CN204094595U - 一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备 - Google Patents

Abstract

一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，其特征在于：所述机床本体（1）的一侧安装有磨削行走机构，磨削行走机构的内侧安装有卡紧固定定子管（2）的卡具（6），卡具（6）夹紧固定磨削空心杆（7）的一端，磨削空心杆（7）的另一端与保持架（9）的端部相固定，保持架（9）的外圆周上均匀开设有两道或两道以上偶数个槽口，每个槽口内分别安装有磨削砂条（10），磨削砂条（10）的外表面设置有与定子管（2）内壁相对应的螺旋曲面，本实用新型结构紧凑，对长度较大的金属定子型腔的加工很方便，加工精度和加工效率都得到了较大提高，能够满足现有金属定子和螺杆轴之间精密配合要求，适合于在油井中的高温高压环境中使用。

Description

一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备

技术领域

本实用新型涉及一种金属定子加工设备，尤其涉及一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，属于石油开采设备技术领域。 

背景技术

目前在油田采油生产中螺杆泵得到了广泛的应用，现有技术的螺杆泵有橡胶定子螺杆泵、等壁厚像定子螺杆泵和金属定子螺杆泵，用橡胶定子的螺杆泵不适合稠油热采油田。全金属螺杆泵能承受井下高温，但金属螺杆泵的定子型腔是螺旋曲面，常见的加工方法难以加工。尤其是对于长度较大的金属定子的内部型腔很不便于加工，传统的磨削和镗床的加工方式很容易导致变形，而且加工精度和加工效率都比较低，无法满足现有金属定子和螺杆轴之间精密配合的要求。现有长度较长的定子管采用多节定子管组合而成，但是组合连接后的定子管机械强度以及工作可靠性都会降低，故障率较高。

例如中国专利授权公开号为：CN 102501016A，公告日为：2012年6月20日发明专利公开了一种全金属螺杆泵定子的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：完成定子坯料的加工，定子坯料上形成有用于形成定子内腔的中心孔；采用电解法成型定子内腔；将定子坯料固定在电解加工设备上，并将电极组件穿装在定子坯料的中心孔中，电极组件包括加工电极和与其同轴固接的电极杆，加工电极设有成型段和密封段，加工电极的密封段上安装有密封圈。在开始电解加工前，加工电极安装在定子坯料的一端，加工电极的密封段安装在定子坯料的中心孔内，加工电极的成型段露在定子坯料的外面，加工电极的成型段上设有出流孔，电极杆上设有外凸的绝缘扶正套，在开始电解加工前，电极杆的一端穿出定子坯料的另一端并与电解加工设备的旋转拉出部件连接，电极杆内设有与出流孔连通的过流通道。但是该装置结构单一，采用电解成型的方式加工速度很慢，加工效率很低，而且由于电解头的消耗还会导致加工后的定子管内腔误差较大，加工精度难以控制，使得产品质量不高。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有长度较大的金属定子型腔内部不便于进行磨削加工，加工过程中很容易导致变形，而且加工精度以及加工效率都较低，无法满足现有金属定子和螺杆轴之间精密配合要求的缺陷和不足，现提供一种结构紧凑，加工制造方便，加工精度和加工效率都得到了较大提高，能够满足现有金属定子和金属定子之间精密配合要求的一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备。

为实现本实用新型的目的，本实用新型的技术解决方案是：一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，包括机床本体，所述机床本体的一侧安装有磨削行走机构，磨削行走机构的内侧安装有卡紧固定定子管的卡具，机床本体的另一侧正对着卡具安装有一对固定座，固定座上水平固定有定子管，卡具夹紧固定磨削空心杆的一端，磨削空心杆的另一端与保持架的端部相固定，保持架为圆柱形结构，保持架的外圆周上均匀开设有两道或两道以上偶数个槽口，每个槽口内分别安装有磨削砂条，保持架和磨削砂条位于定子管的内腔中，磨削砂条的外表面与定子管的内壁相接触，并且磨削砂条的外表面设置有与定子管内壁相对应的螺旋曲面，保持架的内部空腔和磨削空心杆内贯穿有橡胶膨胀管，橡胶膨胀管的一端通过输油管与高压油泵相连接。

所述磨削行走机构包括驱动电机、丝杆、轴承座、丝杆螺母、机床导轨、齿条、大托板、箱体、主动轮、介轮、从动轮以及蜗轮蜗杆机构，驱动电机安装在机床本体的下部，驱动电机与丝杆的一端相连接，丝杆通过轴承座安装在机床本体上，机床本体的上表面设置有机床导轨，机床导轨的下方平行设置有齿条，机床导轨上安装有大托板，丝杆上安装有丝杆螺母，丝杆螺母与大托板相固定，大托板上安装有箱体，箱体上安装有与齿条相啮合的主动轮，主动轮与介轮相啮合，介轮与从动轮相啮合，从动轮与蜗轮蜗杆机构的输入端相连接，蜗轮蜗杆机构的输出端与卡具相连接。

所述固定座的外侧安装有喷液泵，喷液泵通过油管与喷嘴相连接，喷嘴正对着定子管的内腔。

所述保持架的轴心上开设有空腔，保持架的一端为封闭的圆盘面，保持架另一端为环形法兰面，环形法兰面与磨削空心杆的一端连接固定，保持架的外圆周表面沿轴向均匀开设有两条或两条以上偶数个槽口，槽口的底部与空腔相贯通。

所述磨削砂条的外侧螺旋曲面上烧结有磨料层，磨削砂条的长度大于定子管的一个螺旋导程，磨削砂条与保持架上的安装槽口之间为滑动配合，磨削砂条靠近保持架轴心一侧的底部与橡胶膨胀管的外圆周表面相接触。

所述磨削砂条分为粗加工砂条、半精加工砂条和精加工砂条，粗加工砂条的磨料层由粒度为60-90的金刚石烧结而成，半精加工砂条的磨料层由粒度为100-150的金刚石烧结而成，精加工砂条的磨料层由粒度为160-240的金刚石烧结而成。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型在机床本体的一侧安装有磨削行走机构，磨削行走机构在带动卡具旋转的同时也进行水平移动，卡具通过磨削空心杆带动磨削砂条在定子管的内腔中来回旋转磨削加工，最大限度的减小了定子管在加工过程中的变形。

2、本实用新型保持架的外圆周上均匀开设有偶数个槽口，每个槽口内安装有磨削砂条，磨削砂条的外表面设置有与定子管内壁相对应的螺旋曲面，高压油泵向橡胶膨胀管内注入高压油使得磨削砂条向外张紧，使得磨削砂条与定子管内壁磨削面始终保持较好的摩擦接触。

3、本实用新型结构紧凑，对长度较大的金属定子型腔的加工很方便，加工精度和加工效率都得到了较大提高，能够满足现有金属定子和螺杆轴之间精密配合要求，同时也提高了螺杆泵的使用寿命长，适合于在油井中的高温高压环境中使用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A-A的断面示意图。

图3是本实用新型磨削空心杆和磨削砂条的结构示意图。

图中：机床本体1，定子管2，固定座3，喷液泵4，喷嘴5，卡具6，磨削空心杆7，橡胶膨胀管8，保持架9，磨削砂条10，磨料层11，驱动电机12，丝杆13，轴承座14，丝杆螺母15，机床导轨16，齿条17，大托板18，箱体19，主动轮20，介轮21，从动轮22，蜗轮蜗杆机构23，高压油泵24，输油管25。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。 

参见图1至图3，本实用新型的一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，包括机床本体1，所述机床本体1的一侧安装有磨削行走机构，磨削行走机构的内侧安装有卡紧固定定子管2的卡具6，机床本体1的另一侧正对着卡具6安装有一对固定座3，固定座3上水平固定有定子管2，卡具6夹紧固定磨削空心杆7的一端，磨削空心杆7的另一端与保持架9的端部相固定，保持架9为圆柱形结构，保持架9的外圆周上均匀开设有两道或两道以上偶数个槽口，每个槽口内分别安装有磨削砂条10，保持架9和磨削砂条10位于定子管2的内腔中，磨削砂条10的外表面与定子管2的内壁相接触，并且磨削砂条10的外表面设置有与定子管2内壁相对应的螺旋曲面，保持架9的内部空腔和磨削空心杆7内贯穿有橡胶膨胀管8，橡胶膨胀管8的一端通过输油管25与高压油泵24相连接。

所述磨削行走机构包括驱动电机12、丝杆13、轴承座14、丝杆螺母15、机床导轨16、齿条17、大托板18、箱体19、主动轮20、介轮21、从动轮22以及蜗轮蜗杆机构23，驱动电机12安装在机床本体1的下部，驱动电机12与丝杆13的一端相连接，丝杆13通过轴承座14安装在机床本体1上，机床本体1的上表面设置有机床导轨16，机床导轨16的下方平行设置有齿条17，机床导轨16上安装有大托板18，丝杆13上安装有丝杆螺母15，丝杆螺母15与大托板18相固定，大托板18上安装有箱体19，箱体19上安装有与齿条17相啮合的主动轮20，主动轮20与介轮21相啮合，介轮21与从动轮22相啮合，从动轮22与蜗轮蜗杆机构23的输入端相连接，蜗轮蜗杆机构23的输出端与卡具6相连接。

所述固定座3的外侧安装有喷液泵4，喷液泵4通过油管与喷嘴5相连接，喷嘴5正对着定子管2的内腔。

所述保持架9的轴心上开设有空腔，保持架9的一端为封闭的圆盘面，保持架9另一端为环形法兰面，环形法兰面与磨削空心杆7的一端连接固定，保持架9的外圆周表面沿轴向均匀开设有两条或两条以上偶数个槽口，槽口的底部与空腔相贯通。

所述磨削砂条10的外侧螺旋曲面上烧结有磨料层11，磨削砂条10的长度大于定子管2的一个螺旋导程，磨削砂条10与保持架9上的安装槽口之间为滑动配合，磨削砂条10靠近保持架9轴心一侧的底部与橡胶膨胀管8的外圆周表面相接触。

所述磨削砂条10分为粗加工砂条、半精加工砂条和精加工砂条，粗加工砂条的磨料层11由粒度为60-90的金刚石烧结而成，半精加工砂条的磨料层11由粒度为100-150的金刚石烧结而成，精加工砂条的磨料层11由粒度为160-240的金刚石烧结而成。

参见图1，机床本体1的一侧安装有磨削行走机构，磨削行走机构的内侧安装有卡紧固定定子管2的卡具6，磨削行走机构能够带动卡具6匀速旋转并且水平来回移动。磨削行走机构包括驱动电机12、丝杆13、轴承座14、丝杆螺母15、机床导轨16、齿条17、大托板18、箱体19、主动轮20、介轮21、从动轮22以及蜗轮蜗杆机构23。驱动电机12安装在机床本体1的下部，驱动电机12与丝杆13的一端相连接，丝杆13通过轴承座14安装在机床本体1上，机床本体1的上表面设置有机床导轨16，机床导轨16的下方平行设置有齿条17，机床导轨16上安装有大托板18，大托板18能够在机床导轨16上来回水平滑动，丝杆13上安装有丝杆螺母15，丝杆螺母15与大托板18相固定，驱动电机12带动丝杆13转动，从而使得丝杆螺母15和大托板18水平移动。大托板18上安装有箱体19，箱体19上安装有与齿条17相啮合的主动轮20，主动轮20与介轮21相啮合，介轮21与从动轮22相啮合，从动轮22与蜗轮蜗杆机构23的输入端相连接，蜗轮蜗杆机构23的输出端与卡具6相连接，这样就使得磨削行走机构在带动卡具6旋转的同时也进行水平移动。

机床本体1的另一侧正对着卡具6安装有一对固定座3，固定座3上水平固定有定子管2，定子管2的轴线与机床导轨16相平行。卡具6将磨削空心杆7的一端夹紧固定，磨削空心杆7的另一端与保持架9的端部相固定，保持架9用于安装磨削砂条10。保持架9为圆柱形结构，保持架9的轴心上开设有空腔，保持架9的一端为封闭的圆盘面，保持架9另一端为环形法兰面，环形法兰面与磨削空心杆7的一端连接固定，保持架9的外圆周表面沿轴向均匀开设有两条或两条以上偶数个槽口，例如开设有2条槽口、4条槽口、6条槽口、8条槽口等偶数条槽口，槽口的底部与空腔相贯通。每个槽口内分别安装有磨削砂条10，磨削砂条10的底部与磨削空心杆7内安装的橡胶膨胀管8的外壁相接处，磨削砂条10的顶部与定子管2的内壁相接触。

保持架9的内部空腔和磨削空心杆7内贯穿有橡胶膨胀管8，橡胶膨胀管8的一端通过输油管25与高压油泵24相连接，使用时当高压油泵24将高压油通过输油管25注入橡胶膨胀管8后，橡胶膨胀管8向外膨胀，橡胶膨胀管8的外壁向外推动磨削砂条10，使得磨削砂条10与定子管2的内壁更加紧密的接触，保持架9不与定子管2的内壁接触磨削。磨削砂条10的外表面设置有与定子管2内壁相对应的螺旋曲面，磨削砂条10沿保持架9轴向上的长度大于定子管2的一个螺旋导程。

为了提高对定子管2的打磨效果，磨削砂条10的外侧螺旋曲面上烧结有磨料层11，根据粗加工、半精加工以及精加工的不同需求，磨削砂条10分为粗加工砂条、半精加工砂条和精加工砂条。粗加工砂条的磨料层11由粒度为60-90的金刚石烧结而成，半精加工砂条的磨料层11由粒度为100-150的金刚石烧结而成，精加工砂条的磨料层11由粒度为160-240的金刚石烧结而成。为了进一步提高磨削效果，在固定座3的外侧安装有喷液泵4，喷液泵4通过油管与喷嘴5相连接，喷嘴5正对着定子管2的内腔，喷液泵4向定子管2内腔喷射的磨削油能够起到提高磨削效率，并能降低磨削产生的高温。

本实用新型螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工方法的步骤如下：先将定子管2水平固定安装在固定座3，使得定子管2的轴线与机床导轨16相互平行。然后将磨削空心杆7的一端固定在卡具6上，并将保持架9和粗加工砂条装配好后缓慢旋入定子管2的内腔中，并且使得保持架9的轴线与定子管2的轴线相平行，粗加工砂条的螺旋曲面与定子管2内腔的螺旋曲面充分接触。启动喷液泵4，喷液泵4将磨削油通过喷嘴5均匀喷入定子管2的内腔中，同时还启动高压油泵24，高压油泵24将高压油通过输油管25打入到橡胶膨胀管8中，使得橡胶膨胀管8向外膨胀，将粗加工砂条压向定子管2的内腔壁上。随后进行粗加工，启动磨削行走机构，卡具6转动并通过磨削空心杆7带动粗加工砂条在磨削空心杆7的内腔中转动，同时磨削行走机构带动磨削空心杆7和粗加工砂条同步向外侧移动，当粗加工砂条打磨到空心杆7内腔的外端口时，磨削行走机构带动卡具6反向转动并反向移动，使得粗加工砂条一边旋转一边移动，来回对空心杆7内腔的螺旋曲面进行打磨。粗加工完成后进行半精加工，暂停磨削行走机构，将粗加工砂条更换为半精加工砂条，再启动设备以粗加工同样的方法通过半精加工砂条对螺旋曲面进行来回旋转打磨，加工一定时间后半精加工完成。最后进行精加工，暂停磨削行走机构，将半精加工砂条更换为精加工砂条，再启动设备以粗加工同样的方法通过精加工砂条对螺旋曲面进行来回旋转打磨，加工一定时间后定子管2的内部达到预定精度和光滑度时，精加工完成。 

Claims (6)

1.一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，包括机床本体（1），其特征在于：所述机床本体（1）的一侧安装有磨削行走机构，磨削行走机构的内侧安装有卡紧固定定子管（2）的卡具（6），机床本体（1）的另一侧正对着卡具（6）安装有一对固定座（3），固定座（3）上水平固定有定子管（2），卡具（6）夹紧固定磨削空心杆（7）的一端，磨削空心杆（7）的另一端与保持架（9）的端部相固定，保持架（9）为圆柱形结构，保持架（9）的外圆周上均匀开设有两道或两道以上偶数个槽口，每个槽口内分别安装有磨削砂条（10），保持架（9）和磨削砂条（10）位于定子管（2）的内腔中，磨削砂条（10）的外表面与定子管（2）的内壁相接触，并且磨削砂条（10）的外表面设置有与定子管（2）内壁相对应的螺旋曲面，保持架（9）的内部空腔和磨削空心杆（7）内贯穿有橡胶膨胀管（8），橡胶膨胀管（8）的一端通过输油管（25）与高压油泵（24）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，其特征在于：所述磨削行走机构包括驱动电机（12）、丝杆（13）、轴承座（14）、丝杆螺母（15）、机床导轨（16）、齿条（17）、大托板（18）、箱体（19）、主动轮（20）、介轮（21）、从动轮（22）以及蜗轮蜗杆机构（23），驱动电机（12）安装在机床本体（1）的下部，驱动电机（12）与丝杆（13）的一端相连接，丝杆（13）通过轴承座（14）安装在机床本体（1）上，机床本体（1）的上表面设置有机床导轨（16），机床导轨（16）的下方平行设置有齿条（17），机床导轨（16）上安装有大托板（18），丝杆（13）上安装有丝杆螺母（15），丝杆螺母（15）与大托板（18）相固定，大托板（18）上安装有箱体（19），箱体（19）上安装有与齿条（17）相啮合的主动轮（20），主动轮（20）与介轮（21）相啮合，介轮（21）与从动轮（22）相啮合，从动轮（22）与蜗轮蜗杆机构（23）的输入端相连接，蜗轮蜗杆机构（23）的输出端与卡具（6）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，其特征在于：所述固定座（3）的外侧安装有喷液泵（4），喷液泵（4）通过油管与喷嘴（5）相连接，喷嘴（5）正对着定子管（2）的内腔。

4.根据权利要求1所述的一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，其特征在于：所述保持架（9）的轴心上开设有空腔，保持架（9）的一端为封闭的圆盘面，保持架（9）另一端为环形法兰面，环形法兰面与磨削空心杆（7）的一端连接固定，保持架（9）的外圆周表面沿轴向均匀开设有两条或两条以上偶数个槽口，槽口的底部与空腔相贯通。

5.根据权利要求1所述的一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，其特征在于：所述磨削砂条（10）的外侧螺旋曲面上烧结有磨料层（11），磨削砂条（10）的长度大于定子管（2）的一个螺旋导程，磨削砂条（10）与保持架（9）上的安装槽口之间为滑动配合，磨削砂条（10）靠近保持架（9）轴心一侧的底部与橡胶膨胀管（8）的外圆周表面相接触。

6.根据权利要求1所述的一种螺杆泵等壁厚金属定子型腔精加工设备，其特征在于：所述磨削砂条（10）分为粗加工砂条、半精加工砂条和精加工砂条，粗加工砂条的磨料层（11）由粒度为60-90的金刚石烧结而成，半精加工砂条的磨料层（11）由粒度为100-150的金刚石烧结而成，精加工砂条的磨料层（11）由粒度为160-240的金刚石烧结而成。