第３ａ図は本
発明のねじ構造が組付け位置にある場合のパイプ
ジヨイントを示している。第２ａ図に示された角
度α、β、θを適正に選定し、またねじの幅に対
する深さの比を適正に選定することにより、相補
的なねじの頂５３と谷底５５との間の間隙の大き
さが制御される。この場合「ねじの深さ」とは隣
接するねじの頂６０とねじの谷底６２（第３ｂ図
参照）との間の半径方向の距離πを意味する。ま
た「ねじ幅」とはある与えられたねじのピツチ線
（第３ａ図に於ける４４）に沿つて測定した場合
の軸線方向の距離ωを意味する。ピツチ線４４は
ねじ長さ全体に亙り荷重フランクの中間高さにて
引かれた線であり、接続部のテーパに等しい傾斜
を有している。
第３ａ図に示されている如く、ピンねじの荷重
フランクの外壁部４７はスタブフランク４９及び
５０が互いに係合されるとボツクスねじの荷重フ
ランクの内壁部４３に係合する。かくしてねじの
谷底５５内へのピンねじの頂５３の半径方向の運
動が停止される。荷重フランクの係合面４３及び
４７とスタブフランクの係合面４９及び５０との
間に形成された比較的大きい角度γにより、互い
に対向するねじフランクの係合面に摩損の傾向を
誘発する比較的高い楔作用の担持圧が発生するこ
とが阻止される。かくしてピン部材及びボツクス
部材の互いに係合するねじの頂及び谷底の間の半
径方向の係合が安全に停止される。
ねじの深さに対する幅の比を適正に選定するこ
とにより、第３ａ図に示された空間５７内の半径
方向の間隙を許し又は第３ｂ図に示されている如
く面５９に沿つて締りばめ嵌合を与えるねじ構造
が得られる。面５７及び５９に於ける間隙の大き
さを選定することにより、パイプジヨイントの組
立時に潤滑剤が捕捉されることを阻止し、又は互
いに係合するねじの間に摩損を発生させるような
相互嵌合を誘発することなく潤滑剤の漏洩を阻止
すべく互いに係合するねじの間に密な嵌合を許す
制御が得られる。
第２ａ図に於て、角度αは相補的なボツクスね
じの荷重フランク３５よりの追加の間隙を与え、
これにより管状接続部の分解中にピン部材及びボ
ツクス部材の完全な係合解除を容易にするに十分
な量にて正の傾斜を有する荷重フランクの外壁部
４３を与えるよう選定される。第２ａ図に於ける
破線６１は、エレベータにより支持されたピン部
材１３が完全に保持された状態にて行われる分解
の一つの段階中に於けるピン部材及びボツクス部
材の位置を示している。二つの部材の相補的なね
じについて十分な間隙が存在するので、パイプジ
ヨイントが分解されてピン部材１３がボツクス部
材１５より引き抜かけることを許す。しかし例え
ばエレベータにより支持されたピン部材１３が動
揺すると異常な係合状態にあるねじが一時的にひ
つかかつた状態になり、これによりパイプジヨイ
ントの分解が困難になる。ピンねじの荷重フラン
ク２７の外壁部４３に正の傾斜を与えることによ
り、相補的なボツクスねじとの不用意な接触を回
避する追加のバツフアゾーン、即ち間隙が与えら
れている。
本発明には種々の利点がある。本発明の山形の
ピンねじの荷重フランクが正の傾斜をしているこ
とにより、分解中にねじがひつかかつた状態にな
る虞れが低減される。ピン部材がボツクス部材内
に不用意にひつかかつた状態になることを排除す
ることにより、パイプの端部を損傷させる飛び出
しが排除される。従つてフツク型のねじ構造を分
解する際に生じる係合解除時の種々の問題が生じ
ることなくフツク型のねじを使用することの全て
の利点が得られる。スタブフランクと係合される
場合に荷重フランクが山形の相互嵌合を生じるこ
とにより、ねじ構造に選定されたねじの深さに対
する幅の比及び角度α、β、θに応じて、ねじの
谷底と頂との間に間隙又は締りばめ嵌合の何れか
が与えられる。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の
実施例が可能であることは当業者にとつて明らか
であろう。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図は本発明のねじ構造を有する一体的な
単段のテーパを有する一つの接続部を示す部分断
面図である。第１ｂ図は本発明のねじ構造を有す
る連結された単段のテーパを有する他の一つの接
続部を示す部分断面図である。第１ｃ図は本発明
のねじ構造を有する一体的な二段テーパを有する
一つの接続部を示す部分断面図である。第２ａ図
は分解中に於ける本発明のねじ構造の拡大部分断
面図である。第２ｂ図は分解中に於ける本発明の
ねじ構造の拡大部分断面図である。第３ａ図は組
立中に於ける本発明のねじ構造の拡大部分断面図
である。第３ｂ図は組立中に於ける本発明のねじ
構造の拡大部分断面図である。 １１……管状接続部、１２……金属間シール、
１３，１４……ピン部材、１５……ボツクス部
材、１６……外ねじ、１７……頂、１８……カツ
プリング、１９……谷底、２０……下端部、２１
……頂、２２……下部部材、２３……谷底、２４
……金属間シール、２５……スタブフランク、２
６……金属間シール、２７……荷重フランク、２
８……ピン部材、２９……ねじ、３０……外ね
じ、３１……端部、３２……外ねじ、３４……金
属間シール、３５……荷重フランク、３７……長
手方向軸線、３９……谷底、４１……内壁部、４
３……外壁部、４５……交点、４７……外壁部、
４９，５０……係合面、５３……頂、５５……谷
底、５７……空間、５９……面、６０……頂、６
２……谷底。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ピン部材の下端部に形成された雄ねじとボツ
    クス部材の上端部に形成された雌ねじとからなる
    管のねじ接続構造にして、前記雄ねじは谷底から
    半径方向の中間位置迄上向きに傾斜した半径方向
    内側部と前記半径方向中間位置より頂迄下向きに
    傾斜した半径方向外側部とを含む山型の上面とし
    て構成された荷重フランクと下面として構成され
    たスタブフランクとを有し、前記雌ねじは頂より
    谷底へ向かつて少なくとも半径方向中間位置迄前
    記雄ねじの前記半径方向内側部と実質的に等しい
    傾斜角にて上向きに傾斜した下面として構成され
    た荷重フランクと上面として構成されたスタブフ
    ランクとを有していることを特徴とするねじ接続
    構造体。 ２ 特許請求の範囲第１項のねじ接続構造体にし
    て、前記雌ねじの荷重フランクは前記半径方向中
    間位置より谷底迄前記雄ねじの前記半径方向外側
    部と実質的に等しい傾斜角にて下向きに傾斜した
    半径方向外側部を含む荷重フランクを形成してい
    ることを特徴とするねじ接続構造。 ３ 特許請求の範囲第２項のねじ接続構造にし
    て、前記雄ねじと前記雌ねじの荷重フランクの前
    記半径方向内側部と前記半径方向外側部とは、前
    記雄ねじが前記雌ねじ内へねじ込まれたとき、前
    記雄ねじの半径方向内側部が前記雌ねじの前記半
    径方向内側部に密に係合しまた前記雄ねじの前記
    半径方向外側部が前記雌ねじの前記半径方向外側
    部に密に係合する形状及び寸法とされていること
    を特徴とするねじ接続構造。 ４ 特許請求の範囲第３項のねじ接続構造にし
    て、前記雄ねじの前記半径方向内側部と前記半径
    方向外側部がそれぞれ前記雌ねじの前記半径方向
    内側部と前記半径方向外側部に密に係合したと
    き、前記雄ねじの谷底と前記雌ねじの頂との間に
    〓間が残される形状及び寸法とされていることを
    特徴とするねじ接続構造。
JP59272730A 1983-12-23 1984-12-24 管のねじ接続構造 Granted JPS60157583A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US565119 1983-12-23
US06/565,119 US4600225A (en) 1983-12-23 1983-12-23 Tubular connection having a parallel chevron thread

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60157583A JPS60157583A (ja) 1985-08-17
JPH0542594B2 true JPH0542594B2 (ja) 1993-06-29

Family

ID=24257278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59272730A Granted JPS60157583A (ja) 1983-12-23 1984-12-24 管のねじ接続構造

Country Status (14)

Country Link
US (1) US4600225A (ja)
EP (1) EP0150657B1 (ja)
JP (1) JPS60157583A (ja)
KR (1) KR930000499B1 (ja)
AT (1) ATE54737T1 (ja)
AU (1) AU582738B2 (ja)
BR (1) BR8406628A (ja)
CA (1) CA1264783A (ja)
DE (1) DE3482762D1 (ja)
DK (1) DK169790B1 (ja)
ES (1) ES290958Y (ja)
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