Пресс-форма для изготовления литьём под давлением длинномерных резино-металлических статоров винтовых забойных двигателей, статоров винтовых насосов для перекачки жидкостей и резино-металлических втулок и валов
Изобретение относится к области изготовления технических резинометаллических длинномерных изделий с отношением длины к диаметру более 10 типа втулок и валов, в частности для изготовления статоров винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, статоров винтовых насосов для перекачки жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что в пресс-форме содержащей концентрично установленные сердечник и корпус, образующие кольцевую формообразующую полость, расположенные на концах сердечника центрирующие втулки, установленные на концах сердечника запирающие гайки; литниковую систему с разводящими литниковыми каналами и впускными литниками, выполненную в сердечнике пресс-формы со стороны одного из его торцов, втулку ограничивающую сечения впускных отверстий, дополнительно в формообразующей полости на сердечнике пресс-формы со стороны впускных отверстий установлен подвижный буфер, который в начальном этапе заполнения формующей полости пресс-формы формирует буферную пробку, которая по мере заполнения пресс-формы эластомером перемещается совместно с буфером вдоль оси сердечника пресс-формы. Таким образом, буфер и сформированная с его помощью буферная пробка в течение всего процесса заполнения пресс-формы эластомером выполняют для сердечника пресс-формы функцию подвижной радиальной опоры, удерживая сердечник от радиального прогиба. Изобретение позволяет минимизировать радиальный прогиб сердечника, возникающий при заполнении пресс-формы эластомером под действием радиальной составляющей внутренних сил, и обеспечить прямолинейность внутреннего рабочего канала у длинномерных статоров винтовых забойных двигателей, винтовых насосов, а так же обеспечить соосность эластомерных обкладок относительно металлической арматуры у длинномерных резинометаллических втулок и валов.
Для изготовления литьем под давлением длинномерных резинометаллических статоров винтовых забойных двигателей, статоров винтовых насосов для перекачки жидкостей и резинометаллических втулок и валов.
Изобретение относится к области изготовления технических резинометаллических длинномерных изделий с соотношением длины резиновой обкладки изделия к его диаметру более 10 типа втулок и валов, в частности для изготовления статоров винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, а так же статоров винтовых насосов для перекачки жидкостей.
Известны способ и устройство для изготовления валов. (Патент Великобритании № 1.357.982 заявка № 1689/72. Полное описание опубликовано 26. 06, 74 МКИ В 29 F 1/00).
Пресс-форма для изготовления резинометаллических валов с формовочным стержнем, имеющим наружную оболочку из (специального) материала в трубчатой форме, содержащую наружный кожух, имеющий внутри цилиндрическую формовочную полость, поддерживающий элемент в каждом конце формовочной полости. Один из поддерживающих элементов на входе данной полости имеет отверстия, через которые в формовочную полость можно закачать эластомер; другой поддерживающий элемент - на выходе данной полости, имеет отверстия, через которые из формовочной полости можно выпускать воздух, поддерживающий элемент на входной части вышеупомянутой полости служит для поддержки одного конца цилиндрической втулки, помещенной концентрично по отношению к стенке формовочной полости и для крепления этого конца цилиндрической втулки, предохраняя от продольного смещения по отношению входного конца этой полости, и такой же поддерживающий элемент у выхода упомянутой полости, имеющей средства для поддержки другого конца данной втулки, находящейся концентрично по отношению к стенке формовочной полости и предохраняющей данный конец указанной втулки от радиального смещения без ограничения продольного движения по отношению выходного конца данной полости.
Недостатком этой пресс-формы является то, что данная конструкция не решает проблему искривления центрального сердечника пресс-формы, возникающего при заполнении пресс-формы эластомером при изготовлении длинномерных резинометаллических изделий. Практика показывает, что при использовании пресс-форм данной конструкции невозможно получение качественных изделий с высокими требованиями к соосности и прямолинейности резиновых обкладок при отношениях длины изделия к диаметру более 10.
Известна пресс-форма для изготовления литьем под давлением резинометаллических валов и втулок преимущественно с соотношением длины резиновой обкладки к ее диаметру более 10, а к толщине более 100 (а.с. № 774085 заявлено 09.01.79. (21) 2711127/23-5 СССР М. Кл.3 В 29 Н 9/11, В 29 Н 5/00, В 29 С 5/00) и содержащая концентрично установленные сердечник и корпус, образующие кольцевую формующую полость, расположенные на концах сердечника центрующие втулки, фиксаторы и литниковую систему на концевой части пресс-формы с впускным каналом, буферной полостью и литьевыми каналами. Фиксаторы смонтированы на сердечнике. Впускной канал выполнен в боковой стенке одной из центрирующих втулок, а в зоне расположения впускного канала на сердечнике выполнена кольцевая канавка, образующая с внутренней поверхностью втулки буферную полость. Вследствие того, что фиксаторы смонтированы на сердечнике, а буферная полость образована канавкой на сердечнике, корпус и сердечник не испытывают сжимающих усилий, возникающих при литье и вулканизации, приводящих к прогибу сердечника.
Недостатками данной пресс-формы являются то, что на практике, установка фиксаторов на концах сердечника пресс-формы и организация буферной полости в зоне расположения впускного канала уменьшают действие осевой нагрузки на корпус и сердечник пресс-формы, но не влияют на радиальную составляющую внутренних сил, возникающую при заполнении пресс-формы эластомером, которая как раз и приводит к прогибу сердечника пресс-формы при запрессовке эластомера, при изготовлении длинномерных статоров с отношением длины резиновой обкладки к диаметру более 10.
Наиболее близка по конструкции пресс-форма для изготовления резинометаллических статоров винтовых забойных двигателей /а. с СССР № 1220251, кл. В 29 С 45/27, 1984. (непубл.1 содержащая концентрично установленные с образованием кольцевой формующей полости корпус и зубчатый
сердечник с выполненной за одно целое с ним заливочной головкой. По торцам корпуса установлены центрирующие втулки, которые фиксируются гайками. В заливочной головке сердечника выполнена литниковая система с центральной литниковой полостью, разводящими литниковыми каналами и меньшими по площади последних точечными впускными литниками, расположенными в промежутке между зубьями сердечника, в зоне радиуса его зубьев Впускные литники образованы путем перекрытия разводящих литниковых каналов с помощью перекрывающего элемента. который выполнен в виде втулки установленной на сердечнике.
Положительным в этой пресс-форме является то, что пресс-форма технологична в изготовлении и обеспечивает качество изделий при изготовлении статоров с отношениями длины резиновой обкладки к ее диаметру до 10.
Недостатком этой пресс-формы является то, что, на практике рассматриваемая конструкция не обеспечивает желаемой прямолинейности рабочего канала длинномерных резинометаллических статоров винтовых забойных двигателей, с отношениями длины резиновой обкладки к ее диаметру более 10 из-за прогиба сердечника, возникающего при запрессовке эластомера в пресс-форму.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества изготовления длинномерных резинометаллических статоров винтовых забойных двигателей, применяемых для бурения нефтяных и газовых скважин, статоров винтовых насосов, применяемых для перекачки жидкостей, а также втулок и валов с отношениями длины к диаметру более 10, путем устранения осевого прогиба сердечника, возникающего при запрессовке эластомера в пресс-форму, обеспечения прямолинейности внутреннего рабочего канала статоров, втулок, и обеспечения соосности арматуры и наружной резиновой обкладки у валов.
Поставленная задача решается тем, что в пресс-форму, содержащую концентрично установленные с образованием кольцевой формующей полости корпус и зубчатый сердечник с выполненной за одно с ним заливочной головкой, центрирующие втулки установленные по торцам сердечника, которые фиксируются гайками, литниковую систему, выполненную в заливочной головке, имеющую центральную полость, разводящие литниковые каналы и меньшие по площади последних впускные литники, расположенные в промежутках между зубьями сердечника в зоне радиуса его зубьев и образованные путем перекрытия литниковых каналов с помощью перекрывающего
элемента, который выполнен в виде втулки, установленной на сердечнике, согласно изобретению, в оформляющей полости на сердечнике пресс-формы установлен буфер, формирующий в созданной им буферной зоне из прессуемого эластомера пробку, которая совместно с установленным буфером в процессе заполнения формы перемещается вдоль оси сердечника, центрирует его и выполняет совместно с буфером функцию подвижной радиальной опоры, удерживая сердечник от прогиба и обеспечивая требуемую прямолинейность внутренней рабочей поверхности статора.
Основные конструктивные элементы прототипа: корпус, сердечник, заливочная головка, центрирующие втулки, фиксирующие гайки - обеспечивают прямолинейность изготовляемых статоров, но только в пределах ряда соотношений длины к диаметру - (10 и менее), при дальнейшем увеличении этого соотношения - (10 и более), качество изготовления резко снижается, так как величина радиальных усилий, возникающих при заполнении пресс-формы эластомером, превышает жесткость на изгиб сердечника пресс-формы. Под действием этих радиальных усилий сердечник пресс-формы прогибается, что и приводит к искривлению внутреннего рабочего канала статора.
В предлагаемом изобретении, в отличие от прототипа, в оформляющей полости на сердечнике пресс-формы установлен подвижный буфер.
Буфер выполняет несколько функций: 1-функцию подвижной радиальной опоры для сердечника пресс-формы. 2-функцию формирования в созданной им буферной зоне подвижной буферной пробки, которая в свою очередь минимизирует радиальные силы действующие на сердечник пресс-формы и выполняет для сердечника пресс-формы роль второй подвижной радиальной опоры.
Буфер и организованная с его помощью буферная пробка в течение всего процесса заполнения пресс-формы эластомером совместно перемещаются вдоль оси сердечника, центрируют его и удерживают сердечник пресс-формы от прогиба, что обеспечивает заданную прямолинейность оформляемого внутреннего канала длинномерных статоров, с отношениями длины резиновой обкладки к диаметру более 10 и повышают качество изготовления статоров.
На фиг.1 изображена предлагаемая пресс-форма, продольный разрез; на фиг 2 -фрагмент пресс-формы с установленным буфером, на фиг.3 разрез А - А,
Пресс-форма для изготовления литьем под давлением длинномерных резинометаллических статоров винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин, статоров винтовых насосов для перекачки жидкостей (Фиг.1.)
содержит концентрично установленные с образованием кольцевой формующей полости 1 корпус 2, сердечник 3 с выполненной за одно целое с ним заливочной головкой 4, центрирующие втулки 5 и 6, фиксирующие гайки 7 и 8 соответственно, литниковую систему с центральной полостью 9 с разводящими литниковыми каналами 10 и меньшими по площади последних впускными литниками 11, расположенными в зоне радиуса впадин Б зубьев А в промежутках между зубьями А сердечника 3 (Фиг.1. Фиг.3.), впускные литники 11, разводящие литниковые каналы 10, перекрывающий элемент в 12 в виде втулки, буфер 13, установленный в рабочей полости 1 на сердечнике пресс-формы 3, плотно охватывающий сердечник 3 по профилю, и имеющий допустимый зазор h между своей внешней поверхностью и внутренней поверхностью корпуса 2. Буфер имеет торец В со стороны впускных литников 11, перпендикулярный оси сердечника 3. Буфер имеет возможность осевого перемещения вдоль оси сердечника 3 пресс-формы под действием запрессовываемого в пресс-форму эластомера, сформировавшегося в буферной зоне 14 в буферную пробку 15.
Пресс-форма работает следующим образом. На сердечник 3 в оформляющей полости 1 пресс-формы на расстоянии L, например, равном или меньшем величине 2D от впускных литников 11 (Фиг.1), устанавливается подвижный буфер 13, который своей внутренней поверхностью копирует, плотно охватывает сердечник 3 пресс-формы и имеет возможность осевого перемещения вдоль оси сердечника 3 под действием эластомера, сформировавшегося в буферную пробку 15 в буферной зоне 14. Наружная поверхность буфера 13 (Фиг.2) повторяет внутреннюю поверхность корпуса 2 пресс-формы с зазором h, например, равным или меньшем 1/3 от допуска на отклонение от прямолинейности внутренней рабочей поверхности формуемого статора. Плоскость торца А буфера 13 со стороны впускных литников 11 перпендикулярна оси сердечника 3. Таким образом, в оформляющей полости 1 пресс-формы в пространстве, от впускных литников до плоскости торца В буфера 13, создается буферная зона 14. На передний конец сердечника 3 со стороны заливочной головки 4 и полости 9, последовательно устанавливаются: ограничительное кольцо 12 центрирующая втулка 6 и навинчивается запирающая гайка 8. На противоположный конец сердечника 3 устанавливается центрирующая втулка 5 и закрепляется фиксирующей гайкой 7. Форма устанавливается на пресс.
В начале процесса запрессовки эластомера через центральную литниковую полость 9. разводящие каналы 10 и литниковые отверстия 11, проходное сечение которых ограничено кольцом 12, попадает в буферную зону 14. Буфер 13 препятствует продвижению эластомера и по мере заполнения эластомером буферной зоны формирует в ней буферную пробку 15 с торцом перпендикулярным оси сердечника 3 пресс-формы. При достижении в буферной зоне 14, напряжения достаточного для перемещения буфера 13 начинается совместное движение буфера 13 и организованной сего помощью буферной пробки 15 вдоль оси сердечника 3 до заполнения эластомером всей рабочей полости 1 пресс-формы.
Таким образом, в предлагаемом изобретении, установленный в рабочую полость 1 пресс-формы подвижный буфер 13 и буферная пробка! 5, организованная с его помощью, на всем пути их совместного перемещения вдоль оси сердечника 3 в процессе заполнения пресс-формы эластомером, выполняют для сердечника 3 пресс-формы функцию подвижной радиальной опоры, удерживают его от прогиба и обеспечивают требуемую прямолинейность оформляемого внутреннего рабочего канала статора, и соответственно, соосность установленной арматуры относительно эластомерной обкладки при изготовлении длинномерных втулок и валов, что повышает качество изделий.
Пресс-форма для изготовления литьём под давлением длинномерных резино-металлических статоров винтовых забойных двигателей, статоров винтовых насосов для перекачки жидкостей, а также резино-металлических втулок, валов, содержащая концентрично установленные с образованием кольцевой формующей полости корпус, сердечник с выполненной за одно целое с ним заливочной головкой, центрирующие втулки установленные по торцам сердечника, фиксирующие гайки, литниковую систему, выполненную в заливочной головке, имеющую центральную полость, разводящие литниковые каналы и меньшие по площади последних впускные литники, образованные с помощью перекрывающего элемента, который выполнен в виде втулки, установленной на сердечнике, отличающаяся тем, что в оформляющей рабочей полости на сердечнике пресс-формы установлен подвижный буфер для выполнения функции подвижной радиальной опоры для сердечника пресс-формы, формирования из прессуемого эластомера буферной пробки в созданной им буферной зоне и совместного перемещения пробки с буфером вдоль оси сердечника.
