JP3756652B2

JP3756652B2 - 管継手

Info

Publication number: JP3756652B2
Application number: JP01504698A
Authority: JP
Inventors: 和士丸山; 治之永吉; 英司津留
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JPH11201344A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油井管、土木杭管等のテーパねじ継手において、ピンのテーパ雄ねじ部をボックスのテーパ雌ねじ部に垂直方向に差し込み、引き続き回転して締め込む際に、作業性を向上可能な管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油（ガス）井の坑井保護、採油及び掘削に使用される油井管（ケーシングパイプ、チュービングパイプ、ドリルパイプ）又は土木用鋼管杭等、施工又は使用時に鋼管を縦方向に継いでいく管用テーパねじ継手に関して、ピンのテーパ雄ねじ部をボックスのテーパ雌ねじ部に垂直方向に差し込み、初期ねじ込みを開始するまでの作業（スタビング性）及びその後のねじ込み作業を容易かつ迅速にする管継手の一例として、図９（Ａ）に示すような形態の管継手５０ａが知られている。管継手５０ａにおいては、管５０のピン５１のテーパ雄ねじ部５２と短管５３のボックス５４のテーパ雌ねじ部５５が嵌合する管用テーパ角ねじ継手が使用されている。この管用テーパ角ねじ継手のねじ込み開始の状況を図９（Ｂ）に拡大図で示している。
管用テーパ角ねじ継手のスタビング性を判りやすく説明するために、テーパ雄ねじ部５２及びテーパ雌ねじ部５５の雄、雌ねじ山５６、５７の形状を同一とし、それぞれの雄、雌ねじ山頂面５８、５９はテーパ面Ｔ_fに平行とする。図に示す嵌合断面図は、まさに雄ねじ山５６が雌ねじ山５７に噛み込もうとするところを示している。つまり、テーパ雄ねじ部５２の雄ねじ山頂面５８を連ねたテーパ面とテーパ雌ねじ部５５の雌ねじ山頂面５９を連ねたテーパ面が丁度競っており、かつ雄ねじ山５６が雌ねじ山５７の谷部６０に位置するように、テーパ雄ねじ部５２の円周方向位置とテーパ雌ねじ部５５の円周方向位置を揃えた図としている。図から明らかなように、このままのねじ形状ではテーパ雄ねじ部５２をテーパ雌ねじ部５５にねじ込むことは不可能である。
【０００３】
ここで、管用テーパ角ねじ継手のスタビング性の正体について明らかにするために、図１０（Ｂ）に示すように、油井管ねじとして広く用いられているＡＰＩバットレスねじ継手の場合を例にして、いかにしてテーパ雄ねじ部６１がテーパ雌ねじ部６２に差し込まれた後、雄、雌ねじ山６３、６４がねじ込まれる仕掛けになっているかを説明する。
ＡＰＩバットレスねじ要素は、テーパＴ＝１／１６（又は６２．５ｍｍ／ｍ、直径に対する変化率）、ピッチＰ＝５．０８ｍｍ、ねじ山高さＨ＝１．５７５ｍｍ、スタビングフランク角η＝１０°、ロードフランク角γ＝３°、雄、雌ねじ山頂面６５、６６の直線部はテーパ面Ｔ_p（即ち、ピッチライン）に平行、雄、雌ねじ山頂面６５、６６のコーナＲ＝０．７６ｍｍ、又は０．２０ｍｍなどを特徴としている。
図１０（Ａ）はテーパ雄ねじ部６１とテーパ雌ねじ部６２がねじ込みのために最も都合の良い周方向に填まり込んだ状況を示している。前記管用テーパ角ねじ継手の場合とは異なり、テーパ雌ねじ部６２の谷部６７の開口部６８は雄ねじ山６３の雄ねじ山頂面６５より幅広くできており、この状態からテーパ雄ねじ部６１を下方に落下させると、テーパ雄ねじ部６１の雄ねじ山６３のコーナ部６９は、テーパ雌ねじ部６２の雌ねじ山６４のコーナ部７０に僅かに載ることができ、その状態からテーパ雄ねじ部６１を回せば、テーパ雄ねじ部６１は螺旋に沿って填まり込んでいくことになる。
【０００４】
また、このようにテーパ雄ねじ部６１がテーパ雌ねじ部６２に填まり込むためには、必ずしも雄ねじ列と雌ねじ列の相対位置は図１０（Ａ）の通りでなくてもよく、雄ねじ山６３のスタビングフランク面７１のコーナＲが雌ねじ山６４のスタビングフランク面７２のコーナＲに接するところまで、テーパ雄ねじ部６１を図１０（Ａ）の位置より下方にずらせた位置でも、テーパ雄ねじ部６１はテーパ雌ねじ部６２に填まり込むことができる。つまり、このずれに相当する周方向角度の分だけ、テーパ雄ねじ部６１をテーパ雌ねじ部６２に差し込んだ時、旨くねじ込むための周方向範囲に裕度を持たせることができる。
通常の差し込み、ねじ込み開始作業では、テーパ雄ねじ部６１をテーパ雌ねじ部６２に差し込み、旨くテーパ雄ねじ部６１の雄ねじ山６３をテーパ雌ねじ部６２の雌ねじ山６４に預けることのできる前記周方向位置まで、テーパ雄ねじ部６１を回転させる。この時は、まだ雄ねじ山６３と雌ねじ山６４は噛み合っていないので、テーパ雄、雌ねじ部６１、６２のそれぞれの軸心が一致していないとかじりを起こすこともあり、直径の大きい鋼管では、回転角が大きいと作業も大変である。従って、雄ねじ山６３と雌ねじ山６４が噛み込める周方向位置の範囲が広い程、適切な場所まで回転させる回転角を小さくすることができ、スタビング性の良いテーパねじ継手といえる。また、テーパ雌ねじ部６２の谷部６７の開口部６８の幅Ｗと雄ねじ山頂面６５の幅Ｖとの隙間Ｇが大きいことの利点は、この隙間Ｇ分だけテーパ雄ねじ部６１を落とし込んでテーパ雌ねじ部６２の雌ねじ山６４のスタビングフランク面７２に預けた時、（管軸方向の隙間Ｇ×テーパＴ）／２の半径方向預け代が確保できるので、安定したねじ込みができることである。
【０００５】
以上の説明から判るように、スタビング性は、テーパ雄ねじ部６１をテーパ雌ねじ部６２に差し込んだ時、その位置からそのままねじ込みを開始することが可能な円周方向の範囲（θ）が広い程、またねじ込みを開始する時、雄ねじ山６３のスタビングフランク面７１を雌ねじ山６４のスタビングフランク面７２に預けている奥行きδ（前記半径方向預け代と同じ）が広い程、良好ということになる。そこで、このスタビング性を支配するθ、δを大きく取るために、従来のテーパねじ継手の形態について幾つかの例で説明する。
まず、ＡＰＩバットレスねじ継手について説明すると、図１０（Ｂ）に示すように、第１にテーパ雄ねじ部６１の雄ねじ山６３のスタビングフランク面７１の角度、即ちスタビングフランク角ηを管軸Ｃに垂直な面から１０°傾けている。このスタビングフランク角ηの傾きが大きい程、填まり込みの隙間Ｇは広くなる。第２に、テーパ雄ねじ部６１の雄ねじ山６３のスタビングフランク面７１のコーナ部６９のＲ＝０．７６ｍｍをとり、さらにこの隙間Ｇを広げている。その他、テーパ雄ねじ部６１を僅かに（直径で０．０３ｍｍ）テーパ雌ねじ部６２より痩せたねじにしたり、雄、雌ねじ山頂面６５、６６とロードフランク面７３、７４とのコーナ部７５、７６のＲを僅かにとる（図１０（Ｂ）ではＲ＝０．２０ｍｍ）ことに依っても僅かに隙間Ｇを広げている。この場合の全ての隙間の総和は約１．７５ｍｍと試算される。これを円周方向の範囲（θ）に換算すると、θ＝（３６０°×１．７５）／５．０８＝１２４°となる。一方、奥行き（δ）はδ＝１．７５／３２＝０．０５５ｍｍとなる。図９の角ねじに比べねじ込みの範囲がでてきているが、積極的にねじ込み易くしているとは言えない。
【０００６】
また、ＡＲＭＣＯ社製のＳＥＡＬ−ＬＯＣＫ継手について説明すると、この特殊継手においては、第１に差し込み側のスタビングフランク角ηを管軸に垂直な面に対して４５°傾けることにより、実質的に雌ねじ山の谷部の幅を広げ、スタビング時、テーパ雄ねじ部の雄ねじ山をテーパ雌ねじ部の谷部に収め易くしている。第２に、雄、雌ねじ山頂面を管軸に平行とし、テーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に差し込む時、雄ねじ山と雌ねじ山同士が競るところを少なくしている。
さらに、ＶＥＴＣＯ−ＧＲＡＹ社製の特殊継手においては、４条ねじを適用することにより、一周３６０°の内、４ヶ所のねじ込み可能箇所ができるので、テーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に差し込み後、僅かの回転調整にて容易にねじ込みができる。なお、通常の１条ねじでは、ねじ込み可能箇所は１カ所である。さらに、多条ねじ（ｎ条）の最大の特徴は、一旦ねじ込みを開始すると１条ねじに比べ、締まり込み完了までの回転数が１／ｎになることである。このことは、ロープなどで締め込みを行なう大径の継手では非常に重要な要素である。
他の特殊継手として、テーパ雌ねじ部の入り口を長くする（スタビングガイドを設ける）ことにより、テーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に差し込む時斜めにならないようにしているものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の管継手においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
１条ねじの形態のものでは、差し込み位置が必ずしもねじ込み開始位置とならず、ねじ込み位置を探るためテーパ雄ねじ部を回転しなければならないという問題があった。
一方、４条ねじを含む多条ねじの形態のものでは、ねじ込み可能箇所が条数だけ存在するので、調整の為の回転を少なくでき、これによって１条ねじに比べてかなりスタビング性は改善されるが、それでもいつも差し込み位置から直ちにねじ込むことは不可能である。
また、スタビングガイドを備えた形態のものでは、ねじの斜め差し込みによるかじりなどのトラブルは防げても、本質的に差し込み後直ちにねじ込みを行なうためのものではない。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、多条ねじを有するテーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に差し込んだ位置から、そのまま迅速かつ容易にねじ込むことが可能な管継手を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う請求項１記載の管継手は、管の先端部の外周面にテーパ雄ねじ部を形成したピンと、短管の両端部の内周面に前記テーパ雄ねじ部に螺合するテーパ雌ねじ部を形成したボックスとをねじ込む管継手において、多条ねじを適用し、奇数条の場合は、（条数−１）山おきに配置された高い雄、雌ねじ山と、該高い雄、雌ねじ山間に配置された低い雄、雌ねじ山とからなるねじ列とし、偶数条の場合は、高い雄、雌ねじ山と低い雄、雌ねじ山とを交互に配置したねじ列とするか、又は（条数−１）山おきに配置された高い雄、雌ねじ山と、該高い雄、雌ねじ山間に配置された低い雄、雌ねじ山とからなるねじ列とする。
請求項２記載の管継手は、請求項１記載の管継手において、前記雄ねじ山のねじ山頂面と前記雌ねじ山のねじ山頂面は、角ねじ又は台形ねじのように所定の幅を有し、前記両ねじ山頂面を、管軸に平行な面に対して平行又は、ねじ列テーパ面と反対方向に傾斜させる。
請求項３記載の管継手は、請求項１記載の管継手において、前記雄ねじ山のねじ山頂面と前記雌ねじ山のねじ山頂面は、角ねじ又は台形ねじのように所定の幅を有し、前記両ねじ山頂面の一部を管軸に平行にすると共に、残りの該両ねじ山頂面を前記管軸に平行な面に対してねじ列テーパ面と反対方向に傾斜させる。
【００１０】
請求項４記載の管継手は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の管継手において、前記テーパ雄ねじ部を前記テーパ雌ねじ部に差し込む際、前記雄ねじ山のねじ山頂面に接する仮想テーパ面と前記雌ねじ山のねじ山頂面に接する仮想テーパ面とが競り合う状態において、そのまま前記テーパ雄ねじ部を鉛直方向に下げると前記雄ねじ山のねじ山頂面が前記雌ねじ山のねじ山頂面に競ることなく、前記雄ねじ山のスタビングフランク面が前記雌ねじ山のスタビングフランク面に重なることが可能な元の雄ねじ列と雌ねじ列との位置関係を再現できるように、ねじ切り加工時に前記テーパ雄ねじ部及び前記テーパ雌ねじ部の円周方向に符合させる印を付けている。
請求項５記載の管継手は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の管継手において、ねじ切り加工時の前記テーパ雄ねじ部及び前記テーパ雌ねじ部のそれぞれのねじ列テーパ面の相対的直径誤差を考慮して、ねじの加工誤差を考慮しない理想的な雄ねじ列及び雄ねじ列の差し込み直後のねじ込みを可能とする所定範囲の適正位置関係の内、前記テーパ雄ねじ部の雄ねじ山のねじ山頂面とスタビングフランク面とのコーナ部の位置が常に適正範囲の中央に来るようにしている。
請求項６記載の管継手は、請求項５記載の管継手において、理想状態において、前記適正範囲が前記ねじの加工誤差より大きい。
請求項７記載の管継手は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の管継手において、前記テーパ雌ねじ部の管端部に該テーパ雌ねじ部に続くスタビングガイドを備えている。
【００１１】
本発明は、以下に説明する考え方に基づいてなされたものである。
テーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に真っ直ぐ差し込んだ時の態様には以下の３通りの場合がある。第１は、雄、雌ねじ山同士が競ってしまう時、第２は、雄、雌ねじ山が部分的に競ってしまう時、第３は、テーパ雄ねじ部の雄ねじ山のねじ山頂面がテーパ雌ねじ部の雌ねじ山の谷部に重なり引き続きテーパ雄ねじ部の雄ねじ山の側面（スタビングフランク面）が雌ねじ山の側面（スタビングフランク面）に着地するときである。
本発明が目的とする、差し込んだ後直ぐにねじ込みを可能にするためには、テーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に差し込んだ後、常に前記第３の状態になるように雄、雌ねじ山の形状やねじ切り加工方法を工夫することが必要となる。本発明では、この第３の状態を常に再現させるために、次の４つの要素技術を採用している。
【００１２】
第１の要素技術は、図２に示すように、テーパ雄ねじ部１１とテーパ雌ねじ部１２の軸方向のねじ山の相対位置が常に第３の状態になるように、ねじ切り加工時にテーパ雄ねじ部１１の先端２０からの雄ねじ山１３のねじ山頂面１４の差し込み側のスタビングフランク面１５のコーナの座標（ｒ、Ｚ_m）を予め決定しておき、それが通過するパイプ１６（又は管と呼ぶ）の円周方向位置に印Ｓ₁（図示せず）を付け、同時に、図２に示すように、雄ねじ山１３のスタビングフランク面１５のコーナが填まり込みを開始する雌ねじ山１７の谷部１８が座標（ｒ、Ｚ_f）になるようにパイプ１９（又は短管と呼ぶ）のテーパ雌ねじ部１２の先端２０ａの円周方向にも印Ｓ₂（図示せず）を付け、差し込み時にそれらの印Ｓ₁、Ｓ₂同士が重なるようにテーパ雄、雌ねじ部１１、１２の円周方向位置を決め、管継手１０のねじ込み作業を行なう。
第２の要素技術は、１リード内の多条ねじ山の一部を他のねじ山の高さより低くすることにより、スタビング時、雄、雌ねじ山同士が競り合う確率を小さくすることである。これは、ねじ山の低い部分を実質的には、１条ねじの谷部とみなすことに等しい。従って、２条ねじの場合は、テーパ雄ねじ部の雄ねじ山のねじ山頂面の幅の３倍の谷部の幅があることになり、スタビング時、雄ねじ山はテーパ雌ねじ部の谷部に容易に収まることになる。
【００１３】
第３の要素技術は、第２の要素技術における高い雄、雌ねじ山同士の競り合いをも回避しようとする考えに基づくもので、高いねじ山頂面をねじ列テーパ面と管軸に対し反対側に傾斜させることにより、雄、雌ねじ山同士が面で接するのを点で接するようにしている。図２に示すように、テーパ雄、雌ねじ部１１、１２の雄、雌ねじ山１３、１７のねじ山頂面１４、２２を管軸Ｃに平行な面Ｄ（図２中破線）より僅かに雄、雌ねじ列の仮想テーパ面Ｔ（図２中２点鎖線）と逆方向のテーパ面Ｅ（図２中実線）とすることである。
第４の要素技術は、図２に示すように、ねじの加工公差を考慮して、理屈の上でテーパ雄ねじ部１１がテーパ雌ねじ部１２に差し込み状態からそのままねじ込める軸方向範囲が、ねじのスタンドオフ公差（又は相対的直径誤差とも呼び、テーパねじの直径公差を長さ方向に換算した値であって、ＡＰＩバットレスねじ継手の場合、１／２ピッチ）より大きくなるようにする。
【００１４】
第２、第３の要素技術が満足されていれば、理屈の上ではテーパ雄ねじ部を円周方向のどの位置で差し込んでも、そのままねじ込みが可能であるが、テーパ雄ねじ部の雄ねじ山のスタビングフランク面をテーパ雌ねじ部の雌ねじ山のスタビングフランク面に安定して着地させるには、ねじのスタンドオフ公差が差し込み後直ぐにねじ込める許容範囲の中心に来るようにし、尚かつスタンドオフ公差の小さい、精度良いねじ加工を行なうようにするのが好ましい。
本発明は、第２、第３の要素技術だけで、３６０°テーパ雌ねじ部１２のどの位置にテーパ雄ねじ部１１を差し込んでも、そのままねじ込むことを可能とするが、実際にはねじの公差、ねじ込み時の僅かなテーパ雄ねじ部１１とテーパ雌ねじ部１２のそれぞれの軸の傾きも考慮して、安定してこのスタビング性を確保できるように、第１の要素技術に示すねじ切り加工時の差し込み位置を指定する印Ｓ₁、Ｓ₂及び第４の要素技術におけるねじのスタンドオフ公差を考慮した最適差し込み位置の考え方をも考慮したものであり、各要素技術を単独もしくは、組み合わせて適用することにより、効果的なスタビング性、迅速締め込み性、継手強度低下の抑制を同時に満足させることができる。
【００１５】
本発明は、雄、雌ねじ部を２段に分けた多条ねじ継手でも、またねじ列のどこかにテーパねじ部を具備する多条ねじ継手でも、それら全てに適用できることは言うまでもない。（図６（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。
さらに、既述のスタビングガイドの考えと組み合わせることにより、斜めねじ込み時に予想されるねじのかじり（クロススレッド）を防止し、テーパ雄ねじ部のテーパ雌ねじ部へのスタビングからねじ込みまでの一連の作業を省力化することも可能としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る管継手が適用されるテーパねじ継手のスタビングフランク面の重なりが最大となる差し込み位置状態を説明する断面図、図２は同テーパねじ継手の差し込み適正範囲の状態を説明する断面図、図３は同テーパねじ継手の嵌合状態を説明する断面図、図４は同テーパねじ継手が３条の場合のねじ形状の断面図、図５は同テーパねじ継手が４条の場合のねじ形状の断面図、図６は本発明の一実施の形態に係る管継手の変形例の断面図、図７は同管継手の実施例の嵌合状態での寸法図、図８は同詳細寸法図である。
【００１７】
図６に示す本発明の一実施の形態に係る管継手が適用されるテーパねじ継手の形状において、（Ａ）は締結ねじのみを備えた管継手、（Ｂ）はねじ嵌合部の先端部に金属シール部を具備する管継手、（Ｃ）は（Ａ）又は（Ｂ）の一様テーパねじ部を２段に分けた管継手、（Ｄ）は（Ａ）又は（Ｂ）の一様テーパねじ部の一部に平行ねじ部を代替した管継手である。雄、雌ねじテーパ部の相対的太さを一定に管理するためには、テーパ雄ねじ部ならば、その先端からある軸方向位置のねじ有効径を一定に加工し、一方テーパ雌ねじ部ならば、継手入口からのある軸方向深さのねじ有効径を一定に加工する。
【００１８】
図１は、一山毎にねじ山高さを変えた、ねじリードＬ（図２を参照）、ピッチｐ（Ｌ／２）の２条ねじからなるテーパ雄、雌ねじ部１１、１２において、雄ねじ山１３、１３ａ、雌ねじ山１７、１７ａが、それぞれのねじ山頂面１４、２２の点と仮想テーパＴが接する状態で、尚かつ雄ねじ山１３のスタビングフランク面１５とねじ山頂面１４とのコーナ部２４が、テーパ雌ねじ部１２の雌ねじ山１７のスタビングフランク面２５とねじ山頂面２２とのコーナ部２７に接した状態、即ち差し込み位置の状態を示している。なお、雄ねじ山１３ａ及び雌ねじ山１７ａにおいて、雄ねじ山１３、雌ねじ山１７の各要素に対応するものには、図に添字ａを付けて説明している。
この状態から、テーパ雄ねじ部１１の雄ねじ山１３のコーナ部２４がテーパ雌ねじ部１２の雌ねじ山１７のコーナ部２７をすり抜ければ、コーナ部２４は管継手１０の管軸Ｃに平行な面Ｄ（破線で示す）に沿って下方に落下し、一つ下の雌ねじ山１７ａを僅かにかわして、その下の雌ねじ山１７のスタビングフランク面２５の点２８に着地する。つまり、高さの低い雄ねじ山１３ａ、雌ねじ山１７ａを、高さの高い雄ねじ山１３が、高さの高い雌ねじ山１７に着地するのに妨げとならない程度に低くしておけばよい。こうして首尾よく、高さの高い雄ねじ山１３のスタビングフランク面１５が、高さの高い雌ねじ山１７のスタビングフランク面２５に重なれば、この時の雄ねじ山１３と雌ねじ山１７の重なりｗは最大となる。
【００１９】
このように雄ねじ山１３のスタビングフランク面１５が旨く雌ねじ山１７のスタビングフランク面２５に着地できるのは、図から明らかなように、一つおきに低いねじ山を配置していることに加え、角ねじ又は台形ねじのように所定の幅を有する雄ねじ山１３のねじ山頂面１４と雌ねじ山１７のねじ山頂面２２とが、差し込み時に競り合うことがないように、管軸Ｃに平行な面Ｄに対してねじテーパ角αと反対側にスタビング逃げ角βを設けて傾斜しているからである。理想的にはこれらねじ山頂面１４、２２は管軸Ｃに平行（図１の破線の補足線）でも競り合うことはないが、テーパ雄ねじ部１１の差し込み時には僅かな傾きがあるので、実際には雄、雌ねじ山１３、１７同士が競り合うこともあり得る。スタビング逃げ角βは大きい方がねじ込み容易性には優れるが、反面大き過ぎると継手引張時に荷重を受け持つロードフランク面２３、２３ａの高さｈが低くなり、テーパ雄ねじ部１１がテーパ雌ねじ部１２から抜け易くなる問題があるので、必要以上に大きくすることは適当でない。特に、雄ねじ山１３、１３ａ、雌ねじ山１７、１７ａの高さを低くすること自体でねじ山高さを犠牲にしているので、ねじ山頂面１４、２２の傾斜角はこの点も考慮して、必要ねじ高さを確保するように決定する。なお、図１及び図２中符号１６はパイプ、１８は谷部、１９はパイプ、２６は雌ねじ山１７のロードフランク面を示す。
【００２０】
図２に示す管継手１０は、雄ねじ山１３のコーナ部２４が仮想テーパ面Ｔに接して止まる位置が、図１の場合に比べて１ピッチＰだけねじ込み方向に進み、図のねじリードＬの中央に位置する状態を示す。テーパ雄ねじ部１１の雄ねじ山１３のコーナ部２４をねじリードＬの中央に設定している理由は、ねじのスタンドオフ公差及び僅かでも傾きを伴ったスタビング作業であっても、雄ねじ山１３のスタビングフランク面１５を安定してテーパ雌ねじ部１２の雌ねじ山１７のスタビングフランク面２５に着地させるためである。ねじのスタンドオフ公差による雄ねじ山１３の雌ねじ山１７に対する相対的ずれの範囲は、スタンドオフ公差をそれぞれｓとすれば、図２に示すｓの範囲となる。
もしコーナ部２４がｓの範囲の上方端に偏れば、雌ねじ山１７のコーナ部２７をすり抜け難い方向となり、一方、反対にｓの範囲の下方端に偏れば、雌ねじ山１７のコーナ部２７までの距離が近くなり、着地時の両方のスタビングフランク面１５、２５の重なりが狭くなるので、安定がよくない方向となる。
【００２１】
従って、ねじ切り時の刃物パス計算においては、雄ねじ山１３と雌ねじ山１７の仮想テーパ面Ｔが接した状態において、図２のコーナ部２４（図中○）が雌ねじ山１７のねじリードＬの中央に位置するようにパスデザインする必要があり、ねじのスタンドオフ公差が小さく、精度の良いテーパねじ加工が必要となる。○を刃物の基準位置と考えれば、それらが雄ねじ切りパスでは、（ｒ、Ｚ_m）を通過するように、一方、雌ねじ切りパスでは、（ｒ、Ｚ_f）を通過するように、ねじ切り開始時の雄ねじ切り刃物、雌ねじ切り刃物とパイプ１６、１９それぞれとの関係を設定し、その時の刃物運動面がそれぞれパイプ１６、１９と交わるパイプ１６、１９の周方向位置に印Ｓ₁、Ｓ₂を付けておく。こうすることで、印Ｓ₁、Ｓ₂の付いたテーパ雄ねじ部１１とテーパ雌ねじ部１２をその印Ｓ₁、Ｓ₂の位置を円周方向に一致させて差し込めば、必ず図２に示す位置関係、即ち雄、雌ねじ山１３、１７のねじ山頂面１４、２２が競ることなく、雄ねじ山１３のスタビングフランク面１５が雌ねじ山１７のスタビングフランク面２５に重なることが可能な元の雄ねじ列と雌ねじ列との位置関係を再現でき、円滑なテーパ雄ねじ部１１の差し込み及びそれに続くねじ込みが可能となる。
【００２２】
図３は管継手１０のテーパ雄ねじ部１１とテーパ雌ねじ部１２とが締め付けを終了した状態、即ち嵌合状態を示している。
本実施の形態に係る管継手１０の場合のテーパねじ形状の特徴は、スタビングフランク面１５、１５ａ、２５、２５ａに比べロードフランク面２３、２３ａ、、２６、２６ａの高さが低くなることである。このことは先に述べたテーパ雄ねじ部１１の抜けを惹起する可能性があるので、その抵抗を高めるために次の２つの方法を採用している。
第１は、図３に示すように、ロードフランク面２３ａ、２６ａを管軸Ｃに対する垂直面Ｖ_sより抜け難い方に角度γだけ傾けることである。
第２は雄、雌ねじ山１３、１７のねじ山頂面１４、２２の全面をスタビング逃げ角βとするのでなく、スタビングフランク面１５、１５ａ、２５、２５ａに近い側のみスタビング逃げ角βとし、残りのロードフランク面２３、２３ａ、２６、２６ａに近い側を平行とするか、逆にスタビングフランク面１５、１５ａ、２５、２５ａに近い側のみ平行とし、残りのロードフランク面２３、２３ａ、２６、２６ａ側にスタビング逃げ角度βを適用することにより、少しでもロードフランク面２３、２３ａ、２６、２６ａの高さｈが低くなるのを回避している。なお、図３中の破線は、ねじ山頂面１４、２２を管軸Ｃに平行にした場合の補足線で、ロードフランク面２３、２３ａ、２６、２６ａの嵌合高さの改善代を示している。
【００２３】
以上、２条ねじの例を詳しく述べてきたが、締め込みは条数が増す程速くなる。そこで、３条ねじ、４条ねじについても、ねじ山の高さの高低の付け方について触れておく。図４（Ａ）は３条ねじで、高いねじ山を２つおき、即ち（条数−１）山おきに配置した場合を示す。
雄ねじ山１３ｃは、雌ねじ山１７ｃをすり抜けた状態で、雌ねじ山１７ｄに着地が見通せる位置にある。スタビングフランク面の重なりも広く取れ、ねじリードＬ内の広い範囲で安定して雌ねじ山１７ｄに着地可能である。しかし、嵌合した状態（二点鎖線）を想像すると、嵌合高さが図示のように狭くなる欠点がを併せ持つことになる。なお、図４（Ａ）中符号１３ｄは高さの高い雄ねじ山を示す。
【００２４】
図４（Ｂ）は、この欠点を解消するため、スタビング位置と着地幅を犠牲にして、高さの高い雌ねじ山１７ｅ、１７ｆの中間の雌ねじ山１７ｇ、１７ｈの高さを高めにしたものである。雄ねじ山１３ｅ、１３ｆはそれぞれ雌ねじ山１７ｈ、１７ｆに着地可能である。なお、図４（Ｂ）中符号１３ｇ、１３ｈも雄ねじ山を示す。
図５（Ａ）は４条ねじで、高いねじ山を１つおきに配置した場合を示す。スタビング性（差し込みからねじ込みまでの作業性）及びねじ嵌合状況を２条ねじと同様とし、ねじ込み速さを２条ねじの倍にできる。雄ねじ山１３ｉ、１３ｋはそれぞれ雌ねじ山１７ｋ、１７ｎに着地可能である。
図５（Ｂ）は４条ねじで、高いねじ山を３つおき、即ち（条数−１）山おきに配置した場合を示す。雄ねじ山１３ｐは雌ねじ山１７ｐをすり抜けた状態で、雌ねじ山１７ｔに着地が見通せる位置にある。図４（Ａ）と同様、スタビング性は良好であるが、継手効率を犠牲にしている。ねじ切り工程で雄ねじ山と雌ねじ山のねじ列相対位置が、制御できるのであれば、図４（Ｂ）及び図５（Ａ）の場合でも、スタビング性には十分余裕があるので、図４（Ａ）及び図５（Ｂ）タイプのねじ山を高低配列したものより、図４（Ｂ）及び図５（Ａ）の方が継手効率も勘案するのであれば、適当である。
【００２５】
また、このように条数を増やしても、スタビング時、雄ねじ山の通り抜けをよくするために、高いねじ山のねじ山頂面にねじ列テーパ面と反対の傾斜を付けたり、丁度いい位置に填まり込むようにねじ加工時、パイプに印を付けておくなどの技術的考え方は、上述の２条ねじの場合と同様である。
【００２６】
【実施例】
続いて、前記実施の形態に係る管継手の実施例について、図７及び図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら説明する。図７及び図８は、７インチのＡＰＩバットレスねじ継手を原形とし、前記実施の形態に係る管継手を基にスタビング性及び迅速締め込み性を改良した継手である。なお、図７は管継手の嵌合状態での取り合い寸法を示す断面図である。
ＡＰＩバットレスねじ継手と異なるねじ諸元は、２条ねじとしていること、ピン、ボックスそれぞれの雄、雌ねじ山のねじ山頂面が管軸Ｃに対してねじ列テーパ面ＰＴ、ＢＴと反対側に３°傾斜し、ロードフランク面が管軸Ｃに垂直な面に対して、ＡＰＩバットレスねじ継手の場合とは反対方向に３°傾斜し、さらにスタビングフランク面を３０°傾斜している点である。
【００２７】
このような要領でねじ継手加工を行い、テーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に差し込んで、その状態からそのままねじ込みが可能かどうか試した。その結果、管軸Ｃが傾かないようにテーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に注意深く挿入すれば、３６０°のどの位置に差し込んでも、そのままねじ込むことが可能であることを確認した。
また、当然であるが、２条ねじとしているため、締め込み回転数も通常のＡＰＩバットレスねじ継手の半分にできた。さらに、軸芯ずれをなくすために、テーパ雌ねじ部の先端（又は管端部とも呼ぶ）に２００ｍｍの円筒をスタビングガイドとして溶接して、同じ作業を実施したところ、芯合わせに神経を使うことなくスタビング、ねじ込みの連続作業が可能であることも確認できた。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１〜７記載の管継手においては、多条ねじを適用し、奇数条の場合は、（条数−１）山おきに配置された高い雄、雌ねじ山と、高い雄、雌ねじ山間に配置された低い雄、雌ねじ山とからなるねじ列とし、偶数条の場合は、高い雄、雌ねじ山と低い雄、雌ねじ山とを交互に配置したねじ列とするか、又は（条数−１）山おきに配置された高い雄、雌ねじ山と、該高い雄、雌ねじ山間に配置された低い雄、雌ねじ山とからなるねじ列としているので、１ねじリード内の多条ねじの山形状を工夫することにより、テーパ雄ねじ部の差し込み位置からそのままねじ込むことができると共に、ねじ込み作業を容易かつ迅速に行なうことができる。
特に、請求項２記載の管継手においては、雄ねじ山のねじ山頂面と雌ねじ山のねじ山頂面は、角ねじ又は台形ねじのように所定の幅を有し、両ねじ山頂面を、管軸に平行な面に対して平行又は、ねじ列テーパ面と反対方向に傾斜させているので、テーパ雄ねじ部を３６０°のどの位置で差し込んでも差し込み及びそれに続くねじ込みの連続作業がより円滑に行なえる。
請求項３記載の管継手においては、雄ねじ山のねじ山頂面と雌ねじ山のねじ山頂面は、角ねじ又は台形ねじのように所定の幅を有し、両ねじ山頂面の一部を管軸に平行にすると共に、残りの両ねじ山頂面を管軸に平行な面に対してねじ列テーパ面と反対方向に傾斜させているので、ロードフランク面の高さを大きく保つことができ、抜け難いねじ継手形状にできる。
【００２９】
請求項４記載の管継手においては、テーパ雄ねじ部をテーパ雌ねじ部に差し込む際、雄ねじ山のねじ山頂面に接する仮想テーパ面と雌ねじ山のねじ山頂面に接する仮想テーパ面とが競り合う状態において、そのままテーパ雄ねじ部を鉛直方向に下げると雄ねじ山のねじ山頂面が雌ねじ山のねじ山頂面に競ることなく、雄ねじ山のスタビングフランク面が雌ねじ山のスタビングフランク面に重なることが可能な元の雄ねじ列と雌ねじ列との位置関係を再現できるように、ねじ切り加工時にテーパ雄ねじ部及びテーパ雌ねじ部の円周方向に符合させる印を付けているので、テーパ雄ねじ部の差し込み位置からそのままねじ込むことができると共に、ねじ込み作業をさらに容易かつ迅速に行なうことができる。
請求項５記載の管継手においては、ねじ切り加工時のテーパ雄ねじ部及びテーパ雌ねじ部のそれぞれのねじ列テーパ面の相対的直径誤差を考慮して、ねじの加工誤差を考慮しない理想的な雄ねじ列及び雄ねじ列の差し込み直後のねじ込みを可能とする所定範囲の適正位置関係の内、テーパ雄ねじ部の雄ねじ山のねじ山頂面とスタビングフランク面とのコーナ部の位置が常に適正範囲の中央に来るようにしているので、ねじの加工誤差に無関係にテーパ雄ねじ部の差し込み及びそれに続くねじ込みの連続作業が可能である。
請求項６記載の管継手においては、理想状態において、適正範囲がねじの加工誤差より大きいので、さらにテーパ雄ねじ部の差し込み及びそれに続くねじ込みの連続作業が改善される。
請求項７記載の管継手においては、テーパ雌ねじ部の管端部にテーパ雌ねじ部に続くスタビングガイドを備えているので、テーパ雄ねじ部がスタビングガイドに案内されて、軸芯が出るため、差し込み及びねじ込み作業が容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る管継手が適用されるテーパねじ継手のスタビングフランク面の重なりが最大となる差し込み位置状態を説明する断面図である。
【図２】同テーパねじ継手の差し込み適正範囲の状態を説明する断面図である。
【図３】同テーパねじ継手の嵌合状態を説明する断面図である。
【図４】同テーパねじ継手が３条の場合のねじ形状の断面図である。
【図５】同テーパねじ継手が４条の場合のねじ形状の断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る管継手の変形例の断面図である。
【図７】同管継手の実施例の嵌合状態での寸法図である。
【図８】同詳細寸法図である。
【図９】従来例に係る管用テーパ角ねじを有する管継手のねじ込み開始の状況を説明する断面図及びその拡大図である。
【図１０】ＡＰＩバットレスねじ継手のねじ形状及びこれを使用した管継手ののねじ込み開始の状況を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０管継手１１テーパ雄ねじ部
１２テーパ雌ねじ部１３雄ねじ山
１３ａ雄ねじ山１３ｃ雄ねじ山
１３ｄ雄ねじ山１３ｅ雄ねじ山
１３ｆ雄ねじ山１３ｇ雄ねじ山
１３ｈ雄ねじ山１３ｉ雄ねじ山
１３ｊ雄ねじ山１３ｋ雄ねじ山
１３ｍ雄ねじ山１３ｎ雄ねじ山
１３ｐ雄ねじ山１３ｑ雄ねじ山
１３ｒ雄ねじ山１３ｓ雄ねじ山
１３ｔ雄ねじ山１４ねじ山頂面
１４ａねじ山頂面１５スタビングフランク面
１５ａスタビングフランク面１６パイプ
１７雌ねじ山１７ａ雌ねじ山
１７ｃ雌ねじ山１７ｄ雌ねじ山
１７ｅ雌ねじ山１７ｆ雌ねじ山
１７ｇ雌ねじ山１７ｈ雌ねじ山
１７ｉ雌ねじ山１７ｊ雌ねじ山
１７ｋ雌ねじ山１７ｍ雌ねじ山
１７ｎ雌ねじ山１７ｐ雌ねじ山
１７ｑ雌ねじ山１７ｒ雌ねじ山
１７ｓ雌ねじ山１７ｔ雌ねじ山
１８谷部１８ａ谷部
１９パイプ２０先端
２０ａ先端２２ねじ山頂面
２２ａねじ山頂面２３ロードフランク面
２３ａロードフランク面２４コーナ部
２４ａコーナ部２５スタビングフランク面
２５ａスタビングフランク面２６ロードフランク面
２６ａロードフランク面２７コーナ部
２７ａコーナ部２８点

Claims

管の先端部の外周面にテーパ雄ねじ部を形成したピンと、短管の両端部の内周面に前記テーパ雄ねじ部に螺合するテーパ雌ねじ部を形成したボックスとをねじ込む管継手において、
多条ねじを適用し、奇数条の場合は、（条数−１）山おきに配置された高い雄、雌ねじ山と、該高い雄、雌ねじ山間に配置された低い雄、雌ねじ山とからなるねじ列とし、
偶数条の場合は、高い雄、雌ねじ山と低い雄、雌ねじ山とを交互に配置したねじ列とするか、又は（条数−１）山おきに配置された高い雄、雌ねじ山と、該高い雄、雌ねじ山間に配置された低い雄、雌ねじ山とからなるねじ列とすることを特徴とする管継手。
前記雄ねじ山のねじ山頂面と前記雌ねじ山のねじ山頂面は、角ねじ又は台形ねじのように所定の幅を有し、前記両ねじ山頂面を、管軸に平行な面に対して平行又は、ねじ列テーパ面と反対方向に傾斜させる請求項１記載の管継手。
前記雄ねじ山のねじ山頂面と前記雌ねじ山のねじ山頂面は、角ねじ又は台形ねじのように所定の幅を有し、前記両ねじ山頂面の一部を管軸に平行にすると共に、残りの該両ねじ山頂面を前記管軸に平行な面に対してねじ列テーパ面と反対方向に傾斜させる請求項１記載の管継手。
前記テーパ雄ねじ部を前記テーパ雌ねじ部に差し込む際、前記雄ねじ山のねじ山頂面に接する仮想テーパ面と前記雌ねじ山のねじ山頂面に接する仮想テーパ面とが競り合う状態において、そのまま前記テーパ雄ねじ部を鉛直方向に下げると前記雄ねじ山のねじ山頂面が前記雌ねじ山のねじ山頂面に競ることなく、前記雄ねじ山のスタビングフランク面が前記雌ねじ山のスタビングフランク面に重なることが可能な元の雄ねじ列と雌ねじ列との位置関係を再現できるように、ねじ切り加工時に前記テーパ雄ねじ部及び前記テーパ雌ねじ部の円周方向に符合させる印を付けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の管継手。
ねじ切り加工時の前記テーパ雄ねじ部及び前記テーパ雌ねじ部のそれぞれのねじ列テーパ面の相対的直径誤差を考慮して、ねじの加工誤差を考慮しない理想的な雄ねじ列及び雄ねじ列の差し込み直後のねじ込みを可能とする所定範囲の適正位置関係の内、前記テーパ雄ねじ部の雄ねじ山のねじ山頂面とスタビングフランク面とのコーナ部の位置が常に適正範囲の中央に来るようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の管継手。
理想状態において、前記適正範囲が前記ねじの加工誤差より大きい請求項５記載の管継手。
前記テーパ雌ねじ部の管端部に該テーパ雌ねじ部に続くスタビングガイドを備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の管継手。