CN104707907A - 将中空管加工成螺杆泵定子的模具及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具，该模具包括：第一成型模具，其包括沿纵长方向延伸的模腔，模腔具有多个依序连接的型腔单元，每个型腔单元具有窄径部和宽径部，模腔上内还突设有与定子的螺旋线相对应的第一突起。成型的第二成型模具，其与螺杆泵定子相对应，并包括成型上体和成型下体，第二成型模具具有与定子的螺旋线相对应的第二突起，第二成型模具具有能对第一成型模具加工后的中空管内腔中注入压力液的导流通道，以使成型上体和成型下体能对第一成型模具加工后的中空管进行定形。本发明还公开了利用此模具的成型方法，此方法克服了车床、铣床以及铸造等传统加工工艺在对薄壁金属定子加工精度不够，定子易变形的缺陷。

Description

将中空管加工成螺杆泵定子的模具及其成型方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具及其成型方法。

背景技术

螺杆泵主要依靠其转子和定子形成密封腔的容积变化来吸入和排出石油等液体的。近年来，随着蒸汽驱、SAGD等稠油热采技术在世界范围内广泛应用，为了满足稠油热采对温度(≧200℃)的技术需求，通常采用定子和转子都由金属材料制成的全金属螺杆泵进行热采。但全金属螺杆泵的定子与转子采用间隙配合，使得定子和转子形成的密封腔内存在间隙，这样在利用该全金属螺杆泵抽取石油时容易漏失。

对于此，现有技术中公开了一种申请号为201410030814.X，发明名称为“平衡式金属螺杆泵”的专利文献。其中该平衡式金属螺杆泵的定子为一金属材料制成的螺旋管柱，其与所述外泵筒之间具有间隙，该定子于其轴向及径向均具有柔性；所述定子顶部固定于所述外泵筒内侧，且所述定子顶部与所述外泵筒内侧的连接处留有连通所述间隙及外泵筒上方油管的压力补偿通道；所述转子为一外径能够与所述定子的螺旋管柱的内径配合形成抽油密封空间的螺杆。由于该金属定子在轴向和径向均具有柔性，泵筒与定子之间的间隙在液柱压力作用下，可自动补偿定子内部的压力，液柱压力升高则定子与转子之间的密封腔的间隙缩小，可以大幅度降低整泵的漏失量，提高泵效。

但是这种平衡式金属螺杆泵的定子因其采用厚度为2.5-3mm的金属管制成，在采用车床、铣床、铸造等传统加工工艺制造时，由于传统加工工艺的加工精度不能满足加工该薄壁金属定子的需要，且加工难度大，薄壁金属定子在加工过程中易受力变形。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具，利用本发明的将中空管加工成螺杆泵定子的模具可以加工现有技术中的平衡式金属螺杆泵的薄壁金属定子。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明公开了一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其中所述螺杆泵定子沿其自身纵长方向具有多个依序连接的定子单元，每个定子单元具有沿垂直于纵长方向凹陷的凹陷部和沿垂直于纵长方向突出的凸出部，所述螺杆泵定子的内壁向其内部突设有绕所述螺杆泵定子的纵长方向螺旋延伸的螺旋线，其特征在于，所述模具包括：

第一成型模具，其包括沿纵长方向延伸的模腔，所述模腔具有多个依序连接的型腔单元，每个所述型腔单元具有窄径部和宽径部，所述窄径部的截面半径小于所述凹陷部的截面半径，所述宽径部的截面半径大于所述中空管的截面半径，所述模腔上内还突设有与所述定子的螺旋线相对应的第一突起，以对所述螺杆泵定子的螺旋线进行预成型。

第二成型模具，其与所述螺杆泵定子相对应，并包括成型上体和能与所述成型上体对应压合的成型下体，所述第二成型模具具有与所述定子的螺旋线相对应的第二突起，以对所述螺杆泵定子的螺纹线进行成型，所述第二成型模具具有能对所述第一成型模具加工后的中空管内腔中注入压力液的导流通道，以使所述成型上体和所述成型下体能对所述第一成型模具加工后的中空管进行定形。

优选地，所述第一成型模具包括沿其纵长方向延伸的第一本体，以及分别位于所述第一本体两侧且沿纵长方向相对的第二本体和第三本体，所述模腔由所述第一本体、所述第二本体以及所述第三本体包围而成。

优选地，所述第一本体、所述第二本体以及所述第三本体一体式构造。

优选地，所述将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括上箱体和与所述上箱体能够盖合的下箱体，所述成型上体位于所述上箱体内，所述成型下体位于所述下箱体内，所述下箱体的上端面上具有凹槽，所述上箱体的下端面上具有与所述下箱体的凹槽对应的凸起，所述凸起能与所述凹槽卡合固定。

优选地，将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括位于所述成型下体一端的第一密封体以及位于所述成型上体一端且与所述第一密封体相对应的第二密封体，所述第一密封体能够与所述第二密封体压合密封，所述第一密封体与所述第二密封体的内表面均设有与所述第一成型模具加工后的中空管两端形状相对应的第一凹腔和第二凹腔。

优选地，所述将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括位于所述成型下体另一端的第三密封体以及位于所述成型上体另一端且与所述第三密封体相对应的第四密封体，所述第三密封体能够与所述第四密封体压合密封，所述第三密封体与所述第四密封体的内表面均设有与第一成型模具加工后的中空管两端形状相对应的第三凹腔和第四凹腔。

本发明还公开了一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

将中空管挤入第一成型模具的模腔中；

第一成型模具对至少部分的中空管进行挤压，并由第一成型模具的第一突起对中空管的内壁模压；

旋转装置带动中空管在第一成型模具的模腔内转动，加工出预成型的螺纹线；

自第一成型模具中取出预定形状的中空管，将预定形状的中空管放入所述第二成型模具的成型下体中；

将成型上体压合在成型下体上，并自导流通道向中空管内注入压力液，以使预定形状的中空管受压膨胀成型为定子。

优选地，本发明还包括以下步骤：上箱体的凸起与下箱体的凹槽相互卡合，以使得所述上箱体与所述下箱体相互盖合，在上箱体的四角上攻入固定件，使得上箱体与下箱体螺纹连接固定。

优选地，本发明还包括以下步骤：将预定形状的中空管放置于第二成型模具的成型下体时，使预定形状的中空管的两端部分别放置于第一密封体和第三密封体的第一凹腔和第三凹腔内，使第二密封体与第四密封体分别盖在第一密封体与第三密封体的上端面上，以使得第一密封体与第二密封体密封，第三密封体与第四密封体密封。

优选地，所述压力液的压力为250Mpa-350Mpa。

本发明的优点是：与现有技术相比，本发明将中空管加工成螺杆泵定子的模具利用模具进行预成型和成型两次加工工艺来加工薄壁金属定子，克服了车床、铣床以及铸造等传统加工工艺在对薄壁金属定子加工精度不够，定子易变形的缺陷。本发明具有结构简单、操作方便、安全可靠的特点。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1示出了本发明的第一成型模具的侧视图；

图2示出了本发明的第一成型模具的俯视图；

图3示出了本发明的第一成型模具的剖面图；

图4示出了本发明的第二成型模具的结构示意图。

以上附图的附图标记：1、模腔；2、型腔单元；3、窄径部；4、宽径部；5、第一突起；6、成型上体；7、成型下体；8、第二突起；9、导流通道；10、第一本体；11、第二本体；12、第三本体；13、上箱体；14、下箱体；15、第一密封体；151、第一凹腔；16、第二密封体；161、第二凹腔；17、第三密封体；171、第三凹腔；18、第四密封体；181、第四凹腔。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

本发明提供了一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其中所述螺杆泵定子(图中未示出)沿其自身纵长方向具有多个依序连接的定子单元，每个定子单元具有沿垂直于纵长方向凹陷的凹陷部和沿垂直于纵长方向突出的凸出部，所述螺杆泵定子的内壁向其内部突设有绕所述螺杆泵定子的纵长方向螺旋延伸的螺旋线，其特征在于，所述模具包括：

第一成型模具，请参阅附图2和附图3，其包括沿纵长方向延伸的模腔1，所述模腔1具有多个依序连接的型腔单元2，每个所述型腔单元2具有窄径部3和宽径部4，所述窄径部3的截面半径小于所述凹陷部的截面半径，所述宽径部4的截面半径大于所述中空管的截面半径，所述模腔1内还突设有与所述定子的螺旋线相对应的第一突起5，以对所述螺杆泵定子的螺旋线进行预成型；

第二成型模具，请参阅附图4，其与所述螺杆泵定子相对应，并包括成型上体6和能与所述成型上体6对应压合的成型下体7，所述第二成型模具具有与所述定子的螺旋线相对应的第二突起8，以对所述螺杆泵定子的螺纹线进行成型，所述第二成型模具具有能对所述第一成型模具加工后的中空管内腔中注入压力液的导流通道9，以使所述成型上体6和所述成型下体7能对所述第一成型模具加工后的中空管进行定形。

具体地，第一成型模具的模腔1大致呈“凹”字形，模腔1内绕其内壁环设有与金属定子的螺旋线形状相对应的第一突起5，第一突起5沿模腔1的纵长方向延伸。模腔1的内表面的窄径部3和宽径部4可以模压中空管的壁面，使得圆柱形的中空管被模压成具有带螺旋的预定形状中空管。

第二成型模具具有成型上体6和成型下体7，成型上体6与成型下体7能够相互压合，成型上体6与成型下体7的内表面上的第二突起8与螺杆泵的金属定子螺旋线形状相对应。第二成型模具具有能对第一成型模具加工后的中空管内腔中注入压力液的导流通道9，向该导流通道9内注入压力液，可以使得预成型后的中空管壁面与第二成型模具的成型上体6和成型下体7的表面贴合，进而使得该预定形状的中空管最终成为螺杆泵的定子。

本发明利用模具进行预成型和成型两次加工工艺来加工薄壁金属定子，克服了车床、铣床以及铸造等传统加工工艺在对薄壁金属定子加工精度不够，定子易变形的缺陷。本发明具有结构简单、操作方便、安全可靠的特点。

请参阅附图1，优选地，第一成型模具包括沿其纵长方向延伸的第一本体10，以及分别位于第一本体10两侧且沿纵长方向相对的第二本体11和第三本体12，模腔1由第一本体10、第二本体11以及第三本体12包围而成。具体地，第一本体10构成了第一成型模具模腔1的底面，第二本体11以及第三本体12分别构成该模腔1的侧面。

优选地，第一本体10、第二本体11以及第三本体12一体式构造。

另外，将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括上箱体13和与上箱体13能够盖合的下箱体14，成型上体6位于上箱体13内，成型下体7位于下箱体14内，下箱体14的上端面上具有凹槽(图中未示出)，上箱体13的下端面上具有与下箱体14的凹槽对应的凸起(图中未示出)，凸起能与凹槽卡合固定。具体地，可以把成型上体6与成型下体7分别放置于上箱体13和下箱体14的内部，通过上箱体13与下箱体14的压合进一步固定成型上体6与成型下体7。优选地，还可以在上箱体13与下箱体14压合后，在上箱体13的四角上攻入固定件(图中未示出)，使上箱体13与下箱体14连接固定，以使得上下箱体能够承受其内部的液压力。

另外，将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括位于成型下体7一端的第一密封体15以及位于成型上体6一端且与第一密封体15相对应的第二密封体16，第一密封体15能够与第二密封体16压合密封，第一密封体15与第二密封体16的内表面均设有与第一成型模具加工后的中空管两端形状相对应的第一凹腔151和第二凹腔161。

将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括位于成型下体7另一端的第三密封体17以及位于成型上体6另一端且与第三密封体17相对应的第四密封体18，第三密封体17能够与第四密封体18压合密封，第三密封体17与第四密封体18的内表面均设有与第一成型模具加工后的中空管两端形状相对应的第三凹腔171和第四凹腔181。

采用第一密封体15与第二密封体16配合，第三密封体17与第四密封体18配合，分别密封夹持住预成型后的中空管柱两端，然后向预成型后的中空管内注入压力液，液压力使中空管沿成型模具的成型上体6与成型下体7形成的模腔内膨胀，使中空管的壁面与模腔壁面以及第二突起8相贴合，这样就使得中空管胀形成定子的形状。

本发明还公开了一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具的成型方法，该方法包括以下步骤：将中空管挤入第一成型模具的模腔1中；

第一成型模具对至少部分的中空管进行挤压，并由第一成型模具的第一突起5对中空管的内壁模压；

旋转装置带动中空管在第一成型模具的模腔1内转动，加工出预成型的螺纹线；

自第一成型模具中取出预定形状的中空管，将预定形状的中空管放入所述第二成型模具的成型下体7中；

将成型上体6压合在成型下体7上，并自导流通道9向中空管内注入压力液，以使预定形状的中空管受压膨胀成型为定子。具体地，压力液的压力为250Mpa-350Mpa

优选地，该方法还包括以下步骤：上箱体13的凸起与下箱体14的凹槽相互卡合，以使得上箱体13与下箱体14相互盖合，在上箱体13的四角上攻入固定件，使得上箱体13与下箱体14连接固定。具体地，在把预成型后的中空管放置于成型上体6与成型下体7之间后再盖合上箱体13与下箱体14，使成型上体6与成型下体7放置于上箱体13与下箱体14中。

另外，该方法还包括以下步骤：将预定形状的中空管放置于第二成型模具的成型下体7时，使预定形状的中空管的两端部分别放置于第一密封体15和第三密封体17的第一凹腔151和第三凹腔171内，使第二密封体16与第四密封体18分别盖在第一密封体15与第三密封体17的上端面上。然后向密封体内的中空管中注入高压液体使中空管胀形成为螺杆泵的定子。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其中所述螺杆泵定子沿其自身纵长方向具有多个依序连接的定子单元，每个定子单元具有沿垂直于纵长方向凹陷的凹陷部和沿垂直于纵长方向突出的凸出部，所述螺杆泵定子的内壁向其内部突设有绕所述螺杆泵定子的纵长方向螺旋延伸的螺旋线，其特征在于，所述模具包括：

第一成型模具，其包括沿纵长方向延伸的模腔，所述模腔具有多个依序连接的型腔单元，每个所述型腔单元具有窄径部和宽径部，所述窄径部的截面半径小于所述凹陷部的截面半径，所述宽径部的截面半径大于所述中空管的截面半径，所述模腔上内还突设有与所述定子的螺旋线相对应的第一突起，以对所述螺杆泵定子的螺旋线进行预成型；

第二成型模具，其与所述螺杆泵定子相对应，并包括成型上体和能与所述成型上体对应压合的成型下体，所述第二成型模具具有与所述定子的螺旋线相对应的第二突起，以对所述螺杆泵定子的螺纹线进行成型，所述第二成型模具具有能对所述第一成型模具加工后的中空管内腔中注入压力液的导流通道，以使所述成型上体和所述成型下体能对所述第一成型模具加工后的中空管进行定形。

2.根据权利要求1所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其特征在于：所述第一成型模具包括沿其纵长方向延伸的第一本体，以及分别位于所述第一本体两侧且沿纵长方向相对的第二本体和第三本体，所述模腔由所述第一本体、所述第二本体以及所述第三本体包围而成。

3.根据权利要求2所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其特征在于：所述第一本体、所述第二本体以及所述第三本体一体式构造。

4.根据权利要求1所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其特征在于：所述将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括上箱体和与所述上箱体能够盖合的下箱体，所述成型上体位于所述上箱体内，所述成型下体位于所述下箱体内，所述下箱体的上端面上具有凹槽，所述上箱体的下端面上具有与所述下箱体的凹槽对应的凸起，所述凸起能与所述凹槽卡合固定。

5.根据权利要求1所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其特征在于：将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括位于所述成型下体一端的第一密封体以及位于所述成型上体一端且与所述第一密封体相对应的第二密封体，所述第一密封体能够与所述第二密封体压合密封，所述第一密封体与所述第二密封体的内表面均设有与所述第一成型模具加工后的中空管两端形状相对应的第一凹腔和第二凹腔。

6.根据权利要求5所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具，其特征在于：所述将中空管加工成螺杆泵定子的模具还包括位于所述成型下体另一端的第三密封体以及位于所述成型上体另一端且与所述第三密封体相对应的第四密封体，所述第三密封体能够与所述第四密封体压合密封，所述第三密封体与所述第四密封体的内表面均设有与第一成型模具加工后的中空管两端形状相对应的第三凹腔和第四凹腔。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

将中空管挤入第一成型模具的模腔中；

第一成型模具对至少部分的中空管进行挤压，并由第一成型模具的第一突起对中空管的内壁模压；

旋转装置带动中空管在第一成型模具的模腔内转动，加工出预成型的螺纹线；

自第一成型模具中取出预定形状的中空管，将预定形状的中空管放入所述第二成型模具的成型下体中；

将成型上体压合在成型下体上，并自导流通道向中空管内注入压力液，以使预定形状的中空管受压膨胀成型为定子。

8.根据权利要求7所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具的成型方法，其特征在于，还包括以下步骤：上箱体的凸起与下箱体的凹槽相互卡合，以使得所述上箱体与所述下箱体相互盖合，在上箱体的四角上攻入固定件，使得上箱体与下箱体螺纹连接固定。

9.根据权利要求7所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具的成型方法，其特征在于，还包括以下步骤：将预定形状的中空管放置于第二成型模具的成型下体时，使预定形状的中空管的两端部分别放置于第一密封体和第三密封体的第一凹腔和第三凹腔内，使第二密封体与第四密封体分别盖在第一密封体与第三密封体的上端面上，以使得第一密封体与第二密封体密封，第三密封体与第四密封体密封。

10.根据权利要求7所述的将中空管加工成螺杆泵定子的模具的成型方法，其特征在于：所述压力液的压力为250Mpa-350Mpa。