CN113544355A - 用于旋转钻凿的钻柱、螺纹联接和钻杆适配器 - Google Patents

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Abstract

一种用于地下采矿机的旋转钻凿的钻柱(400)包括第一伸长钻柱构件(100)和第二伸长钻柱构件(100)。所述第一构件具有主区段(101)和阳型端部(102)，所述第二构件具有主区段(101)和阴型端部(103)。所述阳型端部(102)和阴型端部(103)具有相应的螺纹，以提供在所述阳型端部(102)与所述阴型端部(103)之间的螺纹联接(401)，该螺纹联接使所述阳型端部(102)能够固定在所述阴型端部(103)内，使得所述阳型端部和阴型端部在轴向上重叠，其中，所述阳型端部和阴型端部的相应的螺纹的螺纹导程(L2)大于所述阳型端部(102)和阴型端部(103)的直径(DM，DFI)。

Description

用于旋转钻凿的钻柱、螺纹联接和钻杆适配器
技术领域
本发明涉及一种用于地下采矿机的旋转钻凿的延伸钻凿系统，但是，本发明不排它地涉及一种具有多个延伸钻杆的延伸钻凿系统，所述多个延伸钻杆构成钻杆柱，其在钻杆之间具有协作配合的阳型螺纹联接和阴型螺纹联接。
背景技术
当向地表或岩层中钻凿长孔时，延伸钻杆通过丝扣端依次连接。在旋转钻凿中，延伸钻杆被依次连接到旋转钻的驱动装置，以将推力和扭矩传递到在延伸钻杆的另一端上的钻头。在钻凿期间，丝扣经受因旋转钻凿的推力引起的扭矩和冲击载荷，并且由此产生的应力导致延伸钻杆的螺纹被旋拧得更紧，使得丝扣不容易断开。
在该情形下，解决以上问题的方案通常是在钻孔之后，即当没有驱动延伸钻杆以进行钻凿时，手动地撞击延伸钻杆。这将在一定程度上使丝扣脱离联接。
实践中，这对于操作者是危险的，并且损伤到延伸钻杆。
为了提供延伸钻杆的适当螺纹联接，为了提高钻凿效率，螺旋角和/或牙侧角被调节，以增加螺纹联接的抗卡死性能，例如，增加强度并提高抗卡死和螺纹错扣的能力。在US4，861，209 A和US 4，625，814A中描述了用于冲击钻凿的钻柱和钻柱的螺纹端的示例。
然而，具有改进螺旋角和/或牙侧角的钻柱或延伸钻杆应用于冲击钻凿，而未应用于旋转钻凿。此外，传统钻柱由于若干原因是不利的。通常，期望增加螺纹的紧固能力，其中，紧固能力被定义为脱离联接扭矩与紧固扭矩之间的比率。如果使螺纹上的脱离联接扭矩增大，以提升紧固能力，这将会导致钻柱难以断开连接。另外，虽然在一些情形中，导程角以一定方式增大，但角度的增加量通常是非常有限的，这将进一步限制钻柱的性能。因此，需要一种解决了以上问题的用于旋转钻凿的钻柱。
发明内容
本发明的目的是最小化阳型螺纹端与阴型螺纹端之间的螺纹联接的脱离联接扭矩，以使钻柱易于断开连接。另一目的是在旋转钻凿领域中使用多头圆螺纹，以通过增加螺纹的导程来大幅增加圆螺纹的导程角。
该目的通过提供一种钻柱、钻杆适配器和用于连接钻柱构件或用于将钻柱连接到钻杆适配器的螺纹联接来实现，其中，阳型联接部分和阴型联接部分被具体地布置用以最小化钻柱的脱离联接扭矩。
根据本发明的第一方面，提供一种用于地下采矿机的旋转钻凿的钻柱，该钻柱包括：第一伸长钻柱构件，其具有主区段和阳型端部；第二伸长钻柱构件，其具有主区段和阴型端部；阳型端部和阴型端部具有相应的螺纹，以提供在阳型端部与阴型端部之间的螺纹联接，该螺纹联接使阳型端部能够固定在阴型端部内，使得阳型端部和阴型端部在轴向上重叠；其中，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹的螺纹导程大于阳型端部和阴型端部的直径。
在说明书中，提及“螺纹”指的是沿着阳型端部和阴型端部的长度部分在轴向上延伸的螺旋突脊和沟槽。
可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹是多头螺纹。该构造增加螺纹导程，以增加阳型端部和阴型端部的螺纹的导程角。可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹是双头螺纹。
在说明书中，提及“单头螺纹”指具有一个轴向延伸的螺旋突脊的螺纹，即存在绕螺纹本体的柱体缠绕的一个突脊，并且每次螺纹的本体旋转一圈(360°)，则其在轴向上前进了一个突脊的宽度。并且，提及“多头螺纹”指具有多个轴向延伸的螺旋突脊的螺纹，即存在绕螺纹本体的柱体缠绕的多个突脊，并且每次螺纹的本体旋转一圈(360°)，则其在轴向上前进了所述多个突脊的宽度。例如，“双头”意指存在绕螺纹本体的柱体缠绕的两个突脊。每次螺纹的本体旋转一圈(360°)，则其在轴向上前进两个突脊的宽度。通常，当螺纹的其它参数一定时，比较双头螺纹与单头螺纹，双头螺纹的螺纹导程大于单头螺纹的螺纹导程，因此，双头螺纹中的导程角增大。以相同方式，三头螺纹的螺纹导程和导程角通常大于双头螺纹或单头螺纹的螺纹导程和导程角。
在说明书中，提及“螺纹导程”指由螺纹的一个整转(360°)覆盖的沿着螺纹的轴线的距离，或换言之，指螺纹上的两个对应的点之间的轴向长度。单头螺纹的螺纹导程指在螺旋突脊上的两个对应的点之间的轴向长度，其是一个突脊的宽度，并且这对于双头螺纹和多头螺纹是同样的，其中螺纹导程分别等于两个或多个突脊的宽度。通常，双头螺纹的螺纹导程将是两个相邻突脊上的两个点之间的轴向长度的两倍，并且如果它是三头螺纹，则螺纹导程将是这种轴向长度的三倍。提及“导程角”指在螺纹的螺旋突脊与垂直于螺纹的轴线的平面之间的角。导程角反应螺纹的倾斜水平，具体地说，反应螺纹的螺旋突脊倾斜的水平。
可选地是，螺纹是右旋螺纹。并且可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹是圆螺纹或梯形螺纹。
在说明书中，提及“右旋螺纹”指的是，当从穿过螺旋的中心的轴线上的视点看时，当螺纹沿顺时针方向转动时，螺纹远离观看者移动，并且当螺纹沿逆时针转动时，螺纹朝向观察者移动。提及“圆螺纹”或“梯形螺纹”指一种螺纹轮廓。圆螺纹的螺纹轮廓是部分圆形的，从而使得圆螺纹的沟槽或突脊的螺纹轮廓是部分圆，这意味着所述螺纹轮廓具有圆形几何构造。以相同方式，梯形螺纹的螺纹轮廓是梯形的。
可选地是，由于脱离联接扭矩被最小化，所以能够用手使阳型端部与阴型端部之间的螺纹联接脱离联接，并且该联接易于断开。
可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹具有16mm的直径，并且是三头螺纹。阳型端部和阴型端部的直径被分别定义为在阳型端部和阴型端部的相应的两个突脊之间的横向距离。假定螺纹的直径是16mm，则可选地是，阳型端部和阴型端部的螺纹的导程角大于20°。该构造降低了螺纹的脱离联接扭矩，因此，通过这样的增大导程角易于使钻柱断开连接。
可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹具有20mm的直径并且是双头螺纹。阳型端部和阴型端部的直径被分别定义为在阳型端部和阴型端部的相应的两个突脊之间的横向距离。假定螺纹的直径是20mm，则可选地是，阳型端部和阴型端部的螺纹的导程角大于22°。该构造降低了螺纹的脱离联接扭矩，因此，通过这样的增大导程角易于使钻柱断开连接。
可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹具有25mm的直径并且是双头螺纹。并且可选地是，假定螺纹的直径是25mm，则阳型端部和阴型端部的螺纹的导程角大于17°。该构造降低了螺纹的脱离联接扭矩，因此，通过这样的增大导程角易于使钻柱断开连接。
可选地是，使用钻柱的地下采矿机是锚杆安装机或掘锚机。
根据本发明的第二方面，提供一种螺纹联接，该螺纹联接用于连接钻柱构件以形成钻柱，该螺纹联接包括：阳型端部，该阳型端部具有第一轴向长度；中空的阴型端部，该中空的阴型端部具有第二轴向长度；阳型端部和阴型端部具有相应的螺纹，以使阳型端部能够固定在阴型端部内，使得至少阳型端部的第一轴向长度的一部分和阴型端部的第二轴向长度的一部分在轴向上重叠以形成联接；其中，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹的螺纹导程大于阳型端部和阴型端部的直径。
可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹是多头螺纹。该构造增大了螺纹导程，从而增大阳型端部和阴型端部的螺纹的导程角。可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹是双头螺纹。
可选地是，螺纹是右旋螺纹。
根据本发明的第三方面，提供一种用于旋转钻机的钻杆适配器，该钻杆适配器包括：第一端；第二端，该第二端被朝向钻机的钻柱定位，其中该第二端和钻柱的对应端具有相应的螺纹，以使第二端能够固定到钻柱的对应端；伸长本体，该伸长本体在第一端和第二端之间延伸；其中，第二端的螺纹具有比第二端螺纹的直径大的螺纹导程。
可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹是多头螺纹。该构造增大了螺纹导程，从而增大阳型端部和阴型端部的螺纹的导程角。可选地是，阳型端部和阴型端部的所述相应的螺纹是双头螺纹。
可选地是，螺纹是右旋螺纹。
可选地是，钻杆适配器是驱动适配器。驱动适配器的第一端被朝向钻机的驱动系统定位，从而驱动系统将动力传递到驱动适配器，并且进一步传递到钻柱。驱动适配器被连接在钻机的驱动单元与钻柱之间，驱动适配器的第二端可以是阳型螺纹端，其待被固定在钻柱上的第一钻杆的阴型螺纹端内；或者，驱动适配器的第二端可以是阴型螺纹端，其待被固定在钻柱上的第一钻杆的阳型螺纹端外。以此方式，驱动单元将动力传递到驱动适配器，并且通过第二端和钻柱的螺纹联接被进一步传递到钻柱。
可选地是，钻杆适配器是钻头适配器。钻头适配器的第一端被朝向钻机的钻头定位，从而传递到钻头适配器的动力被进一步传递到钻头以用于钻凿。钻头适配器被连接在钻机的钻头与钻柱之间。钻头适配器的第二端可以是阳型螺纹端，其待被固定在钻柱上的最后一个钻杆的阴型螺纹端内；或者，钻头适配器的第二端可以是阴型螺纹端，其待被固定在钻柱上的最后一个钻杆的阳型螺纹端外。以此方式，从驱动单元传递到钻柱的动力通过钻头和钻柱之间的螺纹联接被进一步传递到钻头。
可选地是，第二端的螺纹具有20mm的直径，并且螺纹的导程角可以大于22°。该构造降低了螺纹的脱离联接扭矩，因此，所述钻杆适配器易于从钻柱断开连接。
附图说明
现在将仅举例并参考附图来描述本发明的具体实施方式，在附图中：
图1A是根据本发明的具体实施方式的钻杆的透视图；
图1B是根据本发明的具体实施方式的图1A的钻杆的平面图，包括阴型端部的横截面图；
图2A是根据本发明的具体实施方式的驱动适配器的透视图；
图2B是根据本发明的具体实施方式的图2A的驱动适配器的平面图；
图2C是根据发明的具体实施方式的图2A的驱动适配器的另一平面图；
图3A是根据本发明的具体实施方式的钻头适配器的透视图；
图3B是根据本发明的具体实施方式的图3A的钻头适配器的平面图，包括螺纹端的横截面图；
图4A是根据本发明的具体实施方式的连接到钻柱的图2A至2B中的驱动适配器和图3A至3B中的钻头适配器的平面图；
图4B是根据本发明的具体实施方式的连接到钻柱的图2A至2B中的驱动适配器和图3A至3B中的钻头适配器的另一平面图；
图5A是图1A至1B、图2A至2B的阳型螺纹的平面图；
图5B是图5A中的阳型螺纹的横截面图A-A’；
图6A是图1A至1B、图3A至3B的阴型螺纹的平面图；
图6B是图6B中的阴型螺纹的横截面图B-B’；以及
图7是根据本发明的具体实施方式的在图4A至4B中的螺纹联接的横截面图。
具体实施方式
图1A是根据本发明的具体实施方式的钻杆100的透视图。参考图1A，钻杆100可用在锚杆安装机或掘锚机中，其包括伸长杆体101、第一端102和第二端103。伸长杆体101的外径在每个端102、103处增大，以分别形成径向张开的端部联接区域。第一端102是具有外螺纹的阳型端部，并且第二端103是具有内螺纹的阴型端部。钻杆100的阳型螺纹端102与下一个延伸钻杆的阴型螺纹端协作配合，并且钻杆100的阳型螺纹端103与前一个延伸钻杆的阳型螺纹端协作配合，以提供在这些延伸钻杆之间的螺纹联接。所述螺纹联接使阳型端部能够固定在阴型端部内，使得阳型端部和阴型端部在轴向上重叠。彼此接合的多个钻杆100形成伸长钻柱，其中钻柱的一端连接到钻凿到地表或岩层中的钻头，并且钻柱的另一端连接到驱动钻凿的驱动单元。
图1B是根据本发明的具体实施方式的图1A的钻杆100的平面图，包括阴型端部103的横截面图。阳型端部102的螺纹大径DM与阴型端部103的螺纹大径DFI近似相同。阴型端部103的外径DFO等于或略微大于钻杆本体101的外径。钻杆本体101和阳型端部102、阴型端部103在轴向上对准。沿轴向方向107朝向钻杆本体101，在与阳型端部102相邻的区域中构造有肩部104，并且当阳型端部和阴型端部在连接中被联接在一起时，阴型端部103的与钻杆100的轴107基本垂直的最外表面105抵靠肩部104。沿轴向方向107朝向钻杆本体101，在与阴型端部103相邻的区域中构造有渐缩肩部106，其在钻杆本体101与阴型端部103之间形成扩张区域108，该扩张区域108的外径D1可等于肩部104的径向最外直径D2。
在本发明的一个实施例中，阳型端部102和阴型端部103的相应的螺纹导程大于阳型端部102和阴型端部103的螺纹大径DM/DFI。在该实施例中，优选地是，阳型螺纹和阴型螺纹是多头螺纹，更具体地是，阳型端部102的螺纹和阴型端部103的螺纹都可以是双头螺纹或三头螺纹。有利地是，这种构造使得阳型端部与阴型端部之间的螺纹联接的脱离联接扭矩最小化，因此，阳型端部和阴型端部可以容易地例如用手断开连接。例如，阳型端部102和阴型端部103是双头螺纹，螺纹导程是螺纹的螺距的两倍，并且螺纹导程构造成大于阳型端部102和阴型端部103的螺纹大径DM/DFI。作为另一示例，阳型端部102和阴型端部103都是三头螺纹，螺纹导程是螺纹的螺距的三倍，并且螺纹导程构造成大于阳型端部102和阴型端部103的螺纹大径DM/DFI。
在一个实施例中，双头螺纹是右旋螺纹。在另一实施例中，阳型端部和阴型端部的相应的螺纹是圆螺纹或梯形螺纹。例如，螺纹可以是具有圆形几何构造的对称螺纹。在一个实施例中，阳型端部102和阴型端部103具有双头圆螺纹，其中假定阳型螺纹的螺纹大径是20mm，则双头螺纹的导程角可以大于22°，有利地是，螺纹联接的脱离联接扭矩被最小化。在另一个实施例中，阳型端部102的螺纹大径DM与阴型端部103的螺纹大径DFI都是25mm，相应地是，螺纹的导程角可以大于17°，这也大大降低了螺纹的脱离联接扭矩。
在本发明的另一实施例中，双头螺纹的螺纹大径DM可以在例如18mm至25mm之间的范围中。如果螺纹导程L2构造成L2＝25.4mm，如前所述大于螺纹大径DM/DFI，则导程角β可以从以下公式计算：
tanβ＝L2/πDM
基于该公式，通过如在本发明实施例中所示的那样将阳型螺纹和阴型螺纹构造为双头螺纹，导程角β可以计算如下：
tanβ＝L2/πDM，其中，螺纹大径DM＝17.7mm，并且L2＝25.4mm，
β＝24.6°
tanβ＝L2/πDM，其中，螺纹大径DM＝19.7mm，并且L2＝25.4mm，
β＝22.3°
tanβ＝L2/πDM，其中，螺纹大径DM＝21.7mm，并且L2＝25.4mm，
β＝20.4°
tanβ＝L2/πDM，其中，螺纹大径DM＝24.7mm，并且L2＝25.4mm，
β＝18.1°
有利地是，假定导程角β可以构造成在如以上所示的范围中，则双头螺纹联接的脱离联接扭矩可以最小化。
而且，基于以上公式，通过如以上所示的那样将阳型螺纹和阴型螺纹构造为三头螺纹，导程角β可以计算如下：
tanβ＝L2/πDM，其中，螺纹大径DM＝15.7mm，并且L2＝19.05mm，β＝21.1°
有利地是，可以使三头螺纹联接的脱离联接扭矩最小化。
螺纹大径和导程角的值作为实施例例示，而不用于限制本发明。本领域技术人员将理解到，可以应用具有螺纹大径和导程角的不同值的其它实施例。
在整个说明书中，双头圆螺纹作为本发明的实施例来描述，并且仅为了例示性目的而描述，本领域技术人员将理解，多头螺纹、例如三头螺纹也在本发明的精神范围内，因此，为降低钻杆的联接区域的脱离联接扭矩的目的，在本发明中可使用例如三头圆螺纹。
再次参考图1B，钻杆100包括在扩张区域108上或围绕扩张区域108布置的沟槽109。在一个实施例中，有两个沟槽109从扩张区域108的外表面凹陷并且在竖直方向上围绕扩张区域108包围。沟槽109被构造用于将具有最小化脱离联接扭矩的本发明的钻杆100与具有相似外观的其它钻杆辨识区分开。
图2A至2C例示了驱动适配器200，驱动适配器200被构造用以联接在驱动单元与如图1A-1B所示的钻杆100之间。驱动适配器200包括：主区段201；阳型螺纹端202，该阳型螺纹端202连接到第一钻杆100；以及端部203，该端部203连接到驱动单元以将动力从驱动单元传递到钻杆100。阳型螺纹端202构造有与钻杆100的阳型端部102相似的形状，因此，阳型螺纹端202被构造用以与钻杆100的阴型端部103在形状上互补。当驱动适配器200连接到包括第一钻杆100的钻柱时，阳型螺纹端202联接到第一钻杆100的阴型螺纹端103，以将驱动适配器200固定到钻柱。当驱动适配器200被固定时，驱动适配器200的轴线207与钻杆100的轴线107重合。在一个实施例中，驱动适配器200的阳型端部202具有比阳型端部202的直径DM大的螺纹导程。阳型端部202的螺纹可以是多头螺纹，并且在一个具体实施例中，阳型端部202具有双头螺纹。有利地是，在旋转钻机中的螺纹联接中使用双头螺纹使得螺纹联接的脱离联接扭矩最小化，因此，驱动适配器200和钻柱可以容易地例如用手断开连接。在一个实施例中，双头螺纹是右旋螺纹。
参考图2C，环形肩部204从主区段201的中间区域径向突出，使得肩部204的外表面的直径DS大于主区段201的直径DA。并且，主区段201的直径DA优选地是大于阳型螺纹端202的外径DAM。
例如，阳型端部202具有20mm的外径DAM，而突出肩部204具有25mm的直径DS，并且主区段201具有22mm的直径DA。在一个实施例中，驱动适配器的总长度LA可以是200mm。
例如，阳型端部202具有双头圆螺纹，其中假定阳型螺纹的螺纹大径是20mm，则双头螺纹的导程角可以大于22°，由此螺纹联接的脱离联接扭矩被最小化。作为另一示例，如果阳型端部102的螺纹大径DM是25mm，则阳型螺纹的导程角可以大于17°，这也大大降低了螺纹的脱离联接扭矩。
再次参考图2B-2C，驱动适配器200包括在轴向上邻近阳型端部202绕扩张区域208布置的沟槽209。在一个实施例中，有两个沟槽209从扩张区域108的外表面凹陷且在相对于驱动适配器200的轴线207的竖直方向上环绕扩张区域108包围。沟槽209被构造用于将具有最小化脱离联接扭矩的本发明的驱动适配器200与具有相似外观的其它驱动适配器辨识区分开。当在轴向上旋转90°至270°时，图2C中所示的驱动适配器200是与图2B中所示相同的驱动适配器。
图3A至3B例示了钻头适配器300，钻头适配器300被构造用以联接在旋转钻机的钻头与钻柱之间。钻头适配器300包括：主区段301；阴型螺纹端303，该阴型螺纹端303连接到钻柱的最后一个钻杆100；以及端部302，该端部302连接到钻头，以将动力从钻柱传递到钻头，用于钻凿到地表或岩层中。阴型螺纹端303被构造有与钻杆100的阴型端部103相似的形状，因此，阴型螺纹端303被构造用以与钻杆100的阳型端部102在形状上互补。当钻头适配器300连接到包括最后一个钻杆100的钻柱时，阴型螺纹端303联接到最后一个钻杆100的阳型螺纹端102，以将钻头适配器300固定到钻柱。当钻头适配器300被固定时，钻头适配器300的轴线307与钻杆100的轴线107重合。在一个实施例中，钻头适配器300的阴型端部203具有比阴型端部203的直径DFI大的螺纹导程。并且在一个实施例中，阴型端部203的螺纹是多头螺纹，并且阴型端部203具有双头圆螺纹。有利地是，在旋转钻机中的螺纹联接中使用双头螺纹使得螺纹联接的脱离联接扭矩最小化，因此，钻头适配器300和钻柱可以容易地例如用手断开连接。在本发明的一个实施例中，双头螺纹是右旋圆螺纹，而在传统设计中，钻头适配器具有是圆螺纹或梯形螺纹的左旋螺纹。
参考图3B，示出了钻头适配器300的平面图，包括螺纹端303的横截面图。在图3B的实施例中，阴型螺纹端303的内径DAF是20mm，并且主区段301的外径DBA是22mm。例如，假定阴型螺纹端303的螺纹大径DAF等于20mm，则双头母螺纹303的导程角大于22°，并且在一个实施例中，因此螺纹联接的脱离联接扭矩被最小化。作为另一示例，如果阴型端部303的螺纹大径DAF是25mm，则阴型螺纹的导程角相应地是大于17°，这也大大降低了螺纹的脱离联接扭矩。
参考图3B，钻头适配器300包括在轴向上邻近阴型端部303绕扩张区域308布置的沟槽309。在一个实施例中，有两个沟槽309从扩张区域308的外表面凹陷并且在相对于钻头适配器300的轴线307的竖直方向上环绕扩张区域308包围。沟槽309被构造用于将具有最小化脱离联接扭矩的本发明的钻头适配器300与具有相似外观的其它钻头适配器辨识区分开。
图2A-2C中的阳型端部202和图1A-1B中的阳型端部102每个均具有轴向长度LM。图3A-3B中的阴型端部303和图1A-1B中的阴型端部103每个均具有轴向长度LF。阴型端部103；303的内螺纹和阳型端部102；202的外螺纹形成螺纹联接，以使阳型端部102；202能够固定在阴型端部103；303内，使得至少阳型端部102；202的轴向长度LM的一部分和阴型端部103的轴向长度的一部分在轴向上重叠。在本发明的实施例中，轴向长度LM是38mm，并且轴向长度LF与轴向长度LM相同，从而阴型端部103；303和阳型端部102；202的轴向长度彼此重叠。
图4A是根据本发明的具体实施方式的被连接到钻柱400的在图2A至2B中的驱动适配器200和在图3A至3B中的钻头适配器300的平面图。图4B是根据本发明的具体实施方式的被连接到钻柱400的在图2A至2B中的驱动适配器200和在图3A至3B中的钻头适配器300的另一平面图。当在轴向上旋转90°至270°时，在图4B中所示的钻柱400是与如在图4A中所示相同的钻柱400。在图4A至4B的实施例中，钻柱400至少包括第一钻杆100’和最后一个钻杆100”。第一钻杆100’和第二钻杆100”是在图1A至1B中所示的钻杆100的实施例。第一钻杆100’在一端连接到驱动系统402，并且经由螺纹联接401’进一步连接到驱动适配器200，并且最后一个钻杆100”在一端连接到钻头403，并且经由螺纹联接401”进一步连接到钻头适配器300。螺纹联接401’和401”通过阳型公螺纹端固定到阴型螺纹端而形成，并且螺纹联接401’和401”是其中阳型端部的轴向长度与阴型端部的轴向长度重叠的区段。在本发明的实施例中，阳型螺纹端和阴型螺纹端的相应螺纹的螺纹导程大于阳型螺纹端和阴型螺纹端的直径DM/DFI，结果，螺纹联接401’和401”具有最小化的脱离联接扭矩，从而钻柱和驱动适配器/钻头适配器可以容易地例如用手断开连接。
图5A例示了图1A至1B和图2A至2B的阳型螺纹102；202的平面图，并且图5B例示了阳型螺纹102；202的横截面图A-A’。图6A例示了图1A至1B和图3A至3B的阴型螺纹103；303的平面图，并且图6B例示了阴型螺纹103；303的横截面图B-B’。由于阳型螺纹和阴型螺纹在形状上互补，所以结合起来描述图5A、5B、6A和6B。在一个实施例中，螺纹102；202和阴型螺纹103；303是具有至少两个头的圆螺纹。特别地是，圆螺纹包括具有圆形几何构造的对称螺纹，并且在一个实施例中，该螺纹是右旋螺纹。多头螺纹与单头螺纹相比具有增大的螺纹导程，通过将螺纹导程L2构造成大于阳型螺纹102；202和阴型螺纹103；303的螺纹大径DM；DFI，可以最小化螺纹联接的脱离联接扭矩。在一个实施例中，阳型螺纹和阴型螺纹都是双头圆螺纹。例如，参考图5A、5B、6A和6B，阳型螺纹102；202和阴型螺纹103；303的螺纹导程L1是12.7mm，并且每一个头的螺纹导程L2是25.4mm，其大于阳型螺纹和阴型螺纹的螺纹大径20mm。因此，当阳型螺纹102；202和阴型螺纹103；303被配合连接时，螺纹联接的脱离联接扭矩被降低。此外，在该实施例中，假定阳型螺纹和阴型螺纹的螺纹大径等于20mm，则如图6B中所示的导程角β大于22°，螺纹突脊501；601和螺纹沟槽502；602的纵向高度H1被构造成1.55mm。在一个实施例中，阳型端部102；202的螺纹包括具有5.5mm半径的若干突脊501，并且阴型端部102；202的螺纹包括具有6mm半径的若干沟槽602。而在另一实施例中，阳型端部102；202的螺纹包括具有6mm半径的若干沟槽502，并且阴型端部103；303的螺纹包括具有5.5mm半径的若干突脊601。
如图5A至5B中所示的阳型螺纹端102；202和如图6A至6B中所示的阴型螺纹端103；303被连接，以形成如图4A至4B中所示的螺纹联接401’和401”。参考图7，示出了根据本发明的具体实施方式的螺纹联接401’和401”的横截面图。在该实施例中，阳型端部102；202的第一轴向长度LM和阴型端部103；303的第二轴向长度LF在轴向上重叠，以形成螺纹联接401’和401”。阳型端部102；202的轴线和阴型端部103；303的轴线彼此重合，以形成螺纹联接401’和401”的轴线707，并且通过使阴型端部103；303中的中空区域702与阳型端部102；202中的中空区域702相互连通，在轴向方向707上形成用于冲洗的流体通道。
通过使用多头圆螺纹，将螺纹的螺纹导程设定成大于螺纹的螺纹大径变得可能，因此，可以提供增大的导程角，从而降低螺纹联接的脱离联接扭矩。

Claims (14)

1.一种用于地下采矿机的旋转钻凿的钻柱(400)，包括：
第一伸长钻柱构件(100)，所述第一伸长钻柱构件(100)具有主区段(101)和阳型端部(102)；
第二伸长钻柱构件(100)，所述第二伸长钻柱构件(100)具有主区段(101)和阴型端部(103)；
所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)具有相应的螺纹，以提供在所述阳型端部(102)与所述阴型端部(103)之间的螺纹联接(401)，所述螺纹联接(401)使所述阳型端部(102)能够固定在所述阴型端部(103)内，使得所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)在轴向上重叠；
其中，所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的相应的螺纹的螺纹导程(L2)大于所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的直径(DM；DFI)。
2.根据权利要求1所述的钻柱(400)，其中，所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的相应的螺纹是多头螺纹。
3.根据权利要求1所述的钻柱(400)，其中，所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的相应的螺纹是双头螺纹。
4.根据权利要求2所述的钻柱(400)，其中，所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的相应的螺纹是三头螺纹。
5.根据前述权利要求中任一项所述的钻柱(400)，其中，所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的相应的螺纹是右旋螺纹。
6.根据前述权利要求中任一项所述的钻柱(400)，其中，所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的相应的螺纹是圆螺纹或梯形螺纹。
7.根据权利要求2所述的钻柱(400)，其中，所述阳型端部(102)和所述阴型端部(103)的相应的螺纹具有大约在16mm至25mm之间的范围中的直径(DM；DFI)，并且所述螺纹的导程角(β)大于17°。
8.根据前述权利要求中任一项所述的钻柱(400)，其中，所述地下采矿机是锚杆安装机或掘锚机。
9.一种螺纹联接(401)，所述螺纹联接(401)用于连接钻柱构件(100)以形成根据前述权利要求中任一项的钻柱(400)，其中，所述螺纹联接(401)包括：
阳型端部(102；202)，所述阳型端部(102；202)具有第一轴向长度(LM)；
中空的阴型端部(103；303)，所述阴型端部(103；303)具有第二轴向长度(LF)；
所述阳型端部(102；202)和所述阴型端部(103；303)具有相应的螺纹，以使所述阳型端部(102；202)能够固定在所述阴型端部(103；303)内，使得至少所述阳型端部(102；202)的所述第一轴向长度(LM)的一部分和所述阴型端部(103；303)的所述第二轴向长度(LF)的一部分在轴向上重叠，以形成所述螺纹联接(401)。
10.根据权利要求9所述的螺纹联接(401)，其中，所述阳型端部(102；202)和所述阴型端部(103；303)的相应的螺纹具有大约在18mm至25mm之间的范围中的直径(DM；DFI)，并且所述螺纹的导程角(β)大于17°。
11.根据权利要求9所述的螺纹联接(401)，其中，所述阳型端部(102；202)和所述阴型端部(103；303)的相应的螺纹的直径(DM；DFI)大约等于16mm，并且所述螺纹的导程角(β)大于20°。
12.一种用于旋转钻机的钻杆适配器(200、300)，所述钻杆适配器包括：
第一端(203；302)；
第二端(202；303)，所述第二端(202；303)被朝向根据权利要求1至8中任一项所述的钻柱(400)定位，其中，所述第二端(202；303)和所述钻柱(400)的相对应的端部(103；102)具有相应的螺纹，以使所述钻杆适配器(200、300)能够固定到所述钻柱(400)；以及
伸长本体(201；301)，所述伸长本体(201；301)在所述第一端(203；302)与所述第二端(202；303)之间伸展。
13.根据权利要求12所示的钻杆适配器(200、300)，其中，所述钻杆适配器(200、300)是驱动适配器(200)，所述驱动适配器(200)的所述第一端(203)被朝向所述钻机的驱动系统(402)定位，使得所述驱动系统(402)将动力传递到所述驱动适配器(200)，并且进一步传递到所述钻柱(400)。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的钻杆适配器(200、300)，其中，所述钻杆适配器(200、300)是钻头适配器(300)，所述钻头适配器(300)的所述第一端(302)被朝向所述钻机的钻头(403)定位，使得传递到所述钻头适配器(300)的动力被进一步传递到所述钻头(403)，以进行钻凿。
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