螺纹螺距的制作方法

本发明涉及一种凹形螺纹部分，该凹形螺纹部分用以形成用于冲击钻探工具的螺纹接头的一部分，特别是用于(但不排他地用于)钻头和钻杆。

背景技术：

1、冲击钻探用于经由多个细长钻柱杆来产生长钻孔，该多个细长钻柱杆通过互连的凸形螺纹和凹形螺纹端对端地联接在一起。另选地，钻头可连接到单个杆。成熟的技术通过从凿岩钻头传递到钻孔底部的岩石的锤击冲击力来破碎岩石。凿岩钻头在钻柱的一端处经由最末端钻柱杆上的凸形螺纹安装到钻头上的凹形螺纹。通常，破碎岩石所需的能量由液压驱动活塞生成，该液压驱动活塞接触钻柱的端部(经由柄部适配器)以产生通过钻柱传播到钻头的应力(或冲击)波。以下文件中描述了常规螺纹接头：us 4,332,502；us 4,398,756；us 4,687,368和de 2800887。

2、冲击钻探工具中的螺纹接头(诸如钻柱杆之间的以及最末端钻柱杆与钻头之间的螺纹接头)在钻探期间受到来自在钻柱中传播的应力波的弯曲力。这些弯曲力矩使螺纹接头疲劳并且导致接头的螺纹部分内的破损。最终，应力将会导致螺纹接头磨损并最终失效。

3、因此，期望减小螺纹接头中的应力以提高冲击钻探工具的性能并降低螺纹接头中的故障风险。减小螺纹接头中的应力的一种解决方案是增大凸形螺纹的直径，然而，这样做的问题是其削弱了螺纹接头的凹形螺纹部分，这意味着它更可能破损。因此，要解决的问题是如何降低螺纹接头中的应力，从而增加其寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于冲击钻探工具的螺纹接头的新颖且改进的设计。该目的是通过提供一种凹形螺纹部分来实现，该凹形螺纹部分用以形成用于冲击钻探工具的螺纹接头的一部分，该凹形螺纹部分包括：安装套筒，该安装套筒具有轴向端部，其中该安装套筒围绕内部空腔，该内部空腔在安装套筒的与轴向端部相比的相对端部处具有轴向内壁，其中安装套筒具有至少一个基本上圆柱形的内螺纹区段，该至少一个基本上圆柱形的内螺纹区段具有长度l1、朝向轴向端部的螺纹入口和朝向轴向内壁的螺纹出口，其中螺纹区段具有螺纹牙形，该螺纹牙形包括牙顶、牙底、接触牙侧和非接触牙侧，并且具有介于两个轴向相邻牙顶之间的螺距长度l4和径向地介于牙底之间的内径d2；螺纹间隙区段，该螺纹间隙区段位于轴向内壁与螺纹出口之间，具有长度l2和直径d1；引导区段，该引导区段位于螺纹入口与套筒的轴向端部之间，具有长度l3；其特征在于：螺距长度l4介于12.8mm至14.5mm之间。优选地，l4介于13.0mm至13.5mm之间。

2、有利地，这减小了螺纹接头的凹形螺纹部分中的应力，这意味着降低了凹形螺纹部分中的破损风险。此外，如果凹形螺纹部分中的应力增加，则凸形螺纹部分的直径可以增加，这改善了冲击钻探工具的性能。

3、在一个实施方案中，螺纹区段的比率为(l1+l2+d2)/l4>6.2。优选地，(l1+l2+d2)/l4>6.4。有利地，这减小了螺纹接头的凹形螺纹部分中的应力，这意味着降低了凹形螺纹部分中的破损风险。

4、在另一个实施方案中，l3-l2介于0mm至12mm之间。有利地，这减小了螺纹接头的凹形螺纹部分中的应力，这意味着降低了凹形螺纹部分中的破损风险。

5、在另一个实施方案中，l1介于25mm至56mm之间。优选地，l1介于25mm至56mm之间，更优选地介于30mm至45mm之间。优选地，凹形螺纹的总长度(l1+l2+l3)介于70mm至86mm之间。有利地，这是螺纹区段的为了提高性能的最佳长度。

6、在一个实施方案中，l2/l1>0.01×d1。有利地，通过增加螺纹间隙区域的长度与螺纹区段的长度的比率意味着螺纹间隙区域中的应力减小。

7、在一个实施方案中，l2/l1>26％，优选地l2/l1>32％。有利地，增加螺纹间隙区域的长度与螺纹区段的长度的比率意味着螺纹间隙区域中的应力减小。

8、在一个实施方案中，l2/l1<65％，优选地<50％。有利地，这在螺纹区段中提供了足够的长度以实现牢固的螺纹连接。

9、在一个实施方案中，l2/d1>30％，优选地l1/d1>38％。有利地，增加螺纹间隙区域的长度与螺纹区段的直径的比率意味着螺纹间隙区域中的应力减小。因此，螺纹间隙和凹形螺纹的直径可以增加，并且因此凸形螺纹部分的直径也可以增加，这导致凸形螺纹部分的性能增加并且凹形螺纹部分中裙部故障的风险减少。

10、在一个实施方案中，l2/d1<65％，优选地<50％。有利地，这实现了牢固的螺纹连接。

11、在一个实施方案中，每个螺纹牙形具有相对于定位在该螺纹牙形相应的小径或大径处的相应的基线倾斜的接触牙侧角α和非接触牙侧角β，每个非接触牙侧角β大于相应的接触牙侧角α，每个螺纹牙形的牙顶从相应的接触牙侧向相应的非接触牙侧倾斜，使得限定该螺纹牙形的相应的大径和小径的相应的螺纹牙形的顶点邻近相应的非接触牙侧定位；其中每个牙底是第一弧，并且每个接触牙侧通过相应的第二弧连接到相应的牙底；其中每个第一弧的第一半径大于相应的第二弧的第二半径。

12、有利地，与上述现有技术相比，由于螺纹牙形的倾斜牙顶，所以接触牙侧响应于联接件的磨损而变大。此外，在邻近接触牙侧的区域中形成的点蚀可能由于磨损而被去除。

13、在一个实施方案中，凹形螺纹部分是钻头的一部分。

14、在一个实施方案中，凹形螺纹部分是钻柱杆的凹形端部。

15、本发明的另一个方面涉及一种钻柱杆，该钻柱杆包括如上文或下文所述的凹形螺纹部分。

16、本发明的另一个方面涉及一种钻头，该钻头包括如上文或下文所述的凹形螺纹部分。

技术特征：

1.一种凹形螺纹部分(22)，所述凹形螺纹部分用以形成用于冲击钻探工具(2)的螺纹接头(34)的一部分，所述凹形螺纹部分包括：

2.根据权利要求1所述的凹形螺纹部分(22)，其中l3-l2介于0mm至12mm之间。

3.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中l1介于25mm至56mm之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中l2/

5.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中l2/

6.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中l2/l1<65％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中l2/

8.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中l2/d1<65％。

9.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中每个螺纹牙形(54)具有相对于定位在所述螺纹牙形的相应的小径(dn)或大径(dj)处的相应的基线(bl)倾斜的接触牙侧角(α)和非接触牙侧角(β)，每个非接触牙侧角(β)大于相应的接触牙侧角(α)，每个螺纹牙形(54)的所述牙顶(56)从相应的接触牙侧(e1)向相应的非接触牙侧(e2)倾斜，使得限定所述螺纹牙形的所述相应的大径(dj)和小径(dn)的相应的螺纹牙形(54)的顶点(xa)邻近相应的非接触牙侧(e2)定位；其中每个牙底(58)是第一弧，并且每个接触牙侧(e1)通过相应的第二弧(a2)连接到相应的牙底(58)；其中每个第一弧的第一半径(r1)大于所述相应的第二弧(a2)的第二半径(r2)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中所述凹形螺纹部分(22)是钻头(6)的一部分。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的凹形螺纹部分(22)，其中所述凹形螺纹部分(22)是钻柱杆(4)的凹形端部(12)。

12.一种钻柱杆，所述钻柱杆包括根据权利要求1至9或权利要求11中任一项所述的凹形螺纹部分(22)。

13.一种钻头，所述钻头包括根据权利要求1至10中任一项所述的凹形螺纹部分(22)。

技术总结一种凹形螺纹部分，该凹形螺纹部分用以形成用于冲击钻探工具的螺纹接头的一部分，该凹形螺纹部分包括：安装套筒，其中该安装套筒具有至少一个基本上圆柱形的内螺纹区段，该至少一个基本上圆柱形的内螺纹区段具有长度L<subgt;1</subgt;、朝向轴向端部的螺纹入口和朝向轴向内壁的螺纹出口，其中螺纹区段具有螺纹牙形，该螺纹牙形包括牙顶、牙底、接触牙侧和非接触牙侧，并且具有介于两个轴向相邻牙顶之间的螺距长度L<subgt;4</subgt;和径向地介于牙底之间的内径D<subgt;2</subgt;；螺纹间隙区段，该螺纹间隙区段位于轴向内壁与螺纹出口之间，具有长度L<subgt;2</subgt;和直径D<subgt;1</subgt;；引导区段，该引导区段位于螺纹入口与套筒的轴向端部之间，具有长度L<subgt;3</subgt;；其特征在于：螺距长度L<subgt;4</subgt;介于12.8mm至14.5mm之间。技术研发人员：J·哈马尔格伦受保护的技术使用者：山特维克矿山工程机械工具股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20