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螺纹接头

阅读:176发布:2020-05-11

专利汇可以提供螺纹接头专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于提供一种具有较高的 扭矩 并且能够缩短 螺纹 部的加工时间的螺纹接头。螺纹接头(1)用于连结一对管。螺纹接头(1)具备公扣接头(10)和母扣接头(20)。公扣接头(10)在外周具有 外螺纹 部(11)。母扣接头(20)在内周具有与外螺纹部(11)相对应的 内螺纹 部(21)。母扣接头(20)与公扣接头(10)紧固。外螺纹部(11)包括螺纹宽度恒定部(111)和螺纹宽度可变部(112)。螺纹宽度恒定部(111)具有恒定的螺纹槽宽。螺纹宽度可变部(112)具有螺纹宽度恒定部(111)的螺纹槽宽以上且从螺纹宽度恒定部(111)朝向公扣接头(10)的顶端逐渐变大的螺纹槽宽。内螺纹部(21)包括螺纹宽度恒定部(211)和螺纹宽度可变部(212)。螺纹宽度恒定部(211)具有恒定的螺纹牙宽。螺纹宽度可变部(212)具有螺纹宽度恒定部(211)的螺纹牙宽以上且从螺纹宽度恒定部(211)朝向母扣接头(20)的中央逐渐变大的螺纹牙宽。,下面是螺纹接头专利的具体信息内容。

1.一种螺纹接头,其是连结一对管的螺纹接头,其中,
该螺纹接头具备:
公扣接头,其在外周具有外螺纹部;
母扣接头,其在内周具有与所述外螺纹部相对应的内螺纹部,与所述公扣接头紧固,所述外螺纹部包括:
螺纹宽度恒定部,其具有恒定的螺纹槽宽;
螺纹宽度可变部,其具有所述外螺纹部的螺纹宽度恒定部的螺纹槽宽以上且从所述外螺纹部的螺纹宽度恒定部朝向所述公扣接头的顶端逐渐变大的螺纹槽宽,所述内螺纹部包括:
螺纹宽度恒定部,其具有恒定的螺纹牙宽;
螺纹宽度可变部,其具有所述内螺纹部的螺纹宽度恒定部的螺纹牙宽以上且从所述内螺纹部的螺纹宽度恒定部朝向所述母扣接头的中央逐渐变大的螺纹牙宽。
2.根据权利要求1所述的螺纹接头,其中,
所述外螺纹部的最大的螺纹槽宽是所述外螺纹部的最小的螺纹槽宽的两倍以下。
3.根据权利要求1或2所述的螺纹接头,其中,
在所述公扣接头相对于所述母扣接头的拧入中,所述公扣接头的顶端在所述螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与所述母扣接头接触了的时间点不与同所述母扣接头紧固着的另一公扣接头的顶端接触,在所述螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与所述母扣接头接触了之后且所述外螺纹部屈服之前与所述另一公扣接头的顶端接触。
4.根据权利要求1或2所述的螺纹接头,其中,
所述公扣接头还具有台肩面,
所述母扣接头还具备台肩面,该台肩面与所述公扣接头的台肩面相对应地设置,在紧固状态下能够与所述公扣接头的台肩面接触。
5.根据权利要求4所述的螺纹接头,其中,
在所述公扣接头相对于所述母扣接头的拧入中,所述公扣接头的台肩面在所述螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与所述母扣接头接触了的时间点不与所述母扣接头的台肩面接触,在所述螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与所述母扣接头接触了之后且所述外螺纹部屈服之前与所述母扣接头的台肩面接触。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的螺纹接头,其中,
所述内螺纹部的螺纹宽度可变部的管轴线方向的长度比所述外螺纹部的螺纹宽度可变部的管轴线方向的长度长。

说明书全文

螺纹接头

技术领域

[0001] 本发明涉及一种连结一对管的螺纹接头。

背景技术

[0002] 以往,在油井、天然气井等(以下,也统称为“油井”)中,为了开采地下资源,使用了套管、管道等油井管。油井管由依次连结的管构成。钢管的连结利用螺纹接头。
[0003] 钢管用螺纹接头的形式被大致分成组合型和整体型。在组合型的情况下,要连结的一对管材中的一个管材是钢管,另一个管材是管接头。在钢管的两端部的外周设置有外螺纹部。在管接头的两端部的内周设置有内螺纹部。通过钢管的外螺纹部拧入管接头的内螺纹部,钢管和管接头被紧固而被连结。
[0004] 在整体型的情况下,要连结的一对管材这两者是钢管,没有使用管接头。在各钢管中,在一端部的外周设置有外螺纹部,在另一端部的内周设置有内螺纹部。通过一个钢管的外螺纹部拧入另一个钢管的内螺纹部,两个钢管被紧固而被连结。
[0005] 通常,连结对象的管材中的设置有外螺纹部的部分被插入内螺纹部,因此,被称为公扣接头。连结对象的管材中的设置有内螺纹部的部分收纳外螺纹部,因此,被称为母扣接头。公扣接头和母扣接头是管材的一部分,因此,分别呈管状。
[0006] 作为钢管用螺纹接头的一种,公知有一种具有螺纹牙宽和螺纹槽宽以恒定的比例变化的螺纹部的钢管用螺纹接头。这样的构造的螺纹接头具备较高的扭矩。在这种螺纹接头中,通常,对扣导程(日文:スタブリード)和加载导程(日文:ロードリード)在螺纹部的整体上分别恒定。不过,对扣导程和加载导程并不一致。
[0007] 日本特许第4087798号公报公开有对扣导程和/或加载导程从螺纹部的中途变化的螺纹接头。即在日本特许4087798号公报的螺纹接头中,使螺纹牙宽和螺纹槽宽的变化的比例在螺纹部的中途变化。由此,关于螺纹牙宽和螺纹槽宽变化的类型的螺纹接头,能够谋求针对拉伸应和压缩应力的耐受性的改善。

发明内容

[0008] 通常,在螺纹部的加工中使用与最小的螺纹槽宽相应的尺寸的切削刀具。因此,在对具有较大的螺纹槽宽的螺纹槽进行切削之际,管轴线方向的切削次数必然变多。在日本特许第4087798号公报的螺纹接头中,虽然螺纹槽宽的变化的比例并不恒定,但在螺纹部的整体上变化。因而,最小的螺纹槽宽与最大的螺纹槽宽之差较大。因此,具有最大的螺纹槽宽的螺纹槽的管轴线方向的切削次数尤其变多,作为螺纹部整体的加工时间增加。另外,在螺纹牙宽在螺纹部的整体上变化的情况下,最靠端部的螺纹牙宽必然相当小。若该螺纹牙宽与螺纹牙的高度是相同程度或比螺纹牙的高度小,则在沿着管轴线方向施加了拉伸载荷的情况下,易于在具有最小的螺纹牙宽的螺纹牙的根部产生剪切破坏。
[0009] 本公开的目的在于提供一种具有较高的扭矩并且能够缩短螺纹部的加工时间的螺纹接头。
[0010] 本公开的钢管用螺纹接头用于连结一对管。螺纹接头具备公扣接头和母扣接头。公扣接头在外周具有外螺纹部。母扣接头在内周具有与外螺纹部相对应的内螺纹部。母扣接头与公扣接头紧固。外螺纹部包括螺纹宽度恒定部和螺纹宽度可变部。外螺纹部的螺纹宽度恒定部具有恒定的螺纹槽宽。外螺纹部的螺纹宽度可变部具有外螺纹部的螺纹宽度恒定部的螺纹槽宽以上且从外螺纹部的螺纹宽度恒定部朝向公扣接头的顶端逐渐变大的螺纹槽宽。内螺纹部包括螺纹宽度恒定部和螺纹宽度可变部。内螺纹部的螺纹宽度恒定部具有恒定的螺纹牙宽。内螺纹部的螺纹宽度可变部具有内螺纹部的螺纹宽度恒定部的螺纹牙宽以上且从内螺纹部的螺纹宽度恒定部朝向母扣接头的中央逐渐变大的螺纹牙宽。
[0011] 根据本公开的钢管用螺纹接头,能够设为具有较高的扭矩的螺纹接头并且缩短螺纹部的加工时间。附图说明
[0012] 图1是表示第1实施方式的螺纹接头的概略的纵剖视图。
[0013] 图2A是放大了图1所示的螺纹接头的螺纹宽度恒定部的纵剖视图。
[0014] 图2B是放大了图1所示的螺纹接头的螺纹宽度可变部的纵剖视图。
[0015] 图3是放大了图1所示的螺纹接头的一部分的纵剖视图。
[0016] 图4A是表示图1所示的螺纹接头的对扣导程和加载导程的图表。
[0017] 图4B是放大了图1所示的螺纹接头的螺纹部的纵剖视图。
[0018] 图5是表示在第1实施方式的螺纹接头中公扣接头的顶端彼此接触了的状态的纵剖视图。
[0019] 图6是表示第2实施方式的螺纹接头的概略的纵剖视图。
[0020] 图7是表示第3实施方式的螺纹接头的概略的纵剖视图。
[0021] 图8是表示第4实施方式的螺纹接头的概略的纵剖视图。
[0022] 图9是表示实施例的螺纹接头的概略的纵剖视图。
[0023] 图10是表示比较例的螺纹接头的概略的纵剖视图。
[0024] 图11是表示实施例和比较例的螺纹接头的加工时间的图表。

具体实施方式

[0025] 实施方式的螺纹接头用于连结一对管。螺纹接头具备公扣接头和母扣接头。公扣接头在外周具有外螺纹部。母扣接头在内周具有与外螺纹部相对应的内螺纹部。母扣接头与公扣接头紧固。外螺纹部包括螺纹宽度恒定部和螺纹宽度可变部。外螺纹部的螺纹宽度恒定部具有恒定的螺纹槽宽。外螺纹部的螺纹宽度可变部具有外螺纹部的螺纹宽度恒定部的螺纹槽宽以上且从外螺纹部的螺纹宽度恒定部朝向公扣接头的顶端逐渐变大的螺纹槽宽。内螺纹部包括螺纹宽度恒定部和螺纹宽度可变部。内螺纹部的螺纹宽度恒定部具有恒定的螺纹牙宽。内螺纹部的螺纹宽度可变部具有内螺纹部的螺纹宽度恒定部的螺纹牙宽以上且从内螺纹部的螺纹宽度恒定部朝向母扣接头的中央逐渐变大的螺纹牙宽(第1结构)。
[0026] 在第1结构中,外螺纹部和内螺纹部包括螺纹宽度恒定部和螺纹宽度可变部。在螺纹宽度可变部中,螺纹槽宽和螺纹牙宽变化,但在螺纹宽度恒定部中,螺纹槽宽和螺纹牙宽不变化。通过在外螺纹部和内螺纹部设置螺纹宽度恒定部,与螺纹槽宽在外螺纹部和内螺纹部的整体上逐渐变化的情况相比较,外螺纹部和内螺纹部中的最小的螺纹槽宽与最大的螺纹槽宽之差变小。因而,在外螺纹部和内螺纹部中,具有最大的螺纹槽宽的螺纹槽的管轴线方向的切削次数变少,能够减少管轴线方向的总切削次数。其结果,能够缩短包括外螺纹部和内螺纹部的螺纹部的加工时间。另外,通过在外螺纹部和内螺纹部设置螺纹宽度恒定部,与螺纹牙宽在外螺纹部和内螺纹部的整体上逐渐变化的情况相比较,外螺纹部和内螺纹部中的最小的螺纹牙宽与最大的螺纹牙宽之差变小。因而,在外螺纹部或内螺纹部中,在拉伸载荷沿着管轴线方向施加了的情况下,在具有最小的螺纹牙宽的螺纹牙的根部难以产生剪切破坏。优选的是,对于外螺纹部和内螺纹部,最小的螺纹牙宽都比各自的螺纹牙的高度大。
[0027] 另外,在第1结构中,在外螺纹部设置有螺纹槽宽变化的螺纹宽度可变部,以与这样的外螺纹部的螺纹宽度可变部相对应的方式构成了内螺纹部的螺纹宽度可变部。因此,具备第1结构的螺纹接头能够具有较高的扭矩。
[0028] 也可以是,外螺纹部和内螺纹部的最大的螺纹槽宽是外螺纹部和内螺纹部的最小的螺纹槽宽的两倍以下(第2结构)。
[0029] 例如,在日本特许第4087798号公报所记载的螺纹接头中,螺纹槽宽在螺纹部的整体上变化,最大的螺纹槽宽成为最小的螺纹槽宽的3倍以上,因此,螺纹槽的切削次数需要3次以上。另一方面,只要是具有上述第2结构的螺纹接头,就能够将螺纹槽的切削次数抑制成两次以下。因而,能够更可靠地缩短螺纹部的加工时间。
[0030] 也可以是,在公扣接头相对于母扣接头的拧入中,公扣接头的顶端在螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与母扣接头接触了的时间点不与同母扣接头紧固着的另一公扣接头的顶端接触,在螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与母扣接头接触了之后且外螺纹部屈服之前与另一公扣接头的顶端接触(第3结构)。
[0031] 根据第3结构,能够根据需要进一步使扭矩上升。
[0032] 即在螺纹接头不要求高扭矩性能的情况下,在公扣接头相对于母扣接头的拧入中,在外螺纹部中的螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与母扣接头接触了的时间点使紧固结束。此时,拧入到母扣接头中的公扣接头的顶端不与同该母扣接头紧固着的另一公扣接头的顶端接触。
[0033] 另一方面,在螺纹接头要求高扭矩性能的情况下,将公扣接头进一步拧入,在外螺纹部屈服之前使该公扣接头的顶端与另一公扣接头的顶端接触。通过两个公扣接头的顶端彼此接触而对各公扣接头赋予轴力,能够使扭矩上升。
[0034] 也可以是,公扣接头还具有台肩面。母扣接头能够还具有台肩面,该台肩面与公扣接头的台肩面相对应地设置,且在紧固状态下能够与公扣接头的台肩面接触(第4结构)。
[0035] 根据第4结构,在公扣接头和母扣接头的台肩面彼此接触了之际,对公扣接头赋予轴力。因此,能够使扭矩提高。
[0036] 也可以是,在公扣接头相对于母扣接头的的拧入中,公扣接头的台肩面在螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与母扣接头接触了的时间点不与母扣接头的台肩面接触,在螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与母扣接头接触了之后且外螺纹部屈服之前与母扣接头的台肩面接触(第5结构)。
[0037] 即使是第5结构,也能够根据需要使扭矩上升。
[0038] 即在螺纹接头不要求高扭矩性能的情况下,在公扣接头相对于母扣接头的拧入中,在外螺纹部中的螺纹宽度可变部的插入面和载荷面这两者与母扣接头接触了的时间点使紧固结束。此时,公扣接头和母扣接头的台肩面彼此未接触。
[0039] 另一方面,在螺纹接头要求高扭矩性能的情况下,将公扣接头进一步拧入,在外螺纹部屈服之前使公扣接头和母扣接头的台肩面彼此接触。由此,对公扣接头赋予轴力,能够使扭矩上升。
[0040] 也可以是,内螺纹部的螺纹宽度可变部的管轴线方向的长度比外螺纹部的螺纹宽度可变部的管轴线方向的长度长(第6结构)。
[0041] 根据第6结构,外螺纹部的螺纹牙易于嵌入内螺纹部的螺纹槽,因此,将公扣接头拧入母扣接头较容易。
[0042] <实施方式>
[0043] 以下,参照附图,同时对各实施方式进行说明。对图中相同和相当的结构,标注相同的附图标记,不反复进行相同的说明。
[0044] [第1实施方式]
[0045] (整体结构)
[0046] 图1是表示第1实施方式的螺纹接头1的纵剖视图。本实施方式的螺纹接头1是组合型的螺纹接头。不过,在本实施方式中叙述的螺纹接头的结构也能够适用于整体型的螺纹接头。
[0047] 如图1所示,螺纹接头1具备两个公扣接头10和母扣接头20。两个公扣接头10和母扣接头20分别呈管状。母扣接头20与各公扣接头10紧固。一个公扣接头10被从管轴线方向的一端插入母扣接头20,另一公扣接头10被从管轴线方向的另一端插入母扣接头20。
[0048] 各公扣接头10在外周具有外螺纹部11。母扣接头20在内周具有与各外螺纹部11相对应的内螺纹部21。各外螺纹部11和各内螺纹部21由相互啮合的锥螺纹构成。各外螺纹部11和各内螺纹部21的螺纹形状是燕尾形状。
[0049] 各公扣接头10的外螺纹部11包括螺纹宽度恒定部111和螺纹宽度可变部112。母扣接头20的各内螺纹部21包括螺纹宽度恒定部211和螺纹宽度可变部212。在螺纹宽度恒定部111、211中,螺纹牙宽和螺纹槽宽恒定,在螺纹宽度可变部112、212中,螺纹牙宽和螺纹槽宽变化。针对这点,之后详细地说明。
[0050] 图2A是放大了螺纹宽度恒定部111、211的纵剖视图。图2B是放大了螺纹宽度可变部112、212的纵剖视图。
[0051] 如图2A和图2B所示,从以通过管轴线CL的平面剖切螺纹接头1而成的截面观察,外螺纹部11分别具有多个螺纹牙顶面11a、螺纹槽底面11b、插入面11c、以及载荷面11d。各插入面11c和各载荷面11d将螺纹牙顶面11a和螺纹槽底面11b连结。各插入面11c是在公扣接头10相对于母扣接头20的拧入中先行的面。各载荷面11d配置于相对应的插入面11c的相反侧。
[0052] 从以通过管轴线CL的平面剖切螺纹接头1而成的截面观察,内螺纹部21分别具有多个螺纹牙顶面21a、螺纹槽底面21b、插入面21c、以及载荷面21d。各螺纹牙顶面21a与外螺纹部11的螺纹槽底面11b相对。各螺纹槽底面21b与外螺纹部11的螺纹牙顶面11a相对。各插入面21c与外螺纹部11的插入面11c相对。各载荷面21d与外螺纹部11的载荷面11d相对。
[0053] 插入面11c、21c和载荷面11d、21d的各牙型半均是小于0°的负角。在此所谓的牙型半角是与管轴线CL呈直角的面和插入面11c、21c或载荷面11d、21d所成的角度。在图2A和图2B中,插入面11c、21c的牙型半角以逆时针为正,载荷面11d、21d的牙型半角以顺时针为正。
[0054] 从以通过管轴线CL的平面剖切螺纹接头1而成的截面观察,外螺纹部11优选具有多个倒角面11e。各倒角面11e是将插入面11c和螺纹槽底面11b连结的倾斜面。优选倒角面11e相对于螺纹槽底面11b的角度θ是25°~75°。
[0055] 在外螺纹部11具有倒角面11e的情况下,内螺纹部21具有与外螺纹部11的各倒角面11e相对应的倒角面21e。内螺纹部21的各倒角面21e与外螺纹部11的各倒角面11e相对。
[0056] 如图2A所示,在紧固状态下,在螺纹宽度恒定部111、211中,外螺纹部11的载荷面11d与内螺纹部21的载荷面21d相互接触。另外,在螺纹宽度恒定部111、211中,外螺纹部11的螺纹牙顶面11a和螺纹槽底面11b分别与内螺纹部21的螺纹槽底面21b和螺纹牙顶面21a接触。然而,在螺纹宽度恒定部111、211中,插入面11c、21c相互不接触。在外螺纹部11和内螺纹部21分别具有倒角面11e、21e的情况下,在螺纹宽度恒定部111、211中,倒角面11e、21e也相互不接触。即,在螺纹宽度恒定部111、211中,在紧固状态下,在外螺纹部11与内螺纹部
21之间产生间隙。
[0057] 另一方面,如图2B所示,在螺纹宽度可变部112、212中,在紧固状态下,在外螺纹部11与内螺纹部21之间不产生间隙。即,在紧固状态下,在螺纹宽度可变部112、212中,载荷面
11d、21d彼此接触,并且插入面11c、21c彼此接触。另外,在螺纹宽度可变部112、212中,外螺纹部11的螺纹牙顶面11a与内螺纹部21的螺纹槽底面21b相互接触,且外螺纹部11的螺纹槽底面11b与内螺纹部21的螺纹牙顶面21a相互接触。在外螺纹部11和内螺纹部21分别具有倒角面11e、21e的情况下,在螺纹宽度可变部112、212中,倒角面11e、21e彼此也接触。
[0058] 图3是放大了螺纹接头1的一部分的纵剖视图。在图3中,示出两个公扣接头10中的一个公扣接头10和母扣接头20中的与该一个公扣接头10相对应的部分。
[0059] 如上所述,公扣接头10的外螺纹部11包括螺纹宽度恒定部111和螺纹宽度可变部112。螺纹宽度恒定部111在外螺纹部11中配置于公扣接头10的基端侧(管主体侧)。螺纹宽度恒定部111具有恒定的螺纹槽宽和螺纹牙宽。
[0060] 螺纹宽度可变部112在外螺纹部11中配置于比螺纹宽度恒定部111靠公扣接头10的顶端侧的位置。螺纹宽度可变部112与螺纹宽度恒定部111连续地设置。螺纹宽度可变部112具有螺纹宽度恒定部111的螺纹槽宽以上的螺纹槽宽。螺纹宽度可变部112的螺纹槽宽从螺纹宽度恒定部111朝向公扣接头10的顶端逐渐变大。因而,螺纹宽度可变部112的螺纹牙宽朝向公扣接头10的顶端逐渐变小。
[0061] 在外螺纹部11中,优选最大的螺纹槽宽W11max是最小的螺纹槽宽W11min的两倍以下。螺纹宽度可变部112的螺纹槽宽在不低于螺纹宽度恒定部111的螺纹槽宽的范围内变化。因此,螺纹宽度可变部112具有外螺纹部11中的最大的螺纹槽宽W11max。另外,外螺纹部11中的最小的螺纹槽宽W11min是螺纹宽度恒定部111的螺纹槽宽。
[0062] 在母扣接头20的内螺纹部21以与外螺纹部11的螺纹宽度恒定部111和螺纹宽度可变部112分别相对应的方式设置有螺纹宽度恒定部211和螺纹宽度可变部212。
[0063] 螺纹宽度恒定部211与外螺纹部11的螺纹宽度恒定部111相对。螺纹宽度恒定部211具有恒定的螺纹牙宽和螺纹槽宽。螺纹宽度恒定部211的螺纹牙宽和螺纹槽宽分别与外螺纹部11的螺纹宽度恒定部111的螺纹槽宽和螺纹牙宽相对应。
[0064] 螺纹宽度可变部212与外螺纹部11的螺纹宽度可变部112相对。螺纹宽度可变部212的螺纹牙宽和螺纹槽宽分别与外螺纹部11的螺纹宽度可变部112的螺纹槽宽和螺纹牙宽相对应。即螺纹宽度可变部212的螺纹牙宽与外螺纹部11的螺纹宽度可变部112的螺纹槽宽相对应地从螺纹宽度恒定部211朝向母扣接头20的中央(与母扣接头20的顶端相反的一侧)逐渐变大。螺纹宽度可变部212的螺纹槽宽与外螺纹部11的螺纹宽度可变部112的螺纹牙宽相对应地从螺纹宽度恒定部211朝向母扣接头20的中央逐渐变小。
[0065] 在内螺纹部21中,优选最大的螺纹槽宽W21max是最小的螺纹槽宽W21min的两倍以下。螺纹宽度可变部212的螺纹槽宽在不低于螺纹宽度恒定部211的螺纹槽宽的范围内变化。因此,螺纹宽度可变部212具有内螺纹部21中的最小的螺纹槽宽W21min。另外,内螺纹部21中的最大的螺纹槽宽W21max是螺纹宽度恒定部211的螺纹槽宽。
[0066] 在外螺纹部11和内螺纹部21中,螺纹宽度可变部112、212主要有助于扭矩的提高。螺纹宽度可变部112相对于外螺纹部11的整体的比率能够考虑所要求的扭矩而适当决定。
同样地,螺纹宽度可变部212相对于内螺纹部21的整体的比率能够考虑所要求的扭矩而适当决定。例如,若将外螺纹部11整体的管轴线方向的长度设为L11、将螺纹宽度可变部112的管轴线方向的长度设为L112,则能够设为0<L112/L11<1。优选0.3<L112/L11<1.0。另外,若将内螺纹部21整体的管轴线方向的长度设为L21、将螺纹宽度可变部212的管轴线方向的长度设为L212,则能够设为0<L212/L21<1。优选0.2<L212/L21<0.9。
[0067] 图4A是表示公扣接头和母扣接头的对扣导程和加载导程的图表。在图4A所示的图表中,纵轴是导程的大小,横轴是从公扣接头的顶端或母扣接头的中央起数的螺纹牙数。
[0068] 在此,参照图4B而对公扣接头和母扣接头的对扣导程和加载导程进行说明。公扣接头的对扣导程是在外螺纹部11中相邻的插入面11c间的管轴线方向的距离D1a。公扣接头的加载导程是在外螺纹部11中相邻的载荷面11d间的管轴线方向的距离D1b。母扣接头的对扣导程是在内螺纹部21中相邻的插入面21c间的管轴线方向的距离D2a。母扣接头的加载导程是在内螺纹部21中相邻的载荷面21d间的管轴线方向的距离D2b。
[0069] 返回图4A,对对扣导程和加载导程的转变进行说明。如图4A所示,在公扣接头的顶端部分、也就是说外螺纹部11的螺纹宽度可变部112(图3)中,加载导程比对扣导程大。同样地,在母扣接头的中央部分、也就是说内螺纹部21的螺纹宽度可变部212(图3)中,加载导程比对扣导程大。
[0070] 在公扣接头的基端部分、也就是说外螺纹部11的螺纹宽度恒定部111(图3)中,对扣导程和加载导程相等。同样地,在母扣接头20的端部、也就是说内螺纹部21的螺纹宽度恒定部211(图3)中,对扣导程和加载导程相等。
[0071] 公扣接头和母扣接头的各加载导程在螺纹部的整体上恒定。然而,在公扣接头和母扣接头这两者中,各对扣导程变化。即在公扣接头和母扣接头这两者中,在从螺纹宽度可变部向螺纹宽度恒定部切换时对扣导程变大。
[0072] 如从图4A可知那样,内螺纹部的螺纹宽度可变部的管轴线方向的长度L212比外螺纹部的螺纹宽度可变部的管轴线方向的长度L112长。即公扣接头中的螺纹宽度可变部切换成螺纹宽度恒定部的位置与母扣接头中的螺纹宽度可变部切换成螺纹宽度恒定部的位置并不完全一致。具体而言,L212/L112>1.05。其原因在于,在使该位置在公扣接头和母扣接头完全一致的情况下,外螺纹部的螺纹牙难以嵌入内螺纹部的螺纹槽,其结果,难以将公扣接头拧入母扣接头。
[0073] (公扣接头与母扣接头之间的紧固方法)
[0074] 接着,对各公扣接头10与母扣接头20之间的紧固方法进行说明。
[0075] 如上所述,本实施方式的螺纹接头1是组合型的螺纹接头。因而,公扣接头10从管轴线方向的两端分别拧入母扣接头20。
[0076] 参照图1和图2B,若将一个公扣接头10从母扣接头20的管轴线方向的一端拧入,则该公扣接头10的外螺纹部11与母扣接头20的内螺纹部21干涉,在某一时间点,外螺纹部11的螺纹宽度可变部112中的载荷面11d和插入面11c与母扣接头20接触。更详细而言,螺纹宽度可变部112的载荷面11d和插入面11c分别与所对应的内螺纹部21的载荷面21d和插入面21c接触。同样地,若将另一公扣接头10从母扣接头20的管轴线方向的另一端拧入,则对于该另一公扣接头10,也在某一时间点,外螺纹部11的螺纹宽度可变部112中的载荷面11d和插入面11c分别与所对应的内螺纹部21的载荷面21d和插入面21c接触(图2B)。在该时间点,如图1所示那样公扣接头10的顶端彼此未接触。
[0077] 例如,在螺纹接头1被利用于页岩井的平开采等的情况下,螺纹接头1要求高扭矩性能。在该情况下,从图1的状态进一步将各公扣接头10拧入母扣接头20即可。即在螺纹宽度可变部112的载荷面11d和插入面11c与母扣接头20接触了之后(图2B),若进一步将各公扣接头10拧入母扣接头20,则如图5所示那样公扣接头10的顶端彼此接触。公扣接头10的顶端彼此在各外螺纹部11屈服之前接触。由此,对各公扣接头10赋予轴力,扭矩上升。为了对各公扣接头10可靠地赋予轴力,优选各公扣接头10的顶端由与管轴线CL实质上垂直的环状面构成。
[0078] (第1实施方式的效果)
[0079] 如以上那样,在本实施方式的螺纹接头1中,外螺纹部11具有螺纹宽度恒定部111和螺纹宽度可变部112。螺纹宽度可变部112的螺纹槽宽从螺纹宽度恒定部111朝向公扣接头10的顶端变大,但螺纹宽度恒定部111的螺纹槽宽不变化。通过将这样的螺纹宽度恒定部111设置于外螺纹部11,与在外螺纹部的整体上使螺纹槽宽逐渐变化的情况相比较,能够减小在外螺纹部11中产生的螺纹槽宽之差。因而,在使用与最小的螺纹槽宽相应的尺寸的切削刀具而对外螺纹部11进行加工的情况下,能够减少管轴线方向的切削次数。
[0080] 内螺纹部21与外螺纹部11相对应地设置。即内螺纹部21具有与外螺纹部11的螺纹宽度恒定部111相对应的螺纹宽度恒定部211。因此,也能够在内螺纹部21中减小螺纹槽宽之差,能够减少管轴线方向的切削次数。
[0081] 如此,根据本实施方式的螺纹接头1,能够在外螺纹部11和内螺纹部21中减少管轴线方向的切削次数。因而,能够缩短由外螺纹部11和内螺纹部21构成的螺纹部的加工时间。
[0082] 另外,外螺纹部11和内螺纹部21具有螺纹宽度恒定部111、211和螺纹宽度可变部112、212。通过将这样的螺纹宽度恒定部111、211设置于外螺纹部11和内螺纹部21,与螺纹牙宽在外螺纹部11或内螺纹部12的整体上逐渐变化的情况相比较,外螺纹部11或内螺纹部中的最小的螺纹牙宽与最大的螺纹牙宽之差变小。因而,在外螺纹部和内螺纹部中,在沿着管轴线方向施加了拉伸载荷的情况下,在具有最小的螺纹牙宽的螺纹牙的根部难以产生剪切破坏。
[0083] 如上所述,在外螺纹部11设置有螺纹槽宽朝向公扣接头10的顶端变大的螺纹宽度可变部112。在内螺纹部,与外螺纹部11的螺纹宽度可变部112相对应地设置有螺纹槽宽变化的螺纹宽度可变部212。因而,本实施方式的螺纹接头1也能够具有较高的扭矩。
[0084] 在此,只要缩小外螺纹部的最大的螺纹槽宽与最小的螺纹槽宽之差和内螺纹部的最大的螺纹槽宽与最小的螺纹槽宽之差,就也可以是如下形态:在外螺纹部或内螺纹部的全长上分别具有螺纹槽宽和螺纹牙宽的变化的比例较小的螺纹宽度可变部,不具有螺纹宽度恒定部。然而,外螺纹部和内螺纹部都分别设为具有螺纹槽宽和螺纹牙宽的变化的比例较大的螺纹宽度可变部111、211和螺纹宽度恒定部112、212的形态具备较高的扭矩,因此,是有利的。
[0085] 在外螺纹部11中,优选最大的螺纹槽宽W11max是最小的螺纹槽宽W11min的两倍以下。因而,在外螺纹部11中,能够将螺纹槽的切削次数抑制在两次以下。
[0086] 在内螺纹部21中,优选最大的螺纹槽宽W21max是最小的螺纹槽宽W21min的两倍以下。因而,在内螺纹部21中,能够将螺纹槽的切削次数抑制在两次以下。
[0087] 在沿着管轴线方向施加了拉伸载荷的情况下,难以产生螺纹牙的根部处的剪切破坏,因此,在外螺纹部11和内螺纹部21中,优选最小的螺纹牙宽设为螺纹牙的高度以上。
[0088] 在各公扣接头10相对于母扣接头20的拧入中,公扣接头10的顶端彼此在各螺纹宽度可变部112的插入面和载荷面这两者与母扣接头20接触了的时间点相互未接触。特别是在不要求太大的高扭矩性能的情况下,螺纹接头1以公扣接头10的顶端彼此未接触的状态使用。
[0089] 在螺纹接头1要求较大的高扭矩性能的情况下,通过将各公扣接头10向母扣接头20进一步拧入,能够在各外螺纹部11屈服之前使公扣接头10的顶端彼此接触。由此,能够对各公扣接头10赋予轴力,并使扭矩上升。如此,在本实施方式的螺纹接头1中,能够根据需要提高扭矩。
[0090] 在本实施方式的螺纹接头1中,外螺纹部11和内螺纹部21分别不仅包括螺纹宽度恒定部111、211,还包括螺纹宽度可变部112、212。因此,能够确保需要的扭矩。
[0091] 在紧固状态下,在外螺纹部的螺纹槽底面与内螺纹部的螺纹牙顶面接触、且外螺纹部的螺纹牙顶面与内螺纹部的螺纹槽底面未接触的情况下,由外螺纹部和内螺纹部构成的螺纹部不具有密封性能。另一方面,在本实施方式的螺纹接头1的紧固状态下,在螺纹宽度可变部112、212中,外螺纹部11的螺纹槽底面11b与内螺纹部21的螺纹牙顶面21a接触,且外螺纹部11的螺纹牙顶面11a与内螺纹部21的螺纹槽底面21b接触。根据这样的结构,能够对由外螺纹部11和内螺纹部21构成的螺纹部赋予密封性能。
[0092] [第2实施方式]
[0093] 图6是表示第2实施方式的螺纹接头1A的纵剖视图。螺纹接头1A在公扣接头10A和母扣接头20A分别具有台肩面12、22和密封面13、23这点与第1实施方式的螺纹接头1不同。螺纹接头1A的其他结构能够设为与第1实施方式的螺纹接头1同样。
[0094] 公扣接头10A包括台肩面12和密封面13。台肩面12配置于公扣接头10A的基端的。台肩面12能够设为与管轴线CL实质上垂直的环状面。密封面13设置于公扣接头10A的外周。
密封面13在公扣接头10A中配置于外螺纹部11与台肩面12之间。
[0095] 母扣接头20A包括台肩面22和密封面23。台肩面22与公扣接头10A的台肩面12相对应地设置。台肩面22能够设为与管轴线CL实质上垂直的环状面。密封面23与公扣接头10A的密封面13相对应地设置于母扣接头20A的内周。密封面23配置于内螺纹部21与台肩面22之间。
[0096] 密封面13、23随着公扣接头10A相对于母扣接头20A的拧入而相互接触,在紧固状态下嵌合密合而成为过盈配合的状态。由此,密封面13、23形成基于金属接触的密封部。其结果,螺纹接头1A的密封性能提高。由密封面13、23构成的密封部特别针对外压发挥优异的密封性能。
[0097] 台肩面12、22随着公扣接头10A相对于母扣接头20A的拧入而相互接触并按压。通过台肩面12、22彼此接触,对公扣接头10A赋予轴力,扭矩上升。
[0098] 省略图示,但公扣接头10A的外螺纹部11与第1实施方式同样地具有螺纹宽度可变部。台肩面12、22在公扣接头10A相对于母扣接头20A的拧入中既可以在外螺纹部11的螺纹宽度可变部中的载荷面和插入面与母扣接头20A接触了的时间点相互接触,也可以在该时间点相互未接触。
[0099] 于在外螺纹部11的螺纹宽度可变部中的载荷面和插入面与母扣接头20A接触了的时间点、台肩面12、22彼此未接触的情况下,通过将公扣接头10A向母扣接头20A进一步拧入,能够使台肩面12、22彼此接触。即在外螺纹部11的螺纹宽度可变部中的载荷面和插入面与母扣接头20A接触了之后,将公扣接头10A进一步向母扣接头20A拧入,在外螺纹部11屈服之前使台肩面12、22彼此接触。由此,对公扣接头10A赋予轴力,与台肩面12、22彼此未接触的状态相比扭矩上升。通过如此构成,能够与第1实施方式同样地根据需要使扭矩上升。
[0100] 在第2实施方式中,公扣接头10A具有台肩面12和密封面13,但公扣接头10A也可以仅具有台肩面12和密封面13中的一者。在该情况下,母扣接头20A具有与公扣接头10A的台肩面12相对应的台肩面22、或与公扣接头10A的密封面13相对应的密封面23。
[0101] [第3实施方式]
[0102] 图7是表示第3实施方式的螺纹接头1B的纵剖视图。螺纹接头1B在公扣接头10B和母扣接头20B分别具有密封面14、24这点与第1实施方式的螺纹接头1不同。螺纹接头1B的其他结构能够设为与第1实施方式的螺纹接头1同样。
[0103] 公扣接头10B包括密封面14。密封面14设置于公扣接头10B的外周。密封面14配置于公扣接头10B的顶端部分。
[0104] 母扣接头20B包括密封面24。密封面24与公扣接头10B的密封面14相对应地设置于母扣接头20B的内周。
[0105] 密封面14、24随着公扣接头10B相对于母扣接头20B的拧入而相互接触,在紧固状态下嵌合密合而成为过盈配合的状态。由此,密封面14、24形成基于金属接触的密封部。其结果,螺纹接头1B的密封性能提高。由密封面14、24构成的密封部特别针对内压发挥优异的密封性能。
[0106] 在第3实施方式的螺纹接头1B中,也可以是,公扣接头10B还具有与第2实施方式同样的密封面13(图6)。在该情况下,母扣接头20B具有与密封面13相对应的密封面23(图6)。根据这样的结构,能够利用由密封面14、24构成的密封部使针对内压的密封性能提高,并且,利用由密封面13、23构成的密封部使针对外压的密封性能提高。
[0107] [第4实施方式]
[0108] 图8是表示第4实施方式的螺纹接头1C的纵剖视图。在螺纹接头1C中,公扣接头10C和母扣接头20C分别具有与第3实施方式同样的密封面14、24。另外,公扣接头10C和母扣接头20C分别具有台肩面15、25。
[0109] 台肩面15设置于公扣接头10C的顶端。台肩面25与公扣接头10C的台肩面15相对应地设置于母扣接头20C。优选台肩面15、25分别由与管轴线CL实质上垂直的环状面构成。
[0110] 台肩面15、25随着公扣接头10C相对于母扣接头20C的拧入而相互接触并按压。通过台肩面15、25彼此接触,对公扣接头10C赋予轴力而扭矩上升。
[0111] 公扣接头10C的外螺纹部11与第1实施方式同样地具有螺纹宽度可变部。台肩面15、25在公扣接头10C相对于母扣接头20C的拧入中既可以在外螺纹部11的螺纹宽度可变部中的载荷面和插入面与母扣接头20C接触了的时间点相互接触,也可以在该时间点相互未接触。
[0112] 于在外螺纹部11的螺纹宽度可变部中的载荷面和插入面与母扣接头20C接触了的时间点,台肩面15、25彼此未接触的情况下,通过将公扣接头10C向母扣接头20C进一步拧入,能够使台肩面15、25彼此接触。即,在外螺纹部11的螺纹宽度可变部中的载荷面和插入面与母扣接头20C接触了之后,将公扣接头10C向母扣接头20C进一步拧入,在外螺纹部11屈服之前使台肩面15、25彼此接触。由此,对公扣接头10C赋予轴力,与台肩面15、25彼此未接触的状态相比扭矩上升。只要如此构成,就能够与第1实施方式同样地根据需要使扭矩上升。
[0113] 在第4实施方式中,公扣接头10C具有台肩面15和密封面14,但公扣接头10C也可以仅具有台肩面15和密封面14中的一者。在该情况下,母扣接头20C具有与公扣接头10C的台肩面15相对应的台肩面25、或与公扣接头10C的密封面14相对应的密封面24。
[0114] 也可以是,公扣接头10C还具有与第2实施方式同样的台肩面12。即公扣接头10C也可以在基端和顶端具有台肩面12、15。在该情况下,母扣接头20C具有与公扣接头10C的台肩面12、15分别相对应的台肩面22、25。
[0115] [变形例]
[0116] 以上,对各实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述各实施方式,只要不脱离其主旨,就可进行各种变更。
[0117] 在上述各实施方式中,外螺纹部和内螺纹部由一个螺纹宽度恒定部和一个螺纹宽度可变部构成。然而,外螺纹部和内螺纹部也能够包括多个螺纹宽度恒定部和/或多个螺纹宽度可变部。在外螺纹部和内螺纹部包括多个螺纹宽度恒定部的情况下,各螺纹宽度恒定部也可以具有互不相同的螺纹槽宽。在外螺纹部和内螺纹部包括多个螺纹宽度可变部的情况下,各螺纹宽度可变部中的螺纹槽宽的变化率既可以相同,也可以互不相同。
[0118] 在上述各实施方式中,外螺纹部和内螺纹部由燕尾形状的螺纹构成。然而,外螺纹部和内螺纹部的螺纹形状并不限定于此。外螺纹部和内螺纹部也可以由例如梯形螺纹构成。
[0119] 在上述各实施方式中,外螺纹部和内螺纹部由1段螺纹构成,但也能够由多段螺纹构成。另外,由外螺纹部和内螺纹部构成的螺纹部既可以是单头螺纹,也可以是双头螺纹。
[0120] 在上述第2实施方式和第4实施方式中,公扣接头在顶端和/或基端具有台肩面。然而,公扣接头也可以具有设置于中间部的中间台肩面。在母扣接头设置有与公扣接头的中间台肩面相对应的中间台肩面。公扣接头和母扣接头也可以分别具有两个以上的中间台肩面。在该情况下,外螺纹部和内螺纹部由将中间台肩面夹在其间的多段螺纹构成。
[0121] 在上述第3实施方式(图7)中,在公扣接头的顶端部分配置有外密封面14,在母扣接头的对应部分配置有有内密封面24。然而,也可以替代该构造、或与该构造同时使用而在一个公扣接头的顶端配置有外密封面,在另一个公扣接头的顶端配置有内密封面。由此,两个公扣接头的密封面形成基于金属接触的密封部。其结果,螺纹接头的密封性能提高。
[0122] 实施例
[0123] 为了确认本公开的螺纹接头的效果,进行了以下的试验。
[0124] (实施例)
[0125] 图9是实施例的螺纹接头的纵剖视图。实施图9所示的螺纹接头中的外螺纹部11的加工,对其加工时间进行了计量。
[0126] 形成了螺纹槽宽恒定的螺纹宽度恒定部111和螺纹槽宽从螺纹宽度恒定部111朝向公扣接头10的顶端逐渐变大的螺纹宽度可变部112。螺纹宽度恒定部111和螺纹宽度可变部112的管轴线方向的长度相等。即外螺纹部11的1/2是螺纹宽度恒定部111。其结果,在外螺纹部11中,最大的螺纹槽宽W11max成为最小的螺纹槽宽W11min的两倍。
[0127] 使用与最小的螺纹槽宽W11min相应的尺寸的切削刀具来进行了外螺纹部11的加工。如上所述,在外螺纹部11中,最大的螺纹槽宽W11max是最小的螺纹槽宽W11min的两倍。因而,将具有最小的螺纹槽宽W11min的螺纹槽的管轴线方向的切削次数设为1,具有最大的螺纹槽宽W11max的螺纹槽的管轴线方向的切削次数(最大切削次数)成为2。另外,管轴线方向的总切削次数成为14。
[0128] (比较例)
[0129] 图10是比较例的螺纹接头的纵剖视图。实施图10所示的螺纹接头中的外螺纹部31的加工,对其加工时间进行了计量。
[0130] 在比较例的螺纹接头中,在外螺纹部31的整体上使螺纹槽宽变化。外螺纹部31的螺纹槽宽从公扣接头30的基端朝向顶端逐渐变大。外螺纹部31的管轴线方向的长度与实施例的外螺纹部11的管轴线方向的长度大致相等。外螺纹部31的螺纹槽宽的变化率也与实施例的螺纹宽度可变部112的螺纹槽宽的变化率实质上相同。其结果,在外螺纹部31中,最大的螺纹槽宽成为最小的螺纹槽宽的4倍。
[0131] 使用与最小的螺纹槽宽相应的尺寸的切削刀具来进行了外螺纹部31的加工。在外螺纹部31中,最大的螺纹槽宽是最小的螺纹槽宽的4倍,因此,最大切削次数成为4。另外,管轴线方向的总切削次数成为28。
[0132] (评价)
[0133] 在图11中示出实施例和比较例各自的螺纹接头的加工时间的图表。实施例中的外螺纹部11的最大切削次数和总切削次数分别是比较例的外螺纹部31的最大切削次数和总切削次数的1/2。因而,如图11所示,实施例的外螺纹部11的加工时间也成为比较例的外螺纹部31的加工时间的大约1/2。
[0134] 如以上那样,确认到:通过在外螺纹部11设置螺纹宽度恒定部111,与不包括螺纹宽度恒定部的外螺纹部31相比较,能够缩短外螺纹部11的加工时间。对于具有与外螺纹部11相对应的结构的内螺纹部21,也能够期待同样的效果。
[0135] 产业上的可利用性
[0136] 本发明被适用于螺纹接头。
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