Статор насоса муано и способ его изготовления
Формула / Реферат
1. Способ изготовления статора (1) винтового насоса Муано, рабочая полость которого проходит в осевом направлении целиком внутри вытянутого в длину элемента, заключающийся в изготовлении статора из имеющей жесткую стенку и форму цилиндрического тела вращения металлической трубы, образующей рабочую полость статора, отличающийся тем, что вначале выполняют предварительную операцию механической обработки заготовки трубы для изменения ее формы, во время которой цилиндрическую трубу деформируют с получением предварительно грубо обработанной трубы (12), внутренняя поверхность которой по размерам и форме близка к окончательным размерам и форме рабочей полости статора, после этого выполняют окончательную операцию изменения формы предварительно обработанной трубы (12), во время которой с использованием внутреннего сердечника или формы (15, 19) форму трубы изменяют гидроформингом, деформируя ее под действием давления жидкости в камере для гидроформинга, с получением жесткой, образующей рабочую полость статора металлической трубы (3), внутренняя форма и размеры которой точно соответствуют форме и размерам рабочей полости статора, который с определенным зазором собирается с ротором насоса, а затем металлическую трубу (3), образующую рабочую полость статора, помещают внутрь наружного корпуса (2) статора и соединяют трубу (3), по меньшей мере, на концах с корпусом (2) статора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную обработку металлической трубы, в результате которой получают предварительно грубо обработанную трубу (12), выполняют в несколько проходов (11) путем внешней деформации металлической трубы двумя диаметрально противоположными губками (10) челюстного пресса в процессе относительного перемещения трубы и губок в осевом (13) и в окружном (14) направлениях.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную обработку металлической трубы, в результате которой получают предварительно грубо обработанную трубу (12), выполняют в процессе относительного перемещения металлической трубы и по меньшей мере двух диаметрально противоположных прижимаемых к трубе обжимных роликов.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что металлическую трубу вращают вокруг собственной оси, а ролики перемещают параллельно оси трубы, одновременно с усилием прижимая их к наружной поверхности трубы.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что во время гидроформинга предварительно грубо обработанную трубу (12) деформируют, прижимая ее под действием создаваемого снаружи давления жидкости к расположенному внутри нее сердечнику (15).
6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что во время гидроформинга предварительно грубо обработанную трубу (12) растягивают и деформируют в форме (19) под действием создаваемого внутри трубы давления жидкости.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что кольцевое пространство (7) между металлической трубой (3), образующей рабочую полость статора, и корпусом (2) статора заполняют наполнителем (8).
8. Способ изготовления очень длинного статора насоса Муано, отличающийся тем, что по отдельности изготавливают по меньшей мере две секции (1) статора способом по любому из пп.1-7, которые затем встык соединяют (9) между собой.
9. Статор (1) винтового насоса Муано, рабочая полость которого проходит в осевом направлении целиком внутри вытянутого в длину элемента, отличающийся тем, что рабочая полость статора образована изготовленной из металла трубой (3) с жесткой стенкой, которая имеет такую форму и такие размеры, при которых после сборки статора с ротором между ними остается определенный зазор и, будучи изготовлена способом по любому из пп.1-8, крепится к наружному корпусу (2) статора с помощью жестких колец (4), образующих распорные втулки, которые устанавливаются между концами трубы (3), образующей внутреннюю полость статора, и наружным корпусом (2) статора.
10. Статор по п.9, отличающийся тем, что кольцевой зазор (7) между трубой (3), образующей рабочую полость статора, и корпусом (2) заполнен наполнителем (8), который повышает вибрационную прочность соединения между трубой и корпусом статора.
11. Статор по п.9 или 10, отличающийся тем, что он состоит по меньшей мере из двух изготовленных по отдельности способом по п.7 или 8 секций (1), которые встык соединены (9) между собой.
12. Статор по п.9, отличающийся наличием на корпусе (2) входного (25a) и выходного (25b) патрубков, которые расположены на определенном расстоянии в осевом направлении друг от друга и предназначены для прокачки жидкости через зазор между корпусом (2) и металлической трубой (3), образующей рабочую полость статора.
Текст
005327 Настоящее изобретение относится к винтовым насосам Муано, известным также как насосы объемного типа с пропорционально увеличивающейся рабочей полостью, и, в частности, к новому способу изготовления и новой конструкции статоров насосов такого типа, имеющих внутреннюю полость геликоидальной формы, полностью расположенную в осевом направлении внутри вытянутого в длину элемента. Из-за очень сложной формы внутренней полости статоры насосов такого типа обычно изготавливают из литого эластомера, заключенного внутрь жесткого корпуса. Насосы с изготовленным таким образом статором находят достаточно широкое применение в тех случаях, когда температура перекачиваемого или перемещаемого насосом продукта не превышает 140 С, т.е. не превышает максимальной температуры, которую может выдержать эластомер, и когда перекачиваемый или перемещаемый насосом продукт химически совместим с эластомером, из которого изготовлен статор. И наоборот, насосы с отлитым из эластомера статором не пригодны для использования в следующих случаях: когда температура перемещаемого продукта превышает 140 С, например в нефтяной промышленности при добыче тяжелых, вязких сортов нефти до их размягчения инжектируемым паром при температурах порядка 200-250 С,когда перемещаемый насосом продукт не является химически нейтральным по отношению к эластомеру (например кислотные продукты или растворители),в пищевой промышленности, когда детали оборудования, соприкасающиеся с перекачиваемым продуктом, должны быть изготовлены из инертного металла (например нержавеющей стали),когда перекачиваемые насосом продукты имеют разную температуру (операции, выполняемые при изменении температуры от очень низкой до очень высокой и при одной и той же гидравлике насоса, при обработке пищевых субпродуктов, во время санитарной обработки с использованием водяного пара). В настоящее время известны конструкции насосов Муано с изготовленными из металла статорами,применение которых позволяет решить упомянутые выше проблемы. Однако изготовление имеющего сложную форму внутренней полости статора насоса из металлической заготовки требует применения очень сложного металлообрабатывающего оборудования и связано с высокими затратами времени. Изготовленные из металла статоры из-за своей очень высокой стоимости не находят широкого промышленного применения и используются по существу только в качестве опытных образцов (в частности, в пищевой промышленности). Высокая стоимость изготовленных из металла статоров не должна исключать тем не менее возможности их применения в насосах Муано, поскольку устранение указанных выше недостатков насосов со статором, изготовленным в виде жесткого корпуса с внутренней обкладкой из эластомера, существенно ограничивающих их промышленное применение, возможно только за счет применения цельнометаллического статора. В качестве примера насоса Муано с металлическим статором и ротором можно назвать описанный в FR 2756018 штанговый скважинный глубинный насос, который предназначен для работы при высоких температурах и в котором при существенном изменении температуры в пределах до 300 С поддерживается приблизительно постоянный зазор между статором и ротором. В FR-A-2794498 описана конструкция и способ изготовления статора насоса Муано, внутренняя рабочая полость которого образована трубой, изготовленной из металла. Такой статор, однако, по своим конструктивным особенностям является по существу составным или композитным из-за наличия в нем соединяющего трубу и наружный корпус статора эластичного материала (эластомера), которым заполнен зазор между трубой и наружным корпусом, и помимо этого труба, образующая внутреннюю рабочую полость статора, имеет диаметр, который больше номинального, и под действием эластомерного наполнителя прижимается к ротору насоса и/или создает определенные напряжения в роторе насоса. Изготовленный таким образом статор ограничивает область возможного применения насоса, вопервых, из-за обжатия ротора статором (которое исключает возможность использования насоса при добыче абразивных или высоковязких продуктов, таких как тяжелые сорта нефти), а во-вторых, из-за наличия наполнителя, в частности эластомера (который не позволяет использовать такие насосы для работы при высоких температурах, в частности при добыче сырой, неочищенной нефти из глубоких скважин). Кроме того, наличие трех основных конструктивных элементов (трубы, образующей рабочую полость статора, корпуса и наполнителя) существенно увеличивает стоимость насоса. Изготовление такого известного статора осуществляется следующим образом. Сначала трубу с внутренним сердечником помещают в корпус, после чего под действием давления, приложенного снаружи к трубе и создаваемого путем нагнетания жидкости в зазор между трубой и корпусом, трубу деформируют, придавая ей форму сердечника, а затем из трубы извлекают сердечник и кольцевое пространство между образующей рабочую полость статора трубой и корпусом заполняют эластичным материалом,под действием давления которого труба прижимается к ротору и/или создает в нем напряжение. Такой способ изготовления статора обладает несколькими недостатками, которые ограничивают область возможного применения насоса с изготовленным таким образом статором.-1 005327 Первый из этих недостатков связан с тем, что деформация трубы, особенно гидравлическим способом, происходит внутри корпуса статора, который служит своеобразной камерой давления. Нагруженный внутренним давлением жидкости корпус статора должен обладать достаточно высокой прочностью,которой, очевидно, не должен обладать корпус статора готового насоса. Во избежание чрезмерного (сверх необходимого для нормальной работы насоса) увеличения прочности корпуса статора необходимо уменьшить давление жидкости, под действием которого происходит изменение формы трубы. Поэтому при изготовлении статора известным способом, основанным на деформации трубы под действием давления жидкости, приходится использовать трубы с очень небольшой толщиной стенки, при которой образующая рабочую полость статора труба достаточно легко деформируется. Деформируемую трубу, образующую рабочую полость статора, можно использовать в насосе,предложенном в указанной выше публикации, в которой описан насос, статор которого упруго прижимается к ротору. Однако в насосах другого типа, в которых необходимо постоянно поддерживать определенный зазор между статором и ротором, использование деформируемых труб создает серьезные проблемы и по существу недопустимо. Податливость металлической трубы можно в определенной степени уменьшить за счет дополнительного количества эластичного наполнителя, образующего сплошное основание по всей длине трубы. Помимо этого при определенной сложной форме деформируемой, особенно гидравлическим способом, трубы изготовленного по такой технологии статора необходимо учитывать различную в разных местах радиальную деформацию трубы. Поэтому при одноразовой деформации трубы, непосредственно образующей рабочую полость статора, которая первоначально имеет форму цилиндрического тела вращения, такая труба должна иметь очень тонкую стенку, что, как очевидно, накладывает определенные ограничения на весь процесс изготовления статора и сужает область возможного применения насоса. В основу настоящего изобретения была положена задача одновременно решить все перечисленные выше проблемы и разработать новый способ изготовления и новую конструкцию статора насоса Муано,отвечающую различным требованиям практического характера, особенно в части жесткости рабочей полости статора, простоты его конструкции и эффективности технологического процесса его изготовления. Для решения этой задачи в изобретении предлагается новый способ изготовления статора винтового насоса Муано, рабочая полость которого проходит в осевом направлении целиком внутри вытянутого в длину элемента, заключающийся в изготовлении статора из имеющей жесткую стенку и форму цилиндрического тела вращения металлической трубы, образующей рабочую полость статора, и отличающийся тем, что вначале выполняют предварительную механическую операцию изменения формы трубы, во время которой цилиндрическую трубу деформируют с приданием ее внутренней форме формы, близкой по размерам и форме к окончательной форме рабочей полости статора, после этого выполняют окончательную операцию изменения формы трубы, во время которой с использованием внутреннего сердечника или формы форму трубы изменяют гидроформингом в камере для гидроформинга, получая жесткую образующую рабочую полость статора трубу, внутренняя форма и размеры которой точно соответствуют форме и размерам статора, который с определенным зазором собирается с ротором, а затем окончательно обработанную трубу помещают внутрь наружного корпуса статора и соединяют, по меньшей мере, на концах с корпусом статора. Предлагаемый в изобретении способ позволяет изготавливать металлическую трубу, образующую рабочую полость статора, стенка которой имеет достаточно большую толщину и поэтому является достаточно жесткой и самонесущей и может быть соединена с корпусом статора только ее концами, что существенно упрощает сборку статора и снижает его стоимость и одновременно позволяет получить необходимый зазор между ротором и статором на всей длине насоса. Несмотря на сравнительно большую толщину стенки исходной трубы (составляющую, например,3,5 мм при диаметре трубы около 65 мм) предлагаемый в изобретении способ при всех его отдельных недостатках позволяет изготовить трубчатый статор, удовлетворяющий всем необходимым требованиям,поскольку в этом способе на стадии предварительной механической обработки можно, несмотря на достаточно большую толщину деформируемой стенки трубы, обеспечить существенную местную радиальную деформацию стенки при сравнительно низких требованиях к точности формы внутренней полости трубы, которая обеспечивается затем в процессе гидроформинга предварительно деформированной трубы с использованием внутреннего сердечника при очень высоком давлении (достигающем, например,4000 х 10 Па) и сравнительно небольшой местной радиальной деформации стенки трубы. Последовательное выполнение двух отдельных стадий механической деформации трубы и гидроформинга позволяет использовать их отдельные преимущества и избежать их отдельных недостатков и рентабельно изготавливать статор с выполненной из металла рабочей полостью, который можно использовать в насосах Муано, работающих в тяжелых условиях. В одном из вариантов осуществления изобретения механическую обработку трубы, в результате которой получают предварительно или грубо обработанную трубу, форма которой требует ее дальнейшей обработки, выполняют в несколько проходов, последовательно обжимая металлическую стенку трубы-2 005327 двумя расположенными друг напротив друга губками челюстного пресса в процессе взаимного перемещения трубы и губок в осевом и окружном направлениях. В другом, более предпочтительном варианте механическую обработку трубы, в результате которой получают предварительно или грубо обработанную трубу, выполняют путем относительного перемещения вращающейся относительно своей оси металлической трубы и по меньшей мере двух обжимных диаметрально противоположно прижатых к трубе подвижных роликов, которые перемещаются параллельно оси трубы. Окончательную обработку трубы методом гидроформинга можно выполнять с использованием внутреннего сердечника путем непосредственного прижатия внутренней поверхности предварительно обработанной трубы к наружной поверхности сердечника, форма и размеры которой соответствуют форме и размерам рабочей полости готового статора, или согласно другому варианту с использованием специальной формы путем деформации предварительно обработанной трубы растяжением при надежном контроле процесса деформации металла и толщины трубы, наружная поверхность которой при этом прижимается к внутренней поверхности формы, а внутренняя поверхность приобретает форму и размеры, которые с высокой точностью соответствуют форме и размерам рабочей полости готового статора. Окончательно изготовленную трубу, образующую рабочую полость статора, помещают в трубчатый цилиндрический корпус, который соединяют с концами трубы, после чего кольцевое пространство между статором и корпусом при необходимости заполняют жестким наполнителем, повышающим вибрационную прочность соединения трубы и корпуса статора. В насосах высокого давления с длинными статорами их изготавливают из двух отдельных изготовленных описанным выше способом секций, которые встык соединяют между собой резьбовым или сварным соединением. В изобретении предлагается также статор винтового насоса Муано, рабочая полость которого проходит в осевом направлении целиком внутри вытянутого в длину элемента, отличающийся тем, что рабочая полость статора образована изготовленной из металла трубой с жесткой стенкой, которая имеет такие форму и размеры, при которых после сборки статора с ротором между ними остается определенный зазор и, будучи изготовлена предлагаемым в изобретении способом, крепится к наружному корпусу статора с помощью жестких колец, образующих распорные втулки, которые устанавливаются между концами трубы, образующей внутреннюю полость статора, и наружным корпусом статора. Эти кольца можно использовать в качестве фланцев для крепления к статору примыкающих к нему спереди и сзади элементов конструкции насоса, а при наличии наружного корпуса - и в качестве распорных втулок, установленных между концами металлической трубы, образующей рабочую полость статора, и наружным корпусом. Соединять кольца с образующей рабочую полость статора металлической трубой и при необходимости с наружным корпусом можно любым соответствующим способом, например сварным и/или резьбовым соединением. В отдельных случаях в зависимости от назначения насоса кольцевой зазор между металлической трубой, образующей рабочую полость статора, и корпусом можно заполнить жестким наполнителем,например термореактивной смолой или цементом, повышающим вибрационную прочность соединения трубы с корпусом статора. Предлагаемые в изобретении решения позволяют изготовить статор, у которого рабочая полость имеет жесткие металлические стенки и который поэтому удовлетворяет конкретным требованиям,предъявляемым к насосу различными пользователями, поскольку изготовление статора с необходимой рабочей полостью предлагаемым в изобретении способом не требует использования сплошной металлической заготовки и применения дорогостоящего технологического оборудования и позволяет изготовить статор для практически любого насоса Муано сравнительно простым и дешевым способом, один из наиболее показательных примеров которого подробно описан ниже. Длинный статор (насоса высокого давления) можно изготовить соединением встык по меньшей мере из двух секций, изготовленных по отдельности описанным выше способом. Предлагаемые в изобретении решения позволяют изготавливать статоры для насосов Муано с металлической рабочей полостью (изготовленной, например, из бронзы марки UE9 или из другой аналогичной бронзы либо из нержавеющей стали марки 316L или из другой аналогичной нержавеющей стали),которые могут удовлетворять требованиям по меньшей мере отдельных пользователей в условиях массового и рентабельного производства. Ниже настоящее изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых конкретных вариантов его возможного осуществления, которые лишь иллюстрируют, но не ограничивают сущность и объем изобретения. Эти варианты осуществления изобретения рассмотрены со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано: на фиг. 1 - упрощенное изображение в продольном разрезе статора, выполненного в соответствии с одним из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения,на фиг. 2 - упрощенное изображение в продольном разрезе статора, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения,-3 005327 на фиг. 3 - упрощенное изображение в продольном разрезе предлагаемого в изобретении длинного статора для насоса высокого давления,на фиг. 4 - увеличенное изображение одного из участков статора, показанного на фиг. 3,на фиг. 5 - упрощенное изображение в продольном разрезе статора, выполненного в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения,на фиг. 6 - изображение в аксонометрической проекции металлической трубы, образующей рабочую полость предлагаемого в изобретении статора,на фиг. 7 а и 7 б - схемы, иллюстрирующие два способа предварительной, грубой обработки на первой стадии металлической трубы, из которой изготавливают предлагаемый в изобретении статор,на фиг. 8 - схема, иллюстрирующая первый вариант второй стадии обработки трубы методом гидроформинга и окончательного образования рабочей полости предлагаемого в изобретении статора в трубе после ее предварительной обработки на первой стадии способом, проиллюстрированным на фиг. 7 а и 7 б, и на фиг. 9 - схема, иллюстрирующая второй вариант второй стадии обработки трубы методом гидроформинга и окончательного образования рабочей полости предлагаемого в изобретении статора в трубе после ее предварительной обработки на первой стадии способом, проиллюстрированным на фиг. 7 а и 7 б. На фиг. 1 показан один из возможных вариантов конструктивного исполнения предлагаемого в изобретении и обозначенного позицией 1 статора насоса Муано с жестким наружным корпусом 2, выполненным в виде вытянутой в длину трубы и расположенной внутри корпуса и соединенной с ним металлической трубой 3 с жесткой стенкой, образующей рабочую полость статора определенной формы и размеров. Образующая рабочую полость статора насоса Муано труба 3, которая в большем масштабе показана в аксонометрической проекции на фиг. 6, имеет геликоидальную винтовую форму с эллиптическим поперечным сечением. Показанный на фиг. 6 участок образующей рабочую полость статора трубы 3 имеет длину Р, равную шагу винта, номинальный диаметр D и эксцентриситет Е. Образующая рабочую полость статора труба 3 изготовлена из металла, который должен обладать определенными механическими свойствами и должен соответствовать требованиям, предъявляемым к насосу, при этом при выборе металла, из которого изготавливают трубу, образующую рабочую полость статора, необходимо, в частности, чтобы его коэффициент линейного расширения и коэффициент линейного расширения расположенного в статоре и изготовленного из металла ротора были взаимно согласованы с таким расчетом, чтобы любое изменение размеров образующей рабочую полость статора трубы и ротора по величине и направлению было приблизительно одинаковым и чтобы зазор между ротором и статором оставался фактически постоянным при существенном изменении температуры, которое, например, в штанговых скважинных глубинных насосах может достигать 300 С (см. FR-A-2756018), или чтобы этот металл был нейтральным по отношению к перекачиваемому насосом пищевому продукту или продуктам, обладающим кислотными или щелочными свойствами. Трубу 3, образующую рабочую полость статора, можно изготовить, например, из бронзы маркиUE9 или из другой аналогичной бронзы либо из нержавеющей стали марки 316L или из другой аналогичной нержавеющей стали. Показанная на фиг. 1 или на фиг. 6 труба 3 имеет сравнительно толстую стенку, толщина которой может составлять несколько процентов (например 6%) от номинального диаметра трубы, при этом очень важно, чтобы при выбранной толщине стенки труба 3 обладала достаточно высокой жесткостью. Образующая рабочую полость статора труба 3 крепится к корпусу статора любым соответствующим способом, обеспечивающим необходимую жесткость статора и исключающим возможность деформации его оси. В показанном на фиг. 1 варианте между соответствующими концами трубы 3 и корпуса вставлены распорные кольца 4, которые неподвижно крепятся к трубе и корпусу определенным механическим способом, например резьбой или, что предпочтительно, сваркой. Сварное соединение, которое в увеличенном масштабе показано на фиг. 4, состоит из сварного шва 5, которым кольцо 4 приварено к переднему концу трубы 3, и сварного шва 6, которым это кольцо, частично входящее внутрь одного из концов корпуса 2, приварено к этому концу корпуса. При недостаточной продольной жесткости трубы 3 ее необходимо усилить одной или несколькими промежуточными опорами, выполненными в виде промежуточных распорных колец. В некоторых насосах с предлагаемым в изобретении статором через зазор между корпусом и образующей рабочую полость статора трубой можно прокачивать соответствующую жидкость. Через этот зазор можно, например, прокачивать горячую жидкость (в частности водяной пар или горячую воду),нагревающую, а следовательно, разжижающую перемещаемый ротором вязкий или пастообразный продукт (или тяжелые сорта нефти, добываемой с помощью штанговых скважинных глубинных насосов) и повышающую производительность насоса. Для этого к корпусу статора на определенном по длине расстоянии друг от друга приваривают показанные на фиг. 1 пунктирными линиями патрубки, один 25 а из которых используют для подвода, а другой 25b - для отвода жидкости из зазора между трубой, образующей рабочую полость статора, и его корпусом.-4 005327 Вибрационную прочность статора, состоящего из корпуса и соединенной с ним образующей рабочую полость статора трубы, можно увеличить, как это показано на фиг. 2, путем заполнения кольцевого зазора 7 между образующей рабочую полость статора трубой 3 и корпусом 2 жестким наполнителем 8(например термореактивной смолой, цементом, цементной керамикой и т.п.), при этом наличие такого наполнителя полностью или по меньшей мере частично снижает вибрации образующей рабочую полость статора трубы 3. Для изготовления длинных статоров (давление, создаваемое насосами Муано, увеличивается, как известно, с увеличением количества последовательно расположенных рабочих полостей и, следовательно, длины насоса) используют несколько отдельно изготовленных и описанных выше секций статора,которые механически встык соединяют друг с другом. Показанный на фиг. 3 в качестве примера длинный статор состоит из двух соединенных между собой встык статоров 1, показанных на фиг. 1. Механически соединять между собой отдельные секции статора можно любым соответствующим способом, в частности резьбовым или, что предпочтительно, сварным соединением. В варианте, показанном в увеличенном масштабе на фиг. 4, две состыкованные секции статора соединены между собой сварным швом 9,который заполняет кольцевую канавку, образующуюся на внешней поверхности плотно прижатых друг к другу свободных торцов вваренных в корпуса секций колец 4. Отдельные секции статора, показанные на фиг. 2 и 3, можно использовать для изготовления длинных статоров, например для изготовления статоров насосов, которые используются при добыче сырой нефти (длина которых, например, может достигать 9 м). У коротких статоров металлическая труба 3, образующая рабочую полость статора, может обладать достаточно высокой собственной жесткостью, что исключает необходимость в использовании корпуса 2. Такой статор 1, состоящий только из одной металлической трубы 3, образующей его рабочую полость,показан на фиг. 5. Для крепления такой металлической трубы 3 к расположенным до нее и за ней элементам насоса можно использовать расположенные на концах трубы упомянутые выше кольца 4 (приваренные к трубе или соединенные с ней резьбой), образующие на концах трубы соединительные фланцы. Металлическую трубу 3, образующую рабочую полость статора, можно изготавливать различными способами. Однако из-за сложной формы, высоких требований, предъявляемых к точности, с которой необходимо выдерживать размеры рабочей полости, и высокого качества внутренней поверхности, которая, строго говоря, является рабочей поверхностью статора, изготовление трубы в промышленных масштабах обычными средствами требует исключительно высоких затрат и/или использования слишком длинного рабочего инструмента. Для решения этой проблемы в настоящем изобретении предлагается новый, подробно рассмотренный ниже способ изготовления трубы, образующей рабочую полость статора насоса Муано. В качестве заготовки трубы, образующей рабочую полость статора насоса Муано, можно использовать обычную изготовленную из соответствующего металла трубу, имеющую цилиндрическую форму тела вращения, с жесткой стенкой (толщина стенки трубы может, например, достигать 6% от наружного диаметра трубы). На первой, предварительной, стадии заготовку металлической трубы механически деформируют с получением трубы, внутренняя поверхность которой по своим размерам и форме напоминает наружную поверхность рабочей полости статора. По своим размерам и форме внутренняя поверхность деформированной трубы может отличаться от наружной поверхности рабочей полости готового статора приблизительно на 5%. Один из возможных способов такой предварительной механической обработки заготовки трубы, из которой изготавливают статор насоса Муано, который показан на фиг. 7 а, основан на обжатии заготовки 12 трубы с двух диаметрально противоположных сторон (в направлении стрелок 11) закрепленными на челюстном прессе прижимными губками 10. Губки 10 имеют определенную форму и расположены друг напротив друга таким образом (например под определенным углом друг к другу), что при их прижатии к трубе на ней образуются углубления или "канавки" винтовой (геликоидальной) формы. Деформируемая в определенном месте прижатыми к ней губками 10 челюстного пресса труба последовательно перемещается относительно губок в осевом направлении (стрелка 13) и одновременно вращается вокруг собственной оси (в направлении стрелки 14) и постепенно приобретает форму спирали Муано. Другой способ предварительной механической обработки заготовки трубы, из которой изготавливают статор насоса Муано, основан на деформации заготовки трубы по меньшей мере двумя показанными на фиг. 7b вращающимися обжимными роликами. Как и в первом варианте, заготовка 12 трубы во время ее обработки вращается вокруг собственной оси (в направлении стрелки 14). К трубе с двух противоположных сторон прижимаются обжимные ролики 21 (в данном случае два расположенных диаметрально друг напротив друга ролика 21), которые сжимают и деформируют находящийся между ними участок трубы, положение которого непрерывно меняется по длине трубы в результате относительного продольного перемещения трубы 12 и вращающихся вокруг собственных осей (в направлении стрелок 23) обжимных роликов 21. В примере, показанном на фиг. 7 б, параллельно оси трубы перемещается не сама эта вращающаяся вокруг своей оси труба, а вращающиеся ролики 21 (стрелка 24).-5 005327 Предварительно (грубо) обработанную заготовку 12 трубы, из которой изготавливают статор насоса Муано, затем обрабатывают окончательно до размеров трубы 3, образующей рабочую полость статора. В предлагаемом в изобретении способе окончательную обработку трубы выполняют методом гидроформинга, равномерно воздействуя на всю внутреннюю или наружную поверхность трубы высоким из-за достаточно большой жесткости стенки трубы давлением жидкости, под действием которого стенка предварительно обработанной трубы 12 несмотря на ее жесткость деформируется и прижимается к внутренней или наружной базовой поверхности, повторяющей внутреннюю поверхность окончательно обработанной рабочей полости статора, и приобретает размеры и форму, которые точно соответствуют форме и размерам базовой поверхности. В первом варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа изготовления статора насоса Муано, показанном на фиг. 8, предварительно обработанную заготовку 12 трубы, образующей рабочую полость статора, деформируют, надевая на сердечник 15, наружная поверхность которого точно совпадает с формой внутренней поверхности рабочей полости статора. После этого сердечник и предварительно обработанную заготовку трубы помещают в закрытую заполненную жидкостью 17 полость 16(камеру гидроформинга). При увеличении давления жидкости в камере гидроформинга труба 12 прижимается (в направлении стрелок 18) к сердечнику 15 и, деформируясь, приобретает форму трубы 3 с внутренней, образующей рабочую полость статора поверхностью, которая точно совпадает с формой наружной поверхности сердечника 15 (гидроформинг-прижатием к внутреннему сердечнику). Во втором, показанном на фиг. 9 варианте предлагаемого в изобретении способа изготовления статора насоса Муано предварительно обработанную заготовку 12 трубы помещают внутрь формы 19, внутренняя поверхность полости 20 которой точно совпадает с формой трубы 3, образующей рабочую полость статора. Концы предварительно обработанной заготовки 12 трубы герметично закрывают и заполняют ее жидкостью 17. При увеличении давления жидкости предварительно обработанная заготовка 12 трубы прижимается (в направлении стрелок 18) к стенке внутренней полости 20 формы и, деформируясь,приобретает форму готовой трубы 3, образующей рабочую полость статора (гидроформинг расширением и прижатием к стенке формы). Необходимо отметить, что при гидроформинге прижатием к внутреннему сердечнику внутренняя поверхность трубы 3 (которая, строго говоря, сама образует рабочую полость статора) непосредственно прижимается к сердечнику и с высокой точностью приобретает форму его наружной поверхности. В отличие от этого при гидроформинге расширением и прижатии трубы к стенке формы конечную форму приобретает наружная поверхность трубы, которая непосредственно прижимается к форме, и в этом случае форма внутренней поверхности окончательно обработанной трубы 3 не будет точно совпадать с формой внутренней стенки полости формы, если при этом толщина стенки трубы будет иметь какиелибо отклонения от номинала, прежде всего, если она не будет строго одинаковой во всех точках трубы. Ниже в качестве примера указан режим окончательной обработки и размеры заготовки и трубы, образующей рабочую полость статора:-внутренние размеры окончательно обработанной металлической трубы:D = 42,3 мм, D + 4 Е = 72,8 мм,- периметр среднего волокна: 204,8 мм,- сжатие при деформации в процессе гидроформинга: около 5%,- диаметр среднего волокна заготовки: 68,44 мм,- внутренний диаметр заготовки толщиной 3,5 мм: 65 мм. Окончательную обработку трубы (методом гидроформинга) проводили в течение 10 мин при давлении воды, равном 4 х 108 Па. Окончательно обработанную трубу 3, образующую рабочую полость статора, через кольца 4 соединяли, в частности сваркой, с корпусом 2 статора, заполняя при необходимости зазор 7 между трубой 3 и корпусом соответствующим наполнителем, как это описано выше со ссылкой на фиг. 1-4. Предлагаемый в изобретении способ можно использовать для промышленного, массового изготовления труб 3, образующих рабочую полость статора насоса Муано. Предлагаемые в изобретении решения можно использовать для серийного производства сравнительно недорогих насосов Муано, удовлетворяющих различным требованиям и пригодных для использования в различных областях промышленности, особенно в тех случаях, когда между статором и ротором насоса необходимо иметь определенный зазор. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изготовления статора (1) винтового насоса Муано, рабочая полость которого проходит в осевом направлении целиком внутри вытянутого в длину элемента, заключающийся в изготовлении статора из имеющей жесткую стенку и форму цилиндрического тела вращения металлической трубы, образующей рабочую полость статора, отличающийся тем, что вначале выполняют предварительную операцию механической обработки заготовки трубы для изменения ее формы, во время которой цилиндрическую трубу деформируют с получением предварительно грубо обработанной трубы (12), внутренняя по-6 005327 верхность которой по размерам и форме близка к окончательным размерам и форме рабочей полости статора, после этого выполняют окончательную операцию изменения формы предварительно обработанной трубы (12), во время которой с использованием внутреннего сердечника или формы (15, 19) форму трубы изменяют гидроформингом, деформируя ее под действием давления жидкости в камере для гидроформинга, с получением жесткой, образующей рабочую полость статора металлической трубы (3),внутренняя форма и размеры которой точно соответствуют форме и размерам рабочей полости статора,который с определенным зазором собирается с ротором насоса, а затем металлическую трубу (3), образующую рабочую полость статора, помещают внутрь наружного корпуса (2) статора и соединяют трубу(3), по меньшей мере, на концах с корпусом (2) статора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную обработку металлической трубы, в результате которой получают предварительно грубо обработанную трубу (12), выполняют в несколько проходов (11) путем внешней деформации металлической трубы двумя диаметрально противоположными губками (10) челюстного пресса в процессе относительного перемещения трубы и губок в осевом (13) и в окружном (14) направлениях. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную обработку металлической трубы, в результате которой получают предварительно грубо обработанную трубу (12), выполняют в процессе относительного перемещения металлической трубы и по меньшей мере двух диаметрально противоположных прижимаемых к трубе обжимных роликов. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что металлическую трубу вращают вокруг собственной оси, а ролики перемещают параллельно оси трубы, одновременно с усилием прижимая их к наружной поверхности трубы. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что во время гидроформинга предварительно грубо обработанную трубу (12) деформируют, прижимая ее под действием создаваемого снаружи давления жидкости к расположенному внутри нее сердечнику (15). 6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что во время гидроформинга предварительно грубо обработанную трубу (12) растягивают и деформируют в форме (19) под действием создаваемого внутри трубы давления жидкости. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что кольцевое пространство (7) между металлической трубой (3), образующей рабочую полость статора, и корпусом (2) статора заполняют наполнителем (8). 8. Способ изготовления очень длинного статора насоса Муано, отличающийся тем, что по отдельности изготавливают по меньшей мере две секции (1) статора способом по любому из пп.1-7, которые затем встык соединяют (9) между собой. 9. Статор (1) винтового насоса Муано, рабочая полость которого проходит в осевом направлении целиком внутри вытянутого в длину элемента, отличающийся тем, что рабочая полость статора образована изготовленной из металла трубой (3) с жесткой стенкой, которая имеет такую форму и такие размеры, при которых после сборки статора с ротором между ними остается определенный зазор и, будучи изготовлена способом по любому из пп.1-8, крепится к наружному корпусу (2) статора с помощью жестких колец (4), образующих распорные втулки, которые устанавливаются между концами трубы (3), образующей внутреннюю полость статора, и наружным корпусом (2) статора. 10. Статор по п.9, отличающийся тем, что кольцевой зазор (7) между трубой (3), образующей рабочую полость статора, и корпусом (2) заполнен наполнителем (8), который повышает вибрационную прочность соединения между трубой и корпусом статора. 11. Статор по п.9 или 10, отличающийся тем, что он состоит по меньшей мере из двух изготовленных по отдельности способом по п.7 или 8 секций (1), которые встык соединены (9) между собой. 12. Статор по п.9, отличающийся наличием на корпусе (2) входного (25 а) и выходного (25b) патрубков, которые расположены на определенном расстоянии в осевом направлении друг от друга и предназначены для прокачки жидкости через зазор между корпусом (2) и металлической трубой (3), образующей рабочую полость статора.
МПК / Метки
МПК: F04C 2/107
Метки: статор, изготовления, насоса, способ, муано
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-5327-stator-nasosa-muano-i-sposob-ego-izgotovleniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Статор насоса муано и способ его изготовления</a>