SE459681B - Borrelement foer slagborrning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 459 681 'i Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma ett borrelement, vilketförflnindre gängdiametrar har i jämförelse med standardi- serade repgangor förbättrad livslängd och förbättrade loss- ningsegenskaper.

Ett annat syfte med uppfinningen är att àstadkpmma ett borr- element vilket uppvisar hög livslängd och goda lossningsegen- skaper även vid lága arbetstryck.

Dessa och andra syften med uppfinningen har uppnåtts genom att denna har erhållit de i efterföljande patentkrav angivna kän- netecknen. X ' uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, pá vilka en utföringsform visas i exemplifierande syfte. Denna utföringsform avser endast att illustrera uppfinningen patentkraven. , vilken kan modifieras inom ramen för Pá ritningarna visar Fig. 1 en i en slagborrsträng ingående skarv bestàende av tvà stángändar och en skarvhylsa, utbildade med gängor enligt uppfinningen. vilka är Fig. 2 visar en stángände med en gänga enligt uppfinningen. 1 Fig. 3 visar i förstorad skala en del av skarven i Fig. 1.

Fig. 4 visar i förstorad skala det ena av borrelementen i Fig. 3.

De i dag standardiserade repgängorna har för diametrar inom intervallet 22 mm till 51 mm samma gängprofíl. Gängprofilens stigning är 12.7 mm. dess gängdjup är 1.6 mm, dess stignings- vinkel är ca 11.30 , dess flankvinkel är ca 690 och dess krök- ningsradier vid gängans topp och botten är 6.0 mm respektive 5.5 mm. Som ovan nämnts har denna gänga visat sig ha otill- fredsställande livslängd och lossningsegenskaper vid mindre 10 15 20 25 30 35 459 681 diametrar, i synnerhet om arbetstrycket är lágt.

För lossningsmomentet vid gängor gäller följande samband: u - cos tan 05 M: cos ß +/u tan* (1) F - (Im/Z 'f Fn/LI - I, Går lossningsmornentet , den anbringade kraften, = den effektiva diametern eller medeldiametern, flankvinkeln sàdan den definieras i Fig. 4, I stigningsvinkeln , II friktion skoefficienten och HT: Qe wanna: 'l || ändyt ans mede lradie Flankvinkeln ß beräknas ur sambanden r+R + (R + r - m2 r+K-h s/2. ' www/B -J>= (3) tan X = där krökningsradien vid gängans botten krökningsradïsan vid gängans topp, stigningen, och :fmwH un profilhöjden eller gängdjupet .

Medeldiametern Dm beräknas ur sambandet _ _ 1 _ 1 _ (4) Dm - Dy h (R r) ) , (lär Dy = gängang ytterdiamgter, PIIJIISfiGCKHGÉ gällêr för Utvänflig gänga och minustecknet gäller för invänding gänga. 10 15 20 25 30 35 459 681 i* ' 4 Stigningsvinkelnof, beräknas ur sambandet (5) tanOL= S7 D ./ m Ur sambandet (1) ser man att lossningsmomentet i en gänga är en funktion av stigningsvinkeln QL och flankvinkeln ß konstatera att ju mindre stigningsvinkeln är, desto mer svárlossad blir gàngan. Följaktligen bör flank- vinkein ß bibehaiias, och i var: fan ej minskas, om stignings- vinkelngb minskas för att en fastare gängförbindning skall er- hállas.

. Man kan d. och ju större flankvinkeln ß Vid den i Fig. 1 visade skarven är tvá slagborrstänger 10, ll hopkopplade medelst en skarvhylsa 12. Borrstängerna 10, visar en yttre cylindrisk skruvgänga 13, en inre cylindrisk skruvgänga 15. 11 upp- 14 och skarvhylsan 12 Av Pig. 4 framgår ett flankvinkeln definieras som gäng- flankens 16 lutning relativt en linje vinkelrätt mot borrelemen~ tets längdaxel 17. Av Fig. 4 framgår vidare hur stigningen s och profilhöjden eller gängdjupet h definieras.

Det har enligt uppfinningen överraskande befunnits att om stigningsvinkelngl- vid standardiserade repgängor minskas, dvs d- < 110, samtidigt som flankvinkeln /5 vid standardiserade repgängor minskas, dvs ß < 690, erhålles en gängförbindning vid mindre diametrar som uppvisar mycket god livslängd och goda lossningsegenskaper, sàväl vid normala arbetstryck, dvs ca 7 bar, som vid laga arbetstryck < 7 bar. Enligt uppfinningen är vidare stigningsvinkeln cb större än 5.60 och skruvgángans stigning s mindre än 12 mm. Med mindre diametrar skall förstås ytterdia- metrar understigande 30 mm, i första hand standarddiametrarna 22 mm och 25 mm. Gängan' enligt uppfinningen har vidare en enda ingång. 10 15 20 25 30 35 459 681 Vid en föredragen utföringsform ligger stigningsvinkeln UL inom intervallet 5.6° till 7.6°, är stigningen s mindre än 9 mm, är krökningsradien R vid skruvgängans topp mindre än 6 mm, före- trädesvis mindre än 4 mm och profildjupet d mindre än 1.6 mm. företrädesvis mindre än 1.5 mm. Förhållandet Rzd mellan krök- ningsradien R och profildjupet d är mindre än 3.75, företrädes- vis mindre än 2.6.

Vid den illustrerade utföringsformen är stigningsvinkeln QL cirka 6.60, stigningen s = 7.5 mm, krökningsradien R = 3.0 mm, flankvinkeln ß cirka 600 och profildjupet d = 1.35 mm, varvid förhållandet R:d bliríä 2.2. Krökningsradien r vid skruvgängans botten är 2.5 mm och såväl krökningsradien R som krökningsra- dien r är konstant. vid den illustrerade utföringsformen har således skruvgängan till större delen konvex respektive konkav form, dvs kröknings- radierna r, R är konstanta. Gängprofilen kan dock varieras inom ramen för patentkraven, dvs det skall säkerställas att den gängflank 16 där anliggning uppkommer är utbildad enligt upp- finningen. Vid den illustrerade utföringsformen visas uppfinning- en vidare tillämpad pá en skarv mellan tvà borrstänger. Upp- finningen är dock generellt tillämpbar pá alla i en slagborr- sträng ingående borrelement, exempelvis borrkronor.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 459 681 f s Patentkrav »

1. Borrelement för slagborrning, säsom en borrstäng (l0;ll), i en skarvhylsa (12) eller' en borrkrona, varvid borrelementet (l0;l1;l2) uppvisar en inre (15) eller yttre (l3;l4) cylindrisk skruvgänga med en ytterdiameter understigande 30 mm, före- trädesvis 25 mm och mindre och med en enda ingàng och varvid borrelementet (lO;ll; 12) är avsett att hopkopplas med ett annat i en slagborrsträng ingående borrelement, k à n n e - t e c k n a t av. att skruvgängan-har konstant krökningsradie bade vid sin topp och sin botten, att stígningen (s) är rnindre än 12 nm, att skruvgangare fiankvinkai (ß) ar mindre an 69° och att sßmfvgangarws stigningsvinkel (ot) ar mere an_11° men större an s.6°.

2. Borrelement enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av, att stigningsvinkeln (ot) är 5.60 - 7 60 . , med företräde för värden i storleksordningen 6.60.

3. Borrelement enligt krav 1 eller 2. k ä n n e t e c k n a t av att stigníngen (s) är mindre än 9 mm, företrädesvis 7.5 mm.

4. Borrelement enligt nagot av föregående krav, k ä n n e - av, att krökningsradien (R) vid skruvgängans topp är mindre än 6 mm, t e c k n a t 'med företräde för värden mindre än 4 mm, företrädesvis 3.0 mm.

5. Borrelement enligt nágot av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av, att flankvinkeln (ß) är i storleksord- ningen óó).

6. Borrelement enligt nagot av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av, att skruvgängans profildjup (d) är mindre än 1.6 mm. 10 15 20 25 30 35 459 681

7. Borrelement enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av, att profildjupet (d) är mindre än 1.5 mm, företrädesvis 1.35 mm.

8. Borrelement enligt något av föregående krav, k ä n n e - av, att förhållandet (R=d) mellan kröknings- radien (R) och profildjupet (d) är mindre än 3.75. t e c k n a t

9. Borrelement enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t att förhållandet (R=d) mellan krökningsradien (R) och profil- djupet (d) är mindre än 2.6, företrädesvis i storleksordningen 2.2. av,

10. t e c k n a t Borrelement enligt nàgot av föregående krav, k ä n n e - av, att skruvgängan har till större delen kon- vex respektive konkav form, varvid krökningsradien (r) vid skruvgängans botten är nàgot mindre, företrädesvis 0.5 mm mindre, än krökningsradien (R) vid skruvgängans t0PP~ före- trädesvis 2.5 mm, och varvid báda krökninnsradierna är kon- stanta.