(57)【要約】【課題】本発明の目的は、管状要素、自由端及び前記自由端とメスねじ切り部との間に設けられるメス型封止面（１５）の強固な相互接続部を形成するためのオスねじ切り部（４）と協働するためのテーパ状メスねじ切り部（３）を備え、前記メス型封止面（１５）は金属−金属封止を形成するように組立状態でオス型封止面（１６）に接触する、動的曲げ強度を受ける管状炭化水素作業ストリング用メス型コンポーネントを提供することである。【解決手段】当該目的は、前記自由端とメス型封止面（１５）との間に設けられ、前記自由端と前記メス型封止面外部の移行領域との間の軸方向距離がゼロより長くかつ前記メス型封止面と前記自由端の面取り部（２９）との間の半径方向距離がゼロより長い環状溝（３１）を備え；前記溝（３１）は、組立前の前記メス型封止面を保護するように面取り部（２９）から形成された境界と前記移行領域の一部から形成された境界とを備える、メス型コンポーネントを提供することにより解決しうる。【選択図】図１
2013528760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状要素、自由端及び前記自由端とメスねじ切り部との間に設けられるメス型封止面（１５）の強固な相互接続部を形成するためのオスねじ切り部（４）と協働するためのテーパ状メスねじ切り部（３）を備え、前記メス型封止面（１５）は金属−金属封止を形成するように組立状態でオス型封止面（１６）に接触する、動的曲げ強度を受ける管状炭化水素作業ストリング用メス型コンポーネントであって、前記コンポーネントは、前記自由端とメス型封止面（１５）との間に設けられ、前記自由端と前記メス型封止面外部の移行領域との間の軸方向距離がゼロより長くかつ前記メス型封止面と前記自由端の面取り部（２９）との間の半径方向距離がゼロより長い環状溝（３１）を備え；前記溝（３１）は、組立前の前記メス型封止面を保護するように面取り部（２９）から形成された境界と前記移行領域の一部から形成された境界とを備える、メス型コンポーネント。
【請求項２】
前記メス型末端と反対側のメスねじ切り部付近に設けられた内部隣接面を備える、請求項１記載のメス型コンポーネント。
【請求項３】
前記ねじ切り部がセルフロッキング式である、請求項１記載のメス型コンポーネント。
【請求項４】
前記面取り部（２９）はテーパ状、好ましくは、１０°〜３０°の角度でテーパ状である、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項５】
前記自由端が実質的に半径方向に向いている表面（２５）を備える、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項６】
前記溝（３１）には前記軸を通る面に沿った断面と角度が１６０°未満である凹面がある、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項７】
前記移行領域の一部は実質的に半径方向である、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項８】
前記移行領域の一部は軸方向断面が一般的な円弧状であり、かつ、メス型封止面（１５）は軸方向断面が一般的な円弧状であり、前記メス型封止面の半径は１５０ｍｍより長く、好ましくは、前記メス型封止面の半径は前記移行領域の一部の半径の少なくとも１０倍より長い、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項９】
前記移行領域の一部は軸方向断面が一般的な円弧状であり、かつ、前記メス型封止面はテーパ状である、前記請求項１〜７のいずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項１０】
前記メス型封止面（１５）の平均傾斜度は、前記面取り部（２９）の傾斜度よりも低く、好ましくは少なくとも１０％低い、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項１１】
前記メス型封止面（１５）の平均傾斜度は３５％より高く、好ましくは４５％である、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項１２】
メス型管状要素（１）の角度は好ましくは１０°〜３０°で、前記メス型管状要素の自由端と外側表面（２３）との間に面取り部（２７）を備え、前記面取り部の半径方向寸法は、前記自由端の反対側の前記面取り部末端で、前記メス型コンポーネントの半径方向寸法の５０％未満である、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項１３】
メス型管状要素（１）は、メスねじ切り部（３）の厚みが薄い領域とメス型封止面（１５）の厚みが厚い領域とを備え、前記厚みが薄い領域は、前記メスねじ切り部の一部に延び、かつ、前記メス型管状要素外部表面から軸方向断面に凹面（３５）を設けることにより得られる、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項１４】
前記自由端と前記メス型封止面外部の移行領域との間の距離は１ｍｍより長く、かつ、前記コンポーネントの公称外径の２５％未満であり、前記メス型封止面と前記自由端の面取り部との間の半径方向の距離は、１．５ｍｍより長い、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項１５】
メスねじ切り部（３）は、谷底部及び頂部付近の曲率半径が長く、ロードフランク及びスタビングフランク付近の曲率半径が小さい平縁部を介して接続された前記谷底部、前記頂部、前記ロードフランク及び前記スタビングフランクを備える、前記請求項いずれか１項記載のメス型コンポーネント。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項記載のメス型コンポーネントと、テーパ状のオスねじ切り部（４）、オス型封止面（１６）及び外側円筒形表面（２４）を備えるオス型コンポーネント（１２）とを備えるねじ接続部であって、前記オス型封止面は、前記オスねじ切り部と前記外側円筒形表面（ＯＤ）との間に設けられ、斜面が前記外側円筒形表面付近に設けられ、かつ、円筒形検査表面（２０）が前記傾斜と前記テーパ状の封止面との間に設けられる、前記ねじ接続部。
【請求項１７】
前記オス型封止面の機械加工は、前記円筒形検査表面が機械加工されることを確認して検査される、請求項１６記載のねじ接続部を得る方法。
【請求項１８】
オス型封止面と接触する前記メス型封止面が受ける最大圧力の位置が、前記自由端と、前記メス型封止面外部の移行領域との間の軸方向距離の関数として選択される、請求項１〜１５いずれか１項記載のメス型コンポーネントを得る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
管状炭化水素作業ストリング用のメス型コンポーネント、ねじ接続部及びそれを得る方法。
【０００２】
本発明は、動的曲げ強度を受ける油田作業ストリング用のねじ管状接続部のメス型コンポーネントに関する。当該メス型コンポーネントは、組立による協働により、オス型コンポーネントを補完する。
【背景技術】
【０００３】
当該タイプのねじ接続部は、特に、海底に形成されたプラットフォームと坑井との間の、炭化水素坑井又はそれと同様の坑井用のチューブのストリングの作製を意図する。
【０００４】
比較的一定の軸方向引張荷重と波、風、潮流及び海流の作用により、海上プラットフォームを海底に接続するチューブのストリングが可変曲げ強度を受ける。当該強度は、当該ねじ接続部を介して当該ストリングの１のチューブから別のチューブに伝わる。
【０００５】
ねじ接続部の緊密度は、一般に、ねじ切りの領域外部に設けられて金属−金属封止を形成する封止面によりもたらされる。
【０００６】
特許文献１は、当該封止面を保護するため、当該メス型要素の一方の末端を半径方向内部で厚くすることを提案する。しかし、当該メス型要素の内周面で、円筒形面を用いて当該テーパを遮断するその厚い領域は、組立中、当該オス型封止面を損傷させる危険がある。さらに、この厚い領域のため、当該メス型要素末端が過剰に強固になりやすい。
【０００７】
本出願人は、研究にて、当該コンポーネントも、オペレータ操作中、特に、組立前の位置決め中に、当該メス型封止面が劣化しやすいことに留意した。
【０００８】
また、本出願人は、動的曲げ応力性をもつように設計されたコンポーネントは、当該コンポーネントの使用時まで当該特性が維持されるべきであることに留意した。つまり、当該コンポーネントは、輸送中、組立操作中及びオス型コンポーネントとメス型コンポーネントの接触中は保護されるべきである。使い捨てキャップを用いてもよいが、購入価格、製造完了時の位置決めコスト、取外しコスト及びリサイクルコストの点で満足できない。リサイクルされる材料の量の低減及び手動操作の簡素化も推進されるべきである。そこで、本出願人は、当該メス型コンポーネントのメス型封止面と自由端との間の軸方向にバンパーを設けることを概念化した。「自由端」との用語は、対応するオス型コンポーネントから軸方向に距離をおくよう構成されるメス型コンポーネントの端子表面をいう。そして、当該バンパーは、当該バンパーをわずかに変形されうる様々な機械的問題に適応しうると共に、当該接続部の封止特性を維持しうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第８５／０２６５１号公報
【特許文献２】仏国特許第２８６８１４６号明細書
【特許文献３】仏国特許第２８６３６８１号明細書
【特許文献４】仏国特許第２８０７０９５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、メス型封止面の保護を改良して上記課題を改善することを意図する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
動的曲げ強度を受ける管状炭化水素作業ストリング用のメス型コンポーネントは、管状要素、自由端及び当該自由端とメスねじ切り部との間に設けられるメス型封止面の強固な相互接続部を形成するように、オスねじ切り部と協働するテーパ状の当該メスねじ切り部を備える。当該メス型封止面は、金属−金属封止を形成するため、オス型封止面に組立状態で接触することを目的とする。当該コンポーネントは、当該自由端と当該メス型封止面との間に設けられる環状溝を備える。当該環状溝は、組立前の当該メス型封止面を保護するために、当該自由端と当該メス型封止面外部の移行領域との間に軸方向に距離をおき、かつ、当該オス型封止面と当該自由端の面取り部との間に半径方向に距離をおく。
【００１２】
つまり、当該メス型封止面は当該自由端に対して、少なくとも前記軸方向に実質的に奥に設置される。したがって、この奥側メス型封止面は、バンパーとして作用する当該自由端があり、衝撃が少ない。前記自由端は組立状態でも拘束されないようになっており、様々な衝撃を受け得るが当該メス型封止面の封止特性が維持される。当該自由端は当該溝側に面取り部が設けられ、当該オス型コンポーネントの封止面は当該メス型コンポーネントの封止面以外の表面からある程度の距離おいて設定される。
【００１３】
さらに、当該自由端と、当該移行領域を通る半径方向の平面との間の当該メス型コンポーネントの材質も、当該メス型封止面の半径方向の剛性に寄与しうる。より具体的には、本出願人は、当該メス型封止面が、最大接触圧の状態で前記軸方向距離とオス型封止面の接触領域の当該メス型コンポーネントの軸沿いの位置に相関関係があるという本発明の当該メス型コンポーネントの優れた特性を見出した。つまり、他の特性が全て等しい場合、前記軸方向距離に作用させて当該最大接触圧領域の軸方向位置を調整しうる。その結果、当該オス型封止面及びメス型封止面の幾何学的特徴、当該ねじ切り部の特徴及びより一般的には、当該メス型コンポーネントの当該自由端の反対側の移行領域を通過する半径方向の平面の側に位置する要素の幾何学的特徴が変わるのを回避しうる。
【００１４】
１の実施形態では、当該コンポーネントは隣接部を備える。当該隣接部は内部にあってよい。当該隣接部は、当該メスねじ切り部に関して、当該自由端と反対側に設けてよい。
【００１５】
別の実施形態では、セルフロッキング式ねじ切り部により隣接作用が確実になる（スタビングフランクのピッチは一定であり、かつ、同様に一定であるロードフランクのピッチより小さい）。組立の最終段階では、当該オス型コンポーネントのフランクとメス型コンポーネントのフランクは互いに強固に接触するようになるが、ねじ切り部全体にわたり生成される全接触圧は内部隣接部で支持されるものと同等である。
【００１６】
１の実施形態では、当該面取り部は、テーパ状である。
【００１７】
１の実施形態では、当該自由端は概ね半径形（radial form）である表面を備える。
【００１８】
１の実施形態では、当該移行領域の一部の軸方向断面は概ね円弧形状である。当該メス型封止面の軸方向断面は概ね円弧状でよい。当該メス型封止面の半径は、１５０ｍｍより長く、好ましくは、１８０ｍｍより長くてよい。当該メス型封止面の半径は、当該移行領域の部分の半径の少なくとも５倍以上、好ましくは、少なくとも１０倍以上であってよい。
【００１９】
別の実施形態では、当該移行領域の部分の軸方向断面は概ね円弧状であり、当該メス型封止面はテーパ状である。
【００２０】
１の実施形態では、当該メス型封止面は、概ね円筒形状の表面を介して当該メスねじ切り部に一体化する。当該メスねじ切り部には、概ね円筒形状の前記表面に正接するエンベロープがあってよい。
【００２１】
１の実施形態では、当該メス型封止面の平均傾斜度は、前記面取り部の傾斜度よりも低く、好ましくは、少なくとも１０％低い。
【００２２】
１の実施形態では、当該メス型封止面の平均傾斜度は、３５％より高く、好ましくは、４５％、例えば、約５０％である。
【００２３】
１の実施形態では、当該メス型管状要素は、当該自由端と当該メス型管状要素外部表面との間に面取り部を備える。
【００２４】
１の実施形態では、当該メス型管状要素は、当該メスねじ切り部が薄い領域と、当該メス型封止面が厚い領域とを備える。当該薄い領域は、当該メスねじ切り部の一部に重複して拡がってよい。当該薄い領域は、当該メス型管状要素の当該外側表面から軸方向断面に凹面を設けて得られうる。
【００２５】
１の実施形態では、当該自由端と当該メス型封止面外部の移行領域との間の軸方向距離は１ｍｍより大きい。当該メス型封止面と当該自由端の面取り部との間の半径方向の距離を１．５ｍｍより長くしうる。
【００２６】
１の実施形態では、当該メスねじ切り部は、曲率半径が２つの平縁部を介して接続された谷底部、頂部、ロードフランク及びスタビングフランクを備え、当該谷底部及び頂部付近は曲率半径が長く、当該ロードフランク及びスタビングフランク付近は曲率半径が短い。
【００２７】
１の実施形態では、当該メスねじ切り部は、実質的に半径方向のロードフランクを備え、当該スタビングフランクはテーパ状の小径部と凹状の大径部とを備え、それらは、凸状接続平縁部を介した当該大径部と小径部との間に移行部がある軸方向断面の形状が丸い。
【００２８】
１の実施形態では、当該メスねじ切り部及び当該オスねじ切り部の半径方向でセルフロッキング式である。
【００２９】
１の実施形態では、当該メス型管状コンポーネントは、２のメス型コンポーネントがあるチューブの一部を形成する。当該チューブは、一般に短く、例えば、１メートル未満であり、カップリングという。当該カップリングは、対応するオス型末端を設置する２のチューブを接続するように機能しうる。
【００３０】
本発明は、上記メス型コンポーネントと、テーパ状オスねじ切り部、オス型封止面及び直径がオス型管状コンポーネントに対して最大である外側円筒形面を備える当該オス型管状コンポーネントとを備えるねじ接続部も含まれる。当該オス型封止面は、当該オスねじ切り部と当該外側円筒形面との間に設けうる。当該外側円筒形面付近に斜面を設けてよい。当該斜面と当該テーパ状の封止面との間に、円筒形の検査面を設けてよい。
【００３１】
１の実施形態では、上記ねじ接続部の製造は、当該円筒形の検査面が機械加工されることを確認して当該オス型封止面の機械加工を検査する工程を含む。当該円筒形の検査面の直径は少なくとも当該オス型封止面と等しく、すなわち、当該検査面、特に当該外周の機械加工は、工作機械が当該円筒形の検査面の直径よりも短く加工されたことを示す。
【００３２】
また、本発明は、オス型封止面に接触する当該メス型封止面が受ける最大圧力の位置が、当該メス型封止面の自由端と外側移行領域との間の軸方向距離の関数として選択される、上記メス型コンポーネントを得る方法も提供する。
【００３３】
本発明により、ねじ接続部のメス型コンポーネントのメス型封止面は、組立前の課題又は外部からの衝撃から特に良好に保護される。当該メス型コンポーネントの一体部分を構成する当該保護部は、例えば、場合により用いられ、当該チューブが接続された後に廃棄されるプラグ又はキャップの形態の合成材料から作られた、着脱式保護部の利用を回避しうる。これより、リサイクルされる使用済み材料の量が低減する。また、当該メス型封止面も、当該メス型コンポーネントと係合のために設けられたオス型コンポーネントの衝撃から良好に保護される。そして、当該メス型封止面が受ける最大圧力の位置は、当該自由端と、当該移行領域との間の軸方向距離を選択して、特定経路で調整しうる。前記軸方向距離の他のパラメータに対する影響は比較的小さいため、接続部を新たに設計せずに、最大圧力の位置を簡易に所望の位置に移動するための調整手段を簡素かつ安価に提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明の特性及び効果を、添付図面を参照し、限定されない実施例で示された以下の詳細な説明に開示する。
【図１】オス型コンポーネントとメス型コンポーネントの１の実施形態の軸方向断面図である。
【図２】オス型コンポーネントとメス型コンポーネントの１の実施形態の軸方向断面図である。
【図３】図１の詳細図である。
【図４】図２の詳細図である。
【図５】図１及び図２のメス型コンポーネント及びオス型コンポーネントのねじ切り部の軸方向部分断面図である。
【００３５】
添付図面は、本発明を完成させるのに役立つだけでなく、必要によりその定義に寄与する。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
坑井、特に、海中炭化水素坑井の作業を考察する。海底を掘削した坑井と、海面に設置されたプラットフォームとの間にはチューブのストリングが延び、当該ストリングは、通常、陸地に設けられた坑井のチューブのストリングが直面する圧縮、張力等の応力に加えて、海流、うねり、風及び当該プラットフォームの振動等の海洋から受ける応力を受ける。一般に、当該応力は当該チューブストリングの静的及び／又は動的曲げをもたらす。とりわけ、２つのチューブ間の接続部は曲げ応力を受ける。つまり、ねじ切り部は、軸方向荷重及び曲げモーメントを受けて特に荷重を受ける。ねじ切り部、特に、最後のオスねじ山は初期段階の疲労クラックが起こりうる。当該動的応力により、接触するオス型コンポーネントとメス型コンポーネントとの摩擦が生じ、フレッティング疲労が生じる。ねじ切り部から一定距離の伝達領域を介した曲げモーメントの伝達部を提案する特許文献２を参照すべきである。
【００３７】
さらに、稼働中の管状コンポーネントの離脱やジャンプアウトの危険から有利に保護されなければならない。特許文献３を参照すべきである。
【００３８】
本出願人は、動的曲げ応力性をもつように設計されたコンポーネントは、当該コンポーネントの使用時まで当該特性が維持されるべきであることに留意した。つまり、当該コンポーネントは、輸送中、組立操作中及びオス型コンポーネントとメス型コンポーネントの接触中は保護されるべきである。使い捨てキャップを用いてもよいが、購入価格、製造完了時の位置決めコスト、取外しコスト及びリサイクルコストの点で満足できない。リサイクルされる材料の量の低減及び手動操作の簡素化も推進されるべきである。そこで、本出願人は、当該メス型コンポーネントのメス型封止面と自由端との間の軸方向にバンパーを設けることを概念化した。「自由端」との用語は、対応するオス型コンポーネントから軸方向に距離をおくよう構成されるメス型コンポーネントの端子表面をいう。そして、当該バンパーは、当該バンパーをわずかに変形されうる様々な機械的問題に適応しうると共に、当該接続部の封止特性を維持しうる。
【００３９】
図１及び図２に示す管状ねじ接続部は、組立てによる２つの要素の相互接続に協働し、各テーパ状のねじ切り部３、４が設けられるメス型管状要素１及びオス型管状要素２を備える。メス型要素１は、２の非常に長いチューブを接続する管状カップリング１１の一方の末端に形成されており、非常に長いチューブ１２の一方の末端のオス型要素２は、２のカップリング、例えば、符号１１を介して接続される。すなわち、例えば、油井に備えられるチューブのストリングを形成するために、各々が、２の末端に２のねじ要素２がある複数のチューブ１２を、各々が、２のメス型ねじ末端１とその２の末端があるカップリング１１を介して共に接続しうる。
【００４０】
図示したケースでは、当該２のオス型要素の間、すなわち、一定部という、全長の主要部で、チューブ１２の外径は、例えば、５３３．４ｍｍ（２１インチ）で均一であり、それは、当該ねじ接続部の公称直径を表す。以下に示す寸法に対する値は、この公称直径に基づくが、これと異なってもよい。
【００４１】
当該ねじ接続部は、ねじ切り部３、４と、カップリング１１及びチューブ１２の各穴５、６との間に設けられた内部シールを備える。当該内部シールは、組立状態で接触する、例えば、テーパ状のメス型封止面７と、例えば、テーパ状又は凹面のオス型封止面８との接触により実現される。メス型封止面の傾斜度は、２５％〜７５％、好ましくは、４０％〜６０％、例えば、約５０％としうる。図示のケースでは、オス型封止面８の平均傾斜度はメス型封止面７の傾斜度と同等である。
【００４２】
ねじ切り部３と、メス型封止面７との間のメス型要素１１には環状溝９が設けられる。溝９はテーパ状底部を備える。前記底部の傾斜度はねじ切り部３の傾斜度と等しくてよい。前記底部は、ねじ切り部３のねじ谷底部に対して奥にあり、ねじ切り部３に近いねじ山の谷底部よりも直径が長くてよい。別法としては、前記底部は、ねじ切り部３のねじ谷底部の延長部分に設けてよい。その結果、溝９は、当該ねじ切り部を機械加工するための工具を離すように作用しうる。溝９の傾斜度は、例えば、カップリング１１の軸に対して２５°〜５０°であり、末端ねじ山に設けられたねじ切り部側３の境界を備える。溝９には、メス型封止面７に対応する反対側に境界がある。前記反対側の境界の傾斜度は、半径が適切である平縁部を介してカップリング１１に接続される当該カップリングの軸に対して、２０°〜６０°程度でありうる。
【００４３】
メス型封止面７と穴５との間には、組立て終了時に、メス型封止面７に接触するオス型部分の突出部に圧迫されるように、メス型封止面７と反対の軸方向に延びる肩部が設けられる。当該肩部は、径方向面に対して１０°〜２０°の傾斜度である軸方向隣接部１３を形成する。メス型封止面７と、軸方向隣接部１３との間に形成された角度は、８０°〜１００°程度としうる。メス型封止面７は、接続平縁部を介して肩部１３に接続する。接続平縁部は、軸方向隣接部１３と穴５を接続する。
【００４４】
オス型管状要素２は、オス型封止面８とねじ切り部４との間に形成された外側表面１０を備える。外側表面１０は、ねじ切り部４のねじ谷底部の延長部分に実質的に設けられる。外側表面１０の傾斜度は、１°〜５°程度、例えば、約２°でテーパ状である。組立状態で、外側表面１０は溝９に向かい合う。
【００４５】
オス型管状要素２は、メス型軸方向隣接部１３に接触するために設けられたオス型軸方向隣接部１４により、オス型封止面８を越えて内部径方向に延びる。軸方向隣接部１４の角度は径方向面に対して１０°〜２０°である。軸方向隣接部１４は、オス型封止面８に対して、約８０°〜１００°で傾斜する。ここで、オス型管状要素２は、傾斜度が、穴６と、軸方向隣接部１４との間に、チューブ１２の軸に対して５°〜１５°、例えば、１０°である、テーパ状の面取り部を備える。
【００４６】
平縁部は様々なテーパ状表面の間に設けられる。特定の実施形態では、オス型封止面８は、例えば、長い１００〜３００ｍｍの曲率半径で凹面状であり、テーパ状のメス型封止面７に対して優れたシールを実現でき、それにより、組立状態で金属−金属接触が確立される。
【００４７】
当該ねじ管状接続部はねじ切り部３及び４の径方向外側に設けられた外側シールを備える。メス型管状要素１は外側メス型封止面１５を備える。オス型管状要素２は、封止面１５に一致し、当該ねじ管状接続部の組立状態で、金属−金属接触によるシールを形成する形状であるオス型封止面１６を備える。メス型封止面１５はメス型管状要素１のねじ切り部３と自由端との間に設けられる。メス型封止面１５は、３５％〜６０％、例えば、５０％の傾斜度でテーパ状、又は、長半径、例えば、１００〜３００ｍｍの半径で、カップリング１１の軸に対して、３５％〜６０％程度、例えば、５０％の平均傾斜度である凹面としうる。メス型封止面１５とねじ切り部３との間には実質的に円筒形の内部表面１７がある。
【００４８】
ねじ切り部３は、封止面１５と反対側の円筒形表面１７の末端から形成される。当該ねじ谷底部は、内面１７の近くで、カップリング１１の軸に対して、５°〜１０°の角度で傾斜した母線をたどる。当該ねじ頂部は、表面１７に正接し、つまり、それ自体は円筒形で、それにより、当該ねじ山の公称深さに達するまで１以上の不完全なねじ山を形成する。内面１７から一定の距離で、当該ねじ谷底部の傾斜は、ねじ切り部３の全体的な傾斜と逆平行である。（最深部で完全な）完璧なねじ山の数を増やすため、突出部３ａを設けうる（図４を参照）。突出部３ａは、ねじ切り部３の内部に向いた肩部を形成する。突出部３ａは、当該ねじ谷底部の傾斜の変化部の軸方向近傍に設けられる。
【００４９】
メス型管状要素１は、円筒形表面１７の反対側の封止面１５の側に、封止面１５を延ばし、かつ、凹状表面１９を形成する外側封止面に係合する半径を備える。凹状表面１９は、０．５〜３ｍｍ、例えば、１ｍｍ程度の曲率半径でありうる。
【００５０】
凹状表面１９は、実質的に半径方向の表面２１により径方向外側に拡がる。実質的に半径方向の表面２１は、１〜３ｍｍ程度に拡がる。凹状表面１９と、実質的に半径方向の表面２１は、封止面１５に接続するための移行領域を形成する。前記移行領域は、部分トロイドの形態の部分と、実質的に半径方向の部分とを備えると見なしうる。
【００５１】
メス型管状要素１は概ね円筒形状外部表面２３を備える。外側表面２３は、カップリング１１の軸に対して軸方向のメス型管状要素１上で、封止面１５及び内面１７と実質的に等距離延びる。実際は、円筒形外部表面２３は、内面１７を越え、ねじ切り部３の完全なねじ山の領域まで軸方向に延びる。
【００５２】
反対側で、外側表面２３は、半径方向の表面２１を含む径方向面に実質的に延びる。メス型管状要素１は環状の半径方向の表面２５の形態の自由端を備える。半径方向の表面２５の小径はオス型封止面１６の最大直径より大きく特定される。末端表面２５は、外側テーパ状面取り部２７を介して外側表面２３に接続する。外側面取り部２７は、径方向面に対して６０°〜８０°程度、例えば、７０°の傾斜であってよい。
【００５３】
末端表面２５と半径方向の表面２１との間に内部面取り部２９が設けられる。内部面取り部２９の傾斜度は径方向面に対して、６０°〜８０°程度、例えば、７０°でありうる。図４に示されるように、内部面取り部２９と半径方向の表面２１は環状溝３１を形成する。内部面取り部２９と半径方向の表面２１は、軸方向断面で凹面を形成する。前記凹面は面取り部２９で外側に形成され、かつ、半径方向の表面２１で内部に形成された２の直線状セグメントにより本質的に特定される。内部面取り部２９と半径方向の表面２１との間の角度は１６０°未満であり、例えば、１００°〜１２０°程度である。溝３１は丸みの付いた底部のあるＶ字状である。メス型封止面１５の平均傾斜度は前記面取り部２９の傾斜度よりも小さい。好ましくは、傾斜度の差異は傾斜度の割合では少なくとも１０％である。
【００５４】
面取り部２７及び２９は、当該バンパー材料のかなりの断面を維持すべく、当該半径方向で占めるスペースは限定される。面取り部２７及び２９の全体的な半径方向の寸法は、前記自由端の反対側の面取り部の末端、すなわち、半径方向の表面２１により特定される径方向面内で、当該メス型コンポーネントの径方向寸法の５０％未満である。面取り部２７及び２９の累積径方向寸法及び末端表面２５の累積径方向寸法は、当該末端の方向でのねじ切り部３の完全なねじ山を越えるメス型管状要素１の最大径方向寸法、つまり、メス型管状要素１の突出部の少なくとも８０％である。
【００５５】
末端表面２５は、半径方向の表面２１に対して、１〜５ｍｍ程度、例えば、２ｍｍ程度の距離Ｌで軸方向にずれる。距離Ｌは当該コンポーネントの公称外径の２５％未満である。半径方向の表面２１及び凹状の表面１９は、内部面取り部２９とメス型封止面１５との間の１．５ｍｍより長く、２ｍｍ程度の半径方向のずれを示す。メス型封止面１５は、半径方向の表面２１の径方向面に対して前方にある末端表面２５により保護される。すなわち、前方にある末端表面２５は、特に、当該ねじ接続部の組立て前の取扱い衝撃に対するバンパーを形成する。平坦面に落下する場合、末端表面２５はまず荷重に耐えて変形しうるが、特に、寸法は封止面２５の完全性を維持しうる。したがって、時間がかかり、廃棄物となる着脱可能なキャップを省略できる。
【００５６】
本出願人は、距離Ｌが大きくなると、金属−金属封止面１５及び１６の接触が当該メス型コンポーネントの自由端２５の方向に大きくずれることに留意した。実際は、軸方向距離Ｌが大きくなると、当該メス型コンポーネントの自由端２５近傍の径方向剛性は大きくなる。このため、金属−金属封止面１５及び１６の干渉領域は、当該メス型コンポーネントの自由端２５の方向にずれる。軸方向距離Ｌは金属−金属封止面１５及び１６の接触が当該溝の外側になるように制限することが望ましい。本実施例において、有限要素解析により算出されたＬの最適値は、約２ｍｍである。
【００５７】
安定した最適な接触を得るために、封止面１５及び１６のパラメータ（半径、傾斜度、形状等）は、軸方向距離Ｌの関数として適応される。
【００５８】
メス型封止面１５は、組立中に、オス型封止面１６に徐々に締付け接触して、金属−金属接触によるシールを形成する。メス型封止面１５は、弾性領域の直径を長くすると変形する傾向がある。この潜在的な直径の増加は、メス型管状要素１の突出部の剛性により相殺され、かつ、当該剛性は、半径方向の表面２１の径方向面、末端表面２５、面取り部２７及び２９により特定される、補助的材料のリングの存在により高まる。補助的材料のリングは、封止面１５の直径を長くするのに必要な力を高め、それに対応して、封止面１５と封止面１６との間の接触力を高める。すなわち、半径方向の表面２１の径方向面を越えるメス型管状要素１の材料は、バンパーとしての機能と、その環状形態のため封止面１５の外側径方向の変形に対する補強材としての機能の２の機能がある。
【００５９】
オス型管状要素２は、オス型封止面１６とねじ切り部４との間に、ねじ切り部４のねじ山が、不完全なねじ山からなる領域を伴う実質的な円筒形外部表面１８を備え、ねじ切り部４のねじ山の頂部の直径は円筒形外部表面１８の直径以下である。オス型管状要素２は円筒形表面１８の反対側の封止面１６の側に設けられた中間表面２０を備える。中間表面２０は短く、例えば、２〜１０ｍｍである。中間表面２０は、好ましくは、単純化のために円筒形であるが、傾斜度がテーパ状の支持面１６及び２２の傾斜度よりも小さい極めてわずかなテーパ状でもよい。中間表面２０を越えると、中間表面２０と、チューブ１２の公称外径を決定する外側表面２４との間に延びるテーパ状表面２２がある。テーパ状表面２２の傾斜度は、オス型管状要素２の軸に対して４０％〜６０％程度、例えば、封止面１６の傾斜度に等しい。
【００６０】
図４に詳細に図示される当該外側封止面のオス型部分の断面は、一方で、封止面１６により形成され、他方では、斜面を形成する外側テーパ状表面２２により形成されるテーパ状封止面の多段化により有利であることが理解される。機械加工の際の簡易化のため、同じ傾斜度の２つのテーパ状支持面を設けることが有利である。機械加工時の課題の一つは、外側表面２４で生じる欠陥である。外側表面２４は名目は回転面である。実際のチューブの外側表面２４は、断面で見ると、完全円からわずかに外れる。封止面１６は、非常に精密に機械加工されるが、外側表面２４は、少なくとも一桁高い公差で鍛造される。封止面１６は精密で信頼できる公差である回転面でなければならない。
【００６１】
中間表面２０及びテーパ状の外側表面２２の存在は、オペレータ又は画像キャプチャ及び処理システムにより機械加工を視覚的に検査できることを意味する。欠陥がわずかであれば、テーパ状の表面２２は、部分的に機械加工されるか又は全く機械加工されない。封止面１６も完璧に機械加工されることを確認するには、中間表面２２が確かに機械加工されることを確認すれば十分である。中間表面２０は検査表面を形成する。大寸法のチューブは、欠陥、特に、楕円化を生じやすいか、又は、直径又が曲率が極めて小さい場合、中間表面２２により、オス型管状要素２の封止面１６の完璧な機械加工の検査は迅速で比較的信頼しうる。
【００６２】
さらに、封止面１６は特許文献２に従い、参照するのがよい。封止面１６は、組立状態で対向する封止面１５に接触する一連の丸みの付いた環状リブ内で波状にうねってよい。封止面１５は滑らかである。
【００６３】
図１では、当該カップリングの末端に近い外側表面２３は、外側表面２３、３３間の領域内の材料を除去して（「スリミング」ともいう）得られる「三日月形」ともいう環状溝３５を介して、当該カップリングの最大径の外側表面３３に接続する。つまり、当該カップリングの柔軟性はねじ切り部３の軸方向で高められ、同時に、封止面１５の軸方向の径方向剛性を高く維持しうる。特許文献４を参照してよい。
【００６４】
環状溝３５は、当該カップリングの軸に対して約１０°〜３０°、例えば、２０°傾斜する外側表面２３に近い境界；２の斜面がある大径の外側表面３付近の実質的に円筒形の底部及び境界；及び当該底部付近の浅傾斜と、外側表面３３付近の急傾斜とがあってよい。当該浅傾斜の角度は当該カップリングの軸に対して５°〜１５°程度、例えば、約１０°で傾斜させうる。当該急傾斜の角度は、当該カップリングの軸に対して、３０°〜５０°程度、例えば、約４５°で傾斜させうる。環状溝３５は、ねじ切り部３の完全なねじ山の位置で軸方向に設けられ、同時に、内部封止面５付近のねじ切り部３の末端から一定の距離にある。メスねじ切り部３に直角で薄い領域と、メス型封止面１５に直角で厚い領域とが得られる。当該薄い領域はメスねじ切り部３の全長の一部に重なって延びる。
【００６５】
ねじ切り部３及び４は、半径方向でセルフロッキング式である（図５を参照）。引張荷重の場合、当該スタビングフランクの逆傾斜は、メス型管状要素１をオス型管状要素２に対して締め直す傾向がある。オス型封止面８及び１６に対するメス型封止面７及び１５の接触圧が増加する。
【００６６】
図５に示すように、ねじ切り部３及び４は、前記ねじ切り部３及び４のテーパに追従する、概ね滑らかな谷底部及び頂部を備える。スタビングフランク５１及び５２の角度は、三角法で＋１°〜＋５°、例えば、約３°である。ロードフランク５３及び５４の角度は、三角法で−５°〜−３５°、例えば、約−２５°である。当該谷底部、当該頂部、当該ロードフランク及び当該スタビングフランク間の接合部は、２の半径がある平縁部を介して形成される。長半径は短半径の２〜３倍である。短半径は当該フランクに近く、長半径は当該谷底部又は頂部付近にある。応力はあまり集中しないため、疲労強度が向上する。
【図１】
2013528760.tif 000003
【図２】
2013528760.tif 000004
【図３】
2013528760.tif 000005
【図４】
2013528760.tif 000006
【図５】
2013528760.tif 000007
【国際調査報告】
2013528760.tif 000008
2013528760.tif 000009