JPS60175897A - 耐火性金属対金属シ−ル手段 - 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】 本発明は面と面との間を密封する手段に係り、更に詳し
くいえばテンションハンガーのような管状部材の外面と
それに対するウェルヘッド（ｗｅｌｌｈｅａｄ）設備に
存在するような相手の部材の内面との間の耐火性金属対
金属シールをつくる手段に係るものである。

ウェルヘッドでの使用には過酷な使用状態に遭遇するこ
とが認められてきている。更に、そのような苛酷な使用
状態では、例示であってこれに限るものではないが、高
温と低温、硫黄化合物を含んだガス、高速流体、圧力の
反覆印加、熱衝撃、又は振動、屈曲、圧縮、引張もしく
はこれらを組合せた力に遭遇する。このようなウェルヘ
ッドでの使用に適当な設備、すなわち上述の苛酷な使用
状態に耐えることのできる設備をつ（ろうとして前述の
ウェルヘッドでの使用に設計した設備でシールをする目
的でこれまで金属対合μシールが使用されてきた。この
ような用途に金属対金属シールを選択したということは
環境と経済性とを考慮した上でのことである。更に、こ
の目的に使用するため実際に選択された金属対金属シー
ルは種々の設計のものがある。他にもあるが一例として
、ジョーン、ケイ、マツクギ−等に１９８３年６月２８
日に特許された米国特許第４，　３９０，　１８６号が
あり、これはウェルヘッドで使用するよう設計されてい
る設備に使用するのに適した金属対金属シールを開示し
ている。

ウェルヘッドに使用するよう設計された設備に使用した
ときこれらの先行技術の金属対金属シールはそのような
使用における苛酷な条件すなわち上に述べたような種類
の条件に耐えることができることが証明されたけれども
、これらの金属対金属シールは耐火性であることを意図
しているものではなかった。すなわち、ウェルヘッドの
火災の発生による熱膨張と収縮の期間中密封性を維持で
きるということは、これらの金属対金属シールの設計に
関する限り必要とされなかった。ウェルヘッドに使用し
ようとする設備のシール設計における考慮事項として耐
火性が問題視されてきたのは最近のことである。更に、
産業界ではかなりこの耐火性の問題はたゾ考慮するとい
う状態よりも進んでいて、金属対金属シールの将来の設
計が満足しなければならない要件となるところまで来て
いる。

ウェルヘッドの火災中に遭遇する高温は種々の問題を生
じる。これらの問題の中にはウェルヘッドの火災にさら
される材料の急速な加熱と冷却に関連している問題、火
にさらされた材料の膨張と収縮、その火にさらされた材
料の特性の喪失がある。区別を簡単にするためこれらの
問題を２つのカテゴリに分ける。すなわち、ウェルヘッ
ド火災にさらされるときウェルヘッドの設備の材料の構
造的特性に関係する問題と、ウェルヘッドの設備が火に
さらされるときウェルヘッドの設備のシールが密封性を
維持する能力に関係する問題とがある。

第１のウェルヘッドの設備の材料の構造的特性に関して
いえば、その材料を耐火性とするということに関する限
りウェルヘッドの火災にさらされるときの引張り強度の
喪失は幾つかの方法で補償されることができる。例えば
、設備が耐えることができなければならない圧力限界は
２５パーセントまで下がってもよいとされているのが普
通である。更に、問題の設備の圧力容器の壁は大きめと
なるようにつくられることが認められている。従つて、
設備が耐えることができなげればならない圧力限界の２
５パーセント低減と設備の圧力容器の壁を大きめとする
こと＼が結合して、ウェルヘッドの火災時に設備がうけ
るような高温にウェルヘッドの設備がさらされるとき発
生ずる引張り強さの喪失を補償するに足りるものとなる
。

ウェルヘッドの壁が大きめになるとウェルヘッドハウジ
ングは太き（なるけれども、それでもハウジングは実際
にはある制限内にある。それ故、この種の設備に対して
特殊スチール等を使用する必要はない。これはなにも材
料研究の分野における将来の発展が上に述べた種類のウ
ェルヘッドの寸法を減少させることのできる低コストで
高強度の新しい合金をつくることはないといっているの
ではない。

ウェルヘッドの設備に使用するシールの密封性の問題に
移る。そのようなシールは金属対金属シールを使用して
つくるということがこれまで説明してきた理由から重要
なことである。しかし他方では、もしそのような金属対
金属シールが高温で十分な引張り強度を呈することがで
きるようになるには、被せ又はシールリング材料として
高強度材料を使用しなければならないという見方があっ
た。今日知られているエラストマーは、ウェルヘッド火
災の発生時にウェルヘッドの設備がうけるような状態で
使用すると不満足なものであるということが知られてい
る。このような使用に相当有利な１つの非金属材料はこ
の分野でグラフオイル（ｇｒａｐｈｏｉｌ　）と称され
ているものである。

耐火性であるウェルヘッド設備を開発するには、高温で
密封性を維持するシールをっ（るのに適する密封技術を
開発することが必要であったということがかなり理解さ
れよう。更に詳しくいうと、ウェルヘッド設備にある管
状シールと環状シールとの両方について使用できる、そ
してウェルヘッド火災中に普通さらされる温度範囲の温
度で密封性をウェルヘッドの設備が維持できるようにす
る改良された高温密封技術を開発する必要があった。

こういうことで、その改良された高温密封技術を開発す
るには次のことを処理する必要がある。すなわち、使用
する材料の熱特性と冶金学的特性；嵌合又は組合せ部品
に生じる相対的運動；そしてシールが耐えねばならフン
い滑動作用。

そのような高温シール技術の開発のための努力がなされ
てきた。更にこれらの努力は、少なくとも当初は、つく
られる密封が所要の高温に耐えることができて密封手段
が耐火性であるとして分類されることができるような密
封手段をつくることに向けられてきた。この目的に対し
てかなりの時間と努力が、高温で密封性を維持する適当
なりランプコネクションの開発に費された。しがし、そ
のようなりランプコネクションはウェルヘッド設備それ
自体の熱交換特性にとって有害であることが判明し、そ
してねじれ変形と永久ひずみについて制御不可能である
ことも判明した。この永久ひずみは保持装置としてのク
ランプコネクションに依存していたシールの保持を阻害
する。

以上のことを認識した結果として、スタッブラドクラン
プコネクションの開発が企図された。しかし、クランプ
が加える質量の熱伝達特性が不都合であるということか
らすぐにクランプそれ自体を放棄するとと＼なった。主
としてこのことがなされてウェルヘッドハウジングを囲
む面の不規則性が少ないとそれだけ熱伝達状態が好まし
いことが確認された。ウェルヘッドの設備を耐火性とし
ようとするのにクランプコネクションを使用すべきでな
いということが次に結論された。従って新しい改良され
た形式のコネクションをつくろウドする方向に努力が向
けられた。これらの努力の結果開発されたコネクション
は５つの米国特許出願（４６９，３５６；　４６９，３
５７　；　４６９，３５８　；　４６９，３５４　；４
６９．３５５　）に開示されている。

耐火性コネクションをつくる必要とは別に、例えばテン
ションハンガーのような管状部材とこの管状部材と協働
する組合せ部材との間にあるようなシールを耐火性シー
ルとする必要性もはっきりしてきた二例えば、テンショ
ンハンガーに関する限り、それに使用するシールは軸方
向と半径方向との両方での動きをうけながらもそれの密
封性を維持できなければならない。更に詳しくいうと、
テンションハンガーの動作の仕方に従って、テンション
ハンガーは組合せ部材、例えば管状ボンネットの孔に挿
入されるように設計されている。更に、管状ボンネット
の中に押入されるとき、テンションハンガーに設げたシ
ールは組合せ部材にそのために形成した先細区域に入り
込めることによって付勢される。すなわち、先細区域に
シールを押し込む力がシールにあらかじめ荷重をかげる
ことになる。このようにしてあらかじめ荷重をかけてか
ら組合せ部材の直線状の孔にシールを入れる。

直線状の孔を形成している側壁がシールを荷重されてい
る状態、に維持して適正応力を作用させそして密封性を
達成する。しかし、直線状の孔に対し軸の観点からのシ
ールの正確な位置は、所要の引張りを達成するため軸方
向にテンションハンガーが動かされなげればならない程
度によって変る。

テンションハンガーと組合せ部材との間を密刊するどき
そ°のシールは先ず半径方向の運動をうけてあらかじめ
荷重されるということが上の説明から理解されよう。そ
れから、そのシールはテンションハンガーが引張りをう
けている間軸方向の動きをうける。これらの要件を満足
してから、耐火性と考えられるためにはシールはウェル
ヘッド火災時の高温にさらされている間それの密封性を
維持できなければならない。テンションハンガーとそれ
と協働する組合せ部材とに対する高温の影響は、密封性
に関する限り、これらの部材の高温にさらされる材料の
膨張と収縮とを生ずるということである。これに関して
動き、又は運動、すなわち、軸方向の膨張と収縮は重要
である。２つの部材すなわちテンションハンガーとその
組合せ部材の熱膨張係数を非常に近く選定してこれらの
部材間の差の半径方向の動き、又は運動があったとして
もその動き又は運動は急激に圧縮されたシール部材のス
プリング作用、すなわち既述のイールへあらかじめかげ
た荷重に打勝つ程ではないので半径方向の、動き又は運
動は重要ではない。他方、組合せ部材の直線状の孔内で
軸方向に動く際シールは、ウェルヘッドの火災時の高温
に応じてテンションハンガーと組合せ部材とが膨張収縮
するので密封性を維持しなければならない。

叙上要するに、ウェルヘッドハウジングの圧力部材、バ
ルブボディそしてボンネットを形成するのに使用するに
適した材料が存在するということが分析と試験の結果か
ら結論されている。更に、そのような材料からバルブボ
ディとウェルヘッドのハウジングをつくることが実際的
であるとみられている。すなわち、この目的のためのそ
のような材料の使用は設備を非現実的なものとする程大
きなものとすることにはならない。しかしそのような材
料の特性は、密封作用をさせるのに使用に適しているか
ということに関する限り不適当である。従って、ウェル
ヘッド設備のハウジング内に使用する新しい改良された
シールを開発することが重要である。更に、このような
新しい改良されたシールは密封作用を行なうのに必要な
荷重力に耐えるだけの大きさと完全さとを有していなけ
ればならない。更に、そのようなシールをつくる材料は
、高温での強度と熱伝達性も満足するよう選定されたも
のでなければならない。すなわち、そのようなシールを
製造するのに選定される材料はそれらを使用する結果と
してつくられる密封面が熱膨張と収縮、腐蝕性、溶接性
そして耐擦過性の観点からも満足すべきものであると〜
・うことが重要である。しかしながら、例えこれらのこ
とが満足されていても、シールの材料の問題と対照され
る設計の面からウェルヘッドの火災時の高温にさらされ
るウェルヘッドの設備に使用するに適している高温シー
ルをつくるということは依然として必要なことである。

すなわち、例えウェルヘッドの設備が火災に会っても密
封性を維持できるようシールを設計するという必要性が
認められている。

本発明の目的はウェルヘッド設備に使用するに適した新
し〜・改良された金属対金属シールを提供することであ
る。

本発明の別の目的は、ウェルヘッドの設備に使用された
場合火災発生時の苛酷な条件にも耐えることのできる金
属対金属シールを提供することである。

本発明の更に別の目的は、ウェルヘッドの火災発生時の
高温でさえ十分な引張り強度を呈する耐火性金属対金属
シールを提供することである。

本発明の別の目的は、ウェルヘッドの火災発生時の高温
でさえ密封性を維持することのできる耐火性金属対金属
シール°を提供することである。

本発明の別の目的は、ウェルヘッド組立体に使用するこ
とを意図している種類の管状部材に用いるに適した耐火
性金属対金属シールを提供することである。

本発明の目的は、あらかじめ荷重するため半径方向の運
動をうけるようにつくられる耐火性金属対金属シールを
使用する管状部材を提供することである。

本発明の別の目的は、あらかじめ荷重してからシールは
軸方向の運動をうけしかも必要とされるベアリングスト
レスと密封性とを維持しているような耐火性金属対金属
シールを提供することである。

本発明の更に別の目的は、高価ではな（しかも使用し易
く、ウェルヘッド火災発生時の条件でも信頼できそして
有用な使用を保証する耐火性金属対金属シールを使用す
る管状部材を提供することである。

発明の要約 本発明に従って、ウェルヘッドの設備に使用するに適し
ており、そして耐火性金属対金属シール手段を具現する
改良された新規な管状部材が提供される。この管状部材
は組合せ部材と協働するとき、管状部材のシール手段は
管状部材と組合せ部材との間の耐火性シールを確立する
。管状部材の一端はそれと一体につ（られた長い頚部を
有している。シール手段はこの長い頚部の自由端の外周
面上につくられている。シール手段は、管状部材の長い
頚部と同じ材料でそれと一体に形成されている環状バン
ドから成る。この環状バンドの高さと巾とはそれらの比
がある所定の範囲内にあるように選ばれて〜＼る。この
環状バンドの高さと巾の選定は、環状バンドが組合せ部
材の内周面と係合することにより形成されるシールが有
していなげればならないベアリングストレスと密封性と
の両方を考慮してなされている。組合せ部材に対し一定
の長さの位置を管状部材は占めており、管状部材の環状
バンドと組合せ部材の内周面との係合により形成される
シールは管状部材と組合せ部材との間に弾性的であり耐
火性であるシールをつくり、特徴としてこのシールの塑
性変形は回避され、しかも必要とされるシールの荷重は
加えられるようになっている。

好ましい実施例の説明 添付図、特に第１ａ図と第１ｂ図とを参照する。

ウェルヘッドの関連部分を１０で示す。第１ａ図と第１
ｂ図には本発明に従って製作された耐灸住金属対金属シ
ールをウェルヘッド１０に使用する２つの場合が示され
ている。ウェルヘッドそれ自体の構造と作用とは当業者
はよく知っていることであり、第１ａ図と第１ｂ図に示
すウェルヘッド１０をこ＼で詳細に説明することは必要
ではないと考える。本発明に従って製造された１つ又は
それ以上の耐火性金属対金属シールを使用しているウェ
ルヘッド１０の理解を得るだけのことならばウェルヘッ
ド１０の要素の構造と動作とを概略説明するだけで足り
ると考える。こ＼で詳しくは説明しないがウェルヘッド
１０の要素の構造と動作の詳細については、先行技術に
見出されるウェルヘッドの教示を参照すればよい。要約
して第１ａ図と第１ｂ図とを一諸にして本発明の耐火性
金属対金属シールを使用するウェルヘッドの典型的なセ
ツティングを説明することにする。

第１ａ図と第１ｂ図を参照する。ウェルヘッド１０はケ
ーシングスプール１２、チュービングヘラＩ’１４．そ
してチュービングボンネット１６を含む。更にケーシン
グスプール１２については、これは第１ｂ図に１８で示
す上方端フランジと、適当な大きさの縦孔２０とを有し
ている。当業者によく知られている仕方でケーシングス
プール１２の上方端フランジ１８にホールドダウン手段
２２を挿入する。このホールドダウン手段２２は従来構
造のものであり、そして本発明にたまたま関係してきた
というだけのことであるから、ここでそれの構造の詳細
を述べる必要はないと考える。ここではだソ、その名が
示すとおり、ホールドダウン手段２２の作用はケーシン
グスプール１２と協働関係にある別の部材を保持すると
いうことを述べておけば足りる。ケーシングスプール１
２の上方端フランジ１８の表面にリングガスケット２６
を嵌める周辺にのびるテーパをつけた先細みぞ２４を設
げていることを述べてケーシングスプール１２の説明を
終る。

チュービングヘッド１４を説明する。第１ａ図、第１ｂ
図に示すように上方端フランジ２８と下方端ンシンジ３
０とをチュービングヘッド１４に設けている。更に、チ
ュービングヘッド１４の中心に適当な縦孔３２をあけて
いる。下方端７２７９３００表面にテーパをつけた、す
なわち先細の周辺みぞ３４を形成している。この先細み
ぞ３４はチュービングヘッド１４の下方端フランジ３ｏ
に適当な位置にそして適当な大きさにっ（られてぃて既
述の先細みぞ２４と補足し合うような形に合わさる。ケ
ーシングスプール１２の上方端フランジ１８には先細み
ぞ２４を適当に設けているためチュービングヘッド１４
を図示のようにケーシングスプール１２へ組合せるとリ
ングガスケット２６は端フランジ１８，３０の先細みぞ
２４，３４がつくる開口に捕捉される。

チュービングヘッド１４の説明を続ける。チュービング
ヘッド１４の上方端フランジ２８と下方端ンランジ３０
との中間に数字３６で示す手段を設ける。この手段３６
は、チュービングヘッド１４とこのチュービングヘッド
１４と協働する。よう設計されている別の部材４２との
間を相互に係合させるためのものである。更に詳しくい
えば、当業者によく知られている仕方で、この手段３６
と既述の別の部材４２との相互接続は、それぞれの歯の
・形をした要素３８．４０の係合により行なわれる。手
段３６は別の部材４２と相互に取外せるようロックされ
ることが理解されよう。手段３６の構造と動作とは当業
者にはよ（知られており、又本発明とたまたま関係して
いるというだけのことであるから手段３６についてこれ
以上説明することは本発明を理解する上に必要なことで
はない。

チュービングヘッドエ４の説明を終えるに当って、ケー
シングスプール１２の上方端フランジ１８と同様のチュ
ービングヘッド１４の上方端フランジ２８にはホールド
ダウン手段４４を設けている。

ホールドダウン手段４４は既に説明したホールドダウン
手段２２と構造と動作の両方について同じであるのでホ
ールドダウン手段４４を重ねてこ＼で説明する必要はな
いと考える。ホールドダウン手段４４は第１ａ図に示す
環状のパックオフ組立体４６を保持するよう設計されて
いるというだけで足りる。前述のホールドダウン作用を
達成スるのに環状バックオフ組立体４６は４７に肩をっ
け、この肩とホールドダウン手段４４は係合するよう設
計されている。チュービングヘッド１４の下方端フラン
ジ３０のように、チュービングヘッド］４の上方端フラ
ンジ２８の面には先細の周辺溝４８が形成されている。

リングガスケットはこの先細溝４８に収容されるよう設
計されている。チュービングヘッド１４をケーシングス
プール１２へ固定する目的でねじの形の固定手段を用い
るのが好ましい。

チュービングボンネツ）１６を考察する。第１ａ図に見
られる。このチュービングボンネット１６には下方端フ
ランジ５４と縦孔５６とを設けである。チュービングヘ
ッド１４の上方端フランジ２８と下方端フランジ３０そ
してケーシングスプール１２の上方端フランジ１８と同
じように、チュービングボンネット１６の下方端フラン
ジ５４の面には先細の周面溝５８が形成されている。先
細溝５８は先細溝４８と揃って補足し合うような位置と
形をしている。チュービングヘッド１４の上方端フラン
ジ２８に先細溝４８を設けてチュービングボンネット１
６とチュービングヘッド１４とが第１ａ図に示すような
関係になると、先細溝４８．５８かつ（る開口にリング
ガスケット５０が捕捉される。チュービングヘッド１４
とチュービングボンネット］６とを一諸に固定する目的
でねじの形の固定手段（第１ａ図で６０）を用いるのが
好ましい。

本発明に係る耐火性金属対金属シーリング手段を以下に
説明するに西って第２図と第３図とを参照する。第３図
に示す例では本発明の耐火性金属対金属シール手段をウ
ェルヘッド１０に使用して耐火性金属対金属密封を果し
ており、特にこの場合はチュービングヘッド１４と別の
部材（６２：第３図）との間を密封している。参照を容
易とするため数字６４を使って、第３図の構造を説明す
るときに耐火性金属対金属シール手段を示すこととする
。第３図の説明に肖って管状物体である部材６２はケー
シングハンガーであると考える。

耐火性金属対金属シール手段６４の説明を続ける。この
シール手段６４は、これから説明する仕方でケーシング
ハンガー６２に設けるシール６６とこのシール６６が係
合するよう設計されているチュービングヘッド１４の縦
孔３２の内面とを含んでいる。第３図を参照すると最も
判りやすいが、シール６６を構成している環状パッドは
ケーシングハンガー６２の周囲に沿ってそれの自由端、
すなわち第３図でみて上端と並置関係になってのびてい
る。環状バンド６６の大きさはあらかじめ定められてい
る。更に詳しくいえば、環状バンド６６の高さはこ＼で
は、ケーシングハンガー６２の外面から外方に環状バン
ド６６が突出している距離に等しく、そして環状バンド
６６の巾は環状バンド６６がケーシングハンガー６２の
外面に治ってそれの自由端からのびている距離に等しく
なっている。すなわち、環状バンド６６の高さと巾とは
あらかじめ選定されている。更に、環状バンド６６の高
さと巾とを決めるには次の２つのファクタを主として考
慮する。すなわち、ケーシングハンガー６２とチュービ
ングヘッド１４との間の耐火性金属対金属シールをつ（
るため縦孔３２の内面と環状バンド６６との間に存在し
なげればならない密封性とベアリングストレスとである
。環状バンド６６の高さと巾とを比の形で表わすのが好
ましくゝ。

環状バンド６６の高さとｄ］とがベアリングストレスと
密封性とに対して有している関係を理解するためには環
状バンド６６とが縦孔３２の内面と係合する仕方を説明
する必要がある。このため第３図を参照する。縦孔３２
は先細の形の第１の部分６８と、平らになっているすな
わちウェルヘッド１０の縦軸に平行にのびる第２の部分
７ｏとを含む。すなわち、縦孔３２の内面はあらかじめ
力をかける、すなわち予負荷テーバ部分６８と直線孔部
分７０とを含む。

第３図に示すようにしてチュービングヘッド１４の縦孔
３２とケーシングハンガー６２の環状パンピロロとを係
合させるため環状バンド６６は軸方向と半径方向との両
方での運動をうけながらも縦孔３２の内面との保合を維
持できなければならない。更に詳しくいうと、ハンガー
６２のようなケーシングハンガーがチュービングヘッド
１４の縦孔３２のようなそれとの組合せ部材の孔に挿入
されるよう設計されているので、チュービングヘッド１
４にケーシングハンガー６２を挿入しているとき環状バ
ンド６６は縦孔３２の予負荷テーバ部分６８と係合させ
られる。すなわち、予負荷テーバ部分６８を通して環状
バンド６６を動かすと環状バンド６６に負荷をあらかじ
め与えることになる（予負荷テーバ部分はチュービング
ヘッド１４の縦孔３２にその目的に適合するよう形成さ
れている）。すなわち、環状バンド６６は予負荷テーバ
部分６８を通して軸方向に動かされるとき、ケーシング
ハンガー６２の自由端とそれと一体の環状バンド６６と
が半径方向の運動をうける。環状バンド６６がうける半
径方向の運動のため環状ノ（ンドは力をうげている状態
とされる、すなわち、あらかじめ負荷される。かくして
、環状／（ンド６６がケーシングノ・ンガー６２の外面
から突出する程度、すなわち、環状バンド６６の高さが
大きくなればなる程、環状バンドが予負荷テーノく部分
６８を通らされるときそれがうける力、すなわち荷重は
大きくなる。更に、環状〕くンド６６があらかじめ負荷
される程度が大きくなればなる程、ケーシングハンガー
６２とチュービングヘッド１４とが第３図に示すように
位置決めされるとき縦孔３２の内面と環状バンド６６と
の間に与えられるベアリングストレスは大きくなる。

上に述べたようにしてあらかじめ負荷されて力・ら、環
斗バンド６６は軸方向に、すなわち第３図で見て上の方
へ動かされつゾけ、縦孔３２の予負荷テーバ部分６８の
通過し終ると、環状バンド６６は縦孔３２の直線状の孔
部分７０に入る。環状バンドが縦孔３２の直線状孔部分
７０内に配置されると、直線状の孔部分７０の側壁はそ
れと相互に係合している環状バンド６６をあらかじめ負
荷した状態に保つように作゛用する。こうして、ケーシ
ングハンガー６２とチュービングヘッド１４との間に存
在していなげればならないベアリングストレスが保持さ
れる。軸方向からみると、環状バンド６６が直線状の孔
部分７０の側壁と係合しているその正確な位置は、チュ
ービングヘッド１４に対し軸方向にケーシングノ・ンガ
ー６２が動かされなげればならない程度に応じて変って
いき、それによりケーシングハンガー６２とチュービン
グヘッド１４との間に適正関係が存在するようになる。

環状バンド６６が縦孔３２の直線状の孔部分７０の側壁
と係合する正確な位置が最初知られていないので、環状
バンド６６の巾を十分な太きさとしておくことが必要で
あって、それにより第３図に示すように縦孔３２の直線
状の孔部分７０の側壁と環状バンド６６が係合させられ
るとき十分な密封面ができるようにする。上に述べたこ
とを考慮すると、ケーシングハンガー６２とチュービン
グヘッドｉ４との間のベアリングストレスと環状バンド
６６の高さとの間に、そして縦孔３２の直線状の孔部分
７０の側壁に対する環状バンド６６の密封能力と環状バ
ンド６６の巾との間には関係があるということが明らか
となる。このため、耐火性金属対金属シール手段６４の
要素の１つを構成している環状バンド６６の高さと巾と
を選定して、環状バン：：　６６　（すなわちケーシン
グハーンガー６２）と縦孔３２の直線状部分７０の側壁
（すなわちチュービングヘッド１４）との保合によりつ
くられる金属対金属シールが耐火性であることを保証す
るために存在しなげればならないベアリングストレスと
密封特性とを必要程度まで耐火性金属対金属シール手段
６４が実現することを保証するようにする。

第３図に示すように構成した本発明の耐火性金属対金属
シール手段６４についてのこれまでの説明を要約すると
、ケーシングハンガー６２とチュービングヘッド１４と
の間を密封するとき、環状バンド６６は、先ず半径方向
の運動をうけて負荷をあらかじめかけられる。それから
、ケーシングハンガー６２がチュービングヘッド１４に
対する適正配置中軸方向運動をうけている開環状バンド
６６は軸方向運動をうける。半径方向と軸方向の運動に
ついてのこれらの要件を満足させてしまうと、耐火性で
あると考えられるためには縦孔３２の直線状部分７０の
側壁と環状バンド６６との係合によりつくられるシール
は、ウェルヘッドの火災時の高温・にさらされても密封
性を維持できなければならな〜為。密封性に関する限り
、チュービングヘッド１４とそれと協働するケーシング
ハンガー６２とに対するこれらの高温の作用はこれらの
部材の高温に露出された材料の膨張又は収縮を生じさせ
るということである。これについて、運動、すなわち軸
方向の膨張と収縮とが最も重要である。

２つの部材すなわちケーシングハンガー６２とチュービ
ングヘッド１４の膨張係数を非常に近く選定してケーシ
ングハンガー６２とチュービングヘッド１４との間に差
の半径方向に圧縮されたシール部材のスプリング作用、
すなわち既に述べたような環状バンド６６があらかじめ
うけている力、すなわち予負荷を克服する程ではないの
で、半径方向の運動は重要な問題とはならない。チュー
ビングヘッド１４の縦孔３２の直線状の孔部分７０内で
軸方向に動いているとき環状バンド６６は直線状の孔部
分７０の側壁との密封性を維持していなければならない
。ウェルヘッドの火災時の高温に応じてケーシングハン
ガー６２とチュービングヘッド１４とが膨張したり、収
縮したりするからである。本発明の教示に従って決定さ
れたことは、環状バンド６６の高さと巾とに対する適正
寸法の選択により第３図の耐火性金属対金属シール手段
６４を使用してケーシングハンガー６２とチュービング
ヘッド１４との間に耐火性金属対金属シールをつくるこ
とができるということである。

次に第２図を参照する。この図に示す別の場合でも、本
発明の金属対金属シール手段をウェルヘッド１０で使用
して耐火性金属対金属シールるっくっており、特にこの
場合チュービングボンネット１６と別の部材４２との間
で耐火性金属対金属シールをつくらている。第２図に耐
火性金属対金属シール手段は参照数字７２を用いて示し
ている。

又、第２図で管の形状の部材４２はテンションハンガー
である。

耐火性金属対金属シール手段７２の説明を続ける。この
シール手段７２はテンションハンガー４２に設けたシー
ル７４と、このシール７４が係合するチュービングボン
ネット１６の縦孔５６の内面とを含んでいる。第２図か
ら最もよく理解できるのであるが、シール７４は環状バ
ンドから成り、これはテンションハンガー４２の外面と
一体ニ形成されており、そして第２図でみて上端である
自由端と並んでテンションハンガー４２０周辺にのびて
いる。環状バンド７４はあらかじめ選択された寸法とな
っている。更に具体的にいえば、以下の説明の目的で環
状バンド７４の高さと巾とは、第３図の耐火性金属対金
属シール手段の説明で環状バンド６６の高さと巾とが既
に定められていたと同じようにして定められていると考
えられる。

更に、環状バンド６６の高さと巾及びベアリングストレ
スと密封性の間の関係について既になされた説明は、環
状バンド７４のベアリングストレスと密封性そして高さ
と巾のファクタについて等しく適用し得るものと考えら
れる。従って、テンションハンガー４２の環状バンド７
４に関する限りこの説明を繰返す必要はないものと考え
る。チュービングボンネット１６の縦孔５６が予負荷テ
ーパ部分７６と直線状孔部分７８とを含み、そして第２
図に示すようにテンションハンガー４２の環状バンド７
４がチュービングボンネット１６の縦孔５６の直線状孔
部分７８と係合するよう設計されているという事実だけ
を注意すれば足りる。

第２図の耐火性金属対金属シール手段７２の動作態様は
、既に説明した第３図の耐火性金属対金属シール手段６
４の動作態様と本質的には同じである。すなわち、その
動作態様に従って、テンションハンガー４２はチュービ
ングボンネット１６の孔５６にうけ入れられるよう設計
されている。

更に、チュービングボンネット１６にそのように挿入さ
れるとき、テンションハンガー４２に設ケた環状バンド
７４はそれが予負荷テーバ部分７６を通るときに付勢さ
れる。この予負荷テーパ部分はこの目的のためチュービ
ングボンネット１６の縦孔５６に適当に形成されている
。すなわち、予負荷テーバ部分７６を環状バンド７４が
通るようにして環状バンド７４にあらかじめ力をかけた
状態をつくる。既に述べたようにして負荷をあらかじめ
かけられてから、環状バンド７４はチュービングボンネ
ット１６の縦孔７６の直線状の孔部分７８に入り込む。

直線状の孔部分７８を形成している側壁は、環状バンド
７４、すなわちテンションハンガー４２と直線状の孔部
分７８の側壁、すなわちチュービングボンネット１６と
の間に適当なベアリングストレスを達成させる目的で環
状バンド７４に負荷をかげている。しかし、直線状の孔
部分７８の側壁に対し軸からみて環状バンド７４の正確
な位置は、所要の張力を生じさせるためテンションハン
ガー４２が軸方向に動かされなげればならない程度によ
って変る。叙上要するに、本発明の教示に従って上に説
明してきた耐火性金属対金属シール手段６４の場合にお
けるように、環状バンド７４の高さと巾とを正しく選定
することにより第２図の耐火性金属対金属シール手段７
２ヲ使用してテンションハンガー４２とチュービングボ
ンネット１６との間に耐火性金属対金属シールを゛つく
ることができる。

最良の本発明の詳細な説明する目的にとって注目すべき
は、第３図のケーシングノ・ンガー６２と第２図のテン
ションノ・ンガー４２とはそれぞれ長い頚部８０，８２
を有していると〜１うことである。更に、ケーシングノ
・ンガー６２の場合の環状バンド６６とテンション／・
ンガー４２の場合の環状バンド７４とは長い頚部８０と
８２の外面（第３図）と自由端（第２図）とにそれぞれ
形成されている。ケーシングハンガー６２とテンション
ノーンガー４２の場合長い頚部８０と８２とをそれぞれ
利用することにより、ケーシングハンガー６２に環状バ
ンド６６を、そしてテンションハンガー４２に環状バン
ド７２を配置するということに関する限り、そして直線
状の孔部分７０の側壁に環状バンド６６を正しく係合さ
せ、そして直線状の孔部分７８の側壁と環状バンド７４
を正しく係合させることを保証することに関する限り、
本発明の実施は容易となる。又、環状バンド６６と７４
とをそれぞれ直線状の孔部分７０と７８の側壁に対して
配置した（第３図と第２図参照）本発明の最良実施例に
従えば環状バンド６６と７４の全面が直線状の孔部分７
０と７８の側壁とそれぞれ係合しているのが好ましいと
いうことを理解すべきである。すなわち、環状バンド６
６と７４とが直線状の孔部分７０と７８の側壁と接触し
ているとき（第３図と第２図参照）、環状バンド６６と
７４の面は直線状の孔部分７０と７８の中心線により決
められる面と平行な面内にある。環状バフドロ６と７４
があらかじめ負荷されていないときこれらの環状バンド
の表面に僅かなテーパをつけて負荷をかけられた後環状
バンド６６．７４０面が既に述へた所望の平行関係を実
現するようにする必要がある。

本発明の最良実施例に従って更に例示すれば、環状バフ
ドロ６及び又は７４の巾が約４分の１インチであると、
環状バンド６６及び又は７４の高さは１６分の１インチ
と８分の１インチとの間になければならない。従って、
環状バンド６６及び又は７４の巾対高さの比に関する限
り約２対１の比である。

本発明に従ってウェルヘッド設備に使用するに適した新
しい改良された金属対金属シールが提供される。更に、
ウェルヘッド設備に使用した本発明の金属対金属シール
はウェルヘッドの火災時の条件に耐えることができる。

更に、本発明の耐火性金属対金属シールはウェルヘッド
の火災発生時の高温でさえ十分な引張り強度を維持でき
ると〜・う特徴がある。更に、本発明の耐火性金属対金
属シールはウェルヘッドの火災時の高温でさえ密封性を
維持できるという特徴がある。加えて、本発明の耐火性
金属対金属シールはウェルヘッド組立体に使用するに特
に適している。又、本発明の耐火性金属対金属シールは
あらかじめ負荷をかけるため半径方向の運動をうけるよ
うになっていることを特徴としている。本発明による耐
火性金属対金属シニルを使用する管状部材は、あらかじ
め負荷されてからも必要とされるベアリングストレスと
密封性とを保持しながら軸方向の運動をうけることがで
きることを特徴としている。最後に、本発明の耐火性金
属対金属シールは、高価ではな（そして使い易＜、シか
もウェルヘッドの火災時でさえ信頼できる有効な働きを
することができることを特徴としている。

２つの実施例を示したけれどもこれらは本発明の技術的
思想の範囲内で当業者により変更することは容易であり
、そのような変更のあるものは本文中にも示した。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図と第１ｂ図とは、本発明の耐火性金属対金属シ
ールを使用した２つの場合を示すウェルヘッドの縦断面
図である。 第２図は本発明の耐火性金属対金属シールを使用した第
１の場合を示す、第１ａ図と第１ｂ図のウェルヘッドの
一部分の縦断面図である。 第３図は本発明の耐火性金属対金属シールを使用した第
２の場合を示す、第１ａ図と第１ｂ図のウェルヘッドの
一部分の縦断面図である。 １０ａｅウエルヘツド、１２−ｅケーシングスプール、
１４−・チュービングヘッド、１６・・チュービングボ
ンネット、１８・・ケーシングスプールの上方端フラン
ジ、２０・・縦孔、２２；４４・Ｏホールドダウン手段
、２４；３４・・先細みぞ、２８・・チュービングヘッ
ドの上方端フランジ、３０・・チュービングヘッドの下
方端フランジ、５４・・チュービングボンネットの下方
端フランジ、６３・−ケーシングハンガー、６４；７２
・・金属対金属シール手段、６６；７４・・環状バンド
、６８；７６・・先細の形の第１の部分、７０ニア８・
・直線状の第２の部分、８０；８２・ｅ頚部。 Ｆｉｇ、　Ｉα Ｆｉｇ、　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １一対の組合せの金属部材の間に耐火性シールをつ（る
   ための耐火性金属対金属シール手段において、 ＋４１、縦孔を有し、この縦孔により形成される内周面
   が第１の先細部分と第２の直線状孔部分とを含んでいる
   第１の金属部材、及び（ロ）　外周面を有する管状の金
   属部材を備え、この第２の金属部材は前記の第１の金属
   部材の縦孔に少なくとも部分的に挿入されて第２の金属
   部材の外周面を取囲む第１の金属部材の内周面と同軸に
   第１の金属部材の縦孔にうけ入れられ、第２の金属部材
   はそれの一端に隣接している外周面上に形成された環状
   バンドを含み、この環状バンドは第２の金属部材が第１
   の金属部材の縦孔に挿入されるとき第１の金属１の先細
   部分を通るとき環状バンドは力をうけ、そして前記の第
   ２の直線状の孔部分に入るとき環状バンドは力をうけた
   状態のま＼第２の直線状の孔部分と密封をつ（す、第２
   の金属部材の環状バンドと第１の金属部材の第２の直線
   状の孔部分との間に存在していなければならないベアリ
   ングストレスと密封特性とを考慮して前記の環状バンド
   の高さと巾とは定められていて。 それにより第１の金属部材と第２の金属部材との間で耐
   火性金属対金属シールをつくることを特徴とする耐火性
   金属対金属シール手段。 ２　前記の環状バンドが前記の第２の金属部材と一体に
   形成されている特許請求の範囲第１項に記載の耐火性金
   属対金属シール手段。 ３　前記の第２の金属部材は長い頚部を有し、前記の環
   状バンドはその長い頚部に形成されている特許請求の範
   囲第２項に記載の耐火性金属対金属シール手段。 ４　前記の第２の金属部材の環状バンドと前記ｔ７−）
   笛ｔｔＴ＋４ｒ自Ｆ「剖ブドー罎−ｔ７−）り１食「９
   〆７−）Ｙｌｌ［号ζｉ壇ｊＨ良−θ）コー１プ乙１（
   ツク１、Ｊ−θ）間につくられるシールのベアリングス
   トレス特性と前記の環状バンドの高さとの間に関係があ
   る特許請求の範囲第３項に記載の耐火性金属対金属シー
   ル手段。 ５　前記の第２の金属部材の環状バンドと前記の第１の
   金属部材の第２の直線状の孔部分との間につくられるシ
   ールの密封性と前記の環状バンドの巾との間に関係が、
   ある特許請求の範囲第４項に記載の耐火性金属対金属シ
   ール手段。 ６　前記の第１の金属部材がチュービングヘラ１’であ
   る特許請求の範囲第５項に記載の耐火性金属対金属シー
   ル手段。 ７　前記の第２の金属部材がケーシングハンガーである
   特許請求の範囲第６項に記載の耐火性金属対金属シール
   手段。 ８　前記の第１の金属部材がチュービングボンネットで
   ある特許請求の範囲第５項に記載の耐火性金属対金属シ
   ール手段。 ９　前記の第２の金属部材がテンションハンガーである
   特許請求の範囲第８項に記載の耐火性金属対金属シール
   手段。 １０　第１の対の組合せの金属部材の間に耐火性シール
   をつくるため少なくとも１つの耐火性金属対金属シール
   手段を備えるウェルヘッドにおいて、 ビ）　縦孔な有し、そしてこの縦孔により形成される内
   周面が第１の先細部分と第２の直線状の孔部分とを含ん
   でいるｆａｌの金属部４ハ及び （口ｊ　外周面を有する管状の第２の金属部材を備え、 この第２の金属部材は第１の金属部材の縦孔に少な（と
   も部分的に挿入されていて、第２の金属部材の外周面を
   取囲む第１の金属部材の内周面と同軸に第１の金属部材
   の縦孔内にうけ入れられ、第２の金属部材はそれの一端
   に隣接して外周面に一体に形成された環状バンドを含み
   、この環状バンドは第１の金属部材の縦孔に第２の金属
   部材が挿入されるとき第１の金属部材の内周面に係合し
   て、環状バンドが前記の第１の先細部分を通るとき環状
   バンドは力を加えられ、そして前記の第２の直線状の孔
   部分に入るとき前記の環状バンドは力を加えられたま′
   ＞第２の直線状の孔部分とシールをつくり、第２の金属
   部材の環状バンドと第１の金属部材の第２の直線状孔部
   分との間に存在しなければならないベアリングストレス
   と密封特性とを考慮して環状バンドの高さと巾とを定め
   、それにより第１金属部材と第２金属部材との間で耐火
   性金属対金属をつくることを特徴としたウェルヘッド。 ■ばン　縦孔とこの縦孔の内面が第１の先細部分と第２
   の直線状の孔部分とを含んでいる第３の金属部材、及ｑ （ｐ］　外周面を有する管状の第４の金属部材を備え、
   この第４の金属部材は少なくとも部分的に第３の金属部
   材の縦孔に挿入されて第４の金属部材の外周面７ａｌ−
   凹む第３の金属部材の内周面と同軸に第３の金属部材を
   縦孔に５げ入れられ、第４の金属部材はそれの一端に隣
   影して外周面に一体に形成した環状バンドを含み、この
   環状パン′ドは、第４の金属部材を第３の金属部材に挿
   入するとき第３の金属部材の内周面に係合し、環状バン
   ドが第１の先細部分を通るとき環状バンドは力をうけ、
   そして第２の直線状の孔部分に入るとき環状バンドはカ
   をうけている状態で第２の直線状部分とシールをっ（す
   、第４金属部材の環状バンドと第３金属部材の第２の直
   線状の子り部分との間に存在しなければならないベアリ
   ングストレスと密封特性とを考慮して環状バンドの高さ
   と巾とを定めて、それにより゛第３の金属部材と第４の
   金属部材との間で耐火性金属対金属シールをつくるよう
   にした、第２の対の組合せ金属部材の間に耐火性シール
   をつくる第３の耐火性金属対金属シール手段を備える特
   許請求の範囲第１０項に記載のウェルヘラ　ド。 １２　前記第２の金属部材と前記の第４の金属部材とが
   それぞれ前記の環状バンドを形成した長い頚部を含む特
   許請求の範囲第１１項に記載の第１と第２の耐火性金属
   対金属シール手段な含むウェルヘッド。 １３　前記の第２の金属部材の環状バンドと前記の第１
   の金属部材の第２の直線状の孔部分との間につ（られる
   シールのベアリングストレスと前記の第２の金属部材の
   環状バンドの高さとの間に関係があり、そして前記の第
   ２の金属部材の環状部分と前記の第１の金属部材の第２
   の直線状の孔部分との間につ（られるシールの密封特性
   と前記の第２の金属部材の環状バンドの巾との間に関係
   がある特許請求の範囲第１２項に記載の第１と第２の耐
   火性金属対金属シール手段を含むウェルヘッド。 １４　前記の第４の金属部材の環状バンドと前記の第３
   の金属部材の第２の直線状の孔部分との間につくられる
   シールのベツリンゲストレスと前記の第４の金属部材の
   環状バンドの高さとの間には関係があり、そして前記の
   第４の金属部材の環状バンドと前記の第３の金属部材の
   第２の直線状の孔部分との間につ（られるシールの密封
   特性と前記の第４の金属部材の環状バンドの巾との間に
   は関係がある特許請求の範囲第１３項に記載の第１と第
   ２の耐火性金属対金属シール手段を含むウェルヘッド。 １５　前記の第１の金属部材がチュービングヘッドであ
   り、そして前記の第２の金属部材がケーシングハンガー
   である特許請求の範囲第１４項に記載の第１と第２の耐
   火性金属対金属シール手段を含むウェルヘッド。 １６　前記の第３の金属部材がチュービングボンネット
   であり、そして前記の第４の金属部材がテンションハン
   ガーである特許請求の範囲第１５項に記載の第１と第２
   の耐火性金属対金属シール手段を含むウェルヘッド。