KR102628069B1 - 타격 드릴링용 연결체 - Google Patents

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안드레아스 노르만
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산드빅 마이닝 앤드 컨스트럭션 툴스 에이비
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Abstract

타격 드릴링에 사용하기 위한 연결체가 수형 커플링 및 암형 커플링을 포함한다. 각 커플링은 보디 및 개별 보디의 개별 내부 또는 외부 표면에 형성된 개별 나사 스레드를 포함한다. 각 스레드는 나사산, 나사골, 접촉 플랭크 및 비접촉 플랭크를 포함하는 스레드 형태를 갖는다. 각 스레드 형태는 그의 개별 부 또는 주 직경에 위치된 개별 베이스라인에 대해 기울어진 접촉 플랭크 각도 및 비접촉 플랭크 각도를 갖는다. 각 비접촉 플랭크 각도는 개별 접촉 플랭크 각도보다 더 크다. 각 스레드 형태의 나사산은, 개별 스레드 형태의 부 또는 주 직경을 규정하는 개별 스레드 형태의 정점이 개별 비접촉 플랭크에 인접하게 위치되도록, 개별 접촉 플랭크로부터 개별 비접촉 플랭크로 기울어진다.

Description

타격 드릴링용 연결체
본 개시는 일반적으로 타격 드릴링에 사용하기 위한 내마모성 연결체에 관한 것이다.
CN103015913 은 드릴 로드의 기술 분야, 특히 12-3/4 인치 초대형 구경의 탐사 드릴 로드 스레드 구조에 관한 것이다. 탐사 드릴 로드 스레드 구조는 수나사 및 암나사를 포함하며, 수나사는 수나사 유닛들로 구성되고, 암나사는 암나사 유닛들로 구성되며, 수나사 유닛은 제 1 나사골 및 수나사 치형부로 구성되고, 암나사 유닛은 제 2 나사골과 암나사 치형부로 구성되며, 수나사 치형부와 암나사 치형부의 형상은 서로 부합하고, 수나사 치형부와 암나사 치형부는 비대칭 구조이다.
EP 0 009 398 / US 4,295,751 은 수나사를 갖는 로드 및 암나사를 갖는 슬리브를 포함하는 타격 드릴 요소용 결합 스레드 구조를 개시하는데, 이 나사들은 슬리브와 로드가 결합되는 때, 인접 그리고 비인접 플랭크들을 가지며, 플랭크들은 저부 및 나사산부에 의해 연결되고, 나사들은 적어도 2 개의 시작부를 가지며; 인접 플랭크들은 그들의 전체 접하는 접촉 부분들을 따라 실질적으로 직선형이고 드릴 축과 10°내지 25°, 바람직하게는 15°내지 20°의 각도를 이루고; 나사들의 피치 각도는 9°내지 20°, 바람직하게는 11°내지 16°이며; 나사산부들은 실질적으로 직선형이고 잘 규정된 에지에서 인접 플랭크부와 교차하고; 비인접 플랭크들은 인접 플랭크들의 플랭크 각도보다 훨씬 더 큰 플랭크 각도를 가지며; 비인접 플랭크들의 플랭크 각도는 드릴 축에 대해 50°내지 80°, 바람직하게는 65°내지 75°이고; 나사의 저부는 곡선형이다.
EP 0 253 789 / US 4,861,209 는 각각 수나사와 암나사를 갖는 로드 및 슬리브를 포함하는 고주파수 타격 드릴 어셈블리용 나사식 커플링을 개시한다. 나사들은 비대칭 유형이며, 각 크라운부의 단지 일 측에 배치된 대향 숄더부들 따라 접촉한다. 나사들은 30 내지 40 mm 의 최대 직경, 7 내지 11 mm 의 피치, 및 1.2 내지 1.6 mm 의 높이를 갖는다. 접촉하는 숄더부들에 바로 인접하게 위치된 나사골부 및 크라운부의 부분들은 3 내지 5 mm 의 반경을 갖는다.
EP 0 324 442 / US 4,799,844 는 이격된 스레드 턴에서 원통형 지지 부재를 따라 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 스레드를 갖는 수형 스레드 및 암형 스레드를 위해 제공된 스크류 구조를 개시한다. 나사골 부분은 인접한 스레드 턴들 사이에서 연장되고, 심한 하중 기간 동안 개선된 응력 감소를 제공하기 위해 타원의 일부에 의해 규정된 곡률을 갖는다.
EP 2 710 217 / US 2014/0083778 은 상보적인 스레드를 포함하는 다른 드릴 스트링 구성요소와 함께 스레딩을 위한 스레드를 포함하는 타격 암석 드릴링용 드릴 스트링 구성요소의 디바이스를 개시한다. 스레드는 두 개의 스레드 플랭크들과 중간 스레드 저부로 형성된 스레드 그루브를 포함한다. 작동 중, 플랭크들 중 하나는 압력 플랭크를 형성한다. 스레드 그루브는 그의 축방향 연장부를 따라 본질적으로 동일한 형상의 단면 형태를 갖는다. 스레드 저부는 축방향 섹션에서 보여진 것처럼 부분 원형 형상을 갖는 적어도 3 개의 표면 부분을 나타낸다. 부분 원형 형상을 갖는 표면 부분은 각각의 스레드 플랭크로부터 스레드 저부의 중간 표면 부분으로 보았을 때 증가하는 반경을 갖는다. 또한 스레드 조인트 및 드릴 스트링 구성요소.
US 4,040,756 은 타격 드릴링 연장 로드들을 결합하는 데 사용하기 위한 스레드 구조가 이러한 연장 로드들을 분리하는 데 필요한 토크를 최소화한다는 것을 개시한다. 이는 협력작동 스레드 구조의 나사산 부분들을 경사지게 함으로써 성취된다. 경사 방향은 협력작동 스레드 구조의 상보적인 부분으로의 나사산 부분의 가장 큰 침입이 그의 인접 플랭크에 바로 인접하여 발생하도록 하는 것이다. 그러면 인접 플랭크들은 웨징이 실질적으로 회피되는 방식으로 마모된다. 게다가, 나사골 부분은 피로 응력이 최소화되도록 스레드 플랭크들을 규정하는 평평한 표면으로 매끄럽게 연장되는 연속적인 곡면에 의해 규정된다.
종래 기술은 일반적으로 스레드가 마모되는 때 스레드의 성능을 고려하지 못한다. 따라서, 종래 기술의 단점을 겪지 않는 타격 암석 드릴링을 위한 개선된 드릴 스트링 스레드를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시는 일반적으로 타격 드릴링을 위한 내마모성 연결체에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 타격 드릴링용 연결체는 수형 커플링 및 암형 커플링을 포함한다. 각 커플링은 보디 및 개별 보디의 개별 내부 또는 외부 표면에 형성된 개별 스크류 스레드를 포함한다. 각 스레드는 나사산, 나사골, 접촉 플랭크 및 비접촉 플랭크를 포함하는 스레드 형태를 갖는다. 각 스레드 형태는 그의 개별 부 또는 주 직경에 위치된 개별 베이스라인에 대해 기울어진 접촉 플랭크 각도 및 비접촉 플랭크 각도를 갖는다. 각 비접촉 플랭크 각도는 개별 접촉 플랭크 각도보다 더 크다. 각 스레드 형태의 나사산은, 개별 스레드 형태의 주 또는 부 직경을 규정하는 개별 스레드 형태의 정점이 개별 비접촉 플랭크에 인접하게 위치되도록, 개별 접촉 플랭크로부터 개별 비접촉 플랭크로 기울어진다.
유리하게는, 위에서 논의된 종래 기술과 비교하여, 스레드 형태의 기울어진 나사산으로 인해, 접촉 플랭크는 커플링의 마모에 따라 확대된다. 또한, 접촉 플랭크에 인접한 영역에 형성된 공식 (pitting) 은 마모의 결과로 제거될 수 있다.
CN '913 출원은 접촉 플랭크와 비접촉 플랭크를 식별하지 않는다. EP '398 특허는 스레드가 직선형 나사산을 가지는 주된 실시형태 및 나사산이 감소되는 대안적인 실시형태를 개시한다. EP '789 특허는 반원형 나사산을 갖는 스레드를 개시한다. EP '442 특허는 직선형 나사산을 갖는 스레드를 개시한다. EP '217 특허는 직선형 나사산을 갖는 스레드를 개시한다. US '756 특허는 감소된 나사산을 갖는 스레드를 개시하며, 마모 상태에서 스레드들의 웨징을 회피하기 위해 감소된 나사산의 필요성을 강조함으로써 기울어진 나사산에 반대되게 교시한다.
실시형태의 일 양태에서, 각 접촉 플랭크 각도는 15 내지 50 도이고, 각 비접촉 플랭크 각도는 개별 접촉 플랭크 각도 더하기 5 내지 30 도와 동일하다.
실시형태의 다른 양태에서, 각 나사산의 경사는 수형 커플링의 외부 직경의 10% 보다 더 큰 반경을 갖는 아치형이다. 실시형태의 또 다른 양태에서, 각 나사산의 경사는 선형 (linear) 이다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 개별 비접촉 플랭크에 인접한 각 나사산의 높이가 개별 접촉 플랭크에 인접한 개별 나사산의 높이보다 5% 내지 20 % 더 크다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 각 나사골은 제 1 호이고, 각 접촉 플랭크는 개별 제 2 호에 의해 개별 나사골에 연결된다. 선택적으로, 각 제 1 호의 제 1 반경이 개별 제 2 호의 제 2 반경보다 더 크다. 선택적으로, 각 제 1 반경은 개별 제 2 반경보다 적어도 50% 더 크고, 각 제 2 반경은 수형 커플링의 외부 직경의 5% 보다 더 크다. 위에서 논의된 선행 기술 참고문헌 중 어느 것도 이러한 이중-호 (dual-arc) 구성을 개시하지 않는다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 수형 스레드 형태의 영역이 암형 스레드 형태의 영역보다 적어도 2% 더 크다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 각 비접촉 플랭크는 개별 호에 의해 개별 나사산에 연결된다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 커플링의 외부 직경이 2 내지 16 cm 이다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 각 직경이 일정하다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 타격 드릴링용 드릴 로드가, 로드 보디, 로드 보디의 제 1 단부에 일체로 형성 또는 용접된 암형 커플링, 및 로드 보디의 제 2 단부에 일체로 형성 또는 용접된 수형 커플링을 포함한다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 드릴 스트링이 드릴 로드를 포함한다.
실시형태의 또 다른 양태에서, 타격 드릴링용 드릴 로드가 로드 보디, 로드 보디의 제 1 단부에 일체로 형성된 암형 커플링, 및 로드 보디의 제 2 단부에 일체로 형성된 수형 커플링을 포함한다.
지금부터 첨부 도면을 참조하여 그리고 단지 예로써 본 발명의 구체적인 실시를 설명한다.
도 1a 및 도 1b 는 본 개시의 일 실시형태에 따른 타격 드릴 스트링을 위한 수형 커플링 및 암형 커플링을 도시하며, 각각의 커플링은 내마모성 스크류 스레드를 포함한다.
도 2 는 함께 나사결합된 수형 커플링과 암형 커플링을 도시한다.
도 3a 는 암형 스레드의 스레드 형태를 도시한다. 도 3b 는 수형 스레드의 스레드 형태를 도시한다.
도 4 는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 제 2 수형 커플링 및 제 2 암형 커플링을 갖는 드릴 로드를 도시하며, 각각의 커플링은 제 2 내마모성 스크류 스레드를 포함한다.
도 5 는 함께 나사결합된 제 2 수형 커플링과 제 2 암형 커플링을 도시한다.
도 6a 는 새로운 조건에서 함께 나사결합된 제 2 커플링들의 수형 및 암형 스레드 형태를 도시한다. 도 6b 는 마모된 상태의 수형 및 암형 스레드 형태를 도시한다.
도 1a 및 도 1b 는 본 개시의 일 실시형태에 따른 타격 드릴 스트링을 위한 수형 커플링 (1) 및 암형 커플링 (2) 을 도시하며, 각각의 커플링은 내마모성 스크류 스레드 (1t, 2t) 를 포함한다. 타격 드릴 스트링은 일 단부에서 타격 드릴 비트 (3) 와 타 단부에서 섕크 어댑터 (미도시) 와 함께 복수의 드릴 로드들 (도 4) 을 함께 나사결합시킴으로써 형성될 수 있다. 드릴 로드들은 수형 커플링 (1) 과 암형 커플링 (2) 을 사용하여 함께 나사결합될 수도 있다. 드릴 스트링은 탑 해머 (미도시) 또는 다운홀 해머 (미도시) 와 함께 타격 암석 드릴링에 사용될 수 있다. 다운홀 해머가 사용되는 경우, 다운홀 해머는 드릴 스트링의 일부로서 조립을 위해 내마모성 스크류 스레드들 (1t, 2t) 각각을 가질 수 있다.
수형 커플링 (1) 은 드릴 로드의 길이방향 단부를 형성하도록 중간 로드 보디에 부착 (예컨대, 용접) 될 수 있다. 암형 커플링 (2) 은 타격 드릴 비트 (3) 와 일체로 형성될 수 있다. 수형 커플링 (1) 은 로드 보디의 하단부와의 연결을 위한 외부 직경 상측 부분, 외부 표면에 외부 수형 스레드 (1t) 가 형성된 축소 직경 하측 부분, 및 상측 부분과 하측 부분을 연결하는 숄더 (1s) 를 갖는, 관형 보디를 구비할 수 있다. 수형 스레드 (1t) 는 숄더 (1s) 로부터 제 1 이격 거리에서 시작할 수도 있다. 수형 스레드 (1t) 는 그의 저부로부터 제 2 이격 거리에서 끝날 수 있다. 수형 스레드 (1t) 의 단부와 그의 저부 사이의 수형 커플링 (1) 의 하측 부분의 외 측 표면에는 원추형 표면과 같은 가이드부가 형성될 수 있다. 수형 커플링 (1) 의 상측 부분은 그의 외측 표면에 형성된 복수의 렌치 플랫 (미도시) 을 가질 수 있다. 수형 커플링 (1) 은 관통 형성된 유동 보어를 가질 수 있다. 커플링 (1, 2) 의 외부 직경은 2 내지 16 cm 일 수 있다.
암형 커플링 (2) 은 타격 드릴 비트 (3) 의 섕크로서 역할할 수 있다. 타격 드릴 비트 (3) 는 헤드를 더 포함할 수 있다. 헤드는 절삭면 (cutting face) 을 규정하는 최외측 단부를 가질 수 있다. 절삭면은 분쇄기 (미도시) 를 수용하기 위해 내부에 형성된 복수의 소켓 (하나만 도시 됨) 을 가질 수 있다. 각각의 분쇄기는 죔쇠 끼워맞춤 또는 브레이징에 의해 개별 소켓 내에 장착된 미리 형성된 인서트일 수 있다. 각각의 커터는 초경합금과 같은 서멧 재료로부터 제조될 수 있다. 소켓과 커터는 절삭면 주위로 이격될 수 있다.
도 2 는 함께 나사결합된 수형 커플링 (1) 과 암형 커플링 (2) 을 도시한다. 암형 커플링 (2) 은 관형 보디를 가질 수 있다. 암형 커플링 (2) 은 그의 유동 보어에 인접한 그의 내부 표면에 형성된 내부 암형 스레드 (2t) 를 가질 수 있다. 유동 보어는 수형 커플링 (1) 의 축소 직경 하측 부분을 수용하는 크기일 수 있다. 수형 커플링 (1) 은 숄더 (1s) 가 암형 커플링의 상부 (2p) 에 접할 때까지 암형 커플링 (2) 에 나사결합될 수 있으며, 이로써 유동 보어를 격리하고 두 부재를 함께 고정하기 위한 금속 대 금속 시일을 생성한다. 암형 스레드 (2t) 는 상부 (2p) 로부터 제 1 이격 거리에서 시작할 수 있다. 암형 스레드 (2t) 는 암형 커플링 (2) 의 저부로부터 제 2 이격 거리에서 끝날 수 있다. 암형 커플링 (2) 의 유동 보어는 드릴 비트의 헤드를 통해 형성된 유동 포트와 유체 연통할 수 있다. 수형 스레드 (1t) 와 암형 스레드 (2t) 각각은 한줄 나사일 수 있다.
도 3a 는 암형 스레드 (2t) 의 스레드 형태 (4f) 를 도시한다. 도 3b 는 수형 스레드 (1t) 의 스레드 형태 (4m) 를 도시한다. 각각의 스레드 형태 (4m, 4f) 는 점 XB 에서 시작할 수 있고, 나사골 (A1) 을 포함할 수 있다. 각각의 나사골 (A1) 은 개별 반경 (R1) 을 갖는 오목한 호일 수 있고, 개별 제 2 호 (A2) 로 연장될 수 있다. 각각의 제 2 호 (A2) 는 오목할 수 있고, 개별 반경 (R2) 을 가질 수 있으며, 개별 제 1 나사산 (A1) 으로부터 개별 접촉 플랭크 (E1) 로 연장될 수 있다. 각각의 나사골 반경 (R1) 은 개별 제 2 반경 (R2) 보다 클 수 있고, 예를 들어 개별 제 2 반경보다 적어도 50% 더 클 수 있다. 각각의 제 2 반경 (R2) 은 수형 커플링 (1) 의 외부 직경의 5% 보다 더 클 수 있다. 이 이중 호 구성은 개별 스레드 형태 (4m, 4f) 의 나사골 영역에서 상당한 응력을 받을 수 있다. 각각의 접촉 플랭크 (E1) 는 개별 베이스라인 (BL) 에 대해 제 1 플랭크 각도 (α) 로 기울어진 직선일 수 있다. 베이스라인 (BL) 은 길이방향일 수 있으며, 개별 스레드 (1t, 2t) 의 개별 주 직경 (DJ) 또는 부 직경 (DN) 에 위치될 수 있다. 각각의 제 1 플랭크 각도 (α) 는 15 내지 50 도일 수 있다. 각각의 접촉 플랭크 (E1) 는 개별 제 2 호 (A2) 로부터 개별 제 3 호 (A3) 로 연장될 수 있다. 각각의 제 3 호 (A3) 는 볼록할 수 있고 개별 반경 (R3) 을 가질 수 있다.
각각의 제 3 호 (A3) 는 개별 접촉 플랭크 (E1) 로부터 개별 나사산 (A4) 으로 연장될 수 있다. 각각의 나사산 (A4) 은 개별 제 3 호 (A3) 에 인접한 개별 제 1 높이 (H1) 및 개별 제 5 호 (A5) 에 인접한 개별 제 2 높이 (H2) 를 가질 수 있다. 각각의 높이 (H1, H2) 는 개별 베이스라인 (BL) 으로부터 측정될 수 있다. 각각의 나사산 (A4) 은, 개별 주 직경 (DJ) 또는 부 직경 (DN) 을 규정하는 개별 스레드 형태 (4m, 4f) 의 개별 정점 (XA) 이 개별 비접촉 플랭크에 인접하게 위치되도록, 개별 접촉 플랭크 (E1) 로부터 개별 비접촉 플랭크 (E2) 로 기울어질 수 있다. 개별 스레드 형태 (4m, 4f) 는, 길이방향일 수 있으며 개별 스레드 (1t, 2t) 의 개별 주 직경 (DJ) 또는 부 직경 (DN) 에 위치될 수 있는 개별 피크 라인 (PL) 을 가질 수 있다. 개별 스레드 (1t, 2t) 의 각각의 직경 (DN, DJ) 은 일정할 수 있다. 각 나사산 (A4) 의 경사로 인해, 개별 제 2 높이 (H2) 는 개별 제 1 높이 (H1) 보다 더 클 수 있다. 각 경사는 개별 반경 (R4) 을 갖는 호인 개별 나사산 (A4) 에 의해 달성될 수 있다. 각 나사산 반경 (R4) 은 수형 커플링 (1) 외부 직경의 10% 보다 더 클 수 있다. 각 나사산 (A4) 은 개별 제 3 호 (A3) 로부터 개별 제 5 호 (A5) 로 연장될 수 있다. 각 제 2 높이 (H2) 는 개별 제 1 높이 (H1) 보다 5 내지 20 % 더 클 수 있다.
대안적으로, 각 나사산 (A4) 은 선형으로 기울어질 수 있다.
각 제 5 호 (A5) 는 볼록할 수 있고, 개별 반경 (R5) 을 가질 수 있으며, 개별 나사산 (A4) 으로부터 개별 비접촉 플랭크 (E2) 로 연장될 수 있다. 각 비접촉 플랭크 (E2) 는 개별 베이스라인 (BL) 에 대해 개별 제 2 플랭크 각도 (β) 로 기울어진 직선일 수 있다. 각각의 제 2 플랭크 각도 (β) 는 개별 제 1 플랭크 각도 (α) 보다 클 수 있고, 예컨대 개별 제 1 플랭크 각도보다 5 내지 30 도 더 클 수 있고, 이로써 개별 비대칭 스레드 형태 (4m, 4f) 가 생성된다. 각 비접촉 플랭크 (E2) 는 개별 제 5 호 (A5) 로부터 개별 제 6 호 (A6) 로 연장될 수 있다. 각 제 6 호 (A6) 는 개별 비접촉 플랭크 (E2) 로부터 개별 종점 (XE) 으로 연장될 수 있다. 각 제 6 호 (A6) 는 오목할 수 있고, 개별 반경 (R6) 을 가질 수 있다. 각 스레드 형태 (4m, 4f) 는 개별 시작점 (XB) 과 개별 종점 (XE) 사이의 길이방향 거리에 의해 규정된 개별 피치 (P) 를 가질 수 있다. 각 피치 (P) 는 수형 커플링 (1) 의 외부 직경보다 더 클 수 있다.
수형 스레드 형태 (4m) 의 영역은 암형 스레드 형태 (4f) 의 영역보다 적어도 2 % 또는 심지어 적어도 5 % 더 클 수 있다. 수형 스레드 형태가 일반적으로 결정적이기 때문에, 수형 스레드 형태 (4m) 의 이러한 확대는 드릴 로드의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 4 는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 암형 커플링 (6) 및 수형 커플링 (9) 을 갖는 드릴 로드 (5) 를 도시하며, 각각의 커플링은 개별 내마모성 스크류 스레드 (6t, 9t) 를 포함한다. 드릴 로드 (5) 는 금속 또는 합금, 예컨대 강으로 제조될 수 있다. 드릴 로드 (5) 는 또한 침탄 등에 의해 표면 경화될 수 있다. 각각의 커플링 (6, 9) 은 드릴 로드 (5) 의 길이방향 단부들을 형성하도록 중간 로드 보디 (8) 에 부착, 예컨대 용접 (7) 될 수 있다. 드릴 로드 (5) 는 관통 형성된 유동 보어를 가질 수 있다. 드릴 로드 (5) 는 6 미터의 길이를 가질 수 있다. 커플링 (6, 9) 의 외부 직경은 5 내지 15 cm 일 수 있다.
일 단부에 드릴 비트 그리고 타 단부에 섕크 어댑터와 함께 복수의 드릴 로드들 (5) 을 함께 나사결합함으로써 (도 5) 드릴 스트링이 형성될 수 있다. 드릴 비트 및 섕크 어댑터는 내마모성 스크류 스레드 (6t, 9t) 중 하나를 또한 가질 수 있다. 드릴 스트링은 탑 해머 (미도시) 또는 다운홀 해머 (미도시) 와 함께 타격 암석 드릴링에 사용될 수 있다. 다운홀 해머가 사용되는 경우, 다운홀 해머는 드릴 스트링의 일부로서 조립을 위해 내마모성 스크류 스레드들 (6t, 9t) 각각을 가질 수 있다.
대안적으로, 드릴 로드 (5) 는 한 쌍의 수형 커플링 (9) 을 가질 수 있고, 한 쌍의 암형 커플링 (6) 을 갖는 슬리브 (미도시) 가 한 쌍의 드릴 로드를 함께 연결하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 드릴 비트는 커플링들 (1, 2) 을 사용하여 저부 드릴 로드에 연결될 수 있다. 대안적으로, 각각의 커플링 (6, 9) 은 로드 보디에 용접되는 대신에 로드 보디 (8) 와 일체로 형성될 수 있다.
수형 커플링 (9) 은 로드 보디 (8) 의 하단부와의 연결을 위한 외부 직경 상측 부분, 외부 표면에 외부 수형 스레드 (9t) 가 형성된 축소 직경 하측 부분, 및 상측 부분과 하측 부분을 연결하는 숄더 (9s) 를 갖는, 관형 보디를 구비할 수 있다. 수형 스레드 (9t) 는 숄더 (9s) 로부터 제 1 이격 거리에서 시작할 수도 있다. 수형 스레드 (9t) 는 그의 저부로부터 제 2 이격 거리에서 끝날 수 있다. 수형 스레드 (9t) 의 단부와 그의 저부 사이의 수형 커플링 (9) 의 하측 부분의 외 측 표면에는 원추형 표면과 같은 가이드부가 형성될 수 있다. 수형 커플링 (9) 의 상측 부분은 그의 외측 표면에 형성된 복수의 렌치 플랫 (미도시) 을 가질 수 있다. 상측 부분의 유동 보어는 노즐 및 목 (throat) 부분을 포함할 수 있다. 목은 숄더 (4s) 및 하측 부분을 통해 연장될 수 있다.
도 5 는 함께 나사결합된 수형 커플링 (9) 과 암형 커플링 (6) 을 도시한다. 암형 커플링 (6) 은 로드 보디 (8) 의 상단부에의 연결을 위한 하측 부분을 갖는 관형 보디를 가질 수 있다. 암형 커플링 (6) 은 그의 유동 보어에 인접한 그의 내부 표면에 형성된 내부 암형 스레드 (6t) 를 가질 수 있다. 유동 보어는 다른 드릴 로드의 수형 커플링 (9) 의 축소 직경 하측 부분을 수용하는 크기일 수 있다. 수형 커플링 (9) 은 숄더 (9s) 가 암형 커플링의 상부 (6p) 에 접할 때까지 암형 커플링 (6) 에 나사결합될 수 있으며, 이로써 유동 보어를 격리하고 2 개의 드릴 로드들을 함께 고정하기 위한 금속 대 금속 시일을 생성한다. 암형 스레드 (6t) 는 상부 (6p) 로부터 제 1 이격 거리에서 시작할 수 있다. 암형 스레드 (6t) 는 암형 커플링 (6) 의 저부로부터 제 2 이격 거리에서 끝날 수 있다. 암형 커플링 (6) 의 유동 보어는 암형 스레드 (6t) 의 하단부에 인접하게 위치된 디퓨저를 포함할 수 있다. 암형 스레드 (6t) 와 수형 스레드 (9t) 각각은 두줄 나사일 수 있다.
대안적으로, 암형 스레드 (6t) 와 수형 스레드 (9t) 각각은 한줄 나사 또는 세줄 나사일 수 있다. 대안적으로, 수형 커플링 (9) 은 로드 보디 (8) 의 상단부에 연결될 수 있고, 암형 커플링 (6) 은 로드 보디의 하단부에 연결될 수 있다. 이 대안에서, 수형 커플링 (9) 의 노즐은 디퓨저일 것이고, 암형 커플링 (6) 의 디퓨저는 노즐일 것이다. 대안적으로, 스레드들 (1t, 2t, 6t, 9t) 중 임의의 스레드가 드릴 스트링의 비관형 부재들을 연결하는 데 사용될 수 있다.
도 6a 는 새로운 조건으로 함께 나사결합된 제 2 커플링들 (6, 9) 의 수형 스레드 형태 (10m) 및 암형 스레드 형태 (10f) 를 도시한다. 개별 제 2 커플링들 (6, 9) 의 각각의 스레드 형태 (10m, 10f) 는 나사골, 나사산, 접촉 플랭크, 비접촉 플랭크, 및 부재들을 연결하는 다양한 호들을 포함하는 개별 스레드 형태 (4m, 4f) 와 유사할 수 있다. 각각의 제 2 스레드 형태 (10m, 10f) 는 위에서 논의된 파라미터들 내에서 개별 스레드 형태 (4m, 4f) 의 경사진 나사산 및 비대칭을 포함할 수 있다. 각각의 제 2 스레드 형태 (10m, 10f) 의 피치는 개별 스레드 형태 (4m, 4f) 의 피치보다 작을 수 있고, 각각의 제 2 스레드 형태 (10m, 10f) 의 정점 높이는 개별 스레드 형태 (4m, 4f) 의 정점 높이보다 클 수 있다.
도 6b 는 마모된 상태의 수형 스레드 형태 (10m) 및 암형 스레드 형태 (10f) 를 도시한다. 각각의 제 2 스레드 형태 (10m, 10f) 의 경사진 나사산들로 인해, 접촉 플랭크 (E1) 는 제 2 커플링들 (6, 9) 의 마모에 따라 확대될 수 있다. 또한, 접촉 플랭크 (E1) 에 인접한 영역들 (G) 에 형성된 공식이 마모의 결과로 제거될 수 있다. 확대된 플랭크들은 접촉 압력을 감소시킬 수 있으며, 제거된 공식과 함께 고장 위험을 줄일 수 있다.

Claims (14)

  1. 보디, 및
    상기 보디의 외부 표면에 형성된 수형 스크류 스레드 (1t, 9t)
    를 포함하는 수형 커플링 (1, 9); 및
    보디, 및
    상기 보디의 내부 표면에 형성된 암형 스크류 스레드 (2t, 6t)
    를 포함하는 암형 커플링 (2, 6);
    을 포함하는, 타격 드릴링용 연결체로서,
    각 스레드는 나사산 (A4), 나사골 (A1), 접촉 플랭크 (E1) 및 비접촉 플랭크 (E2) 를 포함하는 스레드 형태 (4m, 4f, 10m, 10f) 를 갖고,
    각 스레드 형태 (4m, 4f, 10m, 10f) 는 그의 개별 부 직경 (DN) 또는 주 직경 (DJ) 에 위치된 개별 베이스라인 (BL) 에 대해 기울어진 접촉 플랭크 각도 (α) 및 비접촉 플랭크 각도 (β) 를 가지며,
    각 비접촉 플랭크 각도 (β) 는 개별 접촉 플랭크 각도 (α) 보다 더 크고,
    각 스레드 형태 (4m, 4f, 10m, 10f) 의 나사산 (A4) 은, 개별 스레드 형태의 개별 주 직경 (DJ) 및 부 직경 (DN) 을 규정하는 개별 스레드 형태 (4m, 4f, 10m, 10f) 의 정점 (XA) 이 개별 비접촉 플랭크 (E2) 에 인접하게 위치되도록, 개별 접촉 플랭크 (E1) 로부터 개별 비접촉 플랭크 (E2) 로 기울어지고,
    각 나사골 (A1) 은 제 1 호이고,
    각 접촉 플랭크 (E1) 는 개별 제 2 호 (A2) 에 의해 개별 나사골 (A1) 에 연결되고,
    각 제 1 호의 제 1 반경 (R1) 이 개별 제 2 호 (A2) 의 제 2 반경 (R2) 보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 타격 드릴링용 연결체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 접촉 플랭크 각도 (α) 는 15 내지 50 도이고, 각 비접촉 플랭크 각도 (β) 는 개별 접촉 플랭크 각도 더하기 5 내지 30 도와 동일한, 타격 드릴링용 연결체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 나사산 (A4) 의 경사는 수형 커플링 (1, 9) 의 외부 직경의 10% 보다 더 큰 반경 (R4) 을 갖는 아치형인, 타격 드릴링용 연결체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 나사산 (A4) 의 경사는 선형 (linear) 인, 타격 드릴링용 연결체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    개별 비접촉 플랭크 (E2) 에 인접한 각 나사산 (A4) 의 높이 (H2) 가 개별 접촉 플랭크 (E1) 에 인접한 개별 나사산 (A4) 의 높이 (H1) 보다 5% 내지 20 % 더 큰, 타격 드릴링용 연결체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각 제 1 반경 (R1) 은 개별 제 2 반경 (R2) 보다 적어도 50% 더 크고,
    각 제 2 반경 (R2) 은 수형 커플링 (1, 9) 의 외부 직경의 5% 보다 더 큰, 타격 드릴링용 연결체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스라인 (BL) 에 대한 수형 스레드 형태 (4m, 10m) 의 영역이 상기 베이스라인 (BL) 에 대한 암형 스레드 형태 (4f, 10f) 의 영역보다 적어도 2% 더 큰, 타격 드릴링용 연결체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    각 비접촉 플랭크 (E2) 는 개별 호 (A5) 에 의해 개별 나사산에 연결되는, 타격 드릴링용 연결체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 커플링 (1, 2, 6, 9) 의 영역에서 암형 부분의 외부 직경이 2 내지 16 cm 인, 타격 드릴링용 연결체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    각 직경 (DJ, DN) 이 일정한, 타격 드릴링용 연결체.
  11. 로드 보디 (8);
    상기 로드 보디 (8) 의 제 1 단부에 일체로 형성 또는 용접 (7) 된 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 암형 커플링 (6); 및
    상기 로드 보디 (8) 의 제 2 단부에 일체로 형성 또는 용접된 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 수형 커플링 (9);
    을 포함하는, 타격 드릴링용 드릴 로드 (5).
  12. 제 11 항의 드릴 로드 (5) 를 포함하는 드릴 스트링.
  13. 삭제
  14. 삭제
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