专利名称：用于冲击式钻岩的钻柱的螺纹接头的制作方法
用于冲击式钻岩的钻柱的螺紋接头
本申请是基于2003年5月9日提出的名称为"用于冲击式钻岩的钻柱的螺紋接头"的第03811716,9号申请的分案申请。
本发明涉及一种用于冲击式钻岩的钻头驱动组的螺紋接头。使用这种性质的螺紋接头以便将钻柱(drill string)的元件结合到一起，诸如钻头、 一或几个钻柱和柄适配器(shank adapter),该螺紋接头包括相互共同作用的阳和阴螺紋，在该处在一个元件上的外阳螺紋拧到共同作用的元件上的内阴螺紋上，从而将所述元件结合到一起。
瑞典专利说明书515518提出 一种前述类型的螺紋接头。其中阳和阴螺紋是锥形的且该螺紋轮廓的顶和底部具有一大于该螺紋螺距的30%的曲率半径。这样一种螺紋属于典型的钢索螺紋。
虽然这种螺紋在比较细长尺寸的钻柱的情况中满意地起作用，但是随着钻柱尺寸的增加而出现问题，导致螺紋寿命的缩短。这主要由于作用在内螺紋上的拉伸应力，造成该螺紋接头的超量拧紧或过分拧紧。转而，当钻削已经结束或者要接上新的钻杆时这将使之难以松开或脱开接头。
因而，本发明的一个目的是提供一种新颖的螺紋接头，使用该接头消除前迷问题，从而能使新颖的螺紋接头也能用于较大尺寸的钻头驱动或钻柱。
使用这种独创的螺紋接头来实现此目的，在该螺紋接头中阳和阴螺紋具有梯形并带有小的锥度。
现在参照其非限制性实施例，借助于
，更详细地描述本发明，其中图1是具有阳和阴螺紋端的钻杆的示意纵向剖视图；图2表示内螺紋轮廓的一部分；图3表示外螺紋轮廓的对应部分。
图1是钻杆的断开的纵向剖视图，特别表示该钻杆的二端。阳螺紋端1和阴螺紋端2在3处适当地焊接以被连接到， 一个中间元件4上从而获得一细长的钻杆。此类钻杆典型地可能具有一个6米的长度。钻柱可以包括已经借助于各自的螺紋拧在一起的许多这种钻杆。如前所述，该钻柱包括在一端的钻头和在另一端的柄适配器，这些借助于相应的螺紋也结合到钻杆上。
如从图l看到的，阳螺紋端1设置外螺紋或阳螺紋5。从图还将看到阳螺紋是锥形的并且向着钻杆的中心轴线6 (以点划线表示)倾斜。该阳端1具有一能用作止动表面的端表面7,如以下详述的。从图还将看到，在阴端2包括一向内延伸的孔8，另一钻杆的阳端l可被接纳在该孔中。该孔8具有一内螺紋、或阴螺紋9，该内螺紋设计用以与另 一元件上的阳螺紋拧在一起，该元件就是要连接到带有阴螺紋的元件上。因此该阴螺紋也是小锥度的并具有与钻杆的中心轴线6(以点划线表示)相同的倾斜角度。处于孔8底部的是一抵靠表面，当两个元件拧在一起时，阳端1的端面7抵靠在该抵靠表面上。
如图示，阴螺紋部分2可以在其自由端设置一包围孔8的口的大致圆柱形接触表面11。于是该阳螺紋部分1可以设置一个对应的接触凸缘，此凸缘与阳部一端相距一个比孔8的深度要短的距离，因此阳和阴螺紋部分二端将随着接触表面和接触凸缘之间的接触而达到端部位置，而阳螺紋部的端表面7不与阴螺紋部支撑表面IO进行接触。
图2表示阴螺紋部2的内螺紋9的一部分。螺紋9的侧面(flank)或边缘9a、 9b分别确定与螺紋顶峰(apice) 9c的切线12之间的角a和P。两角之间的差a-P等于线12与中心线6之间的角y的两倍。这意味着侧面9a、 9b确定相对于中心线6的相同的角cp。-侧面对于侧面之间的直中心线也是对称的，该直中心线也垂直于中心线6。
二侧面对中心线的角度无需准确相同，但是优选该二侧面基本上限定对中心线6相同的角度。
图3表示类似于图2所示的视图，但在此情况中表示阳端部1的外螺紋5的一部分。同样此螺紋5确定二侧面或边缘5a和5b，它们分别确定与螺紋顶峰5c的切线13的角J3和a。这两个角之间的差P-a等于线13与中心线6之间的角y的二倍。这也意味着由于上述同样的原因二侧面5a、 5b确定对于中心线6的相同的角度。
38-80毫米的数量级。这对应于64-200毫米数量级的钻孔直径。但是，该螺紋接头不局限于那些尺寸，可用于更细和更大的尺寸。
螺紋侧面角ot-P比45°小l优选是相对于各直线12、13在30。与40°之间，该二直线相切于螺紋侧面或边缘的顶峰。锥角优选是小于7。优选约4°。对于4。的锥角，因此困中的角y是2。。
本发明的螺紋设计减少了在钻孔中承受弯曲应力下钻柱断裂的危险。螺紋的锥度构形能使各螺紋的内部的材料厚度增加，同时相应减少折断或断裂出现的危险。
当钻柱或钻头驱动组(drill run)从钻孔中退出时根据本发明的螺紋接头可以容易地旋出，但是尽管如此它们足够地稳定而确保螺紋件不松脱在孔中。
如上所述及图中所示，该螺紋接头构造成使钻柱在一端有一阴螺紋而在另一端有阳螺紋。但是，可以理解本发明的螺紋接头也可以与结合套(splicing sleeve) —起使用，虽然在钻柱中完全集成的螺紋接头为优选因为这消除由于松脱结合套造成损坏的危险。
权利要求
1.一种用于冲击式钻岩的钻头驱动组或钻柱的螺纹接头，包括在要结合到一起以构成钻柱的元件(1、2)上的阳和阴螺纹(5、9)，其特征在于该阳螺纹(5)和阴螺纹(9)具有梯形，并且所述阳螺纹和阴螺纹沿着该阳螺纹和阴螺纹的长度具有锥度，该锥度的锥角小于7°。
2. 根据权利要求1的螺紋接头，其特征在于该锥角为大约4。。
3. 根据权利要求1或2的螺紋接头，其特征在于所述阳螺紋和 所述阴螺紋的侧面(5a、 5b; 9a、 9b )基本限定相同的与所述螺紋(5、 9)的中心线(6)的角(cp)。
4. 根据前述权利要求任意一项的螺玟接头，其特征在于所述阳 螺紋和所述阴螺紋的侧面和直线(13; 12)之间的侧面角(a、卩)小 于45°，直线(13; 12)与所述阳螺紋和阴螺紋(5; 9)的顶峰(5c; 9c)相切。
5. 根据权利要求4的螺紋接头，其特征在于侧面角(a、 (3) 为30°至40°。
6. 根据前述权利要求任一项的螺紋接头，其特征在于使用该螺 紋接头的钻杆在一端(1)具有阳螺紋(5)而在另一端(2)具有阴螺 紋(9)。
7. 根据权利要求l-5之一的螺紋接头，其特征在于使用该螺紋 接头的数个钻杆在两端(1; 2)都具有阴螺紋(9)，并且借助于结合 套被连接起来，所述结合套在两端都具有阳螺紋(5)。
8. —种用于沖击式钻岩的钻杆，其特征在于所述钻杆在一端设 有阳螺紋(5)，在另一端设有阴螺紋(9)，所述阳螺紋和阴螺紋具有 梯形和沿着该阳螺紋和阴螺紋的长度的锥度，锥度的锥角小于7。。
9. 一种用于沖击式钻岩的钻杆，其特征在于所述钻杆在两端都 设有阴螺紋(9)，所述阴螺紋具有梯形和沿着所述阴螺紋的长度的锥度，锥度的锥角小于7。。
10.根据权利要求8或9的钻杆，其特征在于所述螺紋的锥角 为大约4°。
全文摘要
本发明涉及一种用于冲击式钻岩的钻柱的螺纹接头，它包括在要结合到一起的元件(1、2)上的阳螺纹和阴螺纹(5、9)以构成一钻具。根据本发明该阳螺纹(5)和阴螺纹(9)为梯形并具有小的锥度。
文档编号E21B17/042GK101644143SQ20091016596
公开日2010年2月10日 申请日期2003年5月9日 优先权日2002年5月22日
发明者帕特里克·瓦尔斯特伦, 约翰·埃里克松 申请人:阿特拉斯·科普科 塞科罗克股份公司