CN108274352A - 一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，包括至少一组装卡装置、动力驱动装置和至少三组抛光装置，所述装卡装置包括位于左右两侧的装卡立架以及两个装卡立架底部之间连接的底板，所述装卡立架内侧壁从上至下依次转动安装有仿形齿圈、中间齿轮以及工作齿圈，所述仿形齿圈内圈端面固定有用于夹装仿形转子的第一三爪卡盘，所述工作齿圈内圈端面固定有用于夹装待抛光螺杆的第二三爪卡盘，所述中间齿轮分别与仿形齿圈、工作齿圈啮合传动连接，所述仿形转子与待抛光螺杆的结构相同，所述动力驱动装置与仿形齿圈或工作齿圈啮合驱动连接。本发明抛光效率高，抛光后的螺杆精度高，设备成本低，比较环保。

Description

一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备

技术领域

本发明涉及螺杆抛光技术领域，具体为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备。

背景技术

螺杆泵转子型面精创后，需要进行抛光处理，因型面特殊，所以加工难度大，目前自制的抛光设备加工精度低、速度慢，难以满足生产和技术需求。螺杆抛光前表面质量是Ra25，加工后要求达到Ra0.4，长轴直径误差允许0.1；螺杆长度范围为4.6-10米，螺杆直径38-70mm。

使用这种抛光方法，因为设计结构的缺陷以及螺杆泵转子型面的结构特点，不能够有效的将螺杆表面全部抛光，且工作效率非常低，目前抛光速度是1.6—1.7米每小时，而且需要频繁更换砂带，同时，受砂带磨损情况的影响，表面抛光质量不均匀。

因为螺杆尺寸很大，很难找到满足该长度尺寸的数控机床，同时受加工成本的影响，也不能允许使用数控机床进行辅助抛光处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，包括至少一组装卡装置、动力驱动装置和至少三组抛光装置，所述装卡装置包括位于左右两侧的装卡立架以及两个装卡立架底部之间连接的底板，所述装卡立架内侧壁从上至下依次转动安装有仿形齿圈、中间齿轮以及工作齿圈，所述仿形齿圈内圈端面固定有用于夹装仿形转子的第一三爪卡盘，所述工作齿圈内圈端面固定有用于夹装待抛光螺杆的第二三爪卡盘，所述中间齿轮分别与仿形齿圈、工作齿圈啮合传动连接，所述仿形转子与待抛光螺杆的结构相同，所述动力驱动装置与仿形齿圈或工作齿圈啮合驱动连接；

所述抛光装置包括连杆、耳板架、移动底座机构以及移动导轨，连杆采用可伸缩式的杆体，所述移动导轨设置有两条，分别固定在待抛光螺杆下方两侧的底板上，且移动导轨与待抛光螺杆长度延伸方向平行，所述移动导轨上驱动安装有移动底座机构，移动底座机构上安装有连杆，连杆顶部通过张紧弹簧连接有支撑座；所述耳板架包括与连杆平行的架杆，所述架杆顶部设置有转轴座，位于仿形转子左侧的转轴座与位于仿形转子右侧的转轴座之间转动插装有仿形转轴，仿形转轴采用可伸缩式的转轴，所述仿形转轴位于仿形转子上方且与仿形转子的外壁滚动接触，所述转轴座上安装有驱动仿形转轴转动的第一马达，所述架杆底部设置有U型架，U型架上转动安装有砂带卷轴，且U型架上安装有驱动砂带卷轴转动的第二马达，位于待抛光螺杆左侧的砂带卷轴与位于待抛光螺杆右侧的砂带卷轴之间连接有用于打磨待抛光螺杆外壁的砂带，所述转轴座外侧延伸有架座，架座底面通过抛光回转支承与支撑座顶面转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述动力驱动装置包括动力支架，动力支架上转动安装有与仿形齿圈或工作齿圈啮合传动的动力齿轮，且动力支架上安装有与动力齿轮的动力轴端部驱动连接的动力马达。

作为本发明进一步的方案：所述抛光装置设置有三组，三组抛光装置上的砂带分别为用于初步打磨的低级砂带、用于二次打磨的中级砂带以及用于三次打磨的高级砂带。

作为本发明进一步的方案：还包括变轨装置，所述变轨装置包括与移动导轨平行的辅助导轨、设置在移动导轨两端底板上的可滑动齿板条、固定在底板侧壁上的变轨架以及变轨气缸，所述变轨架上安装有一组推动可滑动齿板条的变轨气缸，变轨气缸的伸缩杆端与可滑动齿板条的侧壁固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述辅助导轨、移动导轨以及可滑动齿板条均采用相同的导轨结构，辅助导轨与移动导轨的长度相同，所述导轨结构包括导轨基板，导轨基板上设置有相互平行的导向槽和齿条，所述移动底座机构包括移动底座，移动底座底部前端转动安装有与齿条啮合的移动齿轮，移动底座上安装有驱动移动齿轮转动的移动马达，移动底座底部后端转动安装有与导向槽配合的移动滚轮。

作为本发明进一步的方案：所述移动底座上滑动设置有连接座，所述连杆底部固定在连接座上，所述移动底座上还固定有驱动连接座滑动的位置调整气缸。

作为本发明进一步的方案：还包括托轮机构，所述托轮机构包括固定在底板上的托架，所述托架上支撑有位于待抛光螺杆下方的第一托板，第一托板上沿长度方向分布设置有多个轮架，轮架上转动安装有用于托起待抛光螺杆的托轮，所述托轮的直径从中间向两端逐渐增大设置。

作为本发明进一步的方案：所述托架上还支撑有位于仿形转子下方的第二托板，第二托板上沿长度方向分布设置有多个轮架，轮架上转动安装有用于托起仿形转子的托轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用仿形抛光的方式，能够有效地将螺杆表面全部抛光，抛光过程中砂带一次性应用，加工精度高、速度快，能够生产和技术需求；

2)砂带虽然使用寿命短，本发明的设备使用的砂带一次性应用，不用担心砂带磨损，导致抛光表面质量不均匀问题，不需要频繁更换砂带，而且砂带成本低；

3)本发明的设备可以同时对多根待抛光螺杆进行抛光，工作效率高，而且抛光装置中的砂带分低、中、高三个等级，依次对转子进行抛光，不用往复运动，抛光后的转子精度高，效率高；

4)抛光装置对转子抛光后，经过变换轨道，返回到初始位置，不影响后续的抛光工作；

5)由于转子比较长，此设备设有对螺杆与仿形转子进行支撑的托轮机构，不仅能起到对螺杆与仿形转子的支撑作用，而且安装或者抛光完后，方便安装或拆卸；

6)本发明的设备在仿形转子上设有滚动的仿形转轴，采用动力驱动的方式滚动，仿形转子与仿形转轴之间是滚动摩擦，因此减小仿形转轴与仿形转子之间的摩擦力，使抛光后螺杆的尺寸更精确；

7)本发明的设备夹持螺杆的工作齿圈与夹持仿形转子的仿形齿圈通过中间齿轮啮合，传动精度高而且稳定，抛光过程中，只需要夹紧螺杆即可，螺杆不需要旋转，节约能源；

8)本发明的设备抛光效率高，抛光后的螺杆精度高，设备成本低，比较环保。

附图说明

图1为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备立体的结构示意图；

图2为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备正面的结构示意图；

图3为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中装卡立架剖面的结构示意图；

图4为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中动力驱动装置剖面的结构示意图；

图5为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中变轨装置立体的结构示意图；

图6为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中变轨装置俯视的结构示意图；

图7为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中导轨结构的结构示意图；

图8为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中抛光装置正面的结构示意图；

图9为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中抛光装置侧面的结构示意图；

图10为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中带有部分剖视的抛光装置的结构示意图；

图11为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中C处放大的结构示意图；

图12为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中耳板架剖面的结构示意图；

图13为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中耳板架立体的结构示意图；

图14为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中A处放大的结构示意图；

图15为一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备中B处放大的结构示意图。

图中：1-装卡装置，11-装卡立架，12-仿形齿圈，13-齿轮回转支承，14-第一三爪卡盘，15-中间齿轮，17-工作齿圈，18-第二三爪卡盘，2-仿形转子，3-托轮机构，31-第二托板，32-第一托板，33-托轮，34-轮架，4-待抛光螺杆，5-变轨装置，51-变轨组件，511-变轨架，512-变轨气缸，52-辅助导轨，53-可滑动齿板条，531-导轨基板，532-齿条，533-导向槽，6-动力驱动装置，61-动力支架，62-动力马达，63-动力轴，64-动力齿轮，7-抛光装置，71-移动导轨，72-移动底座机构，721-移动底座，722-移动滚轮，723-移动齿轮，724-移动马达，725-位置调整气缸，726-连接座，73-耳板架，731-架杆，732-U型架，733-砂带卷轴，734-架座，735-转轴座，736-仿形转轴，737-第一马达，738-砂带，74-连杆，75-张紧弹簧，76-支撑座，77-抛光回转支承，8-底板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～15，本发明提供一种技术方案：一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，包括至少一组装卡装置1、动力驱动装置6和至少三组抛光装置7，所述装卡装置1包括位于左右两侧的装卡立架11以及两个装卡立架11底部之间连接的底板8，所述装卡立架11内侧壁从上至下依次转动安装有仿形齿圈12、中间齿轮15以及工作齿圈17，仿形齿圈12和工作齿圈17均通过齿轮回转支承13与装卡立架11连接，装卡立架11上对应仿形齿圈12和工作齿圈17开设有通孔，方便安装与拆卸待抛光螺杆4与仿形转子2；所述仿形齿圈12内圈端面固定有用于夹装仿形转子2的第一三爪卡盘14，所述工作齿圈17内圈端面固定有用于夹装待抛光螺杆4的第二三爪卡盘18，所述中间齿轮15分别与仿形齿圈12、工作齿圈17啮合传动连接，所述仿形转子2与待抛光螺杆4的结构相同，所述动力驱动装置6与仿形齿圈12或工作齿圈17啮合驱动连接；

装卡立架11上面的仿形齿圈12上的第一三爪卡盘14安装仿形转子2，装卡立架11下面的工作齿圈17上的第二三爪卡盘18安装需要抛光的待抛光螺杆4，在抛光过程中，待抛光螺杆4与仿形转子2不需要旋转，当抛光完后，通过动力驱动装置6带动仿形齿圈12或工作齿圈17旋转一定角度，然后，抛光装置7继续抛光。本实施例中，装卡装置1设置有三组，相邻装卡装置1的仿形齿圈12相互啮合传动。

请参阅图8～15，所述抛光装置7包括连杆74、耳板架73、移动底座机构72以及移动导轨71，连杆74采用可伸缩式的杆体，所述移动导轨71设置有两条，分别固定在待抛光螺杆4下方两侧的底板8上，且移动导轨71与待抛光螺杆4长度延伸方向平行，所述移动导轨71上驱动安装有移动底座机构72，移动底座机构72上安装有连杆74，连杆74顶部通过张紧弹簧75连接有支撑座76；所述耳板架73包括与连杆74平行的架杆731，所述架杆731顶部设置有转轴座735，位于仿形转子2左侧的转轴座735与位于仿形转子2右侧的转轴座735之间转动插装有仿形转轴736，仿形转轴736采用可伸缩式的转轴，所述仿形转轴736位于仿形转子2上方且与仿形转子2的外壁滚动接触，所述转轴座735上安装有驱动仿形转轴736转动的第一马达737，所述架杆731底部设置有U型架732，U型架732上转动安装有砂带卷轴733，且U型架732上安装有驱动砂带卷轴733转动的第二马达(图中未示出)，第二马达驱动砂带卷轴733旋转，能使砂带738卷起或展开；位于待抛光螺杆4左侧的砂带卷轴733与位于待抛光螺杆4右侧的砂带卷轴733之间连接有用于打磨待抛光螺杆4外壁的砂带738，所述转轴座735外侧延伸有架座734，架座734底面通过抛光回转支承77与支撑座76顶面转动连接，可以根据需要抛光的螺杆表面形状，适当调整架座734的角度。

可优选地，请参阅图4，所述动力驱动装置6包括动力支架61，动力支架61上转动安装有与仿形齿圈12或工作齿圈17啮合传动的动力齿轮64，且动力支架61上安装有与动力齿轮64的动力轴63端部驱动连接的动力马达62。

其中，所述抛光装置7设置有三组，三组抛光装置7上的砂带738分别为用于初步打磨的低级砂带、用于二次打磨的中级砂带以及用于三次打磨的高级砂带。

可优选地，请参阅图5～6，所述石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备还包括变轨装置5，所述变轨装置5包括与移动导轨71平行的辅助导轨52、设置在移动导轨71两端底板8上的可滑动齿板条53、固定在底板8侧壁上的变轨组件51，变轨组件51包括变轨架511以及变轨气缸512，所述变轨架511上安装有一组推动可滑动齿板条53的变轨气缸512，变轨气缸512的伸缩杆端与可滑动齿板条53的侧壁固定连接。变轨气缸512伸出或收缩可以带动可滑动齿板条53往复运动，根据需求可以变换轨道，分别与移动导轨71或辅助导轨52的端部对齐。

可优选地，请参阅图7，所述辅助导轨52、移动导轨71以及可滑动齿板条53均采用相同的导轨结构，辅助导轨52与移动导轨71的长度相同，所述导轨结构包括导轨基板531，导轨基板531上设置有相互平行的导向槽533和齿条532，所述移动底座机构72包括移动底座721，移动底座721底部前端转动安装有与齿条532啮合的移动齿轮723，移动底座721上安装有驱动移动齿轮723转动的移动马达724，移动底座721底部后端转动安装有与导向槽533配合的移动滚轮722。抛光装置7的移动滚轮722可以在导向槽533里面滚动行走，移动齿轮723与导轨基板531上的齿条532啮合。移动马达724通过带动皮带轮旋转，从而带动移动齿轮723旋转，因此使整个抛光装置7可以在导轨结构上行走。

抛光装置7在为待抛光螺杆4抛光时，沿着内侧的移动导轨71行走，当抛光完之后，驱动可滑动齿条板53的变轨气缸512伸出，使可滑动齿条板53与外侧的辅助导轨52对齐，因此，抛光装置7能沿着外侧的辅助导轨52返回到初始位置，当抛光装置7离开可滑动齿条板53时，可滑动齿条板53再返回与内侧的移动导轨71对齐，不影响后续抛光工作的进行。

其中，连杆74采用可伸缩式的杆体，抛光装置7一次抛光完成后返回之前，连杆74需要向上伸出，防止返回过程中与仿形转子2接触，也防止与正在抛光的仿形转轴736干涉。仿形转轴736采用可伸缩式的转轴，变轨前，抛光装置7分别位于靠近待抛光螺杆4的两个移动导轨71上移动；变轨后，抛光装置7移动到两个远离待抛光螺杆4的两个辅助导轨52上移动，距离变大，对应的仿形转轴736也会相应变长。另外，一次抛光完成后，抛光装置7上的砂带738也刚好用完，变轨后，抛光装置7从两个外侧的辅助导轨52上开始移动返回时，不会造成干涉。

可优选地，请参阅图8～9，所述移动底座721上滑动设置有连接座726，所述连杆74底部固定在连接座726上，所述移动底座726上还固定有驱动连接座726滑动的位置调整气缸725。位置调整气缸725伸出与收缩可带动连接座726往复运动，根据需求可调整连接座726与以上整体结构在移动底座721上的位置。

可优选地，请参阅图1、2、14以及图15，所述石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备还包括托轮机构3，所述托轮机构3包括固定在底板上的托架，所述托架上支撑有位于待抛光螺杆4下方的第一托板32，第一托板32上沿长度方向分布设置有多个轮架34，轮架34上转动安装有用于托起待抛光螺杆4的托轮33，所述托轮33的直径从中间向两端逐渐增大设置，与仿形转子2或待抛光螺杆4匹配；所述托架上还支撑有位于仿形转子2下方的第二托板31，第二托板31上沿长度方向分布设置有多个轮架34，轮架34上转动安装有用于托起仿形转子2的托轮33。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：包括至少一组装卡装置(1)、动力驱动装置(6)和至少三组抛光装置(7)，所述装卡装置(1)包括位于左右两侧的装卡立架(11)以及两个装卡立架(11)底部之间连接的底板(8)，所述装卡立架(11)内侧壁从上至下依次转动安装有仿形齿圈(12)、中间齿轮(15)以及工作齿圈(17)，所述仿形齿圈(12)内圈端面固定有用于夹装仿形转子(2)的第一三爪卡盘(14)，所述工作齿圈(17)内圈端面固定有用于夹装待抛光螺杆(4)的第二三爪卡盘(18)，所述中间齿轮(15)分别与仿形齿圈(12)、工作齿圈(17)啮合传动连接，所述仿形转子(2)与待抛光螺杆(4)的结构相同，所述动力驱动装置(6)与仿形齿圈(12)或工作齿圈(17)啮合驱动连接；

所述抛光装置(7)包括连杆(74)、耳板架(73)、移动底座机构(72)以及移动导轨(71)，连杆(74)采用可伸缩式的杆体，所述移动导轨(71)设置有两条，分别固定在待抛光螺杆(4)下方两侧的底板(8)上，且移动导轨(71)与待抛光螺杆(4)长度延伸方向平行，所述移动导轨(71)上驱动安装有移动底座机构(72)，移动底座机构(72)上安装有连杆(74)，连杆(74)顶部通过张紧弹簧(75)连接有支撑座(76)；所述耳板架(73)包括与连杆(74)平行的架杆(731)，所述架杆(731)顶部设置有转轴座(735)，位于仿形转子(2)左侧的转轴座(735)与位于仿形转子(2)右侧的转轴座(735)之间转动插装有仿形转轴(736)，仿形转轴(736)采用可伸缩式的转轴，所述仿形转轴(736)位于仿形转子(2)上方且与仿形转子(2)的外壁滚动接触，所述转轴座(735)上安装有驱动仿形转轴(736)转动的第一马达(737)，所述架杆(731)底部设置有U型架(732)，U型架(732)上转动安装有砂带卷轴(733)，且U型架(732)上安装有驱动砂带卷轴(733)转动的第二马达，位于待抛光螺杆(4)左侧的砂带卷轴(733)与位于待抛光螺杆(4)右侧的砂带卷轴(733)之间连接有用于打磨待抛光螺杆(4)外壁的砂带(738)，所述转轴座(735)外侧延伸有架座(734)，架座(734)底面通过抛光回转支承(77)与支撑座(76)顶面转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：所述动力驱动装置(6)包括动力支架(61)，动力支架(61)上转动安装有与仿形齿圈(12)或工作齿圈(17)啮合传动的动力齿轮(64)，且动力支架(61)上安装有与动力齿轮(64)的动力轴(63)端部驱动连接的动力马达(62)。

3.根据权利要求1所述的一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：所述抛光装置(7)设置有三组，三组抛光装置(7)上的砂带(738)分别为用于初步打磨的低级砂带、用于二次打磨的中级砂带以及用于三次打磨的高级砂带。

4.根据权利要求1所述的一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：还包括变轨装置(5)，所述变轨装置(5)包括与移动导轨(71)平行的辅助导轨(52)、设置在移动导轨(71)两端底板(8)上的可滑动齿板条(53)、固定在底板(8)侧壁上的变轨架(511)以及变轨气缸(512)，所述变轨架(511)上安装有一组推动可滑动齿板条(53)的变轨气缸(512)，变轨气缸(512)的伸缩杆端与可滑动齿板条(53)的侧壁固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：所述辅助导轨(52)、移动导轨(71)以及可滑动齿板条(53)均采用相同的导轨结构，辅助导轨(52)与移动导轨(71)的长度相同，所述导轨结构包括导轨基板(531)，导轨基板(531)上设置有相互平行的导向槽(533)和齿条(532)，所述移动底座机构(72)包括移动底座(721)，移动底座(721)底部前端转动安装有与齿条(532)啮合的移动齿轮(723)，移动底座(721)上安装有驱动移动齿轮(723)转动的移动马达(724)，移动底座(721)底部后端转动安装有与导向槽(533)配合的移动滚轮(722)。

6.根据权利要求5所述的一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：所述移动底座(721)上滑动设置有连接座(726)，所述连杆(74)底部固定在连接座(726)上，所述移动底座(721)上还固定有驱动连接座(726)滑动的位置调整气缸(725)。

7.根据权利要求1所述的一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：还包括托轮机构(3)，所述托轮机构(3)包括固定在底板(8)上的托架，所述托架上支撑有位于待抛光螺杆(4)下方的第一托板(32)，第一托板(32)上沿长度方向分布设置有多个轮架(34)，轮架(34)上转动安装有用于托起待抛光螺杆(4)的托轮(33)，所述托轮(33)的直径从中间向两端逐渐增大设置。

8.根据权利要求7所述的一种石油及天然气开采用螺杆钻具的转子型面抛光设备，其特征在于：所述托架上还支撑有位于仿形转子(2)下方的第二托板(31)，第二托板(31)上沿长度方向分布设置有多个轮架(34)，轮架(34)上转动安装有用于托起仿形转子(2)的托轮(33)。