JP4083738B2 - 衝撃削岩用ドリル・ストリングのねじ継手 - Google Patents

Description

本発明は衝撃削岩用ドリル・ランのねじ継手に関する。

この性質のねじ継手は、ドリルのバイト、１つまたは複数のドリル・ストリングおよびシャンク・アダプタなどのドリル・ストリングの要素を相互に接合するために使用される。ねじ継手は、相互に協力するオスおよびメスねじを含み、コンポーネント要素の外部オスねじを、協力する要素の内部メスねじに、前記要素を相互に接合するようねじ込む。

スウェーデン特許明細書第５１５５１８号は、前述した種類のねじ継手を教示し、ここではオスおよびメスねじは円錐形であり、ねじ輪郭の頂部および底部は、ねじピッチの３０％より大きい曲率半径を有する。このようなねじ山は通常、ロープねじ山として好ましい。

このようなねじ山は、比較的細い寸法のドリル・ストリングの場合には十分に機能するが、ドリル・ストリングの寸法が増加するにつれて問題が発生し、ねじ山の有効寿命が短縮される。これは主に、内ねじに作用する引っ張り応力によるものであり、これによりねじ継手が過度に締め付けられるか、締め付けすぎる。これにより、ドリル穿孔が終了するか、新しいドリル・ロッドを接続しなければならない場合、継手を緩めるか、切り離すことが困難になる。

したがって、本発明の目的は、新規のねじ継手を比較的大きい寸法のドリル・ランまたはストリングとも使用できるよう、前記の問題を解消する新規のねじ継手を提供することである。

この目的は、オスおよびメスねじが、わずかに円錐状に傾斜した台形を有する本発明のねじ継手で達成される。

次に、本発明を、添付図面の図の助けにより図示されたその非制限的な実施形態に関して、さらに詳細に説明する。

図１は、ドリル・ロッドの破断縦断面図であり、特にロッドの両端を示す。細長いドリル・ロッドを獲得するよう、オス端部１およびメス端部２が、３にて中間要素４に接続するが、溶接することが適切である。この種類のドリル・ロッドは通常、６メートルの長さを有してよい。ドリル・ストリングは、個々のねじ山の助けにより相互にねじ込まれた幾つかのこのようなロッドで構成する。前述したように、ドリル・ストリングは一方端にドリル・バイトを、他方端にはシャンク・アダプタを含み、これも対応するねじ山によってドリル・ロッドに接合される。

図１から見られるように、オス端部１には外ねじ山またはオスねじ５を設ける。図から、オスねじが円錐形であり、ドリル・ロッドの中心軸線６（鎖線で図示）に向かって傾斜することも分かる。オス端部１は、以下でさらに詳細に説明するように止め面として使用することができる端面７を有する。これも図から見られるように、メス端部２は、別のドリル・ロッドのオス端部１を受けることができる内側に延在する穴８を含む。穴８は内ねじ、つまりメスねじ９を有し、これは別の要素のオスねじ５とともにねじ留めし、メスねじを担持する要素に接続される。したがって、メスねじもわずかに円錐形で、ドリル・ロッドの中心軸線６（鎖線で図示）と同じ傾斜角度を有する。穴８の底部には、突き当て表面が位置し、２つの要素をねじ留めすると、これにオス部品１の端面７が底付きすることができる。

図示のように、メス部品２はその自由端に概ね円筒形の接触面１１を設けることができ、これが穴８の口を囲む。次に、オス部品１には、オス部品の端から穴８の深さより短い距離に対応する接触フランジを設けることができ、したがってオス部品の端面７がメス部品の突き当て表面１０と接触するのではなく、オスおよびメス部品は、接触表面と接触フランジとの接触の結果として端位置へと到達する。

図２は、メス部品２の内ねじ９の部分を示す。ねじ９の側面または縁部９ａ、９ｂは、ねじの頂点９ｃに正接した線１２に対してそれぞれ角度αおよびβを画定する。角度の差α−βは、線１２と中心線６間の角度γの２倍に等しい。つまり、側面９ａ、９ｂは、中心線６に対して同じ角度ψを画定する。側面は、これも中心線６に対して直角である側面間の直線の中心線で対称でもある。

中心線に対する側面の角度が全く同じである必要はないが、側面は中心線６に対して基本的に同じ角度を画定することが好ましい。

図３は、図２で示したものと同様の図を示すが、この場合はオス部品１の外ねじ５の部分を示す。このねじ５も側面または縁部５ａおよび５ｂを画成し、これはそれぞれ、ねじの頂点５ｃに正接する線１３に対してそれぞれ角度βおよびαを画定する。角度の差β−αは、線１３と中心線６間の角度γの２倍に等しい。これも、側面５ａ、５ｂが上述したのと同じ理由で中心線６に対して同じ角度を画成することを意味する。

本発明のねじ継手に適切な寸法は、約３８〜８０ｍｍのオーダーのねじ部径であることが好ましい。これは、６４〜２００ｍｍのオーダーのドリル穴直径に対応する。しかし、ねじ継手はこれらの寸法に限定されず、これより小さい寸法および大きい寸法にも使用することができる。

ねじ側面の角度α、βは、ねじの側面または縁部の頂点に正接する個々の線１２、１３に対して４５°より小さく、好ましくは３０°と４０°の間である。テーパ角度は、好ましくは７°より小さく、約４°であることが好ましい。テーパ角度が４°の状態で、図の角度γは、したがって２°になる。

本発明のねじの設計は、ドリル・ストリングが、ドリル穴内で受ける曲げ応力でドリル・ストリングが破壊する危険性を低下させる。ねじ山の円錐形の形状によって、個々のねじ山の内側部分で材料の厚さを増加させ、それに応じて破壊または破断が発生する危険性を低下させることができる。

本発明によるねじ継手は、ドリル・ストリングまたはドリル・ランをドリル穴から引き出す場合に容易にねじを緩めることができ、にもかかわらずねじ山が穴の中で緩まないことを保証するほど十分に安定する。

図面で図示し、以上で説明したように、ねじ継手は、ドリル・ストリングが一方端にメスねじを、他方端に押すねじを有するよう構築する。しかし、本発明のねじ継手は、接続スリーブとの組合せで使用することもできるが、ドリル・ストリングと十分に一体化されたねじ継手が好ましく、これは接続スリーブを緩めることによる損傷の危険を解消するからであることが理解される。

オスおよびメス端部を有するドリル・ロッドの概略破断縦断面図である。 内ねじ山の輪郭の一部を示す。 外ねじ山の輪郭の対応する部分を示す。

Claims (6)

1. 衝撃削岩用ドリル・ランまたはドリル・ストリングのねじ継手にして、ドリル・ストリングを形成するために相互に接合すべき要素（１、２）上にオスおよびメスねじ（５、９）を有するねじ継手であって、オスねじ（５）およびメスねじ（９）がねじ継手軸線の断面において台形の形状およびねじ継手軸線に向かってわずかに円錐状の傾斜を有し、および
   該円錐状傾斜のテーパ角度が７°より小さいことを特徴とするねじ継手。
2. テーパ角度が約４°であることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のねじ継手。
3. 前記ねじの側面（５ａ、５ｂ；９ａ、９ｂ）が、ねじ（５、９）の中心線（６）に対して基本的に同じ角度（ψ）を画成することを特徴とする、請求項１または２に記載のねじ継手。
4. ねじの側面とねじ（５；９）の頂点（５ｃ；９ｃ）に正接する線（１３；１２）との間の側面角度（α、β）が４５°より小さいことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のねじ継手。
5. 側面角度（α、β）が３０°から４０°であることを特徴とする請求項４に記載のねじ継手。
6. ねじ継手を使用するドリル・ロッドが、一方端（１）にオスねじ山（５）を、他方端（２）にメスねじ山（９）を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のねじ継手。

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