VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES GEHÄUSES FÜR EINEN BOHRMOTOR

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.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

Ansprüche

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.

Zeichnung