[发明专利]钻岩设备及其阴性部件和阳性部件

说明书

技术领域

在第一方面中，本发明涉及一种包括阴性部件和阳性部件的类型 的钻岩设备，阴性部件和阳性部件能够通过螺纹接头部彼此相连，在 螺纹接头部中，包括阴性部件中的内部梯形螺纹和阳性部件上的外部 梯形螺纹，螺纹中的每一个包括螺旋形螺纹牙，该螺旋形螺纹牙由顶 部和两个侧面界定，具有底部的凹槽在顶部和两个侧面之间延伸，且 螺纹牙在前端和后端之间延伸多圈，所述顶部接触与中心轴线同心的 假想柱体或锥体。

在进一步的方面中，本发明还分别涉及这样的阴性部件和阳性部 件。

背景技术

实际上，通常上述类型的钻凿设备用于冲击式钻凿或顶锤式钻凿， 即其中冲击运动以及旋转运动被传递到钻头的钻凿。这类设备可使用 不同的部件以最变化的方式组装，这些部件通过不同类型的螺纹接头 部连接在一起。但是，一般地，阳性部件由杆组成，而阴性部件由连 接套筒、钻头或变径套筒组成。在不同部件之间的螺纹接头部中，经 常地，梯形螺纹是优选的，而不是所谓的圆螺纹是优选的，因为对比 于最后提到的圆螺纹，首先提到的梯形螺纹可按相对简单的方式彼此 分离。但是，梯形螺纹的问题是，在相邻于螺纹牙的两个侧面和中间 凹槽底部之间的凹形半径过渡部处出现应力集中，这导致材料疲劳且 因此降低上述部件的使用寿命。这种应力集中，集中在半径过渡部倾 斜的“较陡处”，在阴性部件中变得尤其令人讨厌，尤其是在最靠近 阴性部件的前端或口端的第一个螺纹圈中，这里阴性部件上的弯曲负 荷最大。

事实上，梯形螺纹接头部中的应力集中问题通过US 4040756和US 6196598已经以有很好的方式解决，即通过在圆螺纹中形成的所述类型 的所谓的全半径轮廓的阴性部件以及阳性部件的螺纹中形成凹槽底 部，同时，螺纹的顶部或牙顶保持一般为梯形螺纹并且由在两个相对 端经由若干凸形弧线转变到两个侧面的直母线而界定的轮廓形状。以 这样的方式，侧面将直接转变到截面圆弧形凹槽底部，而其间根本没 有任何半径过渡部。换句话说，侧面转变到略微圆形凹槽底部，其中 出现应力集中的风险很小或者不存在。

然而，所述专利文件中已知的螺纹的缺点是，螺纹轮廓沿螺纹前 端和后端之间的整个轴向延伸是一致的。这意味着在上述所有易碎的 阴性部件中材料的量不仅在发现弯曲负荷的区域，即邻近阴性部件的 前部口端减少，而且也沿螺纹延伸的其余部分到后端的区域减少。材 料减少不必要地削弱了强度并减少了阴性部件的使用寿命。

还在阳性部件中发现了所述类型的不必要的材料减小，但是在这 种情况下，阳性部件中材料减小没有在阴性部件中重要。

通过US 6293360，梯形螺纹是先前知道的，其轮廓沿一圈螺纹的 几个部分连续变化。然而，在这种情况下，轮廓变化限于螺纹的出口 或入口，而轮廓的其余部分沿入口和出口之间的所有圈都是相同的。

发明内容

本发明的目的在于消除先前已知钻岩设备的上述缺点并且提供一 种改进的设备。因此，本发明的主要目的是提供一种钻岩设备，其阴 性部件和阳性部件能够通过螺纹接头部连接到一起，一方面使其免受 可导致材料疲劳的局部应力集中，并且另一方面，确保螺纹可被形成 而没有通过不必要的材料减小削弱相应的部件。尤其，本发明的目的 在于提供具有最佳强度和使用寿命的阴性部件，不仅由于在其最敏感 部位，即前部口端的疲劳风险被降为最低，而且由于在前部口端保持 了最佳的材料量。

附图说明

在附图中：

图1是示出包括在钻岩设备中的两个部件或元件，即阳性部件和阴 性部件的分解透视图，这两个部件都以截面状态示意性地示出，

图2是示出阳性部件连接到阴性部件的透视图，

图3是示出阳性部件和阳性部件上的外部梯形螺纹以及阴性部件 和阴性部件中的内部梯形螺纹的纵截面分解图，

图4A-C是示出图3的截面A、B和C中的阴性螺纹的轮廓形状的一 系列放大详细截面，

图5是示出彼此互相接合的阴性螺纹和阳性螺纹部分的放大纵截 面，

图6是示出彼此分离的阴性螺纹和阳性螺纹的分解图，以及

图7是穿过根据本发明形成有螺纹的阳性部件的纵截面。

具体实施方式