用于冲击式钻岩的钻柱的螺纹接头 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纹接头”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纹接头。
使用这种性质的螺纹接头以便将钻柱(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)。该螺纹接头包括相互共同作用的阳和阴螺纹，在该处在一个元件上的外阳螺纹拧到共同作用的元件上的内阴螺纹上，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纹接头。其中阳和阴螺纹是锥形的且该螺纹轮廓的顶和底部具有一大于该螺纹螺距的30％的曲率半径。这样一种螺纹属于典型的钢索螺纹。
虽然这种螺纹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，导致螺纹寿命的缩短。这主要由于作用在内螺纹上的拉伸应力，造成该螺纹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纹接头，使用该接头消除前述问题，从而能使新颖的螺纹接头也能用于较大尺寸的钻头驱动或钻柱。
使用这种独创的螺纹接头来实现此目的，在该螺纹接头中阳和阴螺纹具有梯形并带有小的锥度。
现在参照其非限制性实施例，借助于附图说明，更详细地描述本发明，其中图1是具有阳和阴螺纹端的钻杆的示意纵向剖视图；图2表示内螺纹轮廓的一部分；图3表示外螺纹轮廓的对应部分。
图1是钻杆的断开的纵向剖视图，特别表示该钻杆的二端。阳螺纹端1和阴螺纹端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纹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纹也结合到钻杆上。
如从图1看到的，阳螺纹端1设置外螺纹或阳螺纹5。从图还将看到阳螺纹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1可被接纳在该孔中。该孔8具有一内螺纹、或阴螺纹9，该内螺纹设计用以与另一元件上的阳螺纹拧在一起，该元件就是要连接到带有阴螺纹的元件上。因此该阴螺纹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，阴螺纹部分2可以在其自由端设置一包围孔8地口的大致圆柱形接触表面11。于是该阳螺纹部分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，因此阳和阴螺纹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，而阳螺纹部的端表面7不与阴螺纹部支撑表面10进行接触。
图2表示阴螺纹部2的内螺纹9的一部分。螺纹9的侧面(flank)或边缘9a、9b分别确定与螺纹顶峰(apice)9c的切线12之间的角α和β。两角之间的差α-β等于线12与中心线6之间的角γ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的外螺纹5的一部分。同样此螺纹5确定二侧面或边缘5a和5b，它们分别确定与螺纹顶峰5c的切线13的角β和α。这两个角之间的差β-α等于线13与中心线6之间的角γ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。
对于适合于本发明的螺纹接头的尺寸优选是螺纹直径为大约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，该螺纹接头不局限于那些尺寸，可用于更细和更大的尺寸。
螺纹侧面角α-β比45°小1优选是相对于各直线12、13在30°与40°之间，该二直线相切于螺纹侧面或边缘的顶峰。锥角优选是小于7°优选约4°。对于4°的锥角，因此图中的角γ是2°。
本发明的螺纹设计减少了在钻孔中承受弯曲应力下钻柱断裂的危险。螺纹的锥度构形能使各螺纹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纹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纹件不松脱在孔中。
如上所述及图中所示，该螺纹接头构造成使钻柱在一端有一阴螺纹而在另一端有阳螺纹。但是，可以理解本发明的螺纹接头也可以与结合套(splicing sleeve)一起使用，虽然在钻柱中完全集成的螺纹接头为优选因为这消除由于松脱结合套造成损坏的危险。