DE19830995A1 - Mehrgängige Gewinde für Anwendungen mit hoher Drehmomentübertragung - Google Patents
Mehrgängige Gewinde für Anwendungen mit hoher DrehmomentübertragungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schraubver
bindungen für Anwendungen bzw. Verwendungen mit hoher
Drehmomentübertragung. Die vorliegende Erfindung ist
insbesondere für eine Verwendung bei Bohrvorgängen unter
Einschluß von Bohrgestängen, Bohrmotoren und verschiedenen
anderen Bohrgeräten ausgelegt, wenngleich sie nicht auf diese
beschränkt ist.
Zahlreiche Typen von Kupplungen und Verbindungsstücken
wurden verwendet, um zylindrische Elemente axial zusammenzu
fügen. Es ist in vielen Fällen erforderlich, die Drehkraft
und die Axialkraft vom einen zum anderen zylindrischen Ele
ment zu übertragen. Es ist häufig erforderlich, daß die
Kupplung oder das Verbindungsstück leicht angeschlossen und
getrennt werden kann. Durch diese Anforderung wird die Ver
wendung einer Schweißverbindung zum Zusammenfügen der beiden
Elemente ausgeschlossen.
Schraubverbindungen wurden seit vielen Jahren verwendet,
um Elemente bei Drehkraft- und Axialkraft-Übertragungsanwen
dungen zusammenzufügen. Schraubverbindungen übertragen axiale
Druck- und Zugkräfte und auch Drehkräfte in einer Richtung um
die Längsachse der zylindrischen Elemente. Im allgemeinen
ermöglichen Schraubverbindungen ein leichtes Verbinden und
Trennen. Bestimmte Schraubverbindungen, wie konisch zulau
fende Rohrschraubverbindungen, können jedoch wegen des Wesens
des durch Schrauben hergestellten Eingreifens schwieriger zu
trennen sein.
Mehrgängige Gewinde wurden in der Vergangenheit zum
schnellen Verschrauben von einem Element mit einem anderen
verwendet. Mehrgängige Gewinde weisen mehrere Startpositionen
für den Beginn des Verschraubens der Elemente auf. Typischer
weise ist die Ganghöhe bei einem mehrgängigen Gewinde größer
als bei einem eingängigen Gewinde. Infolge der erhöhten
Gewindeganghöhe ist der Verfahrweg des einen Elements bezüg
lich des anderen bei jeder Umdrehung des eingeschraubten
Elements größer als bei einer kleineren Gewindeganghöhe.
Demgemäß wurden mehrgängige Gewinde in Fällen verwendet, in
denen ein schnelles Verfahren eines Elements an einem langen
mit einem Gewinde versehenen Element erforderlich ist. Es sei
bemerkt, daß die mehrgängigen Gewinde in diesen Fällen nicht
für Anwendungen mit hoher Drehmomentübertragung verwendet
wurden.
Im US Patent 4 564 225 ist ein mehrgängiges Verschrauben
offenbart, das zum Zusammenfügen von Abschnitten von
Ummantelungen oder Rohren verwendet wird. Taylor offenbart
das Zusammenfügen zweier rohrförmiger Elemente, die jeweils
radial konisch zulaufende mehrgängige Außengewindeabschnitte
und eine Manschette mit radial konisch zulaufenden
mehrgängigen Innengewindeabschnitten aufweisen. Die
Gewindeabschnitte der Manschette sind in entgegengesetzten
Richtungen orientiert. Taylor führt aus, daß durch diese
Kupplungsanordnung die Einricht- oder Demontagezeit am Ein
satzort verringert und jegliche Neigung des Gewindes zum
Festsitzen und/oder Ausreißen stark vermindert wird. Bei der
Schraubverbindungsanordnung von Taylor nehmen die konisch
zulaufenden Gewinde die Belastung beim Herstellen der Verbin
dung auf. Die konisch zulaufenden Gewinde weisen zwischen den
Gewinden zwei Kontaktpunkte auf. Die konisch zulaufende
Schraubverbindung nach Taylor weist keine hohe Drehfestigkeit
auf, und sie ist eine Verbindung, die nicht zur Demontage
vorgesehen ist.
Es ist zusätzlich dazu, eine Schraubverbindung mit dem
Merkmal einer hohen Drehmomentübertragung zu haben, häufig
erforderlich, daß die Größe und die Länge der Schraubverbin
dung minimal gehalten ist. Dies ist insbesondere bei vielen
Teilen von Bohrgeräten und Tiefbohrwerkzeugen der Fall, die
beim Ausbohren von Ölbohrlöchern verwendet werden. Ein Bei
spiel dieser Beschränkung tritt bei Verdrängungsmotoren auf,
die zum Bohren stark gekrümmter Bohrlöcher verwendet werden.
Der Verdrängungsmotor oder "Bohrmotor" dreht die Bohrspitze
und wird durch Bohrschlamm angetrieben, der durch Oberflä
chenpumpen unter Druck gesetzt über die Bohrung der Bohrkette
zum Bohrmotor übertragen wird. Bei diesem Bohrmodus ist es
nicht erforderlich, daß die ganze Bohrkette während des
Bohrens fortwährend gedreht wird. Der unter Druck stehende
Bohrschlamm wirkt jedoch auf eine interne Drehleistungs-
Übertragungsanordnung im Bohrmotor, um die Bohrspitze in
Drehung zu versetzen, die am unteren Ende des Bohrmotors
angebracht ist. Die verschiedenen Bestandteile der Leistungs
übertragungsanordnung sind typischerweise mit Schraubverbin
dungen zusammengefügt. Die mehreren die Leistungsübertra
gungsanordnung bildenden Bestandteile befinden sich innerhalb
einer Außengehäuseanordnung. Es ist wichtig zu verstehen, daß
es wünschenswert ist, daß der Außendurchmesser des Bohrmotors
minimal gehalten wird. Weiterhin sind die inneren Bestand
teile der Leistungsübertragungsanordnung durch diese äußeren
Zwangsbedingungen sowie die für den Bohrmotor erforderlichen
inneren Arbeitsvorgänge eingeschränkt. Daher sind die
Schraubverbindungen, die die verschiedenen inneren Bestand
teile der Leistungsübertragungsanordnung bilden und zusammen
fügen, hinsichtlich des Durchmessers des Elements einge
schränkt, und die Länge des Schlammotors ist optimalerweise
auch minimal gehalten. Typischerweise waren die beim Verbin
den der verschiedenen Bestandteile des Bohrmotors verwendeten
Schraubverbindungen eine mit einem Absatz versehene Drehver
bindung, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Mehrere Typen von mit
einem Absatz versehenen Drehverbindungen sind in Fig. 5
veranschaulicht. Die in Fig. 5 dargestellte mit einem Absatz
versehene Drehverbindung zwischen den allgemein mit 6
bezeichneten äußeren Gehäuseelementen weist konisch zulau
fende Gewinde mit äußeren aneinander angrenzenden Absätzen
auf. Die mit einem Absatz versehene Drehverbindung zwischen
den allgemein mit 7 bezeichneten oberen inneren Elementen
weist gerade Gewinde mit äußeren aneinander angrenzenden
Absätzen auf. Die allgemein mit 8 bezeichnete mit einem
Absatz versehene Drehverbindung weist gerade Gewinde mit
inneren aneinander angrenzenden Absätzen auf. Typischerweise
ist ein großer Teil der Drehmoment-Aufnahmefähigkeit der mit
einem Absatz versehenen Drehverbindung der Reibung der anein
ander angrenzenden Absätze zuzuschreiben, ein Teil der
Drehmoment-Aufnahmefähigkeit ist jedoch einer "Hebeschrauben
wirkung" ("jackscrew effect") zuzuschreiben, die auf der
Steigung bzw. Ganghöhe des Gewindes beruht und dazu neigt,
die Absätze zusammenzudrücken.
Es ist wünschenswert, zwischen zwei zylindrischen Elemen
ten eine Schraubverbindung mit hoher Drehmomentübertragung
und hoher Festigkeit zu haben. Es ist wünschenswert, eine
Schraubverbindung mit hoher Drehmomentübertragung und hoher
Festigkeit zu haben, die bei Bohrvorgängen unter Einschluß
von Bohrgestängen, Bohrmotoren und verschiedenen anderen
Bohrgeräten verwendet werden kann, wenngleich sie nicht auf
diese beschränkt ist. Es ist wünschenswert, eine Bohrverbin
dungskonstruktion zu haben, bei der die Drehmoment-Übertra
gungsfähigkeit der Verbindung bei einem gegebenen bestimmten
Gewindedurchmesser optimiert ist.
Die Mehrganggewinde-Schraubverbindung gemäß der
vorliegenden Erfindung bietet eine Schraubverbindung mit
hoher Drehmomentübertragung und hoher Festigkeit zwischen
zwei zylindrischen Elementen. Die vorliegende Erfindung kann
bei Bohrvorgängen unter Einschluß von Bohrgestängen,
Bohrmotoren und verschiedenen anderen Bohrgeräten verwendet
werden, wenngleich sie nicht auf diese beschränkt ist. Die
Mehrganggewinde-Schraubverbindung optimiert die Drehmoment-
Übertragungsfähigkeit der Verbindung bei einem gegebenen
bestimmte Gewindedurchmesser.
Die Mehrganggewinde-Schraubkupplung zum Übertragen von
Drehmoment hat ein männliches Verbindungsstück, das einen
zylindrischen Hauptteil mit einer in Längsrichtung
verlaufenden Durchgangsbohrung aufweist. Der zylindrische
Hauptteil weist einen Außengewindeabschnitt mit einem mehr
gängigen Gewinde auf. Der zylindrische Hauptteil weist auch
einen Absatz auf, der ein umlaufender Absatz bzw. eine
Schulter oder ein Ende eines Bolzens sein kann. Die mit einem
mehrgängigen Gewinde versehene Kupplung beinhaltet auch ein
weibliches Verbindungsstück, das einen zylindrischen
Hauptteil mit einer in Längsrichtung verlaufenden
Durchgangsbohrung aufweist. Der zylindrische Hauptteil weist
eine Anschlagfläche und einen Innengewindeabschnitt mit einem
mehrgängigen Gewinde auf. Das männliche Verbindungsstück kann
über ein Gewinde in das weibliche Verbindungsstück
eingreifen, wobei der Absatz gegen die Anschlagfläche stößt.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend beispiel
haft an Hand der Zeichnung erläutert.
Zum besseren Verständnis der Zeichnung, auf die in der
detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung Bezug
genommen wird, wird eine kurze Beschreibung jedes Zeichnungs
bestandteils gegeben, wobei
Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht einer Schraubverbin
dung gemäß einer ersten Ausführungsform der Schraubgewinde
mit mehreren Startpunkten für Anwendungen mit hoher Dreh
momentübertragung ist;
Fig. 2 eine teilweise Schnittansicht einer Schraubverbin
dung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Schraubgewinde
mit mehreren Startpunkten für Anwendungen mit hoher Dreh
momentübertragung ist;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des weiblichen Endab
schnitts eines Rohrs mit den Schraubgewinden mit mehreren
Startpunkten ist;
Fig. 4 ein vergrößerter Ausschnitt von Fig. 1 ist und
Fig. 5 ein Teilschnitt eines Abschnitts eines Bohrmotors
aus dem Stand der Technik ist, wobei mehrere mit einem Absatz
versehene Drehverbindungen dargestellt sind.
Die vorliegende Erfindung von mehrgängigen Gewinden für
Anwendungen mit hoher Drehmomentübertragung wird nun detail
liert mit Bezug auf die Fig. 1-4 beschrieben. In Fig. 1
ist eine mit einem Absatz versehene Drehverbindung mit mehre
ren Startpunkten und einem konisch zulaufenden Gewinde darge
stellt, und in Fig. 2 ist eine mit einem Absatz versehene
Drehverbindung mit mehreren Startpunkten und einem geraden
Gewinde dargestellt.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Rohrverbindung 10
mit einem stiftförmigen oder einem männlichen Gewinde mit der
kastenförmigen oder weiblichen Rohrverbindung 12 verschraubt.
Die männliche Rohrverbindung 10 weist einen Außengewinde
abschnitt 14 auf, und die kastenförmige Rohrverbindung weist
einen Innengewindeabschnitt 16 auf. Wie in Fig. 1 dargestellt
ist, sind die Gewindeabschnitte 14 und 16 konisch zulaufend,
um ein leichtes Einstecken zwischen dem männlichen Gewinde
abschnitt 14 und dem weiblichen Gewindeabschnitt 16 zu
erleichtern. Wenngleich dies nicht bei allen Anwendungen der
vorliegenden Erfindung erforderlich ist, ist dargestellt, daß
die rohrförmigen Elemente 10 und 12 eine sich durch sie
erstreckende axiale Bohrung 18 aufweisen.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist ein Anschlagflächen
abschnitt 28 der weiblichen Rohrverbindung 12 mehrere Gewin
degänge 32a-d auf, wie am besten in Fig. 1 dargestellt ist.
In ähnlicher Weise hat die männliche Rohrverbindung 10
mehrere entsprechende Gewindegänge 30a-d, wie am besten in
Fig. 1 dargestellt ist.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, weisen die
Gewindegänge 30a-d und 32a-d einen Kopf bzw. Oberteil 20,
einen Unterteil 22 sowie sich zwischen dem Oberteil 20 und
dem Unterteil 22 erstreckende Flanken 24 und 26 auf. Es sei
bemerkt, daß der in den Fig. 1 und 4 dargestellte
Gewindetyp für die vorliegende Erfindung nicht kritisch ist.
Beispielsweise sind die Gewinde in den Fig. 1 und 4 stumpf
bzw. kegelstumpfförmig, während die Gewinde in Fig. 2 nicht
stumpf sind.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weisen die Gewinde 32a-d
vier Gänge auf, die in 90°-Intervallen beabstandet gleich
mäßig um den Anschlagflächenabschnitt 28 der weiblichen
Rohrverbindung 12 herum angeordnet sind. Wenngleich dies in
der Zeichnung nicht dargestellt ist, sei bemerkt, daß auch
die Gewindegänge 30a-d in 90°-Intervallen beabstandet
gleichmäßig am bolzenförmigen Gewindeabschnitt 14 angeordnet
sind.
Es sei auch bemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht
auf die in der Zeichnung dargestellten vier Gänge beschränkt
ist, sondern daß sie eine beliebige Anzahl von mehrgängigen
Gewinden unter Einschluß von zwei und drei Gängen aufweisen
kann, wobei sie jedoch dicht auf diese beschränkt ist. Die
Gänge sind stets in gleichmäßigen Abstand um die männliche
Rohrverbindung 10 bzw. die weiblichen Rohrverbindung 12 herum
angeordnet. Beispielsweise sind drei Gänge in 120°-Interval
len und zwei Gänge in 180°-Intervallen beabstandet.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, beinhaltet die mit einem
männlichen Gewinde versehene Rohrverbindung 10 einen Absatz
34, der an den Anschlagflächenabschnitt 28 der weiblichen
Rohrverbindung 12 anstößt, wenn die mit einem Absatz
versehene Drehverbindung hergestellt ist. Wie in Fig. 4
dargestellt ist, gibt es zwischen den Gewinden einen Berüh
rungspunkt. Der Berührungspunkt tritt zwischen den Flanken 26
auf.
In Fig. 2 ist die vorliegende Erfindung als eine mit
einem Absatz versehene Drehverbindung mit mehreren Startpunk
ten und einem geraden Gewinde für Anwendungen mit hoher
Drehmomentübertragung dargestellt. Wie in Fig. 2 dargestellt
ist, ist eine mit einem (API-)Bolzengewinde oder männlichen
Gewinde versehene Rohrverbindung 10' mit der kastenförmigen
oder weiblichen Rohrverbindung 12' verschraubt. Die männliche
Rohrverbindung 10' weist einen Außengewindeabschnitt 14' auf,
und die kastenförmige Rohrverbindung weist einen Innen
gewindeabschnitt 16' auf. Die Gewindeabschnitte 14' und 16'
sind gerade Gewinde. Wenngleich dies nicht bei allen Anwen
dungen der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, weisen
die Rohrelemente 10' und 12' typischerweise eine sich durch
sie erstreckende axiale Bohrung 18' auf.
In Fig. 2 ist dargestellt, daß ein Anschlagflächen
abschnitt 28' der weiblichen Rohrverbindung 12' mehrere
Gewindegänge 32a'-d' aufweist. In ähnlicher Weise beinhaltet
die männliche Rohrverbindung 10' mehrere entsprechende Gewin
degänge 30a'-d'. Wie oben erwähnt wurde, sind die
Gewindegänge 30a'-d', 32a'-d' nicht wie in den Fig. 1, 3
und 4 abgeschnitten. Es sind vier Gewindegänge 32a'-d'
vorgesehen, die in 90°-Intervallen beabstandet gleichmäßig um
den Anschlagflächenabschnitt 28' der weiblichen
Rohrverbindung 12' herum angeordnet sind. Wenngleich dies in
der Zeichnung nicht dargestellt ist, sei bemerkt, daß auch
die Gewindegänge 30a'-d' in 90°-Intervallen beabstandet
gleichmäßig am bolzenförmigen Gewindeabschnitt 14' angeordnet
sind. Wie oben erwähnt wurde, ist die vorliegende Erfindung
nicht auf vier Gänge beschränkt, sondern es ist vorgesehen,
daß sie im allgemeinen mehrere Gänge umfaßt.
Wie in Fig. 2 weiterhin dargestellt ist, hat die mit
einem männlichen Gewinde versehene Rohrverbindung 10' einen
Absatz 34', der an den Anschlagflächenabschnitt 28' der
weiblichen Rohrverbindung 12' anstößt, wenn die mit einem
Absatz versehene Drehverbindung hergestellt ist.
Die mit einem Absatz versehene mehrgängige Drehverbindung
kann einem größeren Drehmoment standhalten als eine ähnliche
mit einem Absatz versehene eingängige Drehverbindung. Dem
gemäß kann die Drehmoment-Aufnahmefähigkeit der mit einem
Absatz versehenen Drehverbindung durch Wechseln von einem
eingängigen Gewinde zu einem mehrgängigen Gewinde erhöht
werden, ohne daß die Länge oder der Außendurchmesser der
Gewindeabschnitte erhöht ist. Ein dreigängiges Gewinde hat
eine größere Drehmoment-Aufnahmefähigkeit als ein zweigängi
ges Gewinde.
Die erhöhte Drehmoment-Aufnahmefähigkeit ergibt sich aus
der erhöhten Steigung bzw. Ganghöhe des Gewindes, die sich
bei mehrgängigen Gewinden ergibt. Die Steigung eines Gewindes
ist in Fig. 1 als P dargestellt. Die Steigung eines
Gewindes P ist der Abstand zwischen den Windungen bei einer
Drehung um 360°. Es ist bei der Konstruktion von
Schraubverbindungen bekannt, daß die Steigung P eines
Gewindes die Drehmoment-Aufnahmefähigkeit der
Schraubverbindung beeinflußt. Die Steigung P des Gewindes
beeinflußt das, was üblicherweise als "Hebeschraubenwirkung"
bezeichnet wird. Die Hebeschraubenwirkung wird durch den
erhöhten Angriffswinkel der Gewinde bei ansteigender
Steigung P verwirklicht.
Betragsmäßig ist der Hebeschraubenbeitrag zur Drehmoment-
Aufnahmefähigkeit zum Erzielen einer mit einem Absatz verse
henen Drehverbindung durch die folgende Gleichung bestimmt:
wobei:
Ty = zum Erzielen erforderliches Drehmoment - ft. lbs.
Ym = minimale Streckgrenze des Materials - psi.
P = Steigung des Gewindes - Zoll
A = Querschnittsfläche - Quadratzoll.
Ty = zum Erzielen erforderliches Drehmoment - ft. lbs.
Ym = minimale Streckgrenze des Materials - psi.
P = Steigung des Gewindes - Zoll
A = Querschnittsfläche - Quadratzoll.
Die obige Gleichung wurde einer von der Industrie akzep
tierten Gleichung zum Berechnen des Drehmoments zum Erzielen
einer mit einem Absatz versehenen Drehverbindung entnommen,
die vom "American Petroleum Institute (API)" in "API
Recommended Practice 7G" (1990) veröffentlicht ist.
Ein eingängiges Gewinde mit einer Steigung P von 0,1667''
wird lediglich als Beispiel mit einem zweigängigen Gewinde
mit einer Steigung P von 0,3333'' verglichen. Aus der obigen
Gleichung ergibt sich, daß die erhöhte Steigung P bewirkt,
daß die Hebeschraubenwirkung bei der mehrgängigen mit einem
Absatz versehenen Drehverbindung doppelt so groß ist wie bei
der eingängigen mit einem Absatz versehenen Drehverbindung,
falls die Streckgrenze des Materials und die Fläche in dem
Beispiel konstant sind. Die prozentuale Erhöhung des zum
Erzielen der jeweiligen Verbindung erforderlichen
Gesamtdrehmoments hängt von anderen Faktoren ab. Die
prozentuale Erhöhung kann jedoch für eine mit einem Absatz
versehene Drehverbindung mit einem Durchmesser von 2½'' mit
zwei Gängen und einer Streckgrenze des Materials von 150 000
Pfund je Quadratzoll leicht im Bereich von 4% liegen. Die
prozentuale Erhöhung verbessert sich bei einer dreigängigen
Verbindung.
Die Anzahl der verwendbaren Gänge wird in jedem Fall
durch Variablen, wie die Größe der Elemente, die Kosten und
die Herstellungsfähigkeit, beeinflußt. Es wird aus physikali
schen Gründen erwartet, daß drei Gänge bei Schraubverbindun
gen von Elementen mit einem Durchmesser im Bereich zwi
schen 1'' und 3'' verwendet werden können.
Ein weiterer Vorteil der mehrgängigen mit einem Absatz
versehenen Drehverbindung besteht darin, daß eine höhere
Drehmomentbelastung erreicht wird, während die Absatzbela
stung verringert wird. Dies hilft weiterhin dabei, die Unver
sehrtheit der Schraubverbindung zu gewährleisten. Da eine
Schraubverbindung durch Drehmomentwirkung zusammengefügt ist
und der Absatz 34 gegen die Anschlagfläche 28 stößt, werden
alle Drehmomentkräfte in axiale Kräfte umgewandelt, wenn die
Reibung vernachlässigt wird. Diese axialen Kräfte üben eine
Druckbelastung auf den Absatz 34 und eine Zugbelastung auf
den bolzenförmigen Gewindeabschnitt 14 aus. Die Kräfte werden
durch Belasten der Gewindeflanken 24 zwischen dem Bolzen und
dem weiblichen Teil übertragen. Falls das gleiche Drehmoment
auf zwei Gewinde mit ähnlicher Größe einwirkt, wobei eines
bin doppelgängiges Gewinde und das andere ein eingängiges
Gewinde aufweist und die Querschnittsflächen der beiden
Verbindungen gleich sind, verringert sich die resultierende
Beanspruchung des Absatzes bei ansteigender Steigung P des
Gewindes. In vielen Fällen ist die Absatzbeanspruchung der
begrenzende Faktor für eine Schraubverbindung. Bei einem
Bohrgerät besteht das Ziel häufig darin, so viel Drehmoment
wie möglich zu übertragen. Wie oben erörtert wurde, kann ein
mehrgängiges Gewinde bei der gleichen resultierenden
Beanspruchung mehr Drehmoment übertragen als ein eingängiges
Gewinde.
Claims (6)
1. Kupplung mit einem Gewinde zur Drehmomentübertragung
mit
einem ersten Element, das einen Absatz und einen Außengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde auf weist, und
einem zweiten Element, das eine Anschlagfläche und
einen Innengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde aufweist,
wobei das erste Element über ein Gewinde mit dem zweiten Element in Eingriff bringbar ist und der Absatz dabei gegen die Anschlagfläche stößt.
einem ersten Element, das einen Absatz und einen Außengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde auf weist, und
einem zweiten Element, das eine Anschlagfläche und
einen Innengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde aufweist,
wobei das erste Element über ein Gewinde mit dem zweiten Element in Eingriff bringbar ist und der Absatz dabei gegen die Anschlagfläche stößt.
2. Kupplung mit einem Gewinde zur Drehmomentübertragung
bei einem Bohrvorgang mit
einem männlichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrung aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil einen Absatz und einen Außengewindeabschnitt mit einem mehr gängigen Gewinde aufweist, und
einem weiblichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrung aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil eine Anschlagfläche und einen Innengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde aufweist,
wobei das männliche Verbindungsstück über ein Gewinde mit dem weiblichen Verbindungsstück in Eingriff bringbar ist und der Absatz dabei gegen die Anschlagfläche stößt.
einem männlichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrung aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil einen Absatz und einen Außengewindeabschnitt mit einem mehr gängigen Gewinde aufweist, und
einem weiblichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil mit einer in Längsrichtung verlaufenden Durchgangsbohrung aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil eine Anschlagfläche und einen Innengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde aufweist,
wobei das männliche Verbindungsstück über ein Gewinde mit dem weiblichen Verbindungsstück in Eingriff bringbar ist und der Absatz dabei gegen die Anschlagfläche stößt.
3. Kupplung mit einem Gewinde zur Drehmomentübertragung
bei einem Bohrvorgang mit
einem männlichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil einen Absatz und einen Außengewindeabschnitt mit einem mehr gängigen Gewinde aufweist, und
einem weiblichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil eine Anschlagfläche und einen Innengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde aufweist,
wobei das männliche Verbindungsstück über ein Gewinde mit dem weiblichen Verbindungsstück in Eingriff bringbar ist und der Absatz dabei gegen die Anschlagfläche stößt.
einem männlichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil einen Absatz und einen Außengewindeabschnitt mit einem mehr gängigen Gewinde aufweist, und
einem weiblichen Verbindungsstück, das einen zylin drischen Hauptteil aufweist, wobei der zylindrische Hauptteil eine Anschlagfläche und einen Innengewindeabschnitt mit einem mehrgängigen Gewinde aufweist,
wobei das männliche Verbindungsstück über ein Gewinde mit dem weiblichen Verbindungsstück in Eingriff bringbar ist und der Absatz dabei gegen die Anschlagfläche stößt.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei
welcher die mehrgängigen Gewinde gerade Gewinde sind.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei
welcher die mehrgängigen Gewinde konisch zulaufende Gewinde
sind.
6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
welcher sich der Absatz außerhalb des Außengewindeabschnitts
befindet und sich die Anschlagfläche außerhalb den
Innengewindeabschnitts befindet.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1567251A2 (de) * | 2002-12-04 | 2005-08-31 | Pyrotek Incorporated | Metallschmelzen-wellenverbindungssystem |
DE102010035222A1 (de) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Rothenberger Ag | Kupplung für die axiale Verbindung von Antriebsgeräten mit Expanderköpfen |
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EP3854988A1 (de) * | 2020-01-27 | 2021-07-28 | Zermec GmbH | Adapter für eine werkzeugfreie bohrkronen-kupplung |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202012003902U1 (de) * | 2012-04-19 | 2012-10-16 | Günter Urban | Rohrverbinder |
US20150093189A1 (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-02 | Baker Hughes Incorporated | Multi-start thread connection for downhole tools |
US10731423B2 (en) | 2013-10-01 | 2020-08-04 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Multi-start thread connection for downhole tools |
RU2725440C1 (ru) * | 2016-11-28 | 2020-07-02 | Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк | Многозаходное резьбовое соединение для скважинных инструментов |
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---|---|---|---|---|
US4707001A (en) * | 1986-06-20 | 1987-11-17 | Seal-Tech, Inc. | Liner connection |
WO1994005893A1 (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-17 | Hendrik Corporaal | Drill string coupling |
GB2309276A (en) * | 1996-01-20 | 1997-07-23 | Boart Longyear Ltd | Threaded joint |
-
1998
- 1998-07-08 CA CA 2242592 patent/CA2242592A1/en not_active Abandoned
- 1998-07-10 DE DE1998130995 patent/DE19830995A1/de not_active Withdrawn
- 1998-07-13 GB GB9815009A patent/GB2327247A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1567251A2 (de) * | 2002-12-04 | 2005-08-31 | Pyrotek Incorporated | Metallschmelzen-wellenverbindungssystem |
EP1567251A4 (de) * | 2002-12-04 | 2006-05-17 | Pyrotek Inc | Metallschmelzen-wellenverbindungssystem |
DE102010035222A1 (de) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Rothenberger Ag | Kupplung für die axiale Verbindung von Antriebsgeräten mit Expanderköpfen |
DE102010035222B4 (de) * | 2010-08-24 | 2013-04-18 | Rothenberger Ag | Kupplung für die axiale Verbindung eines Antriebsgerätes mit einem Expanderkopf |
US9943949B2 (en) | 2010-08-24 | 2018-04-17 | Rothenberger Ag | Coupling parts for connecting a driving device to an expander head |
EP3854988A1 (de) * | 2020-01-27 | 2021-07-28 | Zermec GmbH | Adapter für eine werkzeugfreie bohrkronen-kupplung |
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