一种螺杆式抽油泵定子的加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步骤：S1、利用内表面为预定螺旋曲面的外模具对钢管进行一次成形，直至钢管外壁与外模具的内表面紧密贴合；S2、利用外表面为所述预定螺旋曲面的内模具对经步骤S1处理的钢管进行二次成形，直至钢管内壁与内模具的外表面紧密贴合；S3、对经步骤S2处理的钢管进行淬火、退火和镀硬铬处理，最终得到螺杆式抽油泵定子。利用本发明加工得到的定子无需使用衬套，可克服橡胶衬套易老化和工作温度低的缺点，同时，还具有定/转子配合精度较高等优点。
【专利说明】一种螺杆式抽油泵定子的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油田开采设备制造，具体涉及一种螺杆式抽油泵定子的加工方法。
【背景技术】
[0002]螺杆式抽油泵(screw-pump)在上个世纪二十年代由法国人勒内.姆瓦诺(Ren6Moineau)发明，原本应用于泵、压缩机械或马达中，直到上个世纪八十年代，螺杆式抽油泵才被用作石油工业的人工举升设备，并从九十年代中期起，得到广泛应用。
[0003]螺杆式抽油泵的运动部件少，没有阀件和复杂的流道，油流扰动小，流量均匀，在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，同其他抽油设备相比具有独特的优点。典型的螺杆式抽油泵结构如图1所示，其主要工作部件为螺杆定子I和转子2。其中，定子I包括泵筒11和衬套12，衬套12 —般在泵筒11内表面浇注弹性材料(例如丁腈橡胶)而形成。
[0004]但是，常规的螺杆式抽油泵存在以下缺点:一方面，作为衬套12的橡胶材料易与石油中的化学物质发生反应而老化，其工作温度也有限；另一方面，橡胶衬套12内表面是厚薄不均的螺旋曲面，如图1所示，当螺杆式抽油泵工作时，转子2与定子I摩擦和冲击产生热能，会使定子I的内腔变小，增大摩擦损失，从而降低机械效率。因此，这些缺点严重制约了螺杆式抽油泵的寿命和效率。
【发明内容】
[0005]鉴于此，本发明的目的在于提出一种螺杆式抽油泵定子的加工方法，该抽油泵定子无需使用衬套，其内表面直接与转子接触，从而提高螺杆式抽油泵的寿命和工作效率。
[0006]为实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步骤:
[0008]S1、利用内表面为预定螺旋曲面的外模具对钢管进行一次成形，其中，将钢管套入外模具的内腔并使用夹具固定并封闭钢管两端，然后，将液体注入钢管中使其充满钢管内腔，最后，增大液体的压力使得钢管沿径向膨胀，直至钢管外壁与外模具的内表面紧密贴合；
[0009]S2、利用外表面为所述预定螺旋曲面的内模具对经步骤SI处理的钢管进行二次成形，其中，将内模具套入对经步骤Si处理的钢管的内腔，然后，将钢管置于封闭的液压腔中，向液压腔中注入液体，增加液体压力，使钢管沿径向压缩，直至钢管内壁与内模具的外表面紧密贴合；
[0010]S3、对经步骤S2处理的钢管进行淬火、退火和镀硬铬处理，最终得到螺杆式抽油泵定子，其中，钢管使用 0.75 ?0.85% C.0, 15 ?0.3% Si,0.15 ?0.35% Mn、L O ?L 6%Cr的钢材，将步骤S2处理后的钢管加热至820?840°C进行淬火，然后在760?800°C温度下进行退火，最后进行镀硬铬处理，在钢管的内壁表面镀一层铬镀层。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:由于无需使用衬套，利用本发明制造方法得到的螺杆式抽油泵可克服橡胶衬套易老化和工作温度低的缺点，同时，还具有定/转子配合精度较高等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]参照下面的说明，结合附图，可以对本发明有最佳的理解。在附图中，相同的部分可由相同的标号表不。
[0013]图1是常规螺杆式抽油泵的结构示意图；
[0014]图2是本发明实施例的定子加工方法流程；
[0015]图3是本发明实施例利用外模具进行一次成形的示意图；
[0016]图4是本发明实施例一次成形后的钢管形状示意图；
[0017]图5是本发明实施例利用内模具进行二次成形的示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的适用范围。
[0019]如图2所示，本发明实施例的螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步骤:
[0020]S1、利用内表面为预定螺旋曲面的外模具对钢管进行一次成形。
[0021]如图3所示，外模具4可以为组合模具，分为上下两部分，工作时，将上下两部分组合在一起并固定，从而提供一个完整螺旋曲面的内表面41，并且固定后该内表面41的最短内径应略大于钢管3的外径。组合模具具有便于组装和拆卸的优点，但是在对钢管3进行成形时，需要使用外力将上下两部分固定在一起，模具组件之间容易出现松动，因而难以保证成形质量。作为优选，可以使用圆筒形状的整体模具，其内表面41为需要的预定螺旋曲面，外表面为圆柱面(实际上，外表面也可以不作要求)，并且如前所述，内表面41的最短内径应略大于钢管的外径。其中，根据需要选择具有不同螺旋曲面内表面41的模具。由于螺杆式抽油泵的定子头数比转子头数多I头，因此定子的内表面通常为双螺旋曲面或多螺旋曲面。
[0022]无论外模具采用组合式还是整体式，工作时，将钢管3套入外模具4的内腔并使用夹具5固定并封闭钢管3两端，然后，将液体(未示出)注入钢管3中使其充满钢管内腔，最后，增大液体的压力使得钢管3沿径向膨胀，直至钢管3外壁与外模具4的内表面紧密贴合，如图4所示。由此，钢管3被初步加工为内外壁为螺旋曲面的形状。其中，液体可以采用水或者液压油。在特定实施例中，可以在钢管3两端的夹具5中央沿轴向各设置一液压杆6，利用驱动装置驱动两个液压杆6相向运动，从而压缩钢管内部的液体，增大液体压力，实现液压加工。需要指出，液压加工是现有技术，被广泛应用于汽车、飞机零部件制造过程中。与电解、拉削、成形铣削等加工方法相比，液压加工具有工艺简单、效率较高等优点。
[0023]另外，在成形过程中，钢管3和/或液体(特别是液压油)可被加热，以提高钢材的延展性，从而降低液压加工所需的压力。例如，可以对钢管3采用电加热的方法，即对钢管3施以一定强度的电流，此时钢管3等效为一电阻，电流流过该等效电阻而产生热能。
[0024]S2、利用外表面为所述预定螺旋曲面的内模具对经步骤SI处理的钢管进行二次成形。[0025]在步骤SI的成形过程中，外模具4与钢管3的外表面紧密贴合，理论上能够保证较高的加工精度。但是，实际工作中，螺杆式抽油泵转子是与定子的内表面相接触，因此，需要确保最后加工得到的定子内表面具有良好的精度。为此，需要利用内模具对钢管3进行二次成形。
[0026]如图5所不，内模具7 —般为整体式模具,其外表面为与外模具4的内表面相同的螺旋曲面，并且其最大外径应略小于经步骤SI处理后钢管3的最小内径。工作时，将内模具7套入钢管3的内腔，然后，将钢管3置于封闭的液压腔8中，向液压腔中注入液体(水或液压油)，增加液体压力，使钢管3沿径向压缩，直至钢管3内壁与内模具7的外表面紧密贴合。由此，能够保证钢管3内壁具有较高的精度。
[0027]液压加工完成后，由于钢管3内部应力的存在，钢管3内壁与内模具7之间实际上仍然会存在一定的空隙，因此，可以向钢管3内壁与内模具7之间注入润滑剂，待充分润滑后，再沿螺线方向旋转内模具7，使其沿轴向缓慢运动，最终将其从钢管3中取出。
[0028]S3、对经步骤S2处理的钢管进行淬火、退火和镀硬铬处理，最终得到螺杆式抽油泵定子。
[0029]经步骤S2处理后，定子已经初步成形，但还需要对定子进行硬化处理，以提高其抗磨性能，延长工作寿命。
[0030]定子钢管3应采用具有一定延展性的钢材。在特定实施例中，可以使用0.75?
0.85% C.0, 15 ?0.3% Si,0.15 ?0.35% Mn、L O ?L 6% Cr 的钢材。将步骤 S2 处理后的钢管3加热至820?840°C进行淬火，然后在760?80(TC温度下进行退火，最后进行镀硬铬处理，在钢管3的内壁表面镀一层铬镀层。其中，铬镀层的厚度优选为20?30 μ m。镀硬铬处理可以采用传统的表面电镀技术，本发明不予赘述。
[0031]由于经过了两次成形过程，最终加工得到的定子(尤其是内表面)的精度得到了保证，可以无需使用衬套，其内表面直接与转子接触，组装成螺杆式抽油泵。
[0032]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种螺杆式抽油泵定子加工方法，包括以下步骤: 51、利用内表面为预定螺旋曲面的外模具对钢管进行一次成形，其中，将钢管套入外模具的内腔并使用夹具固定并封闭钢管两端，然后，将液体注入钢管中使其充满钢管内腔，最后，增大液体的压力使得钢管沿径向膨胀，直至钢管外壁与外模具的内表面紧密贴合； 52、利用外表面为所述预定螺旋曲面的内模具对经步骤SI处理的钢管进行二次成形，其中，将内模具套入对经步骤SI处理的钢管的内腔，然后，将钢管置于封闭的液压腔中，向液压腔中注入液体，增加液体压力，使钢管沿径向压缩，直至钢管内壁与内模具的外表面紧密贴合； 53、对经步骤S2处理的钢管进行淬火、退火和镀硬铬处理，最终得到螺杆式抽油泵定子，其中，所述钢管使用 0.75 ?0.85% C.0.15 ?0.3% Si,0.15 ?0.35%Mn、L O ?L 6%Cr的钢材，将步骤S2处理后的钢管加热至820?840°C进行淬火，然后在760?800°C温度下进行退火，最后进行镀硬铬处理，在钢管的内壁表面镀一层铬镀层。
2.根据权利要求1所述的方法，步骤SI中，所述外模具为组合式或整体式模具。
3.根据权利要求1所述的方法，步骤SI中，钢管和/或液体被加热，以提高钢材的延展性。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，对钢管进行电加热，即对钢管施以一定强度的电流，使得电流流过该钢管而产生热能。
5.根据权利要求1所述的方法，步骤S2中，所述内模具一般为整体式模具。
6.根据权利要求1所述的方法，步骤S3中，所述铬镀层厚度优选为20?30μ m。
【文档编号】B23P15/00GK103878547SQ201410084489
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】郭健, 郭小芳 申请人:江苏长城石油装备制造有限公司