JPS63500883A - ネジ山レベルに位置づけされたシ−リング装置を伴う鋼管用ネジつき継手 - 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】 ネジ山レベル位置づけされたシーリング装置を伴う鋼管用ネジつき継手 本発明はネジ内のレベルに位置づけされたシーリング装置を備えた、石油業界に おいて特に使用可能な鋼管用ネジつき継手に関するものである。

石油業界で用いられる管用の継手が、特に、機械加工が容易で損傷を受けにくい ものでありながらその内外で及ぼされる非常に強い圧力に対しても完全な気密性 を確保でき、しかも、曲げや、軸方向の大きな圧縮又は引張り応力を受けている 場合においてさえかかる気密性を保つことができることを含む、一定数の特徴を 有していなくてはならないことは、周知の事実である。

又、継手のエレメントは、他のエレメントと新たにネジ込みする際に得られる気 密性に不利な影響を与えることなく、互換性を有していることが必要である。

現在石油業界で用いられているネジ付き継手はまず第一に、特に継手上に及ぼさ れる軸方向引張り力を支持しながら管の２つのエレメントを互いの中に機械的に 保持する、往々にして円錐状の（ただし、円筒形であってもよい）雄及び雌ネジ を有している。

はとんどの場合において、既存の継手は、規定のネジ込みトルクが得られるや否 や雌のエレメントに対し族エレメントを固定するという効果をもつ、ネジ込み制 限ストッパと呼ばれるストッパをも同様に備えている。

最後に、このタイプの継手にはさらに、継手のネジ込みの際に、気密性が得られ るよう充分な圧力で互いに適用されることにより互いに接触し合うことになるよ う配置されている、少なくとも１対の気密面が含まれている。

はとんどの場合において、この気密性は金属対金属タイプの接触によって得られ るが、場合によっては、例えばその変形によって継手の気密性を確保又はそれに 寄与するＰＴＦＥのリングのような、プラスチック製継手に、気密面を結びつけ ることもできる。

特に、継手のネジ込みに際し、族エレメントが継手の塑性変形を誘発し継手はそ の初期形状を失なって族エレメントの形状に適合していくように、例えばＰＴＦ Ｅ製のがかる環状リングを気密面のレベル或いはネジ切りのレベルで雌エレメン ト上に作られた溝の中に置く方法が知られている。

しかし、かかるプラスチック継手には、設置がむす力ｚしく、実際には継手の解 体そしてその後の再組立の毎に交換されなくてはならない、という欠点がある。

雌エレメントの中に作られた溝の中に置かれるだけでよいプラスチック材料製の リングで構成されたこのような継手は、実際雄エレメントがそのネジとはめ込み 合うことができるよう、極めて強く変形されなくてはならない。

これは実際上プラスチック製継手の破壊をひき起こし、こうしてこの継手はその エレメントを後日組立てるのに使用不能となる。

その上、この変形の際にプラスチック製継手に課せられる大きな応力は往々にし てプラスチック製継手の移動を誘発し、継手はこうしてその溝から引き抜かれそ の役割を果たさなくなる。

同様に、特に建物の給水又はセントラルヒーティングの供給用としてネジ込みさ れた継手の気密性を得るため、気密性確保のためのネジ込みの際に変形させられ る熱可塑性材料を用いてエレメントの１つのネジ内をカバーするという技法も知 られている。

これらのシーリング装置は、従来雌エレメント内へのネジ込みの前に族エレメン トのネジ山上に巻きつけられるＰＴＥＥ製リボソリボン維の使用に代わる目的を もつものである。

これらはこれらのエレメントのネジ内のレベルに熱可塑性材料を予じめ置くため のものである。

この場合又エレメントを互いに交換し必要な気密性を保ちながら継手をゆるめ、 それを再度締めることは一般に不可能である。

本発明は特に石油業界用の鋼管用継手に、ネジ内のレベルで充分な気密性を与え ることを目的とするものである。この場合、この気密性は、継手のエレメントの １つと一体を成すプラスチック製エレメントにより得られ、かかる継手エレメン トは、その後のそのネジ込みの間信頬できる形で再使用が可能である。

管の２つのエレメントを機械的に連結させるという、その第一の機能を果たさせ るためには、族エレメントの各々のネジ内は必ず軸方向にそして最も顯繁には（ 円錐台状のネジの場合）放射方向に、雌エレメントの相応するネジ山上に適合し なくてはならない、ということがわかっている。

その結果、一方では継手のネジ込みの際互いに強く適合される表面、そして他方 では、互いに一定の距離をおいて向かい合っておりその間にネジ内のあそびがあ る族エレメントと雌エレメントの表面を、継手のネジ内の輪郭は締まった状態で 、分割することがで、きる。

族エレメント及び雌エレメントの表面が互いに離されているネジ内の輪郭のこの 部分が存在していることにより、今日まで実際上、このタイプの継手のネジ内の レベルで充分な気密性を保つことは不可能であった。

実際、雄ネジと雌ネジの相当する表面の間にこのあそびが存在することは、この レベルにおけるあらゆる気密性を妨げる、ネジ内に沿ったほぼらせん状の漏えい 路を作り上げてしまう。

本発明は、かかるらせん状の漏えい路に沿って置かれ効果的かつ反復してこの路 を塞ぐようなシーリングの実現を基礎にしている。

本発明の目的は、継手の少なくとも１つのエレメントが、ネジ内のピンチ１つ分 板上の長さに相当する軸方向距離のところにネジ内の高さより大きい深さの溝を １つ以上有し、かかる溝には、とりつけられた状態でできるかぎり大きい継手の あそびを可能にするような加工許容誤差を最高限度とする寸法の、継手のそのエ レメントとその他のエレメントの間に、ネジ込みされた状態にて存在するあそび の容積及び形状に少なくとも一敗する容積及び形状をもつ合成材料製のパツキン が備わっていることを特徴とし、族エレメントと雌エレメントがネジによって結 合され、一方各々のネジ内の輪郭の表面の一部分は、その他のエレメントのネジ 山上に、ネジ込みされた状態にて強く適合させられているようなタイプの、特に 石油業界で使用可能な鋼管用のネジ付き継手、をその目的としている。

このような条件の下で、本発明に従った継手はネジ込みの前に厳密に相補性のあ る外部形状をもつ合成材料製のパツキンが充てんされた１つ以上の溝（ただし継 手のネジ込みの際に生じろる圧縮を考慮に入れる）の備わった継手の第１のエレ メント、そして全体が金属製であるか又は第１のエレメント同様パツキンを含む 溝を１つ以上もつ従来の第２のエレメントから成る。

又このような継手において、その存在について上に喚起されているらせん状の漏 えい路は、継手がネジ込みされたとき合成材料製のパンキンは他のエレメントの ネジの周囲全体にわたり弾性的に支持されていることから、溝のレベルで気密な 形で中断されている。

溝の中にもち込まれた合成材料の塊は、ネジ込みの際に他のエレメントのネジ山 形状に合うよう成形されなくてよいため、この合成材料は華に軽く圧縮を受ける だけで、劣化は示さず、雌エレメント内に加工された溝の中にＰＴＦＨのような 合成材料製のリングを置く場合以前そうであったようにネジ込み毎にこれを交換 する必要はない。

さらにこの合成材料は、溝の壁に強く付着するため、偶発的にひき抜かれる危険 性は無い。

本発明に従うと、ネジ山レベルでエレメントの少なくとも１つに作られた溝は、 合成材料製のパツキンが、他のエレメントのネジ込みの際に伝わってくる応力の 作用の下で、これを収納する溝から外れ出ることがないようにばち形の断面を呈 していることが望ましい。

合成材料のパツキンを受ける唯一の溝を含んでいる好ましい実施形態においては 、かかる溝は、雄エレメントの端部側にあるネジ山端部の周辺で、雌エレメント 上に作られる。

しかしかかる溝は、雌エレメントの他のネジ白点でも作ることができ、さらには 雄エレメントのネジ山のいずれがの点にて作っても本発明の範囲から逸脱するこ とはない。

エレメントのうち少なくとも１つの中に作られた各々の溝中に含まれている合成 材料製のパツキンは、さまざまな手法を用いて得ることができる。

本発明に従った第１の方法によると、プラスチックのパツキンの圧縮を系統的に 得たい場合、溝を含むエレメントの中又は上にネジ込まれなくてはならない継手 エレメントの最低許容限界に相当する寸法の、又はかかる限界よりもやや小さい 寸法の、ネジ山を有するマンドレルを、溝を含むエレメントの上又は中にネジ込 みそしてこのマンドレルの中に配置された複数の流路を用いて溝のレベルにて、 重合の後相当する溝の表面に付着することにより当該継手のエレメントと一体を 成す本発明に従った合成材料製のパツキンを作り上げる合成材料を、射出する。

派生型としては、流路が備わっていないマンドレルを用い、これを、充分な質量 の合成材料を溝の中に適用した後で、溝を含むエレメントの中又は上にネジ込む こともできる。

本発明に従ったもう一つの方法によると、継手エレメントの１つの中に作られた 溝の中に充分な質量の合成材料を適用し、その重合を誘発させ、次に、実現した い圧縮を考慮に入れて、他のエレメントのための製造最低許容誤差に相当する寸 法をもつ、他のエレメントのネジ山の輪郭に正確に一致する形状を与えるように この合成材料を加工する。

本発明に従うと、合成材料としては微小細胞構造のＰｏ１ａｔｈａｎｅＸＰＥ又 はＲｉ　ｍ　１６０のようなウレタン・エラストマ、ポリカーボネイト、ポリオ レフィン又はポリアミドを用いることが有利である。

本発明をよりよく理解させるために制限的な意味をなさずに例示として、以下の ようなものを含む添付図面に表わされている複数の実施形態をここで説明してい きたいと思うニ図面の簡単な説明 ー第１図は本発明に従った、合成材料のパツキン及び溝を備えた雌エレメントを 有する継手の断面図である。

−第２図は本発明に従った合成材料製のパツキンの外のネジ山レベルに存在する あそびを示す、第１図の■の従った、拡大断面図である。

一第３図は第１図の■の部分の拡大断面図である。

−第４図は本発明に従った合成材料製のパツキンの実施形態を示す概略的断面図 である。

第１図には本発明に従った継手の半断面図を示した。

この継手は相当する外側の円錐ネジ山４によって雄エレメント３をかみ合わせる ことのできる内側円錐ネジ山２を有する雌エレメント、すなわちスリーブ１で構 成されている。

雌エレメントの内部に配置されたストフパ５はネジ込みを制限するため雄エレメ ントの端部６で支承として役立ち、一方それぞれ雌エレメントと族エレメント上 に配置された一対の表面７及び８は金属対金属タイプの継手の気密性を確保して いる。

第２図では雄エレメント３のネジ山９がどのように雌エレメント１のくり抜き部 分１０の中にかみ合うかがわかる。ネジ込み制限ストッパ５の存在、及びネジ山 の円錐度を考慮に入れ、ネジ山９の歯面１１はくり抜き部１０の歯面１１に対し 軸方向に強く適合された状態にある。同様に、雄エレメント３のネジ山の底１３ は雌エレメントのネジ山頂部１４に対し放射方向に強←適合されている。

ここに図示されている実施形態において、雄ネジのくぼみに支持されているのは 雌ネジの頂部であるが加工に際しネジ山９の高さをくり抜き部１０の高さより大 きく作った場合にはその逆であってもよい。

このような条件の下で雄エレメントのネジ山の全周を考えると、ネジ山の底部１ ３及びねじ山の歯面１１上で雌エレメントは雄エレメントと強く適合し、こうし てこのゾーン内の気密性が保たれていることがわかる。これに反して雄エレメン トのネジ山９の頂部１５及び後方歯面１６のレベルでは、雌エレメントと雄エレ メントの間に必ずあそびが存在する。第２図に１７番として示されているこのあ そびは、これまでネジ山のレベルで充分な気密性を得ることができなかった原因 となっていたものである。

実際、第２図に１つのネジ山レベルで示されているこのあそびは雄エレメントと 雌エレメントの間をネジ山全体に沿ってらせん状に続いて存在していることがわ かる。

第１図にある合成材料製のパツキン１Ｂはまさにネジ山１ピッチ以上のレベルで このあそびを完全に塞ぐことによりこの漏えい路を中断することをその目的とし ている。

第３図には第１図の■の部分を拡大して示した。

第３図にも合成材料のパツキンを備えた溝１８がみられる。ネジにほぼ平行な溝 の底部１８ａは、本発明に従うと、溝を含むエレメントのネジ山のべぼみを超え たところにある、ということがわかる。できれば、溝の深さは、ネジ山の高さの 約２倍にほぼ等しいことが望ましい。

本発明の好ましい実施形態に従うと、溝の側縁部１８ｂ及び１８Ｃは、溝にばち 形断面を与えるよう傾斜しており表面１８ａ。

１８ｂ及び１８Ｃは互いに丸味を帯びた部分で結合されている。

第３回をみると、本発明に従って、溝の中に含まれる合成材料のパツキンが、ネ ジ込み後、エレメント３のネジ山のまわりの自由空間の全てを占めていることが わかる。

特に、合成材料が、エレメント３のネジ山の連続的部分１１．１５．１６．１３ などの上に連続して通用されることがわかる。

前述のように、合成材料製のパツキン及び溝の幅は、らせん状の漏えい路を確実 に閉塞できるよう、ネジ山の１ピツチより大きい。

本発明に従うと、溝１８の中にある合成材料のパツキンの内側周囲は、たとえ他 のエレメントのネジ山が、加工許容誤差を考慮に入れて可能である最低寸法で作 られている場合であっても、他のエレメントのネジ山との間にいかなるあそびも 残さないようなものでなくてはならない。

又、本発明に従うと、溝及び合成材料製のパツキンを有するエレメントの中にネ ジ込まれるエレメントの正確な寸法がいかなるものであれ（これらの寸法の変動 は加工誤差による場合もある）、合成材料製パツキンと他のエレメントのネジ山 の間には軽い圧縮力が及ぼされることが望ましい。

このようにして質が良く、エレメントの相互交換を伴う何度もの継手のネジ込み 及びネジ外しの後でさえ、信頼性を高く保ちつづけるような、ネジ山レベルでの シーリングが得られる。

本発明に従ったこのシーリングは当然のことながら単独でも、又、第１図に示さ れている継手の表面７及び８で得られる金属対金属のシーリングのようにその他 のシーリングと合わせても用いることができる。

第４図には本発明に従った合成材料製パツキンを得ることを可能にする方法の１ つを利用できる装置が示されている。

この第４図は第１図のものと同じ雌エレメント１を表わしている。

雌エレメント１内にネジ込まれたマンドレル１９は、ネジ山の加工許容誤差を考 慮に入れて、他の金属エレメントについて可能な最低寸法に相当する形状をもつ 、外側円錐台状ネジ山を１つ備えている。系統的に溝１８内に合成材料の軽い圧 縮を得たい場合、マンドレル１９のネジ山寸法は、継手のネジ山の製造許容誤差 により許される最低寸法よりやや小さい。

マンドレル１９にはその周辺上に貫孔された縦方向の一連の流路２０がついてお りこれらは溝１８の空間に、放射状の流路２１によって接続されている。

合成材料のパツキンを作るためには、マンドレル１９のネジ山の相当する面上に 接着防止剤を塗布した後、マンドレルを雌エレメント１の中にネジ込み、次に溝 １８の空間を満たすよう流路２０により合成材料を射出する。

合成材料の重合の後、マンドレルを外し、本発明に従った、合成材料製パツキン が得られる。このパツキンは、雌エレメントｌの中に何らかの雄エレメントをネ ジ込んだときネジ山レベルに完璧かつ反復性の気密性を与えることになる。

もう一つの製造方法によると、溝１８に充分な量の合成材料を適用し、これを重 合させた後、合成材料が充分に硬くなった時点で、前述のようなものに相当する 寸法で雄エレメントのネジ山の断面形状を与えるよう、それを機械的に加工する 。

使用されるプラスチック材料はＰｏ１ａｔｈａｎｅＸ　Ｐ　Ｅの名で知られてい るウレタン化合物である。

当然のことながら、上述の実施形態は制限的な性格を全（もたず、本発明の範囲 から逸脱することなく、望ましいあらゆる修正を受入れることが可能である。

特に、ここで論述されてきた実施例において合成材料を含む溝を備えているのは 雌エレメントであるが、雄エレメント上に合成材料を含む溝を作ることも同様に 可能である。

さらに、当然のことながら溝はネジのさまざまな場所につけることができ、場合 によっては本発明に従った合成材料が満たされた２つの溝を作ることもできる。

最後に本発明に従ったシーリング装置が、単独でも、又例えば金属対金属タイプ の他のシーリング装置と合わせてでも用いることができ、本発明が適用されてい る継手にはネジ込み制限ストツバが備わっていてもいなくてもよい、ということ は明かである。

同様に、本発明はネジが円錐台状である継手、又は円筒形である継手にも適用可 能である。

最後に、合成材料製の２つのパツキンのレベルでシーリングができ上がるように 相応し合う２つの溝を雌エレメント上と雄エレメント上に１つずつ作ることもで きる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸＴｏ７ｉミＥＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＳＥＡ：’ＩＣＨＲＥ？Ｏ ＲＴＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １−シーリング機構が、とりつけられた状態で継手のできるかぎり大きなあそび を可能にするような加工許容誤差を最高限度とする寸法の、継手のそのエレメン ト（１）とその他のエレメント（３）の間に、ネジ付けされた状態にて存在する ようなあそび（１７）の容積及び形状にほぼ一致する容積及び形状をもつ、合成 材料製のパッキンで構成されていること、そして合成材料製のパッキンが、連続 するネジ込みの際に著しい永久変形を全く受けないことを特徴とし、雄エレメン ト（３）と雌エレメント（１）はネジ（４）により結合され、一方各々のネジ山 の輪郭の表面の一部分（１１、１３）はネジ付けされた状態にて、他のエレメン トのネジ（１２、１４）上に強く適合され、継手のエレメントのうち少なくとも １方は、ネジの１ピッチ以上の長さに相当する軸方向距離のところに、ネジ山の 高さより大きい深さをもちシーリング機構を含む１つ以上の溝（１８）を備えて いるようなタイプの、とくに石油業界で用いられる鋼管用のネジ付き継手。 ２−前記、合成材料製のパッキンの寸法が、とりつけられた状態でできるかぎり 大きな継手のあそびを可能にする加工許容限度に相当する寸法をやや超えること を特徴とする、請求の範囲第１項に記載の継手。 ３−前記、上述の溝（１８）がばち形断面を有することを特徴とする、請求の範 囲第１項又は第２項記載の継手。 ４−前記、合成材料製パッキンが相当する溝（１８）の表面に付着することを特 徴とする、請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の継手。 ５−前記、雄エレメント（３）の端部付近で雌エレメント（１）のネジ上にある 、パッキンを備えた単独の溝を有することを特徴とする、請求の範囲第１項から 第４項までのいずれかに記載の継手。 ６−前記、合成材料として例えば微細構造のＰｏｌａｔｈａｎｅＸＰＥ又はＲＩ Ｍ１６０のようなウレタン・エラストマ、ポリカーボネート、ポリオレフィン又 はポリアミドを使用することを特徴とする、請求の範囲第１項から第５項までの いずれかに記載の継手。 ７−前記、溝を含むエレメント（１８）の中又は上にネジ込まれなくてはならな い継手エレメントの最低許容限度に相当する寸法、又はかかる最低許容限度より やや小さい寸法のネジを含むマンドレル（１９）を、溝を含むエレメント（１８ ）の上又は中にネジ込むこと、そしてかかるマンドレルの中に配置された複数の 流路（２０、２１）を用いて、溝（１８）のレベルにて、重合の後相当する溝の 内側に付着することにより合成材料製パッキンを作り上げるような合成材料を射 出すること、を特徴とする、請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載 の継手のパッキンを製造するための方法。 ８−前記、継手のエレメント（１）の１つの中に作られた溝（１８）の中に充分 な質量の合成材料を適用し、その重合を誘発した後、実現したいと思う圧縮を考 慮に入れて、製造最低許容誤差に相当する寸法をもつ他のエレメントのネジの輪 郭に正確に一致する形状をこれに与えるようこの合成材料を加工すること、を特 徴とする、請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の継手を製造する ための方法。