DE2800887A1

DE2800887A1 - Aus loesbar miteinander verbundenen elementen bestehendes bohrgestaenge

Info

Publication number: DE2800887A1
Application number: DE19782800887
Authority: DE
Inventors: Raymond John Clemmow; Philip John Wormald
Original assignee: Padley and Venables Ltd
Current assignee: G-D M & C Ltd Dronfield Sheffield Gb
Priority date: 1977-01-11
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1978-07-13
Also published as: FR2398912A1; SE7800298L; CA1085815A; ZM278A1; US4332502A; SE439948B; DE2800887C2; FR2398912B1

Description

HEINZ H. PUSCHMANN · PATENTANWALT

D 8000 MÜNCHEN 22 · THOMAS-WIMMEIX-IUNG 14 TELEFON 089/227887

PADIEY & VENABIiES LIMITED München, den 04.01.78

Oallywhite Lane P-525/77

Dronfield Pu/a Sheffield, Yorkshire, England

Aus lösbar miteinander verbundenen Elementen bestehendes Bohrgestänge

Die Erfindung bezieht sich auf eine für d*s Schlagen, Schlagbohren oder Drehschlagbohren zu verwendende Einrichtung, bestehend aus mindestens zwei Bohrstangen oder einer Bohrstange und einem Abbaumeißel oder Bohrkopf und einer Kupplungshülse, die über eingängige, zylindrische Innen- bzw. Außengewinde lösbar miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Bohrelement in Form einer Bohrstange oder einer Hülse zur Verbindung zweier Bohrstangen oder einem Abbaumeißel oder einer Bohrkrone mit einer Bohrstange.

Diese Bohrelemente weisen jeweils ein eingängiges Außenoder Innengewinde auf, durch das ein Bohrfc&ement mit einem weiteren Bohrelement zum Zusammensetzen einer Bohrkette oder eines Bohrgestänges bzw. mit einer Schlagbohroder Gesteinsbohrmaschine verbindbar ist. nachfolgend ist unter Bohr element immer eine solche Ausbildung gemeint. * Bei der Herstellung dieser Schraubverbindungen, bei denen also jeweils ein Bohrelement mit einem Außengewinde mit einem zweiten Bohr element mit einem Innengewinde zusammenwirkt, ist nach üblicher Praxis sowohl zwischen den einander

- 8 vgl. brit. Patentschrift 1,326,34-5

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zugeordneten Gewindekernen oder -wurzeln und den Gewindeköpfen, die den Außendurchmesser des Gewindes "bestimmen, als auch zwischen den Hanken, die auf einer Seite des Gewindes liegen und nachfolgend als Febenflanken "bezeichnet sind, Spiel vorgesehen, während die gegenüberliegenden Planken auf der anderen Seite des Gewindes, hier als Hauptflanken "bezeichnet, aneinanderliegen. Mit Hauptflanken sind also diejenigen blanken auf den jeweiligen Bohrelementen bezeichnet, die beim Aufbringen eines Drehmomentes, sobald das erste Bohrelement durch seine Stirnfläche vom weiteren Eindringen in das zweite Bohrelement gehindert ist, flächenmäßig aufeinander zu liegen kommen, so daß infolge der Gegenkraft die mit dem Gewinde versehene Wandung des zweiten Bohrelements unter Spannung gerät. Aufgrund dieser mechanischen Verhältnisse wird beim Verbinden der Enden zweier Bohrstangen mit Hilfe einer Schraubhülse, deren Innengewinde das Gegenstück zu den Gewinden der Bohrstangen bildet, wobei die Stirnflächen der einander zugewandten Enden der Bohrstangen fest aneinanderliegen, beim weiteren Festziehen der Bohrstangen in der Verbindungshülse oder Kupplung der an den aufeinanderliegenden Hauptflanken der zusammenwirkenden Außen- und Innengewinde auftretende Arialdruck in der Hülse einen Gegendruck erzeugen, durch den diese unter Spannung gelangt, während die aneinanderstoßenden Stirnflächen der beiden Bohrstangen innerhalb der Schraubhülse unter Druck gehalten werden.

Beim Schlagbohren, insbesondere Drehschlagbohren, wo ein Abbaumeißel oder eine Bohrkrone kontinuierlich oder intermittierend verdreht wird, während sie gleichzeitig auf Stoß beansprucht wird, sind hohe Bohrgeschwindigkeiten wünschenswert, die heutzutage zu Schlagbohrmaschinen geführt haben:, die hohe, ständig ansteigende Ausgangsleistungen mit entsprechend größer werdenden Drehmomenten aufweisen. Beisolchen Bohrvorgängen wird das Bohrloch bekanntlich dadurch vertieft, daß einzelne Bohrstangen nacheinander miteinander verbunden werden, die jeweils ein Außengewinde aufweisen

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und jeweils über eine ein Innengewinde aufweisende rohrförmige Kupplungshülse miteinander verbunden werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, jeweils ein Ende einer Bohrstange mit einem Außengewinde und das andere mit einem Innengewinde zu versehen und die einzelnen Bohrstangen dann direkt aneinanderzuschrauben. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Schlagenergie durch das Schlagen und das Drehmoment des Bohrens, die "beide von der Bohrmaschine zur Bohrspitze übertragen werden, die Schraubverbindungen derart fest anziehen, daß es fast unmöglich ist, sie bei Bedarf wieder auseinanderzuschrauben. Da das Drehmoment beiden heutigen Bohrmaschinen immer größer wird, wird es auch immer schwieriger, derart miteinander verbundene Bohrstangen wieder zu lösen, sobald sie längere Zeit im Einsatz waren. Das Moment, das notwendig ist, um verschraubte Bohrelemente wieder zu lösen, steht in einem direkten Verhältnis zum Drehmoment, durch, das sie verschraubt werden. Darüber hinaus werden von einer Schlagbohrmaschine infolge des Stöße Spannungswellen erzeugt, die sich mit Schallgeschwindigkeit in der Bohrstange fortpflanzen. Die erste Hauptspannungswelle beansprucht auf Druck und bedeutet somit eine Verkürzung des Bohrstabes; sobald diese Welle das Ende der Bohrstange erreicht und mit dieser keine weitere Bohrstange verbunden ist, wird diese Welle zurückgeworfen und ändert sich in eine die Bohrstange auf Zug beanspruchende Welle. Ist mit der Bohrstange eine weitere Bohrstange zu einem Bohrgestänge verbunden, dann wird die Druckbeanspruchung durch die Verbindungsstelle hindurch an die zweite Bohrstange weitergegeben, mit anderen Worten, die Druckbeanspruchung setzt sich über alle Bohrstangen bis zur Spitze fort. Die Größe der Spannungswelle, die an jeder der meist aus den Kupplungshülsen bestehenden Verbindungsstelle der Bohrkette übertragen und reflektiert wird, hängt von der Dichtigkeit und von anderen Merkmalen der jeweiligen Verbindungsart ab. Wenn die Druck-

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welle den Abbaumeißel oder die Bohrkrone erreicht, die beispielsweise schon fest am Gestein angreift, dann wird fast die gesamte Druckwelle von der Bohrkrone auf das Gestein übertragen· Greift die Bohrkrone dagegen nicht am Gestein an, oder nicht sehr fest, dann wird die Druckwelle zum größten Teil über das Bohrgestänge als dieses auf Zug beanspruchende Welle reflektiert. Im praktischen Einsatz führt aufgrund unvollkommener Verbindungen oder unzureichender Leistungsübertragung von der Bohrmaschine - die letztgenannte Einschränkung hat häufig zur Folge, daß die Bohrkrone nicht fest am Gestein aufsitzt - die erste Druckwelle zu einer erheblichen Anzahl von Reflexionen beim Durchgang durch jede der Verbindungsstellen in dem Bohrgestänge und damit zu wechselweise auf tretenden acialen Druck- und Zugkräften in dem Bohrgestänge. Durch diese Kräfte werden aufeinanderfolgende Berührungen und Abhebungen der einander zugewandten Flächen über sehr kleine Bereiche unter hohem Druck hervorgerufen, obwohl theoretisch Bohrstange und Kupplungshülse ständig Flächenberührung aufweisen sollten. Aufgrund der zwischen den sich infolge der axialen Zug- und Druckkräfte gegeneinander bewegenden Teilen entstehenden ^eibung in den Verbindungen werden diese sehr heiß und es kommt vor, daß sich die Teile durch diesen Heizeffekt verschweißen. Es ist also wichtig, dafür zu sorgen, daß durch das Bohrgestänge und seine Verbindungen ein wirksamer Energiefluß stattfindet und ein Überhitzen an den Verbindun-gsstellen vermieden wird, und es ist ferner wichtig dafür zu sorgen, daß die zusammenwirkenden Gewindeteile einer Verbindungsstelle während des Betriebes sich nicht verkeilen, wodurch das Aufschrauben erschwert wird bzw. die Verbindungsstelle sogar brechen kann, noch zu locker aufeinanderliegen, wodurch die Gefahr besteht, daß sich die Verschraubung im Betrieb unbeabsichtigt löst.

Lange Zeit genügten Drehschlagbohrmaschinen mit einem verhältnismäßig kleinen Drehmoment, etwa in der Größenordnung von 15°lVft. MLt den gewünschten höherem Bohrgeschwindigkeiten

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wurde bei solchen Drehschlagbohrmasehinen auch das Drehmoment auf 250 Ms 800 lb/ft erhöht. Hierbei wurde offenbar, daß die für geringere Drehmomente noch ausreichenden Gewinde den wesentlich höheren Drehmomenten nicht mehr in erforderlichem Maße standhalten.

Dem zuvor erwähnten Heißwerden kann dadurch abgeholfen werden, daß die geometrische Ausbildung der Hauptflanken in einem bestimmten Verhältnis zum wirksamen Durchmesser des Gewindes steht, so daß durch die Reaktion der aneinanderliegenden Hauptflanken eines Teiles mit Außengewinde und eines '^eiles mit Innengewinde das Teil mit Innengewinde unter Spannung gehalten wird, während das Teil mit Außengewinde an seinen aufliegenden Flächen unter Druck steht, derart, daß einem Ablösen der Gewindeflanken infolge der vorerwähnten Zug- und Druckfcräfte ausreichend entgegengewirkt werden kann, so daß die an den aneinanderstoßenden Hauptflanken pro Flächeneinheit zu übertragende Kraft insoweit ausgeglichen ist, damit die eventuell eine Ablösung bewirkenden Bewegungen nicht zum Heißwerden dieser Stellen führen. Bei einem Schraubengewinde, das die vorerwähnten Forderungen im Betrieb erfüllt, ist es erforderlich, daß Flankenwinkel und Steigungswinkel in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen und damit auch in einem bestimmten Verhältnis zum wirksamen Durchmesser. Die richtige Wahl des Flankenwinkels verhindert ein Verklemmen der aufeinanderliegenden Gewindeflächen, während die richtige Wahl, des Steigungswinkels eine günstige Gewindeform bestimmt, die für den beabsichtigten Zweck ausreichende Festigkeit bietet.

Es wird daher davon ausgegangen, daß das Gewinde eines ^Bohrelements der vorerwähnten Art einen Gewindekern und einen Gewindekopf aufweisen muß, die über eine Hauptflanke miteinander verbunden sind, und daß der wirksame Durchmesser im

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allgemeinen zwischen 25 mm bis 65 mm liegen muß, vorzugsweise zwischen 29 mm bis 65 mm beim Einsatz in Bohrmaschinen mit hohem Moment. Um eine ausreichend große Fläche für die Kraftübertragung in der Schraubverbindung zur Verfügung zu haben, muß die Hauptflanke,im Längsschnitt durch das Gewinde gesehen, möglichst flach ausgebildet sein und um einen Flankenwinkel H₀ in bezug auf eine zur Gewindelängsachse senkrechte Ebene geneigt sein.

Viele Gewinde solcher Form sind bereits bekannt, doch beim Einsatz von Bohrelementen der hier in Rede stehenden Art in Bohrmaschinen hoher Leistung traten trotzdem die zuvor beschriebenen Hachteile aif, insbesondere ist ihre Lebensdauer sehr gering und die Schraubverbindungen sind nach dem Einsatz schlecht oder nicht lösbar. Die bekannten Gewinde sind daher für den Einsatz in moder nen Bohrmaschinen nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für Bohrelemente, die insbesondere in Verbindung mit Dreh-Schlag-Bohrmaschinen hoher Leistung benützt werden sollen, ein Gewinde zu schaffen, das das von der Bohrmaschine aufgebrachte Moment möglichst vollständig auf den Bohrkopf überträgt, keine Aufheizeffekte zeigt und sich auch nach langen Betriebszeiten leicht losen läßt./Diese Aufgabe ist nach der Erfindung gelöst durch die Verwendung eines Schraubgewindes, dessen Gewindekern und Gewindekopf über eine im Längsschnitt im wesentlichen flache Hauptflanke miteinander verbunden sind, dessen wirksamer Durchmesser zwischen 25 und 65 mm beträgt und dessen Steigungswinkel^ und dessen in einer zur Längsachse senkrechten Ebene liegender Flankenwinkel A gewählt sind gemäß der Gleichung

-0.4 cosÄ (SS-D
sin 2*= ' ¹^

(0,04 + cos² ^) .(fg + D (1) ,

wobei das Verhältnis der Drehmomente für das Lösen und Eup-

fflTT Λ

pein wr zwischen 0,36 bis 0,46, der Flankenwinkelp zwischen

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30° und 65° und der Steigungswinkel^, nicht größer als 9»5° gewählt sind.

Im Verlauf umfangreicher Entwicklungsarbeiten hat es sich nämlich gezeigt, d*ß es für die Herstellung eines Gewindes für Bohrgestänge für Bohrmaschinen mit hohem Drehmoment einen "bevorzugten Bereich gibt, innerhalb dessen der Flankenwinkel β zu wählen ist, und daß der Steigungswinkel des Gewindes zu dem aus diesem Bereich ausgewählten Flankenwinkel A in einem ganz "bestimmten Verhältnis steht. Hierzu wurde von der Annahme ausgegangen, daß beim Einsatz von Bohr element en in einer Bohrmaschine ein besonders günstiges Verhältnis zwischen dem mit TO bezeichneten Drehmoment bestehen muß, das aufzubringen ist, um zwei miteinander verschraubte Bohrelemente wieder zu lösen und dem mit TC bezeichneten Drehmoment, das zur Verschraubung dieser Bohrelemente erforderlich ist, und daß dieses Verhältnis im wesentlichen konstant zu halten ist, unabhängig von der jeweils ausgewählten Größe von Steigungswinkel oder Flankenwinkel für die Gewinde. Daraus läßt sich folgern, daß das Gewinde eines Bohr elements der genannten Art mit einem wirksamen Durchmesser im Bereich von 25 mm bis 65 mm mit einem Gewindekern und einem Gewindekopf, die über eine flache oder im wesentlichen flache Hauptflanke miteinander verbunden sind, den vorerwähnten geneigten Flankenwinkel und vorzugsweise ein Entkupplungs- und Kupplungsmoment ■*£ im Verhältnis von im wesentlichen 0.39 aufweisen muß. Aus dieser Kenntnis und dem Verhältnis von tj^t läßt sich ableiten, daß der einem vorbestimmten Flankenwinkel (t, entsprechende Steigungswinkel OC innerhalb

des Bereichs oi +_ 0,3° liegen sollte, wobei sicho<, aus der Gleichung ergibt:

_8in 2« = _p (2)

(0,056 + 1,39 ^)

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Klargestellt sei hier, daß der Tangens des Steigungswinkels oCfür ein "bestimmtes Gewinde das Verhältnis von Steigung zum Umfang des Gewindes am wirksamen Durchmesser ist. Als wirksamer Durchmesser wird nachfolgend stets der Durchmesser des Gewindes verstanden, der sich ergibt, wenn in einem die Gewindelängsachse enthaltenden Längsschnitt des Gewindes zwischen den radialen Mittelpunkten der Berührungsfläche zwischen den einander zugewandten Haupt flanken der zusammenwirkenden Gewinde gemessen wird (Plankendurchmesser).

Aufgrund dieser Ermittlungen war es möglich, ein Gewinde für ein Bohrelement zu schaffen, das den Anforderungen beim Einsatz in einer Dreh-Schlag-Bohrmaschine mit hohem Drehmoment genügt, unabhängig von dem aus einem "bestimmten Bereich ausgewählten Flankenwinkel ρ · In ersten Versuchen konnte ermittelt werden, daß der Bereich für den Plankenwinkel β etwa zwischen 40° "bis 50° liegt.

Diese Erkenntnis stellt dnen Durchbruch für die Herstellung von Gewinden für Bohrelemente dar, denn bisher war es üblich, für jede Große eines Bohrelements das Gewinde neu zu entwickeln, und es gab keinerlei Austauschbarkeit zwischen den verschiedenen in einer Bohrmaschine verwendbaren Bohrelementen in bezug auf wirksamen Durchmesser, Plankenwinkel und Steigungswinkel. Bisher konnte nur mit erheblicher praktischer Erfahrung und Urteilsvermögen ein Bohrelement dergenannten Art mit einem einen bestimmten wirksamen Durchmesser aufweisenden Gewinde versehen werden, das für die Verwendung in einem Dreh-Schlagbohrer in etwa geeignet war, und ob irgendwelche der geometrischen Merkmale eines bekannten Gewindes des einen Bohrelements funktionsgleich bei einem anderen Bohrelement mit unterschiedlichem wirksamen Durchmesser des Gewindes eingesetzt werden konnten.

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Weitere Entwicklungen haben gezeigt, daß das Verhältnis zwischen dem Drehmoment TU zur Entkupplung und dem TC zur Kupplung, der Iflankenwinkel ρ und der Steigungswinkel vL auch auf andere Gewindeformen ausgedehnt werden kann, die praktisch verwertbare Bohrelemente ergeben, wenn der wirksame Durchmesser dieser Gewinde zwischen 25 mm und 65 mm liegt. DasVerhältnis zwischen Entkupplungs- und Kupp-

TTJ
lungs-Drehmoment ψτ , das vorzugsweise 0,39 beträgt, kann, wie ermittelt werden konnte, auch im Bereich von 0,36 bis 0,46 liegen, vorausgesetzt der Flankenwinkelß und der entsprechende SteigungswinkelöC bewegen sich innerhalb der Brauchbarkeitsgrenzen. I¹Ur diese Brauchbarkeitsgrenze ist ein Flankenwinkelß von nicht größer als 65°» vorzugsweise nicht größer als 60° und nicht kleiner als 30°, zu verwenden, wobei der Steigungswinkelb£ nicht weniger als 4,5° noch mehr als 9»5° betragen sollte. Daraus kann entnommen werden, daß

a) während des Einsatzes von einer durch die Schraubverbindung dargestellten Kupplung zweier Bohrelemente der genannten Art mit einem Flankenwinkel A großer als 65° diese Verbindung sehr großen Klemmkräften unterworfen ist, die zum Bersten des das Innengewinde aufweisenden Teiles des Bohrgestänges führen können;

b) ein Bohrelement, bei dem der Flankenwinkel ρ kleiner als 30° ist, fertigungstechnisch schwer herzustellen ist, da dann der Steigungswinkel oC sehr klein und die Hauptflanke stark geneigt ist;

c) ein Steigungswinkel kleiner als 45° zu einer Gewindeform führt, deren Querschnittsfestigkeit für Dreh-Schlagbohrungen unzureichend ist unidie Gefahr besteht, daß das Gewinde im Betrieb abschert, insbesondere, wenn mit dem Schlagbohren bei noch loser Verbindung begonnen wird, und daß

d) ein Steigungswinkel^ größer als 9»5° für ein eingangiges Gewinde nicht geeignet ist, da nur mit Mühe ausreichend große Wirkflächen oder Abnutzungsflächen an der Hauptflanke zu erzielen sind, so daß es dann notwendig wäre, mehrgängige Gewinde zu schneiden.

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Der Flankenwinkel[b "beträgt, wie "bereits erwähnt, zwischen 30° "bis 60° vorzugsweise 40° "bis 50°; bei der letztgenannten

TTT ο Winkelgröße ist es wünschenswert, wenn ■££ = 0,39 ist und der SteigungswinkelOC gemäß der Formel (1) nur eine Abweichung von +_ 0,3° aufweist.

Das erfindungsgemäße mit einem Gewinde versehene Bohrelement erfüllt gänzlich oder zumindest sehr weitgehend alle Forderungen an ein derartiges Gewinde, wenn der Flankenwinkel |*> zwischen 30° "bis 65° "beträgt, und der entsprechende Steigungswinkel *C mit einer noch zulässigen Abweichung nach der zuvor angegebenen Formel "bestimmt wird. Beispielsweise kann ein FlankenwinkelA an den "beiden Endpunkten des vorteilhaftesten Bereichs für β von 40° einen Steigungswinkel £6 von 6,1° ergehen und ein Flankenwinkel & von 50° kann einem Steigungswinkel^, von 7,1° zugeordnet sein. Vorzugsweise "beträgt der Flankenwinkel |Jj 45° und der Steigungswinkel^ 6,5° und dieses Verhältnis läßt sich auf alle Gewinde anwenden, deren wirksame Durchmesser innerhalb des genannten Bereichs von 25 mm "bis 65 mm liegen.

Es ist zweckmäßig, wenn die schraubenförmigen Flächen, über die sich einander zugewandte Hauptflanken der miteinander zu verschraubenden mit Außen- "bzw. Innengewinde versehenen Teile "berühren, in einem "bestimmten Verhältnis zum wirksamen Durchmesser des Gewindes stehen, so daß die Fläche und Heigung der Auflage in axialer Eichtung der Beanspruchung auf Druck und Zug auf die "beiden miteinander verschraubten Teile entgegenwirken und so eine ausreichende Kraftübertragung ermöglichen, darch die ein unerwünschtes Heißwerden der Verschraubung vermieden wird.

Fach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt die auf 4Le Gewindelängsachse "bezogene radial gemessene Höhe h oder Aus-

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dehnung der Hauptflanke, mit der sie auf einer ent streckend' ausgebildeten Hauptflanke eines Gegengewindes aufliegt, im Bereich von h £ 10 %, wobei h sich ausfolgender Formel errechnet:

h = 8,06 . 1O"⁶0³ - 2,8 . 1O"⁵0² - 0,27 0 - 5,07 (3), wobei 0 der wirksame Durchmesser in Millimeter ist.

Da die einander zugewandten Gewindeköpfe und Gewindekerne bei einer Schraubverbindung der hier in !rage stehenden Art nicht aneinander liegen müssen, ist ihre Ausbildung von untergeordneter Bedeutung, so daß sie flach oder im wesentlichen flach oder beispielsweise auch konkav oder konvex gekrümmt sein können.

Die Gewindeköpfe verlaufen jeweils zwischen einer Hauptflanke und einer liebenflanke, die erfindungsgemäß die ihr zugewandte Nebenflanke des Gegenstücks normalerweise nicht berührt, nämlich immer dann nicht, wenn die einander zugewandten Hauptflanken der zusammenwirkenden Gewinde aneinander anliegen.

Da die Nebenflanke im allgemeinen nicht anliegt, bedarf sie keiner besonderen Ausbildung. Unter bestimmten Arbeitsbedingungen, bei denen die Verbindung für die einander zugewandten Hauptflanken nicht fest genug angezogen ist, damit diese aneinander liegen und die entsprechenden Bohrelemente nicht unter Druck bzw. Spannung stehen, wie zuvor beschrieben, kann es bei Stoßbeanspruchung des Bohrgestänges dazu kommen, daß auch die einander zugewandten Nebenflanken solange aufeinander zu liegen kommen, bis die Kupplung festgezogen ist, was im allgemeinen automatisch durch Drehung des Bohrgestänges erfolgt. Als Folge hiervon muß auch die Nebenflanke Druckstöße durch die Verbindung weitergeben und muß daher so ausgebildet sein, daß die bei den Hauptflanken auftretenden Nachteile hier ebenfalls vermieden sind.

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Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn der Gewindekopf von einer Haupt- uM einer Hebenflanke begrenzt ist, daß im Längsschnitt des Gewindes gesehen die Hebenflanke flach oder im wesentlichen flach und um einen Flankenwinkel'Y' zu einer zur G&windelängsachse senkrechten Ebene geneigt ist, so daß die Haupt- und Nebenflanke auf den sie verbindenden Gewindekopf zu konvergieren, und daß der PlankenwinkelT^/ zwischen 30° bis 65° beträgt.

Hach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind Übergangszonen zwischen der Hauptflanke und dem angrenzenden Gewindekopf und der Hauptflanke und dem angrenzenden Gewindekern vorgesehen, die abgeflacht oder leicht gekrümmt sind, um scharfe Eichtungsänderungen im Gewinde zu vermeiden.

Die Übergangszonen sind derart gekrümmt,daß zwischen Spitze und angrenzenden Planken konvexe und zwischen der Wurzel und den angrenzenden Planken konkave Flächen gebildet sind.

Durch diese besondere Ausbildung der Übergangszonen kann weitgehend vermieden werden, daß sich Zonen zu hoher Härte bilden, die sonst beispielsweise entstehen könnten, wenn sich zwischen Hauptflanke und Gewindekopf eine scharfe Kante beim Karbonisieren des Gewindes bildet. Um eine ausreichend große Berührungsfläche für die Hauptflanke zu erhalten, sind zumindest die gekrümmten oder abgeflachten Übergangszonen, die sich an die Hauptflanke anschließen, so klein wie möglich zu halten, wobei Jedoch das zwischen einander zugeordneten Bereichen von Innen- und Außengewinde erforderliche Spiel zu beachten ist. Venn die Übergangszonen kreisförmig gekrümmt sind, ist es zweckmäßig, den Krümmungsradius kleiner als die Gangtiefe des Gewindes zu wählen.

Fach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht ein Bohrgestänge aus mindestens zwei der vorgenannten Bohrelemente, von dsenen ein Bohrelement ein Innengewinde aufweist und ein zweites Bohrelement als Bohrstange ausgebildet ist und ein Außen-

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gewinde aufweist, daß die Gewinde miteinander korrespondieren und derart miteinander verschraubbar sind, daß die Hauptflanke des einen Elements mit der Hauptflanke des anderen Elements zusammenwirkt und an dieser flächig aber verschiebbar aufliegt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Figur Λ eine Seitenansicht des Endstückes einer ein Außengewinde aufweisenden Bohrstange gemäß der Erfindung;

Figur 2 einen Längsschnitt durch das Gewinde der Bohrstange nach Figur 1 in vergrößerter Darstellung, wobei das Außengewinde mit einem teilweise gezeigten Innengewinde eines weiteren Bohrelements in Eingriff steht, das eine Kupplungshülse oder ein Bohrwerkzeug bildet;

Figur 3 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht zweier miteinander über eine Kupplungshülse verbundener Bohrstangen, die jeweils der in Figur Λ gezeigten Bohrstange entsprechen; und

Figur 4 ein Diagramm, aus dem das Verhältnis zwischen dem in einer zur Gewindeachse senkrechten Ebene gemessenen Flankenwinkel (b und dem Steigungswinkel 06 hervorgeht, dargestellt durch Kurven P₁, P₂ und P,, die sich aus der Gleichung (1) ergeben.

Eine in Figur 1 dargestellte Bohrstange 1, die beispielsweise Seil eines Bohrgestänges ist, besteht aus einem Stahlstab, der im allgemeinen über den größten Teil seiner Länge im Querschnitt kreisförmig oder vieleckig ist. Jede Bohrstange weist im Bereich ihrer Enden ein meist linksgängiges Außen-Schraubengewinde 2 auf, mit Hilfe dessen die Bohrstange mit einer weiteren Bohrstange über eine Kupplungshülse 8 verbindbar ist odor mit einem Abbaumeißel oder einer Bohrkrone, wenn in herkömmlicher Weise ein Bohrgestänge gebildet werden soll. Bas Schrauben-

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gewinde 2 ist eingängig und weist einen Gewindekern oder Wurzel 3 und Gewindeköpfe 4 auf, die je über eine Hauptflanke 5 miteinander verbunden sind.

Gemäß dem in Figur 2 dargestellten Längsschnitt durch das Schraubengewinde sind die Hauptflanke 5» der Gewindekern 3 und der Gewindekopf 4 flach, so daß sich die Punkte 3 und 4 jeweils auf zur Längsachse 6 konzentrischen gedachten Zylindermantelflächen befinden; darüber hinaus ist die Hauptflanke 5 um einen Elankenwinkel ρ (Figur 2) gegenüber einer zur Längsachse 6 senkrechten Ebene geneigt. An die von der Hauptflanke 5 abgewandte Seite des Gewindekopfes 4 schließt sich eine Nebenf lanke 7 as.» deren anderes Ende in die benachbarte Wurzel 3 übergeht. Der Gewindelängsschnitt in Figur 2 zeigt, daß die liebenflanke 7 ebenfalls flach ist und um einen zweiten Flankenwinkel ^gegenüber einer zur Längsachse 6 senkrechten Ebene geneigt ist.

Zur Verbindung einer Bohrstange gemäß Figur 1 entweder mit einer zweiten Bohrstange, zur Bildung eines Bohrgestänges oder einem Bohrwerkzeug am Ende eines Bohrgestänges, ist das mit dem Schraubengewinde versehene Ende der Bohrstange mit einem entsprechenden Innengewinde einer Kupplungshülse 8 oder einem Anschlußstück eines Bohrwerkzeugs zu paaren, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Aus dieser Paarung zeigt Figur 2 einen Längsschnitt dirch einen Teil der Bohrstange 1 nach Figur 1 im Zusammenwirken mit dem Innen-Schraubengewinde 9 eines Teils der Kupplungshülse 8. Das Innengewinde 9 ist eingängig und weist einen Gewindekern oder einen Grund 3' und Gewindekopfe 4¹ auf, die je über eine Hauptflanke 5¹ miteinander verbunden sind. Wie aus dem Schnitt nach Figur 2 hervorgeht, verlaufen Wurztfl 3' und GewindekSpfe 4¹ im wesentlichen parallel zu denen des zugeordneten Außengewindes und die Hauptflanke 5¹ ist flach und um den gleichen Flankenwinkel geneigt wie die zugeordnete Hauptflanke 5 des Außengewindes. Ähnlich wie das Außengewinde weist auch cas Innengewinde eine zweite Flanke 7* auf, die der zweiten Flanke 7 parallel zugeordnet ist. - 21 -

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Beim Einschrauben der Bohrstange 1 in die Kupplungshülse 8 greift die schraubenförmige Hauptflanke 5 an der schraubenförmigen Hauptflanke 5¹ an und gleitet über diese, wobei die beiden Flanken im wesentlichen aneinander anliegen, wobei wie bei einem Gewinde herkömmlicher Art radiales piel "C" und "C" (die nicht notwendigerweise gleich groß sein müssen) zwischen den zusammenwirkenden Gewindekern und Gewindeköpfen 3 und 4- bzw. 3' und 4' vorgesehen ist. Darüber hinaus ist zwischen den schraubenförmigen Flächen von einander gegenüberliegenden Flanken 7 und 7¹ Spiel vorgesehen; dieses Spiel zwischen den Flächen in axialer Richtung ist allgemein als Flankenspiel bezeichnet und in Figur 2 mit £, angegeben. Wird dafür Sorge getragen, daß die Gewindepaarung genau zusammenpaßt und bei der Paarung nur die einander zugeordneten Hauptflanken 5 und 5' aneinanderliegen, wird verhindert, daß die Gewinde zusammenhaften.

Aus Figur 2 geht hervor, daß die Gewindeköpfe 4- und 4-¹ in ihre zugeordneten Flanken 5» 7 und 5', 7' über konvexe ■Übergangszonen 10 übergehen, die durch Rundungen des Gewindekerns gebildet sind. Desgleichen geht sowohl der Gewindekern oder Grund 3 als auch der Grund 3¹ in ihre zugeordneten Flanken 5» 7 und 5¹ und 7¹' durch konkave Übergangszonen 11 über, die ebenfalls durch entsprechende Rundungen des Gewindekerns gebildet sind. Um eine möglichst große Fläche für die Haupt- und Febenflanken zu erreichen, sind die Krümmungsradien der übergangszonen 10 und 11 kleiner als der Gesamtradius - Radius der Gangtiefe - des Gewindes. Für größere Gewindebereiche mit größerem Gewindedurchmesser beträgt der Krümmungsradius für die Zonen 10 und 11 etwa die Hälfte der Gangtiefe des Gewindes. Die Krümmungsradien für die konkaven und konvexen übergangszonen können gleich sein oder jede konvexe Zone 10 kann einen um etwas größeren Krümmungsradius aufweisen als die jeweils zugeordnete konkave Übergangszone 11, vorausgesetzt, zwischen den zu paarenden Gewinden 2 und 9 in den vorerwähnten Übergangszonen ist Spiel gewährleistet.

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Wenn die Gewinde 2 und 9 sich korrekt paar&n lassen, die zusammenwirkenden Flanken 5 und 5¹ also flächig aneinanderstoßen, dann weisen beide Gewinde den gleichen wirksamen Durchmesser auf, der mit 0 angegeben ist. Unter wirksamem Durchmesser wird der Gewindedurchmesser verstanden, der sich gemäß Pig. 2 ergibt, wenn in bezug auf die Längsachse 6 radial zwischen den Mittelpunkten der Berührungsfläche der Hauptflanken 5 und 5¹ gemessen wird (Plankendurchmesser). Die radiale Erstreckung der Hauptflanken 5 und 5¹ ist in Figur 2 mit "h" angegeben, so daß die Hälfte des wirksamen Durchmessers (·*■ ) der radiale Abstand von der Längsachse 6 bis zum radialen Mittelpunkt von "h" ist.

Infolge des Spieles "0" und "C" zwischen dem Außen- und dem Innengewinde 2 bzw. 9 ist die Erstreckung der Hauptflanken 5 und 5¹ in Wirklichkeit größer als die Flächenberührung, so daß sie sich in Fig. 2 gegenseitig überragen.

Um eine wirksame Kupplung zwischen der Bohrstange 1 und der mit Innengewinde versehenen Kupplungshülse 8 zu erzielen, ist es erforderlich, daß Üie einander zugeordneten Hauptflanken sich in bestimmtem Haße flächenmäßig berühren. Sobald die Bohrstange eingangsseitig beim Auftreffen auf einen Widerstand am weiteren Einschrauben gehindert wird, wird beim weiteren Aufbringen eines Drehmoments auf die Bohrstange ein in axialer Richtung - über die aneinanderstoßenden Hauptflanken - auf den Mantel der Kupplungshülse wirkender Druck erzeugt, so daß das mit Innengewinde versehene Teil des Bohrgestänges unter Spannung kommt, während das Gewinde der Bohrstange unter Druck steht. Aus diesem Grunde ist das eingangsseitige Ende der Bohrstange 1 mit einer zylindrischen Nase 12 (Fig.1) versehen, die eine flache Stirnseite 13 aufweist, die in einer Radialebene längs zur Achse 6 liegt. Diese Hase 12 geht über ein kegelstumpfförmiges Auflager 15 in ein Stück 14· größeren Durchmessers über. Das Bohrstangenstück 14 weist vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie der Gewindekern 3 auf. Das Auflager 15 ist konzentrisch zwischen dem Gewinde 2 und der Stirnfläche 13 angeordnet, und ist über seinen gesamten Umfang glatt, da das Gewinde in das Auflager ausläuft.

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Da die Bohrstange 1 mit einem Gegenstück mit Innengewinde verschraubt wird, das in Figur 3 die Kupplungshülse 8 ist, weist diese eine radial nach innen gerichtete Schulter 16 mit einer kegelstumpfformigen Lagerflache 17 auf, die komplementär zum Auflager 15 der Bohrstange ausgebildet ist. Die Bohrstange 1 wird in die Kupplungshülse 8 eingeschraubt bis ihr Auflager 15 flächenmäßig an der Lagerflache 17 aufliegt und die Nase 12 in einer zylindrischen Bohrung 18 in der Schulter 16 der Kupplungshülse liegt. Da die Bohrung 18 etwas weiter ist als der Durchmesser der Nase 12, besteht zwischen den beiden Bauteilen Spiel. Da, ferner die kegelstumpfformigen Lagerflächen 15 und 17, die Nase 12 und die Bohrung 18 konzentrisch zur Längsachse der jeweils zu paarenden Elemente angeordnet sind, wird durch die flächenmäßige Berührung der zusammenwirkenden Lagerflächen 15 und 17 die Bohrstange in dem Innengewinde der Kupplungshülse 8 zentriert. Beim Anziehen der Bohrstange 1 im Gewinde der Kupplungshülse blockiert dann die Lagerflache 17 das weitere Eindringen des Gewindes 2, wodurch ein Gegendruck in Achsrichtung durch die Hauptflanken erzeugt wird, durch den die Wandung der Kupplungshülse unter Spannung gehalten wird, wodurch über die Bohrstange von deren Hauptflanke 5 zur Lagerfläche 17 Druck ausgeübt wird. Darüber hinaus gewährleisten die aufeinanderliegenden glatten Flächen der kegelstumpfförmigen Lagerflächen I5 und 17, daß bei angezogener Verbindung, auf die dann Stöße in Achsrichtung durch das Bohrgestänge wirken, diese Kräfte durch die aneinanderliegenden Lagerflächen 15 und 17 symmetrisch zur Gewindelängsachse geleitet werden. Hierdurch wird vermieden, daß zwischen den gepaarten Gewinden Querkräfte auftreten, wodurch das Bohrgestänge unstabil und die Schraubverbindung ungleichmäßig abgen^utzt wird. Die kegelstumpfförmigen Lagerflächen I5 und 17 haben vorzugsweise eine Neigung von 25° bis 35°» im vorlxegenden Ausführungsbeispiel 30° in bezug auf dLe Längsachsen der zugeordneten Elemente.

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Wie aus Figur 3 hervorgeht, weist das rechte Ende der Kupplungshülse 8 ein Innengewinde 9 auf, das die Bohrstange 1 aufnimmt, der linke Teil der Kupplungshülse ist ähnlich ausgebildet und weist ein identisches linksgängiges Gewinde 9¹ auf. in das Innengewinde 9¹ schließt sich ebenfalls eine an der Schulter 16 kegelstumpfförmige Lagerfläche 17' an. Die Schulter 16 befindet sich daher genau in der Mitte der Kupplungshülse 8. Will man das Bohrgestänge verlängern, so wird ein Ende einer weiteren identisch ausgebildeten Bohrstange 1' in das linke Ende der Kupplungshülse 8 eingeschraubt, bis die flache Stirnfläche 13' an der Stirnfläche 13 der von der anderen Seite eingeschraubten Bohrstange 1 zur Anlage kommt. Einander entsprechende Teile sind bei der Bohrstange 1¹ jeweils mit den gleichen Bezugszeichen plus¹ versehen. Das Ende der Bohrstange 1' kann nur bis zum Ansc Hag der beiden Stirnflächen eingeschraubt werden, so daß beim festeren Anziehen die zusammenwirkenden Hauptflanken des Gewindes 2 * auf der Bohrstange 1' und d as Gewinde 9' in der Hülse gegeneinander gepreßt werden. Die dem Anschlag in axialer Richtung entgegenwirkende Kraft bewirkt eine Spannung in der Wandung der Kupplungshülse 8 und einen Druck in der Bohrstange 1'zwischen dirTHauptflanke und ihrer Stirnfläche 13'. Durch die flächenmäßige Berührung der Stirnflächen 13 und 13' der über die Hülse zu verbindenden Bohrstangenenden wird erreicht, daß der größte Teil der beim Schlagbohren auftretenden Kräfte in axialer Richtung über die Stoßstellen aufgenommen wird und nicht von der Wandung der Kupplungsteil se Die kegelstumpfforaige Fläche der Bohrstange 1¹ ist, wie ersichtlich, gegenüber der lagerfläche 17' frei, so daß die flachen Stirnflächen 13 und 13' aufeinanderliegen können.

Wird eine Schlagbohrung durchgeführt, ehe die Verbindung zwischen der Kupplungshülse 8 und den Bohrstangen 1 und 1' festgesogen ist, wenn also die flachen Stirnflächen 13 und 13* noch nicht fest aneinanderliegen, kann es sein, daß die Schlag-

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bahrkräfte durch das Bohrgestänge eine oder beide Bohrstangen aus der Achsrichtung der Kupplungshülse 8 wegdrücken um einen Betrag, der maximal dem vorerwähnten Flankenspiel £ entspricht.

Bei dem Flankenspiel £ werden die Schlagbohrkräfte durch die Verbindung hauptsächlich über die aneinanderstoßenden ITebenflanken von Außengewinde und Innengewinde aufgenommen. Aus diesen Gründen ist es vorteilhaft, wenn die Nebenflanken etwa die gleiche Größe und geometrische Ausbildung besitzen wie die Hauptflanken, um dadurch zu verhindern, daß sich die Nebenflanken verkeilen, solange sie im Einsatz sind. Im allgemeinen zieht sich jedoch die Schraubverbindung infolge der Drehung des Bohrgestänges beim Schlagbohren selbst fest.

Da Bohrstangen im allgemeinen rohrförmig ausgebildet sind, damit Spülwasser durchfließen kann, mag in einigen Fällen der Bohrerdwrchmesser nicht ausreichen, um eine kegelstumpfförmige Lagerfläche 15 aufzunehmen, deren Fläche ausreichend groß und in ausreichendem Maße gegenüber der Längsachse geneigt ist, sowie eine genügend große Fläche für die Stirnfläche 13 zu bilden; dies trifft insbesondere auf Bohrstangen zu, deren wirksamer Durchmesser kleiner als etwa 51 mm ist.

Die beschriebenen Elemente des Bohrgestänges beziehen sich auf wirksame Durchmesser 0 zwischen 25 bis 65 mm, vorzugsweise zwischen 29 bis 65 mm, während der Flankenwinkel A der Hauptflanken 5 und 5¹ zwischen 30° bis 65° liegt, insbesondere zwischen 30° bis 60°. Wenn eine bessere Verbindung zwischen den Gewinden 2 und 9 der jeweiligen Gestängeteile erzielt werden soll, durch die weitgehend vermieden wird, daß bei zusammengeschraubten Gewinden die aneinander anliegenden Flächen der Hauptflanken 5» 5' bei der Übertragung von Kräften durch das Kupplungsstück als Folge der auf die Bohrkette wirkenden Kräfte aus ihrer Flächenberührung herausgedrückt werden und wenn der Energieverlust geringer gehalten werden soll, der infolge von Wärmeentwicklung bei gegeneinander beweg-

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.26- 2BÜ088?

lichen Flanke aufträte - was immer dann mehr oder weniger stark auftritt, wenn die Flanken voneinander wegbewegt zu werden drohen und dann aufeinandersch!agen, wenn auf sie die entgegengesetzten Zug- und Druckkräfte wirken - und wenn außerdem die Gefahr verringert werden soll, daß sich die Hauptflanken im Betrieb festsetzen, wodurch das Lösen der Kupplung beeinträchtigt würde, dann muß der Steigungswinkel öd als eine bestimmte Funktion des Flankenwinkels/? errechnet werden. Die Tangente des Steigungswinkels K ist das Verhältnis der Steigung (P) zum Umfang des Gewindes an dessen Flankendurchmesser und für einen gegebenen Flankenwinkel, der innerhalb des vorgenannten Bereichs liegt, so daß der Steigungswinkelfcc nach folgender Formel oder im wesentlichen danach berechnet wird:

-0,4 cos A Om_n- - 1)

sin 2* = —-jrr mn-

(0,04 + COS^f ) . Gpg + 1) (1)

iinj

wobei TjPT im Bereich von 0,36 bis 0,46 liegt, vorausgesetzt, daß nicht größer als 9,5° ist. Wird jedoch aus fertigungstechnischen Gründen die Größe des Steigungswinkels (K von der errechneten theoretischen Größe abweichend gewählt, dann sollte er vorzugsweise größer als der theoretisch ermittelte Wert sein.

Vorzugsweise beträgt der Flankenwinkelv» 45 und ist ^t 0,39 über den gesamten Bereich des Flankendurchmessers, daraus errechnet sich dann sin Steigungswinkel Oi nach der Formel von ungefähr 6,5°· Im Bereich der obersten und untersten Grenzwerte des bevorzugten Bereichs des Flankenwinkels β (d.h. 40° bis 50°)» wenn ^r 0,39 ist, ergibt sich aus einem Flankenwinkel fi von 40° ein Steigungswinkel K von im wesentlichen 7,1°. Eine Abweichung vom theoretisch errechneten Steigungswinkel tf (aus der vorgenannten Gleichung und mit den Parametern tot 0,39 und im Bereich von 40° bis 50°) sollte sich vorzugsweise in +0,3° halten, da dieser Toleranzwert die gewünschten Eigenschaften des Gewindes nicht unzulässig beeinträchtigt. _ 27 -

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Für eine optimale Funktion des Gewindes ist festgestellt worden, daß die radiale Flächenberührung (h) zwischen einander zugewandten Hauptflanken 5 und 5¹ in einem bestimmten Verhältnis zum Flankendurchmesser des Gewindegegenstücks stehen muß, vorzugsweise sollte

h = 8*06 . 1O~⁶0⁵ - 2,8 . 1O~⁵0² - 0,27 0 - 5-07 (3) (alle Maße in Millimetern)

sein. Der Wert h kann beim beschriebenen Gewinde in der Praxis vom theoretisch bestimmten Wert um _+ 10% abweichen, ohne daß dadurch die gewünschten Eigenschaften des Gewindes wesentlich beeinträchtigt werden.

Wegen der gerundeten Übergangszonen 10, 11 zwischen den Flanken und ihren jeweils angrenzenden Gewindeköpfen und Gewindekern an den gepaarten Gewinden 2 und 9 kann die wirksame Breite des Gewindekopfes 4- des Bohrstangengewindes als der Abstand "y" angesehen werden, der axial zwischen den radial äußersten Enden der Haupt- und Uebenflanken 5»7 gemessen ist, bzw. an den Gewindekopf 4 angrenzend; die wirksame Breite des Gewindekopfes 4·¹ der Kupplungshülse 8 kann gleichermaßen als Abstand "x" gelten, der axial zwischen den radial am weitesten innen liegenden Kanten der Haupt- unL NebenflanTcen 5', 7' bzw. an den Gewindekopf 4-' angrenzend gemessen wird.

Hieraus ergibt sich im Zusammenhang mit Figur 2 folgende Gleichung:

P = x + y + t + h (tgjf + tgß)

Der Flankenwinkel J^ für die Hebenflanke 7, 7* wird vorzugsweise im Bereich von 30° bis 65° gewählt und ist zweckmäßigerweise gleich groß wie der FlankenwinkelA . Bei der beschriebenen Ausführungsform ist χ = £ und^**=^= 4-5°; hieraus ergibt

P =7t0 . tgoc= 2x +£+ 2h (5)

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Aus der Gleichung ( 5 ) lassen sich die "bevorzugten Breiten für die Gewindeköpfe und -gründe χ und y errechnen, wenn man für das Flankenspiel «^ einen Wert annimmt.

Wie üblich wird das gewünschte Flankenspiel β- des Gewindes experimentell "bestimmt; ist £. zu klein, können die zusammenwirkenden ITeT)enflanken 7 und 7¹ aneinander hängen "bleiben, ist £, dagegen zu groß, kann die Abnutzung an diesen Planken unvertretbar hoch sein, wenn diese Flanken aneinanderstoßen und prellen.

Letzteres kann dann eintreten, wenn die Verbindung Schlagstößen ausgesetzt wird, ohne daß die gegeneinander wirkenden Flanken in Flächenberührung stehen. Das Bestreben geht dahin, daß "beim Betrieb der Elemente 1 und 8 nur die Hauptflanken 5ι 5¹ aneinander liegen und wenn die Gewinde 2 und 9 fest ineinandersitzen, so daß die Bohrstange 1 unter Druck gehalten wird, während die Hülse 8 infolge von Kräften, die axial durch die aneinanderstoßenden Hauptflanken wirken, unter Spannung steht. Ist die Schraubverbindung nicht richtig festgezogen - um die vorerwähnten Druck- und Zugkräfte aufzubringen - kann es sein, daß die Hebenf lenken 7 und 7' stoßartig aufeinanderschlagen, wenn auf das Bohrgestänge ßchlagstöße wirken, und zwar solange, bis die Schraubverbindung ausreichend fest angezogen ist. Das geschieht im allgemeinen dann, wenn das Bohrgestänge beim Bohren rotiert. Obwohl das Profil der liebenflanken 7, 7¹ von geringerer Bedeutung zu sein scheint als das der Hauptflanken 5» 5Ί ist es vorteilhaft, wenn sie die gleiche Größe und Ausbildung aufweisen wie die Hauptflanken der Gewinde, damit die Hebenflanken im erwähnten Falle ebenfalls in Flächenberührung gelangen. Die Hebenflenken 7* 7' können komplementäre konvexe oder konkave Profile aufweisen, beispielsweise kann jedes Profil gekrümmt sein, wobei der Krümmungsradius im Achsschnitt sehr groß ist. Für die beschriebenen Bohr elemente liegt das Flanken spiel £ vorzugsweise zwischen 0,5 am bis 0,9 mm.

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Die wirksamen Breiten der Gewindeköpfe und Gewindekerne χ und y sind vorzugsweise gleich groß. S¹Ur den EaIl, daß die Breiten unterschiedlich sind, dann sollte vorzugsweise die Breite y des Außengewindes 2 auf der Bohrstange 1 größer sein als die wirksame Breite χ des Innengewindes 9-Der Grund für die größere Breite "beim Außengewinde ist darin zu sehen, daß das Bohrelement mit dem Innengewinde, also insbesondere eine Kupp.lungshülse, im allgemeinen billiger ist und oftmals nur für den Einmal-Betrieb dient im Vergleich zur Bohrstange. Unterschiedliche Spitzenbreiten führen meist dazu,daß das Bohrelement, welches die kleinere Spitzenbreite aufweist, schneller Ms zur TJnbrauchbarkeit abgenutzt wird als das Gewinde mit der größeren Spitzenbreite.

Das zwischen zugeordnetem Gewindekern und Gewindekopf von gepaarten Gewinden 2 und 9 bestehende radiale Spiel C und C¹ hat keinen besonderen Einfluß auf die besonderen Merkmale der Gewinde. Beachtet sollte dieses Spiel nur insoweit werden, als die Gangtiefe des Gewindes nicht zu groß sein darf, wodurch das Bohrelement unzulässig geschwächt würde - dies trifft insbesondere auf das Außengewinde der Bohrstange 1 zu. Beim beschriebenen Bohrelement nimmt das Spiel C und C vorzugsweise von etwa 0,2 mm bis etwa 1.0 mm im selben Maß zu, wie der ausgewählte Flankendurchmesser des Gewindes allmählich von 25 mm bis 65 mm ansteigt. Da eine Berührung der einander gegenüberliegenden Flächen auf dem jeweiligen Gewindekern und der Gewindeköpfe nicht vorgesehen ist ,können diese Flächen auch eine von der in Figur 2 im Axialschnitt gezeigten flachen Ausbildung abweichende Form aufweisen, beispielsweise können die Köpfe ein gekrümmtes Profil mit großem Krümmungsradius aufweisen, so daß eine konvexe Fläche entsteht, während die Kerne ein komplementäres konkaves Profil aufweisen. Wenn Gewindekern und Gewindeköpfe mit komplementären Flächen ausgebildet werden, ist es wünschenswert, wenn leicht gekrümmte oder gebogene Ubergangszonen (ähnlich den in der Zeichnung dargestellten Zonen 10

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und 11) zwischen den Flächen der Planken und den Flächen ihrer jeweils anschließenden Wurzeln oder Spitzen vorgesehen werden, so daß beim Härten der Gewinde, beispielsweise beim Einsatzhärten, an den Übergangszonen keine Zonen übermäßiger Härte entstehen. Dadurch kann weitgehend vermieden werden, daß die Gewinde im Bereich der Übergangszonen brechen. Die Gangtiefe sollte vorzugsweise für das Außengewinde - Bohrstange - gleich sein wie für das Innengewinde - Kupplungshülse -.

Eine allgemein gebrauchte Größe einer Bohrstange hat einen BTenndurchmesser (über die Spitzen des Außengewindes gemessen) von 38 mm oder 1,5''» was einem Flankendurchmesser 0 von 35»4- nun entspricht. Wird das beschriebene Gewinde auf eine Bohrstange dieser Größe aufgebracht, so sind die beiden Flankenwinkel A und Jf 4-5°, wird

TTT

das Verhältnis ψ; = 0,39 gewählt, so läßt sich nach der Formel (1) ein SteigungswinkelOC von 6.53° errechnen, die Steigung wäre dann 12,7 mm und die Höhe h der berührenden Flanke wäre 1,34· mm mit wirksamen Breiten χ und y von je 4,64 mm, sofern ein Flankenspiel £ von 0,76 mm vorhanden ist. Wie bereits erwähnt, können die aus den theoretischen Berechnungen erhaltenen Zahlenwerte bei der Herstellung der Gewinde leicht abgeändert werden - vorausgesetzt die vorgegebenen Bereiche werden nicht überschritten - , ohne daß die Gewindecharakteristik nachteilig beeinflußt wird, beispielsweise kann die theoretisch mit 12,7 mm ermittelte Ganghöhe tatsächlich auch 12 mm sein, da dieses Haß mit vorhandenen Gewindeschneidmaschinen leichter herstellbar ist.

Hunmehr sei das in Figur 4 gezeigte Diagrmm beschrieben. Dort gibt die nach der Gleichung

_Hin p~ _ 0,24 cos ρ

^Bin ^2x - (0,050 + 1,39 cos^)

ermittelte Kurve P^ das günstigste Verhältnis zwischen dem Flankenwinkel k und dem Steigungswinkel °* bei einem Verhältnis = 0,39 wieder. Untersuchungen haben gezeigt, daß das Ver-

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α?υ

hältnis -mir zwischen dem Drehmoment "beim Lösen (Entkupplung TU) -und dem Drehmoment "beim Anziehen (Kupplung TO) im Bereich zwischen 0,56 "bis 0,46 liegen kann, ohne daß die Lebensdauer eines solchen Bohrelements heim Einsatz in Bohrmaschinen mit hohem Drehmoment auf unbrauchbare Weise absinkt. Es hat sich gezeigt, daß bei einem Verhältnis von

kleiner als 0,36 eine durch zwei Bohrelemente gebildete

Verbindung mit solchen Gewinden zu lose läuft und sich sehr schnell abnutzt, wobei außerdem die Verbindungsstelle zu heiß wird, und es besteht zudem die Gefahr, daß Bohrelemente infolge unkontrollierbaren Lösens der Verschraubung im Bohrloch verloren gehen. Auf der anderen Seite hat sich gezeigt, daß bei einem Verhältnis -ψη größer als 0,46 die Bohrelemente in der Verbindung leicht verklemmen oder sich verkeilen, wenn sie in Bohrmaschinen mit hohem Drehmoment eingesetzt werden. Es stellte sich jedoch auch heraus, daß

TU
ein Verhältnis ψ* von 0,55 bei Bohrelementen mit einem eingängigen Sund- oder Sägengewinde für die üblichen Bohrmaschinen mit kleinem Drehmoment, also Bohrmaschinen mit einem Drehmoment von etwa I50 lbs/f durchaus geeignet sind. Die Kurve P₀ im Diagramm nach Figur 4 gibt ein Verhältnis

TU
von Tss· von 0,36 an und ergibt sich aus der Gleichung;

sin 2oC = 0,26 cosß

(0,054 + 1,36 cos²ß )

TtT und die Kurve Έ- gibt das Verhältnis von -m* = 0,46 an und ergibt sich aus der Gleichung:

sin Pni - 9j>22 cosP» ρ ,„*

sm dX, - (6,58 ₊ 1,46 cos² f> ) <>"·

Hieraus läßt sich mit Sicherheit schließen, daß Hankenwinkel^ und Steigungswinkel U aus dem ewisehen den Kurven-Pp und P, liegenden Bereich zu wählen sind, um Gewinde für Bohrelemente herzustellen, die für den praktischen Einsatz in Bohrmaschinen mit hohem Drehmoment geeignet sind. Inner-

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halb der von den Kurven Po und P, eingeschlossenen Fläche gibt es wiederum einen bevorzugten Bereich, wie unter dem Begriff Brauchbarkeitsgrenzen für die Flanken- und Steigungswinkel für die Herstellung von Gewinden für Bohr elemente der hier in Frage stehenden Art bereits ausgeführt; d. h. der Flankenwinkel β sollte innerhalb von 30° bis 65° und der Steigungswinkel #, sollte zwischen 4,5° bis 9*5° liegen; diese Parameter sind im Diagramm durch das strichpunktierte Rechteck DLMND angegeben. Es ist herausgefunden worden, daß jedes Bohrelement der in Rede stehenden Art, das ein Gewinde aufweist, dessen Parameter in der beschriebenen Art gewählt sind, und bei dem der Flankenwinkel A und der Steigungswinkel oC einem Punkt entsprechen, der in dem in Figur 4 schraffiert gezeichneten Feld ABCDEA liegt, sich wirtschaftlich bei Schlagbohrmaschinen mit hohem Drehmoment verwenden läßt und nicht die Nachteile aufweist, die normalerweise bei Verwendung von Bohrelementen in solchen Maschinen auftreten. Präzisiert sei hier, daß die Strecke AB zwischen den Kurven P₂ und P, für einen konstanten Flankenwinkel β = 30° liegt, der Kurvenabschnitt BC auf der Kurve P_p von L = 30° bis IX, = 9,5 > die Linie CD entspricht einem konstanten Steigungswinkel ö*» =9*5 vom Schnittpunkt Pp bis zum Flankenwinkel = 65°; die Linie DE entspricht einem konstanten Flanken-

winkel β = 65° und erstreckt sich von einem OC = 9»5° entsprechenden Punkt bis zum Schnittpunkt mit P, und die Linie EA entspricht der Linie P, von β = 30° bis ß = 65°.

Zwar gibt das Feld DLMND die Brauchbarkeitsgrenzen an, innerhalb derer bestimmte Flanken- und Steigungswinkel für die Herstellung des Gewindes für ein Bohr element liegen müssen, doch hat es sich auch gezeigt, daß innerhalb dieses eldes ein merklich kleineres Feld, von den Linie ABCDEA begrenzt, liegt, innerhalb dessen das Verhältnis von Flankenwinkel zu Steigungswinkel sich bewegen sollte, wenn ein langlebiges und praktisch gut einsetzbares Bohrelement hergestellt werden soll. Dies bedeutet, dafi Winkelverhaltnisse, die außerhalb des eingeschränkten Bereichs ABCDEA liegen, weniger günstig sind.

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Die Erkenntnis, daß der Steigungswinkel leicht und exakt aus einem bestimmten !"lankenwinkel β herleitbar ist, wenn gleichzeitig ein Verhältnis zwischen dem Entkupplungsmoment und dem Kupplungsmoment innerhalb vorbestimmter Grenzen beibehalten wird, erleichtert die Herstellung von Bohrelementen der hier in !frage stehenden Art in bisher unerreichtem Maße. Dies wird besonders deutlich, wenn berücksichtigt wird, daß bisher Gewinde für Bohrelemente mehr oder weniger über den Daumen gepeilt konstruiert wurden, insbesondere die Bestimmung des Verhältnisses zwischen Flanken- und Steigungswinkeln, also es bisher kein Gesetz gab, wonach entsprechend einem einmal hergestellten geeigneten Gewinde eine andere Art eines Gewindes, beispielsweise mit unterschiedlichem fflattkendurchmesser, so konstruiert werden konnte, daß die gewünschten Eigenschaften des ursprünglichen Gewindes erhalten blieben.

In der brit. Patentschrift 1,326,345 ist bereits ein Bohrelement der eingangs erwähnten -^rt beschrieben, bei dem der Flankenwinkelβ der Hauptflanke innerhalb eines Bereichs von 50° bis 65° liegt, während der SteigungswinkelftL zwischen 6,5° his 9° beträgt. Der Bereich, innerhalb dessen nach der genannten Patentschrift Flanken- und Steigungwinkel willkürlich auswählbar sind, ist im Diagramm nach Figur 4 durch das Rechteck FGHIF in ausgezogenen Linien angegeben. Es fehlt hier jedoch jede Angabe oder jeder Hinweis, inwiefern ein Gewinde, dessen Parameter durch einen bestimmten Punkt innerhalb des Feldes FGHIF gegeben sind, besser oder schlechter ist als eines mit anderen Paramtern aus dem gleichen Feld, noch wird irgendetwas über das Verhältnis zwischen den einzelnen Punkten in diesem Bereich ausgesagt. Aus dem Diagramm ist ferner ersichtlich, daß das schraffierte Feld (Brauchbarkeitsbereich von Parametern für die Herstellung von Gewinden bei Bohrelementen) etwa die Hälfte der Fläche FGHIF einnimmt, was darauf hindeutet, daß es unzählige Böhrelemente mit unterschiedlichen Kombinationen von Flanken- und Steigungswinkeln gibt, die willkürlieh aus der Fläche FGHIF aus-

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gewählt werden können (aber außerhalb der Schraffierung liegen), die den Anforderungen in wesentlich geringerem Maße genügen als die, die aus dem schraffierten Feld ausgewählt wurden. Fach der Brit. Patentschrift 1,326,345 wird also nicht zwischen "bestimmten Punkten im Feld J¹GHTB¹ unterschieden, doch ist beispielsweise ein Gewinde aufgeführt, dessen Flankenwinkel β 55° und dessen Steigungswinkeioc 8° beträgt (im Diagramm mit "y" angegeben). Das beschriebene Gewinde schließt diesen Punkt "y" aus sowie den mit "x" angegebenen Punkt, der einem Flankenwinkel von 55° unfeinem Steiglingswinkel von 7»8° entspricht, die die Parameter einer Ausführungsform des bekannten Bohrelements darstellen. Wenn diese im Diagramm mit "x" und "y^ir eingekreisten Punkte auch ausdrücklich nicht beansprucht werden, so ist doch festzuhalten, daß diese Punkte innerhalb des schraffierten Feldes ABCDEA liegen, und einer der Punkte im wesentlichen auf der als besonders vorteilhaft gewerteten Kurve P^ liegt; es fehlt jedoch jegliche Begründung, warum ein die nach den Punkten "x" und "y" bestimmten Parameter aufweisendes Bohrwerkzeug bei einer Schlagbohrmaschine mit hohem Drehmoment leistungsfähig einsetzbar sein soll; erst durch die exakte Herleitbarkeit des Verhältnisses zwischen Kupplungs- und Entkupplungsdrehmoment, Flankenwinkel und Steigungswinkel kann nachgewiesen werden, daß die Punkte χ und y die Herstellung von für den bestimmungsgemäßen Zweck geeigneten -^ohrelementen ermöglichen. Ein erfindungsgemäß, jedoch mit Parametern für den Flankenwinkelr> und den SteigungswinkeloC , die Punkten innerhalb oder unmittelbar angrenzend an das Rechteck DLTlD entsprachen, jedoch außerhalb des Feldes ABODEA im Diagramm nach Figur 4 lagen, hergestellter Prüfling, diente als Vergleich. Zu Vergleichszwecken wurden vier verschiedene Bohrstangen gepaart mit Kupplungshülsen gemäß Figuren 2 und 3 hergestellt und bei jeder Schraubverbindung betrug der wirksame Durchmesser des Gewindes im wesentlichen 35j4 mm, was einem ITenndurchmesser von 38 mm entspricht; ein erstes Kupplungsstück wies ein Gewinde mit einem Steigungswinkel oi. = 14° und einem Flankenwinkelß = 63° auf,

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ein zweites Kupplungsstück ein Gewinde mit einem Steigungswinkel von 9,68° lind einem Flankenwinkel von 58°; ein drittes Kupplungsstück ein Gewinde mit einem Steigungswinkel von 8,15° und einem Flankenwinkel von 51° und das vierte Kupplungsstück hatte ein Gewinde mit einem Steigungswinkel von 6,13° "und einem Flankenwinkel von 28° (die vier Testgewinde sind im Diagramm nach Figur 4- jeweils mit M¹, L¹, IST¹ und J¹ angegeben). Die Gewinde M^!, L¹, F¹ und J' hatten im wesentlichen flache Nebenflanken, die um einen Flankenwinkel 'ψ = 30°ι 60 , 60° und nochmals 60° geneigt waren. Testbohrungen mit den vier Test-Verbindungen in einer Schlagbohrmaschine mit hohem Drehmoment üblicher Ausführung ergaben, daß alle Verbindungen mit den Gewinden J¹, L¹ und N¹ zu lose liegen, wodurch unzulässige Wärmeentwicklung entstand und eine unzulässige Differentialbewegung in Längsrichtung (axial) zwischen den Elementen der jeweiligen Verbindungen hervorgerufen wurde, hierdurch wiederum wurden die Bebenflanken beim Anschlagen als Folge der Aufnahme des Flankenspiels verformt. Bei der Verbindung M¹ fehlte dagegen eine Differentialbewegung, doch gleich nach Beginn der Testbohrung bildete die Verbindung einen zu festen Sitz, der sich nur mit großer Mühe wieder lösen ließ und am Ende des Versuchs hatten sich die Bohrelemente bis zu einem beiimmten Grad miteinander verschweißt.

Den gleichen Testbohrungen unterzogene erfindungsgemäße Verbindungen nach den Figuren 1 bis 4 genügten allen Anforderungen uneingeschränkt und wiesen die Nachteile der anderen Verbindungen M¹, L¹, N¹ und J¹ nicht auf. Das Testprogramm an den verschiedenen Bohrelementen ergab, daß mit den erfindungsgemäßen Bohrelementen mit einem Flankenwinkel ψ zwischen 30° bis 60° die üblicherweise auftretenden Schwierigkeiten besser behoben werden konnten als mit Bohrelementen, deren Flankenwinkel Jb 60° bis 65° betrug. Die Parameter füroC und P) sollten aus diesem Grunde für ein erfindungsgemäßes Bohrelement nach einem Punkt innerhalb der Fläche ABCwA im Diagramm nach Figur 4 gewählt werden.

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" ³⁶ " 28Ü0887

Diese Versuche haben ferner gezeigt, daß die günstigste Ausführung von erfindungsgemäßen Gewinden für Bohrelemente sich aus Paramtern ergibt, die sich aus dem Feld JKEiML im Diagramm nach Figur 4- herleiten, wobei der Flankenwinkel ρ zwischen 40° bis 50° liegt und der Steigungswinkel U im Bereich +_ 0,3°, wenn nach der vorstehend genannten Formel (1) bestimmt wird, in der Tu =0,39 ist.

8.0 9828/0978

Claims

HEINZ H. PUSCHMANN · PATENTANWALT

D 8000 MÜNCHEN 22 ■ THOMAS-WIMME3>-R1NG 1* - ·

TELEFON 089/227887 „

280088?

PADLET & VEHABLES LIMITED München, 04.01.1978

Callywhite Lane P-525/77

Dronfield Pu/a Sheffield, Yorkshire, England

Patentansprüche

1. Mir das Schlagen, Schlagbohren oder Drehschlagbohren zu verwendende Einrichtung, bestehend aus mindestens zwei Bohrstangen oder einer Bohrstange und einem Abbaumeißel oder Bohrkopf und einer Kupplungshülse, die über eingängige, zylindrische Innen- bzw. Außengewinde lösbar miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Schraubengewindes (2), dessen Gewindekern (3) und Gewindekopf (4) über eine im Längsschnitt im wesentlichen flache Hauptflanke (5) miteinander verbunden sind, dessen wirksamer Durchmesser zwischen 25 un d 65 mm beträgt, und dessen Steigungswinkel ( #- ) und dessen in einer zur Längsachse senkrechten Ebene liegender Flankenwinkel (ß ) gewählt sind gemäß der Gleichung

sin 2«. = -0.* ob ft ffi- 1)

(0,04 + cos^) . (|g + 1) ;

wobei das Verhältnis der Drehmomente im gekuppelten und unge-

ΠΤΤΤ

kuppelten Zustand (m\ zwischen 0,36 bis 0,46, der Flankenwinkel Cp ) zwischen 30 und 65 und der Steigungswinkel (oc ) nicht größer als 9»5° gewählt sind.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ilankenwinkel (ß ) zwischen 30° bis 60° beträgt.

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IMSPSGTED

280088?

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plankenwinkel (p ) zwischen 50° his 60° beträgt und der Steigungswinkel (o£) nicht kleiner als 6,5° ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel ((!> ) zwischen 30° bis 54°, vorzugsweise zwischen 50° bis 54° liegt, und daß ö6 nicht größer als 6,5° ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Plankenwinkel (ß ) zwischen

40° bis 50° liegt, daß das Verhältnis ^ = 0,39 ist und der Steigungswinkel (oü) entsprechend der Gleichung gemäß

weist.

gemäß Ansprach 1 einen Toleranzbereich von — 0,3° auf6. Pur das Schlagen, Schlagbohren oder Drehschlagbohren zu verwendende Einrichtung, bestehend aus mindestens zwei Bohrstangen oder einer Bohrstange und einem Abbaumeißel oder Bohrkopf und einer Kupplungshülse, die über eingängige, zylindrische Innen- bzw. Außengewinde lösbar miteinander verbunden sind, gekennz eichnet durch die Verwendung eines Schraubengewindes (2), dessen Gewindekern (3) und Gewindekopf (4) über eine im Längssc hnitt im wesentlichen flache Hauptflanke (5) miteinander verbunden sind, dessen wirksamer Durchmesser zwischen 25 und 65 mm beträgt, und dessen Steigungswinkel (*£ ) und dessen in einer zur Längsachse senkrechten Ebene liegender Flankenwinkel (p ) gewählt sind entsprechend einem Punkt, der innerhalb eines Diagrammfeldes (ABCDEA) liegt, das durch die Verhältnisse von Steigungs- und Plankenwinkeln. (06 , p) bestimmt ist, bezogen auf eine zur Längsachse der Einrichtung senkrechten Ebene, vgl. Pigur 4.

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Flankenwinkel (p ) und der Steigungswinkel (ok) einem Punkt entsprechen, der innerhalb eines durch die Punkte (ABCWA) "bestimmten Diagrammfeld liegt, das durch die Verhältnisse von Steigungsund Flankenwinkel (&6 , /0 ) "bestimmt ist, "bezogen auf eine zur Längsachse der Einrichtung senkrechten Ebene, vgl. Figur 4·.

8. Einrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel (p ) und der Steigungswinkel (O^) einem Punkt entsprechen, der innerhalb eines durch die Punkte (SGROWS) bestimmten Diagrammfeld liegt, das durch die Verhältnisse von Steigungsund Flankenwinkeln (C*. ,A ) bestimmt ist, bezogen auf eine zur Längsachse der Einrichtung senkrechten Ebene, vgl. Figur 4-,

9. Einrichtung nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet , daß der Flankenwinkel (Λ ) und der Steigungswinkel (<< ) einem PunkVent sprechen, der innerhalb eines durch die Punkte (ABEGSA) bestimmten Diagrammfeld liegt, das durch die Verhältnisse von Steigungs- und Flankenwinkeln (^ , {[j ) bestimmt ist, bezogen auf eine zur Längsachse der Einrichtung senkrechten Ebene, vgl. Figur 4-.

10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenwinkel (ß ) und der Steigungswinkel (oC) einem Punkt entsprechen, der innerhalb eines durch die Punkte (JELMJ) bestimmten Diagrammfeld liegt, das durch die Verhältnisse von Steigungs- und Flankenwinkeln (oC, Ä ) bestimmt ist, bezogen auf eine zur Längsachse der Einrichtung senkrechten Ebene, vgl. Figur 4.

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1'I.Einrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß der Flankenwinkel (jS ) im wesentlichen 45° und der Steigungswinkel (oC ) im wesentlichen 6,5° "betragt.

12.Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die, "bezogen auf d ie Gewindelängsachse (6), radial gemessene Höhe (h) oder Ausdehnung der Hauptflanke, mit der sie auf einer entsprechend ausgebildeten Hauptflanke eines Gegengewindes aufliegt, im Bereich von h — 10 % liegt, wobei h sich aus folgender Formel errechnet:

h = 8,06 . 10~⁶ 0³ - 2,8 . 1O~³0 ² - 0,27 0 - 5-07, in der 0 der wirksame Durchmesser in Millimeter ist, vgl. Figur 2.

13.Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Gewindekern (3) und der Gewindekopf (4),im Längsschnitt des Gewindes gesehen, flach oder im wesentlichen flach sind, und daß Gewindekern und -kopf am Umfang von gedachten zur Gewindeachse konzentrischen Zylindern liegen.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Gewindekopf (4) von einer Haupt- und einer Hebenflanke (5, 7) begrenzt ist, daß im Längsschnitt des Gewindes gesehen die Nebenflanke flach oder im wesentlichen flach und um einen Flankenwinkel (^) zu einer zur Gewindelängsachse (6) senkrechten Ebene geneigt ist, so daß die Haupt- und die Hebenflanke auf den sie verbindenden Gewindekopf (4) zu konvergieren, und daß der Flankenwinkel (f) zwischen 3O⁰ bis 65° beträgt.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichn e t , daß der Flankenwinkel (7*0 im wesentlichen gleich dem Flankenwinkel (A) ist.

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16.Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Gewindesteigung im wesentlichen symmetrisch zur Längsachse (6) des Gewindes (2), "bezogen auf den Gewindedurchmesser, ist.

17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Übergangszonen (10, 11) zwischen der Hauptflanke (5) und dem angrenzenden Gewindekopf (4-) und der Hauptflanke und dem angrenzenden Gewindekern vorgesehen sind, die abgeflacht oder leicht gekrümmt sind, um scharfe Richtungsänderungen im Gewinde (2) zu vermeiden.

18.Einrichtung nach einem der Ansprüche 1$ "bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß Übergangszonen (10) oder weitere Übergangszonen (11) zwischen der ITebenflanke (7) und dem angrenzenden Gewindekern (3) und zwischen der Nebenflanke und dem angrenzenden Gewindekopf (4·) vorgesehen sind, und daß diese Übergangszonen zwecks Vermeidung scharfer Eichtungsänderungen im Gewinde abgeflacht oder abgerundet sind.

19. Einrichtung nach Anspruch I7 oder 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Übergangszonen (1o) oder zusätzliche Übergangszonen (11) derart gekrümmt sind, daß zwischen Gewindekopf (14·) und angrenzenden Flanken (5, 7) konvexe und zwischen dem Gewindekern (3) $nd den angrenzenden Planken konkave Flächen gebildet sind.

20. Einrichtung nach Anspruch I9, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der Übergangszonen (10, 11) zwischen 1,5 mm bis 3,5 mm liegen.

21. Bohrgestänge, bestehend aus mindestens zwei Elementen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet , daß ein Element (8) ein Innengewinde (9) aufweist, daß ein

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Element als eine zweite Bohrstange (9) ausgebildet ist und ein Außengewinde (2) aifweist, daß die Gewinde miteinander Korrespondieren und derart miteinander verschraubbar sind, daß Ae Hauptflanke (5¹) des einen Elements (8) mit der Hauptflanke (5) des anderen Elements (9) zusammenwirkt und an dieser flächig aber verschiebbar aufliegt.

22. Bohrgestänge nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Gewindeformen der beiden zusammenwirkenden Elemente (8, 9) im wesentlichen gleich sind und daß die einander zugewandten Nebenflanken (7j 7 ·') in axialer Richtung mit Flankenspiel aneinander liegen, dessen Größe in axialer Richtung 0,5 mm bis 0,9 mm beträgt.

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