用于螺杆装置的电铸定子管制造方法及图纸

一种制造用于螺杆装置的定子的方法，包括使用电铸处理制造定子管。 还公开了一种使用电铸处理制造的用于螺杆装置的定子管以及一种包括使 用电铸处理制造的定子管的用于螺杆装置的定子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用电铸制造用于螺杆装置(progressing cavityapparatus)的定子管和一种用于使用电铸制成的螺杆装置的定子管。
技术介绍
螺杆装置包括螺杆马达和螺杆泵。螺杆马达经常在钻孔打钻操作中用于驱动钻头，所述钻孔打钻操作例如针对油井和/或汽井的打钻操作。螺杆马达从通过马达的流体接收能量并将流体能量转换为钻头的旋转能量。螺杆泵经常用于从钻孔抽吸流体，例如制造井。螺杆泵从通常位于钻孔表面上的马达接收旋转能量，并且将旋转能量传递到已经聚集在泵和/或钻孔中的流体，从而使得流体能量将流体传递到钻孔的表面。螺杆装置，包括螺杆马达和螺杆泵，经常被称为Moineau装置，以纪念其专利技术人Rene Moineau，此人在1932年12月27日获得标题为齿轮机构的美国专利No. 1,892,217。螺杆装置的特征在于定子和转子，其中，转子位于定子内部并且在定子内部旋转。定子在其内表面上具有螺旋叶状定子轮廓，转子在其外表面上具有螺旋叶状转子轮廓。每个叶片限定一个单独的螺旋或螺紋，所述螺旋或螺紋沿定子或转子的长度旋紧。定子比转子多一个叶片。定子和转子上的叶片的螺距(即叶片绕着定子或转子的长度螺紧整个一圈所需要的纵向距离)分别与定子和转子上的叶片数量具有相同比率。例如，如果定子具有三个叶片，则转子将具有两个叶片，并且定子上的叶片螺距与转子上的叶片螺距之比将为3:2。螺杆装置的另 一个特征是，转子的每个叶片在任何横截面上均与定子相接触。这具有这样的效果，即在定子和每个长度均等于定子螺距的转子之间产生许多空隙。空隙的数量等于定子上叶片的数量。空隙通过转子和定子之间的接触点相互分隔，所述接触点经常称为密封线。定子和转子之间的空隙可以沿着螺杆装置的长度在每个台阶上重复，其中，所述台阶由定子叶片的一整圈旋转限定。作为结果，包括长度等于两倍定子叶片螺距的定子的螺杆装置^皮描述为具有两个台阶的螺杆装置。当转子在定子内部旋转时，空隙沿着装置的长度以螺旋运动方式运动或推进。在螺杆马达的操作中，驱动液体被填充到这些空隙中，所述驱动液体使得转子在空隙从定子的一端运动到定子的另一端时相对于定子进行旋转。在螺杆泵的操作中，这些空隙被驱动流体填充，所述驱动流体在转子相对于定子旋转时从定子的 一端运动到定子的另 一端。由于定子和转子的形状和几何形状，当转子在定子内部旋转时，转子将相对定子横向运动或推进。换句话，转子除了在定子内部旋转之外还相对于定子进4亍离心运动。螺杆装置的性能特征依赖于其设计参数，例如定子和转子的直径、定子和转子上的叶片数量、定子和转子的螺距、定子和转子之间的离心率以及装置台阶的整个长度或数量。例如，增加螺杆装置的台阶数量一般会增加装置的最大转矩/压力，增加定子和转子的叶片数量一般会增加螺杆装置的体积以及装置的最大转矩/压力。螺杆装置的性能特征还依赖于装置沿密封线在转子和定子之间提供有效密封的能力。例如，螺杆装置最大转矩/压力与装置两端之间产生的压力差成比例，所述压力差又依赖于沿密封线的转子和定子之间的密封效率。为了实现转子相对定子的复杂运动并同时在转子和定子之间沿密封线保持有效密封，定子通常具有复杂的结构，该结构包括金属定子管，所述定子管具有施加在定子管内表面上的弹性材料的内衬。在传统的螺杆装置中，定子管包括圆柱形管状构件，所述构件在其内表面上具有圆柱形管状轮廓，从而螺旋叶状定子轮廓由弹性材料单独提供。作为结果，弹性内衬的厚度沿定子的横截面具有非常大的变化。在弹性材料限定叶片的位置上相对较厚，而在弹性材料限定叶片空隙的位置上则相对较馆 溥。螺杆装置的最大转矩/压力和整个完整性受到弹性内衬的长度和耐用性 的限制。内衬必须足够硬以便承受相邻空隙之间的压力差，必须具有足够的 柔韧性以便允许转子和定子之间复杂的相对运动，并且必须能够忍受高温、 温度波动、重复的变形周期和可能包含在通过装置的流体中的固体物的磨 损。内衬还必须承受与可能与内衬接触的物体之间的物理相互作用和化学相 互作用。虽然传统的螺杆装置具有相对的效率，但是已经发现，弹性内衬在常规螺杆装置的性能、可靠性和耐用性方面提供了通常较弱的链接。例如，弹性材料比金属表现出具有高得多的最大热量，这导致弹性内衬在装置操作期间会吸收和保持热量，特别是在弹性材料限定叶片的区域中，从而厚度较薄。弹性材料还容易由于热量或者和它接触的物体之间的相互作用发生膨胀，当 弹性材料的厚度增加时这种膨胀变得更加严重。作为结果，人们已经做了很多努力来改进用于提供弹性内衬的材料。还 做了努力来改进常规的定子结构以便使得弹性内衬的限制最小化。 这些后来努力的结果是开发了 高性能的螺杆装置。在高性能螺杆装置中，定子管的内表面具有螺旋叶状管的轮廓。根据定子管制造的方式，定子管的外表面通常可以为圆柱形或可以具有基本上与定子管内表面上的螺旋叶状管轮廓相匹配的螺旋叶状轮廓。弹性材料的相对薄的并且基本上为恒定的厚度通常作为内衬用于定子管(即螺旋叶状管轮廓)的内表面。在定子管的外表面具有基本与定子管内表面上的螺旋叶状管轮廓相匹配的螺旋叶状轮廓的情况下，定子管自身也可以具有基本上恒定的厚度。已经发现，与传统的螺杆装置相比较，高性能的螺杆装置可以提供较高的最大转矩/压力以及改进的可靠性和耐用性。例如，可能通过在定子管的内表面上提供螺旋叶状管轮廓制成的弹性内衬的相对薄的并且基本上为恒定的厚度有利于在转子和定子这间提供改进的密封。另外，已经发现，弹性内衬的减少的厚度由于与可能包含在通过装置的流体中的物体发生物理和/或化学相互作用从而提供了较高的散热性以及较小的膨胀。现在技术包括了对于高性能螺杆装置的描述以及对于制造用于高性能螺 杆装置的定子的方法的描述。美国专利No. 5,145,342 (Bruber)描述了几种定子的设计，每个设计包 括橡胶弹性垫材料的统一层厚度。在一个实施例中，定子管在其内表面和外 表面上具有螺旋叶状轮廓。在第二个实施例中，定子管在其内表面和外表面 上具有圆柱轮廓，但是金属线沿着叶片嵌入在橡胶弹性垫材料中，以便保持 橡胶弹性垫材料统一层厚度。定子管描述为通过已知方式制造。美国专利No. 5,145,343 (Belcher)描述了一种螺杆泵，其中，定子提供 有基本上具有恒定壁厚度的弹性内衬。美国专利No.5,171,138 (Forrest)描述了 一种用于螺杆马达的复合定子， 包括壳体、固定在壳体内的具有多叶片螺旋内表面和统一厚度的壁的硬金属 定子成型机，以及施回在定子成型机的螺旋内表面上的具有基本上统一厚度 的弹性材料。定子成型机和壳体之间的空隙真充有附加的弹性体或树脂，以 便在壳体内支持定子成型机。美国专利No.6，158,988 (Jager)、美国专利No.6,162,032 (Jager)、美国 专利No,6,427，787 (Jager)和加拿大专利申请No.2,271，647 (Jager)均描述 了螺杆装置，其中，所述螺杆装置包括具有基本上统一厚度的弹性材料，还 包括在其内表面和外表面上的螺旋叶状轮廓，从而也具有基本上统一的厚 度。美国专利No.6，293,358 (Jager)描述了一种螺杆装置，所述螺杆装置包 括外部管状构件、在所述外部管状构件中延伸并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于螺杆装置的定子的方法，所述方法包括：　（ａ）提供定子管电铸心轴；　（ｂ）将所述定子管电铸心轴放置到电解池中，使得所述电解池的阴极包括所述定子管电铸心轴；　（ｃ）在所述定子管电铸心轴上电解沉积一定厚度的沉积金属作为电铸沉积物；　（ｄ）从所述电解池中移除所述定子管电铸心轴；以及　（ｅ）将所述定子管电铸心轴从所述电铸沉积物分离，从而制成定子管，其中，所述定子管包括所述电铸沉积物形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种制造用于螺杆装置的定子的方法，所述方法包括(a)提供定子管电铸心轴；(b)将所述定子管电铸心轴放置到电解池中，使得所述电解池的阴极包括所述定子管电铸心轴；(c)在所述定子管电铸心轴上电解沉积一定厚度的沉积金属作为电铸沉积物；(d)从所述电解池中移除所述定子管电铸心轴；以及(e)将所述定子管电铸心轴从所述电铸沉积物分离，从而制成定子管，其中，所述定子管包括所述电铸沉积物形成。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述定子管电铸 心轴从所述电铸沉积物分离的步骤包括消溶所述定子管电铸心轴。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述定子管电铸 心轴从所述电铸沉积物分离的步骤包括熔化定子管电铸心轴。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积金属包括镍。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积金属包括铜。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子管电铸心轴由 包括铝的材料制成。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电铸沉积物具有外 表面并且具有标称直径，所述方法还包括修改所述电铸沉积物的外表面，使 得所述电铸沉积物的标称直径为希望的标称直径。8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括修改所述电铸沉积物的外表面，使得所述电铸沉积物的外表面基本上为圆柱形。9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电铸沉积物具有外 表面，所述方法还包括修改所述电铸沉积物的外表面，使得所述电铸沉积物 的外表面基本上为圆柱形。10. 根据权利要求1所述的方法，还包括将所述定子管安装在支撑定子 壳体中。11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述定子管和所述支撑定子壳体之间限定有环形空隙，所述方法还包括将填充材料引入所述环 形空隙中。12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述填充材料包括弹 性材料。13. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述填充材料包括接 合剂材料。14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子管电铸心轴的 外表面具有螺旋叶状心轴轮廓，所述定子管的内表面具有与所述螺旋叶状心 轴轮廓互补的螺旋叶状管轮廓。15. 根据权利要求14所述的方法，还包括将弹性衬垫施加到所述定子 管的内表面。16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述弹性衬垫具有一 厚度，所述弹性衬垫的所述厚度基本上不变。17. —种用于螺杆装置的定子管，其特征在于，所述定子管包括沉积金属的电铸沉积物。18. 根据权利要求17所述的定子管，其特征在于，所述沉积金属包括镍。19. 根据权利要求17所述的定子管，其特征在于，所述沉积金属包括铜。20. 根据权利要求17所述的定子管，其特征在于，所述定子管包括内 表面，所述定子管的内表面具有螺旋叶状管轮廓。21...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·乔·斯蒂尔，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：US