KR20190027789A - 오일 및 가스 파이프를 위한 나사 조인트 - Google Patents

Abstract

오일 및 가스 파이프를 위한 나사 조인트는 암형 부분(1) 및 수형 부분(2)를 포함하며, 암형 부분(1)은 나사형 결합 섹션(11), 및 결합 섹션(11)을 연장시키는 밀봉 섹션(12)을 포함하는 조인트 관형체이며, 수형 부분(2)은 외부 표면(S21)이 나사부인 제1 섹션(21), 및 조인트를 밀봉하기 위하여 암형 부분 밀봉 표면(S12)과 협동하는 밀봉 표면(S22)을 포함하는 제2 밀봉 섹션(22)을 포함하는 관형체를 포함하며, 암형 부분(1)의 밀봉 표면(S12)은 원뿔형 섹션(S121, S122)으로 만들어지며, 수형 부분(2)의 밀봉 표면(S22)은 제1 섹션(21)에 더 가까운 근위 부분(S221) 및 원위 부분(S222)을 포함하며, 근위 섹션 부분(S221)은 암형 부분(1)의 밀봉 표면(S12)과 함께 제1 밀봉부(PS)를 형성하는 원뿔 표면이며, 원위 부분(S222)은 암형 부분(1)의 밀봉 표면(S12)과 함께 제2 밀봉부(DS)를 형성하는 볼록 표면(S223)을 가진다.

Description

오일 및 가스 파이프를 위한 나사 조인트

본 발명은 특히 내부 및 외부 압력 조건 모두에서 엄격한 조건에서 작동하기 위하여 설계되는 암형 나사부 및 수형 나사부, 예를 들어 핀 및 박스 또는 프리미엄 연결부를 포함하는 형태의, 프리미엄 조인트(premium joint)로서 더 공지된 형태의 오일 및 가스 파이프를 위한 나사 조인트에 관한 것이다.

프리미엄 조인트는 테어퍼형 나사부를 구비하는 핀 및 박스를 포함하며, 테이퍼형 나사부는, 밀봉부가 생성되고, 연결부에서 스토퍼로서 작용하는 박스의 어깨부에 접합하는 핀 노즈(pin nose)를 포함하는 상호 협동하는 테이퍼형 표면에서 밀봉 표면을 제공하는 것에 의해 핀 및 박스를 고정하는 것을 가능하게 한다.

밀봉부는 외부 압력과 내부 압력, 축 방향 하중 및 굽힘 모두를 견뎌야만 하는 금속 대 금속 밀착 접촉에 의해 형성된다.

WO 2004/109173, US 2011/0241340 및 US 2015/0001841은 이러한 프리미엄 조인트의 주요 특징을 개시한다.

결합의 상세, 특히 연결 동안 밀봉부를 생성하는 표면의 설계는 모든 조건, 즉 내부 압력 및 외부 압력, 인장 및 압축, 굽힘에서 및 모든 작동 온도에서 이러한 것 모두에서 전체적인 기밀성을 보장하여야만 하기 때문에 중요하다.

이러한 이유 때문에, 보다 최근의 문서는 밀봉부를 생성하도록 핀 및 박스의 표면의 다른 설계에 기초하여 매우 특정한 해결책을 기술한다.

US 2011/0241340은 부분 중 하나에서 둥근 섹션 및 다른 하나에서 핀 또는 박스 및 원통형에 기초한 원뿔 대 원뿔 조인트 및 유니온에 기초한 몇몇 해결책을 기술한다. 이러한 문헌의 도 3a 내지 도 3d에서, 교대하는 원뿔 표면 및 곡선 표면에 의해 형성된 박스의 밀봉 표면의 외형이 설명된다. 도 4 및 도 5에서, 결과적인 밀봉 조인트가 도시되어 있다. 이러한 모든 조합은 외부 압력과 내부 압력을 그 근위 측면 및 원위 측면에서 각각 견디도록 정해진 단일 조인트를 형성하도록 의도된다. 본 발명의 맥락에서, 원위는 핀 노즈(또는 어깨부)에 가장 가까운 부분을 지칭하고, 근위는 핀 노즈로부터 가장 멀리 있는 부분, 즉 나사부에 더 가까운 이러한 부분을 지칭한다.

하나 대신에 2개의 밀봉 표면을 포함하는 프리미엄 조인트가 역시 개시되어 있다.

이러한 해결책 중 일부는 핀 및 박스의 테이퍼형 영역에서의 밀봉부 중 하나 및 길이 방향 베어링 표면에, 즉 어깨부/핀 노즈 영역에서의 다른 밀봉부를 가진다.

다른 이중 밀봉 해결책은 테이퍼형 영역에서 두 밀봉부, 어깨부 영역이 지지 기능만을 가지는 해결책을 가진다. 본 발명은 이러한 종류의 해결책에 속한다.

이러한 이중 밀봉의 예가 본 발명에 가장 근접한 종래 기술로 고려되는 DE4446806C1에 기술되어 있다.

특히 DE4446806C1의 도 1에서, 원뿔 표면에 대한 2개의 둥근 단면에 기초한 이중 밀봉이 도시되어 있다. 도 3은 다른 이중 밀봉을 도시하며, 근위 밀봉부는 원뿔 밀봉에 대한 둥근 섹션이고, 원위 밀봉부는 원뿔 밀봉에 대한 원뿔이다.

밀봉이 2개의 구역에서 보장되지만, 이러한 것은 2개의 밀봉부가 동일하고 서로 다른 조건에 직면하고 있다고 고려되지 않기 때문에, 최적의 해결책이 아니다. 원위 밀봉부는 내부 압력에 대한 밀봉을 보장하도록 의도되지만, 근위 밀봉부는 외부 압력에 대한 기밀성을 보장하도록 설계된다. 내부 압력과 외부 압력의 효과에서의 주요 차이는 내부 압력이 핀 노즈를 확장시키는 경향이 있기 때문에, 즉 자체 밀봉 효과를 가지기 때문에 밀봉을 향상시킨다는 것이다.

또한, 2개의 밀봉부가 동일한 형태이고 다른 하나의 측면에 대해 한쪽 측면에서의 기밀성을 증가시키는 것이 필요하면, 이러한 것은 적절한 기밀성을 보장할 수 있지만, 밀봉부 중 하나가 접촉 표면의 마모(galling)를 가속시킬 수 있는 과도한 긴장 상태가 되며, 이러한 것은 피하여야 하는 다른 공정이다.

종래 기술의 해결책에서 최적이 아닌 다른 측면은 결합 공정이 전체 파이프의 모든 조인트에서 이중 밀봉의 효과적인 결합 및 정확한 형성을 보장하여야만 한다는 것이다. 결합 공정은 핀과 박스 사이의 상대 변위를 수반하며, 그 결과는 결합이 수행되는 조건에 좌우될 수 있다.

본 발명은 또한 밀봉부가 핀과 박스 사이의 짧은 상대적인 과정에서 형성되고 다른 조인트에 대해 응력 프로파일이 동일한 것을 보장하는 것을 목적으로 한다.

종래 기술의 결점의 상태를 극복하기 위하여, 본 발명은 오일 또는 가스 파이프를 위한 나사 조인트를 제안하며, 조인트는 암형 부분과 수형 부분을 포함하고, 여기에서 수형 부분과 암형 부분 사이의 결합 방향 및 결합 구성이 한정되고, 암형 부분은 내부 표면이 나사부인 결합 섹션, 및 결합 방향으로 감소하는 지름과 함께 결합 방향으로 결합 섹션을 연장시키는 밀봉 섹션을 구비하는 조인트 관형체이며, 밀봉 섹션은 내부 밀봉 표면 및 결합 구성에서 수형 부분의 단부를 지탱하기 위하여 밀봉 섹션의 단부에 있는 어깨부를 가지며, 수형 부분은 외부 표면이 나사부이며 암형 부분의 나사형 내부 표면에 상보적인 제1 섹션 및 결합 구성에서 조인트를 밀봉하기 위하여 암형 부분의 밀봉 표면과 협동하는 밀봉 표면을 구비하는 제2 밀봉 섹션을 포함하는 관형체를 포함하며; 여기에서,

- 암형 부분의 내부 밀봉 표면은 원뿔형 섹션으로 만들어지고;

- 수형 부분의 밀봉 표면은 2개의 부분, 즉 제1 섹션에 더 가까운 근위 부분과 수형 부분 단부에 더 가까운 원위 부분을 포함하고;

- 근위 섹션 부분은 결합 구성에서 암형 부분의 밀봉 표면과 함께 제1 밀봉부를 형성하는 원뿔 표면이고;

- 원위 부분은 결합 구성에서 암형 부분의 밀봉 표면과 함께 제2 밀봉부를 형성하는 볼록 표면을 가진다.

설명 전반에 걸쳐, 근위 밀봉부는 나사부에 가장 가까운 밀봉부를 의미하고, 원위 밀봉부는 어깨부에 더 가까이 배열되는 밀봉부를 의미한다.

이러한 배열은 완전히 만들어질 때 접촉 응력이 서로 보완되어 최적의 밀봉 접촉 길이를 제공함에 따라서 조립 동안 양호한 밀봉 능력을 제공한다. 볼록 표면에서의 응력과 비교할 때 밀봉 위치로의 초기 접촉 동안 원뿔형 밀봉부 주위의 응력은 훨씬 더 높은 속도로 증가한다.

특히, 이러한 구성은 차례로 외부 압력과 내부 압력 모두를 견디기 위해 제공되는 이중 밀봉 배열의 비대칭 구성을 제공하고, 외부 압력은 나사부 사이의 갭으로부터 오는 압력이며, 내부 압력은 파이프/덕트의 내부로부터 오는 압력이다.

다양한 조건에 대해 밀봉하는 연결 능력이 밀봉 응력 및 접촉 길이의 함수라는 것이 공지되어 있다. 만들어지는 동안 작은 접촉 면적/높은 응력(원뿔형)과 큰 접촉 면적 낮은 응력(환상체(toroidal))의 조합은 마모의 위험을 감소시키는 한편, 다양한 하중 조합에 대해 각각의 밀봉부에서 충분한 변형 에너지를 제공한다. 원뿔-원뿔 밀봉으로부터 기인하는 피크 원뿔형 응력(peak conical stress)은 외부 압력으로부터의 진입을 방지하는 반면에, 설계는 쐐기 효과(wedge effect)로부터 유도된 하중의 위험을 감소시킨다. 밀봉부 설계와 위치는 또한 외부 압력에 의한 긴장과 같은 가장 어려운 조합 동안 최대 변형 에너지를 제공한다.

내부 압력이 밀봉 접촉 압력을 지원하기 때문에 높은 볼록 밀봉 응력이 필요하지 않다. 비록 볼록 또는 환상체 밀봉부에서의 응력이 원뿔형 밀봉부과 비교할 때 상당히 낮을지라도, 밀봉 접촉 압력은 수형 부분 단부에 작용하는 내부 압력에 의해 지원을 받는다.

그러므로, 밀봉부 설계 응력 집중, 접촉 면적 및 위치는 마모 및 임의의 하중 조건을 견디도록 최적화된다.

일부 실시예에서, 수형 부분의 근위 섹션 부분의 원뿔 표면의 구멍 각도(aperture angle) 및 암형 부분의 근위 원뿔형 섹션의 구멍 각도는 다르다.

일부 실시예에서, 근위 섹션 부분의 원뿔 표면의 각도는 암형 부분의 근위 원뿔형 섹션의 각도보다 크다.

다른 실시예는 근위 섹션 부분의 원뿔 표면의 각도가 암형 부분의 근위 원뿔형 섹션의 각도보다 작은 배열을 포함한다.

몇몇 특정 실시예에서, 암형 부분의 원뿔 섹션의 모선(generatrix) 및 축에 의해 형성된 각도는 10°에서 20° 사이로 구성되고, 수형 부분의 근위 섹션의 원뿔 섹션의 모선 및 축에 의해 형성된 각도는 10°에서 20° 사이로 구성된다.

일부 실시예에서, 암형 부분의 밀봉 표면의 원뿔형 섹션은 동일한 원뿔에 속하고, 그러므로 동일한 각도를 가진다.

일부 실시예에서, 암형 부분의 밀봉 표면의 원뿔형 섹션은 다른 각도를 가진다.

일부 실시예에서, 볼록 표면은 환상체 섹션이고, 바람직하게 환상체 섹션을 발생시키는 원의 반경은 45에서 70 cm 사이로 구성되며, 바람직하게 50 cm이다.

본 발명은 또한 오일 및 가스 파이프를 위한 나사 조인트에 관한 것이며, 조인트는 암형 부분과 핀을 포함하며, 수형 부분과 암형 부분 사이의 결합 방향 및 결합 구성이 한정되며, 암형 부분은 내부 표면이 나사부인 결합 섹션, 및 결합 방향으로 감소하는 지름과 함께 결합 방향으로 결합 섹션을 연장시키는 밀봉 섹션을 포함하는 조인트 관형체이며, 밀봉 섹션은 내부 밀봉 표면 및 결합 구성에서 수형 부분의 단부를 지탱하기 위하여 밀봉 섹션의 단부에 있는 어깨부를 가지며, 수형 부분은, 외부 표면이 나사부이며 암형 부분의 나사형 내부 표면에 상보적인 제1 섹션, 및 결합 구성에서 조인트를 밀봉하기 위하여 암형 부분의 밀봉 표면과 협동하는 밀봉 표면을 구비하는 제2 밀봉 섹션을 포함하는 관형체를 포함하며; 여기에서,

- 수형 부분의 밀봉 표면은 나사부에 더 가까운 근위 원뿔형 섹션 및 수형 부분 단부에 더 가까운 원위 섹션으로 만들어지며;

- 암형 부분의 내부 밀봉 표면은 2개의 부분, 즉 나사부에 더 가까운 근위 섹션 부분 및 어깨부에 더 가까운 원위 섹션 부분을 포함하며;

- 암형 부분의 근위 섹션 부분은 결합 구성에서 핀의 근위 원뿔형 섹션과 함께 제1 밀봉부를 형성하는 원뿔 표면이며;

- 원위 섹션 부분은 결합 구성에서 핀의 원위 섹션과 함께 제2 밀봉부를 형성하는 볼록 표면을 가진다.

이러한 것은 상술한 구성에 대한 제2 대안이지만, 볼록 표면은 핀 대신 지금 암형 부분에 있는 역전 위치를 가진다. 유리한 점은 전술한 발명의 개념과 동일하다.

이러한 제2 대안의 일부 실시예에서:

- 수형 부분의 근위 원뿔형 섹션의 원뿔 표면의 각도 및 암형 부분의 근위 섹션 부분의 각도는 다르고, 바람직하게 암형 부분의 근위 섹션 부분의 원뿔 표면의 각도는 핀의 근위 원뿔형 섹션의 각도보다 크거나; 또는

- 수형 부분의 밀봉 표면의 원뿔형 섹션은 동일한 원뿔에 속한다.

개시된 모든 실시예에 대하여, 어깨부는 둥근 섹션을 가지며, 볼록 표면은 핀에 속하는 것이 바람직하다. 가공상의 이유로 인하여, 직선의 음의 어깨부 각도가 마찬가지로 고려될 수 있다.

둥근 섹션 또는 음의 직선 섹션 또는 단차부를 구비하는 어깨부에 의해, 수형 부분은 외부 압력 동안 더욱 잘 지지된다.

일부 실시예에서, 노즈는 윤활제를 저장하기 위해 밀봉 표면에 있는 환형 오목부를 포함하며, 오목부는 근위 섹션과 원위 부분 사이에 위치된다.

본 발명은 건식 및 습식 조인트 모두에 적용될 수 있다. 후자의 경우에, 윤활제는 접촉시에 표면 사이에 배치된다. 본 발명에 따라서, 2개의 금속 대 금속 밀봉부가 형성되고, 결합이 수행될 때, 습식 조인트의 경우에, 제1 밀봉부의 형성시에, 너무 많은 윤활제가 전방으로 흡인되어, 제2 밀봉부에 대해 거의 윤할제를 남기지 않는다. 이러한 영향은 환형 오목부에 의해 완화될 수 있다.

마지막으로, 특히 바람직한 실시예에서, 암형 부분 및 수형 부분은 각각 프리미엄 연결부의 박스 및 핀이다. 다른 실시예에서, 수형 부분 및 암형 부분은 플러시형 연결부(flush type connection)에 속한다.

설명을 완료하고 발명의 보다 나은 이해를 제공하기 위해, 일련의 도면이 제공된다. 상기 도면은 설명의 필수적인 부분을 형성하고 본 발명의 실시예를 도시하며, 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 조인트가 어떻게 수행될 수 있는지의 예로서 설명된다. 도면은 다음 도면으로 구성된다:
도 1은 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 프리미엄 연결부의 다른 부분을 도시하는 섹션이다.
도 2는 가장 바람직한 실시예에 따른 이중 밀봉 연결부를 매우 개략적으로 도시한다.
도 3은 둥근 표면이 박스에 배치되고 모든 핀 밀봉 표면이 원뿔형인 실시예를 도시한다.
도 4 및 도 5는 원뿔 표면을 가지는 부분, 핀 또는 박스가 다른 원뿔형 구멍을 가지는 2개의 다른 섹션을 가지는 실시예를 도시한다.
도 6a 내지 도 6h는 프리미엄 연결부를 만드는 동안 밀봉부가 대략 어떻게 거동하는지를 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에 따라서, 본 발명은 박스(1) 및 핀(2)을 포함하는 오일 및 가스 파이프를 위한 나사 조인트에 관한 것이다. 본 문단에서 핀 및 박스 조인트에 대해 언급될지라도, 플러시 조인트, 즉 파이프 요소의 한쪽 단부가 암형 나사부를 포함하는 조인트에 명백하게 적용될 수 있는 반면에, 다른쪽 단부는 다음 요소에 나사 결합될 수 있도록 나사형 수형 부분을 포함한다.

핀(2)과 박스(1) 사이의 결합 방향(CD) 및 결합 구성이 한정된다. 결합 구성은 도 1 내지 도 5 및 도 6h에 도시된다. 다른 도면은 결합 과정을 도시한다.

박스(1)는 내부 표면(S11)이 나사부인 결합 섹션(11)을 포함하는 조인트 관형체이다.

밀봉 섹션(12)은 결합 방향으로 결합 섹션(11)을 연장시킨다. 이러한 밀봉 섹션(12)은 결합 방향으로 감소하는 지름을 가진다.

밀봉 섹션(12)은 내부 밀봉 표면(S12), 및 결합 구성에서 핀(2)의 노즈(23)(또는 단부)를 지탱하기 위한 밀봉 섹션(12)의 단부에서 어깨부(13)를 가진다.

핀(2)은 외부 표면(S21)이 나사부이고 박스(1)의 나사형 내부 밀봉 표면(S11)에 상보적인 제1 섹션(21), 및 결합 구성에서 조인트를 밀봉하기 위하여 박스(1)의 내부 밀봉 표면(S12)과 협동하는 밀봉 표면(S22)을 포함하는 제2 밀봉 섹션(22)을 포함하는 관형체를 포함한다.

본 발명에 따라서:

- 박스(1)의 내부 밀봉 표면(S12)은 원뿔형 섹션(S121, S122)으로 만들어지며;

- 핀(2)의 밀봉 표면(S22)은 2개의 부분(S221, S222), 즉 제1 섹션(21)에 더 가까운 근위 부분(S221) 및 노즈(23)에 더 가까운 원위 부분(S222)을 포함하며;

- 근위 부분(S221)은 결합 구성에서, 박스(1)의 내부 밀봉 표면(S12)과 함께 제1 밀봉부(PS)(도 6g 참조)를 형성하는 원뿔 표면이며;

- 원위 부분(S222)은 결합 구성에서 박스(1)의 내부 밀봉 표면(S12)과 함께 제2 밀봉부(DS)(도 6g 참조)를 형성하는 볼록 표면(S223)을 가진다.

도 1, 도 2, 및 도 6a 내지 도 6h에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시예에 따라서, 핀의 근위 부분(S221)의 원뿔 표면의 각도는 박스의 근위 원뿔형 섹션(S121)의 각도보다 크다. 또한, 이러한 바람직한 실시예에 따라서, 박스(2)의 원뿔 표면(S121, S122)은 동일한 각도를 가진다는 것을 알 수 있다. 이러한 것은 도 2의 스케치에 또한 도시되어 있으며, 상대 치수는 밀봉부(PS, DS)의 정성적인 기하학적 측면을 도시하도록 과장되어 있다.

도 1은 또한 밀봉부의 공간 응력 프로파일을 도시한다. 응력 프로파일은 밀봉 표면을 발생시키는 라인을 따르는 응력 대 위치를 나타내는 함수이다. 근위 밀봉부의 응력 프로파일은 기준(DPS)을 가지며, 원위 밀봉부의 응력 프로파일은 기준(DDS)을 가진다. 근위 밀봉부는 나사 구역에 인접한 피크(P)를 가지며, 이러한 피크(P)는 응력 프로파일에서 최대이며(도 1 참조), 그러므로, 외부 압력을 견디기 위한 장벽으로서 역할을 하는데 반하여, 원위 밀봉부는 대칭이고 보다 낮은 최대 압력을 가진다. 도 6h는 어깨부(13, 23)에서 생성된 응력 프로파일을 도시한다.

도시된 실시예에서, 박스의 원뿔 섹션의 모선 및 축에 의해 형성된 각도는 10°에서 20° 사이로 구성되고, 핀(2)의 근위 부분(S221)의 원뿔 섹션의 모선 및 축에 의해 형성된 각도는 10°에서 20° 사이로 구성된다.

이제 일부 특별한 경우가 도 2 내지 도 5를 참조하여 개시될 것이다.

박스의 원뿔형 섹션은 단일 테이퍼형 구역이다.

이러한 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이, 박스(1)의 내부 밀봉 표면(S12)의 원뿔형 섹션(S121, S122)은 동일한 원뿔에 속하고, 그러므로 동일한 각도를 가진다.

박스에서 하나의 테이퍼형 구역을 가지는 것은 2개의 주요 이점을 수반한다.

1. 제조가 매우 간단하다.

2. 박스 테이퍼형 구역의 측정이 간단하다.

박스는 상이한 각도를 구비하는 2개의 다른 테이퍼형 구역을 가진다.

이러한 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, 박스(1)의 밀봉 표면(S12)의 원뿔 섹션(S121, S122)은 다른 각도를 가진다.

2개의 다른 각도의 사용에 의해, 밀봉 접촉 면적과 접촉 압력이 더욱 최적화될 수 있다.

볼록 표면은 핀 대신에 박스에 위치된다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예는 핀(2)과 박스(1) 사이의 볼록/환상체 표면의 위치를 교환하는 것으로 이루어진다. 이러한 대안이 제조의 관점에서 사소할지라도, 2개의 다른 밀봉부의 위치의 영향은 전술한 바람직한 실시예에서와 동일하다.

밀봉부의 증강 시뮬레이션

이제, 밀봉부가 결합 공정에서 형성되는 방식이 도 6a 내지 도 6h를 참조하여 설명될 것이다. 바람직한 실시예에 따른 특징에 의해 제공되는 유익한 효과가 또한 설명될 것이다.

특히, 이러한 도면은 근위 밀봉부(SP), 즉 나사부에 가장 가까운 밀봉부 및 원위 밀봉부(SD), 즉 어깨부(13, 23)에 더 가까이 배치된 밀봉부를 구성하는 2개의 실질적으로 환형의 밴드에서 형성되는 응력 프로파일을 도시한다.

핀(2)과 박스(1) 사이의 제1 접촉의 시간에, 원위 밀봉부(SD)가 형성되기 시작한다. 도시된 바와 같이, 핀 노즈(23)의 볼록한 곡선 표면(S223)과 박스(1)의 원위(테이퍼진) 표면(S122) 사이에 나타나는 반응 응력은 접촉 표면에 실질적으로 직각인 축을 따라서 대칭인 응력 프로파일을 생성한다. 전체 결합 과정을 따라서 보이는 바와 같이, 이러한 프로파일은 매우 안정적이며, 도입 동안 그 크기와 그 대칭을 모두 유지한다.

그러나, 근위 밀봉부에 대응하는 원뿔-원뿔 접촉은 원위 밀봉부(DS)의 진화(evolution) 및 프로파일과 다른 진화 및 다른 프로파일을 가진다. 특히, 근위 밀봉부는 도 6d에 도시된 순간으로부터만 보인다.

도 6a 내지 도 6h이 대략 규칙적인 간격으로 연속적인 위치인 것을 유의하여야 한다.

근위 밀봉부에서의 응력의 상승은 원뿔-원뿔 접촉, 및 핀(2) 및 박스(1)의 접촉 표면이 도입의 축, 즉 표면의 이동 방향에 대해 경사진다는 사실에 기인한다.

근위 밀봉부(PS)를 형성하는 공정의 끝에서, 위치의 함수로서의 응력 선도는 압력이 더욱 크게 되는 경향이 있는 경우에 나사부를 향해 편향되며, 즉, 선도는 비대칭이며, 주요 응력은 나사측에서 더 크다.

그러므로, 본 발명에 의해 제공되는 비대칭성은 이러한 것이 필요한 곳에 높은 응력을 집중시키는 것을 가능하게 하고, 그러므로 종래 기술의 해결책에 비해 제조 동안 더욱 양호한 기밀성 및 감소된 마모를 제공한다.

더욱이, 선도 응력(diagrams stress)은, 그 중 하나가 도입 과정 전반에 걸쳐 거의 변화없이 형성되는 반면에, 다른 하나, 즉 근위 밀봉부(PS)가 원위 밀봉부(DS)의 형성과 반드시 중첩되는 간격으로 형성되고, 핀 노즈가 어깨부에 접합할 때 피크가 생성되기 때문에, 2개의 밀봉부의 동시 달성이 용이하게 제어된다는 것을 도시한다.

마지막으로, 증강된 변위가 매우 짧음에도 불구하고, 결합 해제 방향으로의 견인에 의해 유발되는 변위가 나사 결합 오차를 정확하게 조정하는 것에 의해 한층 더 짧게 만들어질 수 있고, 그러므로 모든 하중 조건에서 두 밀봉이 효과적이라는 것을 유의하여야 한다.

이러한 맥락에서, 용어 "포함하다" 및 그 파생물("포함하는" 등과 같은)은 배타적인 의미로 이해되어서는 안되며, 즉 이러한 용어는 기술되고 한정된 것의 가능성이 추가의 요소, 단계 등을 포함할 수 있다는 것을 배제하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 발명은 명백하게 본 명세서에 설명된 특정 실시예(들)에 한정되지 않을 뿐만 아니라, 청구범위에서 한정된 바와 같은 본 발명의 일반적인 범위 내에서 임의의 당업자에 의해 고려될 수 있는 임의의 변형예를 포함한다(예를 들어, 재료, 치수, 구성 요소, 형상 등의 선택에 관하여).

Claims (17)

1. 오일 또는 가스 파이프를 위한 나사 조인트로서,
   암형 부분(1)과 수형 부분(2)을 포함하며, 수형 부분(2)과 암형 부분(1) 사이의 결합 방향(CD) 및 결합 구성이 한정되고, 수형 부분은 노즈(23)를 가지며, 암형 부분(1)은 내부 표면(S11)이 나사부인 결합 섹션(11), 및 결합 방향으로 감소하는 지름과 함께 결합 방향으로 결합 섹션(11)을 연장시키는 밀봉 섹션(12)을 구비하는 조인트 관형체이며, 밀봉 섹션(12)은 내부 밀봉 표면(S12) 및 결합 구성에서 수형 부분(2)의 노즈(23)를 접합하기 위하여 밀봉 섹션(12)의 단부에 있는 어깨부(23)를 가지며, 수형 부분(2)은, 외부 표면(S21)이 나사부이며 암형 부분(1)의 나사형 내부 표면(S11)에 상보적인 제1 섹션(21), 및 결합 구성에서 조인트를 밀봉하기 위하여 암형 부분(1)의 밀봉 표면(S12)과 협동하는 밀봉 표면(S22)을 구비하는 제2 밀봉 섹션(22)을 포함하는 관형체를 포함하는, 나사 조인트에 있어서,
   - 암형 부분(1)의 내부 밀봉 표면(S12)은 원뿔형 섹션(S121, S122)으로 만들어지고;
   - 수형 부분(2)의 밀봉 표면(S22)은 제1 섹션(21)에 더 가까운 근위 부분(S221)과 단부(23)에 더 가까운 원위 부분(S222)을 포함하고;
   - 근위 부분(S221)은 결합 구성에서 암형 부분(1)의 내부 밀봉 표면(S12)의 원뿔형 섹션(S121) 중 하나와 함께 제1 밀봉부(PS)를 형성하는 원뿔 표면을 가지고;
   - 원위 부분(S222)은 결합 구성에서 암형 부분(1)의 내부 밀봉 표면(S12)의 다른 원뿔형 섹션(S122)과 함께 제2 밀봉부(DS)를 형성하는 볼록 표면(S223)을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   수형 부분의 근위 부분(S221)의 원뿔 표면의 구멍 각도 및 암형 부분의 근위 원뿔형 섹션(S121)의 구멍 각도는 다른, 나사 조인트.
3. 제2항에 있어서,
   근위 부분(S221)의 원뿔 표면의 각도는 암형 부분의 근위 원뿔형 섹션(S121)의 각도보다 큰, 나사 조인트.
4. 제3항에 있어서,
   암형 부분(1)의 원뿔 섹션의 모선 및 축에 의해 형성된 각도는 10°에서 20° 사이로 구성되고, 수형 부분(2)의 근위 부분(S221)의 원뿔 섹션의 모선 및 축에 의해 형성된 각도는 10°에서 20°사이로 구성되는, 나사 조인트.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 항에 있어서,
   암형 부분(1)의 밀봉 표면(S12)의 원뿔형 섹션(S121, S122)은 동일한 원뿔에 속하는, 나사 조인트.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 항에 있어서,
   암형 부분(1)의 밀봉 표면(S12)의 원뿔형 섹션(S121, S122)은 다른 각도를 가지는, 나사 조인트.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 항에 있어서,
   볼록 표면(S223)은 환상체 섹션인, 나사 조인트.
8. 제7항에 있어서,
   환상체 섹션을 발생시키는 원의 반경은 45에서 70 cm 사이로 구성되며, 바람직하게 50 cm인, 나사 조인트.
9. 오일 파이프를 위한 나사 조인트로서,
   암형 부분(1)과 수형 부분(2)을 포함하며, 수형 부분(2)과 암형 부분(1) 사이의 결합 방향 및 결합 구성이 한정되며, 수형 부분은 노즈(23)를 가지며, 암형 부분(1)은 내부 표면(S11)이 나사부인 결합 섹션(11), 및 결합 방향으로 감소하는 지름과 함께 결합 방향으로 결합 섹션(11)을 연장시키는 밀봉 섹션(12)을 포함하는 조인트 관형체이며, 관형체의 축은 결합 방향(CD)을 가지며, 밀봉 섹션(12)은 내부 밀봉 표면(S12) 및 결합 구성에서 수형 부분(2)의 노즈(23)를 접합하기 위하여 밀봉 섹션(12)의 단부에 있는 어깨부(13)를 가지며, 수형 부분(2)은 외부 표면(S21)이 나사부이며 암형 부분(1)의 나사형 내부 표면(S11)에 상보적인 제1 섹션(21), 및 결합 구성에서 조인트를 밀봉하기 위하여 암형 부분(2)의 밀봉 표면(S12)과 협동하는 밀봉 표면(S22)을 포함하는 제2 밀봉 섹션(22)을 포함하는 관형체를 포함하며, 노즈(23)는 결합 구성에서 어깨부(13)에 접합하는, 나사 조인트에 있어서,
   - 수형 부분(2)의 밀봉 표면(S22)은 나사부에 더 가까운 근위 원뿔형 섹션(S221') 및 수형 부분 노즈(23)에 더 가까운 원위 섹션(S222')으로 만들어지며;
   - 암형 부분(1)의 내부 밀봉 표면(S12)은 나사부에 더 가까운 근위 섹션 부분(S121') 및 어깨부(13)에 더 가까운 원위 섹션 부분(S122')을 포함하며;
   - 암형 부분(1)의 근위 섹션 부분(S121')은 결합 구성에서 수형 부분(2)의 근위 원뿔형 섹션(S221')과 함께 제1 밀봉부를 형성하는 원뿔 표면이며;
   - 암형 부분(S122')의 원위 섹션 부분은 결합 구성에서 수형 부분(2)의 원위 섹션(S222')과 함께 제2 밀봉부(DS)를 형성하는 볼록 표면(S223)을 가지는 것을 특징으로 하는, 나사 조인트.
10. 제9항에 있어서,
    수형 부분의 근위 원뿔형 섹션(S221')의 원뿔 표면의 각도 및 암형 부분의 근위 섹션 부분(S121')의 각도는 다른, 나사 조인트.
11. 제10항에 있어서,
    암형 부분의 근위 섹션 부분(S121')의 각도는 원뿔 표면의 수형 부분(2)의 근위 원뿔형 섹션(S221')의 각도보다 큰, 나사 조인트.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    수형 부분(2)의 밀봉 표면(S22)의 원뿔형 섹션(S221', S222')은 동일한 원뿔에 속하는, 나사 조인트.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 항에 있어서,
    볼록 표면(S223)은 환상체 섹션인, 나사 조인트.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 항에 있어서,
    어깨부(13)는 둥근 섹션, 직선 섹션 또는 단차 섹션을 가지는, 나사 조인트.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 항에 있어서,
    암형 부분(1) 및 수형 부분(2)은 각각 프리미엄 연결부의 박스(1) 및 핀(2)인, 나사 조인트.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 항에 있어서,
    노즈(23)는 윤활제를 저장하기 위해 밀봉 표면(S22)에 있는 환형 오목부를 포함하며, 오목부는 근위 섹션(S221)과 원위 부분(S222) 사이에 위치되는, 나사 조인트.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 항에 따른 조인트를 포함하는 오일 또는 가스 파이프.

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