一种泵体研磨装置及工艺

技术领域

本发明涉及机械加工工艺领域，尤其涉及一种泵体研磨装置及工艺。

背景技术

石油行业是工业的命脉，近年来我国石油工业得到快速发展，一批新技术、新工艺被陆续投入到石油生产中，其中以螺杆泵为代表的新兴举升方式正在大庆、辽河、胜利等油田快速发展。螺杆泵以低成本、适应性强、低能耗的优点在油田生产中得到广泛应用。

目前，常见的锥形螺杆泵均具有定子和转子，定子和转子间形成密封腔室，转子运动时，密封腔室在轴线方向沿螺旋线运动，按照旋向，输送原油，因此定子和转子是锥形螺杆泵的重要结构之一。现有锥形螺杆泵的定子在加工、焊接、氮化等工艺完成后，定子的内型腔由于材料加工、焊接、氮化高温等因素影响会产生变形误差，使得定子的内型腔与转子的配合无法达到设计的精度，导致螺杆泵工作时转子扭矩大，压力低，无法满足客户的使用需求。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种泵体研磨装置及工艺，以解决现有技术中的一个或多个问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种泵体研磨装置，包括床身以及与所述床身连接的第一控制机构，所述第一控制机构包括主轴箱以及与所述主轴箱传动连接的进给箱，所述进给箱的输出端与丝杆的一部分连接，所述丝杆的另一部分可转动地设置于床身，溜板箱与所述丝杆连接，所述主轴箱的输出端还连接卡盘，第一接头的一部分与所述卡盘连接，所述第一接头用于与定子的一端连接；所述泵体研磨装置还包括第二控制机构，所述第二控制机构设置于所述溜板箱，所述第二控制机构的输出端与第二接头的一部分连接，所述第二接头的另一部分用于与转子的一端连接，所述转子的另一端伸入所述定子的另一端，所述第一控制机构控制所述定子沿第一方向转动以及控制所述溜板箱沿轴向移动，所述第二控制机构控制所述转子沿第二方向转动，以实现所述转子沿轴向研磨所述定子的内部。

进一步的，所述第二控制机构包括电机，所述电机的输出端通过联轴器与转轴的一端连接，所述转轴上设置扭矩开关，所述转轴的一端穿过轴承座连接至少一个万向节，所述万向节的端部连接所述第二接头。

进一步的，所述泵体研磨装置还包括对中装置，所述对中装置用于调整定子、转子的轴心与第二控制机构的输出中心相同；所述对中装置包括底座以及与所述底座连接的固定部，活动部可转动地设置于所述固定部，使所述活动部相对于所述固定部打开或闭合，所述固定部和所述活动部共同构成架体，多个杆体可移动地设置于所述架体，每个所述杆体通过设置于架体的锁紧件固定或解锁。

进一步的，所述杆体以所述架体的轴心为中心均布。

进一步的，泵体研磨装置还包括油冷却循环机构，所述油冷却循环机构包括油箱、筒体以及回油箱，所述油箱通过出油管与定子连通，所述筒体的口部设置支架，泵以及搅拌机设置于所述支架，所述泵的介质压出端通过进油管连接油箱，所述搅拌机的搅拌端伸入所述筒体，所述回油箱设置于床身并位于转子与定子的对接处下方，所述回油箱通过回油管连接所述筒体。

进一步的，所述泵体研磨装置还包括定时器及扭矩控制器，所述定时器具有第一端口与所述泵连接，所述定时器具有第二端口与所述搅拌机连接，所述扭矩控制器的一部分与扭矩开关连接，所述扭矩控制器的另一部分连接扭矩显示器。

相应的，本发明还提供一种根据上述泵体研磨装置的研磨工艺，包括以下步骤：

将定子和转子组装成泵体，并安装所述泵体；其中所述转子的表面喷涂金刚砂；

测量转子从定子中伸出部分的尺寸；

调整研磨位置位于基准位；

开启油冷却循环机构；

控制转子在定子中沿第一方向转动，直至转动的同时抽出含有研磨砂的冷却润滑油；

控制转子沿轴向向靠近定子方向移动；

控制定子沿第二方向转动，所述转子移动至指定行程后停止研磨。

进一步的，所述泵体的安装包括步骤如下：

调整泵体的中心与第二控制机构的输出端同心；

将定子的一端与第一控制机构中第一接头连接；

将转子的一端与第二控制机构中第二接头连接。

进一步的，所述开启油冷却循环机构包括步骤如下：

开启搅拌机，使含有研磨砂的冷却润滑油充分搅拌，所述搅拌机的搅拌速度为8rpm/min～10rpm/min；

开启泵，通过所述泵使含有研磨砂的冷却润滑油流入泵体内，所述泵向油箱压入介质的时间为8s～28s。

进一步的，所述停止研磨包括步骤如下：

控制转子沿轴向向远离定子方向移动，使转子从定子中抽出100mm～200mm；

关闭泵，控制转子转动1min～5min；

将定子与转子分离。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

(一)本发明通过设置第一控制机构以及第二控制机构，其可以实现控制定子沿第一方向旋转，控制转子沿与第一方向相反的第二方向旋转，并且还通过第一控制机构控制溜板箱沿轴线方向以指定速度移动，同时增加扭力控制器控制扭力开关，保证转子以指定扭矩旋转推入定子，进而可以克服定子在研磨过程中向下的垂力或重力，避免定子下垂而引起的偏磨情况，即避免定子一边研磨量大、另一边研磨量小的问题。

(二)进一步的，通过增加万向节可以调节转子与定子在研磨时的中心，保证定子与转子研磨的同心度，防止偏心引起的偏磨问题出现。

(三)进一步的，对中装置的设置也可以进一步保证泵体与第一控制机构、第二控制机构的同轴度，使转子与定子的研磨过程中与第一控制机构、第二控制机构始终同轴。

(四)进一步的，油冷却循环机构的设置可以提高研磨的修正度，避免温度过高引起研磨效果，搅拌机的设置可以保证研磨砂与油的充分搅拌及融合，并且上述油冷却循环机构还可以实现含有研磨砂的冷却润滑油的循环利用，配合定时器使用可以保证冷却润滑油流出定子后再一次通过泵压入定子内部，进而保证转子的持续润滑和冷却，提高了研磨效率。

附图说明

图1示出了本发明实施例一种泵体研磨装置及工艺的结构示意图。

图2示出了本发明实施例一种泵体研磨装置及工艺中定子对中装置的结构示意图。

图3示出了本发明实施例一种泵体研磨装置及工艺中定子对中装置工作状态的示意图。

图4示出了本发明实施例一种泵体研磨装置及工艺的局部结构示意图。

附图中标记：100、床身；101、主轴箱；102、卡盘；103、第一接头；104、溜板箱；105、丝杆；106、光杆；107、刻度盘；108、手轮；109、进给箱；200、第二接头；201、万向节；202、轴承座；203、扭矩开关；204、联轴器；205、电机；2050、电机安装座；206、转轴；3、对中装置；300、第一座体；301、第二座体；302、固定部；303、活动部；304、杆体；305、锁紧件；306、转轴；400、固定架；401、安装板；402、油箱；403、出油管；404、进油管；405、筒体；406、支架；407、泵；408、搅拌机；409、回油箱；410、回油管；500、定时器；501、扭矩控制器；502、扭矩显示器；6、定子；7、转子。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种泵体研磨装置及工艺作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

请参考图1，本实施例的泵体研磨装置，包括床身100以及与所述床身100连接的第一控制机构，所述第一控制机构包括主轴箱101以及与所述主轴箱101传动连接的进给箱109，进给箱109的输出端与丝杆105的一部分连接，丝杆105的另一部分可转动地设置于床身100，溜板箱104与丝杆105连接，主轴箱101的输出端还连接卡盘102。

进一步的，请参考图1，具体的，所述主轴箱101为已有公知结构，其内部装有主轴、变速机构、电机，电机带动并经过变速机构带动主轴旋转，实现主运动，所述主轴作为主轴箱101的输出端与卡盘102连接。所述进给箱109也为已有公知机构，其改变溜板箱104的进给量，所述溜板箱104也为已有公知机构，用于将进给箱109传来的运动接收，进而使溜板箱104实现纵向进给以及移动。其中，在所述溜板箱104上还具有刻度盘107，所述刻度盘107用于显示溜板箱104的移动量，该刻度盘107套装于溜板箱104上的手轮轴外面。进一步的，请继续参考图1，所述溜板箱104还连接光杆106，光杆106设置于床身100并起导向作用，便于溜板箱104沿光杆106的轴向移动。

进一步的，请继续参考图1，第一接头103的一部分与卡盘102连接，所述第一接头103用于与定子6的一端连接，所述定子6为内部具有型腔的中空结构。

进一步的，请继续参考图1，泵体研磨装置还包括第二控制机构，第二控制机构设置于溜板箱104，第二控制机构的输出端与第二接头200的一部分连接，第二接头200的另一部分用于与转子7的一端连接，转子7的另一端伸入定子6的另一端，第一控制机构控制定子6沿第一方向转动以及控制溜板箱104沿轴向移动，第二控制机构控制转子沿7第二方向转动，以实现转子7沿轴向研磨定子的内部。

具体的，请继续参考图1，所述第二控制机构包括电机205，电机205安装于电机安装座2050，电机205的输出端通过联轴器204与转轴206的一端连接，转轴206上设置扭矩开关203，转轴206的一端穿过轴承座202连接至少一个万向节201，万向节201的端部连接第二接头200，优选的，在本发明实施例所述泵体研磨装置中，所述万向节201为两个，各万向节201之间互相连接，头部的万向节201连接转轴206，尾部的万向节201连接第二接头200。所述扭矩开关203用于提供相应的扭矩。

上述万向节201用于调节转子7与定子6研磨时的中心，保证定子6与转子7的中心始终同心，防止偏心引起的偏磨状态出现。

进一步的，请参考图2和图3，由于定子6的另一端与转子7的另一端连接，为了保证定子6、转子7组成的泵体与第二控制机构中电机205的输出端同心，并且保证转子7相对于定子6研磨的稳定性，上述泵体研磨装置还包括对中装置3，所述对中装置3的具体结构如下：

请继续参考图2和图3，对中装置包括底座以及与底座连接的固定部302，其中底座包括一体连接的第一座体300以及第二座体301，所述第一座体300的长度小于第二座体301，通过所述底座可滑动地设置于床身100中。活动部303可转动地设置于固定部302，使活动部303相对于固定部302打开或闭合，具体的，在活动部303与固定部302的连接处设置一转动销306，进而实现活动部303相对于固定部302转动。固定部302和活动部303共同构成架体，多个杆体304可移动地设置于架体，每个杆体304通过设置于架体的锁紧件305固定或解锁。

具体的，所述固定部302以及活动部303均呈半圆形，在所述固定部302以及活动部303上开设可供杆体304贯穿的孔，所述孔的内径略大于所述杆体304的外径，锁紧件305具体为螺杆，螺杆可选入上述孔内并抵住杆体304，进而实现杆体304位置的固定，在本发明实施例一所述泵体研磨装置中，杆体304以架体的轴心为中心均布，所述杆体304呈三等分均布于所述架体，定子6的外侧与各杆体304接触，通过各杆体304将定子6托起并位于架体的轴心处。当然，在本发明的其他实施例中，所述杆体304也可以设置除三等分之外的其他数量。

进一步的，请参考图1，为了保证转子7相对于定子6研磨的修正度以及能在规定时间内得到冷却润滑油的冷却，避免温度过高影响研磨效果，请参考图1，所述泵体研磨装置还包括油冷却循环机构，油冷却循环机构包括油箱402、筒体405以及回油箱409，所述回油箱409通过安装板401与固定架400连接。所述油箱402的底部通过出油管403与连接第一接头103的定子6连通，使冷却润滑油可进入第一接头103内部与旋转的转子7接触，使转子7在旋转过程中能得到冷却润滑油的润滑。

进一步的，请参考图1，所述筒体405的筒体口部设置支架406，支架406与筒体405口部焊接，在所述支架406上分别设置泵407以及搅拌机408，所述泵407的介质压出端通过进油管404连接回油箱409，使得通过所述泵407可将筒体405内部带有研磨砂的冷却润滑油通过进油管404压入油箱402，通过出油管403将油送入定子6内部。而上述泵407的介质吸入端则位于筒体405内部并用于吸取筒体405内部的冷却润滑油。

进一步的，请参考图1，所述搅拌机408的搅拌端伸入所述筒体405，通过所述搅拌机408可将筒体405内部的介质与研磨砂充分搅拌。

进一步的，请继续参考图1，在床身100上还设置回油箱409，所述回油箱409位于转子7与定子6的对接处下方，在研磨过程中研磨用冷却润滑油会从定子6的端部流出至回油箱409。为了实现研磨用冷却润滑油的循环再利用，所述回油箱409的底部与回油管410的一端连接，所述回油管410的另一端连接筒体405，通过上述连接方式，所述回油箱409、油箱402以及筒体405之间形成循环回路，带有研磨砂的冷却润滑油不断的在定子6中润滑冷却转子7，并且能回流至筒体405内再次通过搅拌机408的搅拌并压入油箱402内，然后流入定子6中持续使用，重复利用率高。

进一步的，请参考图1和图4，所述泵体研磨装置还包括定时器500以及扭矩控制器501，所述定时器500具有第一端口和第二端口，其中第一端口与泵407的控制输入端连接，所述定时器500具有第二端口与搅拌机408的控制输入端连接，使得通过所述定时器500可实现对泵407以及搅拌机408的定时控制。通过上述定时器500的时间设置，保证冷却润滑油从定子6流出流光时，泵407能再一次抽出冷却润滑油进入油箱402，再通过出油管403送入定子6，以此循环，以保证冷却润滑油的持续输入。

进一步的，上述扭矩控制器501的第一输出端也和扭矩开关203的输入端连接，扭矩控制器501还具有第二输出端连接扭矩显示器502，通过扭矩显示器502可以直观的显示出扭矩的大小，便于作业人员观察。通过扭矩控制器501可以实现对扭矩开关203扭力的调节，例如通过扭矩控制器501控制，使扭矩开关203始终以100N的扭矩将转子7向定子6推送。一旦超过设定值100N时，所述扭矩开关203反馈给扭矩控制器501，通过扭矩控制器501控制停止，通过该扭矩控制器501可以保证转子7向定子6推送的扭矩恒定。

相应的，本发明还提供一种泵体研磨工艺，所述泵体研磨工艺包括步骤如下：

S1：将定子6与转子7组装成泵体，然后安装所述泵体，其中所述转子7在与定子6组装之前表面喷涂金刚砂。

具体的，所述组装成泵体的具体步骤如下：

S100：首先将氮化好的转子7塞入定子6的内型腔中，使转子7与定子6配合，转子7塞入定子6后有部分伸出所述转子7，其中在转子7伸出定子6端部并且与定子6的端面重合处先作标记，该处标记表示转子7伸出定子6的起点位置。

S101：用吊带将组装完成的泵体吊装至床身100上。

S102：调整床身100上对中装置3，将泵体的中心部分架入对中装置3，使其位于固定部302中相邻两根杆体304之间，然后将活动部303闭合后，使活动部303上的杆体304的端部也接触泵体中定子6的外侧，从而使泵体的中心(即转子7的中心及定子6的中心)始终与对中装置3的中心、第一接头103、第二接头200的中心以及第二控制机构的输出端同心。

S103：将定子6未与转子7对接的一端与第一控制机构中第一接头103连接，同样的，将转子7未与定子6对接的一端与第二控制机构中第二接头200连接。

S2：首先测量转子7从定子6伸出部分的尺寸，从转子7伸出定子6的起点位置起测量，量至转子7的末端，进而记录出转子7露出定子6的尺寸。

S3：调整研磨位置位于基准位，具体的，将溜板箱104移动至初始位置，同样的刻度盘107上显示为“0”位，便于观察研磨进度。

S4：开启油冷却循环机构。所述油冷却循环机构的开启包括步骤如下：

S400：开启搅拌机408，使油与研磨砂充分搅拌，所述搅拌机408的搅拌速度为8rpm/min～10rpm/min，定时器500控制所述搅拌机408的定时时间为每1h～1h10min搅拌一次，进而保证研磨砂不在筒体405内沉淀。

S401：开启泵407，所述定时器500控制所述泵407的定时时间为30s～1m in，即每隔30s～1min泵407就从将筒体405中具有研磨砂的冷却润滑油压入油箱402，保证每次从定子6中流出的冷却润滑油流光时新的冷却润滑油可以通过出油管403进入，所述泵407每次压入介质的时间为8s～28s。

S5：以200N的扭矩推力控制转子7在定子6中沿第一方向转动，直至转子7在转动的同时抽出含有研磨砂的冷却润滑油，在本发明实施例所述泵体研磨工艺中，所述转子7的旋转方向是沿顺时针方向转动，所述转子7的旋转过程如下：

电机205启动后将动力通过联轴器204传递至转轴206，然后再传递至万向节201以及第二接头200，进而实现转子7的旋转，通过转子7的旋转直至含有研磨砂的冷却润滑油从定子6中抽出即可，具体的，所述转子7的转速为100～200r/min。

S6：控制转子7沿轴向向靠近定子6的方向移动，具体的，通过主轴箱101将动力传递至进给箱109，进给箱109输出动力使丝杆105旋转，进而使与丝杆105连接的溜板箱104在丝杆105上移动。

S7：同样的，上述主轴箱101启动后同样控制定子6沿第二方向转动，所述第二方向为于第一方向相反的方向，即为沿逆时针方向转动，使定子6沿逆时针方向转动，所述定子6的旋转受扭矩影响，当扭矩小时，定子6的旋转速度快，反之，当扭矩大时，定子的旋转速度慢。

通过控制上述转子7沿第一方向转动以及控制定子6沿与第一方向相反的第二方向转动，使得可以消除定子6受自重影响向下的重力，进而避免当定子6下垂时，在研磨过程中定子6的一边研磨量较大，而另一边研磨量较小。而上述相反方向的旋转方式保证定子6与转子7始终保持同心，使研磨更加精准均匀，不会出现一边研磨量大一边研磨量小的问题。

请继续参考图1，当转子7移动至指定行程后停止研磨，停止研磨包括步骤如下：

S800：控制溜板箱104沿靠近电机205的方向移动，使转子7从定子6中抽出100mm～200mm，然后关闭泵407，控制转子7转动1min～5min，进而实现将泵407压入的残留冷却润滑油抽干净，然后拆除泵体，将定子6与转子7分离即可完成研磨工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。