KR20220000914A - 프리미엄 연결부의 토크 숄더 - Google Patents

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Abstract

나사산구비 관형 연결부는 외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀, 및 핀을 수용하기 위한 박스, 핀 시일 표면과 접촉하기 위한 박스 시일 표면 및 핀 토크 숄더와 접촉하기 위한 박스 토크 숄더를 포함한다. 핀 토크 숄더는 만곡된 핀 숄더 표면을 갖는다. 박스 토크 숄더는 만곡된 박스 숄더 표면을 갖는다.

Description

프리미엄 연결부의 토크 숄더 {TORQUE SHOULDER OF A PREMIUM CONNECTION}
관련 출원의 상호 참조
본원은 2017년 3월 3일에 출원된 미국 출원 번호 15/449,350 의 연속이며, 그 전체 내용은 여기에 참조로 원용된다.
본 발명은 오일 및 천연 가스 산업에서 사용될 수 있는 나사산구비 파이프 및 그러한 파이프용의 커넥터에 관한 것이다. 예를 들어, 파이프는 커넥터의 일 단부에서 박스에 끼워지는 핀을 갖는 단부를 가질 수 있으며, 파이프와 커넥터는 나사산결합에 의해 연결된다. 커넥터는 제 2 핀을 갖는 제 2 파이프를 위한 제 2 박스를 가질 수 있으므로, 파이프와 제 2 파이프는 커넥터를 통해 연결된다.
WO 공보 번호 84/04352 는 알려진 대로라면 2단 테이퍼형 나사산을 갖는 핀 부재들 및 박스의 커넥터 또는 관형 조인트를 기술하고 있다. 상보적인 밀봉 시일 표면들의 2 개의 금속 대 금속 시일이 제공된다. 후크형 나사산 및 박스 부재의 내부 종단 및 핀 부재의 단부에서의 리버스 앵글 토크 숄더들은 조인트 및 박스 및 핀 부재들을 더 특징짓는다.
US 특허 번호 4,623,173 은 알려진 대로라면 오일 파이프용의 스크류 조인트 커플링을 기술하고 있다. 주 밀봉 부분은 수나사의 단부에서 축방향으로 볼록한 밀봉 부분과 암나사의 내측에서 테이퍼진 밀봉 부분을 구비하고, 수나사의 단부 포인트는 암나사의 내측에 형성된 스토퍼의 단부 부분과 맞닿는다.
US 특허 번호 4,624,488 은 알려진 대로라면 핀 부재의 자유 단부 및 박스 부재의 카운터보어 상에 협력작동하는 내부 원뿔대형 밀봉 표면들을 갖는 관형 연결부를 기술하고 있다. 핀 부재의 내부 밀봉 표면은 핀 부재의 단부에 인접한 관형 연결부의 축선으로부터 실질적으로 14도로 내향으로 경사져 있다. 박스 내부 밀봉 표면의 경사 각도는 핀 내부 표면의 경사 각도와 실질적으로 동일하다. 연결부의 축선에 대해 실질적으로 평행한 핀 부재의 내부 표면의 경사 각도보다 작은 정도로 경사지는 핀 부재의 원위-근위 단부로부터 원위 단부까지 배치된 파일럿 표면 또는 불 노우즈 (bull nose) 는 증가된 엔드-오브-핀 플랫 두께 (end-of-pin flat thickness) 를 규정한다.
US 특허 번호 7,334,821 은 알려진 대로라면 수형 나사산구비 요소 및 암형 나사산구비 요소를 갖는 나사산구비 관형 연결부를 기술하고 있다. 수형 나사산구비 요소는 수형 나사산과 자유 단부를 가지며, 나사산과 자유 단부 사이에 나사산없는 립을 갖는다. 암형 나사산구비 요소는 내부 테이퍼형 암형 나사산 및 암형 나사산과 러그 사이의 나사산없는 부분을 갖는다. 암형 나사산구비 요소는 환형 축방향 맞닿음 표면을 포함한다. 암형 나사산에서의 수형 나사산의 완전한 구성 후에, 자유 단부는 환형 축방향 맞닿음 표면에 대해 지지되며, 다른 베어링 표면은 방사상으로 간섭하고 금속-금속 접촉 압력하에서 금속-금속 밀봉 표면을 구성한다.
'821 특허에서, 다른 축방향 맞닿음 표면은 따라서 수형 나사산구비 요소의 자유 단부의 전방 표면에 형성되고, 단일 립 밀봉 표면은 나사산의 단부로부터 축방향 거리로 립 상에 배치된다. 립은, 원위 축방향 맞닿음 표면과 단일 립 밀봉 표면 사이에서, 립 밀봉 표면과 구별되는 암형 나사산구비 부재에 대면하는 주변 표면을 갖는 어펜딕스를 포함한다.
US 공보 번호 2014/0145433 은 알려진 대로라면 핀 및 박스 부재를 포함하는 관형 연결부를 기술하고 있다. 핀 부재는 제 1 스레드 구조체 및 제 1 스레드 구조체로부터 핀 부재를 따라 축방향으로 이격된 나선형 토크 숄더를 갖는다. 박스 부재는 제 2 스레드 구조체 및 제 2 스레드 구조체로부터 박스 부재를 따라 축방향으로 이격된 제 2 나선형 토크 숄더를 갖는다. 회전시, 나선형 토크 숄더들은 서로 맞물린다.
파이프와 같은 핀을 갖는 나사산구비 튜브와 커넥터와 같은 박스를 갖는 나사산구비 튜브 사이의 프리미엄 연결을 구성하는 동안, 다음 순서가 발생한다: (1) 스레드 크레스트가 닿을 때까지 파이프상의 핀이 커넥터에 찔러진다; (2) 이어서, 핀 시일 표면이 초기에 박스 시일 표면에 닿을 때까지 핀이 박스에 나사결합되어 "핸드 타이트 (hand tight)" 라고 불리우는 위치를 규정한다; (3) 핀의 단부, 이른바 토크 숄더가 박스 상에서 대응 토크 숄더에 막 닿을 때까지 핀이 박스에 더 나사결합되어 "숄더 타이트 (shoulder tight)" 라고 불리우는 위치를 규정하고, 핸드 타이트로부터 숄더 타이트로의 이러한 추가적인 회전에 의해 핀과 박스 시일들 사이에 억지 끼워맞춤 (interference fit) 이 유발되고; (4) 이어서, 핀이 추가로 조여져서 추가적인 토크를 생성하여 "파워 타이트 (power tight)" 라고 불리우는 최종 구성 위치를 규정한다.
연결이 핸드 타이트 위치에 있을 때 핀 토크 숄더와 박스 토크 숄더 사이의 거리는 "스탠드오프 (standoff)" 라고 불리운다. 숄더 타이트 위치에 도달하면 스탠드오프가 제거된다. 스탠드오프가 제거되는 동안 핀 시일 표면과 박스 시일 표면이 접촉하기 때문에 큰 스탠드오프는 문제가 될 수 있다. 큰 스탠드오프를 줄이기 위해 많은 양의 회전이 필요한 경우, 시일 표면들의 골링 (galling) 이 발생하여 시일들이 위태로워진다.
본 발명의 목적은 핀을 박스에 고정하거나 가두어서 박스에 대한 핀의 이동을 감소시키거나 제거하는 토크 숄더를 제공하는 것이다. 예를 들어, 토크 숄더는 핀이 방사상으로 움직이거나 구부러지거나 변형되는 것을 방지한다.
대안적인 또는 추가적인 목적은 제조가 용이한 연결부를 제공하는 것이다.
본 발명은 나사산구비 관형 연결부를 제공한다. 이 나사산구비 관형 연결부는, 외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀; 및 핀을 수용하기 위한 박스로서, 외부 나사산과 상호작용하기 위한 내부 나사산, 핀 시일 표면과 접촉하기 위한 박스 시일 표면 및 핀 토크 숄더와 접촉하기 위한 박스 토크 숄더를 갖는, 상기 박스를 포함한다. 핀 및 박스는 종방향 축선을 규정한다. 핀 토크 숄더는 제 1 핀 숄더 표면 및 제 2 핀 숄더 표면을 갖고, 제 1 핀 숄더 표면은 제 1 각도로 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 제 2 핀 숄더 표면은 제 2 각도로 수직인 축선과 교차한다. 박스 토크 숄더는 제 1 박스 숄더 표면 및 제 2 박스 숄더 표면을 갖는다. 제 1 박스 숄더 표면은 제 3 각도로 종방향 축선에 수직인 축선과 교차하고, 제 2 박스 숄더 표면은 제 4 각도로 수직인 축선과 교차한다.
본 발명은 또 다른 나사산구비 관형 연결부를 추가로 제공한다. 이 나사산구비 관형 연결부는, 내부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀; 및 핀을 수용하기 위한 박스로서, 내부 나사산과 상호작용하기 위한 외부 나사산, 핀 시일 표면과 접촉하기 위한 박스 시일 표면 및 핀 토크 숄더와 접촉하기 위한 박스 토크 숄더를 갖는, 상기 박스를 포함한다. 핀 및 박스는 종방향 축선을 규정한다. 핀 토크 숄더는 핀 반경을 가지는 적어도 하나의 핀 숄더 표면을 갖고, 적어도 하나의 핀 숄더 표면은 종방향 축선에 대해서 만곡형이다. 박스 토크 숄더는 박스 반경을 가지는 적어도 하나의 박스 숄더 표면을 갖고, 적어도 하나의 박스 숄더 표면은 종방향 축선에 대해서 만곡형이다.
본 발명은 또한 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀을 제공하는 단계로서, 핀 토크 숄더는 제 1 방향으로 연장하는 제 1 핀 숄더 표면 및 제 2 방향으로 연장하는 제 2 핀 숄더 표면을 포함하는, 상기 핀을 제공하는 단계,
내부 나사산, 박스 시일 표면 및 자유 단부에서의 박스 토크 숄더를 갖는 박스를 제공하는 단계로서, 박스 토크 숄더는 제 3 방향으로 연장하는 제 1 박스 숄더 표면 및 제 4 방향으로 연장하는 제 2 박스 숄더 표면을 포함하는, 상기 박스를 제공하는 단계,
핀을 박스에 찔러서 외부 나사산과 내부 나사산을 서로 맞물리게 하는 단계,
핀 시일 표면이 박스 시일 표면에 접촉할 때까지 핀을 박스에 대해서 회전시키는 단계, 및
제 1 박스 숄더 표면이 제 1 핀 숄더 표면에 접촉하고 제 2 박스 숄더 표면이 제 2 핀 숄더 표면에 접촉할 때까지 핀을 박스에 대해서 추가로 회전시키는 단계.
본 발명의 바람직한 실시형태들이 다음의 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1d 는 당업계에 공지된 토크 숄더의 세부 사항을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b 는 제 2 구성 단계, 즉 핸드 타이트 위치에 있는 본 발명에 따른 오일 파이프를 위한 프리미엄 연결부의 단면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b 는 제 3 구성 단계, 즉 숄더 타이트 위치에서의 연결부를 나타낸다.
도 4 는 본 발명에 따른 오일 파이프를 위한 프리미엄 연결부의 단면도를 나타내고, 오일 파이프의 핀이 커넥터의 박스에 찔려져 있다.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명에 따른 그리고 도 2a 내지 도 4 에 도시된 바와 같은 토크 숄더의 세부 사항을 나타낸다.
도 6 내지 도 8 은 본 발명에 따른 토크 숄더들의 추가 실시형태들의 세부 사항을 나타낸다.
도 9 는 도 5a 및 도 5b 에 도시된 실시형태에 따른 핀에 가해지는 힘들의 힘 다이어그램을 나타낸다.
도 10a 및 도 10b 는 본 발명에 따른 토크 숄더의 또 다른 바람직한 실시형태를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b 는 본 발명에 따른 토크 숄더의 또 다른 바람직한 실시형태를 나타낸다.
도 1a 는 당업계에 공지된 바와 같은 종래의 토크 숄더 및 금속-금속 시일 조합을 도시한다. 박스 (1520) 는 박스 시일 표면 (1524) 및 박스 토크 숄더 (1526) 를 포함한다. 핀 (1420) 은 핀 시일 표면 (1424), 노우즈 (1428) 및 핀 토크 숄더 (1426) 를 포함한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 핀 시일 표면 (1424) 은 핀 (1420) 의 단부에 위치된다. 핀 (1420) 의 노우즈 (1428) 는 연결부가 형성될 때 핀 시일 표면 (1424) 과 핀 토크 숄더 (1426) 사이에 끼워진다. 핀 (1420) 과 박스 (1520) 의 연결부는 파이프 및 커넥터 (도시되지 않음) 의 종방향 축선을 정의한다. 축선 (X) 은 종방향 축선에 직각이며 핀 노우즈 (1428) 에서 토크 숄더 (1426, 1526) 의 단부를 통과한다. 핀 토크 숄더 (1426) 및 박스 토크 숄더 (1526) 는 각각 수직 축선 (X) 에 대해 각져있는 단일 숄더 표면을 포함한다. 토크 숄더 (1426, 1526) 와 수직 축선 (X) 사이에 형성된 내부 각도 (A) 는 예를 들어 대략 -15°, 즉 축선 (X) 으로부터 시계 방향으로 15°일 수도 있다. 이 경사 각도는 종래 기술에 공지되어 있다. 이 예에서, 핀 노우즈 (1428) 는 박스 시일 표면 (1524) 과 박스 토크 숄더 표면 (1526) 사이에 단단히 끼워져 있다. 예를 들어, US 특허 번호 7,334,821 을 참조한다.
도 1d 는 종래 기술에서 알려진 프리미엄 연결부를 도시한다. 도 1b 는 토크 숄더들 (1426, 1526) 이 막 접촉하기 시작할 때의 도 1d 의 연결부의 클로즈업을 도시한다. 갭 (Sc) 은 핀 (1420) 의 외부 표면과 박스 (1520) 의 카운터-보어 표면 사이에 존재하며, 조립의 용이성을 위해 필요하다. 각도 A 는 조립 후에 핀 (1420) 과 박스 (1520) 를 함께 잠금하는데 유리하지만, 도 1c 는 연결부의 추가 나사결합 동안에 각도 A 로 인해 핀 (1420) 이 박스 (1520) 내로 충돌하게 되는 것을 나타낸다. 이러한 바람직하지 않은 접촉은 조립 동안에 연결부의 적절한 위치결정을 막을 수 있고, 시일 표면 (1424, 1524) 또는 토크 숄더 (1426, 1526) 에 대한 손상을 유발시킬 수도 있다.
본 발명에 따르면, 종래 기술에 비해 이점을 가지는, 예를 들어, 핀의 이동이 제어될 수 있고 전술한 바람직하지 않은 접촉 및 시일 표면에 대한 손상이 감소될 수 있다고 하는 이점을 가지는 프리미엄 연결부가 제공된다. 프리미엄 연결부는 복수의 표면들을 갖는 핀 및 박스 토크 숄더들을 포함하고, 예를 들어, 각각의 토크 숄더는 도 2a 내지 도 11b 에 도시된 배향에 대해서 상부 및 하부 토크 숄더 표면을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 또 다른 특징은 또한, 도 2a, 3a 및 10a 에 도시된 바와 같이 숄더 표면들로부터 이격된 시일 표면들을 포함한다. 또 다른 특징은, 핀이 최종 위치에 있더라도 핀의 가장자리와 박스 또는 커넥터의 가장자리 사이에 존재하는 공간을 포함한다. 도 5a 및 6 내지 8 및 10a 를 참조한다.
바람직한 실시형태에서, 핀 및 박스의 쌍방의 토크 숄더, 상부 및 하부는 서로 동시에 접촉할 수 있다. 따라서 커넥터는 핀에 중립 트랩을 제공한다. 다른 바람직한 실시형태에서는, 핀과 박스의 하부 토크 숄더 표면들이 서로 접촉하기 전에 핀과 박스의 상부 토크 숄더 표면들이 서로 접촉할 수 있다. 이 실시형태에서, 핀은 아래로 구부러질 수 있다. 도 6 을 참조한다. 또 다른 바람직한 실시형태에서, 핀과 박스의 상부 토크 숄더 표면들이 서로 접촉하기 전에 핀과 박스의 하부 토크 숄더 표면들이 서로 접촉할 수 있다. 이 실시형태에서, 핀은 위로 구부러질 수 있다. 도 2b 및 3b 를 참조한다. 결과적으로, 핀의 이동이 원하는대로 제어될 수 있다.
도 4 는 제 1 단계, 즉 찔러진 위치에서의 오일 파이프 (10) 및 커넥터 (100) 의 단면도를 도시한다. 도 2a 및 2b 는, 회전이 발생한 후, 제 2 단계에서의 오일 파이프 (10) 및 커넥터 (100) 와의 연결을 도시한다. 오일 파이프 (10) 는 나사산구비 섹션 (22), 핀 시일 표면 (24) 및 자유 단부에서의 토크 숄더 (26) 를 갖는 핀 (20) 을 갖는다. 핀 토크 숄더 (26) 는 제 1 표면 (26a) 및 제 2 표면 (26b) 을 포함한다. 커넥터 (100) 는 2 개의 박스 (120, 120') 를 갖는다. 각각의 박스 (120, 120') 는 방사상 내향 돌출부 (150) 상에서 나사산구비 섹션 (122), 박스 시일 표면 (124) 및 토크 숄더 (126) 를 갖는다. 박스 토크 숄더 (126) 는 제 1 표면 (126a) 및 제 2 표면 (126b) 을 포함한다. 이 실시형태에서, 제 1 박스 숄더 표면 (126a) 은 제 1 핀 숄더 표면 (26a) 과 상보적이고, 제 2 박스 숄더 표면 (126b) 은 제 2 핀 숄더 표면 (26b) 과 상보적이다.
커넥터 (100) 는 도 4 에 도시된 바와 같이 2 개의 자유 단부 (102 및 102') 를 갖는다. 전술한 바와 같이, 찔러진 위치에서, 오일 파이프 (10) 는 핀 (10) 의 나사산구비 섹션 (22) 이 박스 (120, 120') 의 나사산구비 섹션 (122) 과 접촉할 때까지 커넥터 (100) 안으로 찔러지거나 위치된다. 핀 (10) 과 박스 (120, 120') 사이에서는 아직 회전이 발생하지 않았다. 핀 (10) 과 박스 (120, 120') 의 회전은 연결을 형성한다.
이 제 2 구성 단계는 나사산들 (22, 122) 또는 시일 표면들 (24, 124) 이 서로 막 접촉하기 시작하는 핸드 타이트 위치로서 알려져 있다. 핀 (20) 의 나사산 (22) 은 박스 (120) 의 나사산 (122) 과 맞물린다. 핀 시일 표면 (24) 및 박스 시일 표면 (124) 은 막 접촉하기 시작한다. 핸드 타이트 위치에서, 핀 토크 숄더 (26) 및 박스 토크 숄더 (126) 의 제 1 표면들 (26a, 126a) 사이에는 갭 또는 스탠드오프 "Sa" 가 존재하고, 핀 토크 숄더 (26) 및 박스 토크 숄더 (126) 의 제 2 표면들 (26b, 126b) 사이에는 갭 또는 스탠드오프 "Sb" 가 존재한다. 이 실시형태에서, 스탠드오프 Sa 는 예를 들어 대략 0.060 인치이고, 스탠드오프 Sb 는 예를 들어 대략 0.030 인치이다. 스탠드 오프 Sa 및 Sb 는 설계된 시일 간섭 및 시일 각도의 결과로서 변할 수 있고 동일할 필요는 없다.
노우즈 (27) 는 핀 (20) 의 단부에서 연장된다. 노우즈 (27) 는 핀 (20) 의 내부 표면 (21) 과 외부 표면 (23) 사이에서 그리고 축선 (P), 즉 종방향 축선에 대해 수직한 축선의 방향으로 토크 숄더 (26) 의 길이를 따라 위치한다. 노우즈 (27) 는 토크 숄더 (26) 의 제 1 표면 (26a) 과 제 2 표면 (26b) 을 연결하는 정점이다. 이 실시형태에서, 제 1 표면 (26a) 은 외부 표면 (23) 으로부터 노우즈 (27) 까지 일 방향으로 그리고 파이프 (10) 의 외주 주위에서 제 2 방향으로 연장된다. 제 2 표면 (26b) 은 내부 표면 (21) 으로부터 노우즈 (27) 까지 일 방향으로 연장되고 파이프 (10) 의 내주 주위에서 제 2 방향으로 연장된다. 노우즈 (27) 의 위치는 도 1a 에 도시된 노우즈 (1428) 의 위치와 다르다. 도 1a 에서는, 노우즈는 핀 (1420) 의 외부 표면에서 그리고 핀 시일 표면 (1424) 에서 또는 그 근처에서 토크 숄더 (1426) 의 일 단부에 위치된다. 도 2a 내지 11 에 도시된 바와 같이, 노우즈 (27) 는 핀 토크 숄더 (26) 의 일 단부에 위치되지 않는다. 대신에, 노우즈 (27) 는 프로파일 뷰에서 숄더 (26) 의 길이와 관련하여 핀 토크 숄더 (26) 의 중간 또는 중앙 부분에 있다. 노우즈 (27) 의 형상은 다양할 수 있으며, 예를 들어, 각형, 소켓, 평평한 모서리, 불 노우즈, 벌브, 원뿔, 둥근 모양, 피쉬테일 등일 수 있다. 함몰부 (127) 는 종방향 축선에 대해 수직한 방향으로 토크 숄더 (126) 의 길이를 따라 위치하고, 제 1 표면 (126a) 과 제 2 표면 (126b) 을 연결하는 정점이다. 이 실시형태에서, 노우즈 (27) 와 함몰부 (127) 의 지오메트리는 상보적이어서, 핀 (10) 이 커넥터 (100) 에 나사결합될 때 노우즈 (27) 와 함몰부 (127) 는 함께 끼워맞춰진다; 함몰부 (127) 는 노우즈 (27) 와 접촉하고 핀 숄더 (26) 는 박스 숄더 (126) 와 접촉한다 (도 5).
스탠드오프 Sa 와 스탠드오프 Sb 사이의 폭의 차이는, 노우즈 (27) 가 종방향 축선에 대해 함몰부 (127) 와 초기에 정렬되지 않기 때문에 발생한다. 도 2b 및 3b 에 도시된 바와 같이, 노우즈 (27) 는 함몰부 (127) 아래에 위치된다. 노우즈 (27) 와 함몰부 (127) 사이의 이러한 오프셋은 노우즈 (27) 가 함몰부 (127) 에 수용될 때에 핀 (10) 을 위쪽으로 구부리게 한다. 핀 (10) 이 구부러지면 노우즈 (27) 가 함몰부 (127) 안으로 강제되고 결과적으로 더 타이트한 연결이 이루어진다. 다른 실시형태에서, 노우즈 (27) 는 함몰부 (127) 위에 위치될 수 있어서, 핀이 아래쪽으로 구부러지고 그럼으로써 더 타이트한 연결이 이루어진다. 예를 들어 도 6 을 참조한다.
도 3a 및 3b 는 박스 (120) 에 대한 핀 (20) 의 추가 회전 후에 발생하는 제 3 구성 단계, 즉 제 1 숄더 타이트 위치를 도시한다. 시일 표면들 (24, 124) 은 토크 숄더들 (26, 126) 이 서로 접촉할때 까지 핀 (20) 을 박스 (120) 에 나사결합시킴으로써 함께 강제된다. 이 바람직한 실시형태에서, 예를 들어, 상보적인 제 2 표면들 (26b, 126b) 은 서로 막 접촉한다. 결과적으로, 제 2 표면들 (26b, 126b) 사이의 스탠드오프 (Sb) 가 제거된다. 그러나, 상보적인 제 1 표면들 (26a, 126a) 사이의 스탠드오프 (Sa) 는 여전히 존재한다. 숄더들 (26, 126) 사이의 접촉 지점 이후에 추가적인 회전이 아직 발생하지 않았으므로, 이 위치에서 숄더들 (26, 126) 에 가해지는 추가적인 토크 힘은 없다. 핀 (20) 의 가장자리와 박스 (120) 의 표면 (BS) 사이에는 방사상의 거리 (S1) 가 존재한다. 시일 표면들 (24, 124) 의 상대 각도는 누설 방지 시일을 형성하기 위해 충분한 접촉 압력을 제공하도록 연결부에 설계된 시일 간섭 (S1) 의 양만큼 핀 (20) 의 가장자리와 박스 (120) 의 표면 (BS) 을 이격시킨다.
박스 (120) 에 대해 핀 (20) 을 추가로 회전시킨 후, 제 4 구성 단계, 즉 제 2 숄더 타이트 위치가 발생한다. 시일 표면들 (24, 124) 은 토크 숄더 제 1 표면들 (26a, 126a) 이 서로 접촉할 때까지 핀 (20) 을 박스 (120) 에 나사결합시킴으로써 추가로 함께 강제된다. 방사상 거리 (S1) 는 정점들 (27, 127) 사이의 방사상 오프셋의 양에 의해 감소된다. 핀의 단부를 방사상 외측으로 강제하는 것은 밀봉 표면들 (24, 124) 을 더 타이트하게 강제하여 보다 양호한 밀봉을 형성하게 한다. 제 1 및 제 2 숄더 표면들 사이의 V 형상은 갭 (S1) 이 0 이 되어 박스와 핀 사이에 바람직하지 않은 접촉을 유발하는 것을 방지한다.
연결부를 구성하는 제 5 및 최종 단계는 파워 타이트 위치이다. 파워 타이트 단계 동안, 토크 숄더들 (26, 126) 에는 추가 토크가 가해지지만, 매우 작은 추가 회전, 예를 들어 약 0.01 턴이 발생한다. 매우 작은 추가 회전이 발생하기 때문에, 연결부에 대한 파워 타이트 위치는 도 3a 및 3b 에 도시된 숄더 타이트 위치처럼 보인다.
토크 축적의 양은 마찰, 핀의 강성, 시일 영역 주위의 박스의 강성, 나사산 간섭의 양, 존재하는 경우에 윤활제 및 시일에서의 간섭의 양의 함수이다. 시일 표면들 (24, 124) 이 서로 접촉하면, 토크가 빠르게 축적하기 시작한다. 토크 축적은 시일 표면들 (24, 124) 이 함께 웨지되어 발생한다. 숄더들 (26, 126) 이 숄더 타이트 위치에서 접촉할 때까지 토크는 대략 일정한 속도로 계속 증가한다. 숄더들 (26, 126) 이 서로 접촉한 후에 토크가 매우 빠르게 축적된다. 숄더들 (26, 126) 이 접촉되면, 미리 결정된 파워 타이트 위치에 도달하고 원하는 양의 토크가 달성될 때까지 추가 토크가 적용된다. 원하는 최종 구성 토크에 도달하기 위해 연결부의 매우 작은 추가 회전, 예를 들어 대략 0.01 턴이 필요하다.
도 5a 및 5b 는 본 발명에 따른 토크 숄더 실시형태의 단면도를 도시한다. 도 5a 및 5b 에 도시된 바와 같이, 도 2a 내지 4 의 실시형태에서, 핀 (20) 은 수형 부품으로서 설계되고, 박스 (120) 는 암형 부품으로서 설계되어 박스 (120) 가 핀 (20) 을 수용할 수 있다. 이 실시형태에서, 핀 토크 숄더 (26) 및 박스 토크 숄더 (126) 쌍방은 V 자형 단면을 갖는다. 핀 시일 표면 (24) 및 박스 시일 표면 (124) 은 파이프와 커넥터의 연결에 의해 정의된 종방향 축선 (도시되지 않음) 에 대하여 각각의 토크 숄더 (26, 126) 로부터 이격되어 있다. 또한 토크 숄더들은 또 다른 형상이나 디자인의 단면을 가질 수 있다.
핀 토크 숄더 (26) 의 V 자형 연장부는 박스 토크 숄더 (126) 의 V 자형 리셉터클과 맞물려서, 다수의 방향, 예를 들어 방사상 내측 또는 외측으로 핀 (20) 의 이동을 감소시키거나 방지한다. 예를 들어, 제 1 표면들 (26a, 126a) 은 핀 (20) 의 노우즈 (27) 를 아래로 유지함으로써 핀 (20) 이 박스 (120) 의 모서리 내로 위로 유도되는 것을 방지한다. 또한, 제 2 표면들 (26b, 126b) 은 외부에서 가해진 압력이 핀 (20) 을 내측으로 강제하여 시일 표면들 (24, 124) 을 비활성화시키는 것을 방지한다.
제 1 표면들 (26a, 126a) 과 축선 (P) 사이에는 내부 각도 Va 가 형성된다. 내부 각도 Va 는 15°일 수 있는데, 이는 축선 (P) 에 대하여 반시계 방향으로 15°이다. 내부 각도 Vb 는 제 2 표면들 (26b, 126b) 과 축선 (P) 사이에 형성된다. 내부 각도 Vb 는 -15°일 수 있는데, 이는 축선 (P) 에 대하여 시계 방향으로 15°이다. 각도들 (Va, Vb) 은 변할 수 있고, 예를 들어 각각 3 내지 60°, -3 내지 -60°일 수 있다. 또한, 내부 각도 Va 는 내부 각도 Vb 의 절대 값과 상이하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 5b 에 도시된 바와 같이, 각도 Va 는 15°이고, -45°인 각도 Vb 의 절대 값과 동일하지 않은데, 왜냐하면 15°≠ |-45°| 여서 Va ≠ |Vb| 이기 때문이다. 다른 예에서, 각도 Va 는 20°일 수 있고 각도 Vb 는 -10°일 수 있으며, 이 경우 20°≠ |-10°| 이기 때문에 Va ≠ |Vb| 이다.
도 5b 에 도시된 바와 같이, 노우즈 (27) 및 함몰부 (127) 는 축선 (P) 의 방향으로 숄더들 (26a, 26b, 126a, 126b) 의 길이에 대해 중심 토크 숄더들에 또는 그 근처에 위치된다. 제 1 핀 표면 (26a) 은 제 2 핀 표면 (26b) 과 동일하거나 거의 유사한 길이를 갖고, 제 1 박스 표면 (126a) 은 제 2 박스 표면 (126b) 과 동일하거나 유사한 길이를 갖는다. 도 5b 의 실시형태에서, 노우즈 (27) 및 함몰부 (127) 는 내부 각도 (Va, Vb) 의 정점으로서 기능하지만, 이는 바람직한 실시형태의 비제한적인 예이다. 노우즈 (27), 함몰부 (127) 및 각도 (Va, Vb) 를 포함한 토크 숄더 (26, 126) 의 지오메트리는 가변적이다. 상이한 형상과 위치의 정점들이 사용될 수 있다. 상이한 형상의 표면들 또는 각도 (26a, 26b, 126a, 126b 또는 Va, Vb) 가 사용될 수 있다. 예를 들어, 노우즈 (27) 의 위치는 토크 숄더 (26) 의 중심에 있을 필요는 없고, 대신에 외부 표면 (23) 보다 내부 표면 (21) 에 더 가까이 위치될 수 있다.
도 6 의 또 다른 바람직한 실시형태에 도시된 바와 같이, 제 1 표면들 (26a, 126a) 은 제 2 표면들 (26b, 126b) 보다 길고, 제 1 각도 (Va) 는 제 2 각도 (Vb) 의 절대 값보다 크다. 도 7 은 제 1 표면들 (26a, 126a) 이 제 2 표면들 (26b, 126b) 보다 짧고 제 1 각도 (Va) 가 제 2 각도 (Vb) 보다 작은 것을 도시한다. 제 1 표면들 (26a, 126a), 제 2 표면들 (26b, 126b) 및 정점들 (노우즈, 함몰부) (27, 127) 의 지오메트리는 원하는 결과를 생성하도록 설계된다. 위에서 논의된 바와 같이, 정점들 (27, 127) 은 예를 들어 핀을 똑바로 펴거나 또는 핀의 구부러짐을 최소화하기 위해 핀의 단부를 아래로 강제하도록 초기에 오정렬될 수 있다. 또는, 예를 들어, 시일 (24, 124) 상에서의 접촉 압력을 증가시키기 위해 핀 (20) 의 단부가 위로 강제될 필요가 있을 수 있다.
도 8 은 토크 숄더들 (26, 126) 이 도 5 내지 7 에 도시된 V 자형 단면과 대조적으로 탄환, 불 노우즈 또는 곡선 형상 단면을 갖는 토크 숄더들 (26, 126) 의 또 다른 바람직한 실시형태를 도시한다. 제 1 표면 (26a) 은 제 1 반경 (Ra) 을 갖고, 제 2 표면 (26b) 은 제 2 반경 (Rb) 을 갖고, 제 1 표면 (126a) 은 제 3 반경 (Rc) 을 갖고, 제 2 표면 (126b) 은 제 4 반경 (Rd) 을 갖는다. 제 1 및 제 3 반경 (Ra, Rc) 은 각각 제 2 및 제 4 반경 (Rb, Rd) 과 상이하거나 동일할 수 있다. 노우즈 (27) 는 제 1 표면 (26a) 과 제 2 표면 (26b) 사이에 위치된다. 함몰부 (127) 는 제 1 표면 (126a) 과 제 2 표면 (126b) 사이에 위치된다. V 자형 단면 실시형태와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 제 1 표면들 (26a, 126a), 제 2 표면들 (26b, 126b) 및 반경들 (Ra, Rb, Rc, Rd) 및 정점들은 핀 (20) 을 위 또는 아래로 강제하여 박스 (120) 에 대해서 원하는 위치에서 핀 (20) 을 트랩핑하도록 조정될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 핀은 단일 반경을 갖는 단일 표면을 가질 수 있고, 박스는 단일 반경을 갖는 단일 표면을 가질 수 있다. 이 실시형태에서, 핀 반경 및 박스 반경은 동일하거나 동일하지 않을 수 있고, 반경의 중심선은 축선으로부터 동일 거리일 수도 있거나 아닐 수도 있다. 두 반경이 서로에 대해 반경방향으로 오프셋되면, 두 반경이 오프셋되는 방식에 따라 핀의 단부가 위 또는 아래로 강제된다.
토크 숄더 (26, 126) 의 V 자형 단면 및 불 노우즈 단면 설계는 종래 기술에 비해 유리한데, 왜냐하면 수형 및 암형 지오메트리가 박스 내에서 반경방향 위치에 핀을 트랩핑하거나 구속하고 그럼으로써 핀의 이동이 감소되거나 방지되기 때문이다. 토크 숄더 (26, 126) 의 설계를 조정함으로써, 핀의 굽힘, 구부러짐 또는 편향이 보상되거나 최소화될 수 있다. 또한, 시일 표면 (24, 124) 의 접촉 압력이 증가될 수 있다. 마찬가지로 그로부터 다른 이점이 도출될 수 있다.
바람직하게는, 제 1 및 제 2 각도 (Va, Vb) 또는 제 1 및 제 2 반경 (Ra, Rb) 이 충분히 작게 설계되어서, 핀 (20) 에 작용하는 힘 (F) 의 더 큰 성분이 방사상 성분 (R) 이 아닌 축 방향 성분 (A) 이다. 도 9 를 참조한다.
도 10a 및 10b 는 도 2a 내지 9 에 도시된 실시형태와 비교하여 V 자형 숄더 설계가 반전된 핀 및 박스에 대한 토크 숄더 연결을 도시한다. 이 실시형태에서, 핀 (220) 은 암형 부재이고 박스 (320) 는 수형 부재이다. 박스 (320) 는 박스 시일 표면 (324), 제 1 숄더 표면 (326a), 제 2 숄더 표면 (326b) 을 포함한다. 노우즈 (327) 는 제 1 숄더 표면 (326a) 과 제 2 숄더 표면 (326b) 사이에 형성된다. 핀 (220) 은 핀 시일 표면 (224), 제 1 숄더 표면 (226a) 및 제 2 숄더 표면 (226b) 을 포함한다. 제 1 숄더 표면 (226b) 과 제 2 숄더 표면 (226b) 사이에 함몰부 (227) 가 형성된다. 이 실시형태에서, 박스 표면들 (326a 및 326b) 사이의 정점은 노우즈 (327) 를 형성하고, 핀 표면들 (226a 및 226b) 사이의 정점은 함몰부 (227) 를 형성한다. 도 2a 내지 5b 와 관련하여 위에서 논의된 것과 동일한 방식으로 노우즈 (327) 및 함몰부는 상보적인 표면들이어서, 노우즈 (327) 는 박스 (320) 에서의 핀 (220) 의 회전에 의해 함몰부 (227) 에 수용된다. 이 반전된 숄더 설계는 또한 도 8 에 도시된 불 노우즈 실시형태에도 적용될 수 있다.
도 11a 및 11b 는, 핀 (520) 과 박스 (420) 가 상이한 숄더 표면 지오메트리를 갖고 정점들 (527, 427) 이 본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따라 서로 상보적이지 않은 토크 숄더 연결을 도시한다. 도 11a 는 제 1 숄더 표면 (526a) 및 제 2 숄더 표면 (526b) 을 갖는 둥근 모양인 또는 불 노우즈 모양인 숄더 표면 (526) 을 갖는 핀 (520) 을 도시한다. 정점 (527) 은 제 1 숄더 표면 (526a) 과 제 2 숄더 표면 (526b) 사이에 위치된다. 박스 (420) 는 제 1 숄더 표면 (426a) 및 제 2 숄더 표면 (426b) 을 갖는 v 자형 박스 숄더 표면 (426) 을 포함한다. 정점 (427) 은 제 1 숄더 표면 (426a) 과 제 2 숄더 표면 (426b) 사이에 위치된다. 핀 (520) 과 박스 (420) 는 도 2a 내지 5b 와 관련하여 전술한 바와 동일한 방식으로 서로 접촉한다. 박스 (420) 내로의 핀 (520) 의 회전은 제 1 숄더 표면 (526a) 과 제 1 숄더 표면 (426a) 의 접촉을 제공하고 또한 제 2 숄더 표면 (526b) 과 제 2 숄더 표면 (426b) 의 접촉을 제공한다. 도 11a 및 도 11b 에 도시된 실시형태에서, 정점 (427) 및 정점 (527) 은 숄더 (526) 와 숄더 (426) 의 상이한 표면 지오메트로로 인해 서로 접촉하지 않을 수 있다. 구성 후에 정점들 (426, 526) 사이에 갭 또는 공간 (530) 이 존재할 것이다. 또한, 숄더 표면들 (526, 426) 의 지오메트리 및 설계의 변화로 인해, 숄더 표면들 (526, 426) 은 숄더 표면들 (526, 426) 의 일부를 따라 서로 접촉하지 않을 것이다.
도 11b 는 v 자형 핀 숄더 표면 (526) 을 갖는 핀 (520) 및 둥근 모양이거나 불 노우즈 모양인 박스 숄더 표면 (426) 을 갖는 박스 (420) 를 도시한다. 핀 숄더 표면 (526) 은 제 1 숄더 표면 (526a) 및 제 2 숄더 표면 (526b) 을 갖는다. 정점 (527) 은 제 1 숄더 표면 (526a) 과 제 2 숄더 표면 (526b) 사이에 위치된다. 박스 숄더 표면 (426) 은 제 1 숄더 표면 (426a) 및 제 2 숄더 표면 (426b) 을 갖는다. 정점 (427) 은 제 1 숄더 표면 (426a) 과 제 2 숄더 표면 (426b) 사이에 위치된다. 핀 (520) 과 박스 (420) 는 도 2a 내지 5b 및 11a 와 관련하여 전술한 바와 동일한 방식으로 서로 접촉한다. 박스 (420) 내로의 핀 (520) 의 회전은 제 1 숄더 표면 (526a) 과 제 1 숄더 표면 (426a) 의 접촉을 제공하고 제 2 숄더 표면 (526b) 과 제 2 숄더 표면 (426b) 의 접촉을 제공한다. 정점들 (427 및 527) 사이에는 공간 (530) 이 존재한다.
도 11a 및 11b 에서, 핀 (520) 과 박스 (420) 는, 정점들 (527, 427) 이 서로 정렬되어서, 구성중에 핀 (520) 이 박스 (420) 에 삽입될 때에 동시에 핀 숄더 표면들 (526a, 526b) 이 박스 숄더 표면들 (426a, 426b) 에 접촉하도록 설계될 수있다. 대안적으로, 숄더 표면들 (526, 426) 및 정점들 (527, 427) 은, 핀 (520) 이 박스 (420) 에 추가로 나사결합될 때에 제 1 숄더 표면들 (526a, 426a) 이 먼저 접촉한 다음, 제 2 숄더 표면들 (526b, 426b) 이 접촉하도록 설계될 수 있다. 또 다른 변형예에서, 숄더 표면들 (526, 426) 및 정점들 (527, 427) 은, 핀 (520) 이 박스 (420) 에 추가로 나사결합될 때에 제 2 숄더 표면들 (526b, 426b) 이 먼저 접촉한 다음, 제 1 숄더 표면들 (526a, 426a) 이 접촉하도록 설계될 수 있다.
숄더 표면들 (426, 526) 은 예를 들어 불 노우즈, 탄환 모양, 각형, 둥근 모양 또는 피쉬테일을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 지오메트리로 설계될 수 있다.
전술한 명세서에서, 본 발명은 특정한 예시적인 실시형태 및 그 예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 다음의 청구범위에 기재된 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 방식으로 간주되어야 한다.

Claims (43)

  1. 나사산구비 관형 연결부로서,
    외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀; 및
    상기 핀을 수용하기 위한 박스로서, 상기 외부 나사산과 상호작용하기 위한 내부 나사산, 상기 핀 시일 표면과 접촉하기 위한 박스 시일 표면 및 상기 핀 토크 숄더와 접촉하기 위한 박스 토크 숄더를 갖고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있는, 상기 박스
    를 포함하고,
    상기 핀 및 상기 박스는 종방향 축선을 규정하고,
    상기 핀 토크 숄더는 외향의 제 1 핀 숄더 표면 및 내향의 제 2 핀 숄더 표면을 갖고, 상기 제 1 핀 숄더 표면은 제 1 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 핀 숄더 표면은 제 2 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 핀 숄더 표면 및 상기 제 2 핀 숄더 표면은 핀 정점에서 만나 리셉터클을 정의하고,
    상기 박스 토크 숄더는 내향의 제 1 박스 숄더 표면 및 외향의 제 2 박스 숄더 표면을 갖고, 상기 제 1 박스 숄더 표면은 제 3 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 박스 숄더 표면은 제 4 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 박스 숄더 표면 및 상기 제 2 박스 숄더 표면은 박스 정점에서 만나 노우즈를 정의하는, 나사산구비 관형 연결부.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클 및 상기 노우즈는 V 자형인, 나사산구비 관형 연결부.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클 및 상기 노우즈는 불 노우즈 또는 만곡형인, 나사산구비 관형 연결부.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 핀 숄더 표면은 상기 제 2 핀 숄더 표면과 동일한 길이인, 나사산구비 관형 연결부.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 핀 숄더 표면은 상기 제 2 핀 숄더 표면보다 긴, 나사산구비 관형 연결부.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 각도, 상기 제 2 각도, 상기 제 3 각도 및 상기 제 4 각도는 상기 수직인 축선에 대해 3 내지 60°의 절대 값을 갖는, 나사산구비 관형 연결부.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 각도의 절대 값은 상기 제 2 각도의 절대 값과 상이한, 나사산구비 관형 연결부.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 각도 및 상기 제 3 각도는 상기 수직인 축선에 대하여 양의 각도이고, 상기 제 2 각도 및 상기 제 4 각도는 상기 수직인 축선에 대하여 음의 각도인, 나사산구비 관형 연결부.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 각도의 절대 값은 상기 제 2 각도의 절대 값보다 큰, 나사산구비 관형 연결부.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀 정점 및 상기 박스 정점은 상기 종방향 축선에 대해 서로 오프셋되어 있는, 나사산구비 관형 연결부.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 오프셋의 양은 상기 핀 시일 표면과 상기 박스 시일 표면 사이의 접촉 압력을 향상시키도록 선택되는, 나사산구비 관형 연결부.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도는 상기 핀에 작용하는 힘의 더 큰 성분이 축방향 성분 힘이 되도록 선택되는, 나사산구비 관형 연결부.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는 상기 제 3 각도와 같고, 상기 제 2 각도는 상기 제 4 각도와 같은, 나사산구비 관형 연결부.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀 토크 숄더는 상기 박스 토크 숄더의 지오메트리와 유사한 지오메트리를 갖는, 나사산구비 관형 연결부.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 V 자형이고, 상기 노우즈는 둥근형, 만곡형, 또는 불 노우즈인, 나사산구비 관형 연결부.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 둥근형, 만곡형, 또는 불 노우즈이고, 상기 노우즈는 V 자형인, 나사산구비 관형 연결부.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀 토크 숄더는 상기 박스 토크 숄더의 지오메트리와는 상이한 지오메트리를 갖는, 나사산구비 관형 연결부.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 박스 시일 표면은 상기 핀 시일 표면과 접촉하고 시일을 형성하도록 구성되고, 상기 핀과 상기 박스 사이에 상기 시일과 상기 핀 토크 숄더 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부.
  19. 나사산구비 관형 연결부로서,
    외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀; 및
    상기 핀을 수용하기 위한 박스로서, 상기 외부 나사산과 상호작용하기 위한 내부 나사산, 상기 핀 시일 표면과 접촉하기 위한 박스 시일 표면 및 상기 핀 토크 숄더와 접촉하기 위한 박스 토크 숄더를 갖고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있는, 상기 박스
    를 포함하고,
    상기 핀 및 상기 박스는 종방향 축선을 규정하고,
    상기 핀 토크 숄더는 외향의 제 1 핀 숄더 표면 및 내향의 제 2 핀 숄더 표면을 포함하는 핀 토크 숄더 지오메트리를 갖고, 상기 제 1 핀 숄더 표면은 제 1 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 핀 숄더 표면은 제 2 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 핀 숄더 표면 및 상기 제 2 핀 숄더 표면은 핀 정점에서 만나고,
    상기 박스 토크 숄더는 내향의 제 1 박스 숄더 표면 및 외향의 제 2 박스 숄더 표면을 포함하는 박스 토크 숄더 지오메트리를 갖고, 상기 제 1 박스 숄더 표면은 제 3 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 박스 숄더 표면은 제 4 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 박스 숄더 표면 및 상기 제 2 박스 숄더 표면은 박스 정점에서 만나고,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 상기 박스 토크 숄더 지오메트리와 상보적이지 않고, 상기 나사산구비 관형 연결부의 구성 후 상기 핀 정점과 상기 박스 정점 사이에 갭이 있는, 나사산구비 관형 연결부.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 V 자형이고, 상기 박스 지오메트리는 둥근형, 만곡형, 또는 불 노우즈인, 나사산구비 관형 연결부.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 둥근형, 만곡형, 또는 불 노우즈이고, 상기 박스 지오메트리는 V 자형인, 나사산구비 관형 연결부.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리 또는 상기 박스 지오메트리는 불 노우즈, 탄환 모양, 각형, 둥근 모양 또는 피쉬테일인, 나사산구비 관형 연결부.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 핀 숄더 표면의 부분은 상기 나사산구비 관형 연결부의 구성 후 상기 제 1 박스 숄더 표면의 부분과 접촉하지 않는, 나사산구비 관형 연결부.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 핀 숄더 표면의 부분은 나사산구비 연결부의 구성 후 상기 제 2 박스 숄더 표면의 부분과 접촉하지 않는, 나사산구비 관형 연결부.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 각도, 상기 제 2 각도, 상기 제 3 각도 및 상기 제 4 각도는 상기 수직인 축선에 대해 3 내지 60°의 절대 값을 갖는, 나사산구비 관형 연결부.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 각도의 절대 값은 상기 제 2 각도의 절대 값과 상이한, 나사산구비 관형 연결부.
  27. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 각도 및 상기 제 3 각도는 상기 수직인 축선에 대하여 양의 각도이고, 상기 제 2 각도 및 상기 제 4 각도는 상기 수직인 축선에 대하여 음의 각도인, 나사산구비 관형 연결부.
  28. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 각도의 절대 값은 상기 제 2 각도의 절대 값보다 큰, 나사산구비 관형 연결부.
  29. 제 19 항에 있어서,
    상기 핀 정점 및 상기 박스 정점은 상기 종방향 축선에 대해 서로 오프셋되어 있는, 나사산구비 관형 연결부.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 오프셋의 양은 상기 핀 시일 표면과 상기 박스 시일 표면 사이의 접촉 압력을 향상시키도록 선택되는, 나사산구비 관형 연결부.
  31. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도는 상기 핀에 작용하는 힘의 더 큰 성분이 축방향 성분 힘이 되도록 선택되는, 나사산구비 관형 연결부.
  32. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는 상기 제 3 각도와 같고, 상기 제 2 각도는 상기 제 4 각도와 같은, 나사산구비 관형 연결부.
  33. 제 19 항에 있어서,
    상기 박스 시일 표면은 상기 핀 시일 표면과 접촉하고 시일을 형성하도록 구성되고, 상기 핀과 상기 박스 사이에 상기 시일과 상기 핀 토크 숄더 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부.
  34. 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법으로서,
    외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀을 제공하는 단계로서, 상기 핀 토크 숄더는 핀 정점에서 만나는 외향의 제 1 핀 숄더 표면 및 내향의 제 2 핀 숄더 표면을 갖는 핀 토크 숄더 지오메트리를 포함하는, 상기 핀을 제공하는 단계,
    내부 나사산, 박스 시일 표면 및 자유 단부에서의 박스 토크 숄더를 갖는 박스를 제공하는 단계로서, 상기 박스 토크 숄더는 박스 정점에서 만나는 외향의 제 1 박스 숄더 표면 및 내향의 제 2 박스 숄더 표면을 갖는 박스 토크 숄더 지오메트리를 포함하고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있고, 상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 상기 박스 토크 숄더 지오메트리와 상보적이지 않은, 상기 박스를 제공하는 단계,
    상기 핀을 상기 박스에 찔러서 상기 외부 나사산과 상기 내부 나사산을 서로 맞물리게 하는 단계,
    상기 핀 시일 표면이 상기 박스 시일 표면에 접촉할 때까지 상기 핀을 상기 박스에 대해서 회전시키는 단계, 및
    상기 박스 숄더 표면이 상기 핀 숄더 표면에 접촉할 때까지 상기 핀을 상기 박스에 대해서 추가로 회전시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 핀 정점과 상기 박스 정점 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 핀 시일 표면 및 상기 박스 시일 표면은 시일을 형성하고, 상기 핀과 상기 박스 사이에 상기 시일과 상기 핀 토크 숄더 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법.
  36. 나사산구비 관형 연결부로서,
    외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀; 및
    상기 핀을 수용하기 위한 박스로서, 상기 외부 나사산과 상호작용하기 위한 내부 나사산, 상기 핀 시일 표면과 접촉하기 위한 박스 시일 표면 및 상기 핀 토크 숄더와 접촉하기 위한 박스 토크 숄더를 갖고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있는, 상기 박스
    를 포함하고,
    상기 핀 및 상기 박스는 종방향 축선을 규정하고,
    상기 핀 토크 숄더는 외향의 제 1 핀 숄더 표면 및 내향의 제 2 핀 숄더 표면을 포함하는 핀 토크 숄더 지오메트리를 갖고, 상기 제 1 핀 숄더 표면은 제 1 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 핀 숄더 표면은 제 2 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 핀 숄더 표면 및 상기 제 2 핀 숄더 표면은 핀 정점에서 만나고,
    상기 박스 토크 숄더는 내향의 제 1 박스 숄더 표면 및 외향의 제 2 박스 숄더 표면을 포함하는 박스 토크 숄더 지오메트리를 갖고, 상기 제 1 박스 숄더 표면은 제 3 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 박스 숄더 표면은 제 4 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 박스 숄더 표면 및 상기 제 2 박스 숄더 표면은 박스 정점에서 만나고,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 만곡형 또는 둥근형이고, 상기 박스 토크 숄더 지오메트리는 선형 또는 각형이거나,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 선형 또는 각형이고, 상기 박스 토크 숄더 지오메트리는 만곡형 또는 둥근형인, 나사산구비 관형 연결부.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 핀 시일 표면 및 상기 박스 시일 표면은 시일을 형성하고, 상기 핀과 상기 박스 사이에 상기 시일과 상기 핀 토크 숄더 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부.
  38. 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법으로서,
    외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀을 제공하는 단계로서, 상기 핀 토크 숄더는 핀 정점에서 만나는 외향의 제 1 핀 숄더 표면 및 내향의 제 2 핀 숄더 표면을 갖는 핀 토크 숄더 지오메트리를 포함하는, 상기 핀을 제공하는 단계,
    내부 나사산, 박스 시일 표면 및 자유 단부에서의 박스 토크 숄더를 갖는 박스를 제공하는 단계로서, 상기 박스 토크 숄더는 박스 정점에서 만나는 외향의 제 1 박스 숄더 표면 및 내향의 제 2 박스 숄더 표면을 갖는 박스 토크 숄더 지오메트리를 포함하고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있는, 상기 박스를 제공하는 단계,
    상기 핀을 상기 박스에 찔러서 상기 외부 나사산과 상기 내부 나사산을 서로 맞물리게 하는 단계,
    상기 핀 시일 표면이 상기 박스 시일 표면에 접촉할 때까지 상기 핀을 상기 박스에 대해서 회전시키는 단계, 및
    상기 박스 숄더 표면이 상기 핀 숄더 표면에 접촉할 때까지 상기 핀을 상기 박스에 대해서 추가로 회전시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 만곡형 또는 둥근형이고, 상기 박스 토크 숄더 지오메트리는 선형 또는 각형이거나,
    상기 핀 토크 숄더 지오메트리는 선형 또는 각형이고, 상기 박스 토크 숄더 지오메트리는 만곡형 또는 둥근형인, 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 핀 시일 표면 및 상기 박스 시일 표면은 시일을 형성하고, 상기 핀과 상기 박스 사이에 상기 시일과 상기 핀 토크 숄더 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법.
  40. 나사산구비 관형 연결부로서,
    외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀; 및
    상기 핀을 수용하기 위한 박스로서, 상기 외부 나사산과 상호작용하기 위한 내부 나사산, 상기 핀 시일 표면과 접촉하기 위한 박스 시일 표면 및 상기 핀 토크 숄더와 접촉하기 위한 박스 토크 숄더를 갖고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있는, 상기 박스
    를 포함하고,
    상기 핀 및 상기 박스는 종방향 축선을 규정하고,
    상기 핀 토크 숄더는 외향의 제 1 핀 숄더 표면 및 내향의 제 2 핀 숄더 표면을 포함하는 핀 토크 숄더 지오메트리를 갖고, 상기 제 1 핀 숄더 표면은 제 1 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 핀 숄더 표면은 제 2 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 핀 숄더 표면 및 상기 제 2 핀 숄더 표면은 핀 정점에서 만나고,
    상기 박스 토크 숄더는 내향의 제 1 박스 숄더 표면 및 외향의 제 2 박스 숄더 표면을 포함하는 박스 토크 숄더 지오메트리를 갖고, 상기 제 1 박스 숄더 표면은 제 3 각도로 상기 종방향 축선에 대해 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 2 박스 숄더 표면은 제 4 각도로 상기 수직인 축선과 교차하고, 상기 제 1 박스 숄더 표면 및 상기 제 2 박스 숄더 표면은 박스 정점에서 만나고,
    상기 핀 정점과 상기 박스 정점 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 핀 시일 표면 및 상기 박스 시일 표면은 시일을 형성하고, 상기 핀과 상기 박스 사이에 상기 시일과 상기 핀 토크 숄더 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부.
  42. 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법으로서,
    외부 나사산, 핀 시일 표면 및 자유 단부에서의 핀 토크 숄더를 갖는 핀을 제공하는 단계로서, 상기 핀 토크 숄더는 핀 정점에서 만나는 외향의 제 1 핀 숄더 표면 및 내향의 제 2 핀 숄더 표면을 갖는 핀 토크 숄더 지오메트리를 포함하는, 상기 핀을 제공하는 단계,
    내부 나사산, 박스 시일 표면 및 자유 단부에서의 박스 토크 숄더를 갖는 박스를 제공하는 단계로서, 상기 박스 토크 숄더는 박스 정점에서 만나는 외향의 제 1 박스 숄더 표면 및 내향의 제 2 박스 숄더 표면을 갖는 박스 토크 숄더 지오메트리를 포함하고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있고, 상기 핀 시일 표면은 상기 핀 토크 숄더로부터 축방향으로 이격되어 있는, 상기 박스를 제공하는 단계,
    상기 핀을 상기 박스에 찔러서 상기 외부 나사산과 상기 내부 나사산을 서로 맞물리게 하는 단계,
    상기 핀 시일 표면이 상기 박스 시일 표면에 접촉할 때까지 상기 핀을 상기 박스에 대해서 회전시키는 단계, 및
    상기 박스 숄더 표면이 상기 핀 숄더 표면에 접촉할 때까지 상기 핀을 상기 박스에 대해서 추가로 회전시키는 단계
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    상기 핀 정점과 상기 박스 정점 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 핀 시일 표면 및 상기 박스 시일 표면은 시일을 형성하고, 상기 핀과 상기 박스 사이에 상기 시일과 상기 핀 토크 숄더 사이에 갭이 형성되는, 나사산구비 관형 연결부의 형성 방법.
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