KR100556271B1 - Connection device for string of drill pipes for rotary percussion drilling, especially for simultaneous drilling - Google Patents

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보아르트 롱이어 게엠베하 운트 콤파니 카게 하르트메탈 베르크조이그파브릭
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
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    • E21B17/042—Threaded
    • E21B17/0426—Threaded with a threaded cylindrical portion, e.g. for percussion rods

Abstract

The invention relates to a string of drill pipes for rotary percussion drilling, especially for simultaneous drilling. One of the ends of the individual pipes of the string of drill pipes has a male thread (1) and the other end has a female thread (2). Both threads have a larger, load-bearing flank and a smaller, non-load bearing flank. The aim of the invention is to reduce thread wear to a minimum for a string of drill pipes, especially the wear that occurs when the drill pipes are assembled. To this end, the pipe ends are provided with an non-threaded insertion section (3) which is followed by the male or female thread. The profile of the male thread (1) has a flat thread crest and a thread root in the shape of a circular arc while the profile of the female thread (2) has a thread crest in the shape of a circular arc and a flat thread root. The pipe end which is provided with the male thread (1) has a circumferential shoulder (5) which serves to transmit the impact effect to a subsequent drill pipe.

Description

동시 드릴링을 위한 회전 충격 드릴링에 사용되는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치{CONNECTION DEVICE FOR STRING OF DRILL PIPES FOR ROTARY PERCUSSION DRILLING, ESPECIALLY FOR SIMULTANEOUS DRILLING}CONNECTION DEVICE FOR STRING OF DRILL PIPES FOR ROTARY PERCUSSION DRILLING, ESPECIALLY FOR SIMULTANEOUS DRILLING}

본 발명은 동시 드릴링(simultaneous drilling)을 위한 회전 충격 드릴링(rotary percussion drilling)에 사용되는 드릴 파이프 스트링(string of drill pipe)용 연결 장치에 관한 것으로서, 드릴 파이프 스트링의 한쪽 말단부에는 수나사(male thread) 그리고 다른 말단부에는 암나사(female thread)가 형성되며, 상기 양쪽 나사에는 대형의 부하 수용 플랭크(load-bearing flank) 그리고 소형의 부하 비수용 플랭크(non-load bearing flank)가 형성된다. The present invention relates to a connecting device for a string of drill pipes used for rotary percussion drilling for simultaneous drilling, wherein a male thread is provided at one end of the drill pipe string. A female thread is formed at the other end, and a large load-bearing flank and a small non-load bearing flank are formed at both screws.

대형 구조물을 설치할 때 흔히 지반이 충분히 튼튼하지 못한 경우에는 안정된 기초를 만들어 주는 것이 필요하다. 이 경우에는 지반에 뚫은 구멍에 앵커 (anchor)를 설치하여서 지반을 고정시켜야 한다. 이러한 구멍의 드릴링 작업을 동시 드릴링(simultaneous drilling)이라고 한다.When installing large structures it is often necessary to create a stable foundation if the ground is not strong enough. In this case, the ground should be fixed by installing anchors in the holes drilled in the ground. Drilling of these holes is called simultaneous drilling.

다양한 방법이 공지되어 있지만, 동시 드릴링은 주로 충격 드릴링 (percussion drilling)으로 실시되며, 이때 헤드 해머[드릴 해머(drill hammer)]와 2중 드릴 파이프 스트링이 사용된다. 드릴 파이프 스트링은 해머의 충격력(충돌력)과 회전력을 드릴 비트(drill bit)에 전달하는 역할을 하여야 한다. 또한 드릴 파이프 스트링은 서로 포개어져 끼워질 수 있어야 한다. Various methods are known, but simultaneous drilling is mainly carried out by percussion drilling, in which a head hammer (drill hammer) and a double drill pipe string are used. The drill pipe string should be responsible for transmitting the impact and impact forces of the hammer to the drill bit. In addition, the drill pipe strings should be able to be nested together.

동시 드릴링에 사용되는 드릴 파이프 스트링을 보면, 실린더형 또는 원추형 나사가 서로 결합되어 있다. 이들이 앞서와 같은 용도로 특수하게 개발되었다고 하더라도 많은 단점들을 가지고 있다. 주요 단점들로는 다음과 같은 것들이 있다. In the drill pipe string used for simultaneous drilling, cylindrical or conical screws are joined together. Although they have been specially developed for the same purposes, they have many disadvantages. The main disadvantages are:

a) 연결시의 나사산 마모a) thread wear at connection

b) 나사 직경이 큰 경우에 나타나는 자체 고정 b) self-locking in case of large screw diameter

c) 나사 직경이 작은 경우에 나타나는 암나사 내부 말단부 부근의 재료 파손 c) Material breakage near the inner end of the female thread, which occurs when the screw diameter is small.

본 발명은 이와 같은 유형의 드릴 파이프 스트링에서 나타나는 단점들을 해소시키는 것을 목적으로 한다. The present invention aims to eliminate the disadvantages present in this type of drill pipe string.

본 발명에서는, 드릴 파이프 말단부에 수나사와 암나사가 연결되도록 하는 비나사 삽입부(non-threaded insertion section)가 형성되며, 이때 수나사는 평탄한 나사산(thread crest)과 원호형의 나사골(thread root)을 구비하여 형성되고, 반면에 암나사는 원호형의 나사산과 평탄한 나사골을 구비하여 형성되며, 여기서 수나사가 형성되는 파이프 말단부는 충격력을 후속하는 드릴 파이프 스트링에 전달하도록 하는 원주 방향 견부(circumferential shoulder)를 구비하도록 함으로써 상기 단점들을 해소하고자 한다.In the present invention, a non-threaded insertion section is formed at the distal end of the drill pipe to allow male and female threads to be connected, wherein the male thread has a flat thread crest and an arc of a threaded root. While the female thread is formed with an arcuate thread and a flat screw valley, wherein the pipe end portion on which the male thread is formed is provided with a circumferential shoulder to transmit the impact force to a subsequent drill pipe string. By trying to solve the above disadvantages.

본 발명에 따른 드릴 파이프 스트링은 긴 수명, 특히 드릴 파이프 스트링을 결합시킬 때 나사 마모가 최소가 되도록 하는 이점이 있다. 이러한 나사의 형태에 따르면, 나사 직경이 큰 경우에도 자체 고정 현상이 방지되게 된다.The drill pipe string according to the invention has the advantage of minimizing thread wear when joining a long service life, in particular a drill pipe string. According to the form of such a screw, even if the screw diameter is large, the self-fixing phenomenon is prevented.

본 발명에 의한 드릴 파이프 스트링의 바람직한 일 태양에 따르면, 부하 비수용 플랭크가 각각 원호형으로 형성되고 수나사의 원호형 나사산과 암나사의 원호형 나사골과 동일한 반경으로 형성된다. 이는 나사산 플랭크(thread flank)에 대한 응력 피크를 낮추게 된다. According to a preferred aspect of the drill pipe string according to the present invention, the load non-receiving flanks are each formed in an arc shape and are formed with the same radius as the arcuate threads of the male thread and the arcuate thread of the female thread. This lowers the stress peak for thread flanks.

또 다른 바람직한 태양에 따르면, 수나사의 소정 삽입부의 길이는 각각의 드릴 파이프 스트링 외경의 최소한 0.3배 내지 0.35배에 해당하며, 여기서 수나사의 소정 삽입부의 길이는 암나사의 소정 삽입부의 길이보다 최소한 2배 길다. 이와 같이 삽입부가 상대적으로 길어서 나사의 외부 플랭크에 대한 마모를 최소화시킬 수 있게 된다. According to another preferred aspect, the length of the predetermined insert of the male thread corresponds to at least 0.3 to 0.35 times the outer diameter of each drill pipe string, wherein the length of the predetermined insert of the male thread is at least twice as long as the length of the predetermined insert of the female thread. . In this way, the insertion portion is relatively long, thereby minimizing wear to the outer flank of the screw.

또 다른 이점으로는, 원주 방향 견부가 수나사가 형성된 드릴 파이프 스트링에서 다른 드릴 파이프 스트링의 방향으로 원추형으로 경사지고, 다른 드릴 파이프 말단부에는 상보형으로 형성된 전면부가 형성된다는 점이다. 이로 인하여 견부의 접촉면이 확대되어서, 해머 드릴의 충격력을 드릴 비트에 우수하게 전달할 수 있게 된다. 여기서 견부의 경사 각도는 각각의 드릴 파이프 스트링의 반경 방향 평면에 대해서 10°와 20°사이인 것이 바람직하다.Another advantage is that the circumferential shoulder is inclined conically in the direction of the other drill pipe string in the male threaded drill pipe string, and the other drill pipe end has a complementary front face portion. This enlarges the contact surface of the shoulder, so that the impact force of the hammer drill can be excellently transmitted to the drill bit. The angle of inclination of the shoulder here is preferably between 10 ° and 20 ° with respect to the radial plane of each drill pipe string.

파이프 스트링의 전체 크기 범위에 걸쳐서 수나사와 암나사의 경사 각도가 12°와 16°사이, 바람직하게는 12.3°와 15.8°사이에 형성되면, 본 발명에 따른 드릴 파이프 스트링을 자체 고정 현상없이 신속하고 간단하게 결합시키고 풀 수 있게 된다. If the inclination angle of the male and female threads is formed between 12 ° and 16 °, preferably between 12.3 ° and 15.8 °, over the entire size range of the pipe string, the drill pipe string according to the present invention can be quickly and simply Can be combined and solved.

또 다른 바람직한 태양에 따르면, 나사의 부하 수용 플랭크는 드릴 파이프 스트링 중심축에 대하여 25°내지 35°의 각도로 경사지게 된다. 이로 인하여, 부하 수용 플랭크의 접촉면이 상대적으로 커지게 될 뿐만 아니라, 수나사가 형성된 파이프 스트링 말단부를 해당 암나사를 구비한 후속 파이프 스트링의 말단부에 삽입할 때 나사의 방향을 설정할 수 있게 된다. 이러한 방식을 통하여 마모도 최소화시킬 수 있게 된다.According to another preferred aspect, the load receiving flank of the screw is inclined at an angle of 25 ° to 35 ° with respect to the central axis of the drill pipe string. This not only makes the contact surface of the load receiving flank relatively large, but also allows the direction of the screw to be set when the male threaded pipe string end is inserted into the distal end of the subsequent pipe string with the corresponding female thread. In this way, wear can be minimized.

본 발명의 드릴 파이프 스트링에 따르면, 2개 또는 3개의 포개어 끼워질 수 있는 형태로 형성된 드릴 파이프 스트링으로 드릴링할 수 있다.According to the drill pipe string of the present invention, it is possible to drill into a drill pipe string formed in a form that can be two or three nested.

75mm와 180mm 사이의 외경을 갖는 드릴 파이프 스트링의 최대 외경은 최소 내경의 1.15배 내지 1.55배, 바람직하게는 1.25배 내지 1.45배가 된다. 수나사와 암나사의 플랭크 직경은 주로 1/1.25 x AD와 1/1.05 x AD 사이의 값을 가지며, 여기서 AD는 드릴 파이프 스트링의 외경이다. 이를 통하여 드릴 파이프 스트링을 그 다음으로 큰 드릴 파이프 스트링에 삽입시킬 수 있게 되고, 이와 동시에 충분한 강도로 형성할 수 있게 되는데, 이는 드릴 파이프 스트링 암나사의 내부 말단부에서 드릴 파이프 스트링의 단면적이 외경이 증가함에 따라 커지게 되기 때문이다.The maximum outer diameter of the drill pipe string having an outer diameter between 75 mm and 180 mm is from 1.15 times to 1.55 times the minimum inner diameter, preferably from 1.25 times to 1.45 times. The flank diameters of the male and female threads are mainly between 1 / 1.25 x AD and 1 / 1.05 x AD, where AD is the outer diameter of the drill pipe string. This makes it possible to insert the drill pipe string into the next larger drill pipe string and at the same time form it with sufficient strength, as the cross sectional area of the drill pipe string at the inner end of the drill pipe string female thread increases in outer diameter. It will grow bigger.

또한 드릴 파이프 스트링에서는 충격력이 외부 견부를 거쳐서 전달됨으로써 수나사가 형성된 말단부보다 암나사가 형성된 말단부에 굽힘 응력이 크게 작용하기 때문에, 암나사의 내부 말단부의 단면적이 수나사의 내부 말단부의 단면적보다 큰 것이 바람직하다. In addition, in the drill pipe string, since the impact force is transmitted through the external shoulder, the bending stress acts on the distal end of the female thread rather than the distal end of the male thread, so that the cross-sectional area of the inner end of the female thread is preferably larger than that of the inner distal end of the male thread.

나사가 자체 세척이 되도록 하기 위하여 부하 비수용 플랭크를 각각 원호 형태로 형성시키는 또 다른 태양에 따르면, 원호의 반경은 3.2mm와 4.5mm 사이 범위, 바람직하게는 약 3.8mm의 값이 된다. 원호의 반경은 드릴 파이프 스트링의 전체 크기 범위를 유지하게 된다. 이러한 태양에 따르면, 플랭크 각도와 나사 깊이가 변하지 않게 되어, 드릴 파이프 스트링의 전체 크기 범위에 걸쳐 동일한 나사 절단 도구를 사용할 수 있게 된다.According to another aspect of forming the load non-receiving flanks respectively in the form of an arc in order to allow the screw to self-clean, the radius of the arc is in the range between 3.2 mm and 4.5 mm, preferably about 3.8 mm. The radius of the arc will maintain the full size range of the drill pipe string. According to this aspect, the flank angle and screw depth remain unchanged, allowing the use of the same thread cutting tool over the entire size range of the drill pipe string.

또 다른 태양으로는 드릴 파이프 스트링의 외경이 증가할수록 나사산 피치 (thread pitch)의 수를 증가시키는 것으로, 여기서 외경이 75mm 이하인 드릴 파이프 스트링에는 1개의 나사산 피치, 외경이 75mm와 105mm 사이인 드릴 파이프 스트링에는 2개의 나사산 피치, 외경이 105mm와 140mm 사이인 드릴 파이프 스트링에는 3개의 나사산 피치, 외경이 140mm 이상인 드릴 파이프 스트링에는 4개의 나사산 피치가 형성되도록 한다. 또한 이에 의하여 드릴 파이프 스트링의 외경이 증가하는 경우에는 나사산 플랭크의 부하 수용면이 확대된다. 이에 의하여 드릴 파이프 스트링의 전체 크기 범위에 대하여 동일한 나사 형상을 채택한 경우에 경사 각도는 커진 외경(AD)을 초과하지 않도록 변할 수 있게 된다. In another aspect, as the outer diameter of a drill pipe string increases, the number of thread pitches increases, where a drill pipe string having an outer diameter of 75 mm or less has one thread pitch, and a drill pipe string having an outer diameter of between 75 mm and 105 mm. There are two thread pitches, three thread pitches for drill pipe strings with an outer diameter between 105 mm and 140 mm, and four thread pitches for drill pipe strings with an outer diameter of 140 mm or more. This also increases the load receiving surface of the threaded flank when the outer diameter of the drill pipe string is increased. This allows the angle of inclination to be changed so as not to exceed the enlarged outer diameter AD when the same screw shape is adopted for the entire size range of the drill pipe string.

응력 집중에 의한 재료 파손의 위험성을 최소화하기 위하여 수나사와 암나사에는 모든 이행부(transition section)에 약 1mm의 이행부 반경이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.In order to minimize the risk of material breakage due to stress concentration, it is desirable to have a transition radius of about 1 mm in all transition sections in the male and female threads.

본 발명에 따른 또 다른 이점을 가지는 태양들과 특징들을 종속항에 나타내었다.Aspects and features with further advantages according to the invention are shown in the dependent claims.

이하에서는 첨부 도면들을 참고로 한 실시예로부터 본 발명에 따른 특징들을 상세히 설명한다.The following describes in detail the features according to the invention from an embodiment with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 수나사가 형성된 드릴 파이프 스트링 말단부의 종단면도이다.1A is a longitudinal sectional view of an end portion of a drill pipe string with a male thread according to the present invention.

도 1b는 본 발명에 따른 암나사가 형성된 드릴 파이프 스트링 말단부의 종단면도이다.1B is a longitudinal sectional view of a drill pipe string end portion with a female threaded according to the present invention.

도 2a는 수나사의 형상에 대한 확대도이다.2A is an enlarged view of the shape of the male screw.

도 2b는 암나사의 형상에 대한 확대도이다.2B is an enlarged view of the shape of the internal thread.

도 3a는 도 2a와 다른 직경을 갖는 1개 나사 피치의 플랭크를 도시한 본 발명에 따른 드릴 파이프 스트링의 수나사 단면도이다.3A is a male thread cross-sectional view of a drill pipe string according to the present invention showing a flank of one thread pitch having a diameter different from that of FIG. 2A.

도 3b는 도 2a와 다른 직경을 갖는 2개 나사 피치의 플랭크를 도시한 본 발명에 따른 드릴 파이프 스트링의 수나사 단면도이다.3B is a male screw cross-sectional view of a drill pipe string according to the present invention showing a flank of two thread pitches having a diameter different from that of FIG. 2A.

도 1a와 도 1b는 실린더형 수나사(1)와 암나사(2)가 형성된 드릴 파이프 스트링 말단부의 종단면도를 도시한 것이다. 드릴 파이프 스트링 말단부에는 각각 비나사 삽입부(3, 4)가 형성되어 있어, 각각의 나사가 연결된다. 수나사(1)의 소정 삽입부(3)의 길이는 드릴 파이프 스트링 외경(AD)의 약 0.3배 내지 0.35배에 해당하고 암나사(2)의 소정 삽입부(4) 길이의 약 2배이다.1A and 1B show longitudinal cross-sectional views of the end portion of a drill pipe string in which a cylindrical male thread 1 and a female thread 2 are formed. Non-threaded inserts 3 and 4 are formed at the drill pipe string ends, respectively, to which respective screws are connected. The length of the predetermined insertion portion 3 of the male screw 1 corresponds to about 0.3 to 0.35 times the drill pipe string outer diameter AD, and is about twice the length of the predetermined insertion portion 4 of the female screw 2.

도 1a에 도시된 도면을 보면, 동시 드릴링에 사용되는 드릴 파이프 스트링의 말단부에는 둘러진 외부 견부(5)가 형성되고, 이 견부는 충격력을 후속하는 드릴 파이프 스트링과 드릴 비트에 전달하는 역할을 하게 된다. 견부(5)는 원추형으로 형성되고, 경사 각도는 반경 방향 평면에 대하여 약 15°이며, 여기서 다른 드릴 파이프 스트링 말단부에는 추가로 경사지도록 한 전면부(6)가 형성된다.In the diagram shown in FIG. 1A, an enclosed outer shoulder 5 is formed at the distal end of the drill pipe string used for simultaneous drilling, the shoulder serving to transmit the impact force to subsequent drill pipe strings and drill bits. do. The shoulder 5 is formed in a conical shape, and the inclination angle is about 15 ° with respect to the radial plane, where the front end 6 is formed at the other end of the drill pipe string so as to be inclined further.

2개 혹은 다수의 포개어 끼워질 수 있는 형태로 형성된 드릴 파이프 스트링으로 드릴링할 수 있도록 하기 위하여, 드릴 파이프 스트링은 외경과 내경에 대하여 크기에 맞도록 단차가 형성되어, 소정 크기의 드릴 파이프 스트링을 2배 크기의 드릴 파이프 스트링의 내부에 삽입할 수 있게 된다. 75mm와 180mm 사이의 외경(AD)을 갖는 드릴 파이프 스트링의 최대 외경(AD)은 최소 내경(ID)의 약 1.15배 내지 1.55배가 된다. 수나사와 암나사의 플랭크 직경(FD)은 1/1.25 x AD와 1/1.05 x AD 사이의 범위로 형성된다. 암나사(2) 내부의 말단부의 단면적은 드릴 파이프 스트링 외경(AD)이 증가할수록 넓어진다. 또한 암나사(2) 내부의 말단부의 단면적은 수나사(1) 내부의 단면적보다 크다는 것을 알 수 있다. 암나사(2)의 내부 말단부에서 경계가 형성되는 단면(8)과 수나사(1)의 해당 단면(7)은 거의 동일한 벽강도(WA, WI)를 가지며, 여기서 드릴 파이프 스트링의 내경(ID)은 암나사(2) 쪽으로 크게 형성된다. In order to be able to drill into drill pipe strings formed in two or multiple nestable shapes, the drill pipe strings are stepped to fit the outer diameter and the inner diameter so that the drill pipe string of the predetermined size is divided into two. It can be inserted inside a double-sized drill pipe string. The maximum outer diameter AD of the drill pipe string having an outer diameter AD between 75 mm and 180 mm is about 1.15 to 1.55 times the minimum inner diameter ID. The flank diameter (FD) of the male and female threads is formed in a range between 1 / 1.25 x AD and 1 / 1.05 x AD. The cross-sectional area of the distal end inside the internal thread 2 becomes wider as the drill pipe string outer diameter AD increases. In addition, it can be seen that the cross-sectional area of the distal end of the internal thread 2 is larger than the cross-sectional area of the internal thread 1. The cross-section 8 bordered at the inner end of the female screw 2 and the corresponding cross-section 7 of the male screw 1 have almost the same wall strengths WA and WI, where the inner diameter ID of the drill pipe string is It is largely formed toward the female screw 2.

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 드릴 파이프 스트링의 나사 형상에 대한 확대도를 도시한 것이다. 수나사(1)와 암나사(2)에는 각각 부하 수용 외부 플랭크 (9)와 부하 비수용 내부 플랭크(10)가 형성된다.2a and 2b show an enlarged view of the thread shape of a drill pipe string according to the invention. The male screw 1 and the female screw 2 are formed with a load receiving outer flank 9 and a load non-receiving inner flank 10, respectively.

수나사(1)는 평탄한 나사산(11)과 원호형 나사골(12)을 구비하고, 반면에 암나사(2)는 원호형 나사산(13)과 평탄한 나사골(14)을 구비한다.The male screw 1 has a flat thread 11 and an arcuate threaded bone 12, while the female screw 2 has an arced thread 13 and a flat threaded bone 14.

부하 수용 외부 플랭크(9) 각각은 드릴 파이프 스트링 중심축(M)에 대하여 약 30°의 각도(αF)로 경사진다. 이와 반대로 부하 비수용 내부 플랭크(10)는 각각 원호형으로 형성되고, 암나사(2)의 원호형 나사산(13)과 수나사(1)의 원호형 나사골(12)과 동일한 반경(R)을 갖는다. 원호의 반경(R)은 3.2mm와 4.5mm 사이, 바람직하게는 약 3.8mm이다.Each of the load receiving outer flanks 9 is inclined at an angle αF of about 30 ° with respect to the drill pipe string central axis M. On the contrary, the load non-receiving inner flanks 10 are each formed in an arc shape, and have the same radius R as the arc-shaped thread 13 of the female thread 2 and the arc-shaped threaded bone 12 of the male thread 1. The radius R of the arc is between 3.2 mm and 4.5 mm, preferably about 3.8 mm.

암나사(2)에서는 평평한 나사골(14)에서 나사 플랭크(9, 10)로 가는 이행부가 둥근 반곡부(15)로 형성된다. 상기 둥근 반곡부(15)의 반경은 약 1mm이다. 이에 상응하게 평탄한 나사산(11)에서 나사산 플랭크(9, 10)까지의 이행부(16)는 수나사(1)에서 원호형으로 둥근 형태가 되며, 이때 원호의 반경은 둥근 반곡부의 반경에 해당하게 된다.In the female screw 2, the transition portion from the flat threaded bone 14 to the screw flanks 9, 10 is formed as a rounded half-curved portion 15. The radius of the round semi-curved part 15 is about 1 mm. Correspondingly, the transition portion 16 from the flat thread 11 to the threaded flanks 9, 10 is circularly rounded in the male thread 1, where the radius of the circular arc corresponds to the radius of the round semi-curved portion.

도구 비용을 최소화하기 위하여 모든 드릴 파이프 스트링은 동일한 나사 피치로 형성된다. 나사 피치의 나사 깊이는 8.5mm와 10.5mm 사이, 바람직하게는 약 9.5mm이다.To minimize tooling costs, all drill pipe strings are formed with the same thread pitch. The thread depth of the thread pitch is between 8.5 mm and 10.5 mm, preferably about 9.5 mm.

도 3a는 수나사의 측면도를 도시한 도면이며, 여기서 경사 각도(α1)는 1개 나사 피치에 대해 도시된 것이다. 도 3b는 수나사의 측면도를 도시한 도면이며, 여기서 경사 각도(α2)는 2개 나사 피치에 대해 도시된 것이다. 3A shows a side view of the male screw, where the inclination angle α1 is shown for one thread pitch. Figure 3b shows a side view of the male screw, where the inclination angle α2 is shown for two thread pitches.

나사 피치의 수는 드릴 파이프 스트링의 외경에 따라서 달라진다. 외경이 75mm 이하인 드릴 파이프 스트링은 예를 들면 1개의 나사 피치를 가지고, 외경이 75mm 이상이고 105mm 이하인 드릴 파이프 스트링은 2개의 나사 피치를 가지며, 외경이 105mm 이상이고 140mm 이하인 드릴 파이프 스트링은 3개의 나사 피치를 가지고, 외경이 140mm 이상인 드릴 파이프 스트링은 4개의 나사 피치를 갖는다.The number of thread pitches depends on the outer diameter of the drill pipe string. Drill pipe strings with an outer diameter of 75 mm or less have, for example, one thread pitch, drill pipe strings with an outer diameter of 75 mm or more and 105 mm or less have two thread pitches, and drill pipe strings with an outer diameter of 105 mm or more and 140 mm or less have three screws With a pitch, drill pipe strings with an outer diameter of 140 mm or more have four thread pitches.

본 발명은 이상에서 설명한 실시예로만 한정되는 것이 아니다. 특히 드릴 파이프 스트링의 나사 형상은 실린더형뿐만 아니라 원추형으로도 형성시킬 수 있다.This invention is not limited only to the Example demonstrated above. In particular, the thread shape of the drill pipe string can be formed not only cylindrical but also conical.

Claims (26)

하나의 수나사(1)와 하나의 암나사(2)를 구비하고, 상기 수나사(1)와 암나사(2)가 연결되도록 하는 비나사 삽입부(3, 4)가 말단부에 형성되며, 상기 수나사(1)는 평탄한 나사산(11)과 원호형의 나사골(12)을 구비하여 형성되고, 상기 암나사(2)는 원호형의 나사산(13)을 구비하여 형성되며, 상기 수나사(1)의 영역에는 하나의 둘러진 견부(5)가 형성되는, 동시 드릴링을 위한 회전 충격 드릴링에 사용되는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치에 있어서, One male screw 1 and one female screw 2 are provided, and non-threaded inserts 3 and 4 are formed at the distal end to connect the male screw 1 and the female screw 2 to each other. ) Is formed with a flat screw thread 11 and an arc-shaped screw bone 12, the female screw (2) is formed with an arc-shaped screw thread (13), in the region of the male screw (1) In the connecting device for a drill pipe string used for rotary impact drilling for simultaneous drilling, in which an encircled shoulder 5 is formed, 양쪽 나사(1, 2)에는 대형의 부하 수용 플랭크(9)와 소형의 부하 비수용 플랭크(10)가 형성되고, 상기 암나사(2)는 평탄한 나사골(14)을 구비하여 형성되며, 상기 부하 비수용 플랭크(10)는 원호형으로 형성되고 암나사(2)의 원호형 나사산(13)과 수나사(1)의 원호형 나사골(12)과 동일한 반경(R)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.On both screws 1 and 2, a large load receiving flank 9 and a small load non-receiving flank 10 are formed, and the female screw 2 is formed with a flat screw valley 14, and the load non-receiving flank (10) is formed in an arc shape and connected to the drill pipe string, characterized in that formed with the same radius (R) as the arcuate thread 13 of the female thread (2) and the arcuate threaded bone (12) of the male thread (1). Device. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 수나사(1)의 소정 삽입부(3)의 길이는 각 드릴 파이프 스트링 외경(AD)의 0.3배 내지 0.35배인 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.The length of the predetermined insertion portion (3) of the male screw (1) is 0.3 to 0.35 times the outer diameter (AD) of each drill pipe string, the connecting device for a drill pipe string. 제1항 또는 제3항에 있어서, The method according to claim 1 or 3, 수나사(1)의 소정 삽입부(3)의 길이는 암나사(2)의 소정 삽입부(4)의 길이보다 2배 이상 긴 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.The length of the predetermined insertion portion (3) of the male screw (1) is twice as long as the length of the predetermined insertion portion (4) of the female screw (2). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 둘러진 견부(5)는 수나사(1)가 형성된 드릴 파이프 스트링에서 다른 드릴 파이프 스트링의 방향으로 원추형으로 절단되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.The enclosed shoulder (5) is connected to the drill pipe string, characterized in that it is cut conically in the direction of the other drill pipe string from the drill pipe string on which the male thread (1) is formed. 제1항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3 or 5, 둘러진 견부(5)는, 수나사(1)가 형성된 드릴 파이프 스트링에서 10°와 20°사이의 경사각을 형성하고, 반경 방향 평면의 반대쪽에서 다른 드릴 파이프 스트링의 방향으로 원추형으로 절단되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.The enclosed shoulder 5 is characterized in that it forms an angle of inclination between 10 ° and 20 ° in the drill pipe string on which the external thread 1 is formed, and is cut conically in the direction of the other drill pipe string on the opposite side of the radial plane. For drilling pipe strings. 제1항, 제3항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3 or 5, 수나사(1)와 암나사(2)의 경사 각도는 12°내지 16°인 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.A connecting device for a drill pipe string, characterized in that the inclination angle of the male screw (1) and the female screw (2) is 12 ° to 16 °. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 수나사(1)와 암나사(2)의 경사 각도는 12.3°내지 15.8°인 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.A connecting device for a drill pipe string, characterized in that the inclination angle between the male screw and the female screw is 12.3 ° to 15.8 °. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 부하 수용 플랭크(9)는 가장 근접한 드릴 파이프 스트링 말단부에 형성된 나사(1, 2) 각각의 외부 플랭크인 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection arrangement for a drill pipe string, characterized in that the load receiving flank (9) is the outer flank of each of the screws (1, 2) formed at the end of the nearest drill pipe string. 제1항, 제3항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5 or 9, 나사 각각의 부하 수용 플랭크(9)는 드릴 파이프 스트링 중심축(M)에 대하여 25°내지 35°로 경사지는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the load receiving flanks (9) of each of the screws are inclined 25 ° to 35 ° with respect to the drill pipe string central axis (M). 제1항, 제3항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5 or 9, 드릴 파이프 스트링의 나사 깊이(GT)는 1.5mm 내지 2.5mm 범위의 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.The thread depth GT of the drill pipe string is formed in the range of 1.5 mm to 2.5 mm. 제1항, 제3항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5 or 9, 드릴 파이프 스트링은 외경과 내경의 크기에 따라서 단차가 형성되며, 소정 크기의 드릴 파이프 스트링은 2배 크기의 드릴 파이프 스트링의 내부에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.The drill pipe string is a step is formed according to the size of the outer diameter and the inner diameter, the connection device for a drill pipe string, characterized in that the drill pipe string of a predetermined size can be inserted into the drill pipe string of a double size. 제1항, 제3항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5 or 9, 드릴 파이프 스트링은 75mm와 180mm 사이의 외경(AD)을 가지며, 상기 외경은 최소 내경의 1.15배 내지 1.55배가 되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.The drill pipe string has an outer diameter (AD) between 75 mm and 180 mm, the outer diameter being 1.15 to 1.55 times the minimum inner diameter of the connection device for a drill pipe string. 제1항, 제3항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5 or 9, 수나사와 암나사의 플랭크 직경(FD)은 1/1.25 x 드릴 파이프 스트링 외경(AD)과 1/1.05 x 드릴 파이프 스트링 외경(AD) 사이의 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.A connecting device for a drill pipe string, characterized in that the flank diameter (FD) of the male and female threads is formed between a value of 1 / 1.25 x drill pipe string outer diameter (AD) and 1 / 1.05 x drill pipe string outer diameter (AD). 제1항, 제3항, 제5항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5 or 9, 암나사(2)의 내부 말단부에 대한 단면적은 수나사(1)의 내부 말단부에 대한 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connecting device for a drill pipe string, characterized in that the cross-sectional area of the inner end of the female screw (2) is larger than the cross-sectional area of the inner end of the male screw (1). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 부하 비수용 플랭크(10) 원호의 반경(R1)은 3.2mm 내지 4.5mm 범위의 값으로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the radius of the load non-receiving flank (10) circular arc (R1) is formed in the range of 3.2mm to 4.5mm. 제1항, 제3항, 제5항, 제9항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5, 9 or 16, 수나사(1)와 암나사(2)는 다수의 나사산들로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the male screw (1) and the female screw (2) is formed of a plurality of threads. 제17항에 있어서, The method of claim 17, 드릴 파이프 스트링의 외경이 증가할수록 나사 피치의 수가 증가되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the number of thread pitch increases as the outer diameter of the drill pipe string increases. 제18항에 있어서, The method of claim 18, 외경이 75mm 이하인 드릴 파이프 스트링에는 1개의 나사 피치, 외경이 75mm 내지 105mm인 드릴 파이프 스트링에는 2개의 나사 피치, 외경이 105mm 내지 140mm인 드릴 파이프 스트링에는 3개의 나사 피치, 외경이 140mm 이상인 드릴 파이프 스트링에는 4개의 나사 피치가 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.1 thread pitch for drill pipe strings with an outer diameter of 75 mm or less, 2 thread pitches for drill pipe strings with an outer diameter of 75 mm to 105 mm, 3 thread pitches for drill pipe strings with an outer diameter of 105 mm to 140 mm, drill pipe strings with an outer diameter of 140 mm or more Connection device for a drill pipe string, characterized in that four screw pitch is formed. 제1항, 제3항, 제5항, 제9항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5, 9 or 16, 암나사(2)에 있는 나사골(14)에서 나사산 플랭크(9, 10)까지의 이행부는, 반경이 약 1mm인 둥근 반곡부(15)로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.A connecting device for a drill pipe string, characterized in that the transition portion from the screw bone (14) in the female thread (2) to the threaded flanks (9, 10) is formed of a rounded bent portion (15) having a radius of about 1 mm. 제1항, 제3항, 제5항, 제9항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5, 9 or 16, 수나사(1)에 있는 평탄한 나사산(11)에서 나사산 플랭크(9, 10)까지의 이행부는, 반경이 약 1mm인 둥근 원호형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the transition portion from the flat thread (11) to the thread flanks (9, 10) in the male thread (1) is formed in a circular arc having a radius of about 1 mm. 제1항, 제3항, 제5항, 제9항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5, 9 or 16, 나사(1, 2)는 실린더형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the screw (1, 2) is formed in a cylindrical shape. 제1항, 제3항, 제5항, 제9항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1, 3, 5, 9 or 16, 나사(1, 2)는 원추형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the screws (1, 2) are formed conical. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 드릴 파이프 스트링의 나사 깊이(GT)는 2mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Thread depth (GT) of the drill pipe string is a connecting device for a drill pipe string, characterized in that formed in 2mm. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 드릴 파이프 스트링은 75mm와 180mm 사이의 외경(AD)을 가지며, 상기 외경은 최소 내경의 1.25배 내지 1.45배가 되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.And the drill pipe string has an outer diameter (AD) between 75 mm and 180 mm, the outer diameter being from 1.25 to 1.45 times the minimum inner diameter. 제16항에 있어서, The method of claim 16, 부하 비수용 플랭크(10) 원호의 반경(R1)은 3.8mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 드릴 파이프 스트링용 연결 장치.Connection device for a drill pipe string, characterized in that the radius (R1) of the load non-receiving flank (10) arc is formed of 3.8mm.
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