專利名稱：用于借助壓焊法制造連接元件的方法以及連接元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造連接元件的方法，這些連接元件用于耦合在石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域中使用的功能元件，其中，這些連接元件分別具有兩個端頭以及至少一個將這些端頭相互連接的間隔元件。此外，本發(fā)明涉及一種用于耦合在石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域中使用的功能元件的連接元件，其中，該連接元件具有兩個端頭以及至少一個將這些端頭相互連接的間隔元件。
背景技術(shù)：
這種連接元件特別是在石油技術(shù)領(lǐng)域使用，以便將用于鉆桿或者輸送管的保持裝置與定位裝置耦合。該定位裝置將由保持裝置保持的管引導到裝配定位中。這種用途的連接元件通常稱為環(huán)眼連接(Elevator-Links)。根據(jù)另一應用這種連接元件也可以用于耦合所謂游車和水龍頭。在這樣應用時連接元件被稱為水龍頭環(huán)眼。按照第三種應用在所謂游車和提供鉆頭驅(qū)動裝置的頂驅(qū)之間進行連接。對于這些應用連接元件通常被稱為拉桿。這些連接元件典型地由鋼制成，具有幾米的長度和大的質(zhì)量，經(jīng)常具有幾噸的重量。為了確保連接元件高的機械承載能力，這些連接元件由鍛造鋼制成。這些連接元件的大小和重量導致，只有少量鍛造能夠制造相應的連接元件。這導致巨大的供貨時間和前期時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，如此設(shè)置開始所述類型的方法，使得簡化連接元件的制造。根據(jù)本發(fā)明，由此實現(xiàn)該任務(wù)至少一個間隔元件通過壓焊與所述端頭中的至少一個連接。本發(fā)明另外的任務(wù)在于，如此設(shè)計開始所述類型的連接元件，使得簡化生產(chǎn)過程。根據(jù)本發(fā)明，由此實現(xiàn)該任務(wù)至少一個間隔元件通過壓焊與所述端頭中的至少一個連接。根據(jù)本發(fā)明的方法允許連接元件用一些零件制成并且連接元件在這些零件接合之后達到至少相當于一個零件式連接元件的承載能力。特別是能夠?qū)@些單個的構(gòu)件設(shè)置這樣的尺寸這些尺寸支持簡單的零件制造。特別是由此能夠?qū)崿F(xiàn)使用小的鍛造裝置來制造這些零件并且由此大大地增大可行的對于制造可以考慮的鍛造的數(shù)量。通過實施摩擦焊可以實現(xiàn)高承載能力的焊接連接。根據(jù)另一實施方案也考慮實施燒熔對頭焊接。由此支持堅固的結(jié)構(gòu)設(shè)計將由鋼制成的零件相互焊接。承載能力能夠由此再次提高將鍛造的零件相互焊接。由此實現(xiàn)特別高的強度將這些零件多次鍛造，例如六次。由此能夠?qū)崿F(xiàn)在預先規(guī)定尺寸時的高靈活性在連接元件的縱軸線的方向上相繼地定位兩個間隔元件。
3
特別是由此實現(xiàn)高的制造靈活性至少一個間隔元件從不同長度的間隔元件的模塊化系統(tǒng)中獲取。


在附圖中示出本發(fā)明的實施例。附圖示出圖1連接元件的側(cè)視圖，該連接元件由兩個端頭以及一個間隔元件制成，圖2圖1中的局部II的放大示圖，圖3與在圖1中的實施方式相比變化了的實施方式，具有兩個相繼安置的間隔元件，圖4與圖3中的結(jié)構(gòu)相比縮短的實施方式，圖5再次縮短的實施方式，圖6按照圖1中的觀察方向VI的放大的部分俯視圖，圖7按照圖6中的切割線ΥΠ - ΥΠ的縱剖面。
具體實施例方式根據(jù)圖1中的實施方式，連接元件⑴由端頭(2，3)以及一間隔元件⑷組成。這些端頭(2，3)和該間隔元件⑷在縱軸線(5)的方向上相繼地安置。在端頭(2，3)的朝向間隔元件(4)的端部區(qū)域的區(qū)域中分別安置有焊接部(6)，這些焊接部將間隔元件(4)分別與端頭(2，3)連接。間隔元件(4)可以例如構(gòu)造為棍狀的結(jié)構(gòu)元件。但同樣可行的是，間隔元件構(gòu)造為板或者構(gòu)造為異型件。焊接部(6)典型地通過壓焊制成。根據(jù)要實施的制造過程的相應要求以及焊接的連接元件(1)的要求，可以使用不同的焊接方法。例如考慮摩擦焊接，摩擦焊接不僅可以實施為旋轉(zhuǎn)摩擦焊接，而且可以實施為環(huán)形軌道自動焊接。在旋轉(zhuǎn)摩擦焊接中，要相互焊接結(jié)構(gòu)元件在同時作用一擠壓力的情況下彼此相對旋動，相反在環(huán)形軌道自動焊接中，構(gòu)件中的至少一個相對于其它構(gòu)件僅進行小尺度的回轉(zhuǎn)運動，以便產(chǎn)生相應的摩擦熱。其它可使用的方法是，燒熔對頭焊接、電容放電焊接或者感應焊接。一般在使用所有上面提到的方法時追求的是，要焊接的材料不熔化，而是在要連接的表面的區(qū)域中僅加熱到低于熔化溫度大約100°c到150°C的溫度。這是一個典型的在其中也實施材料鍛造的溫度區(qū)域。構(gòu)件在這個溫度在相應的高壓力下接合可避免對內(nèi)部材料組織的不利影響，這些不利影響可以導致強度損失和/或材料硬度過大。這些焊接部(6)可以如已經(jīng)提及的那樣構(gòu)造為摩擦焊接部。在摩擦焊接連接元件 (1)時，所使用的預制材料被摩擦焊接或者說間隔元件(4)被焊接在預制的端頭(2，3)之間。該焊接方法提供材料鎖合的連接。在實施焊接過程時，預制材料的一部分或者說一個預制的端頭(2，3)被牢靠地夾緊。對置的構(gòu)件被對準并且根據(jù)方法方案被置于旋轉(zhuǎn)。要焊接的構(gòu)件中的一個用壓力被引導到相應的配合件上。通過摩擦產(chǎn)生摩擦焊接所需要的熱。 在達到規(guī)定的焊接溫度時，要連接的構(gòu)件以所確定的壓力相對擠壓。通過產(chǎn)生的熱以及在冷卻時的機械運動實現(xiàn)非常高質(zhì)量的焊接。焊接的強度高于基本材料的強度。根據(jù)另一已經(jīng)提及的實施方案，間隔元件⑷與端頭(2，3)通過燒熔對頭焊接連接。在該方法中，要相互連接的構(gòu)件彼此相互對準，緊接著產(chǎn)生穿過構(gòu)件的電流。在此這些構(gòu)件如此緊密地相互貼靠，使得最上面的材料層通過產(chǎn)生的短時高電流密度而汽化或者熔化地拋出。必要時多次重復該過程。通過該電流，這兩個構(gòu)件在其端部上如此強地被加熱， 使得要相互連接的構(gòu)件的相互面對的材料區(qū)域達到鍛造溫度范圍中的一個溫度。在該加熱過程，這兩個要連接的構(gòu)件也以所確定的壓力相對擠壓。該方法允許構(gòu)件的簡單定位。圖2示出圖1中局部II的放大圖。特別可以看到，端頭O)的朝向間隔元件(4) 安置的接頭元件(7)在縱軸線(5)的橫向上具有與間隔元件(4)相比略大的直徑。尺寸過渡優(yōu)選在焊接部(6)的區(qū)域中通過角度(8)實現(xiàn)，該角度相對于縱軸線(5)測量。圖3示出具有兩個在縱軸線(5)的方向上相繼安置的間隔元件的實施方式。 圖4示出相對于圖3改變的、具有較短的間隔元件的實施方式并且圖5示出在只使用一個間隔元件時的實施方式。特別考慮，對于所有不同長度的實施方式使用相同的端頭(2，；3)而僅改變間隔元件的數(shù)量和/或長度，以便適配于相應的使用要求。這些端頭0，3)典型地彼此相對不同地構(gòu)造。基本上也考慮，使用不同端頭(2，3)和不同間隔元件(4)的模塊式分級并且根據(jù)應用特定地將相應需要的構(gòu)件相互連接或者提供特殊尺寸。由此實現(xiàn)簡單的庫存、簡單的制造、短的制造時間和短的安排時間。作為連接元件(1)的材料，典型地使用鋼。優(yōu)選是鉻鎳鋼。連接元件(1)的材料優(yōu)選是鍛造鋼。尤其考慮，實現(xiàn)多倍的鍛造比。圖6示出連接元件(1)的俯視圖?？煽吹?，這些端頭(2，3)環(huán)眼式地構(gòu)造并且包圍類似環(huán)形的凹口(9，10)。這些環(huán)眼通過鍛造過程產(chǎn)生。圖7說明，端頭(2，3)在其朝向凹口(9，10)的邊界區(qū)域中被倒圓或者圓形收縮地構(gòu)造。這使得對應配置的結(jié)構(gòu)元件容易掛入到凹口(19)中。根據(jù)一優(yōu)選實施方式考慮，要相互連接的構(gòu)件中的至少一個、但優(yōu)選兩個構(gòu)件在要相互連接的面的中心區(qū)域中設(shè)置有凹部。該凹部可以例如構(gòu)造為鉆孔或者銑削部。該面的中心區(qū)域中的材料去除可避免材料從該區(qū)域中擴展到焊接部(6)中?；谶@些零件的制造過程，在這些區(qū)域中通常有材料積累，這些材料積累可以損害焊接部⑴)的質(zhì)量。根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，要相互連接的零件的在焊接過程中相互面對的面中的至少一個不是精確地平坦構(gòu)造，而是具有至少一個突起部。由此確定所定義的材料軟化起始點，因為摩擦熱首先在這些區(qū)域中產(chǎn)生并且然后從那里傳播到剩余的面區(qū)域上。根據(jù)另一優(yōu)選實施方式考慮，在實施焊接程序后受控制地或者受調(diào)節(jié)地實施冷卻。在結(jié)束焊接過程后通常在焊接部(6)的緊周邊只有相對小的材料區(qū)域被溫度變高，但較遠的材料區(qū)域由于焊接過程快速實施而保持相對冷。因此熱相對快地排出到較冷的區(qū)域中并且之前被加熱的材料區(qū)域由此快速冷卻。相應的快速材料冷卻導致局部硬的材料堅硬度，該堅硬度在許多使用情況下是不希望的。材料的這種不希望的快速冷卻可以通過有針對性地實施加熱過程來避免。例如可行的是，在焊接部位的周圍布置感應線圈并且在預給定的時間段在連接元件⑴的相應區(qū)域中產(chǎn)生電流，由此規(guī)定緩慢的冷卻。典型地規(guī)定一確定的時間段的持續(xù)冷卻過程。熱供給也可以替換地例如通過氣焊槍、輻射能或者感應輸入。根據(jù)另一實施方式考慮，焊接部位在進行冷卻之后回火，以減小材料硬度。
權(quán)利要求
1.用于制造連接元件的方法，所述連接元件用于耦合在石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域中使用的功能元件，其中，所述連接元件分別具有兩個端頭以及至少一個將這些端頭相互連接的間隔元件，其特征在于，至少一個間隔元件通過壓焊與這些端頭中的至少一個連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，實施摩擦焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，實施燒熔對頭焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，將一些由鋼制成的零件相互焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于，將一些鍛造的零件相互焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，將這些零件多次鍛造。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法，其特征在于，在所述連接元件(1)的縱軸線(5)的方向上相繼地定位兩個間隔元件G)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的方法，其特征在于，至少一個間隔元件(4)從不同長度的間隔元件(4)的模塊化系統(tǒng)中獲取。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的方法，其特征在于，這些要相互連接的構(gòu)件中的至少一個在實施焊接過程之前在要焊接的面的中心區(qū)域中設(shè)置有凹部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的方法，其特征在于，在實施焊接過程后使連接元件(1) 的處于焊接部位(6)周圍的材料通過輸入熱來受控制冷卻。
11.用于耦合在石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域中使用的功能元件的連接元件，其中，該連接元件具有兩個端頭以及至少一個將這些端頭相互連接的間隔元件，其特征在于，至少一個間隔元件(4)通過壓焊與這些端頭0，3)中的至少一個連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的連接元件，其特征在于，所述間隔元件(4)與端頭(2，；3)的連接構(gòu)造為摩擦焊接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的連接元件，其特征在于，所述間隔元件(4)與端頭(2，；3)的連接構(gòu)造為燒熔對頭焊接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一的連接元件，其特征在于，所述連接元件(1)至少局部地由鋼構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的連接元件，其特征在于，所述鋼是鍛造的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的連接元件，其特征在于，所述鋼是多次鍛造的。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16之一的連接元件，其特征在于，兩個間隔元件(4)在縱軸線 (5)的方向上相繼地安置。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17之一的連接元件，其特征在于，所述間隔元件(4)構(gòu)造成不同長度的間隔元件的模塊化系統(tǒng)的一個元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求11至18之一的連接元件，其特征在于，在相互連接的構(gòu)件中的至少一個中，在焊接部(6)的中心區(qū)域中安置一凹部，該凹部至少局部地被焊接部(6)填充。
全文摘要
該方法用于制造連接元件(1)。這些連接元件(1)用于耦合在石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域中使用的功能元件。該連接元件具有兩個端頭(2，3)以及至少一個將這些端頭相互連接的間隔元件(4)。至少一個間隔元件(4)通過壓焊與這些端頭(2，3)中的至少一個連接。
文檔編號B23K9/20GK102202828SQ200980137970
公開日2011年9月28日 申請日期2009年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者C·霍夫曼, H·容格, J·盧茨赫夫特, J·格羅特赫爾 申請人:布洛姆福斯修理有限公司