專利名稱：電解加工螺桿泵金屬定子的陰極的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種陰極，特別是涉及一種電解加工螺桿泵金屬定子的陰極。
背景技術：
螺桿泵是一種容積式泵，是擺線內(nèi)嚙合螺旋齒輪副的一種應用，當轉(zhuǎn)子和定子作相對轉(zhuǎn)動時，利用擺線的多等效動點效應，在空間形成的封閉腔室軸向移動，使其中的液體從一端移向另一端，實現(xiàn)舉升作用兼有離心泵和容積泵的特點。20世紀30年代中期法國的moineau發(fā)明了單螺桿泵，在水力機械上得到廣泛應用，本世紀，單螺桿泵開始用于石油開采。我國自20世紀80年代中后期開始研發(fā)地面驅(qū)動螺桿泵采油系統(tǒng)以來，已形成排量為2-240m3/h、揚程為500-1800m的系列產(chǎn)品，并已在國內(nèi)各大油田逐步推廣應用。目前，螺桿泵定子襯套大都是采用傳統(tǒng)的橡膠定子制造技術，即在金屬外殼內(nèi)澆鑄一層型線為多頭螺旋曲面的橡膠，與外表面鍍硬鉻的金屬轉(zhuǎn)子配合使用。工作時，由于橡膠溶脹性溫脹性、 易老化性等導致定子易損壞；由于定子與油管相連，當定子損壞后，在更換定子時要同時起桿柱和管柱，作業(yè)費用高，造成很大程度上的浪費。而且橡膠襯在內(nèi)表面，很難除去，致使定子不能再利用。螺桿泵運動部件少，沒有閥件，排量均勻，特別是在開采高粘度、高含砂和含氣量較大的油田原油時，同其它采油方式相比具有獨特的優(yōu)點。為了解決上述橡膠定子壽命短給采油作業(yè)帶來的問題，國內(nèi)外都提出用金屬定子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠定子，關于金屬定子螺桿泵，有兩種設計①全金屬定子螺桿泵；②金屬定子、橡膠轉(zhuǎn)子組成的金屬定子螺桿泵。大慶石油學院工程碩士陳兆梅等通過理論分析、計算和室內(nèi)試驗，認為金屬定子與橡膠層轉(zhuǎn)子單螺桿泵配合方式方案可行。關鍵是急需解決金屬定子的切實可行的制造工具和工藝。關于金屬定子的加工制造，國內(nèi)外都做過不同程度的努力，國內(nèi)如遼寧省營口市申報了用在普通車床上安裝工裝模具進行定子內(nèi)部型線的加工技術專利，并對加工的短樣件進行了試驗，取得了初步的效果，但未能推廣應用。其他，如提出鑄造、拉削等方法都做過嘗試，但所有努力，均因內(nèi)螺旋線形狀復雜、材料硬度高，加工困難，未成功用于螺桿泵金屬定子的加工，螺桿泵金屬定子取代橡膠定子至今仍未實現(xiàn)。電解加工內(nèi)螺旋線可一次成型，加工表面質(zhì)量好，陰極不消耗，已成為膛線加工的定型工藝。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的螺桿泵橡膠定子易老化的不足，本實用新型提供一種電解加工螺桿泵金屬定子的陰極。該陰極工作部分由拋物線變截面螺旋陰極體、可更換修形柱組成，拋物線變截面螺旋陰極體臨近陰極工作型面底部的增液槽沿螺旋角方向設置一段流線形槽。采用該陰極加工螺桿泵金屬定子，可以解決螺桿泵橡膠定子易老化的技術問題。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是一種電解加工螺桿泵金屬定子的陰極，包括陰極體I、前引導2、絕緣套3、后引導5和壓緊頭6，其特點是還包括修形柱4，所述陰極體I、前引導2、絕緣套3、修形柱4、后引導5和壓緊頭6 —起構成陰極，修形柱4為短圓柱體上銑削的等螺距螺旋線，按照螺桿泵金屬定子的頭數(shù)均勻分布于外圓周；所述陰極體I是拋物線變截面螺旋體，拋物線變截面螺旋體的母線展開后呈拋物線狀，其每個斷面從絕緣套3的右端面起由小逐漸變大，最終與修形柱4外形相匹配，陰極體I的前端，即右端是圓柱體，圓柱體上有與其匹配的前引導2，絕緣套3的右端面與陰極體I的母線起點平齊，絕緣套3的內(nèi)型與陰極體I的母線匹配；壓緊頭6將修形柱4和后引導5固定在陰極體I的后端；陰極體I臨近后端工作部分設計有增液槽，增液槽沿螺旋角方向分布有流線形槽7。所述陰極體I上的螺旋體是二條、三條或者四條。所述絕緣套3的材料是環(huán)氧玻璃鋼。本實用新型的有益效果是由于該陰極工作部分由拋物線變截面螺旋陰極體、可 更換修形柱組成，拋物線變截面螺旋陰極體臨近陰極工作型面底部的增液槽沿螺旋角方向設置一段流線形槽。采用該陰極加工螺桿泵金屬定子，解決了螺桿泵橡膠定子易老化的技術問題。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作詳細說明。

圖I是本實用新型電解加工螺桿泵金屬定子的陰極所要加工的二頭螺桿泵金屬定子斷面示意圖。圖2是本實用新型電解加工螺桿泵金屬定子的陰極所要加工的三頭螺桿泵金屬定子斷面示意圖。圖3是本實用新型電解加工螺桿泵金屬定子的陰極所要加工的四頭螺桿泵金屬定子斷面示意圖。圖4是本實用新型電解加工螺桿泵金屬定子的陰極所要加工的四頭螺桿泵金屬定子五段圓弧連接詳圖。圖5是本實用新型實施例電解加工螺桿泵金屬定子的陰極(四頭)的裝配圖。圖6是圖5的右視圖。圖7是圖5的B-B剖視圖。圖8是圖7的D-D剖視圖。圖9是圖5的F-F剖視圖。圖10是圖5的C-C剖視圖。圖11是圖10的E-E剖視圖。圖12是本實用新型實施例電解加工螺桿泵金屬定子的陰極(四頭)體上流線型槽型圖。圖13是圖12的局部放大圖。圖14是圖8中修形柱的零件圖。圖15是圖14的A-A剖視圖。圖中，I-陰極體；2_前引導；3_絕緣套；4_修形柱；5_后引導；6_壓緊頭；7-流線形槽。
具體實施方式
參照圖I 15，本實用新型以四頭螺桿泵金屬定子電解加工用陰極為例，說明四頭電解加工螺桿泵金屬定子的陰極的結構。有一種與螺桿泵定子相似的產(chǎn)品一等壁厚螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子，很容易混淆，為此，將膛線、梅花孔、螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子及螺桿泵定子作一比較(I)螺桿泵定子陰極與膛線陰極的區(qū)別。膛線槽多為矩形、梯形，槽深約為口徑的1% 2%，而螺桿泵定子螺旋線槽為多段圓弧相切形成，槽深達口徑的1/3 1/2，因此，為滿足加工過程間隙供液、流場分布以及成型精度的陰極工作齒、供液導流修形，其陰極結構與膛線陰極有很大區(qū)別。(2)螺桿泵定子內(nèi)螺旋線陰極與梅花孔陰極的區(qū)別。申請者在2004年10月由國防工業(yè)出版社出版的《電解加工技術與研究方法》，2008年由國防工業(yè)出版社出版的《電解加工及復合電解加工》書中曾提及黃銅梅花孔電解加工的方法和陰極設計，梅花孔橫截面與螺桿泵定子類似槽型為圓弧形，槽深為口徑的1/4，但不是螺旋線，曲線槽順著軸向，因此陰極工作面也不是螺旋形的。(3)螺桿泵定子內(nèi)螺旋線陰極與螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子陰極的區(qū)別。與螺桿泵定子相似的一種產(chǎn)品一等壁厚螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子，也是為了提高原橡膠內(nèi)襯的使用壽命，提出將鋼管的內(nèi)壁加工成定子的雛形，則可以在成型的鋼套內(nèi)澆鑄成等壁厚橡膠內(nèi)襯，比原先在鋼管內(nèi)直接澆鑄成非等壁厚橡膠內(nèi)襯提高了壽命。等壁厚螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子的徑向切面與梅花孔橫截面、螺桿泵定子內(nèi)螺旋線均有相似之處，但是因為這種螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子的內(nèi)腔將裝進等壁厚的橡膠定子，預輪廓定子不需要很高精度，公差±0. 5mm,且螺距長，線槽相對較淺，因此其陰極工作面將梅花瓣陰極的工作面與傳統(tǒng)的螺旋形膛線陰極工作面組合起來的，就可以滿足加工精度的要求。螺桿泵定子內(nèi)螺旋線精度高，公差±0. 02mm ;線槽深，單邊加工余量10 40mm，螺距短，40 80mm，螺旋升角20 30°，電解加工間隙流場分布及成型規(guī)律難控制，將梅花瓣與傳統(tǒng)膛線陰極簡單組合制造的陰極達不到螺桿泵金屬定子加工精度的要求，螺桿泵定子內(nèi)螺旋線的加工難度遠遠高于螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子，其陰極結構方案和特點如下所述。螺桿泵金屬定子陰極結構I)陰極工作部分由拋物線變截面螺旋陰極體I和6mm厚可更換修形柱4組成，拋物線變截面螺旋陰極體的母線展開后呈拋物線狀，其每個斷面由小逐漸變大；可更換修形柱短圓柱體6mm厚，在其外圓周上均勻銑削等螺距螺旋線。整個陰極包括陰極體I、前引導2、絕緣套3、修形柱4、后引導5和壓緊頭6(其中，前引導2、絕緣套3、后引導5、壓緊頭6不屬于本實用新型的內(nèi)容)，用以定位、絕緣，導流和裝配壓緊已有的螺桿鉆具內(nèi)螺旋預輪廓定子陰極是將梅花瓣與螺旋線簡單組合，本實用新型的實現(xiàn)在于這種螺桿泵定子陰極不是傳統(tǒng)的在錐面上加工的螺旋體，而是母線呈拋物線狀的變截面拋物線螺旋體，符合弧形線槽的成型規(guī)律，修形柱為短圓柱體上銑削的等螺距螺旋線，均勻分布于外圓周，便于修形。其特征在于陰極工作部分螺旋面的母線展開后呈拋物線狀，即陰極體為拋物線變截面螺旋狀，有利于改善流場和表面質(zhì)量；6mm厚的可更換等距螺旋線修形柱最后精確保證線槽形狀尺寸。2)本實施例的實現(xiàn)還在于拋物線變截面螺旋陰極體工作部分設計了增液槽，在臨近工作型面底部的增液槽沿螺旋角方向加工一段流線形槽7，當陰極體受拉桿牽引作軸向進給和徑向運動時，有利于形成均勻流場，以保證螺距短、螺旋升角小的加工區(qū)電解液充足，減少陰極螺旋工作齒谷底電解液的漩渦。其特征在于增液部分向加工區(qū)供液是將臨近陰極工作型面底部的增液槽沿螺旋角方向開一段流線形槽7。本實施例的加工對象為4頭螺桿泵定子，橫切面上每一頭(瓣)的內(nèi)外圓弧由5段半徑不同的圓弧相切形成，螺距60mm，螺旋升角小，線形精度±0. 02mm，線槽深。
該螺桿泵定子的陰極包括陰極體I、前引導2、絕緣套3、可更換修形柱4、后引導5和壓緊頭6組成。拋物線變截面螺旋陰極體I與前引導2通過緊配合連接；絕緣套3材料為環(huán)氧玻璃鋼，鑲嵌到拋物線變截面螺旋陰極體I上；6_厚可更換修形柱4和后引導5通過內(nèi)孔與拋物線變截面螺旋陰極體I尾部圓柱配合定位，通過壓緊頭6與拋物線變截面螺旋陰極體I裝配成一體。陰極的制造陰極主體拋物線狀變截面螺旋體4的毛坯為Φ90πιπι黃銅棒料，按照母線呈拋物線螺旋狀、螺旋角19. 5°、螺距60mm在數(shù)控加工中心加工螺旋形工作面，6mm厚可更換修形柱5的上的毛坯也是Φ90πιπι黃銅棒料，螺旋線的螺旋角19. 5°。前引導2內(nèi)孔與拋物線變截面螺旋陰極體前段外圓過盈配合，可更換修形柱4、后引導5與拋物線變截面螺旋陰極體尾部外園柱面間隙配合，最后加工增液槽和流線型槽7，加工供液孔。針對的螺桿泵定子內(nèi)腔為4頭螺旋線，在徑向切面上每一瓣由5段半徑不同的圓弧相切形成。線槽深25mm，螺距60mm，螺旋升角25°，線形精度±0. 02mm,由于螺距短、線槽深，電解加工間隙流場分布不易均勻。在拋物線變截面陰極體I的上面有4條拋物線狀變截面螺旋工作面，在臨近陰極工作型面底部的增液槽沿螺旋角方向開一段流線形槽7，與陰極的軸線方向為30°，流線形槽長度3. 5mm，其作用是在陰極體作軸向進給和徑向運動時，減少陰極螺旋工作池谷底電解液的漩渦，有利于形成均勻流場，保證螺距短、螺旋升角小的螺旋槽在成型過程加工區(qū)電解液充足。
權利要求1.一種螺桿泵金屬定子電解加工用陰極，包括陰極體(I)、前引導(2)、絕緣套(3)、后引導(5)和壓緊頭￠)，其特征在于還包括修形柱(4)，所述陰極體(I)、前引導(2)、絕緣套(3)、修形柱(4)、后引導(5)和壓緊頭(6) —起構成陰極，修形柱(4)為短圓柱體上銑削的等螺距螺旋線，按照螺桿泵金屬定子的頭數(shù)均勻分布于外圓周；所述陰極體(I)是拋物線變截面螺旋體，拋物線變截面螺旋體的母線展開后呈拋物線狀，其每個斷面從絕緣套(3)的右端面起由小逐漸變大，最終與修形柱(4)外形相匹配，陰極體(I)的前端，即右端是圓柱體，圓柱體上有與其匹配的前引導(2)，絕緣套(3)的右端面與陰極體(I)的母線起點平齊，絕緣套(3)的內(nèi)型與陰極體(I)的母線匹配；壓緊頭(6)將修形柱(4)和后引導(5)固定在陰極體(I)的后端；陰極體(I)臨近后端工作部分設計有增液槽，增液槽沿螺旋角方向分布有流線形槽(7)。
2.根據(jù)權利要求I所述的螺桿泵金屬定子電解加工用陰極，其特征在于所述陰極體 (I)上的螺旋體是二條、二條或者四條。
3.根據(jù)權利要求I所述的螺桿泵金屬定子電解加工用陰極，其特征在于所述絕緣套(3)的材料是環(huán)氧玻璃鋼。
專利摘要本實用新型公開了一種螺桿泵金屬定子電解加工用陰極，用于解決現(xiàn)有的螺桿泵橡膠定子易老化的技術問題。技術方案是由陰極體(1)、前引導(2)、絕緣套(3)、修形柱(4)、后引導(5)和壓緊頭(6)組成，陰極工作部分由拋物線變截面螺旋陰極體、可更換修形柱組成，拋物線變截面螺旋陰極體臨近陰極工作型面底部的增液槽沿螺旋角方向設置一段流線形槽。采用該陰極加工螺桿泵金屬定子，解決了螺桿泵橡膠定子易老化的技術問題。
文檔編號B23H3/04GK202571512SQ201220035180
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權日2012年2月3日
發(fā)明者王天誠, 范植堅, 趙剛剛, 孫永社, 馮延軍, 黃泰慶, 楊峰, 戴克亮, 杜曉鵬 申請人:西安昆侖工業(yè)(集團)有限責任公司