特許 7338033 非対称の螺旋状プロファイルを有するねじ接続部

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-25

(45)【発行日】2023-09-04

(54)【発明の名称】非対称の螺旋状プロファイルを有するねじ接続部

(51)【国際特許分類】

   F16L 15/06 20060101AFI20230828BHJP

   F16L 15/04 20060101ALI20230828BHJP

   E21B 17/042 20060101ALI20230828BHJP

【ＦＩ】

F16L15/06

F16L15/04 A

E21B17/042

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2022503588

(86)(22)【出願日】2020-07-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-20

(86)【国際出願番号】 EP2020069948

(87)【国際公開番号】W WO2021013645

(87)【国際公開日】2021-01-28

【審査請求日】2022-03-15

(31)【優先権主張番号】1908204

(32)【優先日】2019-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】504255249

【氏名又は名称】ヴァルレック オイル アンド ガス フランス

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フローニュ，アンソニー

(72)【発明者】

【氏名】マルタン，ピエール

【審査官】伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０６１７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１５７５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１９９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３１８８９２２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００１－０５６０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０７６６２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５１１６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３７２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５１２３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３１４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５２４７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平１０－５０４８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０９－５０７１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９５９３７８６（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ １５／０６

Ｆ１６Ｌ １５／０４

Ｅ２１Ｂ １７／０４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化水素井の掘削および／または開発のための管状ねじ接続部であって、
第１の遠位端部において雄側ツール接合部（１８）を有する第１の管（１２）と、第２の遠位端部において雌側ツール接合部（１６）を有する第２の管（１４）と、を備え、
前記雄側ツール接合部（１８）は、前記雌側ツール接合部（１６）へのねじ込みによって組み付け可能であり、
前記第１の管（１２）は、前記第２の管（１４）に組み付けられて、前記第２の管と共に長手方向軸を画定し、
前記雄側ツール接合部（１８）は、雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）を備え、
前記雌側ツール接合部（１６）は、前記接続部が組み立てられたときに前記雄ねじ部分と係合する雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）を備え、
前記雄ねじ部分および前記雌ねじ部分の各々は、ロードフランクと、ねじ山頂と、スタブフランクと、ねじ谷底と、を有する少なくとも１つの螺旋部を備え、これにより、前記雄ねじ部分の前記ロードフランクのピッチＬＦＬｐおよび前記スタブフランクのピッチＳＦＬｐ、ならびに対応する前記雌ねじ部分の前記ロードフランクのピッチＬＦＬｂおよび前記スタブフランクのピッチＳＦＬｂは、前記雄ねじ部分および前記雌ねじ部分のそれぞれの前記螺旋部の連続する少なくとも２つのターンにおいて、次式の条件

【数1】

を満たし、
前記連続する少なくとも２つのターンにおいて、前記長手方向軸に沿って、前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記螺旋部の歯の幅（Ｗｔｐ）、および対応する前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の前記螺旋部の歯の幅（Ｗｔｂ）は、次式

【数2】

または次式

【数3】

および次式

【数4】

を満たし、
前記スタブフランクの一部は、前記ロードフランクの一部と平行であり、前記長手方向軸に対する前記スタブフランクの一部および前記ロードフランクの一部の傾斜の公差は、±０．２５°である、
管状ねじ接続部。

【請求項2】

次式の数学的条件

【数5】

を満たすことを特徴とする、
請求項１に記載の管状ねじ接続部。

【請求項3】

次式の数学的条件

【数6】

を満たすことを特徴とする、
請求項１または２に記載の管状ねじ接続部。

【請求項4】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記螺旋部の前記歯の幅（Ｗｔｐ）は、２．５ｍｍ～３．５ｍｍの範囲であることを特徴とする、
請求項１～３のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項5】

前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の前記螺旋部の前記歯の幅（Ｗｔｂ）は、３．７ｍｍ～４．５ｍｍの範囲であることを特徴とする、
請求項１～４のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項6】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）および対応する前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の前記螺旋部の前記歯の幅（Ｗｔｐ，Ｗｔｂ）は、前記螺旋部の連続する少なくとも２つのターンにおいて、次式の条件

【数7】

を満たすことを特徴とする、
請求項１～５のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項7】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）および対応する前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の完全な前記螺旋部の前記歯の幅は、次の条件を満たす：各ターン（ｎ）に対する前記雄ねじ山の歯の幅（Ｗｔｐｎ）および前記雌ねじ山の歯の幅（Ｗｔｂｎ）は、各ｎについて、次式

【数8】

を満たすことを特徴とする、
請求項１～６のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項8】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記螺旋部の前記スタブフランクおよび前記ロードフランクの各々は、直線状であり、移行部（６２，６４，６６，６８）を介して、隣接する前記ねじ山頂（６０）および前記ねじ谷底（６１）にそれぞれ接続されることを特徴とする、
請求項１～７のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項9】

前記雌ねじ部分の前記螺旋部の前記スタブフランク（ＳＦｂ）は、凸部が設けられるように、前記スタブフランクに対して傾斜したセグメントを介して前記ねじ山頂（８０）に接続された直線状のセグメントを備え、これにより、２つの前記セグメントの間には、１９０°～２６０°の範囲、例えば２２５°程度の鈍角（８６ｄ）が形成されることを特徴とする、
請求項１～８のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項10】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記螺旋部の前記ねじ谷底（６１）は、前記スタブフランクの側に位置する第１の雄ねじ谷底セグメント（６１ａ）と、前記ロードフランクの側に位置する第２の雄ねじ谷底セグメント（６１ｂ）とを備え、これにより、前記第１の雄ねじ谷底セグメントの半径方向距離は、前記第２の雄ねじ谷底セグメントの半径方向距離以上になり、前記半径方向距離は、前記雄ねじ部分の前記螺旋部の前記ねじ谷底（６１）に隣接するねじ山頂（６ａ）を基準に評価されることを特徴とする、
請求項１～９のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項11】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記螺旋部の前記ロードフランクは、前記長手方向軸に対する法線に対して１°～５°の範囲、好ましくは１．２５°～３．７５°の範囲の角度を形成し、前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の前記螺旋部の前記ロードフランクと平行であり、前記長手方向軸に対する前記ロードフランクの傾斜の公差は、±０．２５°であることを特徴とする、
請求項１～１０のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項12】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記螺旋部の前記ロードフランクは、前記螺旋部の隣接するねじ谷底と９０°以下の角度を形成することを特徴とする、
請求項１～１１のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項13】

前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の前記螺旋部は、円錐台状であり、好ましくは専用の円錐台状であり、例えば５％～１５％の範囲、好ましくは８％～１２％の範囲のテーパを有することを特徴とする、
請求項１～１２のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項14】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記螺旋部は、前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の前記螺旋部のテーパと同一のテーパを有する少なくとも円錐台状部分を備えることを特徴とする、
請求項１～１３のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項15】

前記ロードフランクのピッチＬＦＬｐおよび前記スタブフランクのピッチＳＦＬｐは、５ｍｍ～２０ｍｍの範囲であり、好ましくは６ｍｍ～８ｍｍの範囲であることを特徴とする、
請求項１～１４のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項16】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）および対応する前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の各々は、単一の螺旋部を備えることを特徴とする、
請求項１～１５のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項17】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）および対応する前記雌ねじ部分（１６ａ，１６ｂ）の螺旋部の各々は、少なくとも３つのターンを有し、好ましくは少なくとも４つのターンを有することを特徴とする、
請求項１～１６のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項18】

前記雄ねじ部分および前記雌ねじ部分のそれぞれの前記ねじ山頂および前記ねじ谷底は、前記ねじ部分のテーパよりも小さいテーパを有し、例えば、前記ねじ山頂および前記ねじ谷底は、前記長手方向軸に平行であることを特徴とする、
請求項１～１７のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【請求項19】

前記雄ねじ部分（１８ａ，１８ｂ）の前記スタブフランクの半径方向高さは、前記雄ねじ部分の前記ロードフランクの半径方向高さよりも大きいことを特徴とする、
請求項１～１８のいずれか１項に記載の管状ねじ接続部。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ねじによって接続されるように意図された管の接続部または組立体に関し、関連する産業において使用される管に関し、より詳細には、油井またはガス井を探査、探鉱または開発するためのチュービングストリングまたは生産用チュービング付属品またはケーシングストリングを具備するように意図されたねじ付き組立体または結合部、さらに、例えば地熱エネルギー産業または蒸気生産においてパイプラインやチュービング付属品を組み立てることを必要とするあらゆる用途に使用されるねじ付き組立体または結合部に関する。本発明によるねじ付き組立体は、後述するように、油井またはガス井のケーシングに使用される金属管の組み立てに特に有用である。

【背景技術】

【0002】

本明細書において、「組み立て（組み付け）」、「接続」、「結合」または「接合」という用語は、特定の文脈を除いて同じ意味で使用される。「管」とは、当該産業に存在する、または当該産業での利用に適したあらゆるタイプの管、管状要素またはチュービング付属品を意味する。これらの管は、一般に金属管である。特に、これらの管は、ＡＰＩ仕様書５ＣＴに定義されるような鋼、またはＩＳＯ規格１１９６０：２００４に準拠する鋼から得られるシームレス管（継目無菅）である。好ましくは、本発明による接続は、例えば８６２ＭＰａ～９６５ＭＰａ（１２５ｋｓｉ～１４０ｋｓｉ）の範囲のグレードの鋼などの高容量の破壊強度を有する材料から作製された管の間で得られる。

【0003】

石油管またはガス管のための組立体には、過酷な使用環境下であっても機械的特性や気密性の観点から満足のいく結果が得られる数多くのタイプのものが知られている。これらの組立体の一部には、対応する２つの円錐台状の雌ねじ山を有するカップリングによって、円錐台状の雄ねじ山を有する管が２つの端部において組み付けられるものがある。この組み付け方法は、雄ねじ山と雌ねじ山との間に生じ得る正の干渉によって、組立体の２つの構成要素が剛直になるという利点を有する。これは、Ｔ＆Ｃ接続とも呼ばれる、ねじで結合された接続方法である。

【0004】

しかしながら、これらのカップリングの外径は、対応する管の外径よりも大きいため、このような組立体をケーシング管に使用する場合、直径を大きくした掘削孔を形成する必要がある。深さが４０００ｍを超えるような非常に深い坑井の場合、ケーシングを坑井内により深く降ろす必要があり、これには、米国特許第２９９２０１９号、欧州特許第０７６７３３５号または米国特許出願第２０１３／００１５６５７号に記載されているように、カップリングを有さない組立体が好ましいことが知られている。この場合、管の各々は、雄側ツール接合部を有する第１の端部と、雌側ツール接合部を有する第２の端部と、を含む。管は、雄側ツール接合部と雌側ツール接合部との間の接続によって、端部から端部に組み付けられる。このような組立体は、「一体型」として示されている。

【0005】

内部および外部の圧力への耐性に対する要求の増加に対応するために、中間当接部の両側に千鳥状に設けられた２つのねじ部分を有する一体型の接続部が米国特許第４６６２６５９号から知られている。ここでは、中間当接部は、圧力への耐性を増大させるために負の角度を有するように設計されている。また、この文献では、中間当接部の一方の側、または中間当接部の両側において、円錐面の間の半径方向の干渉によるシール領域が設けられることが記載されている。そのテーパ角度は、角度γによって互いに対してわずかに変化している。この文献によれば、シールは、中間当接部に近接して、２つのねじ部分の間の中央にのみ設けられている。米国特許出願第２０１９００４０９７８号は、米国特許第４６６２６５９号に対する代替案を提案している。ここでは、中間当接部の両側にあるこれらのシールの特定の形状が規定され、ねじ山の形状が変化しており、アリ継ぎ式プロファイルを有するねじ山が選択されている。

【0006】

また、中間当接部の両側において千鳥状に設けられた２つのねじ部分を有する別の接続部が、米国特許出願第２０１７０１０１８３０号から知られている。この文献によれば、ねじ部分とこの中間当接部との間にシールが設けられている。そのシールの定義によって、中間当接部の性能と能力が低下するので、この文献には、雄側ツール接合部の遠位端部のレベルに追加の当接面を設けることが記載されている。代替的に、他の文献では、圧縮時の中間当接部の性能の低下を補うために、ねじ山を変化させることが提案されている。このような代替のねじ山は、「アリ継ぎ式」ねじ山と呼ばれ、ねじ部分のロック結合を得るようにねじ込まれる。このために、ロードフランクとスタブフランクとで異なるピッチ値を有するねじ部分が提案されている。これにより、このねじ山の螺旋部は、一端から他端まで、螺旋部のターンに応じて徐々に増加する歯の幅を有し、この螺旋部の先端部の間に画定された窪みは、同じ方向に沿って減少している。このようにして、スタブフランクの間で接触が得られるまで、また、ロードフランクの間で接触が得られるまで、ねじ部分のねじ込みが行われる。「自動ロック式くさび型ねじ」とも呼ばれるこのタイプの接続部は、非常に効果的であるが、機械加工とその組み立ての際の使いこなしが非常に困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

様々な解決策が既に知られているにもかかわらず、石油管やガス管の分野に固有の機械加工と組立公差を許容しながら、内部圧力と外部圧力のサイクルに対する耐性や、牽引時や圧縮時における公差に関する性能を達成する、非常に深い坑井のためのケーシングを形成するのに適した一体型の接続部の機械加工を容易にする必要性がまだある。実際、組み付け用のグリースを接合部に塗布する方法が、接続を成功させるための主要因であることが明らかになった。本発明によるねじ接続部によって、ある程度の量のグリースを塗布する瞬間における取り扱いのばらつきを、より良好に許容することができる。

【0008】

本発明の利点は、スリーブ式カップリングの技術的要求に近い要求に応え、管の有効性に近い有効性を有することを可能にする、一体型の接続部を提供することである。特に、本発明による接続部は、管の有効性の９６％に等しい有効性を有することができる。有効性とは、一般に、接続部の臨界部と、構成要素の両端の間にある管の規則的な部分の断面との関係であると定義される。接続部の臨界部は、雄側ツール接合部または雌側ツール接合部の最小臨海部に等しい。

【0009】

好ましくは、本発明は、大径を有するねじ接続部、特に外径が１７７．８ｍｍ（７インチ）超の管、好ましくは２５４ｍｍ（１０インチ）超の管、例えば４０６．４ｍｍ（１６インチ）超の管に適用される。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、これらの点で関連して、より良好な接着性を有する接続部を提供する。

【0011】

本発明の主題は、炭化水素井の掘削および／または開発のための管状ねじ接続部に関する。該接続部は、第１の遠位端部において雄側ツール接合部を有する第１の管と、第２の遠位端部において雌側ツール接合部を有する第２の管と、を備える。雄側ツール接合部は、雌側ツール接合部へのねじ込みによって組み付け可能である。第１の管は、第２の管に組み付けられて、第２の管と共に長手方向軸を画定する。雄側ツール接合部は、雄ねじ部分を備え、雌側ツール接合部は、接続部が組み立てられたときに雄ねじ部分と係合する雌ねじ部分を備える。雄ねじ部分および雌ねじ部分の各々は、ロードフランクと、ねじ山頂と、スタブフランクと、ねじ谷底と、を有する少なくとも１つの螺旋部を備える。これにより、雄ねじ部分のロードフランクのピッチＬＦＬｐおよびスタブフランクのピッチＳＦＬｐ、ならびに対応する雌ねじ部分のロードフランクのピッチＬＦＬｂおよびスタブフランクのピッチＳＦＬｂは、雄ねじ部分および雌ねじ部分のそれぞれの螺旋部の連続する少なくとも２つのターンについて、次式の条件

【数1】

を満たすことができる。また、その連続する少なくとも２つのターンにおいて、長手方向軸に沿って、雄ねじ部分の螺旋部の歯の幅（Ｗｔｐ）、および対応する雌ねじ部分の螺旋部の歯の幅（Ｗｔｂ）は、次式

【数2】

または次式

【数3】

および次式

【数4】

を満たすようになっている。好ましくは、接続部は、次式の条件

【数5】

または次式の条件

【数6】

を満たすことができる。

【0012】

雄ねじ部分の螺旋部の歯の幅は、２．５ｍｍ～３．５ｍｍの範囲であり得る。また、例えば、雌ねじ部分の螺旋部の歯の幅は、３．７ｍｍ～４．５ｍｍの範囲であり得る。

【0013】

好ましくは、雄ねじ部分および対応する雌ねじ部分の螺旋部の歯の幅は、これらの螺旋部の連続する少なくとも２つのターンにおいて、次式の条件

【数7】

を満たすことができる。これにより、これらの少なくとも２つのターンは、自動ロック式ではないようになっている。

【0014】

雄ねじ部分および対応する雌ねじ部分の完全な螺旋部の歯の幅は、次の条件を満たすことができる：各ターン（ｎ）に対する雄ねじ山の歯の幅（Ｗｔｐｎ）および雌ねじ山の歯の幅（Ｗｔｂｎ）は、各ｎについて、次式

【数8】

を満たすようになっている。

【0015】

有利には、スタブフランクの一部は、ロードフランクの一部と平行であり得る。ここで、長手方向軸に対するこれらの部分の傾斜の公差は、±０．２５°である。このように、スタブフランクは、圧縮負荷に対応することができる。

【0016】

雄ねじ部分の螺旋部のスタブフランクおよびロードフランクの各々は、直線状であり得、移行部を介して、隣接するねじ山頂およびねじ谷底にそれぞれ接続することができる。また、この場合、雌ねじ部分の螺旋部のスタブフランクは、凸部が設けられるように、スタブフランクに対して傾斜したセグメントを介してねじ山頂に接続された直線状のセグメントを有することができる。これにより、２つのセグメントの間には、１９０°～２６０°の範囲、例えば２２５°程度の鈍角（８６ｄ）が形成される。この凸部によって、ねじ谷底６１の一部と凹状湾曲移行部６２との接触がないことを保証することができる。

【0017】

雄ねじ部分の螺旋部のねじ谷底は、スタブフランク側に位置する第１の雄ねじ谷底セグメントと、ロードフランク側に位置する第２の雄ねじ谷底セグメントの２つのセグメントを備えることができる。これにより、第１の雄ねじ谷底セグメントの半径方向距離は、第２の雄ねじ谷底セグメントの半径方向距離と同じかそれ以上となる。半径方向距離は、雄ねじ部分の螺旋部のねじ谷底に隣接するねじ山頂を基準に評価される。

【0018】

雄ねじ部分の螺旋部のロードフランクは、長手方向軸の法線に対して１°～５°の範囲、好ましくは１．２５°～３．７５°の範囲の角度を形成することができ、雌ねじ部分の螺旋部のロードフランクと平行であり、長手方向軸に対するこれらのロードフランクの傾斜の公差は、±０．２５°である。

【0019】

特に、雄ねじ部分の螺旋部のロードフランクは、この螺旋部の隣接するねじ谷底と９０°以下の角度を形成することができる。

【0020】

例えば、雌ねじ部分の螺旋部は、円錐台状であり得、好ましくは専用の円錐台状であり得、例えば５％～１５％の範囲、好ましくは８％～１２％の範囲のテーパ角度を有することができる。この場合、雄ねじ部分の螺旋部は、雌ねじ部分の螺旋部のテーパと同一のテーパを有する少なくとも円錐台状部分を有することができる。

【0021】

本発明の特定の実施形態によれば、ロードフランクのピッチＬＦＬｐおよびスタブフランクのピッチＳＦＬｐは、５ｍｍ～２０ｍｍの範囲であり得、６ｍｍ～８ｍｍの範囲であり得る。

【0022】

本発明の好ましい実施形態において、雄ねじ部分および対応する雌ねじ部分の各々は、単一の螺旋部を備えることができる。この場合、雄ねじ部分の螺旋部および対応する雌ねじ部分の螺旋部は、少なくとも３つのターンを有することができ、好ましくは少なくとも４つのターンを有することができる。

【0023】

組み立てを容易にするために、雄ねじ部分および雌ねじ部分のねじ山頂およびねじ谷底は、ねじ部分のテーパよりも小さいテーパを有することができ、例えば、接続部の長手方向軸と平行にすることができる。この場合、雄ねじ部分のスタブフランクの半径方向高さを、その雄ねじ部分のロードフランクの半径方向高さよりも大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明より明確になるであろう。

【図1】本発明による第１の管の外部プロファイル図である。

【図2】本発明による第２の管の断面図である。

【図3】図１に示す第１の管の雄側ツール接合部の部分断面図である。

【図4】図２に示す第２の管の雌側ツール接合部の部分断面図である。

【図5】図１に示す第１の管の雄側ツール接合部を、図２に示す第２の管の雌側ツール接合部に組み付けた状態を示す部分断面図であり、組み付け後に接続部の内部に到達した応力レベルも示している。

【図6】本発明による雌側ツール接合部のねじ山のない雌側中間部分の部分断面図である。

【図7】本発明による雄側ツール接合部のねじ山のない雄側中間部分の部分断面図である。

【図8】本発明による雌側ツール接合部のねじ山のない雌側内側部分の部分断面図である。

【図9】本発明による雄側ツール接合部のねじ山のない雄側内側部分の部分断面図である。

【図10】本発明による雄側ツール接合部の雄ねじ部分の部分断面図である。

【図11】図１０に示す雄ねじ部分の歯の部分断面図である。

【図12】本発明による雌側ツール接合部の雌ねじ部分の部分断面図である。

【図13】図１２に示す雌ねじ部分の歯の部分断面図である。

【図14】図１０に示す雄ねじ部分を、図１２に示す雌ねじ部分に組み付けた状態を示す部分断面図である。

【図15】本発明による雌側ツール接合部の雌ねじ部分に形成された、グリースの余剰圧力を排出するための溝の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１に示すように、第１の管１２は、管本体１２０を備える。この第１の管１２は、軸方向に数メートルの長さを有し、例えば１０ｍ～１５ｍ程度の長さを有し、長手方向軸Ｘに沿って延在する。第１の管１２は、第１の管１２の軸方向の第１の端部１２１において、雄側ツール接合部１８を備える。管本体１２０は、一般に公称外径とされる外径を有する。第１の管は、軸方向の第１の端部１２１の反対側において、軸方向の第２の端部１２２を有する。この軸方向の第２の端部１２２は、管本体１２０の外径よりも大きい外径を有する。

【0026】

図２は、第１の管１２と同一の第２の管１４の断面図である。この第２の管１４は、軸方向の第１の端部１４１において雄側ツール接合部と、軸方向の第２の端部１４２において雌側ツール接合部１６と、を有する管本体１４０を備える。雄側ツール接合部は、軸方向の第１の端部１２１の外面に機械加工される。軸方向の第２の端部１４２は、管本体１４０の外径よりも大きい外径を有する。雌側ツール接合部は、この第２の端部の内面に機械加工される。

【0027】

以下、第２の管１４の雌側ツール接合部１６と第１の管１２のツール接合部１８との間に形成された接続部について説明する。例えば、図５は、本発明による接続部を示す。この接続部は、形成された接続部のレベルにおける外径が、管本体１２０，１４０の外径の１０５％未満、あるいは１０３％未満である限り、部分的に同一平面のものであると言える。本発明は、同一平面にすることができる接続部、すなわち、接続部のレベルにおける外径が公称外径ＯＤｎｏｍの１０１％未満である接続部に適用される。

【0028】

上述した実施例において、第１の管１２および第２の管１４は同一であり、その各々は、それぞれの第１の端部１２１および１４１において雄側ツール接合部１８を備え、それぞれの第２の端部１２２および１４２において雌側ツール接合部１６を備える。

【0029】

雄側ツール接合部１８を機械加工する前に、第１の遠位端部１２１，１４１は、テーパ加工される。テーパ加工によって、管本体と第１の端部との間の移行部を形成する狭小部１３から、第１の端部１２１，１４１の内径が減少する。好ましくは、第１の端部の内径は、管本体の公称内径に対して制限される。これにより、接続部の組み立て後には、接続部のレベルにおける内径は、公称内径の９４％よりも大きくなる。第１の端部１２１，１４１は、自由縁部１９と管本体との間に延在する。雄側ツール接合部１８をもつこの第１の端部は、自由縁部１９と管本体との間で、２０ｃｍ～３０ｃｍ程度の特定の軸方向長さを示すようになっている。

【0030】

同様に、第２の遠位端部１２２，１４２のレベルにおける雌側ツール接合部１６を機械加工する前に、第２の端部は、径方向に拡張される。図１および図２に示すように、軸方向の第２の端部１２２，１４２の自由縁部１７から距離をおいて、径方向への拡張１５が生じる。これにより、軸方向の第２の端部１２２，１４２は、自由縁部１７と管本体との間で、２０ｃｍ～３０ｃｍ程度の特定の軸方向長さを示すようになっている。

【0031】

雄側ツール接合部１８は、２つのねじ部分１８ａおよび１８ｂを備える。これらの２つのねじ部分は、軸Ｘに沿って、２つの連続した部分に沿って延在し、ねじ山のない中間部分２０によって互いから離間している。雄ねじ部分１８ａおよび１８ｂは、軸Ｘに対して半径方向にオフセットされている。実際、雄側ツール接合部１８は、ねじ山のない中間部分２０において、雄側当接ショルダ２２を備える。雄側中間当接部２２は、軸Ｘに垂直な平面において、環状面を画定する。好ましくは、雄ねじ部分１８ａおよび１８ｂの各々は、単一の螺旋部を形成する単一の先端部を備える。好ましくは、ねじ部分のそれぞれの螺旋部のピッチは、同一である。

【0032】

自由縁部１９と第１のねじ部分１８ａとの間において、ねじ山のない雄側内側部分３０は、内側シール面２５を有する。

【0033】

雄側中間当接部２２と第２の雄ねじ部分１８ｂとの間において、ねじ山のない雄側中間部分２０は、中間シール面２６を有する。

【0034】

雌側ツール接合部１６は、２つのねじ部分１６ａおよび１６ｂを備える。これらの２つのねじ部分は、軸Ｘに沿って、２つの連続した部分に沿って延在し、ねじ山のない中間部分２１によって互いから離間している。雌ねじ部分１６ａおよび１６ｂは、軸Ｘに対して半径方向にオフセットされている。実際、雌側ツール接合部１６は、ねじ山のない中間部分２１において、中間当接ショルダ２４を備える。雌側中間当接部２４は、軸Ｘに垂直な平面において、環状面を画定する。好ましくは、雄ねじ部分１８ａおよび１８ｂの各々は、単一の螺旋部を形成する単一の先端部を備える。好ましくは、雄ねじ部分および雌ねじ部分のそれぞれの螺旋部のピッチは、同一である。

【0035】

管本体１４と第１のねじ部分１６ａとの間において、雌側ツール接合部１６は、内側シール面２７を有するねじ山のない雌側内側部分３１を備える。

【0036】

中間当接面２４と第２の雌ねじ部分１６ｂとの間において、ねじ山のない雌側中間部分２１は、中間シール面２９を有する。

【0037】

図５に示す接続部の組み付け位置において、
・ 雌側ツール接合部１６からの自由縁部１９の軸方向距離「ｄ」は、ゼロではなく、例えば０．１ｍｍ超であり、
・ 第１の雄ねじ部分１８ａの螺旋部は、第１の雌ねじ部分１６ａの螺旋部と係合しており、
・ 第２の雄ねじ部分１８ｂの螺旋部は、第２の雌ねじ部分１６ｂの螺旋部と係合しており、
・ 雄側中間当接部２２は、雌側中間当接部２４に当接し、
・ 雄側内側シール面２５は、雌側内側シール面２６と半径方向に干渉および接触して、接続部を内部圧力負荷から保護する金属対金属の内側シールを形成し、
・ 雄側中間シール面２７は、雌側中間シール面２８と半径方向に干渉および接触して、接続部を外部圧力負荷から保護する金属対金属の中間シールを形成し、
・ 雄側ツール接合部からの雌側ツール接合部の自由縁部１７の軸方向距離は、ゼロではない。

【0038】

本発明による接続部は、中間当接部２２と２４との間の接触によって得られる、軸Ｘに直交する単一の軸方向当接部を備える。その主な機能は、接続部のねじ込みの終了を示すことである。

【0039】

これらの中間当接部２２および２４と接触する面の半径方向厚さは、管１２０または１４０の断面の２０％未満である。この断面は、ＯＤｎｏｍとＩＤｎｏｍとの間で画定される。雄側ツール接合部および雌側ツール接合部を機械加工することで、ＡＰＩ規格で設定された仕様の公差に適合する寸法ＯＤｎｏｍおよびＩＤｎｏｍを有する管を使用することができる製造公差が得られる。中間当接部によって、接続部の圧縮応力の一部を吸収することができるが、その寸法によって、圧縮負荷のすべてを吸収することはしない。

【0040】

金属対金属の内側シールの両側において、ねじ山のない雄側内側部分３０は、ねじ山のない雌側内側部分３１から、ゼロではない半径方向距離にある。金属対金属の内側シールは、このねじ山のない内側領域３０，３１の縁部から距離をおいて形成される。

【0041】

金属対金属の中間シールのために得られた接触点のレベルと、当接ショルダ２２および２４の当接部のために得られた接触点のレベルを除いて、ねじ山のない雄側中間部分２０は、ねじ山のない雌側内側部分２１からゼロではない半径方向距離にある。金属対金属の中間シールは、このねじ山のない中間領域２０，２１の縁部から距離をおいて形成される。

【0042】

図２に示すように、金属対金属の内側シールは、中間シールよりも多くの応力を受ける。中間シールは、外部圧力の応力下での気密性を確保するために有用である。したがって、第２のねじ部分と中間当接部との間における中間シールの厚さは、そのシール面のレベルにおける雄側ツール接合部１８および雌側ツール接合部１６の厚さを有する。これにより、特に、高い引張負荷の下で高い接触安定性を提供することができ、面同士が分離しない。

【0043】

より詳細には、本発明の一実施形態によれば、中間シールは、図６および図７に示すように円錐対円錐型のシールである。雄側中間シール面２７および雌側中間シール面２８は、同一のテーパを有する円錐台状の形状を有する。代替的に、これらの面２７および２８は、一方のテーパが他方のテーパの＋１％～－１％の範囲であるという意味で、実質的に同一のテーパを有することができる。例えば、これらの面２７および２８のテーパは、１５％～２５％の範囲であり、例えば、２０％±１％に等しいか、両方２０％に等しい。

【0044】

雄側中間シール面２７は、凹凸状湾曲部３２を介して一方の側が第２のねじ部分１８ｂに隣接する円筒面３３に接続され、別の凹凸状湾曲部３４を介して他方の側が雄側当接ショルダ２２に隣接する別の円筒面３５に接続される。円筒面３５は、移行部３６を介して、雄側当接ショルダ２２に接続される。凹凸状湾曲部３２および３４は、雄側中間シール面２７に隣接する側が凸状であり、隣接する円筒面にそれぞれ接続するときに凹状になるように配置される。実際、凹凸状湾曲部３２および３４は、ねじ部分１８ｂに隣接する円筒面３３のレベルにおける外径が、雄側当接部２２に隣接する円筒面３５の外径よりも大きくなるようになっている。

【0045】

同様に、雌側中間シール面２８は、凹凸状湾曲部３７を介して一方の側が第２の雌ねじ部分１６ｂに隣接する円筒面３８に接続され、別の凹凸状湾曲部３９を介して他方の側が雌側当接ショルダ２４に隣接する別の円筒面４０に接続される。凹凸状湾曲部３７および３９は、雌側中間シール面２８に隣接する側が凸状であり、隣接する円筒面にそれぞれ接続するときに凹状になるように配置される。実際、凹凸状湾曲部３７および３９は、雌ねじ部分１４ｂに隣接する円筒面３８のレベルにおける内径が、雌側当接部２４に隣接する円筒面４０の内径よりも大きくなるようになっている。

【0046】

凹凸状面３２，３４，３７および３９は、接線方向に接続される。凹凸状面３２，３４，３７および３９は、互いに接線方向に接続された湾曲部を備え、その湾曲半径は、３ｍｍ～３０ｍｍの範囲である。

【0047】

より詳細には、円筒面４０は、凹状移行部４１を介して、雌側当接ショルダ２４に接続される。凹状移行部４１は、１ｍｍ未満の湾曲半径で接線方向に接続された円錐台状部分を有する。雌側当接ショルダ２４の近傍で応力が集中しないようにするために、凹状移行部４１の湾曲半径は、雌側当接ショルダ４２に接している。

【0048】

雄側当接ショルダ２２の近傍で応力が集中しないようにするために、雄側当接ショルダは、大きな半径を有する凹状移行部４２を介して、第１の雄ねじ部分１８ａの端部に隣接する円筒面４３に接続される。

【0049】

同様に、雌側当接ショルダ２４は、移行部４４を介して、第１の雌ねじ部分１６ａの隣接する円筒面４５に接続される。実際、雄ねじ部分および雌ねじ部分が機械加工によってそれぞれ得られることを考慮して、円筒面４５は、第１の雌ねじ部分１６ａのねじ山を機械加工するためのツールを取り出すための円筒状の底部を有する溝４６に隣接している。円筒状の底部を有する円筒状底部溝４６は、円筒面４５の内径よりも大きい内径を画定する。溝４６は、円筒面４５に繋がる円錐台状面を有する。

【0050】

より詳細には、本発明の一実施形態によれば、内側シールは、図８および図９に示すように円環対円錐型のシールである。本実施例において、雄側内側シール面２５は、円錐台状であり、雌側内側シール面２６は、円環状である。図８において、雌側内側シール面２６は、接線方向に互いに隣接する複数の凸状の湾曲部から得られる曲線部である。一実施例において、隣接する２つの湾曲部Ｒ１およびＲ２が設けられる。湾曲部Ｒ１は、湾曲部Ｒ２よりも管本体１４０に近くにあり、半径Ｒ１は、半径Ｒ２よりも小さい。好ましくは、半径Ｒ１およびＲ２は、３０ｍｍよりも大きい。この円環状の雌側内側シール面２６は、管本体１４０の側において、半径Ｒ１およびＲ２よりも少なくとも３倍小さい半径を有する湾曲部４８を介して、円筒面４７に接続される。シール面２６は、反対側において、一方が円筒面５０に接線方向に接続され、他方がシール面２６に接続された凹凸状面を介して、第１の雌ねじ部分１６ａの隣接する円筒面５０に接続される。

【0051】

雌側内側シール面２６と接触するために、雄側内側シール面２５は、１０％～２０％の範囲のテーパを有する円錐台状部分を備える。雄側ツール接合部１２の内周のレベルにおいて、雄側ツール接合部の内面５１は、面取りされている。これにより、ねじ山のない内側部分３０の厚さが小さくなり、内側シールが、内側シール面２５と自由端部１９との間に画定されたシールリングの内部のたわみを生じさせても、雄側ツール接合部１８は、接続ドリフト径と呼ばれる内側の通路径を実質的に変化させない。

【0052】

雄側内側シール面２５は、大きい湾曲半径を有する凸状面５２に接線方向に接続される。凸状面５２は、界面５３を介して、軸Ｘに対して垂直方向に画定される自由縁部１９に接続される。自由縁部１９の反対側において、雄側シール面は、第１の雄ねじ部分１８ａのねじ山の開始点の上流側の円筒面５４に接線方向に接続される。この円筒面５４によって、ねじ山を機械加工するためのツールを使用することができる。

【0053】

主半径Ｒ２は、内側シールの上方の雌側ツール接合部１６の応力と塑性変形を克服するように決定される。したがって、この半径Ｒ２は、接触圧力が非常に高い負荷に対して気密性を制御するように意図されている。接触圧力がより緩やかになると、雄側ツール接合部のシールリングのたわみもより緩やかになり、密封点の位置が管本体１４０の内側に向けて移動する。このため、半径Ｒ２の値は必要なくなる。したがって、これらの動作点には、半径Ｒ２よりも小さい半径Ｒ１が使用される。軸Ｘに沿ったシール面の半径方向厚さは、この雌側内側シール面２６を機械加工するために、より小さい厚さを使用することができるようになっている。したがって、雌側ツール接合部の機械加工は、その外径にかかわらず、管に対して行うことができ、管の所与の厚さに対する雌側ツール接合部の有効性を自動的に向上させる。また、湾曲部４８によって、雌側ツール接合部を機械加工する際に必要な材料の厚さの量を削減して、管の所与の厚さに対する接続部有効性を向上させることができる。

【0054】

ねじ込み時には、雄側内側シール面２５が湾曲部分Ｒ２と最初に接触する。この第１の接触は、荒々しい可能性があるため、Ｒ２の値を増加させることで、かじりのリスクを抑えることができる。接触が確立されると、雄側内側シール面２５と湾曲部分Ｒ１との接触を移動させることで、残りの部分のねじ込みが完了する。雌側内側シール面２６のこの特定の構成によって、本発明による接続部の性能と、接続部が耐えることができるねじ込み解除の回数を改善することができる。

【0055】

以下、ねじ山について説明する。

【0056】

図１～図９に示す実施形態において、雄ねじ部分１８ａ，１８ｂおよび雌ねじ部分１６ａ，１６ｂの各々は、単一の螺旋部を備える。

【0057】

しかしながら、本発明の範囲内にある変形例では、雄ねじ部分とその相補的なねじ部分は、２つよりも多くの螺旋部を同じ数だけ備えることができる。

【0058】

螺旋部は、螺旋状の突起によって画定される。螺旋部は、ロードフランクと、ねじ山頂と、スタブフランクと、ねじ谷底と、を有する。ねじ谷底は、ねじ山頂と同様に、ロードフランクとスタブフランクとの間に画定され、これにより、
・ 雄側ツール接合部１８がもつ螺旋部では、半径方向において、ねじ谷底がねじ山頂よりも長手方向軸Ｘに近くにあり、
・ 雌側ツール接合部１６がもつ螺旋部では、半径方向において、この螺旋部のねじ谷底がねじ山頂よりも長手方向軸Ｘから離れている。

【0059】

この螺旋状の突起の断面プロファイルは、ロードフランクとスタブフランクとの間にねじ山頂が軸方向に延在する限り、実質的に台形状であると言える。

【0060】

図１０は、第１の雄ねじ部分１８ａおよび第２の雄ねじ部分１８ｂの螺旋部の２つのターンにおける円錐台状部分７４を示す。螺旋部について以下に記載する構造は、以下に定める寸法、形状および比率を維持しながら、少なくとも数ターンにわたって、また、少なくとも３ターンにわたって再現される。

【0061】

雄ねじ部分の螺旋部は、ロードフランクＬＦｐと、ねじ山頂６０と、スタブフランクＳＦｐと、ねじ谷底６１と、を有する。山頂６０および谷底６１は、長手方向軸Ｘに平行なセグメントを形成する。ねじ谷底６１は、凹状湾曲移行部６２を介して、スタブフランクＳＦｐに接続される。凹状湾曲移行部６２は、ねじ谷底６１とスタブフランクＳＦｐとが９０°よりも大きい角度を形成するようになっている。スタブフランクＳＦｐは、直線状であり、長手方向軸Ｘに対する法線Ｎに対して角度６３を形成する。ねじ谷底６１は、第２の凹状湾曲移行部６４を介して、このねじ谷底６１がスタブフランクＳＦｐに接続されている端部とは反対側の端部において、ロードフランクＬＦｐに接続される。第２の凹状湾曲移行部６４は、ねじ谷底６１とロードフランクＬＦｐとが９０°未満の角度を形成するようになっている。ロードフランクＬＦｐは、直線状であり、長手方向軸Ｘに対する法線Ｎに対して角度６５を形成する。

【0062】

角度６５は、角度６３に機械加工公差を加減したもの、すなわち±０．２５°の機械公差を有する角度６３に等しい。スタブフランクＳＦｐは、ロードフランクＬＦｐと平行になるように選択される。これにより、スタブフランクは、特定の圧縮応力の下で接続部に観測される負荷の一部を受け持つことができる。

【0063】

角度６３は、例えば１°～５°の範囲であり、好ましくは１．２５°～３．７５°の範囲である。

【0064】

より詳細には、図１１において、湾曲移行部６２が制御されてスタブフランクＳＦｐの半径方向の寸法が確保される。ただし、ねじ谷底６１は、千鳥状に設けられた２つの円筒状部分６１ａおよび６１ｂを有する段差を備えることができる。したがって、湾曲移行部６２に直接隣接する円筒状部分６１ａは、ロードフランクＬＦｐに隣接する円筒状部分６１ｂよりも長手方向軸Ｘから半径方向に離れている。

【0065】

山頂６０は、凸状湾曲移行部６６を介して、スタブフランクＳＦｐに接続される。この山頂６０は、複雑な凸状面６７を介して、ロードフランクＬＦｐに接続される。凸状面６７は、山頂６０の円筒状部分に隣接する円錐台状部分６８を備える。この円錐台状部分６８は、湾曲部６９を介して、ロードフランクＬＦｐに接続される。

【0066】

スタブフランクＳＦｐの半径方向高さは、ロードフランクＬＦｐの半径方向高さよりも大きい。これにより、雄ねじ部分は、螺旋部の連続するスタブフランクＳＦｐおよびロードフランクＬＦｐの中心を通る架空の線ＰＬ（ピッチ線）が長手方向軸Ｘに対してテーパ角度７０を画定する方向に、円錐台状部分を備えることになる。この円錐台状部分において、螺旋部は、ピッチ線ＰＬに平行な２つの架空の円錐台状のエンベロープ面７１および７２のそれぞれの面の間で画定される。下側の架空のエンベロープ面７１は、この円錐台状部分における螺旋部の各ターンの、スタブフランクＳＦｐに隣接するねじ谷底６１と湾曲移行部６２との間の接線点を通る。上側の架空のエンベロープ面７２は、スタブフランクＳＦｐに隣接する凸状湾曲移行部６６とねじ山頂６０との間の接線点を通る。

【0067】

角度７０は、この雄ねじ部分１８ａおよび／または１８ｂのテーパが５％～１５％の範囲、好ましくは８％～１２％の範囲であるようになっている。

【0068】

螺旋部は、上述した円錐台状部分７４に加えて、螺旋部の端部において円筒状部分７３を備える。この円筒状部分７３は、１つ以上のターン、好ましくは３つ未満のターン、特に、２つ未満のターンにわたって展開している。一実施形態において、円筒状の形状７３を有する螺旋部のこの端部は、自由縁部１９に軸方向に最も近い雄ねじ部分の端部の側に配置される。特に、第１の雄ねじ部分１８ａおよび第２の雄ねじ部分１８ｂの各々は、螺旋部の円錐台状部分７４に隣接するこのような円筒状部分７３を備える。

【0069】

螺旋部の円筒状部分７３は、この円筒状部分の連続する谷底６１が互いに平行であり、同一線上にあるようになっている。下側の架空のエンベロープ面７１は、この円筒状部分において軸Ｘと平行になり、上側の架空のエンベロープ面７２は、円錐台状部分７４と円筒状部分７３とで同じテーパを維持している。

【0070】

また、雄ねじ部分の螺旋部は、雄ねじ部分の反対側の端部、すなわち、自由縁部１９から軸方向に最も遠い螺旋部の端部において、不完全部分７５を備える。特に、第１の雄ねじ部分１８ａおよび第２の雌ねじ部分１８ｂの各々は、円錐台状部分７４に隣接する不完全部分７５を備え、円錐台状部分７４は、不完全部分７５と円筒状部分７３との間に挟まれている。この不完全部分７５は、ねじ山の高さが小さくなるようになっており、この不完全部分７５の連続する山頂６０は、互いに平行であり、同一線上にある。上側の架空のエンベロープ面７２は、この不完全部分７５において軸Ｘと平行になる。この不完全部分７５は、１つ以上のターン、好ましくは３つ未満のターン、特に、２つ未満のターンにわたって展開している。不完全部分７５において、下側の架空のエンベロープ面７１は、円錐台状部分７４で観察されたテーパと同一のテーパを有する。

【0071】

円筒状部分７３の存在によって、雄側ツール接合部が形成される壁の厚さにおいて、雄ねじ部分の半径方向の大きさを制限することができる。その結果、雄側内側シール面２５および雄側中間シール面２７のそれぞれのレベルにおいて、より大きい最小厚さを確保することができる。雄ねじ部分のこのような構成によって、気密性の性能が向上する。

【0072】

また、円錐台状部分７４に隣接する円筒状部分７３の存在によって、ねじ山のない雄側内側部分３０の剛性が急激に変化することを避けることができる。このような構成によって、最大の応力を受ける接続部の領域が早期に塑性変形することを避けることができる。

【0073】

雄ねじ部分の螺旋部は、スタブフランクのピッチＳＦＬｐが、円錐台状部分７４で一定であり、不完全部分７５でも一定であるようになっている。特に、ピッチは、円錐台状部分７４と不完全部分７５とで同じである。スタブフランクのピッチＬＦＬｐは、円錐台状部分７４と不完全部分７５とで同じである。また、このピッチＬＦＬｐは、スタブフランクのピッチＳＦＬｐに等しい。

【0074】

第１の雄ねじ部分１８ａについて、スタブフランクのピッチＳＦＬｐ１とロードフランクのピッチＬＦＬｐ１は、定数ｋ１に等しい。同様に、第２の雄ねじ部分１８ｂについて、スタブフランクのピッチＳＦＬｐ２とロードフランクのピッチＬＦＬｐ２は、この同じ定数ｋ１に等しい。本発明によれば、この定数ｋ１は、例えば５ｍｍ～２０ｍｍの範囲であり、好ましくは６ｍｍ～８ｍｍの範囲である。

【0075】

好ましくは、ピッチ線ＰＬの交点におけるスタブフランクＳＦｐとロードフランクＬＦｐとの間の距離を長手方向軸Ｘに沿って測定したものとして定義される雄ねじ部分の歯の幅Ｗｔｐは、この歯が定数ｋ１の半分より小さい幅、特に、値ｋ１の４０％未満の幅を有するようになっている。

【0076】

図１２は、第１の雌ねじ部分１６ａおよび第２の雌ねじ部分１６ｂの螺旋部の２つのターンにおける円錐台状部分９４を示す。螺旋部について以下に記載する構造は、以下に定める寸法、形状および比率を維持しながら、少なくとも数ターンにわたって、また、少なくとも３ターンにわたって再現される。

【0077】

雌ねじ部分の螺旋部は、ロードフランクＬＦｂと、ねじ山頂８０と、スタブフランクＳＦｂと、ねじ谷底８１と、を有する。山頂８０および谷底８１は、長手方向軸Ｘに平行なセグメントを形成する。ねじ谷底８１は、凹状湾曲移行部８２を介して、スタブフランクＳＦｂに接続される。凹状湾曲移行部８２は、ねじ谷底８１とスタブフランクＳＦｂとが９０°よりも大きい角度を形成するようになっている。雄ねじ谷底６１のレベルと同様に、ねじ谷底８１は、千鳥状に設けられた２つの円筒状部分８１ａおよび８１ｂを有する段差を備えることができる。したがって、凹状湾曲移行部８２に直接隣接する円筒状部分８１ａは、ロードフランクＬＦｐに隣接するこの谷底８１の円筒状部分８１ｂよりも長手方向軸Ｘに半径方向に近い。

【0078】

スタブフランクＳＦｐは、直線状であり、長手方向軸Ｘに対する法線Ｎに対して角度８３を形成する。ねじ谷底８１は、第２の凹状湾曲移行部８４を介して、このねじ谷底８１がスタブフランクＳＦｂに接続されている端部とは反対側の端部において、ロードフランクＬＦｂに接続される。第２の凹状湾曲移行部８４は、ねじ谷底８１とロードフランクＬＦｂとが９０°未満の角度を形成するようになっている。ロードフランクＬＦｂは、直線状であり、長手方向軸Ｘに対する法線Ｎに対して角度８５を形成する。

【0079】

角度８５は、角度８３に機械加工公差を加減したもの、すなわち±０．２５°の機械加工公差を有する角度８３に等しい。

【0080】

角度８５は、角度６５に機械加工公差を加減したもの、すなわち±０．２５°の機械加工公差を有する角度６５に等しい。

【0081】

角度８３は、角度６３に機械加工公差を加減したもの、すなわち±０．２５°の機械加工公差を有する角度６３に等しい。

【0082】

角度８３は、例えば、１°～５°の範囲であり、好ましくは１．２５°～３．７５°の範囲である。

【0083】

図１３により詳細に示すように、山頂８０は、凸状湾曲移行部８６を介して、スタブフランクＳＦｂに接続される。湾曲移行部８６は、スタブフランクＳＦｂとの接線方向の移行部８６ａと、山頂８０との接線方向の移行部８６ｃと、両側がそれぞれ接線方向の接続部８６ａおよび８６ｃに接線方向に接続された円錐台状面８６ｂと、を備える。円錐台状面８６ｂは、スタブフランクＳＦｂに対して、例えば１９０°～２４０°の範囲、好ましくは２２５°程度の開口角である鈍角８６ｄを形成する。円錐台状面８６ｂは、雌側ツール接合部への雄側ツール接合部の挿入を容易にする面取り部を形成する。この円錐台状面８６ｂでは、山頂８０の軸方向幅が減少している。そのため、この円錐台状面８６ｂと雄ねじ部分の相補的なプロファイルとの間に追加の容量が画定される。この容量によって、ねじ山におけるグリースの圧力を低減させることができる。

【0084】

この山頂８０は、山頂８０の円筒状部分に隣接する円錐台状部分８８を備える複雑な凸状面８７を介して、ロードフランクＬＦｂに接続される。この円錐台状部分８８は、湾曲部８９を介して、ロードフランクＬＦｂに接続される。

【0085】

ロードフランクＬＦｂの半径方向高さは、スタブフランクＳＦｂの半径方向高さよりも大きい。これにより、雌ねじ部分は、螺旋部の連続するスタブフランクＳＦｂおよびロードフランクＬＦｂの中心を通る架空の線ＰＬ（ピッチ線）が長手方向軸Ｘに対してテーパ角度９０を画定する方向に、円錐台状部分を備えることになる。

【0086】

この架空の線のテーパは、雄ねじ部分の円錐台状部分７５によって画定されたテーパと同じであり、これらの線ＰＬは、図１４に示すように、接続部の組み付け位置で重なり合っている。

【0087】

雌ねじ部分のこの円錐台状部分９４において、螺旋部は、ピッチ線ＰＬに平行な２つの架空の円錐台状のエンベロープ面９１および９２のそれぞれの面の間で画定される。上側の架空のエンベロープ面９１は、この円錐台状部分９４における螺旋部の各ターンの、ねじ谷底８１とスタブフランクＳＦｂに隣接する湾曲移行部８２との間の接線点を通る。上側の架空のエンベロープ面９２は、スタブフランクＳＦｂに隣接する凸状湾曲移行部８６とねじ山頂８０との間の接線点を通る。

【0088】

角度９０は、この雌ねじ部分１６ａおよび／または１６ｂのテーパが５％～１５％の範囲、好ましくは８％～１２％の範囲であるようになっている。

【0089】

螺旋部は、上述した円錐台状部分９４に加えて、螺旋部の端部において不完全部分を備える。この不完全部分９５は、１つ以上のターン、好ましくは３つ未満のターン、特に、２つ未満のターンにわたって展開している。一実施形態において、螺旋部のこの端部は、雌側ツール接合部の自由縁部１７から軸方向に最も遠い雌ねじ部分の端部の側に配置される。特に、第１の雌ねじ部分１６ａおよび第２の雌ねじ部分１６ｂの各々は、螺旋部の円錐台状部分９４に隣接するこのような不完全部分９５を備える。

【0090】

不完全部分９５は、ねじ山の高さが小さくなるように、且つこの不完全部分９５の連続する山頂８０が互いに平行であり、同一線上にあるようになっている。下側の架空のエンベロープ面９２は、この不完全部分９５において軸Ｘと平行になる。不完全部分９５において、上側の架空のエンベロープ面９１は、円錐台状部分９４で観察されたテーパと同一のテーパを有する。

【0091】

雄側ツール接合部と雌側ツール接合部とが組み付けられた位置において、雌ねじ部分の不完全部分９５は、対応する雄ねじ部分の円筒状部分７３と係合する。

【0092】

本発明による一実施形態において、雌ねじ部分の円錐台状部分９４は、雄ねじ部分の円錐台状部分７４よりも多くの先端部を有する。実際、雄ねじ部分の不完全部分７５は、接続部の組み付け位置で雌ねじ部分の円錐台状部分と係合している。

【0093】

特に、第１の雄ねじ部分１８ａは、第２の雄ねじ部分１８ｂよりも多くの先端部を有することができる。

【0094】

特に、第１の雌ねじ部分１６ａは、第２の雌ねじ部分１６ｂよりも多くの先端部を有することができる。

【0095】

特に、第１の雄ねじ部分１８ａの円錐台状部分７４は、第２の雄ねじ部分１８ｂの円錐台状部分７４よりも多くの先端部を有することができる。

【0096】

特に、第１の雌ねじ部分１６ａの円錐台状部分９４は、第２の雌ねじ部分１６ｂの円錐台状部分９４よりも多くの先端部を有することができる。

【0097】

雌ねじ部分の螺旋部は、スタブフランクのピッチＳＦＬｂが、円錐台状部分９４で一定であり、不完全部分９５でも一定であるようになっている。特に、ピッチは、円錐台状部分９４と不完全部分９５とで同じである。スタブフランクのピッチＬＦＬｂは、円錐台状部分９４と不完全部分９５とで同じである。また、このピッチＬＦＬｂは、スタブフランクのピッチＳＦＬｂに等しい。

【0098】

第１の雌ねじ部分１６ａについて、スタブフランクのピッチＳＦＬｂ１とロードフランクのピッチＬＦＬｂ１は、定数ｋ２に等しい。同様に、第２の雌ねじ部分１６ｂについて、スタブフランクのピッチＳＦＬｂ２とロードフランクのピッチＬＦＬｂ２は、この同じ定数ｋ２に等しい。

【0099】

本発明によれば、定数ｋ１およびｋ２は、互いに等しく、定数ｋで表すことができる。機械加工公差を考慮すると、本発明の範囲において、ｋ１は、ｋ２±０．０５ｍｍに等しい。

【0100】

好ましくは、ピッチ線ＰＬの交点におけるスタブフランクＳＦｂとロードフランクＬＦｂとの間の距離を長手方向軸Ｘに沿って測定したものとして定義される雌ねじ部分の歯の幅Ｗｔｂは、この歯が雄ねじ部分の円錐台状部分７４の歯の幅Ｗｔｐよりも大きい幅を有するようになっている。

【0101】

実際、本発明によれば、また、図に示す実施例において、雌ねじ部分の歯よりも小さい幅を有する雄ねじ部分の歯を定義することが重要である。例えば、図に示す実施形態において、歯は、次式

【数9】

および次式

【数10】

好ましくは次式

【数11】

または次式

【数12】

を満たす。

【0102】

雌ねじ部分の歯が雄ねじ部分の歯よりも大きいので、雌側の歯は、塑性変形する傾向が少なくなる。また、本発明による接続部において、内側シール面２５および２６の側に係合した第１の歯とシール面との間に延在する領域９９において、応力がより明確に見られる（図５参照）。

【0103】

圧縮負荷の下の本発明による接続部でモデル化できる最大せん断線は、山頂がスタブフランクＳＦｐに接続される側において、山頂６０に対して４５°で観察される。対照的に、引張負荷の下の本発明による接続部でモデル化できる最大せん断線は、山頂がロードフランクＬＦｐに接続される側において、山頂６０に対して４５°で観察される。これらのモデル化されたせん断線の間の交点によって、雄ねじ部分の各山頂の上方で、最大応力の三角形を画定することができる。これらの三角形は、雌側ツール接合部内で塑性変形するリスクが最大となる領域を特定するものである。本発明者らは、接続部の有効性を維持するために、これらの三角形の高さを制限して、一体型の接続部の設計によって厚さが制限されている雌側ツール接合部における塑性変形を制限するために特許請求の範囲に記載されている比率を選択することが不可欠であることを発見した。

【0104】

図１４に示すように、組み付けられた位置において、ロードフランクＬＦｐとＬＦｂとが接触しており、スタブフランクＳＦｐとＳＦｂとの間には軸方向の遊び１００が維持されている。同様に、雄ねじ部分の山頂６０と雌ねじ部分の谷底８１との間には半径方向の遊び１０１が維持され、雌ねじ部分の山頂８０が雄ねじ部分のねじ谷底６１と接触した際には、架空の線７１と９１とが重なり合う。

【0105】

また、半径方向の遊び１０１によって、雌側ツール接合部における最大応力が生じる領域の寸法を制限することができる。

【0106】

例えば、遊び１００および１０１は、０．１ｍｍ～０．５ｍｍの範囲であり、好ましくは０．２ｍｍ～０．３ｍｍの範囲である。このような軸方向の遊びがある場合、歯の幅は、次式の条件

【数13】

を満たす。

【0107】

雄ねじ部分が円筒状の円錐形であるため、組み付けられた雄ねじ部分および雌ねじ部分の螺旋部の間には、自由な容量がほとんどない。本発明による接続部を、その組み付けの前に雄側ツール接合部および雌側ツール接合部に塗布されたねじ込み用グリースを塗布して使用する場合、接続部内のグリースの圧力の上昇を避けるために、空き空間がほとんどない。本発明によれば、雌ねじ部分、特に第１の雌ねじ部分１６ａにおいて、逆流する余分なグリースを受けることを可能にするために、環状の溝１１０が設けられる。この溝の利点は、特定の温度および圧力条件の下での接続部のねじ込み中または使用中に、グリースを局所的に蓄積させることができることである。この環状の溝は、２つのシール面の間に配置された雌ねじ部分に設けられる。

【0108】

図に示す実施形態において、雌側ツール接合部の自由縁部１７と第２の雌ねじ部分との間にシールがないため、第２の雌ねじ部分には環状の溝が設けられていない。

【0109】

図１５において、環状の溝１１０は、架空の内側の線９２と外側の線９１との間に画定される。例えば、環状の溝１１０は、定数ｋ程度の軸方向幅Ｇを有する。溝１１０は、雌ねじ部分のテーパと同一のテーパを有する円錐台状の谷底１１１を備える。環状の溝は、非対称である。内側シール面２６の側における谷底１１１の一方の側において、谷底１１１は、１０°～３０°の範囲の法線Ｎとの角度１１３を有する直線状部分１１２に接続される。中間シール面２８の側における谷底１１１の他方の側において、谷底１１１は、３０°～８５°の範囲の法線Ｎとの角度１１５を有する別の直線状部分１１４に接続される。

【0110】

この溝によって、接続部が非常に深いところに配置され、１８０℃程度の温度にさらされても、シールが一時的に失われたり、接続部が局所的に塑性変形したりすることなく、グリースの脱気が可能になる。

【0111】

また、本発明は、単一のねじ部分を備える雄側ツール接合部と、単一のねじ部分を備える雌側ツール接合部との間のねじ接続部にも適用される。本発明によるこれらの接続部は、１つまたは２つの金属対金属シールに加えて、軸方向当接部を備えることもできる（図示せず）。本発明は、ねじで結合された接続部にも適用される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】