EP3181259A1 - Verfahren zum herstellen eines gehäuses für einen bohrmotor - Google Patents

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EP3181259A1
EP3181259A1 EP16201883.2A EP16201883A EP3181259A1 EP 3181259 A1 EP3181259 A1 EP 3181259A1 EP 16201883 A EP16201883 A EP 16201883A EP 3181259 A1 EP3181259 A1 EP 3181259A1
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lining
tube
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mandrel
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    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/154—Making multi-wall tubes
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    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
    • B21C37/207—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls with helical guides

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a housing for a drilling motor, comprising a tubular steel jacket with a coiled inner surface and a coiled inner lining of a sliding alloy for receiving a coiled rotor, wherein a jacket tube is forged over a mandrel ,
  • a disadvantage is that by the subsequent application of the liner of an elastomeric, thermoplastic, ceramic or metallic material on the coiled inner surface of the jacket tube made of steel depending on the respectively selected taking into account the material of the lining application method, such as galvanic or electrolytic deposition, casting , Firing, plasma spraying or thermofixing, the adhesion of the lining to the profiled casing pipe often can not meet higher requirements.
  • the material of the lining application method such as galvanic or electrolytic deposition, casting , Firing, plasma spraying or thermofixing
  • the invention is therefore based on the object, a method for producing a housing for a drilling motor in such a way that simple manufacturing conditions are ensured, which allow low manufacturing tolerances and bring a high level of reliability for the housing with it.
  • the invention solves the problem by the fact that the liner is inserted in the form of a prefabricated liner pipe in the jacket tube and that the jacket tube and the liner tube together on the coiled inner surface of the housing-defining mandrel forming a composite body Housing forged.
  • the invention is based on the finding that in linings made of a sliding alloy, this sliding alloy does not have to be applied in a predetermined layer thickness on the pre-profiled inner surface of the jacket tube to receive one of the coiled inner surface of the jacket tube following lining of uniform thickness, but that the conditions for a advantageous, adapted to the requirements of such a lining production of the composite body of the casing tube and the liner can be advantageously specified when the liner is inserted in the form of a prefabricated liner pipe in the jacket tube, then forging the jacket tube together with the liner tube over the coiled inner surface of the housing-defining mandrel to the composite body.
  • the metallurgical properties of the composite body are improved and on the other hand ensures the required dimensional accuracy for the coiled inner surface of the housing.
  • the cold forging of the jacket tube and the lining tube to the finished composite body is determined by the degree of deformation permitted for this purpose. If a higher degree of deformation for the casing tube is required for producing a housing for a drilling motor due to the coiled inner surface, the casing tube and the inserted liner tube can be first connected by a thermoforming a mandrel to a composite body before the composite body by cold forging over the coiled inner surface defining mandrel is molded to the housing.
  • the hot deformation allows the required degree of deformation to approach the coiled inner shape of the housing and further ensures intimate bonding between the steel jacket tube and the liner of a sliding alloy so that subsequent cold working by forging over a mandrel defining the coiled inner surface of the housing the housing can be completed with respect to the profile shape of the inner surface without Nachbearbeitungs point.
  • the jacket tube and the lining tube preformed before the common forging in approximation to the coiled inner shape of the housing.
  • the final shape can be produced, because yes parked on the final form preforms of Casing tube and the lining tube only require a relatively low forging deformation.
  • these tubes can be produced by hot forging over a mandrel, which is not mandatory, because it is important for the housing production only to introduce the preformed liner tube in the correspondingly preformed jacket tube and then the two tube together by cold forging to form a composite body.
  • the housing for a drilling motor has according to the schematic illustration of the Fig. 1 and 2 a steel shell 1 with a coiled inner surface 2 and a lining 3, which follows the coiled inner surface 2 of the shell 1 and forms a coiled receptacle 4 for a coiled rotor of the drill motor.
  • a dash-dotted line indicated steel jacket tube 5 in which a lining tube 6 is inserted from a sliding alloy to connect the jacket tube 5 together with the inserted liner tube 6 by a hot forging to a composite body 7 having an approximated to the housing shape preform.
  • Fig. 5 to 10 is used to manufacture a housing according to Fig. 1 and 2
  • a preformed casing 5 the approximate to the coiled inner surface 2 of the shell 1, for example, by a hot forging of a in the Fig. 6 dash-dotted lines indicated, a circular ring cross section having jacket tube 5 has been prepared and forms a coiled inner surface 8.
  • the lining pipe 6 provided for the lining 3 is also preformed in approximation to the coiled inner surface 2 of the jacket 1, as shown in FIGS FIGS. 7 and 8 is shown.
  • the preformed liner tube 6 is in accordance with FIGS. 9 and 10 introduced into the preformed jacket tube 5, to then together with the jacket tube 5 by a cold forging over a mandrel to the composite body 1 of the housing according to the Fig. 1 and 2 to be transformed.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Bohrmotor beschrieben, das einen rohrförmigen, stählernen Mantel (1) mit einer gewendelten Innenfläche (2) und eine der gewendelten Innenfläche (2) folgende Auskleidung (3) aus einer Gleitlegierung zur Aufnahme (4) eines gewendelten Rotors umfasst, wobei ein Mantelrohr (5) über einen Dorn geschmiedet wird. Um vorteilhafte Herstellungsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Auskleidung (3) in Form eines vorgefertigten Auskleidungsrohrs (6) in das Mantelrohr (5) eingeschoben wird und dass das Mantelrohr (5) und das Auskleidungsrohr (6) gemeinsam über den die gewendelte Innenfläche (8) des Gehäuses bestimmenden Dorn zum einen Verbundkörper (7) bildenden Gehäuse geschmiedet werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Bohrmotor, das einen rohrförmigen, stählernen Mantel mit einer gewendelten Innenfläche und eine der gewendelten Innenfläche folgende Auskleidung aus einer Gleitlegierung zur Aufnahme eines gewendelten Rotors umfasst, wobei ein Mantelrohr über einen Dorn geschmiedet wird.
  • Um den Mantel eines Gehäuses für einen Bohrmotor mit einer gleichmäßig dicken Auskleidung für die gewendelte Innenfläche zur Aufnahme eines gewendelten Rotors versehen zu können, ist es bekannt ( WO 1999/031389 ), von einem Mantelrohr auszugehen, das mit einer die gewendelte Innenfläche für die Auskleidung vorgebenden Form durch ein Walzen oder Schmieden über einen entsprechend geformten Dorn hergestellt wird, sodass die Auskleidung lediglich in einer vorgegeben Dicke auf die gewendelte Innenfläche des vorgefertigten Mantelrohrs aufgebracht werden muss, um das Gehäuse für den Bohrmotor zu erhalten. Nachteilig ist allerdings, dass durch das nachträgliche Aufbringen der Auskleidung aus einem elastomeren, thermoplastischen, keramischen oder metallischen Werkstoff auf die gewendelte Innenfläche des Mantelrohrs aus Stahl in Abhängigkeit von dem jeweils unter Berücksichtigung des Werkstoffs der Auskleidung gewählten Auftragsverfahren, wie galvanisches oder elektrolytisches Abscheiden, Gießen, Brennen, Plasmaspritzen oder Thermofixieren, die Haftung der Auskleidung am profilierten Mantelrohr häufig höheren Anforderungen nicht genügen kann. Außerdem muss für die Profilierung der Auskleidung mit einer vergleichsweise hohen Fertigungstoleranz gerechnet werden, was bei Auskleidungen aus einem elastomeren Werkstoff in Kauf genommen werden kann, bei metallischen Auskleidungen jedoch zu einer Nachbearbeitung führen kann, wenn höhere Ansprüche an die Fertigungstoleranzen gestellt werden.
  • Zur Herstellung eines zumindest zweilagigen, metallischen Verbundrohrs unter geringen Fertigungstoleranzen ist es außerdem bekannt ( RU 2171164 C1 ), in ein eine Außenlage bildendes Mantelrohr eine Innenlage aus einem zumindest einlagig zu einem Rohrkörper gewundenen Blechstreifen einzubringen und das Mantelrohr mit der rohrförmigen Innenlage durch ein Kaltschmieden über einen Dorn zu einem Verbundkörper mit dem Vorteil zu verbinden, dass durch die Kaltverformung nicht nur die Festigkeit des Verbundes erhöht, sondern auch die Fertigungstoleranz klein gehalten werden kann. Wegen der zylindrischen Innenfläche des Verbundrohrs kann außerdem eine über die Rohrlänge gleichmäßige Dicke der metallischen Innenschicht sichergestellt werden. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht zur Herstellung von hohlen Werkstücken mit einer gewendelten Innenfläche.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Bohrmotor so auszugestalten, dass einfache Herstellungsbedingungen sichergestellt werden, die geringe Fertigungstoleranzen ermöglichen und eine hohe Betriebssicherheit für das Gehäuse mit sich bringen.
  • Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Auskleidung in Form eines vorgefertigten Auskleidungsrohrs in das Mantelrohr eingeschoben wird und dass das Mantelrohr und das Auskleidungsrohr gemeinsam über den die gewendelte Innenfläche des Gehäuses bestimmenden Dorn zum einen Verbundkörper bildenden Gehäuse geschmiedet werden.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Auskleidungen aus einer Gleitlegierung diese Gleitlegierung nicht in einer vorgegebenen Schichtdicke auf die vorprofilierte Innenfläche des Mantelrohrs aufgebracht werden muss, um eine der gewendelten Innenfläche des Mantelrohrs folgende Auskleidung gleichmäßiger Dicke zu erhalten, sondern dass die Voraussetzungen für eine vorteilhafte, an die Anforderungen an eine solche Auskleidung angepasste Herstellung des Verbundkörpers aus dem Mantelrohr und der Auskleidung vorteilhaft vorgegeben werden können, wenn die Auskleidung in Form eines vorgefertigten Auskleidungsrohrs in das Mantelrohr eingeschoben wird, um anschließend das Mantelrohr zusammen mit dem Auskleidungsrohr über den die gewendelte Innenfläche des Gehäuses bestimmenden Dorn zum Verbundkörper zu schmieden. Durch die gemeinsame Kaltverformung des Mantelrohrs und des Auskleidungsrohrs durch ein Kaltschmieden über einen entsprechend profilierten Dorn werden einerseits die metallurgischen Eigenschaften des Verbundkörpers verbessert und anderseits die geforderte Maßgenauigkeit für die gewendelte Innenfläche des Gehäuses sichergestellt.
  • Das Kaltschmieden des Mantelrohrs und des Auskleidungsrohrs zum fertigen Verbundkörper wird durch den hierfür zulässigen Verformungsgrad bestimmt. Wird zur Herstellung eines Gehäuses für einen Bohrmotor aufgrund der gewendelten Innenfläche ein höherer Verformungsgrad für das Mantelrohr erforderlich, so können das Mantelrohr und das eingeschobene Auskleidungsrohr zunächst durch eine Warmverformung über einen Dorn zu einem Verbundkörper verbunden werden, bevor der Verbundkörper durch ein Kaltschmieden über den die gewendelte Innenfläche bestimmenden Dorn zum Gehäuse geformt wird. Die Warmverformung erlaubt den erforderlichen Verformungsgrad in Annäherung an die gewendelte Innenform des Gehäuses und stellt darüber hinaus einen innigen Verbund zwischen dem stählernen Mantelrohr und der Auskleidung aus einer Gleitlegierung sicher, sodass mit einer anschließenden Kaltverformung durch ein Schmieden über einen die gewendelte Innenfläche des Gehäuses bestimmenden Dorn das Gehäuse in Bezug auf die Profilform der Innenfläche ohne Nachbearbeitungsbedarf fertiggestellt werden kann.
  • Um mit einfachen Mitteln höhere Verformungsgrade zu verwirklichen, ist es aber auch möglich, dass das Mantelrohr und das Auskleidungsrohr vor dem gemeinsamen Schmieden in Annäherung an die gewendelte Innenform des Gehäuses vorgeformt werden. In diesem Fall kann durch ein Kaltschmieden der ineinandergeschobenen Mantel- und Auskleidungsrohre die Endform hergestellt werden, weil ja die auf die Endform abgestellten Vorformen des Mantelrohrs und des Auskleidungsrohrs nur mehr einer vergleichsweise geringen Schmiedeverformung bedürfen. Zur Herstellung der Vorformung des Mantelrohrs und des Auskleidungsrohrs können diese Rohre durch ein Warmschmieden über einen Dorn hergestellt werden, was jedoch nicht zwingend ist, weil es für die Gehäusefertigung nur darauf ankommt, das vorgeformte Auskleidungsrohr in das entsprechend vorgeformte Mantelrohr einzuführen und dann die beiden Rohr gemeinsam durch ein Kaltschmieden zu einem Verbundkörper zu verbinden.
  • Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
    Es zeigen
    • Fig. 1
    ein Gehäuse für einen Bohrmotor ausschnittsweise in einem Längsschnitt,
    Fig. 2
    das Gehäuse nach Fig. 1 in einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
    Fig. 3
    ein einen Verbundkörper mit einer Auskleidung bildendes Mantelrohr zur Herstellung eines Gehäuses nach Fig. 1 in einem Längsschnitt vor dem Kaltschmieden,
    Fig. 4
    einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
    Fig. 5
    ein vorgeformtes Mantelrohr zur Herstellung eines Gehäuses nach Fig. 1 in einem Längsschnitt,
    Fig. 6
    einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5,
    Fig. 7
    ein vorgeformtes Auskleidungsrohr für ein Mantelrohr gemäß den Fig. 5 und 6 in einem Längsschnitt,
    Fig. 8
    einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7,
    Fig. 9
    das Mantelrohr nach der Fig. 5 mit dem Auskleidungsrohr gemäß der Fig. 7 in einem Längsschnitt und
    Fig. 10
    einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9.
  • Das Gehäuse für einen Bohrmotor weist gemäß der schematischen Darstellung nach den Fig. 1 und 2 einen stählernen Mantel 1 mit einer gewendelten Innenfläche 2 sowie eine Auskleidung 3 auf, die der gewendelten Innenfläche 2 des Mantels 1 folgt und eine gewendelte Aufnahme 4 für einen gewendelten Rotor des Bohrmotors bildet. Zur Herstellung eines solchen Gehäuses kann gemäß der Fig. 4 von einem strichpunktiert angedeuteten stählernen Mantelrohr 5 ausgegangen werden, in das ein Auskleidungsrohr 6 aus einer Gleitlegierung eingeschoben wird, um das Mantelrohr 5 gemeinsam mit dem eingeschobenen Auskleidungsrohr 6 durch ein Warmschmieden zu einem Verbundkörper 7 zu verbinden, der eine an die Gehäuseform angenäherte Vorform aufweist. Aufgrund des Warmschmiedens über einen Dorn mit einer der Vorform entsprechend gewendelten Gestalt kann der für die Umformung des Mantelrohrs 5 zur Vorform erforderliche Umformungsgrad einfach sichergestellt werden, wobei sich eine vorteilhafte metallische Verbindung zwischen dem Mantelrohr 5 und dem Auskleidungsrohr 6 ergibt. Dieser innige Verbund zwischen dem Mantelrohr 5 und dem Auskleidungsrohr 6 stellt für das anschließende Kaltschmieden sicher, dass keine die Verteilung der Auskleidung beeinträchtigende örtliche Verlagerung des Auskleidungsrohrs 6 gegenüber dem Mantelrohr 5 auftreten kann. Nach dem Kaltschmieden des durch ein Warmschmieden vorgeformten Verbundkörpers 7 über einen die gewendelte Innenfläche des Gehäuses bestimmenden Dorn wird somit ein Gehäuse gemäß den Fig. 1 und 2 erhalten, das hinsichtlich der Aufnahme 4 für den Rotor keiner Nachbearbeitung bedarf.
  • Gemäß den Fig. 5 bis 10 wird zur Herstellung eines Gehäuses nach den Fig. 1 und 2 von einem vorgeformten Mantelrohr 5 ausgegangen, das in Annäherung an die gewendelte Innenfläche 2 des Mantels 1 beispielsweise durch ein Warmschmieden aus einem in der Fig. 6 strichpunktiert angedeuteten, einen Kreisringquerschnitt aufweisenden Mantelrohr 5 hergestellt wurde und eine gewendelte Innenfläche 8 bildet. Das für die Auskleidung 3 vorgesehene Auskleidungsrohr 6 ist ebenfalls in Annäherung an die gewendelte Innenfläche 2 des Mantels 1 vorgeformt, wie dies in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Das vorgeformte Auskleidungsrohr 6 wird gemäß den Fig. 9 und 10 in das vorgeformte Mantelrohr 5 eingeführt, um anschließend gemeinsam mit dem Mantelrohr 5 durch ein Kaltschmieden über einen Dorn zum Verbundkörper 1 des Gehäuses entsprechend den Fig. 1 und 2 umgeformt zu werden.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen Bohrmotor, das einen rohrförmigen, stählernen Mantel (1) mit einer gewendelten Innenfläche (2) und eine der gewendelten Innenfläche (2) folgende Auskleidung (3) aus einer Gleitlegierung zur Aufnahme (4) eines gewendelten Rotors umfasst, wobei ein Mantelrohr (5) über einen Dorn geschmiedet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (3) in Form eines vorgefertigten Auskleidungsrohrs (6) in das Mantelrohr (5) eingeschoben wird und dass das Mantelrohr (5) und das Auskleidungsrohr (6) gemeinsam über den die gewendelte Innenfläche (8) des Gehäuses bestimmenden Dorn zum einen Verbundkörper (7) bildenden Gehäuse geschmiedet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (5) und das eingeschobene Auskleidungsrohr (6) zunächst durch eine Warmverformung über einen Dorn zu einem Verbundkörper (7) verbunden werden, bevor der Verbundkörper (7) durch ein Kaltschmieden über den die gewendelte Innenfläche bestimmenden Dorn zum Gehäuse geformt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (5) und das Auskleidungsrohr (6) vor dem gemeinsamen Schmieden in Annäherung an die gewendelte Innenform des Gehäuses vorgeformt werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB414213A (en) * 1933-07-08 1934-08-02 William Duncan Howe Improvements in or relating to the manufacture of hollow metal bars
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