CN115386826A - 一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺，其中氮化工装包括与分体定子可拆卸连接地第一堵头以及第二堵头，所述第一堵头用于覆盖分瓣定子的第二槽面并避免所述第二槽面被氮化；所述第二堵头用于密封所述螺杆泵定子。通过在第一分瓣定子或第二分瓣定子上开设开孔可使氮化过程中的氮化热能从开孔进入螺杆泵定子的内部，不仅增加了氮化速度，并且满足了长度较长的螺杆泵定子的整体氮化，并且满足了硬度的需求，有效解决了现有技术中定子过长导致中间部分无法被氮化的难题，提高了企业的生产效率并降低了成本，缩小了工艺工序过多导致的变量误差，提高定子的质量。

Description

一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺
技术领域
本发明涉及化学热处理设备工艺领域，尤其涉及一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺。
背景技术
定子是螺杆泵的一个关键部件,并直接影响到井下机组的寿命。定子制造质量越高,井下机组的寿命就越长。定子的作用就是提供转子工作和液体抽汲的螺旋腔。
目前，由于螺杆泵定子的内型腔长度较长并且精度要求高，而加工刀杆无法达到抗震动和抗强度的要求，因此需要将螺杆泵定子进行分体加工，分体加工完成之后再进行错位组装形成完整的螺杆泵定子，但组装之后的螺杆泵定子由于长度依然较长使得内型腔的深度只能氮化至0.5m，而超出0.5m的深孔无法氮化，也就无法达到客户所需硬度，严重减缓了企业的生产进度。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺，以解决现有技术中的一个或多个问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种氮化工装，所述氮化工装包括与分体定子可拆卸连接地第一堵头以及第二堵头，所述第一堵头用于覆盖分瓣定子的第二槽面并避免所述第二槽面被氮化；所述第二堵头用于密封所述螺杆泵定子。
进一步的，所述第一堵头包括第一堵头本体以及与所述第一堵头本体连接的第一凸起部，所述第一凸起部用于与所述第一槽配合，在所述第一堵头上还开设贯通孔以及至少两个第一安装孔。
进一步的，在所述第一凸起部的外侧具有至少一个第一倒角。
进一步的，所述第二堵头包括第二堵头本体以及与所述第二堵头本体连接的第二凸起部，在所述第二堵头本体上开设多个第二安装孔，所述第二凸起部远离第二堵头本体的一端具有曲面。
进一步的，所述第二堵头本体未连接第二凸起的一端具有与所述第一分瓣定子或第二分瓣定子外侧配合的弧面。
相应的，本发明还提供一种螺杆泵定子，所述螺杆泵定子包括多节可与氮化工装装配的分体定子连接构成，每节所述分体定子包括互相连接的第一分瓣定子及第二分瓣定子，每片所述第一分瓣定子及第二分瓣定子的内侧均开设螺旋腔，在所述第一分瓣定子和/或第二分瓣定子的外侧开设第一槽，第二槽开设于所述第一槽的内部，在所述第二槽的第二槽面上开设贯通孔以及至少两个第一安装孔。
进一步的，所述第二槽具有至少一个第二倒角。
相应的，本发明还提供一种对上述螺杆泵定子的氮化工艺，包括以下步骤：
将多节分体定子连接并装配形成螺杆泵定子；
将各第二堵头与第一分瓣定子和/或第二分瓣定子连接；
粗加工以及精加工所述螺杆泵定子；
拆除各第二堵头并将各第一堵头与第一分瓣定子和/或第二分瓣定子连接；
将安装有第一堵头的螺杆泵定子放入氮化炉氮化；
拆除第一堵头并将各第二堵头与第一分瓣定子和/或第二分瓣定子连接。
进一步的，所述氮化炉氮化的温度为400℃～550℃。
进一步的，所述氮化炉的保温时间为2h～30h。
进一步的，所述氮化炉氮化前需要抽真空，所述抽真空的时间为10min～15min，所述抽真空的压力为100Mpa～110Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
(一)通过在第一分瓣定子或第二分瓣定子上开设开孔可使氮化过程中的氮化热能从开孔进入螺杆泵定子的内部，不仅增加了氮化速度，并且满足了长度较长的螺杆泵定子的整体氮化，并且满足了硬度的需求，有效解决了现有技术中定子过长导致中间部分无法被氮化的难题，提高了企业的生产效率并降低了成本，缩小了工艺工序过多导致的变量误差，提高定子的质量。
(二)进一步的，通过设置第一堵头，并且第一堵头上设置尺寸与第二槽适配的第一凸起部，所述第一凸起部抵接该第二槽的第二槽面并将其覆盖，使得氮化过程中该第二槽面不会受氮化膨胀，避免后续无法装配第二堵头。同时在第一堵头上也开设贯通孔，其也利于氮化的热能进入螺杆泵定子内部，进一步便于整体氮化。
(三)进一步的，通过设置第一倒角以及第二倒角，便于操作人员更加快速的将第一堵头与第二槽对齐并装配，提高装配效率和速度。
(四)进一步的，第二堵头中第二堵头本体的外侧具有弧面，其在装配后与所述第一分瓣定子或第二分瓣定子的外侧相适配，进而保证了螺杆泵定子的外侧的外整形；同时第二堵头中第二凸起部的设置可以与第一分瓣定子或第二分瓣定子的开孔配合，进一步提高了螺杆泵定子装配的整体密封性。
附图说明
图1示出了本发明实施例一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺中氮化工装装配在螺杆定子上的结构示意图。
图2示出了本发明实施例一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺中第二堵头装配的放大示意图。
图3示出了本发明实施例一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺中螺杆泵定子未装配第二堵头的结构示意图。
图4示出了本发明实施例一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺中第一堵头的结构示意图。
图5示出了本发明实施例一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺中第二堵头的结构示意图。
图6示出了本发明实施例一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺中第一分瓣定子的结构示意图
附图中标记：101、分体定子；1010、第一分瓣定子；1011、第二分瓣定子；102、开孔；103、第一槽；1030、第一槽面；104、第二槽；1040、第二槽面；1041、第二倒角；105、装配孔；106、螺旋腔；2、第一堵头；200、第一堵头本体；201、第一倒角；202、第一安装孔；203、贯通孔；204、第一凸起部；3、第二堵头；300、弧面；301、第二安装孔；302、第二堵头本体；303、第二凸起部；304、曲面；305、内侧端面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种氮化工装、包含该工装的螺杆泵定子及其氮化工艺作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
请参考图1至图3，本发明提供一种螺杆泵定子，所述螺杆泵定子由多节分体定子101互相连接构成，其中在本实施例中所述螺杆泵定子的长度达5m～8m。而为了保证加工精度，每一节分体定子101又由两片互相连接的第一分瓣定子1010以及第二分瓣定子1011构成，其中在第一分瓣定子1010以及第二分瓣定子1011的内侧均开设螺旋腔106。
进一步的，请继续参考图3，为了实现螺杆泵定子在氮化炉中整体均可被氮化处理，在所述第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011的外侧开设第一槽103，所述第一槽103的槽底具有第一槽面1030。第二槽104开设于该第一槽103的内部并成型于所述第一槽面1030，其沿该第一槽面1030以一定深度成型，所述第二槽104的槽底具有第二槽面1040，在所述第二槽面1040处开设开孔102，所述开孔102与螺杆泵定子内部的螺旋腔106连通，所述开孔102用于在氮化过程中氮化的热能可从该孔进入螺杆泵定子的内部，进而使长度较长的螺杆泵定子的内部型腔及螺旋腔106被整体氮化。
进一步的，请继续参考图1至图3，所述第二槽104具有至少一个第二倒角1041，优选的，在本实施例一所述螺杆泵定子中，所述第二倒角1041为一个并成型于第二槽104的角部。进一步的，在该第二槽104中还开设两个装配孔105，通过该装配孔以及紧固件可实现第一堵头2的安装固定。
进一步的，请继续参考图1至图3，所述第一槽103的形状与所述第二槽104的形状相同，所述第一槽103的尺寸大于所述第二槽104的尺寸。
相应的，本发明还提供一种与上述螺杆泵定子配合使用的氮化工装，所述氮化工装包括与分体定子101可拆卸连接地第一堵头2以及第二堵头3，第一堵头2用于覆盖分体定子101的第一槽面1030并避免第一槽面1030被氮化，第二堵头3密封螺杆泵定子。
为了避免氮化的高温影响第二槽面104，使第二槽面1040膨胀进而无法将第二堵头3与分体定子101连接，因此需要对所述第二槽面1040防氮，但防氮的同时又需要保证螺杆泵定子整体都能被氮化，因此设计了第一堵头2。
请参考图4，所述第一堵头2包括第一堵头本体200以及与所述第一堵头本体200连接的第一凸起部204，所述第一凸起部204与所述第一堵头本体200一体连接。具体的，所述第一堵头本体200的外形与所述第一槽103的形状相同，所述第一堵头本体200的尺寸也与第一槽103的尺寸适配，同样的，所述第一凸起部204的外形与所述第二槽104的形状相同，所述第一凸起部204的尺寸与所述第二槽104的尺寸适配，当所述第一堵头2覆盖在分体定子101时，所述第一堵头2的第一堵头本体200可配合于第一槽103，所述第一凸起部204可配合于第二槽104。请继续参考图4，在第一凸起部204的边缘处还具有第一倒角201。
请继续参考图4，在所述第一堵头2上还开设贯通孔203以及至少两个第一安装孔202，优选的，所述贯通孔203的形状与所述开孔102的形状相同，在本实施例一所述的一种氮化工装中，所述贯通孔203与所述开孔102均优选为圆形，该贯通孔203也用于热能通过，热能经过贯通孔203后通过开孔102进入螺杆泵定子内部的螺旋腔106中，进而实现螺杆泵定子的整体氮化。
当然，在本发明的其他实施例中，所述第一凸起部204与所述第一堵头本体200之间也可以可拆卸连接，其只要保证可以覆盖第二槽面104即可，对此，本发明不作进一步限制。
下面详细描述第二堵头3的具体结构如下：
所述第二堵头3包括第二堵头本体302以及与所述第二堵头本体302连接的第二凸起部303，所述第二凸起部303呈柱形并向远离第二堵头本体302的一端延伸成型，所述第二凸起部303的长度与开孔102的孔深一致，在所述第二堵头本体302上开设多个第二安装孔301，所述第二凸起部303远离第二堵头本体302的一端具有曲面304。在所述第二凸起部303与第二堵头本体302的连接处，于所述第二凸起部302的内侧还具有内侧端面305，该内侧端面305用于与第二槽面1040相抵。
进一步的，请继续参考图5，为了保证所述第二堵头3装配于第二槽104后可以与第一分瓣定子1010或第二分瓣定子1011的外形适配，所述第二堵头本体302未连接第二凸起部303的一端具有与所述第一分瓣定子1010或第二分瓣定子1011外侧适配的弧面300。
相应的，本发明还提供一种对上述螺杆泵定子的氮化工艺，其特征包括以下步骤：
S1：将多节分体定子101连接并装配形成螺杆泵定子，螺杆泵定子的总长为4800mm，其中在连接之前，每一节所述分体定子101由第一分瓣定子1010与第二分瓣定子1011通过紧固件互相固接。
S2：请参考图1、图3和图5，首先将各第二堵头3与各第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011连接，具体的，通过紧固件以及第二安装孔301将第二堵头3与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011固接，由于第二堵头3中第二凸起部303的曲面304与螺旋腔106相匹配，并且第二堵头本体302还具有弧面300与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011的外侧匹配，因此可使第二堵头3在装配后与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011形成一整体。
S3：粗加工以及精加工所述螺杆泵定子，具体的，在本实施例中螺杆泵定子粗加工至56.5mm，精加工至57mm。
S4：拆除各第二堵头3并将各第一堵头2与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011连接，第一堵头2的连接方式与第二堵头3的连接方式相同，当第一堵头2与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011连接后，第一堵头2中第一堵头本体200的内侧与第一槽面1030相抵接，第一凸起部204的内侧与第二槽面1040相抵接，然后通过紧固件将第二堵头3固定于第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011。
S5：将安装有第一堵头2的螺杆泵定子放入氮化炉氮化。所述氮化炉氮化的步骤如下：
S500：对氮化炉内部进行抽真空，抽真空的时间为10min～15min，所述抽真空的压力为100Mpa～110Mpa。
S501：预热，将所述氮化炉内的温度预热至300℃～380℃，所述预热温度为最终温度的25％～30％。
S502：升温，将所述氮化炉内的温度升温至400℃～550℃，压力为250Mpa～270Mpa，氮化炉的保温时间为2h～30h。
具体的，首先将氮化炉内的温度升温至480℃，保温10小时，然后再将氮化炉的温度升温至490℃，保温10小时，将氮化炉内的温度升温至550℃，并保温30小时，再缓慢降温保温直到达到出炉的温度时关闭氮化炉。
S6：最后将各第一堵头2与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011分离，然后再将第二堵头3与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011焊接即可，焊接后该第二堵头3与第一分瓣定子1010和/或第二分瓣定子1011形成一整体，以可投入使用并可投入现场使用。
进一步的，所述螺杆泵定子传统工艺与本发明工艺的氮化数据对比如下表所示：
Figure BDA0003801462040000071
Figure BDA0003801462040000081
由上述内容可知，本发明可以解决现有技术中定子过长导致中间部分无法被氮化的难题，本发明可以保证螺杆泵定子每一段的氮化硬度一致，并且还有效提升了氮化速度，满足氮化需求，提高企业的生产效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种氮化工装，其特征在于：所述氮化工装包括与分体定子可拆卸连接地第一堵头以及第二堵头，所述第一堵头用于覆盖分瓣定子的第二槽面并避免所述第二槽面被氮化；所述第二堵头用于密封所述螺杆泵定子。
2.如权利要求1所述的一种氮化工装，其特征在于：所述第一堵头包括第一堵头本体以及与所述第一堵头本体连接的第一凸起部，所述第一凸起部用于与所述第一槽配合，在所述第一堵头上还开设贯通孔以及至少两个第一安装孔。
3.如权利要求3所述的一种氮化工装，其特征在于：在所述第一凸起部的外侧具有至少一个第一倒角。
4.如权利要求1所述的一种氮化工装，其特征在于：所述第二堵头包括第二堵头本体以及与所述第二堵头本体连接的第二凸起部，在所述第二堵头本体上开设多个第二安装孔，所述第二凸起部远离第二堵头本体的一端具有曲面。所述第二堵头本体未连接第二凸起的一端具有与所述第一分瓣定子或第二分瓣定子外侧配合的弧面。
5.一种螺杆泵定子，其特征在于：所述螺杆泵定子包括多节可与权利要求1～4任意一项所述的氮化工装装配的分体定子连接构成，每节所述分体定子包括互相连接的第一分瓣定子及第二分瓣定子，每片所述第一分瓣定子及第二分瓣定子的内侧均开设螺旋腔，在所述第一分瓣定子和/或第二分瓣定子的外侧开设第一槽，第二槽开设于所述第一槽的内部，在所述第二槽的第二槽面上开设贯通孔以及至少两个第一安装孔。
6.如权利要求5所述的一种螺杆泵定子，其特征在于：所述第二槽具有至少一个第二倒角。
7.一种对权利要求5～6所述一种螺杆泵定子的氮化工艺，其特征在于包括以下步骤：
将多节分体定子连接并装配形成螺杆泵定子；
将各第二堵头与第一分瓣定子和/或第二分瓣定子连接；
粗加工以及精加工所述螺杆泵定子；
拆除各第二堵头并将各第一堵头与第一分瓣定子和/或第二分瓣定子连接；
将安装有第一堵头的螺杆泵定子放入氮化炉氮化；
拆除第一堵头并将各第二堵头与第一分瓣定子和/或第二分瓣定子连接。
8.如权利要求5所述的一种螺杆泵定子的氮化工艺，其特征在于：所述氮化炉氮化的温度为400℃～550℃。
9.如权利要求5所述的一种螺杆泵定子的氮化工艺，其特征在于：所述氮化炉的保温时间为2h～30h。
10.如权利要求5所述的一种螺杆泵定子的氮化工艺，其特征在于：所述氮化炉氮化前需要抽真空，所述抽真空的时间为10min～15min，所述抽真空的压力为100Mpa～110Mpa。
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