DE2050703A1

DE2050703A1 - Gewindesystem fur Bohrgestangever bindungen

Info

Publication number: DE2050703A1
Application number: DE19702050703
Authority: DE
Inventors: Tadek Soderman Bengt Rolf Fagersta Czarnecki (Schweden)
Original assignee: Fagersta Bruks AB, Fagersta (Schwe den)
Priority date: 1969-10-22
Filing date: 1970-10-15
Publication date: 1971-05-06
Also published as: SE336316B; FI56054C; NO130737C; AU2133770A; FI56054B; CA929368A; JPS5021123B1; DE2050703B2; US3717368A; FR2066406A5; NO130737B; DE2050703C3; ZA706679B

Description

PATENTANWÄLTE t- ν \J \J ι

8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 Münchan 2, Hllblestrg6e 20 ·

Ihr Zeichen Ihr Schreibert Unser Zeichen Vl/Κχ 20 039 ^Datum 1 5i 0Kti1970

Anwaltsakten Ur. 20 039

Fagersta Bruks Aktiebolag Fagersta / Schweden

Gewindesystem für Bohrgestängeverbindungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein eingängiges Gewindesystem für Bohrgestängeverbindungen mit Außen- und Innengewinde mit Durchmessern von 37>5 mm oder darüber und Flankenwinkeln zwischen 50 und 70°.

Bekannte Gewinde von Bohrgestängeverbindungen für schwe-

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rere Gesteine-Bohrausrüstungen mit Durchmessern von mehr als 37,5 mm weisen im Hinblick auf das Verhältnis von Steigungswinkel zu Plankenwinkel in bezug auf den Gewindedurchmesser eine ungeordnete Vielfalt auf. Bei drei derzeit vorwiegend verwendeten Gewindetypen betragen die Flankenwinkel jeweils 70°, 65° und 55°, wobei die Steigungswinkel in den Bereichen zwischen 6 und 4,8°, 6,7 und 4,7° bzw. 11,2 und 8,4° liegen, je nach dem Gewindedurchmesser. Der große Steigungswinkel des zuletzt erwähnten Gewindes kommt dadurch zustande, daß das Gewinde doppelgängig ist. Üblicherweise wird die Ganghöhe konstant gehalten, woraus sich eine Veränderlichkeit des Steigungswinkels in Abhängigkeit vom Gewindedurchmesser ergibt.

Der Nachteil der ersten beiden der vorstehend angeführten Verbindungsgewinde liegt darin, daß sie in zusammengefügtem Zustand derart festsitzen, daß die Verbindung nur sehr schwer lösbar ist. Verbindungen mit der dritten der angeführten Gewindetypen neigen im Gegensatz dazu zum Lockern während des Bohrens. Darüberhinaus tritt bei einer derartigen Ausbildung der Verbindung eine übermäßig schnelle Abnützung der Gewindegänge ein. Schließlich ergeben sich bei der Herstellung des zuletzt angeführten Gewindetyps gewisse Schwierigkeiten daraus, daß die beiden Gänge sehr genau zusammengepaßt sein müesen, um ein bei der Ver-

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bindung als Einheit wirksames Gewinde zu erhalten.

Die drei angeführten Gewindetypen weisen den gemeinsamen Nachteil auf, daß ihre Ganghöhen bei verschiedenen Gewindedurchmessern die gleichen bleiben. Daraus ergeben sich zwangsläufig verschiedene Steigungswinkel, was sich u.a. dahingehend auswirkt, daß das jeweilige Verhältnis von Anzugs- und Lösungsdrehmoment für verschiedene Gewindedurchmesser nicht auf einer gemeinsamen Geraden liegt. Die schwereren Verbindungen mit größeren Durchmessern haben kleinere Steigungswinkel und sind daher schwerer lösbar als mit gleichem Anzugs-Drehmoment hergestellte leichtere Verbindungen.

Demgegenüber soll die Erfindung ein Gewindesystem schaffen, bei dem das Anziehen und Lösen von Verbindungen mit einem gegebenen Gewinde im Bereich von 37,5 mm oder darüber mit gleicher Leichtigkeit gewährleistet ist.

Demgemäß ist ein Gewindesystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel bei einem gegebenen Gewindesystem unabhängig vom Gewindedurchmesser einen konstanten Wert im Bereich zwischen 6 und 8 hat und daß die Ganghöhe des Gewindes in Abhängigkeit vom Gewindedurchmesser veränderlich ist, so daß die Anzugs- und Lösungs-Drehmomente für Gewinde

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mit gleichen Plankenwinkeln in einem die Drehmomente als Koordinaten aufweisenden Diagramm jederzeit auf einer gemeinsamen Geraden liegen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das Gewinde, vorzugsweise das Außengewinde, eine oder mehrere, im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende Nuten auf, wodurch die Gewindegänge eine gewisse Elastizität erhalten, welche als Sicherung der Verbindung während des Bohrens sowie fur das Lösen des Gewindes beim Auseinandernehmen eine vorteilhafte Erleichterung ist.

Die Erfindung bewirkt den Vorteil, daß Gewinde jeder Größe bzw. jeden Durchmessers relativ leicht lösbar sind, ohne daß die Verbindung auch bei kleinsten Gewindedurchmessern deswegen übermäßig lose ist. Das erfindungsgemäße Gewindesystem ermöglicht darüberhinaus durch die Wahl eines geeigneten Plankenwinkels in Verbindung mit einem günstigen Steigungswinkel eine verschleißfeste Ausbildung durch die Erzeugung eines angemessenen Flächendrucks und einer tragenden Fläche von ausreichender Größe.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

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In dieser zeigt:

Fig. 1 schema-tisch einen Gewindeausschnitt mit Steigungsund Flankenwinkeln von geeigneter Größe,

Figo 2 eine schaubildliche Darstellung der Drehmomentcharakteristik eines Gewindes nach Fig. 1,

Figo 3A eine Stirnansicht eines Teiles mit erfindungsgemäßem Außengewinde mit Längsnuten zur Erleichterung des Anziehens und des Lösens des Gewindes und

Figo 3B ein Aufrißt eines erfindungsgemäßen Außengewindes.

Das in Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gewindes hat einen Flankenwinkel von 55° und einen Steigungswinkel von 7»5°. Dabei hat ein Gewinde mit einem Durchmesser von 37»5 mm den gleichen Steigungswinkel wie ein solcheB mit einem Durohmesser von 56,2 mm, während demgegenüber die Ganghöhe a in Abhängigkeit vom GewindedurchmesBer veränderlich ist. Selbstverständlich kann man neben den in Fig. 1 dargestellten Flanken- und Steigungswinkeln von 55° bzw. 7,5° auch andere geeignete Flankenwinkel zwischen 50 und 70°

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und Steigungswinkel zwischen 6 und 8 wählen.

In der schaubildlichen Darstellung in Pig. 2 ist das beim Anziehen des Gewindes nach Pig. 1 aufzuwendende "Verbindungs"-Drehmoment M als Abszisse und das zum Lösen von Gewinden verschiedener Durchmesser nach Pig. I aufzuwendende "Trenn"-Drehmoment m^ als Ordinate aufgetragen. Dabei zeigt die Drehmomentkurve unabhängig von dem Gewindedurchmesser einen geradlinigen Verlauf.

Zur Erzielung einer gewissen Elastizität der Gewindegänge, welche sich während des Bohrens als Erleichterung für das Anziehen und ebenso als Erleichterung beim Lösen der Verbindung auswirkt, können die Schraubengänge des Außengewindes mit einer oder mehreren, im wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Nuten 1 versehen sein (Pig. 3A, 3B). Um darüberhinaus mit herkömmlichen Mitteln einfach herstellbares Gewinde zu erhalten, was insbesondere beim Nacharbeiten von Gewinden an Bohrgestängen ausschlaggebend ist, weist das Gewinde vorzugsweise trapezförmiges Profil 2 auf.

Patentansprüche: -7-

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Claims

Patentansprüche

1. Eingängiges Gewindesystem für Bohrgestängeverbindungen mit Außen- und Innengewinde mit Durchmessern von 37,5 mm oder darüber und mit Plankenwinkeln zwischen 50 und 70°, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel bei einem gegebenen Gewindesystem unabhängig vom Gewindedurchmesser einen konstanten Wert im Bereich zwischen 6 und 8° hat und daß die Ganghöhe (a) des Gewindes in Abhängigkeit vom Gewindedurchmesser veränderlich ist, so daß die Anzugsund Lösungsdrehmomente (M₇₁, m_y) für Gewinde mit gleichen FlankenwinkeIn in einem die Drehmomente als Koordinaten aufweisenden Diagramm jederzeit auf einer gemeinsamen Geraden liegen.

2. Gewindesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plankenwinkel 60° und der Steigungswinkel 6,5° beträgt.

3. Gewindesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde Trapezprofil (2) aufweist.

4·. Gewindesystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde, vorzugsweise das

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Außengewinde, eine oder mehrere, im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende Nuten (1) aufweist, wodurch die Gewindegänge eine gewisse Elastizität erhalten, welche als Erleichterung der Sicherung der Verbindung während des Bohrens sowie für das Lösen des Gewindes beim Trennen der Verbindung vorteilhaft ist.

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