CN1095021C - 螺纹接头、插入式部件、有内螺纹部件以及制造螺纹接头的方法 - Google Patents

螺纹接头、插入式部件、有内螺纹部件以及制造螺纹接头的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于冲击钻削的螺管接头、插入式部分、有内螺纹部分以及制造产品的方法。螺纹连接包括至少一个圆柱形外螺纹和圆柱形内螺纹。外螺纹设置在钻具组件的插口(13)上。该螺纹包括与相关的完整牙形螺纹(14A)相连设置的螺纹末端(30)。所述螺纹包括螺纹侧面(30A，30B，14B，14C)。至少一个圆柱形螺纹包括至少一个螺纹末端(30)，其形状不同于完整牙形螺纹(14A)的形状。螺纹末端(30)的每个螺纹侧面(30A，30B)具有与完整牙形螺纹(14A)的相连侧面(14B，14C)的牙形不同的牙形。

Description

螺纹接头、插入式部件、有内螺纹部件以及制造螺纹接头的方法
技术领域
本发明涉及一种螺纹接头、一种插入式部件、一种有内螺纹部件以及一种制造螺纹接头的方法。
背景技术
在用于冲击钻削的钻岩装置的两个组件之间的现有螺纹接头中，人们通常采用切削的外螺纹和内螺纹，例如参看SE-B-649,602。在制造这种外螺纹时，形成一个钢质坯件，该坯件包括一个较厚部分，其端部连接到具有较小直径的一个间隙表面或空刀槽上以接受至少部分螺纹刀具，并连接到一个通常为圆锥形的自由端上。接着，使刀具的横向和侧向进给与较厚部分的旋转运动相协调，以便在至少一次走刀过程中按照现有方式形成螺纹。由于空刀槽和自由端表面的几何形状，在螺纹的进入部分和退出部分处形成了锐边。在车内螺纹时也形成相应的锐边。这些锐边使得外螺纹和内螺纹在安装和拆卸接头过程中最主要在各自的钻削元件的自由端相互损坏。此外，螺纹被表面淬火，锐边变得太硬，以致于锐边限定了螺纹的最深硬化深度的区域。硬化的结果显示在钻削过程中在这些区域出现了裂纹和疲劳，因此，接头的使用寿命变得相对较短。用于冲击钻削的钻岩装置的两个组件之间并遭受裂纹的另一现有螺纹接头显示在EP-A2-220147中，其中，螺纹末端被切去，以使螺纹的端部保持完整螺纹牙形。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种上述类型的螺纹接头，其中，该螺纹接头可实现较长的工具使用寿命。
本发明的另一目的是提供一种包括进入部分和退出部分的螺纹接头，进入部分和退出部分具有与螺纹接头其余部分基本上相同的硬化深度。
本发明的再一目的是提供一种螺纹接头，其组成部件在安装和拆卸过程中不会相互损坏。
本发明的还一目的是提供坚固的插入式部件和有内螺纹部件。
本发明的还另一目的是提供一种用于生产钻岩产品的方法，该钻岩产品具有坚固的螺纹起始部分。
根据本发明一方面，一种用于冲击钻削的螺纹接头，包括至少一个圆柱形的外螺纹和圆柱形的内螺纹，所述外螺纹设置在套口接头上，套口接头构成一个第一钻具组件的整体的一部分，所述螺纹包括螺纹末端，螺纹末端设置成与对应的完整牙形螺纹相连，所述螺纹包括螺纹侧面，其特征在于，至少一个圆柱形的螺纹包括至少一个形状不同于完整牙形螺纹的形状的螺纹末端，并且螺纹末端的两个螺纹侧面具有与完整牙形螺纹的相连螺纹侧面的牙形不同的牙形。
根据本发明另一方面，用于构成一种用于冲击钻削的螺纹接头的一个部件的插入式部件，其中，插入式部件包括至少一个圆柱形的外螺纹，所述外螺纹设置在套口接头上，套口接头构成一个第一钻具组件的整体的一部分，所述螺纹包括螺纹末端，螺纹末端设置成与对应的完整牙形螺纹相连，所述外螺纹包括螺纹侧面，其特征在于，圆柱形的螺纹包括至少一个形状不同于完整牙形螺纹的形状的螺纹末端，并且螺纹末端的两个螺纹侧面具有与完整牙形螺纹的相连螺纹侧面的牙形不同的牙形。
根据本发明另一方面，用于构成一种用于冲击钻削的螺纹接头的一个部件的有内螺纹部件，其中，有内螺纹部件包括至少一个圆柱形的内螺纹，所述内螺纹设置在一个端部中，该端部构成一个第一钻具组件的整体的一部分，所述螺纹包括螺纹末端，螺纹末端设置成与对应的完整牙形螺纹相连，所述内螺纹包括螺纹侧面，其特征在于，圆柱形的螺纹包括至少一个形状不同于完整牙形螺纹的形状的螺纹末端，并且螺纹末端的两个螺纹侧面具有与完整牙形螺纹的相连螺纹侧面的牙形不同的牙形。
根据本发明另一方面，一种用于制造用于冲击钻削的螺纹接头的方法，其中，螺纹包括至少一个具有螺纹侧面的螺纹末端和具有螺纹侧面的完整牙形螺纹，该方法包括如下步骤：a)在一个机器上提供一个金属坯件，以进行金属切削加工；b)在一个机器上提供一个螺纹刀具；c)使刀具的纵向和横向进给与坯件绕着旋转轴线(CL)的旋转运动相协调，以便在坯件上形成螺纹；其特征在于，在步骤c)中进一步包括如下步骤，调节螺纹刀具以加工出螺纹末端的牙形，使得螺纹末端的每个螺纹侧面获得与完整牙形螺纹的相连螺纹侧面的牙形不同的牙形。
附图说明
本发明的目的是通过具有在权利要求书中所指出的特征的一种螺纹接头、一种插入式部件、一种有内螺纹部件以及一种制造产品的方法来实现的。以下将参照附图对本发明的一个实施例进行描述，其中：
图1显示了根据本发明的有内螺纹部件的端部的横截面图；
图2A和2B以侧视图的方式显示了本发明的插入式部件的端部；
图3显示了本发明的螺纹接头的局部横截面图；
图4显示了插入式部件的端视图；
图5A-5D显示了螺纹进入部分不同的横截面图。
具体实施方式
示于图1、2A和2B的用于冲击钻削的钻杆10设置有一个套管形部件或一个有内螺纹部件11，根据本发明，套管形部件或有内螺纹部件11在一端具有内螺纹12。有内螺纹部件11构成钻杆10的一个整体部分。在另一端，钻杆10形成有套口接头或插入式部件13，根据本发明，套口接头或插入式部件13具有外螺纹14。钻杆还具有贯通的冲洗通道15，通常为空气或水的冲洗介质流过该通道。有内螺纹部件11的底部形成一个环形贴合面16，在安装两个钻杆10时，该环形贴合面用于紧靠在另一钻杆的柄部13的自由端的对应的圆形贴合面17。
图4和图5A-5D显示了插入式部件的端视图以及进入部分螺纹30和呈不规则四边形螺纹14A形式的最终完整牙形螺纹的不同的横截面图I-IV。螺纹末端30具有比完整牙形螺纹14A更加圆的横截面。横截面I-IV成90°、间隔S并向着插入式部件的中心轴线CL被截取。在图5的截面I处，这里被作为0°参考标准，螺纹刀具不到达钢质体的较厚部分的包络面，还没有开始切削进入部分螺纹，而是仅设置有一个端表面18，它是由截面图I中的直线限定的。端表面18通常是圆锥形的。在逆时针方向与截面I成90°相距S截取的图5B的截面图II处，进入部分螺纹30形成一个轨迹，该轨迹类似圆锥曲线，或者对称的螺脊的横截面具有大于0.2mm的最小半径R1和高度h1。进入部分螺纹30包括基本上相同的螺纹牙侧面30A和30B。在逆时针方向与截面II成90°相距S截取的图5c的截面图III中，横截面面积进一步增大，从而使螺脊和螺纹牙侧面具有大于0.2mm的最小半径R2和高度h2。在图5的横截面图I中，即，与上述的横截面I成360°截取的横截面图中，进入部分螺纹已经完全变成完整牙形螺纹或最终的不规则四边形螺纹14A，它具有大子0.2mm的最小半径R3和高度h3。完整牙形螺纹具有基本上相同的螺纹牙侧面14B和14C。从图5A-5D可以看出，进入部分螺纹30的横截面面积和高度从在截面图I和II之间的开始部分沿着圆周方向向着最终螺纹14A增大，同时，最小半径R1-R3不小于0.2mm。在最终螺纹是不规则四边形螺纹14A的情况下，在截面图III中的进入部分螺纹30的最小半径R2大于不规则四边形螺纹14A的最小半径R3。由于在螺纹14的进入部分和退出部分30没有锐边，在热处理时，例如表面淬火时的硬化深度沿着整个螺纹基本上是恒定的，因此，可以避免在这些区域出现裂纹和疲劳。在现有的切削螺纹中，在螺纹末端的一个螺纹侧面总是具有与完整牙形螺纹相同的牙形，除了略微低一些之外，而本发明的螺纹末端30的两个螺纹侧面30A和30B具有与完整牙形螺纹14A的对应相连的螺纹牙侧面14B和14C的牙形不同的牙形，如图5B和5D所示。优选地，在螺纹末端设置两个进入部分和两个退出部分。
在内螺纹12的进入部分和退出部分形成对应的模糊牙形。
当本发明的两个钻杆10如图3所示地进行螺纹连接安装时，插入式部件13的自由端将进入有内螺纹部件的自由端的区域。在大多数情况下，钻杆在插入过程中必须相互转动，以使螺纹相互配合。在车削起始部分的螺纹之前，牙形模糊的螺纹末端防止钻杆相互损坏。接着，钻杆可被旋转，直到钻杆的前表面17紧靠底部16。完整牙形螺纹12和14以现有方式设计，使得它们被安装时，只在直的螺纹牙侧面部分14B和有内螺纹部件的对应螺纹牙侧面处紧靠。结果，在弯曲部分之间或者在顶部和底部之间不发生接触。在试验中，本发明的螺纹接头与现有螺纹接头相比，显示出具有至少两倍的工具使用寿命。
以下述方式车削螺纹12和14。按照现有方式，刀具的横向和纵向进给以及切削深度与较厚部分的旋转运动相协调，以便在至少一次走刀过程中形成螺纹。这可通过在一个车床中的螺纹靠模或车螺纹程序来实现。具有决定螺纹牙形而基本上不会受到连接间隙影响的螺纹刀具，从而在螺纹末端形成牙形模糊的进入部分和退出部分。随后，至少切削螺纹例如通过表面淬火进行热处理。
本发明可能的修改
可替代的是，钻杆设置成钻管形状并且也可以包括显示在US-A-4,986,068中的那类凸肩支承面，US-A-4,986,068作为参考文献引入本说明书中。在所示实施例中，显示了不规则四边形螺纹，但它暗示的是，本发明可用于所有钻岩机螺纹，诸如圆螺纹。有内螺纹部件或插入式部件可替代地是与钻岩机的钻头成一体地形成而不是与一个钻杆形成一体。本发明的原理也可用于在柄部适配器和钻杆之间以及具有松的螺纹套筒的两个钻杆之间的螺纹接头。
在不脱离权利要求书的范围的情况下，本发明在其它方面也可以任意地进行改变。

Claims (10)

1、一种用于冲击钻削的螺纹接头，包括至少一个圆柱形的外螺纹(14)和圆柱形的内螺纹(12)，所述外螺纹(14)设置在套口接头(13)上，套口接头(13)构成一个第一钻具组件(10)的整体的一部分，所述螺纹包括螺纹末端(30)，螺纹末端(30)设置成与对应的完整牙形螺纹(14A)相连，所述螺纹(12，14)包括螺纹侧面(30A，30B，14B，14C)，其特征在于，至少一个圆柱形的螺纹(12，14)包括至少一个形状不同于完整牙形螺纹(14A)的形状的螺纹末端(30)，并且螺纹末端(30)的两个螺纹侧面(30A，30B)具有与完整牙形螺纹(14A)的相连螺纹侧面(14B，14C)的牙形不同的牙形。
2、如权利要求1所述的螺纹接头，其特征在于，螺纹末端(30)具有比完整牙形螺纹(14A)更圆的横截面，螺纹末端(30)的横截面面积和高度从螺纹末端的起始部分沿着圆周方向向着对应的完整牙形螺纹(14A)增大，并且，螺纹末端(30)的螺纹侧面(30A，30B)是相同的。
3、如权利要求1或2所述的螺纹接头，其特征在于，螺纹末端(30)的最小半径(R1，R2)与完整牙形螺纹(14A)的最小半径(R3)至少一样大。
4、如权利要求1或2所述的螺纹接头，其特征在于，螺纹末端(30)的最小半径(R1，R2)大于0.2mm。
5、用于构成一种用于冲击钻削的螺纹接头的一个部件的插入式部件，其中，插入式部件(13)包括至少一个圆柱形的外螺纹(14)，所述外螺纹(14)设置在套口接头(13)上，套口接头(13)构成一个第一钻具组件(10)的整体的一部分，所述螺纹(14)包括螺纹末端(30)，螺纹末端(30)设置成与对应的完整牙形螺纹(14A)相连，所述外螺纹(14)包括螺纹侧面(30A，30B，14B，14C)，其特征在于，圆柱形的螺纹(14)包括至少一个形状不同于完整牙形螺纹(14A)的形状的螺纹末端(30)，并且螺纹末端(30)的两个螺纹侧面(30A，30B)具有与完整牙形螺纹(14A)的相连螺纹侧面(14B，14C)的牙形不同的牙形。
6、如权利要求5所述的插入式部件，其特征在于，螺纹末端(30)的横截面面积和高度从螺纹末端的开始沿着圆周方向向着对应的完整牙形螺纹(14A)增大，螺纹末端(30)的最小半径(R1，R2)大于0.2mm，并且螺纹末端(30)的最小半径(R1，R2)与完整牙形螺纹(14A)的最小半径(R3)至少一样大。
7、用于构成一种用于冲击钻削的螺纹接头的一个部件的有内螺纹部件，其中，有内螺纹部件(11)包括至少一个圆柱形的内螺纹(12)，所述内螺纹(12)设置在一个端部中，该端部构成一个第一钻具组件(10)的整体的一部分，所述螺纹包括螺纹末端(30)，螺纹末端(30)设置成与对应的完整牙形螺纹(14A)相连，所述内螺纹(12)包括螺纹侧面(30A，30B，14B，14C)，其特征在于，圆柱形的螺纹(12)包括至少一个形状不同于完整牙形螺纹(14A)的形状的螺纹末端(30)，并且螺纹末端(30)的两个螺纹侧面(30A，30B)具有与完整牙形螺纹(14A)的相连螺纹侧面(14B，14C)的牙形不同的牙形。
8、如权利要求7所述的有内螺纹部件，其特征在于，螺纹末端(30)的横截面面积和高度从螺纹末端的起始部分沿着圆周方向向着对应的完整牙形螺纹(14A)增大，螺纹末端(30)的最小半径(R1，R2)大于0.2mm，并且螺纹末端(30)的最小半径(R1，R2)与完整牙形螺纹(14A)的最小半径(R3)至少一样大。
9、一种用于制造用于冲击钻削的螺纹接头的方法，其中，螺纹包括至少一个具有螺纹侧面(30A，30B)的螺纹末端(30)和具有螺纹侧面(14B，14C)的完整牙形螺纹(14A)，该方法包括如下步骤：
a)在一个机器上提供一个金属坯件，以进行金属切削加工；
b)在一个机器上提供一个螺纹刀具；
c)使刀具的纵向和横向进给与坯件绕着旋转轴线(CL)的旋转运动相协调，以便在坯件上形成螺纹；
其特征在于，在步骤c)中进一步包括如下步骤，调节螺纹刀具以加工出螺纹末端(30)的牙形，使得螺纹末端(30)的每个螺纹侧面(30A，30B)获得与完整牙形螺纹(14A)的相连螺纹侧面(14B，14C)的牙形不同的牙形。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：
d)至少对切削螺纹进行热处理。
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