專利名稱：小噸位非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于非開挖鋪管鉆機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿。
背景技術(shù)：
非開挖鋪管施工技術(shù)又名水平定向鉆進(jìn)技術(shù)，是一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，正在迅速發(fā)展、普及，它的應(yīng)用不但可以減少對環(huán)境的破壞、污染，對交通阻塞的影響，更重要的是可以縮短施工周期，節(jié)約施工費(fèi)用，科學(xué)合理的分配社會有限資源。近年來我國的非開挖技術(shù)有了蓬勃的發(fā)展，但作為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，有著其不容忽視的局限性，即行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)欠缺。非開挖鉆桿和鉆具是施工的重要組成部分，在缺乏規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的情況下，鉆桿鉆具的生產(chǎn)和使用方面只能借鑒API (由美國石油協(xié)會制訂)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但石油鉆桿的服役工況和非開挖工況大相徑庭，這就造成由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的不匹配導(dǎo)致非開挖鉆桿的過早失效斷裂，給國內(nèi)非開挖行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在整個非開挖行業(yè)里小噸位鉆機(jī)、鉆桿市場占有率排名第一，數(shù)量龐大令業(yè)內(nèi)嘆為觀止，自然其鉆桿斷裂失效的經(jīng)濟(jì)損失的比重更是重中之重?，F(xiàn)有小噸位鉆機(jī)鉆桿的螺紋沒有應(yīng)力分散槽且軸向受力為單頂結(jié)構(gòu)，極易發(fā)生公扣根部疲勞斷裂失效和母扣喇叭口擴(kuò)張事故經(jīng)過現(xiàn)有小噸位鉆機(jī)鉆桿的螺紋絲扣扣型的改進(jìn)，發(fā)明了一種既可以和現(xiàn)有小噸位鉆機(jī)鉆桿的螺紋互換使用，而且可以大大提高其公扣螺紋疲勞強(qiáng)度，降低公扣根部疲勞斷裂失效率，同時能杜絕母扣喇叭口擴(kuò)張事故發(fā)生的非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿，因此本實(shí)用新型可以大大提高非開挖行業(yè)的鉆桿的使用壽命，給整個行業(yè)挽回巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，通過螺紋扣型改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種疲勞強(qiáng)度高，軸向承載能力大，且與原螺紋扣型互換性好，相比現(xiàn)有鉆桿更能適應(yīng)非開挖施工工況的鉆桿。本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種小噸位非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿，由桿體和其上的公扣螺紋、母扣螺紋和鉆桿內(nèi)孔構(gòu)成，桿體上還設(shè)置有公扣主承載面和母扣主承載面，其特征是公扣螺紋和母扣螺紋長度相等，母扣螺紋內(nèi)孔最深處加工有退刀槽，退刀槽的底端為一平整面(母扣輔助承載面)；公扣螺紋的小徑頂端為一平整面 (公扣輔助承載面)，在公扣螺紋根部設(shè)置有應(yīng)力分散槽。所述退刀槽的圓柱面兩端均加工有圓弧角；所述的應(yīng)力分散槽的槽寬為10mm，槽底兩端有圓弧，其R為3mm。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、能承受更大軸向頂力、扭矩。改變鉆桿母螺紋長度，使其和公扣扣長公稱尺寸一致， 在公扣和母扣旋合時公扣小徑頂端和母扣退刀槽的底端相互接觸受力，起到一個輔助支撐的作用，變石油鉆桿標(biāo)準(zhǔn)的單頂結(jié)構(gòu)為更適合非開挖施工工況的軸向雙頂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)增加了輔承載面的受力，其臺肩總接觸面積遠(yuǎn)大于普通鉆桿，因而承受的軸向力、扭矩也遠(yuǎn)大于普通鉆桿，徹底避免了鉆桿由于頂力、扭矩過大，造成公扣鉆扣，母扣喇叭口擴(kuò)張的情況，從而提高鉆桿的使用壽命；2、密封效果好。鉆桿內(nèi)孔液體由內(nèi)向外泄漏需經(jīng)過兩個密封面， 其泄露率大大降低。3、提高了公扣螺紋疲勞強(qiáng)度。在鉆桿公扣螺紋根部區(qū)域設(shè)計(jì)應(yīng)力分散槽，大大改善了公扣螺紋根部應(yīng)力分布情況，降低公扣根部疲勞斷裂失效率。

圖1為現(xiàn)有小噸位鉆機(jī)鉆桿剖視結(jié)構(gòu)圖圖2為本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)圖在圖2中1-桿體、2-公扣螺紋、3-母扣螺紋、4-鉆桿內(nèi)孔、5-公扣主承載面、6_母扣主承載面、7-退刀槽、8-母扣輔助承載面、9-圓弧角、10-應(yīng)力分散槽、11-公扣輔助承載面、12-圓弧
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖2和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型由桿體1和其上的公扣螺紋2、母扣螺紋3以及鉆桿內(nèi)孔4構(gòu)成，桿體 1上還設(shè)置有公扣主承載面5和母扣主承載面6。公扣螺紋2和母扣螺紋3長度相等，母扣螺紋3的內(nèi)孔最深處加工有退刀槽7，退刀槽7的底端的母扣輔助承載面8加工成一平整面，退刀槽的圓柱面8兩端均加工有圓弧角9 ；在公扣螺紋2根部設(shè)置有應(yīng)力分散槽10，公扣螺紋2小徑頂端的公扣輔助承載面11加工為一平整面，應(yīng)力分散槽10的槽寬為10mm，槽底兩端加工有圓弧12，其R為3mm。非開挖鉆桿施工使用時，鉆桿的公扣螺紋2和另一相同鉆桿的母扣螺紋3緊密旋合，達(dá)到一定上扣扭矩之后，公扣主承載面5和母扣主承載面6相擠壓受力；鉆桿公扣螺紋2扣長和母扣螺紋3扣長加工公稱尺寸相同，保證了公扣輔助承載面11和母扣輔助承載面8也相互擠壓受力，而且還能減輕該區(qū)域的應(yīng)力集中程度；鉆桿內(nèi)孔4的作用是過流泥漿、水等鉆進(jìn)液。非開挖鉆桿在實(shí)際工況中承載著復(fù)雜的交變應(yīng)力，它不僅受到非開挖鉆機(jī)提供的鉆桿軸向的拉力或者頂力、扭矩，而且受到因?qū)蜍壽E改變而產(chǎn)生的交變彎矩，而這一系列的復(fù)雜應(yīng)力的連續(xù)性全靠鉆桿公母螺紋的連接來保證，實(shí)現(xiàn)動力頭輸出載荷的傳遞。對于小噸位鉆機(jī)鉆桿的錐螺紋而言，公扣根部的第一、二螺紋牙承受載荷最大，且在該區(qū)域極易發(fā)生應(yīng)力集中，引發(fā)鉆桿螺紋的早期疲勞斷裂，而現(xiàn)有鉆桿的公扣螺紋根部沒有應(yīng)力分散槽，加大了該區(qū)域的應(yīng)力集中程度，這就造成了現(xiàn)有鉆桿極易發(fā)生該區(qū)域的早期疲勞斷裂。 本實(shí)用新型中的公扣應(yīng)力分散槽結(jié)構(gòu)在不改變螺紋連接強(qiáng)度的同時能明顯的改善鉆桿公扣區(qū)域的整體應(yīng)力分布狀態(tài)，大大降低了該區(qū)域的應(yīng)力集中程度，其應(yīng)力最大值降幅達(dá)到 46%之高，極大的提高了鉆桿該區(qū)域的疲勞強(qiáng)度。本實(shí)用新型通過模擬校核，應(yīng)力分散槽10 在其槽寬為10mm，槽兩端圓弧12的R為3mm時，緩解應(yīng)力集中效果最為顯著。
權(quán)利要求1.一種小噸位非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿，由桿體和其上的公扣螺紋、母扣螺紋和鉆桿內(nèi)孔構(gòu)成，桿體上還設(shè)置有公扣主承載面和母扣主承載面，其特征是公扣螺紋和母扣螺紋長度相等，母扣螺紋內(nèi)孔最深處加工有退刀槽，退刀槽的底端為一平整面；公扣螺紋的小徑頂端為一平整面，在公扣螺紋根部設(shè)置有應(yīng)力分散槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小噸位非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿，其特征是所述的退刀槽的圓柱面兩端均加工有圓弧角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小噸位非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿，其特征是所述的應(yīng)力分散槽的槽寬為10mm，槽底兩端有圓弧，其R為3mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及非開挖鋪管鉆機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，一種小噸位非開挖鋪管鉆機(jī)用軸向雙頂鉆桿。該鉆桿由桿體和其上的公扣螺紋、母扣螺紋和內(nèi)孔構(gòu)成，桿體上還設(shè)置有公扣主承載面和母扣主承載面，其特征是公扣螺紋和母扣螺紋長度相等，母扣螺紋內(nèi)孔最深處加工有退刀槽(退刀槽的底端為一平整面)，在公扣螺紋根部設(shè)置有應(yīng)力分散槽。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、能承受更大軸向頂力、扭矩。改變鉆桿母螺紋長度，增加了輔承載面的受力，因而承受的軸向力、扭矩遠(yuǎn)大于普通鉆桿，徹底避免了鉆桿頂力、扭矩過大，從而提高鉆桿的使用壽命；2、密封效果好。鉆桿內(nèi)孔液體由內(nèi)向外泄漏需經(jīng)過兩個密封面，其泄露率大大降低。3、提高了公扣螺紋疲勞強(qiáng)度。在鉆桿公扣螺紋根部區(qū)域設(shè)計(jì)應(yīng)力分散槽，大大改善了公扣螺紋根部應(yīng)力分布情況，降低公扣根部疲勞斷裂失效率。
文檔編號E21B17/22GK202064857SQ20112018623
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者吳曉芳, 靳玉生 申請人:無錫市鉆通工程機(jī)械有限公司