GEWINDEVERBINDUNG UND BOHRGESTÄNGE MIT GEWINDEVERBINDUNG

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Gewindeverbindung und ein Bohrgestänge mit Gewindeverbindung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

[0002] Aus der DE 19803304 A1 ist ein Bohrgestänge mit Gewindeverbindung zum Verbinden einzelner Bohrstangen bekannt, bei der das Profil des Außengewindes eine abgeflachte Gewindespitze und einen kreisbogenförmigen Gewindegrund aufweist, während das Profil des Innengewindes eine kreisbogenförmige Gewindespitze und einen abgeflachten Gewindegrund aufweist.

[0003] Aus der US 5060740 A ist eine Gewindeverbindung mit asymmetrischen Flanken der Gewindesteigung für einen Imlochhammer bekannt. Das Profil dieser Gewindeverbindung hat einen elliptisch ausgebildeten Grund, was beim Verschrauben der Verbindung zu einem Festfressen führen kann, weil die Profilaussenkanten mit den Ellipsen kollidieren können. Eine relativ steile Einlaufflanke bildet eine kleine Fläche, auf die sich die Last verteilen kann. Eine größere Flanke mit flachem Winkel bildet eine Tragflanke, wenn das Gewinde verschraubt ist und übt einen sehr hohen Lochleibdruck auf die Gewindemuffe aus. Dies soll verhindern, dass sich die Teile des Imlochhammers während des Betriebs unbeabsichtigt lösen.

[0004] Aus der CA 1 069 881 A ist eine Gewindeverbindung für einen Schaft einer Hebebohranlage bekannt, die ein Gewindeprofil mit einer ebenfalls steilen Lastflanke aufweist.

[0005] Aus der US 4,799,844 A ist ein Schraubenaufbau mit einem zylindrischen Trägerteil, zumindest einem Gewinde, welches sich schraubenförmig entlang des zylindrischen Trägerteils in beabstandeten Gewindegängen erstreckt, und einem Grundabschnitt, der sich zwischen benachbarten Gängen des Gewindes erstreckt, bekannt. Der Schraubenaufbau zeichnet sich dadurch aus, dass der Grundabschnitt eine Krümmung hat, die durch einen Abschnitt einer Ellipse festgelegt ist. Eine größere Flanke mit flachem Winkel bildet eine Tragflanke. Dieser bekannte Schraubenaufbau weist daher die gleichen Probleme auf, wie die aus der US 5060740 A bekannte Gewindeverbindung.

[0006] Aus der US 2010/0018699 A1 und der US 4,040,756 A sind ferner weitere Gewindeformen bekannt, bei denen eine relativ steile Einlaufflanke eine kleine Fläche bildet, auf die sich die Last verteilen kann und eine größere Flanke mit flachem Winkel eine Tragflanke bildet.

[0007] Aus der US 5 127 784 A ist ein zylindrisches optimiertes 1-gängiges Befestigungsgewinde mit erhöhter Ermüdungsbeständigkeit für Anwendungen vorgesehene Befestigungselemente bekannt, die einer zyklischen Belastung mit variierendem Druck ausgesetzt sind, wie Druckkessel, Pumpen und Kompressoren.

[0008] Die US 2003/038476 A1 betrifft ein Kopplungssystem für ein Fördersteigrohr in der Offshore-Öl- und Gasförderung mit einem Gewinde, das ein Profil mit einer steilen Lastflanke aufweist, wobei ferner der Gewindegrund elliptisch ausgebildet ist.

[0009] Aus der US 6,030,004 A ist eine konische Gewindeverbindung mit einem starken Neigungswinkel bekannt, die ebenfalls einen elliptisch ausgebildeten Gewindegrund aufweist.

[0010] Die nachveröffentlichte WO 2016/118324 betrifft unter anderem ein Gewinde mit einem ebenfalls elliptischen Gewindegrund.

[0011] Es gibt mittlerweile hydraulische Drehantriebe mit mehr als 50 kNm Drehmoment und Hydraulikhämmer die mehr als 1000 Joul Schlagkraft bei 2000 Schlägen/min. erreichen. Zudem finden sich immer mehr Vibrationsantriebe auf dem Markt, die nicht selten bei einer Frequenz von 160 Hz Schwungmassen von 36 to. generieren.

[0012] Alle bisherigen bekannten Gewindeprofile können unter den geschilderten Einsatzbedingungen nur bedingt eingesetzt werden und unterliegen frühzeitigem Verschleiß sowie Ermüdungsbrüchen.

Aufgabe

[0013] Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gewindeverbindung für ein Bohrgestänge zu schaffen, das ein hohes Drehmoment und hohe Schlagenergie aufnehmen kann und einfach zu montieren ist und den Stand der Technik verbessert.

[0014] Eine weitere Aufgabe ist es, ein entsprechendes Bohrgestänge mit einer Gewindeverbindung zu schaffen.

Lösung

[0015] Die Aufgaben werden durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen.

[0016] Es wird eine Gewindeverbindung aus einem Innengewinde und einem Außengewinde für ein Bohrgestänge zum Drehschlagbohren oder Vibrationsbohren, insbesondere zum Überlagerungsbohren vorgeschlagen, dessen einzelne Bohrstangen ein Ende mit dem Innengewinde und ein Ende mit dem Außengewinde aufweisen, wobei beide Gewinde jeweils eine erste Flanke und eine zweite Flanke aufweisen, das Profil des Außengewindes, d.h. im Längsschnitt gesehen, eine abgeflachte Gewindespitze und einen gerundeten Gewindegrund und das Profil des Innengewindes eine abgeflachte Gewindespitze und einen gerundeten Gewindegrund aufweist. Wenn der Gewindegrund des Außengewindes und der Gewindegrund des Innengewindes im Profil gerundet ausgebildet sind, ist durch den gerundeten Gewindegrund die Kerbempfindlichkeit der Gewindeverbindung herabgesetzt. Der abgerundete Gewindegrund ist beim Schlagbohren und Vibrationsbohren von besonderem Vorteil um Risskeimen vorzubeugen.

[0017] Da die Bohrgestänge immer mit der Bohrmaschine unter Last verschraubt und gelöst werden, ist es von besonderem Vorteil, wenn sich die Last auf einer möglichst großen Fläche verteilen kann. Deshalb ist die erste Flanke im Profil erfindungsgemäß größer ausgebildet als die zweite Flanke und ist entsprechend relativ flach. Damit werden die Berührungsflächen beim Verschraubvorgang möglichst groß gestaltet und die Flächenpressung reduziert.

[0018] Die längere Flanke ist zudem als Einlaufflanke vorgesehen. Dadurch kann der Verschleiß während des Verschraubens verringert werden.

[0019] Die kürzere Flanke dient als Tragflanke, wenn das Gewinde verschraubt und die Gewindeverbindung somit hergestellt ist. Besonders günstig kann eine merkliche Flächenberührung gewährleistet und so die Flächenpressung und der Lochleibdruck auf die Muffe reduziert werden. Dies verringert den Verschleiß, und es können auch die Anforderungen der heutzutage immer kräftigeren Bohrgeräte erfüllt werden, insbesondere der in letzter Zeit vermehrt auf den Markt drängenden Vibrationsantriebe.

[0020] Zum Verständnis der vorgeschlagenen Lösung ist es hilfreich, sich die Vorgehensweise beim Ankerbohren zu vergegenwärtigen. Beim Verlängern des Bohrstrangs im fortlaufenden Bohrprozess, werden die Bohrrohre meistens mittels Einhebevorrichtungen (Bagger- oder Krananbau etc.) auf die Vorschub-Lafetten der Bohrmaschinen gehoben und auf den Bohrstrang, der verlängert werden soll, aufgesetzt. Dabei wird nicht unbedingt feinfühlig vorgegangen. Die Antriebseinheit der Bohrmaschine wird danach auf das andere Ende der Bohrrohre angefahren und mit dem darauf befindlichen Gewinde eingefädelt und verschraubt. Die Antriebseinheit kann aus einem oder auch zwei Antrieben bestehen, die zusammen auf einem Schlitten befestigt sind und nicht selten ein Gewicht von 2500 Kg erreichen. Außerdem müssen noch Vorschubkräfte von 5-10 t, die hydraulisch über Kettenantrieb auf die Antriebseinheiten wirken, manuell gesteuert werden.

[0021] Diese Kräfte können alle beim Verschrauben auf die Einlaufflanke der Gewindegänge einwirken. Erfindungsgemäß sind diese Kanten daher so gestaltet, dass eine möglichst große Fläche entsteht um damit die Flächenpressung zu minimieren. Im Gegenzug ist die Tragflanke steiler als die Einlaufflanke gestaltet, damit das Lösemoment der Gewindeverbindung nicht zu groß wird und die Bohrgestänge leicht wieder demontiert werden können.

[0022] Da auf einer Baustelle immer mit Verunreinigungen der Gewindeverbindungen zu rechnen ist, ist es von besonderem Vorteil, wenn sich diese Verunreinigungen in einem Hohlraum verteilen können ohne größere zusätzliche Spannung innerhalb der Gewindeverbindung zu verursachen. Es ist daher von besonderem Vorteil, wenn zwischen Gewindegrund und Profilspitze genügend Platz vorhanden ist, um diese Verunreinigungen aufnehmen zu können.

[0023] Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können die Flanken im Profil von Gewindegrund zu Gewindespitze jeweils abgeflacht, insbesondere gerade, ausgebildet sein.

[0024] Die Rundung am Gewindegrund weist erfindungsgemäß einen Radius von höchstens 3 mm auf, wobei der Radius vorzugsweise höchstens 2 mm, besonders bevorzugt 1,6 mm betragen kann. Der große Radius von z.B. 1,6 mm im Gewindegrund kann vorteilhaft Dauerschwingbrüchen entgegenwirken. In günstiger Weiterbildung können der Gewindegrund des Außengewindes und der Gewindegrund des Innengewindes denselben Radius aufweisen. Dadurch wird die Flächenberührung erhöht und eine lokal beschränkte Flächenpressung vermieden.

[0025] Erfindungsgemäß ist das Gewindeprofil konisch ausgebildet, wobei jeder Gewindegrund und/oder jede Gewindespitze entlang des Profils auf einer gedachten Linie liegen, die mit einem Neigungswinkel gegen die Gewindemittelachse geneigt ist. Der Neigungswinkel kann zwischen 0,5° und höchstens 5°, besonders bevorzugt 4,5° betragen. Dies ermöglicht ein leichteres Einführen des Innengewindes in das Außengewinde.

[0026] Erfindungsgemäß beschreibt der Neigungswinkel die Konussteigung des konischen Gewindes, während der Flankenwinkel den Winkel der Flanken (gemessen zur Mittelachse) angibt, unabhängig davon.

[0027] Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können die erste und die zweite Flanke jeweils einen Winkel von mehr als 70° einschließen. Vorteilhaft kann der Winkel bei dem konischen Gewindeprofil mindestens 75°, bevorzugt 80° betragen.

[0028] Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der Flankenwinkel des Außengewindes und des Innengewindes bezogen auf die ersten, insbesondere größeren Flanken gegenüber der Gewindemittelachse mindestens 20° betragen. Dabei kann der Flankenwinkel bei dem konischen Gewindeprofil bezogen auf die ersten, insbesondere größeren Flanken gegenüber der Gewindemittelachse mindestens 35°, vorzugsweise mindestens 40°, besonders bevorzugt 43° betragen.

[0029] Erfindungsgemäß beträgt der Flankenwinkel des Außengewindes und des Innengewindes bezogen auf die zweiten, insbesondere kleineren Flanken gegenüber der Gewindemittelachse mindestens 45° betragen. Dabei kann der Flankenwinkel bei dem konischen Gewindeprofil mindestens 50°, vorzugsweise mindestens 55°, besonders bevorzugt 57°.

[0030] Erfindungsgemäß nimmt die Zahl der Gewindegänge mit steigendem Außendurchmesser des Außengewindes bzw. des Innengewindes zu. Günstiger Weise können bei einem konischen Gewindeprofil mit Durchmessern der Gewinde unter 75 mm ein Gewindegang, mit Durchmessern zwischen 75 mm und 115 mm, vorzugsweise zwischen 76,1 mm und 114,3 mm, zwei Gewindegänge mit Steigung 20 und mit Durchmessern zwischen 120 mm und 155 mm, vorzugsweise zwischen 121 mm und 152,4 mm, drei Gewindegänge mit Steigung 30 vorgesehen sein.

[0031] Vorteilhaft wird der Steigungswinkel so gewählt, dass ein ausreichendes Drehmoment übertragen werden kann und noch eine ausreichende Selbsthemmung vorliegt, damit sich die Gewindeverbindungen nicht ungewollt lösen. Der Steigungswinkel wird zweckmäßigerweise an den Durchmesser angepasst. Mit größerem Durchmesser sind mehr Gewindegänge vorgesehen und damit größere Steigungswinkel.

[0032] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bohrgestänge zum Drehschlagbohren vorgeschlagen, insbesondere zum Überlagerungsbohren, dessen einzelne Bohrstangen ein Ende mit einem Innengewinde und ein Ende mit einem Außengewinde aufweisen, mit einer Gewindeverbindung wie vorstehend beschrieben wurde. Dabei weisen beide Gewinde jeweils eine erste Flanke und eine zweite Flanke auf, wobei die ersten Flanken größer sind als die zweiten Flanken und die ersten Flanken jeweils die zu den Bohrstangenenden weisenden Außenflanken der Gewinde sind.

[0033] Vorteilhaft kann die größere Flanke einen flachen Winkel gegen die Gewindemittelachse von beispielsweise 43° aufweisen. Damit lässt sich der Verschleiß während des Verschraubens der Bohrstangen minimieren. Die kleinere Flanke hingegen kann die Tragflanke bilden, wenn das Gewinde verschraubt wird, und ist erfindungsgemäß mit einem größeren Winkel von beispielsweise 57° gegen die Gewindemittelachse geneigt. Die Flankenwinkel können abhängig vom Einsatzzweck variieren.

[0034] Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.

[0035] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

[0036] Im Einzelnen zeigt beispielhaft:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Profil eines konischen Innengewindes nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Profil eines konischen Außengewindes nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Gewindeverbindung von Innengewinde und Außengewinde aus den Figuren 1 und 2 ;

Es sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele verwirklichbar. Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen beziffert.

[0037] Die Figuren 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einer konischen Gewindeverbindung, insbesondere für ein Bohrgestänge zum Drehschlagbohren, insbesondere zum Überlagerungsbohren, dessen einzelne Bohrstangen ein Ende mit einem Innengewinde 20 und ein Ende mit einem Außengewinde 40 aufweisen.

[0038] Figur 1 zeigt dabei einen Ausschnitt aus einem Profil des konischen Innengewindes 20 einer Muffe 10 eines Endes einer Bohrstange Ø102. Das Innengewinde 20 der Muffe 10 umgibt eine Gewindemittelachse 22. Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Profil des entsprechenden Außengewindes 40 eines Zapfens 30 mit konischem Gewinde. Das Außengewinde 40 des Zapfens 30 umgibt eine Gewindemittelachse 42.

[0039] Der Neigungswinkel β gegen die jeweilige Gewindemittelachse 22, 42 ist der halbe Konuswinkel und liegt vorzugsweise unter 5°, vorzugsweise bei 4,5°.

[0040] Das Innengewinde 20 weist eine erste Flanke 12 und eine zweite Flanke 14 auf. Die erste Flanke 12 ist im Profil größer als die zweite Flanke 14 ausgebildet. Die erste Flanke 12 ist als Einlaufflanke während des Verschraubens vorgesehen, was vorteilhaft den Verschleiß verringert. Die kleinere Flanke 14 hingegen dient als Tragflanke, wenn das Innengewinde 20 mit dem Außengewinde 40 verschraubt und die Gewindeverbindung hergestellt wird. Die beiden Flanken 12, 14 schließen einen Winkel α10 von mehr als 70° ein, insbesondere beträgt der Winkel α10 bei dem konischen Gewinde mindestens 75°, bevorzugt 80°.

[0041] Das Profil des Innengewindes 20 weist eine abgeflachte Gewindespitze 18, insbesondere eine gerade Gewindespitze 18, und einen gerundeten Gewindegrund 16 auf. Der Radius R10 des Gewindegrunds liegt günstiger Weise zwischen 1,5mm und 3,0mm, bevorzugt 1,6mm.

[0042] Das Außengewinde 40 in Figur 2 weist eine erste Flanke 32 und eine zweite Flanke 34 auf. Die erste Flanke 32 ist im Profil größer als die zweite Flanke 34 ausgebildet. Die erste Flanke 32 ist als Einlaufflanke während des Verschraubens vorgesehen, was vorteilhaft den Verschleiß verringert. Die kleinere Flanke 34 hingegen dient als Tragflanke, wenn das Innengewinde 20 mit dem Außengewinde 40 verschraubt und die Gewindeverbindung hergestellt wird.

[0043] Ferner weist das Außengewinde 40 im Profil eine abgeflachte Gewindespitze 38 und einen gerundeten Gewindegrund 36 auf. Der Radius R30 des Gewindegrunds liegt günstiger Weise zwischen 1,5mm und 3,0mm, bevorzugt 1,6mm.

[0044] Die beiden Flanken 32, 34 schließen einen Winkel α30 von mehr als 70° ein, insbesondere beträgt der Winkel α30 bei dem konischen Gewinde mindestens 75°, bevorzugt 80°.

[0045] Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Gewindeverbindung der konischen Innengewinde 20 und Außengewinde 40 aus den Figuren 1 und 2. Durch die Abflachungen 50 der Gewindespitzen 18, 38 und den gerundeten Nutgründen 16, 36 bilden sich dort relativ große Hohlräume 50, welche Platz zur Aufnahme von Verunreinigungen wie Staub und dergleichen bieten.

[0046] Die ersten, größeren Flanken 12, 32 bilden einen Flankenwinkel γ gegenüber der Gewindemittelachse 22, 42, der mindestens 20° beträgt, vorzugsweise mindestens 35°, vorzugsweise mindestens 40°, besonders bevorzugt 43° beträgt.

[0047] Die zweiten, kleineren Flanken 14, 34 bilden einen Flankenwinkel δ gegenüber der Gewindemittelachse 22, 42, der mindestens 45° beträgt, vorzugsweise mindestens 50°, vorzugsweise mindestens 55°, besonders bevorzugt 57° beträgt.

[0048] Die größeren Flanken 12, 32 sind jeweils die zu den Bohrstangenenden der Bohrstangen 102, 104 weisenden Außenflanken der Gewinde 20, 40.

Bezugszeichen

[0049] 

102

: Bohrstange mit Innengewinde

104

: Bohrstange mit Außengewinde

10 :

Muffe

12 :

erste Flanke

14 :

zweite Flanke

16 :

Gewindegrund

18 :

Abflachung

20 :

Innengewinde

22 :

Gewindemittelachse

30 :

Zapfen

32 :

erste Flanke

34 :

zweite Flanke

36 :

Gewindegrund

38 :

Abflachung

40 :

Außengewinde

42 :

Gewindemittelachse

50 :

Hohlraum

α10 :

Winkel zwischen Flanken

α30 :

Winkel zwischen Flanken

β :

Neigungswinkel zu Gewindemittelachse

γ :

Flankenwinkel erste Flanke zu Gewindemittelachse

δ :

Flankenwinkel zweite Flanke zu Gewindemittelachse

R10 :

Radius

R30

: Radius

Ansprüche

1. Gewindeverbindung aus einem Innengewinde (20) und einem Außengewinde (40) für ein Bohrgestänge zum Drehschlagbohren oder Vibrationsbohren, dessen einzelne Bohrstangen (102, 104) ein Ende mit dem Innengewinde (20) und ein Ende mit dem Außengewinde (40) aufweisen, wobei beide Gewinde (20, 40) jeweils eine erste Flanke (12, 32) und eine zweite Flanke (14, 34) aufweisen, wobei das Profil des Innengewindes (20) eine abgeflachte Gewindespitze (18) und einen gerundeten Gewindegrund (16) und das Profil des Außengewindes (40) eine abgeflachte Gewindespitze (38) und einen gerundeten Gewindegrund (36) aufweist, wobei die erste Flanke (12, 32) als Einlaufflanke ausgebildet und länger ist als die als Lastflanke ausgebildete zweite Flanke (14, 34), wobei die Gewindeverbindung konisch ausgebildet ist und der Gewindegrund (16, 36) und/oder die Gewindespitze (18, 38) entlang eines Längsschnitts auf einer gedachten Linie liegt, die mit einem Neigungswinkel (β) gegen die Gewindemittelachse (22, 42) geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (β) zwischen 0,5° und höchstens 5° beträgt; und die Rundung am Gewindegrund (16, 36) einen Radius (R10, R30) von höchstens 3 mm aufweist; und
ein Flankenwinkel (δ) des Außengewindes (40) und des Innengewindes (20) bezogen auf die zweiten Flanken (14, 34) gegenüber der Gewindemittelachse (22, 42) mindestens 45° bis 57 beträgt; und
die Zahl der Gewindegänge mit steigendem Durchmesser des Gewindes (40) zunimmt.

2. Gewindeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (β) höchstens 4,5° beträgt.

3. Gewindeverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (12, 32; 14, 34) im Längsschnitt gesehen von Gewindegrund (16, 36) zu Gewindespitze (18, 38) jeweils abgeflacht ausgebildet sind.

4. Gewindeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung am Gewindegrund (16, 36) einen Radius (R10, R30) von höchstens 2 mm, besonders bevorzugt 1,6 mm aufweist.

5. Gewindeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindegrund (16) des Außengewindes (40) und der Gewindegrund (36) des Innengewindes (20) denselben Radius (R10, R30) aufweisen.

6. Gewindeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Flanke (12, 14; 32, 34) jeweils einen Winkel (α10, α30) von mehr als 70° einschließen.

7. Gewindeverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α10, α30) mindestens 75°, bevorzugt 80° beträgt.

8. Gewindeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel (γ) des Außengewindes (20) und des Innengewindes (40) bezogen auf die ersten Flanken (12, 32) gegenüber der Gewindemittelachse (22, 42) mindestens 20° beträgt.

9. Gewindeverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel (γ) bezogen auf die ersten Flanken (12, 32) gegenüber der Gewindemittelachse (22, 42) mindestens 35°, vorzugsweise mindestens 40°, besonders bevorzugt 43° beträgt.

10. Gewindeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel (δ) mindestens 50°, vorzugsweise mindestens 55°, besonders bevorzugt 57° beträgt.

11. Bohrgestänge zum Drehschlagbohren, dessen einzelne Bohrstangen (102, 104) ein Ende mit einem Innengewinde (20) und ein Ende mit einem Außengewinde (40) aufweisen, mit einer Gewindeverbindung wobei beide Gewinde (20, 40) jeweils eine erste Flanke (12, 32) und eine zweite Flanke (14, 34) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

12. Bohrgestänge zum Drehschlagbohren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Flanken (12, 32) jeweils die zu den Bohrstangenenden weisenden Außenflanken der Gewinde (20, 40) sind.

Claims

1. Threaded connection from an internal thread (20) and an external thread (40) for a drilling rod assembly for rotary percussion drilling or vibration drilling, the individual drilling rods (102, 104) of said drilling rod assembly having one end having the internal thread (20) and one end having the external thread (40), wherein both threads (20, 40) have in each case one first flank (12, 32) and one second flank (14, 34), wherein the profile of the internal thread (20) has a flattened thread tip (18) and a radiused thread base (16), and the profile of the external thread (40) has a flattened thread tip (38) and a radiused thread base (36), wherein the first flank (12, 32) is configured as a run-in flank and is longer than the second flank (14, 34) configured as a load-bearing flank, wherein the threaded connection is configured so as to be conical and the thread base (16, 36) and/or the thread tip (18, 38) lie along a longitudinal section on an imaginary line which by way of an inclination angle (β) is inclined towards the thread central axis (22, 42),
characterized in that
the inclination angle (β) is between 0.5° and at most 5°; and
the radiused feature on the thread base (16, 36) has a radius (R10, R30) of at most 3 mm; and
a flank angle (δ) of the external thread (40) and of the internal thread (20) in terms of the second flanks (14, 34) in relation to the thread central axis (22, 42) is at least 45° to 57°; and
the number of thread pitches increases as the diameter of the thread (40) increases.

2. Threaded connection according to Claim 1, characterized in that the inclination angle (β) is at most 4.5°.

3. Threaded connection according to Claim 1 or 2, characterized in that the flanks (12, 32; 14, 34), when viewed in the longitudinal section, are in each case configured so as to be flattened from the thread base (16, 36) to the thread tip (18, 38) .

4. Threaded connection according to one of the preceding claims, characterized in that the radiused feature on the thread base (16, 36) has a radius (R10, R30) of at most 2 mm, particularly preferably 1.6 mm.

5. Threaded connection according to one of the preceding claims, characterized in that the thread base (16) of the external thread (40) and the thread base (36) of the internal thread (20) have the same radius (R10, R30).

6. Threaded connection according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second flank (12, 14; 32, 34) enclose in each case an angle (α10, α30) of more than 70°.

7. Threaded connection according to Claim 6, characterized in that the angle (α10, α30) is at least 75°, preferably 80°.

8. Threaded connection according to one of the preceding claims, characterized in that the flank angle (γ) of the external thread (20) and of the internal thread (40) in terms of the first flanks (12, 32) in relation to the thread central axis (22, 42) is at least 20°.

9. Threaded connection according to Claim 8, characterized in that the flank angle (γ) in terms of the first flanks (12, 32) in relation to the thread central axis (22, 42) is at least 35°, preferably at least 40°, particularly preferably 43°.

10. Threaded connection according to one of the preceding claims, characterized in that the flank angle (δ) is at least 50°, preferably at least 55°, particularly preferably 57°.

11. Drilling rod assembly for rotary percussion drilling the individual drilling rods (102, 104) of said drilling rod assembly having one end having an internal thread (20) and one end having an external thread (40), having a threaded connection, wherein both threads (20, 40) have in each case one first flank (12, 32) and one second flank (14, 34), characterized in that the threaded connection is configured according to one of the preceding claims.

12. Drilling rod assembly for rotary percussion drilling, according to Claim 11, characterized in that the first flanks (12, 32) are in each case the external flanks of the threads (20, 40) that point towards the drilling rod ends.

Revendications

1. Raccordement fileté constitué d'un filetage interne (20) et d'un filetage externe (40) pour un tube de forage pour le forage par roto-percussion ou le forage par vibration, dont les tiges de forage individuelles (102, 104) présentent une extrémité avec le filetage interne (20) et une extrémité avec le filetage externe (40), les deux filetages (20, 40) présentant chacun un premier flanc (12, 32) et un deuxième flanc (14, 34), le profil du filetage interne (20) présentant une pointe de filetage aplatie (18) et une base de filetage arrondie (16) et le profil du filetage externe (40) présentant une pointe de filetage aplatie (38) et une base de filetage arrondie (36), le premier flanc (12, 32) étant réalisé sous forme de flanc d'entrée et étant plus long que le deuxième flanc (14, 34) réalisé sous forme de flanc de charge, le raccordement fileté étant réalisé sous forme conique et la base de filetage (16, 36) et/ou la pointe de filetage (18, 38) étant situées le long d'une coupe longitudinale sur une ligne imaginaire qui est inclinée avec un angle d'inclinaison (β) par rapport à l'axe médian du filetage (22, 42),
caractérisé en ce que
l'angle d'inclinaison (β) est compris entre 0,5° et 5° au maximum ; et
l'arrondi au niveau de la base de filetage (16, 36) présente un rayon (R10, R30) de 3 mm au maximum ; et
un angle de flanc (δ) du filetage externe (40) et du filetage interne (20) par rapport aux deuxièmes flancs (14, 34) par rapport à l'axe médian du filetage (22, 42) vaut au moins 45° à 57° ; et
le nombre des pas de filetage augmente avec l'augmentation du diamètre du filetage (40).

2. Raccordement fileté selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (β) vaut 4,5° au maximum.

3. Raccordement fileté selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les flancs (12, 32 ; 14, 34), vus en coupe longitudinale depuis la base de filetage (16, 36) jusqu'à la pointe de filetage (18, 38) sont réalisés à chaque fois sous forme aplatie.

4. Raccordement fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arrondi au niveau de la base de filetage (16, 36) présente un rayon (R10, R30) de 2 mm au maximum, particulièrement préférablement de 1,6 mm.

5. Raccordement fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la base de filetage (16) du filetage externe (40) et la base de filetage (36) du filetage interne (20) présentent le même rayon (R10, R30).

6. Raccordement fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et les deuxièmes flancs (12, 14 ; 32, 34) présentent à chaque fois un angle (α10, α30) supérieur à 70°.

7. Raccordement fileté selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle (α10, α30) vaut au moins 75°, de préférence 80°.

8. Raccordement fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle de flanc (γ) du filetage externe (20) et du filetage interne (40) par rapport aux premiers flancs (12, 32) par rapport à l'axe médian du filetage (22, 42) vaut au moins 20°.

9. Raccordement fileté selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'angle de flanc (γ) par rapport aux premiers flancs (12, 32) par rapport à l'axe médian du filetage (22, 42) vaut au moins 35°, de préférence au moins 40°, particulièrement préférablement 43°.

10. Raccordement fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle de flanc (δ) vaut au moins 50°, de préférence au moins 55°, particulièrement préférablement 57°.

11. Tube de forage pour le forage par roto-percussion, dont les tiges de forage individuelles (102, 104) présentent une extrémité avec un filetage interne (20) et une extrémité avec un filetage externe (40), avec un raccordement fileté, les deux filetages (20, 40) présentant chacun un premier flanc (12, 32) et un deuxième flanc (14, 34), caractérisé en ce que le raccordement fileté est réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.

12. Tube de forage pour le forage par roto-percussion selon la revendication 11, caractérisé en ce que les premiers flancs (12, 32) sont à chaque fois les flancs extérieurs des filetages (20, 40) tournés vers les extrémités des tiges de forage.

Zeichnung