技术领域
[0001] 本技术涉及用于管道的螺纹接头，具体地说涉及用于运送油气并具有增强的应
力承受能力的管道的螺纹接头。
背景技术
[0002] 管道(例如用于油田管线中的管道)首尾相联以将石油或其它
流体传输到不同地方。通常地，通过将一
根管道的
外螺纹端(被称为公螺纹部)与另一根管道的
内螺纹端(被称为母螺纹部)扣在一起而使管道的端部联接。存在若干不同类型的接头。一些接头被称为整体齐平接头，该接头被机加工在管道主体中，在联接两根管道时，无需增加任何额外的材料或加厚(up-setting)。结果，接头的外径与管道的外径齐平，并且接头的内径与管道的内径齐平。大多数整体齐平接头具有约68％至约72％的张紧效率。
[0003] 术语“张紧效率”，有时也被称为“拉伸效率”，通常指螺纹接头的拉伸强度除以管道主体本身的拉伸强度。此外，术语“张紧效率”还可以用来指临界截面面积除以管道主体的面积。将张紧效率限制在上述范围附近的一个原因是，当对整体齐平接头进行机加工时，材料被从管道端部
切除以形成齐平接头，这导致与管道主体的其余部分相比接头处的管道较薄。
[0004] 在螺纹接头中，这通常是薄弱点，在该点接头很容易损坏。该薄弱点通常是接头的最后
啮合的螺纹，也被称为“临界截面”。在齐平接头上，临界截面最常位于母螺纹部上。因此，增加接头强度的方法之一是使最后啮合的螺纹中的
应力最小化。
发明内容
[0005] 本技术的一个
实施例提供了一种具有直中
心轴线的螺纹接头。所述螺纹接头包括公螺纹部，所述公螺纹部具有外公螺纹密封部表面和内公螺纹密封部表面，所述外公螺纹密封部表面和所述内公螺纹密封部表面被切入公螺纹部分、理想公螺纹部分和切出公螺纹部分隔开，每个公螺纹部分具有多个公螺纹，每个公螺纹具有牙底、牙顶、扣牙侧(入扣
齿面)和承载牙侧(负载齿面)，每个公螺纹的深度由牙底与牙顶之间的距离确定，并且每个公螺纹的宽度由扣牙侧与承载牙侧之间的距离确定。根据一个实施例，相邻公螺纹的牙底沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成
角度的公螺纹部渐缩面排列(对齐)，所述切入公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述公螺纹部渐缩面成角度的公螺纹部切入面排列，所述理想公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶沿与所述公螺纹部渐缩面大致平行的公螺纹部理想面排列，并且所述切出公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶沿与所述螺纹接头的所述中心轴线大致平行的公螺纹部切出面排列并且与所述公螺纹部渐缩面成角度。
[0006] 所述螺纹接头还包括母螺纹部，所述母螺纹部具有内母螺纹密封部表面和外母螺纹密封部表面，所述外母螺纹密封部表面和所述内母螺纹密封部表面被切入母螺纹部分、理想母螺纹部分和切出母螺纹部分隔开，每个母螺纹部分具有多个母螺纹，每个母螺纹具有牙底、牙顶、扣牙侧和承载牙侧，每个母螺纹的深度由牙底与牙顶之间的距离确定，并且每个母螺纹之间的宽度由相邻母螺纹的扣牙侧与承载牙侧之间的距离确定。根据一个实施例，相邻母螺纹的牙顶沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度的母螺纹部渐缩面排列，所述切入母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述母螺纹部渐缩面成角度的母螺纹部切入面排列，所述理想母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底沿与所述母螺纹部渐缩面大致平行的母螺纹部理想面排列，并且所述切出母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述母螺纹部渐缩面成角度的母螺纹部切出面排列。
[0007] 此外，公螺纹和母螺纹布置为使得当所述螺纹接头完全装配好时，所述切入公螺纹部分的螺纹与所述切出母螺纹部分的螺纹啮合，所述理想公螺纹部分的螺纹与所述理想母螺纹部分的螺纹啮合，所述切出母螺纹部分的螺纹与所述切入公螺纹部分的螺纹啮合，所述外公螺纹密封部表面与所述外母螺纹密封部表面密封地啮合，并且所述内公螺纹密封部表面与所述内母螺纹密封部表面密封地啮合。此外，公螺纹的宽度稍微大于对应的母螺纹之间的宽度，使得当公螺纹与母螺纹啮合时在公螺纹与母螺纹之间产生
过盈配合，从而限制在拉伸和压缩下所述螺纹接头中的轴向运动并且减少整个压缩期间所述密封的
变形。
[0008] 根据本发明的另一实施例，公螺纹部还包括公螺纹内密封部直径和公螺纹内密封部厚度。所述公螺纹内密封部直径与所述公螺纹内密封部厚度的比值的范围可以为从约十六至约六十六。
[0009] 根据本发明的又一实施例，至少一部分母螺纹的牙顶可以是弯曲的，从而当公螺纹与母螺纹完全啮合时，公螺纹的牙底与母螺纹的对应的弯曲的牙顶之间具有空穴，以减少在所述螺纹接头装配时截留在螺纹间的
润滑剂或其它流体所引起的
锁死(standoff)。
[0010] 本发明的另一实施例提供了一种用于连接两根管道的螺纹接头，每根管道具有基本相似的管道外径和管道厚度，所述螺纹接头具有直中心轴线。所述螺纹接头包括具有外公螺纹密封部表面、内公螺纹密封部表面、公螺纹内密封部直径和公螺纹内密封部厚度的公螺纹部。所述外公螺纹密封部表面和所述内公螺纹密封部表面被切入公螺纹部分、理想公螺纹部分和切出公螺纹部分隔开，每个公螺纹部分具有多个公螺纹，每个公螺纹具有牙底、牙顶、扣牙侧和承载牙侧。
[0011] 所述螺纹接头还包括母螺纹部，所述母螺纹部具有内母螺纹密封部表面和外母螺纹密封部表面，所述外母螺纹密封部表面和所述内母螺纹密封部表面被切入母螺纹部分、理想母螺纹部分和切出母螺纹部分隔开，每个母螺纹部分具有多个母螺纹，每个母螺纹具有牙底、牙顶、扣牙侧和承载牙侧。
[0012] 根据某些实施例，公螺纹和母螺纹布置为使得当所述螺纹接头完全装配好时，所述切入公螺纹部分的螺纹与所述切出母螺纹部分的螺纹啮合，所述理想公螺纹部分的螺纹与所述理想母螺纹部分的螺纹啮合，所述切出母螺纹部分的螺纹与所述切入公螺纹部分的螺纹啮合，所述外公螺纹密封部表面与所述外母螺纹密封部表面密封地啮合，并且所述内公螺纹密封部表面与所述内母螺纹密封部表面密封地啮合。此外，所述公螺纹内密封部直径与所述公螺纹内密封部厚度的比值是所述管道外径与所述管道厚度的比值的约1.3至约6.3倍。
[0013] 根据替换实施例，相邻公螺纹的牙底沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度的公螺纹部渐缩面排列，所述切入公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述公螺纹部渐缩面成角度的公螺纹部切入面排列，所述理想公螺纹部分的相邻螺纹的牙顶沿与所述公螺纹部渐缩面大致平行的公螺纹部理想面排列，并且所述切出公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶沿与所述螺纹接头的所述中心轴线大致平行的公螺纹部切出面排列并且与所述公螺纹部渐缩面成角度。相似地，相邻母螺纹的牙顶可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度的母螺纹部渐缩面排列，所述切入母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述母螺纹部渐缩面成角度的母螺纹部切入面排列，所述理想母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底可以沿与所述母螺纹部渐缩面大致平行的母螺纹部理想面排列，并且所述切出母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述母螺纹部渐缩面成角度的母螺纹部切出面排列。
[0014] 在其它示例性实施例中，公螺纹的宽度可以稍微大于相邻母螺纹之间的宽度，使得当公螺纹与母螺纹啮合时在公螺纹与母螺纹之间产生过盈配合，从而限制在拉伸和压缩下所述螺纹接头中的轴向运动并且减少整个压缩期间所述密封的变形。此外，至少一部分母螺纹的牙顶可以是弯曲的，从而当公螺纹与母螺纹完全啮合时，公螺纹的牙底与母螺纹的对应的弯曲的牙顶之间具有空穴，以减少在所述螺纹接头装配时截留在螺纹间的润滑剂或其它流体所引起的锁死。
[0015] 本发明的另一替换实施例提供了一种具有直中心轴线的螺纹接头。所述螺纹接头包括公螺纹部，所述公螺纹部具有外公螺纹密封部表面和内公螺纹密封部表面，所述外公螺纹密封部表面和内公螺纹密封部表面被切入公螺纹部分、理想公螺纹部分和切出公螺纹部分隔开，每个公螺纹部分具有多个公螺纹，每个公螺纹具有牙底、牙顶、扣牙侧和承载牙侧。所述螺纹接头还包括母螺纹部，所述母螺纹部具有内母螺纹密封部表面和外母螺纹密封部表面，所述外母螺纹密封部表面和所述内母螺纹密封部表面被切入母螺纹部分、理想母螺纹部分和切出母螺纹部分隔开，每个母螺纹部分具有多个母螺纹，每个母螺纹具有牙底、牙顶、扣牙侧和承载牙侧。
[0016] 公螺纹和母螺纹布置为使得当所述螺纹接头完全装配好时，所述切入公螺纹部分的螺纹与所述切出母螺纹部分的螺纹啮合，所述理想公螺纹部分的螺纹与所述理想母螺纹部分的螺纹啮合，所述切出母螺纹部分的螺纹与所述切入公螺纹部分的螺纹啮合，所述外公螺纹密封部表面与所述外母螺纹密封部表面密封地啮合，并且所述内公螺纹密封部表面与所述内母螺纹密封部表面密封地啮合。此外，至少一部分母螺纹的牙顶是弯曲的，从而当公螺纹与母螺纹完全啮合时，公螺纹的牙底与母螺纹的对应的弯曲的牙顶之间具有空穴，以减少在所述螺纹接头装配时截留在螺纹间的润滑剂或其它流体所引起的锁死。
[0017] 在一些实施例中，相邻公螺纹的牙底可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度的公螺纹部渐缩面排列，所述切入公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述公螺纹部渐缩面成角度的公螺纹部切入面排列，所述理想公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶可以沿与所述公螺纹部渐缩面大致平行的公螺纹部理想面排列，并且所述切出公螺纹部分的相邻公螺纹的牙顶可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线大致平行的公螺纹部切出面排列并且与所述公螺纹部渐缩面成角度。相似地，相邻母螺纹的牙顶可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度的母螺纹部渐缩面排列，所述切入母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述母螺纹部渐缩面成角度的母螺纹部切入面排列，所述理想母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底可以沿与所述母螺纹部渐缩面大致平行的母螺纹部理想面排列，并且所述切出母螺纹部分的相邻母螺纹的牙底可以沿与所述螺纹接头的所述中心轴线成角度且与所述母螺纹部渐缩面成角度的母螺纹部切出面排列。
[0018] 根据一些替换实施例，公螺纹的宽度可以稍微大于相邻母螺纹之间的宽度，使得当公螺纹与母螺纹啮合时在公螺纹与母螺纹之间产生过盈配合，从而限制在拉伸和压缩下所述螺纹接头中的轴向运动并且减少整个压缩期间所述密封的变形。此外，公螺纹部还可以包括公螺纹内密封部直径和公螺纹内密封部厚度，并且所述公螺纹内密封部直径与所述公螺纹内密封部厚度的比值的范围可以为从约十六至约六十六。
附图说明
[0019] 通过阅读本技术的以下非限制性实施例并查阅附图可以更好地理解本技术，在附图中：
[0020] 图1是根据本技术的实施例的螺纹接头的透视图；
[0021] 图2是由图3的区域2表示的图3的螺纹接头的应力释放螺纹的放大的剖视图；
[0022] 图3是沿图1的线3-3截取的整体齐平螺纹接头的侧剖视图；
[0023] 图4是由图3的区域4表示的螺纹接头的一部分的放大的侧剖视图；
[0024] 图5是由图3的区域5表示的螺纹接头的一部分的放大的侧剖视图；
[0025] 图6是由图3的区域6表示的螺纹接头的一部分的放大的侧剖视图；
[0026] 图7是图3的螺纹接头的公螺纹部端的侧剖视图；
[0027] 图8是图7中所示的螺纹接头的公螺纹部端的理想螺纹的实例的放大的侧剖视图；
[0028] 图9是图3的螺纹接头的母螺纹部端的侧剖视图；
[0029] 图10是图9中所示的螺纹接头的母螺纹部端的螺纹的实例的放大的侧剖视图；
[0030] 图11是根据本技术的实施例的螺纹接头的一部分的放大的侧剖视图；并且[0031] 图12是根据本技术的另一实施例的半齐平接头的侧剖视图。
具体实施方式
[0032] 参考下述对优选实施例和附图的说明，可以更好地理解本技术的前述方面、特征和优点，其中相似的附图标记表示相似的元件。为了清楚起见，在说明所附附图中所示技术的优选实施例时，将使用专用的技术术语。然而，该实施例并不意在被限制于所使用的专用术语，应当理解的是每个专用术语包括以类似的方式操作以实现类似目的的等同物。
[0033] 图1描绘了根据本技术的示例性实施例的整体齐平螺纹接头10的等轴透视图。如将在下文中更加全面地描述的，在这里，术语“整体齐平接头”或“齐平接头”用来指这样的接头：接头被机加工在管道主体中而未增加任何额外的材料或加厚(up-setting)来帮助联接两根管道，从而接头的外径与相邻的管道段的外径齐平并且接头的内径也与相邻的管道段的内径齐平。应当理解的是只要仍符合本文所披露的原理，也可以使用其它类型的接头。例如，在其它实施例中接头可以是齐平接头、半齐平接头、齐平可膨胀接头、半齐平可膨胀接头或任何其它合适类型的接头。
[0034] 图1的实施例的接头10包括第一管状部件12和第二管状部件14。第一管状部件12的端部为公螺纹部16，公螺纹部16是接头10的插入式部分。第二管状部件14的端部为母螺纹部18，母螺纹部18是接头10的凹入式部分。如图所示，公螺纹部16具有与母螺纹22对应的公螺纹20，因此公螺纹部16和母螺纹部18可以通过螺纹啮合而装配成接头10。当接头10完全装配好时，公螺纹部16和母螺纹部18上的密封部表面(将在下文中详细示出和描述)相互作用以在公螺纹部16与母螺纹部18之间形成内密封部23和外密封部24，从而防止流过第一管状部件12、第二管状部件14和接头10的流体
泄漏。在对实施例的全部说明中，术语“流体”的含义包括液体和气体。应当理解的是在至少一些实施例中，管状部件可以包括用于工业和非工业应用的任何适当的管状部件。例如，在一些实施例中，管状部件包括诸如
套管、生产油管或钻管等油气工业中常用的管状部件。
[0035] 图2示出了被称为应力释放螺纹20b的所选的公螺纹20的放大的剖视图。在图2中具体地示出了接头10的最后啮合的螺纹20a。该最后啮合的螺纹20a通常是接头中的薄弱点，并且与以平面25表示的母螺纹部18的临界截面相对应。应力释放螺纹20b执行以下两个功能以减小临界截面25处的应力。第一，应力释放螺纹20b允许母螺纹部18的临界截面25处的材料
质量或厚度增加(例如，通过设置额外的间隙)。第二，应力释放螺纹20b减少在母螺纹部18的临界截面25处由公螺纹部16引起的应力(例如，通过允许应力释放螺纹20b响应接头10上的拉伸
载荷而发生变形)。
[0036] 如图所示，为实现这两个功能，应力释放螺纹20b具有应力释放螺纹牙顶27，应力释放螺纹牙顶27从较大直径向内渐缩为较小直径。这些渐缩的应力释放螺纹牙顶27在渐缩的应力释放螺纹牙顶27与对应的母螺纹牙底50之间设置有间隙29。该间隙29允许应力释放螺纹20b移动和/或发生变形从而使得不会使全部拉伸载荷被传递到母螺纹牙底50。因此，在一些实施例中，应力释放螺纹20b起到类似
弹簧或阻尼器的作用从而温和地施加拉伸载荷，并且经由接头10均匀地分配所产生的应力。在一些实施例中，应力释放螺纹可以使接头10的张紧效率增加到87％或更大。
[0037] 仍参考图2，图2中示出了可以布置在母螺纹部18上的应力释放凹槽31。应力释放凹槽31可以位于与母螺纹部18的临界截面25相邻的
位置，并且包括平滑的弯曲或倒圆表面33。在存在应力释放凹槽31的实施例中，表面33的平滑的弯曲特性进一步减少了施加在母螺纹部18的该部分上的应力集中，从而进一步增加了接头10的总体张紧效率。
[0038] 现在参考图3，当公螺纹部16插入到母螺纹部18中并与母螺纹部18螺纹啮合时，所获得的接头10使管状部件12、管状部件14彼此连接，并且使管状部件12、管状部件14中的每一个沿共同的中心轴线26同轴地对准。此外，公螺纹部16包括径向最内圆筒形表面28并且母螺纹部18包括径向最外圆筒形表面30。此外，每个管状部件12、管状部件14也分别包括径向最内圆筒形表面32、34和径向最外圆筒形表面36、38。在图3中所示的具体实施方式中，接头10是齐平接头，这里所用的齐平接头指的是径向最内表面和径向最外表面与对应的管状部件12、管状部件14的对应的径向最内表面和径向最外表面齐平或共面的接头。因此，对于接头10，管状部件12、公螺纹部16和管状部件14各自的径向最内表面32、28、34彼此全部齐平(即，共面)。类似地，当接头10以图3中所示的方式完全装配好时，管状部件12、母螺纹部18和管状部件14各自的径向最外表面36、30、38彼此全部齐平(即，共面)。
[0039] 图4描绘了单个公螺纹20以及相邻母螺纹22的一部分，并且用于示出螺纹的某些特征。如图所示，每个公螺纹20包括公螺纹牙顶40、公螺纹牙底42、公螺纹承载牙侧44和公螺纹扣牙侧46。类似地，每个母螺纹22包括母螺纹牙顶48、母螺纹牙底50、母螺纹承载牙侧54和母螺纹扣牙侧52。在图4所示的实施例中，接头10是完全装配好的。螺纹20、螺纹22的宽度(即，每个螺纹的承载牙侧与扣牙侧之间的距离)设定为使得公螺纹20的承载牙侧44与母螺纹22的扣牙侧52之间过盈配合。在一些实施例中，承载牙侧44与扣牙侧52之间的这种过盈配合可以小至0.0005或更小。同时，螺纹20、螺纹22的深度(即每个螺纹的牙顶与牙底之间的距离)设定为使得公螺纹20的牙顶40与母螺纹22的牙底48之间不存在过盈配合，反之亦然。在图4中所示的牙侧与牙侧之间的过盈配合是有利的，因为这减少了在拉伸和压缩下接头10中的线性或轴向运动，从而避免密封部在整个压缩期间发生永久变形。这是通过使给定螺纹的扣牙侧在压缩中承受全负载以及禁止公螺纹部或母螺纹部相对于彼此移动来实现的，公螺纹部或母螺纹部相对于彼此的移动将在密封部上产生额外的应力。
[0040] 图5示出了当接头10完全装配好时处于拧紧状态的接头10的内密封部23的放大的视图。可以看出，当公螺纹部16的内公螺纹密封部表面56与母螺纹部18的内母螺纹密封部表面58
接触时产生内密封部23。处于未拧紧状态的内公螺纹密封部表面56与公螺纹部16的最内圆筒形表面28径向隔开。类似地，处于未拧紧状态的内母螺纹密封部表面58与母螺纹部18的最外圆筒形表面30径向隔开。然而，当公螺纹部16的螺纹20和母螺纹部18的螺纹22完全啮合时，内公螺纹密封部表面56和内母螺纹密封部表面58过盈配合并且被拧紧。过盈配合使得公螺纹部16和/或母螺纹部18中的一者或全部发生变形，并且密封部表面56、密封部表面58被紧紧地按压使得流体不能经由密封部泄漏。在图5所示的实施例中，内公螺纹密封部表面56和内母螺纹密封部表面58是金属的，从而内密封部23是金属-金属密封。然而，在替换实施例中，内公螺纹密封部表面56、内母螺纹密封部表面58中的一者或全部可以
覆盖有例如可有助于增强
密封性能的涂层以减少磨损。
[0041] 图6示出了当接头10完全装配好时处于拧紧状态的接头10的外密封部24的放大的视图。可以看出，当母螺纹部18的外母螺纹密封部表面60与公螺纹部16的外公螺纹密封部表面62接触时产生外密封部24。处于未拧紧状态的外母螺纹密封部表面60与母螺纹部18的最外圆筒形表面30径向隔开。类似地，处于未拧紧状态的外公螺纹密封部表面62与公螺纹部16的最内圆筒形表面28径向隔开。然而，当公螺纹部16的螺纹20和母螺纹部18的螺纹22完全啮合时，外母螺纹密封部表面60和外公螺纹密封部表面62过盈配合并且被拧紧。过盈配合使得公螺纹部16和/或母螺纹部18中的一者或全部发生变形，并且密封部表面60、密封部表面62被紧紧地按压使得流体不能经由密封部泄漏。在图6所示的实施例中外母螺纹密封部表面60和外公螺纹密封部表面62是金属的，从而内密封部23是金属-金属密封。然而，在替换实施例中，内母螺纹密封部表面60、内公螺纹密封部表面62中的一者或全部可以覆盖有例如可有助于增强密封性能的涂层以减少磨损。
[0042] 现在参考图7，图7示出了公螺纹部16的放大的剖视图。除了之前描述的径向最内圆筒形表面28之外，公螺纹部16还包括公螺纹部前端64、从管状部件12的径向最外表面36径向向内延伸的公螺纹部台肩66，还包括之前描述的从公螺纹部前端64大致沿轴向延伸的内公螺纹密封部表面56、从公螺纹部台肩66大致沿轴向延伸的外公螺纹密封部表面62以及内公螺纹密封部表面56与外公螺纹密封部表面62之间的多个公螺纹20。如图7中所示，公螺纹部台肩66可以向前倾斜，使得公螺纹部台肩66与径向最外表面36齐平的部分延伸超过公螺纹部台肩66的基体。在装配时，这种倾斜的台肩66向接头10提供主动止挡件并且存储接头10中额外的
扭矩。公螺纹20在公螺纹部16中形成为连续的单个凹槽，并且大致同与内公螺纹密封部表面56相邻的切入公螺纹部分68、与外公螺纹密封部表面62相邻的切出公螺纹部分70以及切入公螺纹部分68与切出公螺纹部分70之间的理想公螺纹部分72相对应。
[0043] 公螺纹内密封部厚度TP是内公螺纹密封部表面56与径向最内圆筒形表面28之间的公螺纹部16的厚度测量值。通常地，公螺纹内密封部厚度TP是在内公螺纹密封部表面56的量测点处测得的。可以将公螺纹内密封部厚度TP与公螺纹内密封部直径DP之间的比值同管状部件厚度TTM与管状部件外径DTM之间的比值进行比较。可以将这种比值应用于不同尺寸、重量、等级等的管道以有助于实现整个产品线设计的一致性。在所示出的实施例中，DP/TP的比值可以为DTM/TTM的比值的约1.3倍至约6.3倍或者更多倍。另外，在其它实施例中，DP/TP的比值可以为约16至66。当然，这种具体的比值和比较仅是示例性的，可以根据特定的接头设计使用任何合适的尺寸。
[0044] 外公螺纹密封部表面62与内公螺纹密封部表面56之间的各个公螺纹20的公螺纹牙底42的相对位置沿与中心线26成θP角度的公螺纹部渐缩面74排列。因此，如图所示，公螺纹20的公螺纹牙底42的相对位置从外公螺纹密封部表面62朝向中心线26向内渐缩到内公螺纹密封部表面56。在一些实施例中，根据接头的整体尺寸和
螺距，角度θP的范围可以优选为约3°至4°；然而，也可以是其它值。
[0045] 切入公螺纹部分68中的各个公螺纹20的公螺纹牙顶40的相对位置沿与中心线26成ΦP角度的公螺纹部切入面76排列。因此，切入公螺纹部分68的公螺纹20的公螺纹牙顶40的相对位置沿公螺纹部切入面76从理想公螺纹部分72朝向中心线26径向向内渐缩到内公螺纹密封部表面56。在图7的实施例中，根据接头10的整体尺寸和螺距，相对于中心线26的角度ΦP的范围可以优选为约4°至5°；然而，也可以是其它角度值。例如，在一些实施例中，只要仍符合本文所披露的原理，角度ΦP的范围可以为2°至5°。因此，公螺纹部切入面76的角度ΦP大于公螺纹部渐缩面74的角度θP，使得切入公螺纹部分68的公螺纹牙顶40比该部分的公螺纹牙底42更陡峭地朝向中心线26向内渐缩。切入公螺纹部分68中的各个公螺纹20的公螺纹牙底42与中心线26平行。
[0046] 理想公螺纹部分72中的各个公螺纹20的公螺纹牙顶40的相对位置沿大致与公螺纹部渐缩面74平行的公螺纹部理想面78排列，并且由此与中心线26成角度θP。理想公螺纹部分72的公螺纹20的公螺纹牙顶40的相对位置沿公螺纹部理想面78从切出公螺纹部分70朝向中心线26径向向内渐缩到切入公螺纹部分68。在一些示例性实施例中，公螺纹部理想面的渐缩面取决于管状部件的直径和壁厚。例如，如果管状部件的外径与壁厚的比值为约二十，则图7中所示的截面的公螺纹部理想面可以以约每线性英寸0.0673英寸的比值渐缩。另外，如果管状部件的外径与壁厚的比值为约四十，则图7中所示的截面的公螺纹部理想面可以以约每线性英寸0.0559英寸的比值渐缩。当然，根据每个接头的特定设计，公螺纹部理想面可以具有本文中未具体披露的其它渐缩面。
[0047] 切出公螺纹部分70中的各个公螺纹20的公螺纹牙顶40的相对位置沿与中心线26大致平行的公螺纹部切出面80排列。此外，尽管相邻公螺纹牙底42的相对位置沿公螺纹部渐缩面74而变化，但切出公螺纹部分70的每个单独的公螺纹牙顶40和公螺纹牙底42可以与中心线平行地取向。
[0048] 现在参考图8，图8示出了位于理想公螺纹部分72中的多个公螺纹20的放大的局部剖视图。每个公螺纹20包括公螺纹牙顶40、公螺纹牙底42、公螺纹承载牙侧44和公螺纹扣牙侧46。在本实施例中，沿公螺纹部16的该部分，公螺纹牙顶40和公螺纹牙底42都与中心线26平行地取向。为清楚起见，将示意性中心线26A示出在接近公螺纹20而不是实际中心线的位置，从而可以为公螺纹20的每个元件和/或特征的相对角度提供参照。示意性中心线26A与中心线26平行，因此，相对于示意性中心线26A和相对于中心线26的相对角度全部相同。
[0049] 如图8中所示，每个公螺纹扣牙侧46取向为相对于垂直平面82成角度αP，而每个公螺纹承载牙侧44取向为相对于垂直平面82成角度βP，垂直平面82垂直于示意性中心线26A延伸。在至少一些实施例中，角度αP的绝对值大于角度βP的绝对值。此外，在图8所示的实施例中，公螺纹扣牙侧46的角度αP可以为约9°，而公螺纹承载牙侧44的角度βP可以为约-5°。公螺纹扣牙侧46的角度αP大于公螺纹承载牙侧44的角度βP是有利的，这使得在接头装配期间存有间隙。然而，在任何情况下可以使用任何可以接受的角度。例如，在一些实施例中，只要仍符合本文所披露的原理，角度αP值的范围可以是9°至20°并且角度βP值的范围可以是-4°至-9°。在可选实施例中，可以出于诸如易于制造等任何原因改变这些角度。
[0050] 此外，同样如图8中所示，可以对公螺纹表面之间的每个过渡部进行倒圆。例如，所示螺纹的公螺纹牙顶40与公螺纹扣牙侧46之间的过渡部可以具有
指定的
曲率半径RP1，公螺纹牙顶40与公螺纹承载牙侧44之间的过渡部可以具有
曲率半径RP2，公螺纹牙底42与公螺纹承载牙侧44之间的过渡部可以具有曲率半径RP3，并且公螺纹牙底42与公螺纹承载牙侧46之间的过渡部可以具有曲率半径RP4。应当理解的是，对于沿着公螺纹部16的其它所有螺纹，可以在每对相邻的相交表面之间进行类似的倒圆。这里所述的经倒圆的过渡部是有利的，因为在接头10装配期间公螺纹20和母螺纹22啮合时，经倒圆的过渡部有助于引导公螺纹20和母螺纹22。此外，经倒圆的过渡部有助于减少磨损、提高手持接头各部件的安全性、并且由于减少或消除了会在尖锐拐角处产生的应力集中而提高了疲劳寿命。
[0051] 图9示出了包括母螺纹22的母螺纹部16的放大的剖视图，母螺纹22在内母螺纹密封部表面58与外母螺纹密封部表面60之间延伸。除了上述的径向最外圆筒形表面30之外，母螺纹部18还包括母螺纹部台肩84，并且包括之前描述的从母螺纹部台肩84大致沿轴向延伸的外母螺纹密封部表面60、内母螺纹密封部表面58以及外母螺纹密封部表面60与内母螺纹密封部表面58之间多个母螺纹22。在一些实施例中，母螺纹部台肩84的角度可以与公螺纹部台肩66的角度稍微不同。这种角度的不同可有助于防止公螺纹部台肩66的屈服，并且有助于与外密封部啮合。母螺纹22在母螺纹部18中形成为连续的单个凹槽，并且大致同与外母螺纹密封部表面60相邻的切入母螺纹部分88、与内母螺纹密封部表面58相邻的切出母螺纹部分90以及切入母螺纹部分88与切出母螺纹部分90之间的理想母螺纹部分92相对应。
[0052] 外母螺纹密封部表面60与内母螺纹密封部表面58之间的各个母螺纹22的母螺纹牙顶48的相对位置沿与中心线26成θB角度的母螺纹部渐缩面94排列(中心线26大致与径向最外圆筒形表面30平行)。因此，如图所示，母螺纹22的母螺纹牙顶48的相对位置从外母螺纹密封部表面60朝向中心线26向内渐缩到内母螺纹密封部表面58。在一些实施例中，根据接头的整体尺寸和螺距，角度θB的范围可以优选为约3°至4°；然而，也可以是其它值。例如，在一些实施例中，只要仍符合本文所披露的原理，角度θB的范围可以为1.5°至6°。
[0053] 切入母螺纹部分88中的各个母螺纹22的母螺纹牙底50的相对位置沿与中心线26大致平行的母螺纹部切入面96排列。此外，尽管相邻公螺纹牙顶48的相对位置沿母螺纹部渐缩面94变化，但切入母螺纹部分88的每个单独的母螺纹牙底50和母螺纹牙顶48可以与中心线平行地取向。
[0054] 理想母螺纹部分92中的各个母螺纹22的母螺纹牙底50的相对位置沿大致与母螺纹部渐缩面94平行的母螺纹部理想面98排列，并且由此与中心线26成角度θB。理想母螺纹部分92的母螺纹22的母螺纹牙底50的相对位置沿母螺纹部理想面98从切入母螺纹部分60朝向中心线26径向向内渐缩到切出母螺纹部分58。
[0055] 切出母螺纹部分90中的各个母螺纹22的母螺纹牙底50的相对位置沿与中心线26成角度ΦB的母螺纹部切出面100排列。因此，切出母螺纹部分98的母螺纹22的母螺纹牙底50的相对位置沿母螺纹部切出面100从理想母螺纹部分92朝向中心线26径向向内渐缩到内母螺纹密封部表面58。在图9的实施例中，根据接头10的整体尺寸和螺距，相对于中心线26的角度ΦB的范围可以优选在约4°与5°之间；然而，也可以是其它角度值。例如，在一些实施例中，只要仍符合本文所披露的原理，角度ΦB的范围可以为3°至8°。因此，母螺纹部切出面
100的角度ΦB大于母螺纹部渐缩面94的角度θB，使得切出母螺纹部分90的母螺纹牙底50比该部分的母螺纹牙顶48更陡峭地朝向中心线26向内渐缩。尽管每个母螺纹牙底50根据与切入母螺纹部分88、理想母螺纹部分92或切出母螺纹部分90的对应情况，具有沿各个面的相对位置，但每个单独的母螺纹牙底50大致与中心线26平行地取向。
[0056] 现在参考图10，图10是位于理想母螺纹部分92中的多个母螺纹22的放大的局部剖视图。每个母螺纹22包括母螺纹牙顶48、母螺纹牙底50、母螺纹承载牙侧54和母螺纹扣牙侧52。在图10的实施例中，沿所示的公螺纹部16的该部分，每个母螺纹牙顶48都与中心线26平行地取向。为清楚起见，将示意性中心线26B示出在接近公螺纹20而不是实际中心线的位置，从而可以为公螺纹22的每个元件和/或特征的相对角度提供参照。示意性中心线26B与中心线26平行，因此，相对于示意性中心线26B和相对于中心线26的相对角度全部相同。
[0057] 如图10所示，每个母螺纹扣牙侧52取向为相对于垂直于示意性中心线26B延伸的垂直平面102成角度αB，而每个母螺纹承载牙侧54取向为相对于垂直平面82成角度βB。在至少一些实施例中，角度αB的绝对值大于角度αB的绝对值。此外，在图10示的实施例中，母螺纹扣牙侧52的角度αB可以为约9°，而母螺纹承载牙侧54的角度βB可以为约-5°。母螺纹扣牙侧52的角度αB大于母螺纹承载牙侧54的角度βB是有利的，这使得在接头装配期间存有间隙。然而，在任何情况下可以使用任何可以接受的角度。例如，在一些实施例中，只要仍符合本文所披露的原理，角度值的范围可以是1.5°至6°并且角度βB值的范围可以是3°至8°。
[0058] 此外，同样如图10中所示，可以对母螺纹表面之间的过渡部进行倒圆。例如，所示螺纹的母螺纹牙顶48与母螺纹扣牙侧52之间的过渡部可以具有指定的曲率半径RB2，母螺纹牙顶48与母螺纹承载牙侧54之间的过渡部可以具有曲率半径RB1，母螺纹牙底50与母螺纹承载牙侧54之间的过渡部可以具有曲率半径RB4，并且母螺纹牙底50与母螺纹扣牙侧52之间的过渡部可以具有曲率半径RB3。应当理解的是，对于沿着母螺纹部18的其它所有螺纹，可以在每对相邻的相交表面之间进行类似的倒圆。这里所述的经倒圆的过渡部是有利的，因为在接头10装配期间公螺纹20和母螺纹22啮合时，经倒圆的过渡部有助于引导公螺纹20和母螺纹22。此外，经倒圆的过渡部有助于减少磨损、提高手持接头各部件的安全性、并且由于减少或消除了会在尖锐拐角处产生的应力集中而提高了疲劳寿命。
[0059] 此外，如下文所详细讨论的，每个母螺纹22的母螺纹牙顶48也可以是倒圆的或弯曲的，而不是像公螺纹20的公螺纹牙顶40那样是平面的。具体地说，所示的每个母螺纹牙顶48具有跨过母螺纹22的宽度延伸的曲率半径RB5。每个母螺纹22的曲率半径RB5根据螺纹的导程而变化。每个螺纹的导程是螺纹上的点到相邻螺纹上的对应点的距离。在一个实施例中，母螺纹承载牙侧54的深度等于导程乘以约0.168(导程×0.168)。母螺纹扣牙侧52的深度等于母螺纹承载牙侧54的深度乘以约0.986(母螺纹承载牙侧54的深度×0.986)。在该实施例中，母螺纹牙顶48的曲率半径RB5等于导程与2.357的乘积的一半((导程×2.357)/2)。
[0060] 当接头10完全装配好时，母螺纹牙顶48的弯曲允许在每个母螺纹牙顶48与对应的公螺纹牙底42之间产生空穴104(将在图11中示出并更深入地讨论)。这种空穴104提供了聚集诸如润滑液或螺纹
润滑油等流体的地方，从而减少了液压锁定和锁死的问题。此外，当接头10装配好时，经倒圆的母螺纹牙顶48允许更深的扣牙(stab)，从而减少装配期间所需的螺纹圈数。这进而导致密封部表面的磨损
风险的减少，从而在密封部表面之间形成更好的密封。在某些实施例中，空穴104的横截面面积可以为约0.0019平方英寸。空穴104在整个接头中可以具有约0.744立方英寸的体积。
[0061] 再次参考图3，当公螺纹部16和母螺纹部18完全装配好时，内公螺纹密封部表面56和内母螺纹密封部表面58彼此密封地啮合以限制流体在管状部件12、管状部件14的内部与接头10之间流动。类似地，外公螺纹密封部表面62和外母螺纹密封部表面60彼此密封地啮合以限制流体在接头10与管状部件12、管状部件14的外部之间流动。此外，当公螺纹部16和母螺纹部18完全装配好时，切入公螺纹部分68的公螺纹20与切出母螺纹部分90的母螺纹22啮合，理想公螺纹部分72的公螺纹20与理想母螺纹部分92的母螺纹22啮合，并且切出公螺纹部分70的公螺纹20与切入母螺纹部分88的母螺纹22啮合。应当注意的是，公螺纹20的螺距与对应的母螺纹22的螺距相等。
[0062] 现在参考图11，图11描绘了已啮合的理想公螺纹部分72的公螺纹20与理想母螺纹部分90的母螺纹22的放大的剖视图。每个螺纹都沿牙侧完全啮合。在一些实施例中，如以上参考图4所讨论的，公螺纹20的牙侧与母螺纹18的牙侧之间可以是过盈配合。因此，当接头10完全装配好时，公螺纹20和母螺纹22彼此之间可以具有牙侧到牙侧的过盈配合。
[0063] 此外，图11描绘了母螺纹牙顶48的弯曲，当接头10装配好时该弯曲在螺纹之间产生空穴104。空穴104的其它目的和功能是，在装配接头的最后阶段提供供流体(例如，管道涂料或润滑剂)流过的间隙。
[0064] 在一些实施例中，接头10可以不形成为诸如图3中所示的以及上文所描述的整体齐平的接头10。而是，在其它实施方式中，可以以诸如图12中所示的半齐平接头110等其它类型的接头来实施本文所披露的技术。接头110可以基本上包括布置在第一管状部件112的一端上的公螺纹部116以及布置在第二管状部件114的一端上的对应的母螺纹部118。然而，图12中所示的半齐平接头110与以上示出和描述的接头10之间的一个不同之处在于，半齐平接头的径向最外表面130不分别与第一管状部件112的外表面136和第二管状部件114的外表面138齐平。然而，图12中所示出的半齐平接头110中仍然可以包括上文示出和描述的关于公螺纹和母螺纹以及密封部的所有特征。
[0065] 尽管已参考特定实施例对本文的技术进行了描述，但应当理解的是这些实施例仅仅是对本技术的原理和应用的说明。因此应当理解的是可以对示例性实施例作出若干
修改，并且在不脱离所附
权利要求所限定的本技术的要旨和范围的情况下，可以设计为其它结构。
