專利名稱：陰型部件和制造陰型部件的方法
技術領域：
第一方面，本發(fā)明涉及一種用于頂端錘鉆設備的及如下類型的陰 型部件，該類型陰型部件在權利要求1的前序部分中限定。
另一方面，本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權利要求5前序部分所述的制
造陰型部件的方法。
背景技術：
美國專利第6,293,360號公開了一種用于沖擊鉆或頂端錘鉆的鉆 巖設備的陰型部件。該陰型部件和其他用以同一目的陰型部件的特點 是包含用于與在設備的陽型部件中所包括的陽型螺紋協(xié)作的陰型螺 紋，實踐中該陰型部件和其他用以同一目的陰型部件可以是鉆頭、連 接器或聯(lián)接套筒、具有MF聯(lián)接器(這里M表示陽型螺紋，F(xiàn)表示陰 型螺紋)的鉆桿、收縮套筒等。這樣的陰型螺紋通常由中空工件的內 車削提供，更確切的是利用車削刀具，在現(xiàn)代方案中該車削刀具包括 可更換的硬質合金等的車削刀片，在工件進行旋轉的同時該車削刀具 既沿軸向進刀也沿徑向進刀(分別縱向進刀和橫向進刀)。以前熟知 的車削技術要求在多次連續(xù)的走刀中進行工件加工，在所述多次連續(xù)
的走刀期間使得在螺紋脊突側面之間的凹槽越來越深，直到獲得最終 的螺紋輪廓。為了允許車削刀片和由該車削刀片加工出來的凹槽用完 緊靠止動肩部的螺紋內端的壁材料，在真正的車螺紋開始之前，必需 在中空的空間內車削出一個特別的余隙空間或凹槽。為了允許螺紋切 削刀具完成螺紋，所述余隙空間必需具有比最終螺紋的凹槽的底部或 根部的直徑更大的直徑。然而，這樣的中空的空間內部最遠處的余隙 空間的出現(xiàn)不僅具有在螺紋凹槽到余隙空間出口處出現(xiàn)尖銳材料邊緣 的缺點，而且還具有空間外部的壁材料的厚度減小的缺點。在這種方式下，陰型部件在機械性能方面和疲勞斷裂方面薄弱，這樣陰型部件 的使用壽命就會被不必要的縮短。
在美國專利第6,293,360號中，提供了一種車削方法，通過該方法 可以使陽型螺紋具有從完整輪廓到螺紋脊突終止的零點逐步減少的高 度和寬度。然而，當要在陰型部件中形成內螺紋時，該車削方法并未 消除對弱化的余隙空間的需求。因此，上述的專利文獻的附圖1和3 清楚地示出了所討論的陰型部件的螺紋內部是如何終止在具有比螺紋 凹槽的直徑更大的直徑、旋轉對稱的余隙空間附近。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是消除先前熟知的用于頂端錘鉆設備的陰型部件的 上述缺陷并提供一種改進的陰型部件。因此，本發(fā)明的主要目的是提 供一種在螺紋凹槽的底部具有最大內徑的機械強度大的陰型部件。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的通過在權利要求1的特征部分中限定的特 征來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的陰型部件的優(yōu)選實施方式在從屬權利要求2 至4中進一步限定。
另一方面，本發(fā)明還涉及一種制造所述類型的陰型部件的方法。 該方法的特征見獨立權利要求5。


在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的陰型部件的透視圖，
圖2是沿陰型部件的局部縱向截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的部分內 螺紋，從側面觀看陰型部件的內部，
圖3是從相對側觀看與圖2相對應的縱向截面圖， 圖4是示出相配合的陽型部件插入到陰型部件內部的縱向截面圖， 圖5是沿圖2中A — A的橫截面圖，圖6是一系列詳細截面圖，示出在半轉下，隨著連續(xù)減少深度， 螺紋凹槽是如何終止的，
圖7是通過陰型部件的選擇實施方式的縱向截面圖，
圖8示出陽型部件插入到根據(jù)圖7的陰型部件中的縱向截面圖， 圖9是示出在通過車削刀具車削的過程中的工件的放大縱向截面 圖，以及
圖IO是示出完成車螺紋后的刀具的相對應的縱向截面圖。
具體實施例方式
在圖1中示出陰型部件l，陰型部件1具有在柱形的壁的內側上形 成的可見的陰型螺紋2，所述壁界定出中空的空間3，中空的空間3開 口于陰型部件的一個端部4。在實踐中，陰型部件可以是連接器套筒， 包括由分離壁或止動肩部分離開的兩個中空的空間，兩個中空的空間 都包括陰型螺紋。然而，下面僅討論所述陰型螺紋中的一個。
現(xiàn)在請參見圖2至圖6，圖中示出陰型螺紋2的第一實施例，其中 圖2中的5總體表示內側形成有螺紋的柱形的壁，而6表示將中空的 空間3與相似的第二中空的空間(未示出)分開的止動肩部6。兩個中 空的空間經由中心孔7相互相通，通過中心孔7，諸如水和/或氣的沖 洗介質能例如從一個鉆桿到另一鉆桿。
在這種情況下，螺紋2是梯形螺紋形式，在這個例子中，螺紋是 柱形的且由中心軸線C限定。在這種情況下，陰型部件的外側也是柱 形的，并且外包絡表面8將與中心軸線C同心。
在深入介紹圖2至6中示出的實施例之前，參見圖9和圖10，圖 中示意性地示出將要形成有所討論的螺紋的工件的車削。從這些附圖 中看到螺紋是由2來整體表示的脊突，該脊突沿壁的內側螺旋形延伸， 并由頂部9和兩個側面IO界定，在該兩個側面之間延伸有具有底部12 的凹槽11。由于螺紋輪廓是梯形的，因此螺紋頂部、側面和凹槽底部由直的母線界定。然而，實際的輪廓形狀絕不是關鍵的。因此，螺紋 可以是例如圓螺紋或具有其他任意輪廓形狀的螺紋。在圖2中，凹槽
底部或根部12的直徑用YD表示，而螺紋頂部9的直徑用ID表示。
圖9和圖10中示出的工件的加工通過最近開發(fā)出來的車削技術實 施，該車削技術允許在單次走刀中車螺紋(盡管多次走刀當然是可行 的)。工件通過形成柱形的中空的空間而被預先準備出來，該中空的 空間的柱形表面在圖9中由13表示，且該中空的空間的端部表面由14 表示。成形可以通過鉆孔/銑削的方式實現(xiàn)，有利地中心孔7也被鉆孔 完成。在螺紋的車削過程中，使用整體由15表示的車削刀具，車削刀 具以傳統(tǒng)的方式由軸16和可更換的車削刀片17組成。所述刀具沿箭 頭L的方向縱向進刀，同時刀具沿方向T橫向進刀。新車削技術的特 點是橫向進刀T在徑向的快速、間歇運動的形式中實現(xiàn)，刀具通過給 出理想輪廓形狀的軟件控制。然而，在傳統(tǒng)方式中縱向的進刀是通過 刀具的連續(xù)的軸線方向的運動實現(xiàn)，其中進刀是中速的(例如， 0.2mm/s)。在車削過程中，工件沿箭頭R的方向旋轉。
應當注意最初的工件的柱形壁沿整個長度方向厚度是一致的。
當?shù)毒?更確切的是車削刀片17)已通過圖9中未示出但位于圖 中左側的入口進入材料后，主截面形成，螺紋在該主截面中具有完全 輪廓，更確切的是借助于刀具越來越遠的進入中空的空間的事實。在 距離止動肩部6適當?shù)木嚯x，完全輪廓螺紋的形成被終止，并且采取 提供螺紋能終止的出口的措施。這以圖5和圖6示出的方式實現(xiàn)，現(xiàn) 參見圖5和圖6。
在選定的零點(0°)，結束的橫向進刀序列開始，在這個過程中， 凹槽ll的深度連續(xù)減小。這種情況下，這樣深度減小在半轉下實現(xiàn)。 圖6示出了60。、 120°直到180。的凹槽的大概深度，這里凹槽終止于由 18 (也可以參見圖2)表示的邊界線，在這種情況下，該邊界線是平行于中心軸線C的大致直線。從圖2中可以看出，深度的減小結果使凹
槽底部12的寬度連續(xù)增加，更確切的是通過寬度連續(xù)增加直到終止邊 界線18的方式。
圖3示出了圖2中所示的中空的空間的相對側，終止邊界線18在 圖3中的左側示出。當?shù)毒哌_到邊界線18時，刀具停下來而進行徑向 運動。然而，刀具繼續(xù)工件加工，即通過在至少半轉期間在持續(xù)的轉 動下而保持在給定徑向位置的事實。在這種方式下，生成了在螺紋脊 突的終止位置和點劃線20之間界定的連續(xù)的錐形表面19。該表面的直 徑為D1，在這種情況下，該直徑與螺紋凹槽的直徑YD相一致。在這 種情況下，終止線20緊靠在止動肩部6的附近。換句話說就是螺紋終 止在離止動肩部盡可能近的地方。
假想的柱體或假想的錐體(未示出)可以說是與整個陰型螺紋的 頂部9或底部10相重合，該柱體或錐體也與整個部分表面19相重合。
從圖4中看出陽型部件21如何插入到陰型部件1中。例如，陽型 部件21可以是鉆桿或包含在鉆桿中，傳統(tǒng)方式下，該部件包括沖洗管 道22和陽型螺紋23，該陽型螺紋23與所述的陰型螺紋協(xié)作。從圖4 的右邊，清楚的看出陽型部件的端面24是如何能壓靠在止動肩部6上 的，更確切的是關于從一個陽型部件經由陰型部件傳遞到另一個陽型 部件的推進力。
在圖7中示出選擇性實施例，在該實施例中完成的部分表面19具 有與螺紋頂部的直徑ID相對應的直徑D2，且該表面與根據(jù)圖2至4 的部分表面相比延伸一距離。因此，部分表面19能用來引導陽型部件 21A的前端。在示出的示例中，當螺紋是柱形時，相應地，表面19形 成了柱形的引導表面，該柱形的引導表面通過相當好的配合作用能與 圖8中陽型部件的內柱形表面25協(xié)作。盡管以上本發(fā)明的上下文中描述的是柱形螺紋，本發(fā)明還可應用 于錐形螺紋。在這兩種情況下，所述的部分表面19能夠獲得旋轉對稱 的形狀，該形狀大體上與螺紋的旋轉對稱基本形狀相適應或相似。換 言之，如果螺紋是錐形的，則部分表面19也是錐形的。該陰型部件可 以選擇性地結合到巖石鉆頭、連接器或聯(lián)接套筒、陽型螺紋陰型螺紋 鉆桿或收縮套筒。
本申請要求瑞典專利申請第0601118-3號的公開內容的優(yōu)先權， 該瑞典專利申請的內容在此以引用的方式結合進來。
本發(fā)明絕不局限于上述的實施方式，而是能在所附的權利要求書 所限定的范圍內自由變換。
權利要求
1、一種用于頂端錘鉆設備的陰型部件，包括由中心軸線(C)限定的中空的空間(3)，所述中空的空間開口于所述陰型部件的自由端(4)并且由環(huán)繞的壁(5)以及與所述自由端(4)軸向隔開的止動肩部(6)界定；以脊突(2)的形狀形成在所述壁的內側上的陰型螺紋，所述陰型螺紋具有旋轉對稱的柱形的或錐形的基本形狀并且沿所述壁(5)的內側螺旋延伸，所述脊突與所述中空的空間的所述中心軸線(C)同心，并且所述脊突由頂部(9)和兩個側面(10)限定，在所述兩個側面(10)之間延伸有同樣螺旋狀的凹槽(11)，所述凹槽具有底部(12)，所述螺紋沿一定軸向長度的主截面具有完整的輪廓形狀；并且所述螺紋包括位于所述完整輪廓截面和所述止動肩部(6)之間的端部，且所述凹槽在該端部終止；其特征在于，所述凹槽(11)的深度向所述端部逐步減小，所述端部由邊界線(18)限定，所述邊界線將所述凹槽的底部(12)與形成在所述壁(5)的內側的一部分表面(19)分開，通過沿與所述螺紋的所述頂部(9)或所述螺紋的所述凹槽的底部(12)相重合的假想的柱體或錐體延伸，所述部分表面(19)具有與所述螺紋(1)同樣的旋轉對稱形狀。
2、 如權利要求l所述的陰型部件，其特征在于，所述部分表面(19) 一直延伸到所述止動肩部(6)。
3、 如權利要求1或2所述的陰型部件，其特征在于，所述假想的 柱體或錐體也與整個所述部分表面(19)相重合。
4、 如權利要求1、 2或3所述的陰型部件，其特征在于，所述陰 型部件設置在鉆頭、連接器或聯(lián)接套筒、具有陰陽螺紋聯(lián)接器的鉆桿 或者收縮套筒上。
5、 一種制造用于頂端錘鉆設備及如下類型的陰型部件(1)的方法，所述類型的陰型部件(1)包括中空的空間(3)，所述中空的空間(3)開口于所述陰型部件的自由端(4)并且由環(huán)繞的壁(5)以 及與所述自由端分隔開的止動肩部(6)界定，所述環(huán)繞的壁(5)具 有陰型螺紋(2)，所述陰型螺紋(2)具有旋轉對稱的基本形狀，所 述螺紋沿一定長度的主截面具有完整的輪廓形狀；且所述螺紋包括兩個較短的端部部分，所述螺紋的所述凹槽終止于所述較短的端部部分，所述方法包括以下步驟使中空的工件繞中心軸線(C)旋轉；使車削 刀具進入所述工件的中空的空間；使所述車削刀具(15)在所述中空 的空間的相對的端部區(qū)域之間縱向進刀(L)，并且同時使所述車削刀 具(15)沿徑向方向橫向進刀(T)，以產生所希望的螺紋輪廓，其特 征在于，所述方法還包括以下步驟在一次走刀且在該次走刀的連續(xù) 的縱向進刀(L)期間，使所述車削刀具(15)在徑向外部端部位置和 徑向內部端部位置之間交替地移動，所述徑向外部端部位置運動產生 所述完整的輪廓螺紋的凹槽的底部(12)，所述徑向內部端部位置運動產生所述完整的輪廓螺紋的頂部(10);以及在結束操作期間，使在所述兩個徑向端部位置之間的半徑差異連續(xù)減小至零，以通過直到呈邊界線(18)的形狀的端部的逐步減小的深度來終止所述螺紋凹槽， 而所述邊界線(18)將所述凹槽的底部(12)與形成在所述壁(5)的 內側的一部分表面(19)分開，通過沿與所述螺紋的所述頂部(9)或 所述螺紋的所述凹槽的底部(12)相重合的假想的柱體或假想的錐體 延伸，所述部分表面(19)具有與所述螺紋(1)同樣的旋轉對稱形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于頂端錘鉆設備的陰型部件和一種制造陰型部件的方法。所述陰型部件具有在壁(5)中的呈脊突(2)的形式的螺紋。所述脊突由頂部(9)和兩個側面(10)界定，在所述兩個側面(10)之間延伸有具有底部(12)的同樣的螺旋狀凹槽(11)。所述凹槽(11)的端部由邊界線(18)限定，所述邊界線(18)將所述凹槽的底部(12)與形成在所述壁(5)內側的一部分表面(19)分開，所述部分表面的寬度沿周向連續(xù)減小，并且所述部分表面具有與所述螺紋(1)的旋轉對稱基本形狀大體相似的旋轉對稱形狀。
文檔編號E21B17/042GK101443528SQ200780017729
公開日2009年5月27日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權日2006年5月17日
發(fā)明者彼得·瑟倫森, 彼德·納瓦 申請人:山特維克知識產權股份有限公司