一種螺杆式抽油泵定子的加工方法
2023-07-29 12:50:16
一種螺杆式抽油泵定子的加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步驟：S1、利用內表面為預定螺旋曲面的外模具對鋼管進行一次成形，直至鋼管外壁與外模具的內表面緊密貼合；S2、利用外表面為所述預定螺旋曲面的內模具對經步驟S1處理的鋼管進行二次成形，直至鋼管內壁與內模具的外表面緊密貼合；S3、對經步驟S2處理的鋼管進行淬火、退火和鍍硬鉻處理，最終得到螺杆式抽油泵定子。利用本發明加工得到的定子無需使用襯套，可克服橡膠襯套易老化和工作溫度低的缺點，同時，還具有定/轉子配合精度較高等優點。
【專利說明】一種螺杆式抽油泵定子的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及油田開採設備製造，具體涉及一種螺杆式抽油泵定子的加工方法。
【背景技術】
[0002]螺杆式抽油泵(screw-pump)在上個世紀二十年代由法國人勒內.姆瓦諾(Ren6Moineau)發明，原本應用於泵、壓縮機械或馬達中，直到上個世紀八十年代，螺杆式抽油泵才被用作石油工業的人工舉升設備，並從九十年代中期起，得到廣泛應用。
[0003]螺杆式抽油泵的運動部件少，沒有閥件和複雜的流道，油流擾動小，流量均勻，在開採高粘度、高含砂和含氣量較大的原油時，同其他抽油設備相比具有獨特的優點。典型的螺杆式抽油泵結構如圖1所示，其主要工作部件為螺杆定子I和轉子2。其中，定子I包括泵筒11和襯套12，襯套12 —般在泵筒11內表面澆注彈性材料(例如丁腈橡膠)而形成。
[0004]但是，常規的螺杆式抽油泵存在以下缺點:一方面，作為襯套12的橡膠材料易與石油中的化學物質發生反應而老化，其工作溫度也有限；另一方面，橡膠襯套12內表面是厚薄不均的螺旋曲面，如圖1所示，當螺杆式抽油泵工作時，轉子2與定子I摩擦和衝擊產生熱能，會使定子I的內腔變小，增大摩擦損失，從而降低機械效率。因此，這些缺點嚴重製約了螺杆式抽油泵的壽命和效率。
【發明內容】
[0005]鑑於此，本發明的目的在於提出一種螺杆式抽油泵定子的加工方法，該抽油泵定子無需使用襯套，其內表面直接與轉子接觸，從而提高螺杆式抽油泵的壽命和工作效率。
[0006]為實現以上發明目的，本發明採用以下技術方案:
[0007]—種螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步驟:
[0008]S1、利用內表面為預定螺旋曲面的外模具對鋼管進行一次成形，其中，將鋼管套入外模具的內腔並使用夾具固定並封閉鋼管兩端，然後，將液體注入鋼管中使其充滿鋼管內腔，最後，增大液體的壓力使得鋼管沿徑向膨脹，直至鋼管外壁與外模具的內表面緊密貼合；
[0009]S2、利用外表面為所述預定螺旋曲面的內模具對經步驟SI處理的鋼管進行二次成形，其中，將內模具套入對經步驟Si處理的鋼管的內腔，然後，將鋼管置於封閉的液壓腔中，向液壓腔中注入液體，增加液體壓力，使鋼管沿徑向壓縮，直至鋼管內壁與內模具的外表面緊密貼合；
[0010]S3、對經步驟S2處理的鋼管進行淬火、退火和鍍硬鉻處理，最終得到螺杆式抽油泵定子，其中，鋼管使用 0.75 ?0.85% C.0, 15 ?0.3% Si,0.15 ?0.35% Mn、L O ?L 6%Cr的鋼材，將步驟S2處理後的鋼管加熱至820?840°C進行淬火，然後在760?800°C溫度下進行退火，最後進行鍍硬鉻處理，在鋼管的內壁表面鍍一層鉻鍍層。
[0011]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:由於無需使用襯套，利用本發明製造方法得到的螺杆式抽油泵可克服橡膠襯套易老化和工作溫度低的缺點，同時，還具有定/轉子配合精度較高等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]參照下面的說明，結合附圖，可以對本發明有最佳的理解。在附圖中，相同的部分可由相同的標號表不。
[0013]圖1是常規螺杆式抽油泵的結構示意圖；
[0014]圖2是本發明實施例的定子加工方法流程；
[0015]圖3是本發明實施例利用外模具進行一次成形的示意圖；
[0016]圖4是本發明實施例一次成形後的鋼管形狀示意圖；
[0017]圖5是本發明實施例利用內模具進行二次成形的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及示例性實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的示例性實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明的適用範圍。
[0019]如圖2所示，本發明實施例的螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步驟:
[0020]S1、利用內表面為預定螺旋曲面的外模具對鋼管進行一次成形。
[0021]如圖3所示，外模具4可以為組合模具，分為上下兩部分，工作時，將上下兩部分組合在一起並固定，從而提供一個完整螺旋曲面的內表面41，並且固定後該內表面41的最短內徑應略大於鋼管3的外徑。組合模具具有便於組裝和拆卸的優點，但是在對鋼管3進行成形時，需要使用外力將上下兩部分固定在一起，模具組件之間容易出現鬆動，因而難以保證成形質量。作為優選，可以使用圓筒形狀的整體模具，其內表面41為需要的預定螺旋曲面，外表面為圓柱面(實際上，外表面也可以不作要求)，並且如前所述，內表面41的最短內徑應略大於鋼管的外徑。其中，根據需要選擇具有不同螺旋曲面內表面41的模具。由於螺杆式抽油泵的定子頭數比轉子頭數多I頭，因此定子的內表面通常為雙螺旋曲面或多螺旋曲面。
[0022]無論外模具採用組合式還是整體式，工作時，將鋼管3套入外模具4的內腔並使用夾具5固定並封閉鋼管3兩端，然後，將液體(未示出)注入鋼管3中使其充滿鋼管內腔，最後，增大液體的壓力使得鋼管3沿徑向膨脹，直至鋼管3外壁與外模具4的內表面緊密貼合，如圖4所示。由此，鋼管3被初步加工為內外壁為螺旋曲面的形狀。其中，液體可以採用水或者液壓油。在特定實施例中，可以在鋼管3兩端的夾具5中央沿軸向各設置一液壓杆6，利用驅動裝置驅動兩個液壓杆6相向運動，從而壓縮鋼管內部的液體，增大液體壓力，實現液壓加工。需要指出，液壓加工是現有技術，被廣泛應用於汽車、飛機零部件製造過程中。與電解、拉削、成形銑削等加工方法相比，液壓加工具有工藝簡單、效率較高等優點。
[0023]另外，在成形過程中，鋼管3和/或液體(特別是液壓油)可被加熱，以提高鋼材的延展性，從而降低液壓加工所需的壓力。例如，可以對鋼管3採用電加熱的方法，即對鋼管3施以一定強度的電流，此時鋼管3等效為一電阻，電流流過該等效電阻而產生熱能。
[0024]S2、利用外表面為所述預定螺旋曲面的內模具對經步驟SI處理的鋼管進行二次成形。[0025]在步驟SI的成形過程中，外模具4與鋼管3的外表面緊密貼合，理論上能夠保證較高的加工精度。但是，實際工作中，螺杆式抽油泵轉子是與定子的內表面相接觸，因此，需要確保最後加工得到的定子內表面具有良好的精度。為此，需要利用內模具對鋼管3進行二次成形。
[0026]如圖5所不，內模具7 —般為整體式模具,其外表面為與外模具4的內表面相同的螺旋曲面，並且其最大外徑應略小於經步驟SI處理後鋼管3的最小內徑。工作時，將內模具7套入鋼管3的內腔，然後，將鋼管3置於封閉的液壓腔8中，向液壓腔中注入液體(水或液壓油)，增加液體壓力，使鋼管3沿徑向壓縮，直至鋼管3內壁與內模具7的外表面緊密貼合。由此，能夠保證鋼管3內壁具有較高的精度。
[0027]液壓加工完成後，由於鋼管3內部應力的存在，鋼管3內壁與內模具7之間實際上仍然會存在一定的空隙，因此，可以向鋼管3內壁與內模具7之間注入潤滑劑，待充分潤滑後，再沿螺線方向旋轉內模具7，使其沿軸向緩慢運動，最終將其從鋼管3中取出。
[0028]S3、對經步驟S2處理的鋼管進行淬火、退火和鍍硬鉻處理，最終得到螺杆式抽油泵定子。
[0029]經步驟S2處理後，定子已經初步成形，但還需要對定子進行硬化處理，以提高其抗磨性能，延長工作壽命。
[0030]定子鋼管3應採用具有一定延展性的鋼材。在特定實施例中，可以使用0.75?
0.85% C.0, 15 ?0.3% Si,0.15 ?0.35% Mn、L O ?L 6% Cr 的鋼材。將步驟 S2 處理後的鋼管3加熱至820?840°C進行淬火，然後在760?80(TC溫度下進行退火，最後進行鍍硬鉻處理，在鋼管3的內壁表面鍍一層鉻鍍層。其中，鉻鍍層的厚度優選為20?30 μ m。鍍硬鉻處理可以採用傳統的表面電鍍技術，本發明不予贅述。
[0031]由於經過了兩次成形過程，最終加工得到的定子(尤其是內表面)的精度得到了保證，可以無需使用襯套，其內表面直接與轉子接觸，組裝成螺杆式抽油泵。
[0032]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步驟: 51、利用內表面為預定螺旋曲面的外模具對鋼管進行一次成形，其中，將鋼管套入外模具的內腔並使用夾具固定並封閉鋼管兩端，然後，將液體注入鋼管中使其充滿鋼管內腔，最後，增大液體的壓力使得鋼管沿徑向膨脹，直至鋼管外壁與外模具的內表面緊密貼合； 52、利用外表面為所述預定螺旋曲面的內模具對經步驟SI處理的鋼管進行二次成形，其中，將內模具套入對經步驟SI處理的鋼管的內腔，然後，將鋼管置於封閉的液壓腔中，向液壓腔中注入液體，增加液體壓力，使鋼管沿徑向壓縮，直至鋼管內壁與內模具的外表面緊密貼合； 53、對經步驟S2處理的鋼管進行淬火、退火和鍍硬鉻處理，最終得到螺杆式抽油泵定子，其中，所述鋼管使用 0.75 ?0.85% C.0.15 ?0.3% Si,0.15 ?0.35%Mn、L O ?L 6%Cr的鋼材，將步驟S2處理後的鋼管加熱至820?840°C進行淬火，然後在760?800°C溫度下進行退火，最後進行鍍硬鉻處理，在鋼管的內壁表面鍍一層鉻鍍層。
2.根據權利要求1所述的方法，步驟SI中，所述外模具為組合式或整體式模具。
3.根據權利要求1所述的方法，步驟SI中，鋼管和/或液體被加熱，以提高鋼材的延展性。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，對鋼管進行電加熱，即對鋼管施以一定強度的電流，使得電流流過該鋼管而產生熱能。
5.根據權利要求1所述的方法，步驟S2中，所述內模具一般為整體式模具。
6.根據權利要求1所述的方法，步驟S3中，所述鉻鍍層厚度優選為20?30μ m。
【文檔編號】B23P15/00GK103878547SQ201410084489
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】郭健, 郭小芳 申請人:江蘇長城石油裝備製造有限公司