[其他]冲击式钻机零件

说明书

本发明介绍一种冲击式钻机的零件，例如钻杆、连接套管或者钻头，所述钻机零件具有圆柱形的内螺纹或外螺纹，其所具有的螺纹外径小于30毫米，小于25毫米则更好，并且是单头螺纹。该钻机零件是预计要连接到冲击式钻具组所包括的其它零件上使用的。

本发明主要涉及的是带圆螺纹类型的钻机零件。这些螺纹的顶部和底部都有自己固定的曲率半径。为避免螺纹面跟钻机零件的纵轴几乎平行的螺纹部分被楔住，外螺纹顶部和内螺纹底部的曲率半径，分别要比外螺纹底部和内螺纹顶部的曲率半径稍大一些。然而，一般说来，本发明适用于带单头圆柱形螺纹的钻机零件。

根据现有技术，已经证明，较大直径的圆螺纹，用于低到中高功率的钻岩机时，具有较好的功能。螺纹的牙型在这种情况下保持不变，而与螺纹的直径无关。可是，已经证明对于比较小的螺纹直径来说，主要是22毫米和25毫米的公称直径，圆螺纹被证明是螺纹寿命和旋出（unscrew）特性都不是令人满意的。假如钻岩设备是用在低工作压力的状况下，即工作压力小于正常工作压力7巴时，这种消极特性就突出起来。造成螺纹迅速磨损的主要原因是螺纹过份容易旋出，以致在钻岩时每隔一定时间就要被震松。于是就引起螺纹肩部形成所谓“点腐蚀”（Pittings）。

本发明的目的在于提供一种钻机零件，对于比较小的螺纹直径来说，它比标准型圆螺纹具有更长的寿命以及改进了的旋出特性。

本发明的另外一个目的是，提供一种还能够在低工作压力状况下具有长寿命以及良好的旋出特性的钻机零件。

本发明所有这些以及其它一些目的，是通过具有所附权利要求中阐明的那些特征的钻机零件来达到的。

在附图中，图1表示冲击式钻具中的连接情况。这里的连接是由两个钻杆端部及一个连接套管构成的，所有这些钻机零件都带有本发明提供的螺纹。

图2表示带有本发明提供的螺纹的钻杆的一端。

图3表示图1所示连接部分的局部放大。

图4表示图3所示的放大零件之一。

直径处在22毫米至51毫米范围内的标准型圆螺纹，它们都有相同的螺纹牙型。此螺纹牙型的螺距是12.7毫米;螺纹深度是1.6毫米;螺旋角在11.3°左右;螺纹肩角大约为21°;螺纹顶部及底部的曲率半径分别是6.0毫米及5.5毫米。如上所述，在螺纹直径比较小的情况下，特别是当工作压力低时，这种标准螺纹被证明具有无法令人满意的寿命及旋出特性。

对于旋出螺纹时的旋转力矩来说，以下的公式是成立的：

（1）M＝F· (Dm)/2 (μ-cosβ·tgα)/(cosβ+μ·tgα) +F·μ·r_m

其中，M-旋出螺旋的旋转力矩;

F-作用力;

Dm-螺纹的有效直径或平均直径;

β-如图4中所定义的螺纹肩角;

α-螺旋角

μ-摩擦系数;

r_m-端面的平均半径。

螺纹的肩角β，是由以下两个公式计算的：

（2）cos(β- r )=r + R(S2 )2 +(R+r-h)2;]]>

（3）tgr＝ (r+R-h)/(S/2)

其中，r-螺纹底部的曲率半径;

R-螺纹顶部的曲率半径;

S-螺距;

h-螺纹的牙型高度或深度。

螺纹的平均直径Dm是由下述公式进行计算的：

（4）Dm＝Dy-h±（R-r）〔 1/(cos（90°-β）) -1〕

其中Dy为螺纹的外径;正号所涉及的是外螺纹，负号所涉及的是内螺纹。

螺旋角α是由下述公式进行计算的：

（5）tgα＝ (S)/(Dm·π)