[发明专利]螺纹工具接头连接件

说明书

相关申请的交叉引用

无

关于联邦政府资助的研究或发展的声明

无

涉及“序列表”、制表或提交在光盘上的计算机程序列表附录以及涉及通过引用光盘上的材料而并入的内容

无

发明领域

本发明涉及螺纹工具接头连接件。

相关技术的描述

美国专利第5,810,401号(“Mosing专利”)公开了公接头和母接头构件上的双配合轴肩和前端面(nose face)(图5和第6栏26-64行)。然而，该Mosing专利未公开：(a)用于利用该双轴肩来实现高扭矩能力的器件，(b)用于通过连接螺纹而抵抗弯曲疲劳的器件，(c)用于减小连接根部中的应力集中的器件，(d)单一的大的根部半径，(e)正负载或入扣侧面角(stab flank angle)，和(f)90°方形配合轴肩。

美国专利第6,030,004号(“Schock专利”)公开了一种双轴肩高扭矩抵抗力的螺纹连接件。该工具接头设置有螺纹和大致为椭圆形的根部表面，所述螺纹具有在螺纹侧面之间75度的夹角(图1、第4栏1-23行和第5栏15-49行、图7和图9)。该Schock专利未公开：(a)用于使用大的根部表面来增强疲劳抵抗力的器件，大的根部表面仅是单一的根部半径的产生物，(b)用于利用浅螺纹锥度而实现高扭矩力的器件，(c)用于实现最小流体压力损失和最大清洁孔能力、同时保持高扭矩、弯曲和拉伸负载抵抗力的器件，(d)优化高拉伸负载、同时具有大的根部表面的技术，(e)减小连接刚度以加强弯曲强度比，和(f)用于在不增加母接头外直径的情况下保持Abcs/Apcs临界横截面之间的平衡比的技术。

美国专利第7,210,710号(“Williamson专利”)公开了一种双轴肩钻杆连接件(图2和图3，以及第9栏41行至第10栏18行)。该Williamson专利公开并讨论了一系列涵盖双轴肩工具接头的专利。该Williamson专利通过引用而并入至本说明书中。在其图2的讨论中，该Williamson专利提出了优选地为1和1/8英寸每英尺的母接头和公接头螺纹的螺纹锥度。通过这种陡峭的锥度，构成的圈数被减少，这是因为入扣深度(stabbing depth)被增大。然而，这种陡峭的锥度大幅度地减小了在辅助(内)轴肩处的面积量，这减小了扭矩能力。另外，由于这种陡峭的锥度，连接件的ID无法与较浅的锥度连接件一样大，这是因为与维持足够坚硬以具有内轴肩将存在抵触。最终，这种陡峭的锥度不允许“小口径孔”的设计，“小口径孔”即具有小的OD和大的ID。

该Williamson专利教导采用不相似的负载侧面。由于该不相似性，该Williamson装置必须使用两个或更多半径以跨接两个负载侧面；因此，如其权利要求7中所述的，内螺纹和外螺纹的根部以椭圆的一部分的形状而形成。

该Williamson专利在对其图2的讨论中还宣称，“公接头前端(pin nose)的长度L.sub.PN应是扩孔长度L.sub.BC的约一倍至一倍半”。然而，申请人发现，该公接头前端的长度应该尽可能的短，这是因为公接头前端用作在用于负载分布的公接头连接部和母接头内轴肩之间的桥梁。也就是说，该公接头前端的长度越短，该公接头前端可承受的压力就越大，从而形成更坚固的连接。

该Williamson专利未公开：(a)用于使用大的根部表面来增强疲劳抵抗力的器件，大的根部表面仅仅是由单一的根部半径产生的，和(b)用于具有相等的为33°的负载侧面角(load flank angle)和入扣侧面角的螺纹牙形的器件，其提供在负载侧面上的最佳的表面接触区域。该最佳的要求基于扭矩、张力以及不凭借极端轴向负载或弯曲拉伸负载而连接至交叉螺纹(cross-thread)的能力。该Williamson专利也未公开：(a)公接头前端部分的长度最少为母接头扩孔部分的长度的60％，以减小在该公接头前端部分上的压应力，(b)任何将应力集中系数保持在1.0之下的改进，(c)减少在连接件的临界横截面处的连接件惯性矩，从而减少刚性构件，以及(d)在不损失连接扭矩性能的情况下的快速连接装配的方法。

因此，已知的具有至少两个主要的不足。其缺少：(1)用于使用大的根部表面来增强弯曲疲劳抵抗力的器件件，大的根部表面仅仅是由单一的根部半径产生的，和(2)用于实现最小的流体压力损失和最大清洁孔能力、同时维持高扭矩、弯曲和拉伸负载抵抗力的器件。