KR920006385B1 - 시일링 장치를 포함하는 강관용 조인트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

시일링 장치를 포함하는 강관용 조인트 및 그 제조방법

본 발명은 강관용의 나삿니가 있는 조인트에 관한 것으로서, 특히 석유산업에서 사용가능한 나사선의 레벨에 시일링 장치가 설치된 강관용의 나삿니가 있는 조인트에 관한 것이다.

석유산업에서 사용되는 강관용 조인트는 많은 특성을 가지고 있으므로 조정하기 어렵고, 그리고 그러한 조인트는 조립하기 쉽고 또한 쉽게 손상되지 않아야 하며 그것의 내부나 외부로 부터 가해지는 매우 강한 압력에 대해서도 시일링을 완전하게 보장해야 된다. 또한 조인트를 다른 요소들과 다시 죄는 동안 시일링의 상태에 악영향을 주지 않고 조인트의 요소들을 서로 교환할 수 있어야 할 필요성이 있다.

현재 석유산업에서 주로 사용되는 나삿니가 있는 조인트는 거의 대부분이 원추형(원통형일 수도 있음)으로 된 암나사선과 숫나사선을 구성하고 있고 그리고 두 요소로 된 강관의 기계적인 보존이 조인트에 가해지는 축방향의 장력을 지탱할 수 있게 한다.

대부분의 경우에 있어서 공지된 조인트에는 선정된 죄임 토르크가 행해졌을때 숫요소가 암요소에 대해 움직이지 못하도록 하는 스크류 스토퍼가 있다. 이러한 형태의 조인트에는 한쌍 이상의 시일링 표면이 포함되어 있는데, 이러한 시일링 표면은 조인트를 죄는 동안 시일링을 얻기 위해 충분한 압력을 각각에 가하면 서로 접촉될 수 있도록 배치되어져 있다.

대부분의 경우에 이러한 것을 금속대 금속의 접촉으로 행해지지만, 시일링 표면상에 변형되어서 조인트의 시일링을 확실하게 하는 PTFE고리등과 같은 플라스틱으로 만들어진 조인트가 설치되는 경우도 있다.

PTFE등으로 만들어진 그러한 고리형 조인트가 암요소의 홈이나, 시일링 표면의 레벨에 또는 나사선의 레벨에 설치되어서 조인트를 죄는 동안 숫요소가 조인트의 형태를 변형시켜 그 조인트의 처음 형상을 잃게 하여 숫요소의 형상에 그 조인트의 형상이 적합하게 되도록 하는 것이 공지되어져 있다.

이러한 플라스틱 조인트는 설치하기 어려운 결점이 있고 또 실제상에서 조인트를 분해하고 또 재조립할때마다 변형시켜야 한다는 등의 결점을 가지고 있다. 암요소의 홈에 간단하기 설치되는 이러한 플라스틱 고리로 구성된 조인트는 효과적인 면에서 매우 강하게 변형되어서 숫요소가 그것의 나삿니에 상감되도록 되어져야만 한다.

실제상에 있어서 이와 같이 하면 플라스턱 조인트가 파괴되게 되고 조인트 요소의 설치가 더 늦어지게 되기 때문에 유용하지 못하다. 또한 변형시키는동안 플라스틱 조인트에 부가되는 실질적인 충격에 기인하여 플라스틱 고리가 변위되어 그것이 홈에서 부터 이탈되어져서 그것의 역할을 수행하지 못하는 경우도 있다.

빌딩에다 물등을 공급시키는데 사용되는 나사를 죄는 조인트를 시일링 시키기 위해 사용하는 기술로서 죄임상태를 보장하기 위해 나사를 죄는 동안 변형되어지는 열가소성 물질로 어느 한 요소의 나사선을 덮어 씌우는 것이 공지 되어져 있다. 이러한 시일링 장치는 숫요소를 암요소 속으로 죄여서 넣기 전에 그 숫요소의 나사선에다 아마나 PTFE스트립을 감는것 대신 사용하는데 그 의도가 있다. 이러한 경우에 조인트를 풀어서 요소을 교체시켜 다시 죌때 요구되는 죄임의 정도를 유지하는 것이 불가능하다.

본 발명은 강관용 조인트 특히 석유산업용으로 사용되는 강관용 조인트의 나사선의 레벨에다 시일링을 만족스럽게 하는 것으로서, 이러한 시일링은 조인트의 어느 한 요소에 일체로 이루어진 플라스틱 요소에 의해 행해지며 이것은 이러한 요소를 계속 죄는 동안 신뢰 할 수 있게 다시 사용될 수 있다.

두 요소의 강관을 기계적으로 연결시키기 위해 숫요소의 나삿니를 반드시 축방향에서 암요소의 대응하는 나삿니에 적용시켜야 하고, 나사선이 원쁠대 모양으로 되어 있을 경우에는 가끔 방사 방향에서 적용시겨야한다. 죄여진 상태 에서 한 조인트의 나삿니의 윤곽을 조인트를 죄는 동안 서로에 강하게 적용되는 표면속으로 파괴시킬 수 있.고, 한편으로는 일정한 간격을 두고 서르 대향하고 있는 암요소와 숫요소의 표면속으로 파괴시킬 수도 있다.

상기 간격 사이에는 니사선에 존재하는 틈이 위치되어져 있다. 암요소와 숫요소의 표면이 서로로 부터 떨어져 있는 나삿니는 부분이 존재하기 때문에 지금까지 실제상에 있어서 이런형의 조인트의 나삿니의 레벨에서 시일링을 만족스럽게 행할 수 없었다. 암요소와 숫요소의 나삿니의 대응하는 표면 사이에 이러한 틈이 존재하면 나사선을 따라 나선형의 누설통로가 형성되기 때문에 이 레벨에서 시일링이 잘 되지 않게 된다. 본 발명은 나선형의 누설통로를 효과적으로 그리고 반복적으로 폐쇄시키기 위해 상기 통로를 따라 위치된 시일링 장치를 만드는데 근거를 두고 있다.

본 발명의 목적은 암요소와 숫요소가 나삿니에 의해서 서로 연결되는 형의 강관용 조인트 특히 석유산업용으로 유용한 강관용의 나삿니가 있는 조인트를 제공하는 것으로서, 나삿니의 일부 표면은 다른 요소의 나삿니에 죄여선 상태에서 강하게 적용되어 진다.

조인트의 적어도 한 요소가 한 나삿니 피치의 길이에 대응하는 축방향의 간격에서 깊이가 나삿니의 높이보다 더 큰 하나 이상의 홈을 포함하고 그리고 상기 홈에는 죄여진 상태에서 조인트의 한 요소와 다른 요소사이에 존재할 수 있는 틈의 크기와 형상에 대응하는 크기와 형상을 가진 합성물질로 만들어진 내장재가 장치되어 있는 특징이 있다. 상기 틈의 크기는 설치된 상태에서 조인트이 가능한 최대 틈을 허용하는 가공오차의 극한 값이다.

본 발명에 따른 조인트는 죄기 전에 모양이 형성되어 있고 죈 후에 조인트를 죄는 동안 발생될 수 있는 압축력의 덕분으로 다른 요소의 나삿니의 형상에 꽉맞는 외부 형상을 가진 합성 내장재가 채워진 홈을 한이상 가진 제1조인트 요소와 전체가 다 금속으로 되어 있는 종래형의 제2요소 또는 제1의 요소와 같은 내장재가 설비된 하나 이상의 홈을 포함하는 제2요소로 구성되어 있다.

이러한 조인트에서 상술한 나선형의 누설통로는 조인트가 죄여졌을때 합성내장재가 요소의 나사선의 주변전체에 탄력있게 지지 되기 때문에 홈의 레벨에서 밀봉된 형태로 차단 되어진다.

홈에 있는 합성 물질이 죄는 동안 다른 요소의 나사선의 형상에 적합하도록 형성되지 않기 때문에 이러한 합성물질은 약간의 압력을 받아 압축만 되고 암요소에 있는 홈에 PTFE등과 같은 합성물질로 만들어진 고리를 설치할 경우에 생기는 것과 같은 죌때 위치가 변위된다든지 변형되는 일은 없다. 그리고 이러한 합성물질을 홈의 벽에 강력하게 접착시키면 갑자기 제거될 위험도 없게 된다.

본 발명에 따라 적어도 하나의 요소에 형성되어 있는 홈이 나사선의 레벨에서 도브테일(dovetail)형으로 되어 있기 때문에 합성 물질로 만들어진 내장재가 다른 요소를 죄는 동안 생기는 충격의 영향을 받아 그것이 들어 있는 홈으로 부터 이탈되는 현상이 생기지 않게 된다.

합성 내장재를 수용하는 홈을 단지 하나만 형성시킬 경우에는 숫요소의 끝단 근처에 위치하는 나사선의 끝단 근처 부분에 대응하는 암요소의 부분에다 형성시키는 것이 좋다. 그러나 이러한 홈을 암요소의 나사선의 다른 위치에 형성시킬 수도 있고 숫요소의 나사선의 어느 위치에 형성시킬 수도 있다. 적어도 하나의 요소에 있는 홈에 내장되는 합성 내장재를 여러가지 방법으로 만들 수 있다.

본 발명에 따라 홈을 형성하고 있는 요소 속에다 홈을 형성하고 있는 요소에 죄어져야 되는 조인트 요소의 최소 허용 한도에 대응하는 크기로 된 나사선 또는 플라스틱 내장재에 압력이 가해지기를 원할 경우에는 상기 최소허용 한도보다 약간 작은 크기로 된 나사선을 가진 맨드릴을 죄여서 넣고 그리고 맨드릴에 형성되어 있는 다수의 채널속으로 홈의 레벨에서 합성물질을 주입시킨다.

상기의 합성물질은 중합되어서 홈의 표면상에 접착되고 본 발명에 따른 합성 내장재로 되어지며 조인트 요소와 일체로 되어진다. 하나의 변형예로서 맨드릴에다 채널을 형성시키지 않을 수도 있다. 이 경우에는 충분한 양의 합성물질을 홈에다 공급한 후 홈을 형성하고 있는 요소속으로 맨드릴을 죄여서 넣으면 된다.

본 발명의 다른예에 따라 중합되는 합성물질을 충분히 많이 하나의 조인트 요소에 형성되어 있는 홈에다 공급시키는 것이다. 이러한 경우에는 합성물질은 다른 요소에 대한 최소 가공오차에 대응하는 크기로 된 다른 요소의 나사선의 윤곽에 정확하게 대응하는 형상으로 되어지게 된다.

본 발명에 따른 합성물질로는 마세포 구조로된 "폴라탄(Polatbane)XPE 또는 RIM 160"등과 같은 우레탄 탄성 중합체, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 또는 폴리아미드등과 같은 것을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 관한 첨부도면을 간단히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 홈과 합성 내장재가 암요소에 형성되어 있는 조인트의 단면도이다.

제2도는 제1도의 II부분의 확대 단면도이다.

제3도는 제1도의 III부분의 확대 단면도이다.

제4도는 본 발명에 따른 합성 내장재의 한예를 나타내는 개략적인 단면도이다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에는 본 발명에 따른 조인트의 부분단면이 도시되어 있다. 이러한 조인트에는 내부 원추형 나사선(2)을 포함하는 암요소 즉 슬리브(1)가 있고, 암요소는 숫요소(3)의 대응하는 외부 원추형 나사선(4)에 의해 맞물려지게 된다. 암요소내에 형성되어 있는 스토퍼(5)는 숫요소의 끝단(6)이 죄여지는 것을 제한하여 암요소와 숫요소에 각각 형성되어 있는 한쌍의 표면(7)(8)이 금속대 금속의 형으로 단단하게 죄여지게 한다.

제2도에서, 숫요소(3)의 나삿니(9)가 암요소(1)의 리세스(10)에 맞물려 있는 상태를 볼 수 있다. 스토퍼(5)가 있고 나사선이 원추형이기 때문에 나삿니(9)의 측면(11)은 리세스(10)의 측면(12)에 맞대어서 축방향으로 강하게 적용되어 진다. 그리고 숫요소(3)의 나삿니의 바닥(13)은 암요소의 나삿니의 상단에(14)에 맞대어서 방사방향으로 강하게 적용되어진다.

도시된 예에서는 암나사의 상단이 숫나사의 공동에 맞대어서 지지되어 있지만 리세스(10)의 높이보다 나삿니(9)의 높이를 더 높게하여 반대로 되게 할 수도 있다. 이러한 상태에서 숫요소의 한 나삿니의 주변전체를 고려해 볼때 나삿니의 바닥(13)과 나삿니의 측면(11)상에서 암요소는 이 지역에서 단단하게 죄여질 수있도록 숫요소에 맞대어서 강하게 적용되어진다는 것을 알 수 있다.

즉 숫요소의 나삿니(9)의 뒷면(16)과 상단(15)의 레벨에서 암요소와 숫요소 사이에 반드시 틈이 생기게 된다.

제2도에서 "17"로 표시된 이러한 틈은 나삿니의 레벨에서 시일링이 만족스럽게 행해지지 않는다는 것을 의미한다. 한 나삿니의 레벨에서의 제2도에서 도시된 이러한 틈은 나사선을 따라 나선형으로 암요소와 숫요소 사이에서 계속된다는 것을 알 수 있다.

제1도에 도시된 합성 내장재(18d)는 하나 이상의 나삿니 피치의 레벨에서 이러한 틈을 완전히 폐쇄시켜 누설통로를 차단시키는 목적을 갖고 있다.

제3도는 제1도의 III부분의 확대도이다. 제3도에서 홈(18)에는 합성 내장재(18d)가 형성되어져 있다. 본 발명에 따라 나사선에 평행한 홈의 바닥(18a)은 홈을 포함하는 요소의 나삿니의 공동 보다 더 깊게 형성되어져 있다. 홈의 깊이가 나삿니 높이의 약 2배 정도인 것이 좋다.

본 발명의 좋은 예에 따라서 홈의 옆가장자리(18b)(18c)는 측면의 단면이 도브테일(dovetail)형이 되게 경사져 있고, 표면(18a)(18b)(18c)은 나팔형으로 서로 연결되어져 있다.

제3도에서 죈후에 홈에 내장되어 있는 본 발명에 다른 합성 내장재가 숫요소(3)의 나사선 둘레에 있는 공간전체를 점유하고 있는 것을 볼 수 있다. 특히 합성물질에 숫요소(3)의 나사선의 연속적인 부분(11)(15)(16)(13)등에 연속적으로 적용되어 있는 것을 볼 수 있다. 상술한 것과 같이 내장재와 홈의 폭은 나선형 누설채널에 완전히 차단되도록 하기 위해 하나의 나삿니 피치 보다 더 크게 되어져 있다.

본 발명에 따라 홈(18)에 있는 합성 내장재의 주변 가장자리는 다른 요소의 나사선이 가공 오차등에 기인하여 최소의 크기로 만들어 졌을 경우에도 다른 요소의 나사선과 합성 내장재 사이에 어떠한 틈도 형성되지 않도록 만들어져야 한다.

본 발명에 따라 합성 내장재와 홈을 함유하고 있는 요소에 죄여지는 요소의 정확한 크기에 관계없이 합성내장재와 다른 요소의 나사선 사이에 약간의 압축이 가해지는 것이 좋다. 이러한 형태에서, 우리들은 요소를 서로 교환하고 조인트를 여러번 죄고 푼 다음에도 신뢰도와 질이 양호한 나사선의 레벨에서의 죄임 상태를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 시일링은 단독으로 사용할 수도 있고 제1도에 도시된 조인트이 표면(7)(8)상에서 얻어지는 금속 대 금속 시일링등과 같이 다른 시일링과 함께 사용할 수도 있다.

제4도는 본 발명에 따른 합성내장재를 생산하는 장치를 나타낸다. 여기에서 사용되는 암요소(1)는 제1도에 도시된 것과 같은 것이다. 암요소(1)속으로 죄여져 있는 맨드릴(19)은 다른 금속요소에 대한 가능한 최소 크기에 대응하는 형태로 된 외부 원뿔대형 나사선을 포함한다.

홈(18)에서 합성물질이 약간 압축되기를 원할 경우에는 맨드릴(19)의 크기를 조인트 나사선의 제조오차에 의해 허용되는 최소 크기보다 약간 더 작게 하면 된다. 맨드릴(19)에는 주변에 구멍이 나있는 일련의 긴 채널(20)이 있고, 채널은 방사형으로 된 채널(21)에 의해 홈(18)의 공간에 연결되어 있다.

합성내장재를 생산하기 위해 맨드릴(19)의 나사선의 대응하는 표면에 비접착성 제품을 칠한 후 암요소(1)속으로 맨드릴을 죄여넣고 그리고 채널(20)을 통해 합성물질을 주입시켜 홈(18)의 공간을 채운다. 합성물질을 중합시킨 후 맨드릴을 풀어서 본 발명에 따른 합성 내장재를 얻는다.

이러한 합성 내장재는 숫요소가 암요소(1)속으로 죄여질때 나사선의 레벨에서 완전한 죄임을 부여하게 된다. 또 다른 제조공정에 따라 홈(18)에다 중합되어서 충분히 강하게 되는 합성물질을 충분하게 넣어서 상술한 것과 같은 크기에 대응하는 크기로 된 숫요소의 나사선의 윤곽을 만들 수도 있다. 사용되는 플라스틱 물질은 "Polathane XPE"로 알려진 것과 같은 우레탄의 화합물이다.

상술한 예는 단지 본 발명에 따른 한예에 불과한 것으로서 본 발명의 범위내에서 다양하게 변형시킬 수 있다는 것은 쉽게 이해될 것이다. 특히 기술된 예에서 암요소의 홈에 합성물질이 채워져 있지만 숫요소의 홈에다 합성물질을 채울 수도 있다. 나사선의 다른 위치에다 홈을 설정할 수도 있고, 본 발명에 따른 합성물질에 내장된 홈을 2개로 할 수도 있다.

본 발명에 따른 시일링 장치를 단독으로 사용할 수도 있고 또 다른 시일링 장치와 함께 사용할 수도 있다. 그리고 본 발명이 적용되는 조인트에다 스크류 스트퍼를 형성 시킬 수도 있고 형성시키지 않을 수도 있다. 또한 본 발명을 나사선이 원뿔대 모양인 조인트나 나사선에 원통형 모양인 조인트에 적용시킬 수도 있다. 최종적으로 암요소와 숫요소에다 시일링이 두개의 합성 내장재의 레벨에서 행해지도록 대응하는 두개의 홈을 형성시킬 수도 있다.

Claims (8)

1. 숫요소(3)와 암요소(1)가 나사선(4)에 의해 연결되고, 나삿니 표면의 부분(11,13)이 죄여진 상태에서 다른 요소의 나삿니의 부분(12,14)에 강하게 작용되며, 조인트의 적어도 하나의 부분이 하나 이상의 나삿니피치의 길이에 대응하는 축방향의 간격에서 하나 이상의 홈(18)을 형성하고 있고, 홈(18)의 깊이가 나삿니의 높이 보다 더 깊으며, 그리고 시일링 장치를 포함하고 있는 석유 산업용으로 유용한 강관용 나삿니가 있는 조인트에 있어서, 시일링 장치가 죄여진 상태에서 조인트의 암요소(1)와 숫요소(3)사이에 존재하고 설치된 상태에서 조인트의 가능한 최대의 틈을 허용하는 가공 오차의 허용한도인 크기로 되어 있는 틈(17)의 크기와 형상에 대응하는 크기와 형상을 가진 합성 내장재로 되어 있고, 그리고 합성 내장제가 계속 죄는 동안 영구적으로 변형되지 않게 되어 있는 것을 특징으로 하는 시일링 장치를 포함하는 강관용 조인트.
2. 제1항에 있어서, 합성 내장재의 크기가 설치된 상태에서 조인트의 가능한 최대 크기의 틈을 허용하는 가공오차의 허용한도에 대응하는 크기보다 약간 더 큰것을 특징으로 하는 조인트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 홈(18)의 단면이 도브테일형인 것을 특징으로 하는 조인트.
4. 제1항 또는 제 2 항에 있어서, 합성 내장재가 대응하는 홈(18)의 표면에 접착되는 것을 특징으로 하는 조인트.
5. 제1항 도는 제2항에 있어서, 단 하나의 홈에 합성 내장재가 들어있고, 상기 홈이 숫요소(3)의 끝단근처에 있는 암요소(l)의 나사선에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 조인트.
6. 제1항 도는 제2항에 있어서, 합성물질이 마세포 구조로 된 폴라탄 XPE 또는 RIM 160등과 같은 우레탄 탄성중합체, 폴리카 보네이트, 폴리올레핀 또는 폴리아미드로 만들어진 것을 특징으로 하는 조인트.
7. 홈(18)을 형성하고 요소 속에다 홈(18)을 형성하고 있는 요소에 죄여져야 되는 조인트 요소의 최소 허용한도에 대응하는 크기로 된 나사선 또는 상기 최소 허용한도 보다 약간 작은 크기로 된 나사선을 가진 맨드릴(19)을 죄여서 넣고, 맨드릴에 형성되어 있는 다수의 채널(20)(21)속으로 홈(18)의 레벨에서 중합된 후 대응하는 홈의 내부에 부착되어서 합성 내장재로 되는 합성 물질을 주입시키는 것으로 된 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 제1항에 따른 조인트의 내장재를 제조하는 방법.
8. 조인트의 암요소(1)에 형성되어 있는 홈(18)에다 중합되어서 최소 가공오차에 대응하는 크기로 된 다른 요소의 나사선에 정확하게 대응하는 형상으로 되는 합성물질을 넣어서 만드는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 제1항에 따른 조인트를 제조하는 방법.

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