DE2115935A1

DE2115935A1 - Kupplungsgewinde für Schlagbohrstangen

Info

Publication number: DE2115935A1
Application number: DE19712115935
Authority: DE
Inventors: Ernst Lennart; Lumen Karl Lennart Gösta; Lundström Hans Per Olof; Sandviken Johansson (Schweden). P
Original assignee: Sandvikens Jernverks Ab, Sandviken (Schweden)
Priority date: 1970-05-04
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1971-11-18
Also published as: ES196145U; FR2083272A5; SE401232B; NO131308B; BR7102613D0; FI56431C; NO131308C; CH525379A; US3645570A; FI56431B; ES196145Y; ZA711877B; CA922914A; GB1326345A; JPS526922B1

Description

Unsere Zeichen: A Kj> Jl

A 138 71/Pi/gb

D1PL.-ING. KLAUS BEHN O *] "1 DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE 6 TEL. (0811) 22 25 30-29 5192

31.März 1971

Firma SANDVIKENS JERNVERKS AKTIEBOLAG, 8ll Ol Sandviken

Schweden

Kupplungsgewinde für Schlagbohrstangen

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsgewinde für Schlagbohrstangen mit dem Zweck, eine sichere Verbindung zwischen den Stangen bei der Möglichkeit eines leichten Auf- und Abschraubens zu erreichen.

Die Erfindung ist in der anschließenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren der Zeichnungen erläutert. · Von ihnen zeigen:

Fig. 1 eine Bohrstangenverbindung gemäß der Erfindung, die aus zwei Stangenenden und einer Kupplungshülse besteht;

Fig. 2 einen Einzelteil in vergrößerter Darstellung gemäß Fig. 1 ;

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Fig. 3 ein Stangenende mit einem Gewinde geäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Einzelheit des Stangengewindes gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Einzelheit eines Hülsengewindes gemäß der Erfindung;

Fig. 6 (a und b) einen vergrößerten Längsschnitt

der Kontur der Gewinde in einer Verbindungsstelle gemäß der Erfindung.

Die mit Gewinde versehenen Stangenenden IO und 11, die in Fig. 1 dargestellt sind, werden durch eine Gewindehülse 12 miteinander verbunden, die mit etwas Abstand von den Stangen dargestellt ist. Fig. K und 5 zeigen einen Längsschnitt der beiden Gewinde in einem größeren Maßstab. Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt der beiden zusammenwirkenden Gewinde in einem noch größeren Maßstab, wobei die beiden Profile zwecks größerer Klarheit etwas getrennt voneinander dargestellt sind. Fig. 2 zeigt in demselben Maßstab wie in Fig. h und 5 das Ineinandergreifen der beiden Gewinde· Das Stangengewinde 10 hat einen Flankenteil 20, der in seinem Längsschnitt gerade ist, und das Hülsengewinde hat einen entsprechenden geraden Flankenteil 30. Beide Gewinde haben im Querschnitt gerade oder möglicherweise etwas gekrümmte Außen» und Kernflächen 21, 23 für

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das Stangengewinde und 31 und 33 für das Hülsengewinde. Diese geraden Teile grenzen an die geraden Flanken über gekrümmte Teile 22 und 2h des Stangengewindes und 32 und 3^ des Hülsengewindes an. Die Außen- und Innenflächen der Gewinde verlaufen vorzugsweise wie dargestellt, parallel zur Bohrerachse·

Die Gewinde sind so gestaltet« daß, wenn sie zusammengeschraubt sind« eine Berührung nur zwischen den geraden Plankenteilen 20 und 30 erreicht wird, aber nicht

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zwischen den gekrümmten Teilen oder zwischen den Flächen am Außen- und Kerndurchmesser. Der Grund dafür ist, daß es erwünscht ist, eine Berührung zwischen Teilen zu vermeiden, die nur in einem kleinen Winkel zur Bohrerachse geneigt sind, weil das die Folge hat, daß die Gewinde ineinander gezwängt (miteinander verkeilt) werden. Durch das Angreifen an einem geraden Teil, der einen relativ großen Winkel gegenüber der Bohrerachse aufweist, ist dieses Aneinanderzwängen beseitigt. Ferner wird eine gleichmäßigere Verteilung des Flächendrucks zwischen den Flanken erreicht. Es ist festgestellt worden, daß die Neigung des Längsquerschnitts der Flanken 20 und J>0

zweckmäßig 54° _ ^qO· gegenüber der Bohrerachse beträgt. Ferner sollte der Steigungswinkel 6 ° bzw. 5°bis 9° , üblicherweise 7° bis 9° sein. Ein geeigneter Wert liegt bei 8° .

Eine Berührung erfolgt natürlich nur an den Flanken, die gegeneinandergepasßt werden, wenn die Gewinde miteinander verschraubt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorausgesetzt, daß das lediglich die Flanken 20 und 30 sind, die nachstehend als die Druckflanken bezeichnet sind. Die gegenüberliegenden Flanken 20a und 30a

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werden nicht gegeneinander gepreßt und sind nachstehend als nicht drückende Flanken bezeichnet.

Der Zweck der gekrümmten Zwischenteile 1st der« Ursachen für Ermüdungsbrüohe zu vermeiden· Der Radius der Krümmung 22« die an den Außenteil der Druokflanke 20 des Stangengewindes angrenzt* und der Radius des gegenüber· liegenden Teils 32 des Htllsengewindes können kleiner sein als der Radius der Teile 24 und 34 an dem entgegengesetzten Ende der Druckflanken« well die ErmUdungsbeanspruchungen weniger gefährlich in der Hülse sind wegen deren größeren Querschnitts· Auf diese Weise wird erreicht« daß der gerade Teil der Flanken so groß wie möglich wird.

Der Radius der Teile 22 und 23 kann gleich sein« während der Krümmungsmittelpunkt des Teils 22 etwas näher zur Flanke hin liegt« um sicherzustellen « daß die gekrümmten Teile nicht in gegenseitige Berührung kommen. Von den Teilen 24 und 34 kann der Radius des letzteren etwas größer sein« um eine Berührung der Oewlnde im Bereich des Übergangs zu dem Kern des Stangengewindes zu vermeiden· Um das zu erreichen« sollte der KrUmmungsmittei·. puiikt des Teiles 34 weiter von der Bohrerachse entfernt liegen als der Mittelpunkt des Teils 24. Das Verhältnis

zwischen den Radien der Teile 34 und 24 kann 1,_1 bis l*-5 * vorzugsweise etwa 1,3 betragen.

Ein Zweck der Differenz zwischen den Radien der Teile 24 und 34 ist der, daß es erwünscht ist, eine Berührung zwischen den gekrümmten Teilen zu vermeiden, um die Qefahr von Beschädigungen am Kern des Stangengewindes auszuschalten· Es wird angestrebö, mögliche infolge von Reibung auftretende Schäden des Stangengewindes auf den Bereich des Außendurchmessers desselben zu beschränken.

Zum gleichen Zweck erhält das Stangengewinde eine etwas griflere Tiefe als das Hülsengewinde, so daß das Spiel zwischen dem Kern des Stangengewindes und der Außenfläche des Hülsengewindes größer ist als zwischen dem Außendurchmesser des Stangengewindes und dem Kern des Hülsengewindes·

Ein weiterer Schritt zum Ausschließen der Gefahr einer Berührung am Kern des Stangengewindes ist der, daß die Außenfläche des Hülsengewindes einen besonders großen Radius an der nicht drückenden Flanke erhält. Der Radius des Teils 35 in Pig· 5 kann daher entsprechend

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— T —

größer sein als der Radius des Teils J>k, und sein Krünmungsmittelpunkt kann weiter entfernt von der Bohrerachse liegen.

Gewisse der oben erwähnten Bedingungen für die Planken, z. B. die Flankenneigung, beziehen sich in erster Linie auf die Druckflanken 20 und 30. Bei den anderen Planken 20a und 50a und den sich an sie anschließenden gekrümraten Teilen ist die Formgebung freier. Es ist Jedoch oft vorteilhaft, daß beide Flanken des Gewindeganges wenigstens im wesentlichen symmetrisch sind in *ezug auf die Flankenneigung·

Durch die beschriebene Form der Gewindeverbindung wird außer den bereits erwähnten Vorteilen auch erreicht, daß der Zwischenraum zwfechen den Gewinden so klein wie möglich wird, was der Ansammlung von ausgebohrtem Material in der Verbindung entgegenwirkt.

Als geeignete praktische Abmessungen für eine Gewindeverbindung mit einem Durchmesser von 38, 1 ( 1 I/2¹¹) kann folgendes erwähnt werden:

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ft· · · ■

Plankenneigung in Bezug auf die Achse 35 ° von beiden Flankender Druckflanke und der nicht drückenden Flanke j

Steigungswinkel 8° ;
Radien der Krümmung sind folgende ι Teil No. Radius

22 2mm

32 2mm

24. 3#5mm

54 4,5mm

35

Tiefe des Hillsengewindes 2,25 mm Tiefe des Stangengewindes 2,50 mm ·

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Gewindeverbindung für Schlagbohrstangen, die ein Stangengewinde und ein Hülsengewinde aufweisen, die im Längsschnitt gerade oder möglicherweise etwas gekrümmte Kopfflächen sowohl beim Stangengewinde als auch beim Hülsengewinde haben, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gewinde Planken haben, die längs ihrem ganzen Anlageteil (Druckteil) gerade sind und die die geraden Kopf- und Kernteile durch Teile verbinden, die im Längsschnitt gekrümmt sind, und daß die aneinander angrenzenden Planken 35° _io° gegenüber der Bohrerachse geneigt sind, und der Steigungswinkel des Gewindes 6, 5 ° bis 9° beträgt.

2. Gewindeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopf- und Kernflächen beider Gewinde parallel zur Bohrerachse sind.

3. Gewindeverbindung nach Anspruch 1 oder 2, daß der gekrümmte, an den Kern angrenzende Teil (24) der Druckflanke des Stangengewindes einen größeren Krümmungsradius hat als der gekrümmte, an die Außenfläche (21) angrenswnd* Teil (24) der gleichen Planke.

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4. Gewindeverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Teil (24) am Boden der Druckflanke des Stangengewindes (lo) einen kleineren Radius hat als der angrenzende gekrümmte Teil (34) an dem Kopf des Hlilsengewindes (12).

5. Gewindeverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Teil an dem Kopf der nicht drückenden Flanke (30a) des Hülsesgewindes einen größeren Krümmungsradius hat als der gekrümmte Teil (32) an dem Kopf der Druckflanke (30 ) des Hübengewindesο

6. Gewindeverbindung nach einem üev vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht drückende Flanke ( 20a, 30a) beider Gewinde im wesentlichen die gleiche Neigung hat wie die Druckflanke (20, 30)..

7« Bohrstangenelement für eine Gewindeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Zwischenstück oder dergleichen mit einem Außengewinde aufweist* während der Bohrmeißel oder dergleichen ein Innengewinde aufweist.

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