RU2784617C1 - Electrode block for electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular billet with a helical gear profile - Google Patents
Electrode block for electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular billet with a helical gear profile Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784617C1 RU2784617C1 RU2022118091A RU2022118091A RU2784617C1 RU 2784617 C1 RU2784617 C1 RU 2784617C1 RU 2022118091 A RU2022118091 A RU 2022118091A RU 2022118091 A RU2022118091 A RU 2022118091A RU 2784617 C1 RU2784617 C1 RU 2784617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- helical
- hole
- electrolyte
- mandrel
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 105
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 57
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 5
- 230000000284 resting Effects 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 8
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 54
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 52
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 5
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LCJRHAPPMIUHLH-UHFFFAOYSA-N 1-$l^{1}-azanylhexan-1-one Chemical compound [CH]CCCCC([N])=O LCJRHAPPMIUHLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 230000036633 rest Effects 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000002522 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера, применяемых в винтовых героторных двигателях для бурения нефтяных скважин.The invention relates to the oil industry, namely for the manufacture of stators with a uniform thickness of the elastomer lining used in screw gerotor engines for drilling oil wells.
Статоры с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall) повышают ресурс и надежность винтовых героторных двигателей, используются для увеличения крутящего момента на выходном валу в режиме максимальной мощности, допустимой осевой нагрузки за счет увеличения перепада давления в режиме максимальной мощности, обеспечения равномерного натяга во всех фазах контакта зубьев обкладки и ротора, улучшения уплотнения по контактным линиям в зоне полюсов зацепления, снижения контактных нагрузок в зоне максимальных скоростей скольжения, а также за счет синхронизации работы многозаходных многошаговых винтовых (шлюзовых) камер между зубьями ротора и обкладки статора.Stators with a uniform thickness of elastomer lining (R-Wall) increase the service life and reliability of screw gyratory motors, are used to increase the torque on the output shaft in the maximum power mode, allowable axial load by increasing the pressure drop in the maximum power mode, ensuring a uniform preload during all phases of contact between the teeth of the lining and the rotor, improving the seal along the contact lines in the zone of the poles of engagement, reducing contact loads in the zone of maximum sliding speeds, as well as by synchronizing the operation of multi-threaded multi-step helical (lock) chambers between the teeth of the rotor and the stator lining.
Известны винтовые героторные двигатели компании "Радиус-Сервис" (RU), входящей в состав "Шлюмберже" (US), имеющие статоры с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), (парк более 1000 ед.), которые более 10 лет надежно работают в скважинах на территории России и за рубежом (патенты RU 2300617, RU 2321767, RU 2321768, RU 2361997, RU 2373364, RU 2652724, RU 2652725, RU2689014, RU 2723595, RU 2745677).Known screw gyratory motors of the company "Radius-Service" (RU), which is part of "Schlumberger" (US), having stators with a uniform thickness of the elastomer lining (R-Wall), (a fleet of more than 1000 units), which are more than 10 years work reliably in wells in Russia and abroad (patents RU 2300617, RU 2321767, RU 2321768, RU 2361997, RU 2373364, RU 2652724, RU 2652725, RU2689014, RU 2723595, RU 2745677).
Основные преимущества статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall):The main advantages of stators with uniform elastomer lining thickness (R-Wall):
- повышается нагрузочная способность статора, снижаются гистерезисные потери в обкладке, повышаются энергетические характеристики и тормозной момент двигательной секции, что исключает вероятность торможения двигателя при изменении нагрузки и повышает управляемость бурения;- the load capacity of the stator increases, the hysteresis losses in the lining decrease, the energy characteristics and the braking torque of the motor section increase, which eliminates the possibility of engine braking when the load changes and increases drilling controllability;
- снижается количество вырабатываемого и сохраняемого тепла, натяг в соединении ротор-обкладка статора меньше зависит от температуры и деструкции ("разбухания") эластомера, обеспечиваются высокие энергетические характеристики двигателя в увеличенном интервале глубины скважины, температуры и буровых растворов на нефтяной основе;- the amount of generated and stored heat is reduced, the tightness in the connection of the rotor-stator lining is less dependent on temperature and destruction ("swelling") of the elastomer, high energy performance of the engine is provided in an increased range of well depth, temperature and oil-based drilling fluids;
- улучшенные энергетические характеристики двигателя позволяют эффективно использовать его с долотами PDC (Polycrystalline Diamond Compakt) с поликристаллическими алмазами;- improved power characteristics of the engine allow it to be effectively used with PDC bits (Polycrystalline Diamond Compakt) with polycrystalline diamonds;
- за счет меньшей толщины эластомера при отрыве кусков обкладки не происходит закупорки промывочных отверстий долота, вследствие этого требуемый интервал скважины может быть добурен до конца, повышается наработка на отказ (Журнал "Бурение и нефть", 11/2014, стр. 56+59).- due to the smaller thickness of the elastomer, when pieces of the lining are torn off, there is no blockage of the drilling holes of the bit, as a result of which the required interval of the well can be drilled to the end, the MTBF increases (Journal "Drilling and Oil", 11/2014, pp. 56+59) .
Известен график отработок двигателей компании «Радиус-Сервис», входящей в состав Шлюмберже, которые работали с долотами StingBlade (рис. 6). Данные представлены для габарита - 172 мм, интервал бурения достигал 2000 м. Анализируя его, можно заметить, что 200 часов не представляют проблемы даже для стандартных двигателей компании «Радиус-Сервис». Журнал "Бурение и нефть", №4, 2018 г, Гумич Д.П. и др., " Бурение в один рейс…".There is a well-known schedule for testing the engines of the Radius-Service company, which is part of Schlumberger, which worked with StingBlade bits (Fig. 6). The data are presented for the dimension - 172 mm, the drilling interval reached 2000 m. Analyzing it, you can see that 200 hours are not a problem even for standard Radius-Service engines. Journal "Drilling and Oil", No. 4, 2018, Gumich D.P. and others, "Drilling in one trip...".
Известно устройство для электрохимической обработки необработанной внутренней поверхности, образующей осевое отверстие трубчатой заготовки, содержащее:A device for electrochemical processing of the raw inner surface, forming the axial hole of the tubular workpiece, containing:
средство для поддержки указанной заготовки; электродный инструмент, включающий в себя множество примыкающих по окружности канавок, имеющих между собой канавки, проходящие между его противоположными в осевом направлении передним и задним краями; средство для перемещения инструмента в осевом направлении через отверстие заготовки между передним и задним краями заготовки; средство для приведения в действие заготовки и инструмента для воздействия на анод и катод соответственно; средство для направления жидкого электролита через отверстие вокруг инструмента для электрохимической обработки незавершенного отверстия с образованием желобчатого отверстия позади заднего края инструмента; и средство для герметизации инструмента, примыкающего к его заднему краю к заготовке, для герметизации от протекания электролита через нее, чтобы изолировать поток электролита в незавершенном отверстии, когда инструмент проходит через него.means for supporting said blank; an electrode tool including a plurality of circumferentially adjacent grooves having grooves therebetween extending between its axially opposite front and rear edges; means for moving the tool in an axial direction through the opening of the workpiece between the front and rear edges of the workpiece; means for actuating the workpiece and the tool to act on the anode and cathode, respectively; means for guiding the liquid electrolyte through the hole around the electrochemical processing tool of the incomplete hole to form a grooved hole behind the rear edge of the tool; and means for sealing the tool adjacent its trailing edge to the workpiece, for sealing against the flow of electrolyte through it, so as to isolate the flow of electrolyte in the incomplete hole when the tool passes through it.
Уплотнительное средство неподвижно прикреплено к инструменту рядом с его задним краем для перемещения с ним и дополняется рифленым отверстием для герметизации протекающего через него электролита.The sealing means is fixedly attached to the instrument near its trailing edge for movement with it, and is complemented by a knurled opening to seal the electrolyte flowing through it.
Устройство содержит средство для направления жидкости за задний край инструмента, при этом уплотнительное средство является эффективным для отделения указанной жидкости от электролита на заднем крае инструмента.The device comprises a means for directing the liquid beyond the rear edge of the tool, wherein the sealing means is effective in separating said liquid from the electrolyte at the rear edge of the tool.
Устройство, в котором жидкость представляет собой промывочную жидкость для вымывания рассеянного электролита из рифленого отверстия, когда инструмент проходит через незавершенное отверстие во время электрохимической обработки.A device in which the liquid is a flushing liquid for flushing out the scattered electrolyte from the grooved hole as the tool passes through the unfinished hole during electrochemical processing.
Средство направления жидкости является эффективным для направления жидкости под давлением, чтобы компенсировать давление электролита на противоположных сторонах уплотнительного средства.The fluid guiding means is effective in guiding pressurized fluid to compensate for the pressure of the electrolyte on opposite sides of the sealing means.
Уплотнительное средство содержит заднюю направляющую, скрепленную с задним краем инструмента и включающую множество примыкающих по окружности направляющих канавок, имеющих канавки между ними, при этом направляющие канавки больше, чем канавки инструмента для уплотнения рифленого отверстия.The sealing means comprises a rear guide fastened to the rear edge of the tool and including a plurality of circumferentially adjacent guide grooves having grooves therebetween, the guide grooves being larger than the grooves of the tool for sealing the corrugated hole.
Уплотнительное средство содержит внешнюю направляющую, неподвижно соединенную с ближним краем заготовки и включающую множество примыкающих по окружности внутренних канавок, имеющих между собой канавки, при этом внутренние канавки комплементарны задним направляющим канавкам для герметизации против протекания электролита и жидкости между ними.The sealing means contains an external guide fixedly connected to the near edge of the workpiece and including a plurality of internal grooves adjoining along the circumference, having grooves between them, while the internal grooves are complementary to the rear guide grooves for sealing against the flow of electrolyte and liquid between them.
Канавки внешней направляющей имеют такую же спиральную форму для самовращения указанного инструмента, когда инструмент проходит в осевом направлении через заготовку.The outer guide grooves are of the same helical shape to self-rotate said tool as the tool passes axially through the workpiece.
Инструмент выполнен полым в передней части для пропуска через него электролита.The tool is made hollow in the front part to pass electrolyte through it.
Инструмент содержит заднюю направляющую с канавками, неподвижно соединенную с его задним краем и имеющую размеры, обеспечивающие герметизацию отверстия с канавками во время электрохимической обработки, и переднюю направляющую с канавками, неподвижно соединенную с его передним краем и имеющую размер скользящего зацепления с незавершенным отверстием, и передняя и задняя направляющие поддерживают рифленый инструмент в осевом направлении между собой для центрирования инструмента внутри заготовки для поддержания равномерного зазора между канавками инструмента и внутренней поверхностью заготовки во время электрохимической обработки (US6413407, 02.07.2002).The tool contains a rear grooved guide fixedly connected to its rear edge and having dimensions that ensure the sealing of the grooved hole during electrochemical processing, and a front grooved guide fixedly connected to its front edge and having the size of a sliding engagement with an unfinished hole, and a front and the rear guides support the corrugated tool in the axial direction between them to center the tool inside the workpiece to maintain a uniform gap between the tool flutes and the inner surface of the workpiece during electrochemical processing (US6413407, 07/02/2002).
Недостатком известного электрода является недостаточная эффективность защиты от коротких замыканий и механических повреждений, что объясняется тем, что электрод, закрепленный на приводной штанге (длиной до 5500 мм), вдвигается в отверстие трубчатой заготовки, расположенной перед электродом, при этом из-за трения устройства уплотнения заднего края электрода в винтовом отверстии заготовки происходит потеря устойчивости приводной штанги, разрушение электрической изоляции и возникновение неизолированных поверхностей, через которые протекают значительные токи, шунтирующие рабочий ток в межэлектродном промежутке, вследствие этого не обеспечивается ресурс электрода и повышение точности обработки, а также возможность уменьшения расхода электроэнергии.A disadvantage of the known electrode is the lack of protection against short circuits and mechanical damage, which is explained by the fact that the electrode fixed on the drive rod (up to 5500 mm long) is pushed into the hole of the tubular workpiece located in front of the electrode, while due to the friction of the sealing device of the rear edge of the electrode in the screw hole of the workpiece, there is a loss of stability of the drive rod, the destruction of electrical insulation and the appearance of uninsulated surfaces through which significant currents flow, shunting the operating current in the interelectrode gap, as a result, the life of the electrode is not ensured and the accuracy of processing is increased, as well as the possibility of reducing consumption electricity.
Недостатки известного электрода объясняются тем, что площадь поперечного сечения, которую удаляют во время электрохимического фрезерования необработанной внутренней поверхности осевого отверстия трубчатой заготовки, достаточно велика, постоянный ток составляет 30000 ампер при напряжении 25 вольт, при этом поток электролита, прокачиваемого против направления движения электрода, подающегося в межэлектродный промежуток и проходящего далее через отверстия электрода, не обеспечивает улучшения теплоотвода, что увеличивает вероятность потери устойчивости и возникновения неизолированных поверхностей, через которые протекают значительные токи, шунтирующие рабочий ток в межэлектродном промежутке, вследствие этого не обеспечивается длительный (без износа) ресурс электрода, используемого в качестве катода.The disadvantages of the known electrode are explained by the fact that the cross-sectional area that is removed during electrochemical milling of the raw inner surface of the axial hole of the tubular workpiece is large enough, the direct current is 30,000 amperes at a voltage of 25 volts, while the flow of electrolyte pumped against the direction of movement of the electrode supplied into the interelectrode gap and passing further through the holes of the electrode, does not improve heat dissipation, which increases the likelihood of stability loss and the appearance of non-insulated surfaces through which significant currents flow, shunting the operating current in the interelectrode gap, as a result, a long (without wear) life of the electrode is not ensured, used as a cathode.
Недостатки известного электрода объясняются также тем, что процесс электрохимической обработки в известной установке предназначен для получения гладкого винтового зубчатого профиля внутренней поверхности в необработанном отверстии трубчатой заготовки, при этом для предотвращения ухудшения шероховатости обработанной поверхности при дальнейшем воздействии электролита после создания канала нужных размеров, задняя внутренняя направляющая, присоединенная к заднему краю электрода, образует уплотнение за электродом, а вода или другая жидкость затем прокачивается под давлением за задней направляющей электрода для обеспечения промывки оставшегося электролита.The disadvantages of the known electrode are also explained by the fact that the process of electrochemical processing in the known installation is designed to obtain a smooth helical toothed profile of the inner surface in the unmachined hole of the tubular workpiece, while to prevent deterioration of the roughness of the machined surface with further exposure to electrolyte after creating a channel of the desired size, the rear inner guide , attached to the rear edge of the electrode, forms a seal behind the electrode, and water or other liquid is then pumped under pressure behind the rear electrode guide to flush out the remaining electrolyte.
Для достижения гладкой поверхности винтового зубчатого профиля в осевом отверстии трубчатой заготовки, увеличено время окончательной обработки внутренней стенки трубчатой заготовки в отдельной камере под действием электролита, вследствие этого в указанной отдельной камере имеются неизолированные поверхности, через которые протекают значительные токи, шунтирующие рабочий ток в межэлектродном промежутке, что не позволяет уменьшить расход электроэнергии и увеличить производительность обработки, изображено на фиг. 2, 3, 5 патента US 6413407.To achieve a smooth surface of the helical toothed profile in the axial hole of the tubular blank, the time for final processing of the inner wall of the tubular blank in a separate chamber under the action of electrolyte is increased, as a result, in this separate chamber there are uninsulated surfaces through which significant currents flow, shunting the operating current in the interelectrode gap , which does not allow to reduce power consumption and increase processing performance, is shown in Fig. 2, 3, 5 of US Pat. No. 6,413,407.
Недостатком известного электрода является также то, что гладкий винтовой зубчатый профиль внутренней поверхности в отверстии трубчатой заготовки, получаемый в результате электрохимической обработки, не обеспечивает требуемую адгезионную прочность "привулканизованной" (скрепленной при помощи вулканизации эластомера) затем обкладки из эластомера к профилю внутренней винтовой поверхности трубчатой заготовки.The disadvantage of the known electrode is also that the smooth helical toothed profile of the inner surface in the hole of the tubular workpiece, obtained as a result of electrochemical processing, does not provide the required adhesive strength of the "vulcanized" (bonded by vulcanization of the elastomer) then the elastomer lining to the profile of the inner helical surface of the tubular blanks.
Вследствие этого не обеспечиваются свойства материала в конструкции, а именно усталостная выносливость эластомера при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), остаточная деформация и усталостная выносливость при многократном сжатии (ГОСТ20418-75), температурный предел хрупкости (ГОСТ7912-74), истирание при скольжении (ГОСТ426-77).As a result, the properties of the material in the structure are not provided, namely, the fatigue endurance of the elastomer in alternating bending with rotation (GOST 10952-75), permanent deformation and fatigue endurance under multiple compression (GOST 20418-75), the temperature limit of brittleness (GOST 7912-74), abrasion when sliding (GOST426-77).
Известна установка для электрохимической обработки геликоидального зубчатого профиля внутренней поверхности трубчатой детали для изготовления статора винтового двигателя или насоса, включающая электрод зубчатой формы, приводную штангу для продвижения электрода вдоль прямолинейной траектории и одновременного вращения электрода вокруг своей оси параллельно прямолинейной траектории таким образом, чтобы электрод мог электрохимическим методом обрабатывать геликоидальный зубчатый профиль внутренней поверхности трубчатой детали, а устройство для создания траектории потока и направления электролита в первоначальном пространстве между электродом и деталью выполнено таким образом, чтобы электропитание обеспечивало электрический ток через электролит на первоначальном пространстве между электродом и деталью, где траектория потока также включает в себя зону за электродом, в то время как электрод движется вдоль прямолинейной траектории, и электролит может использоваться для создания шероховатости на внутренней поверхности детали после обработки электродом, при этом электрод удерживается внутри детали в течение продолжительного времени для достижения шероховатости внутренней поверхности детали (US 7192260, 20. 03. 2007).Known installation for electrochemical processing of the helicoidal toothed profile of the inner surface of the tubular part for the manufacture of the stator of a screw motor or pump, including a toothed electrode, a drive rod for advancing the electrode along a straight path and simultaneously rotating the electrode around its axis parallel to the straight path so that the electrode can electrochemically method to process the helicoidal gear profile of the inner surface of the tubular part, and the device for creating the flow path and guiding the electrolyte in the original space between the electrode and the part is made in such a way that the power supply provides electric current through the electrolyte in the initial space between the electrode and the part, where the flow path also includes into the area behind the electrode while the electrode moves along a straight path and the electrolyte can be used to roughen the the inner surface of the part after processing with an electrode, while the electrode is held inside the part for a long time to achieve a roughness of the inner surface of the part (US 7192260, 20. 03. 2007).
Известная установка включает электрод для формирования винтовых зубьев в трубчатой детали, приводную штангу для продвижения электрода вдоль прямолинейной траектории и одновременного вращения электрода вокруг своей оси параллельно прямолинейной траектории, электропитание, соединенное с электродом и имеющее соединение с трубчатой деталью, расположенной вдоль прямолинейной траектории и установленной таким образом, что электрод может проходить в осевом положении внутри трубчатой детали, посредством чего электропитание может обеспечивать электрический ток через электрод (катод) и деталь (анод), при этом траектория потока для направления электролита между электродом и деталью включает зону, обозначенную между частью приводной штанги и деталью за электродом, и включает электрический проводник, соединенный с электропитанием и воздействующий на зону, где электрический ток установлен через электролит внутри зоны между проводником и деталью, при этом содержит зону значительного размера в направлении прямолинейной траектории, причем электрический ток, проведенный в зону, может травить, и тем самым увеличивать шероховатость окончательно обработанной внутренней поверхности детали после обработки электродом, а электрод удерживается внутри трубчатой детали в течение продолжительного времени, достаточного для достижения шероховатости внутренней поверхности детали.The known installation includes an electrode for forming helical teeth in a tubular part, a drive rod for advancing the electrode along a rectilinear trajectory and simultaneously rotating the electrode around its axis parallel to the rectilinear trajectory, a power supply connected to the electrode and connected to the tubular part located along the rectilinear trajectory and installed in such a way. so that the electrode can pass in an axial position within the tubular part, whereby the power supply can provide electric current through the electrode (cathode) and the part (anode), while the flow path for guiding the electrolyte between the electrode and the part includes a zone designated between the part of the drive rod and a part behind the electrode, and includes an electrical conductor connected to the power supply and affecting the zone where the electric current is installed through the electrolyte inside the zone between the conductor and the part, while containing a zone of significant size in the direction rectilinear trajectory, and the electric current conducted into the zone can etch, and thereby increase the roughness of the finished inner surface of the part after processing with the electrode, and the electrode is held inside the tubular part for a long time, sufficient to achieve the roughness of the inner surface of the part.
В известной установке электрод соединен с приводной штангой при помощи инструментального конуса, наружная поверхность которого имеет форму усеченного конуса и соединяется с внутренней поверхностью в форме усеченного конуса в приводной штанге и электроде, при этом пространство определяется уплотнением на приводной штанге, контактирующим с винтовыми каналами детали.In a known installation, the electrode is connected to the drive rod by means of a tool cone, the outer surface of which has the shape of a truncated cone and is connected to the inner surface in the form of a truncated cone in the drive rod and the electrode, while the space is determined by the seal on the drive rod in contact with the screw channels of the part.
В известной установке часть приводной штанги покрыта изолирующей муфтой, а электрический проводник воздействует на зону между частью приводной штанги и деталью, которая является частью приводной штанги, не покрытой изолирующей муфтой.In a known installation, part of the drive rod is covered with an insulating sleeve, and an electrical conductor acts on the area between the part of the drive rod and the part that is part of the drive rod not covered with an insulating sleeve.
В известной установке содержится, по меньшей мере, один канал для прохождения электролита мимо направляющей, созданный на наружной поверхности приводной штанги, между приводной штангой и деталью, при этом задняя направляющая образована для создания зоны, где электролит проходит между задней направляющей и приводной штангой для отвода тепла от электрода и передачи на соединение приводной штанги, при этом задняя направляющая содержит множество каналов для прохождения электролита между задней направляющей и приводной штангой с целью отвода тепла от электрода и передачи на соединение приводной штанги.The known installation contains at least one passage for the passage of electrolyte past the guide, created on the outer surface of the drive rod, between the drive rod and the workpiece, while the rear guide is formed to create a zone where the electrolyte passes between the rear guide and the drive rod to drain heat from the electrode and transfer to the drive rod junction, wherein the rear rail includes a plurality of channels for passing electrolyte between the rear rail and the drive rod to remove heat from the electrode and transfer to the drive rod junction.
Отличием изобретения, выбранного в качестве прототипа, от аналога, описанного в патенте US 6413407, является то, что для достижения шероховатости поверхности внутренней стенки статора, увеличено время окончательной обработки внутренней стенки под действием электролита, и тогда электрический ток может продолжать травление внутренней обработанной поверхности, посредством этого достигается шероховатость поверхности, что обеспечивает требуемую адгезионную прочность скрепленной обкладки из эластомера при помощи вулканизации эластомера к профилю внутренней поверхности трубчатой заготовки.The difference of the invention, chosen as a prototype, from the analog described in US Pat. thereby achieving a surface roughness that provides the required adhesive strength of the bonded elastomer lining by vulcanization of the elastomer to the profile of the inner surface of the tubular blank.
Электролит вводится через канал 42 в камеру на входе (приближенную к месту крепления) 44, изображено на фиг. 7 патента US 7192260.The electrolyte is introduced through the
Во время электрохимической обработки детали 46 электролит проходит по длине приводной штанги 48 между приводной штангой и обработанной частью 47 детали 46, и через канавки 49 в стенке центрального отверстия направляющей детали 50, где проходит приводная штанга, предпочтительное расположение канавок - параллельно друг другу с интервалами по окружности центрального отверстия задней направляющей детали 50, при этом поток электролита через эти канавки обеспечивает охлаждение зоны контакта электрода и приводной штанги, а электролит проходит затем через электрод 52 в направлении от входа к выходу, т.е. по направлению движения электрода мимо передней направляющей 80 и ниже длины необработанного отверстия 56 детали 46, в камеру, где электролит выпускается и отправляется на повторное использование, изображено на фиг. 9, 10 патента US 7192260.During electrochemical machining of
Камера 44 имеет внутренний диаметр в соответствии с размером обработанного профиля детали, чтобы удержать вес электрода, перед тем как задняя направляющая входит в деталь, при этом задняя направляющая 50 направляет поток электролита и удерживает вес электрода, установленного на приводной штанге 48, но она не выполняет функции уплотнения, электролит остается в положении за электродом во время процесса обработки, при этом изолирующая трубка 60 приводной штанги смещена в положение 62, чтобы открыть кольцевую площадь 64 приводной штанги достаточной длины, тогда электрический ток между направляющим стержнем и деталью будет оказывать травление окончательно обработанной внутренней стенки трубчатой детали, изображено на фиг. 7, 10 патента US 7192260.
Недостатком известного электрода является недостаточная эффективность защиты от коротких замыканий и механических повреждений, что объясняется тем, что электрод, закрепленный на приводной штанге (длиной до 5500 мм), вдвигается в отверстие трубчатой заготовки, расположенной перед электродом, при этом из-за трения устройства уплотнения заднего края электрода в винтовом отверстии заготовки происходит потеря устойчивости приводной штанги, разрушение электрической изоляции и возникновение неизолированных поверхностей, через которые протекают значительные токи, шунтирующие рабочий ток в межэлектродном промежутке, вследствие этого не обеспечивается ресурс электрода и повышение точности обработки, а также возможность уменьшения расхода электроэнергии.A disadvantage of the known electrode is the lack of protection against short circuits and mechanical damage, which is explained by the fact that the electrode fixed on the drive rod (up to 5500 mm long) is pushed into the hole of the tubular workpiece located in front of the electrode, while due to the friction of the sealing device of the rear edge of the electrode in the screw hole of the workpiece, there is a loss of stability of the drive rod, the destruction of electrical insulation and the appearance of uninsulated surfaces through which significant currents flow, shunting the operating current in the interelectrode gap, as a result, the life of the electrode is not ensured and the accuracy of processing is increased, as well as the possibility of reducing consumption electricity.
Недостатками известного электрода являются также неполная возможность повышения ресурса при электрохимической обработке винтового зубчатого профиля в необработанной поверхности отверстия трубчатой заготовки, например, максимального габарита трубчатой заготовки - длиной 7500 мм и наружным диаметром 260 мм, снижения расхода электроэнергии, а также повышения точности обработки.The disadvantages of the known electrode are also the incomplete possibility of increasing the resource during electrochemical processing of a helical gear profile in the untreated surface of the hole of the tubular workpiece, for example, the maximum dimension of the tubular workpiece is 7500 mm long and with an outer diameter of 260 mm, reducing power consumption, and also increasing the accuracy of processing.
Недостатки известного электрода объясняются неполной возможностью повышения эффективности теплообмена электрода, обеспечения изотермических условий с минимально возможным градиентом плотности тока на его рабочей поверхности, предотвращения протекания токов, шунтирующих рабочий ток в межэлектродном промежутке, повышения точности центрирования электрода, а также недостаточной эффективностью уноса и очистки металлического шлама из межэлектродного промежутка потоком электролита для предотвращения коротких замыканий ("прижегов") электрода.The disadvantages of the known electrode are explained by the incomplete possibility of increasing the efficiency of heat transfer of the electrode, providing isothermal conditions with the lowest possible current density gradient on its working surface, preventing the flow of currents shunting the operating current in the interelectrode gap, increasing the accuracy of centering the electrode, as well as insufficient efficiency of entrainment and purification of metal sludge from the interelectrode gap with an electrolyte flow to prevent short circuits ("burns") of the electrode.
Во время электрохимической обработки детали 46 электролит проходит по длине приводной штанги 48 между приводной штангой и обработанной частью 47 детали 46, и через канавки 49 в стенке центрального отверстия направляющей детали 50, что не обеспечивает изотермические условия с минимально возможным градиентом плотности тока на его рабочей поверхности, при этом металлический шлам накапливается между задней стенкой направляющей 80 и передним торцом электрода 52, что не обеспечивает эффективного уноса металлического шлама из межэлектродного промежутка потоком электролита, изображено на фиг. 9, 10 патента US 7192260.During electrochemical processing of
Недостатки известного электрода объясняются также тем, что площадь поперечного сечения, которую удаляют во время обработки, достаточно велика, постоянный ток составляет 30000 ампер при напряжении 25 вольт, передача электрического тока с таким высоким значением между электродом и приводной штангой не обеспечивает надежной защиты от коротких замыканий электрода и обрабатываемой детали, а поток электролита 30, прокачиваемого в межэлектродный промежуток и проходящего через каналы 49 электрода 52 или через каналы 91 электрода 88, не обеспечивает эффективного охлаждения электрода и минимального градиента температуры в его стенках и на рабочей поверхности, увеличивает вероятность возникновения неизолированных поверхностей (частиц металлического шлама в электролите), через которые протекают значительные токи, шунтирующие рабочий ток в межэлектродном промежутке, вследствие этого не обеспечивается форма и размеры электрода, имеющего винтовую зубчатую форму наружной поверхности, не обеспечивается форма и размеры винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, а также не обеспечивается длительный (без износа) ресурс электрода, изображено на фиг. 7, 9, 10 патента US 7192260.The disadvantages of the known electrode are also explained by the fact that the cross-sectional area that is removed during processing is quite large, the direct current is 30,000 amperes at a voltage of 25 volts, the transmission of an electric current with such a high value between the electrode and the drive rod does not provide reliable protection against short circuits. electrode and the workpiece, and the flow of
Недостаточная эффективность защиты электрода от механических повреждений и коротких замыканий объясняется также тем, что приводная штанга с закрепленным на ней электродом вдвигается в отверстие трубчатой заготовки, расположенной перед электродом, при этом из-за трения уплотнительных элементов 86, 92 относительно зубчатого профиля внутренней поверхности трубчатой детали происходит потеря устойчивости приводной штанги и возникновение неизолированных поверхностей, через которые протекают значительные токи, шунтирующие рабочий ток в межэлектродном промежутке, вследствие этого не обеспечиваются ресурс электрода, изображено 7, 9, 10 патента US 7192260.The insufficient efficiency of protecting the electrode from mechanical damage and short circuits is also explained by the fact that the drive rod with the electrode fixed on it slides into the hole of the tubular workpiece located in front of the electrode, while due to the friction of the sealing elements 86, 92 relative to the toothed profile of the inner surface of the tubular part there is a loss of stability of the drive rod and the appearance of non-insulated surfaces through which significant currents flow, shunting the operating current in the interelectrode gap, as a result, the life of the electrode is not provided, depicted 7, 9, 10 of US patent 7192260.
Известен электродный блок для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, содержащий электрод, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности, включающий винтовую заднюю направляющую, присоединенную к заднему краю электрода, и переднюю направляющую, прикрепленную к переднему краю электрода с возможностью подвижного соединения с необработанным отверстием трубчатой заготовки, а также содержащий оправку для установки на ней электрода, предназначенную для соединения с приводной штангой для продвижения электрода вдоль прямолинейной траектории и одновременного вращения электрода вокруг своей оси параллельно прямолинейной траектории для обеспечения равномерного зазора между зубьями электрода и внутренней поверхностью трубчатой заготовки, при этом передняя направляющая выполнена в виде гильзы из диэлектрического материала, скрепленной с оправкой, содержит уплотнители для герметизации гильзы относительно необработанного отверстия трубчатой заготовки и снабжена каналами для направления электролита в полость внутри необработанного отверстия трубчатой заготовки между гильзой и электродом, при этом электрод образует внутри каждого винтового зуба камеру для электролита, в стенке каждого винтового зуба электрода выполнен ряд поперечных щелевых каналов для направления электролита в межэлектродный промежуток, в пазах между зубьями электрода установлены вкладыши из диэлектрического материала, в поперечном сечении каждый вкладыш выполнен в форме двутаврового профиля и образует две дополнительные камеры для электролита, разделенные ребром двутаврового профиля, вход каждой дополнительной камеры расположен со стороны переднего края электрода, каждый торец полки двутаврового профиля, расположенной на максимальном радиальном расстоянии, образует с поверхностью электрода винтовой канал для направления электролита в межэлектродный промежуток, а винтовая задняя направляющая выполнена в виде зубчатого диска, контактирующего с задним торцом электрода, и экрана из диэлектрического материала, скрепленных с задним краем электрода, при этом на оправке между передней частью электрода и задней частью гильзы установлен центратор, выполненный из диэлектрического материала, имеющий круглую боковую поверхность, подогнанную по размеру для подвижного зацепления необработанного отверстия трубчатой заготовки, два торца, чередующиеся выступы и пазы на круглой боковой поверхности, выполненные с возможностью направления электролита в камеры внутри каждого винтового зуба электрода и в дополнительные камеры, образованные вкладышами из диэлектрического материала, установленными в пазах между зубьями электрода (RU 2586365, 10.06.2016).Known electrode block for electrochemical processing of a helical toothed profile in the hole of a tubular blank, containing an electrode having a helical toothed shape of the outer surface, including a helical rear guide attached to the rear edge of the electrode, and a front guide attached to the front edge of the electrode with the possibility of movable connection with the raw opening of the tubular blank, and also containing a mandrel for installing an electrode on it, designed to be connected to a drive rod to advance the electrode along a straight path and simultaneously rotate the electrode around its axis parallel to the straight path to ensure a uniform gap between the teeth of the electrode and the inner surface of the tubular blank, when in this case, the front guide is made in the form of a sleeve made of dielectric material, fastened to the mandrel, contains seals for sealing the sleeve relative to the unmachined hole of the tubular and equipped with channels for directing the electrolyte into the cavity inside the unmachined hole of the tubular blank between the sleeve and the electrode, while the electrode forms a chamber for the electrolyte inside each screw tooth, a number of transverse slot channels are made in the wall of each screw tooth of the electrode to direct the electrolyte into the interelectrode gap, in inserts made of dielectric material are installed in the grooves between the teeth of the electrode, in the cross section each insert is made in the form of an I-profile and forms two additional chambers for the electrolyte, separated by an I-profile rib, the entrance of each additional chamber is located on the side of the front edge of the electrode, each end of the I-profile shelf, located at the maximum radial distance, forms a helical channel with the electrode surface for directing the electrolyte into the interelectrode gap, and the helical rear guide is made in the form of a toothed disk in contact with the rear end of the electrode cathode, and a screen made of dielectric material, fastened to the rear edge of the electrode, while on the mandrel between the front part of the electrode and the rear part of the sleeve there is a centralizer made of dielectric material, having a round side surface, adjusted in size for movable engagement of the raw hole of the tubular workpiece, two ends, alternating protrusions and grooves on the round side surface, made with the possibility of directing the electrolyte into the chambers inside each helical tooth of the electrode and into additional chambers formed by inserts made of dielectric material installed in the grooves between the teeth of the electrode (RU 2586365, 10.06.2016).
Недостатками известного электрода являются неполная возможность повышения надежности и ресурса при электрохимической обработке винтового зубчатого профиля в необработанной поверхности отверстия трубчатой заготовки для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера, например, трубчатой заготовки длиной 7500 мм максимального (в России) габарита 260 мм, снижения расхода электроэнергии, а также повышения точности обработки.The disadvantages of the known electrode are the incomplete possibility of increasing the reliability and service life during electrochemical processing of a helical gear profile in the untreated surface of the hole of the tubular blank for the manufacture of stators with a uniform thickness of the elastomer lining, for example, a tubular blank 7500 mm long with a maximum (in Russia) dimension of 260 mm, reducing consumption electricity, as well as improving the accuracy of processing.
Неполная возможность повышения надежности и ресурса электродного блока при электрохимической обработке винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки и снижения расхода электроэнергии объясняется отсутствием плотного контакта по торцам токопроводящих деталей - электрода и оправки при затяжке болта на торце оправки вследствие того, что между электродом и оправкой размещен центратор из диэлектрического материала, при этом не предотвращается протекание токов, шунтирующих рабочий ток в межэлектродном промежутке, а также в зоне контакта электрода и оправки, при этом возникают короткие замыкания в зоне контакта электрода и оправки, а также в резьбовом соединении болта с оправкой и в резьбовом соединении оправки и приводной штанги, изображено на фиг. 1, 2, 7 патента RU 2586365.The incomplete possibility of increasing the reliability and service life of the electrode block during electrochemical processing of a helical gear profile in the hole of the tubular billet and reducing power consumption is explained by the lack of tight contact at the ends of the conductive parts - the electrode and the mandrel when the bolt is tightened on the end of the mandrel due to the fact that a centralizer is placed between the electrode and the mandrel from a dielectric material, this does not prevent the flow of currents that shunt the operating current in the interelectrode gap, as well as in the contact zone of the electrode and the mandrel, while short circuits occur in the contact zone of the electrode and the mandrel, as well as in the threaded connection of the bolt with the mandrel and in the threaded connection of the mandrel and the drive rod, shown in Fig. 1, 2, 7 patent RU 2586365.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является электродный блок для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, содержащий электрод, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности, включающий винтовую заднюю направляющую, присоединенную к заднему краю электрода, и переднюю направляющую, прикрепленную к переднему краю электрода с возможностью подвижного соединения с необработанным отверстием трубчатой заготовки, и содержащий оправку для установки на ней электрода, предназначенную для соединения с приводной штангой для продвижения электрода вдоль прямолинейной траектории и одновременного вращения электрода вокруг своей оси параллельно прямолинейной траектории для обеспечения равномерного зазора между зубьями электрода и внутренней поверхностью трубчатой заготовки, передняя направляющая выполнена в виде гильзы из диэлектрического материала, скрепленной с оправкой, содержит уплотнители для герметизации гильзы относительно необработанного отверстия трубчатой заготовки и снабжена каналами для направления электролита в полость внутри необработанного отверстия трубчатой заготовки между гильзой и электродом, при этом электрод образует внутри каждого винтового зуба камеру для электролита, в стенке каждого винтового зуба электрода выполнен ряд поперечных щелевых каналов для направления электролита в межэлектродный промежуток, в пазах между зубьями электрода установлены вкладыши из диэлектрического материала, в поперечном сечении каждый вкладыш выполнен в форме двутаврового профиля и образует две дополнительные камеры для электролита, разделенные ребром двутаврового профиля, вход каждой дополнительной камеры расположен со стороны переднего края электрода, каждый торец полки двутаврового профиля, расположенной на максимальном радиальном расстоянии, образует с поверхностью электрода винтовой канал для направления электролита в межэлектродный промежуток, а винтовая задняя направляющая выполнена в виде зубчатого диска, контактирующего с задним торцом электрода, и экрана из диэлектрического материала, скрепленных с задним краем электрода, при этом на оправке между передней частью электрода и задней частью гильзы установлен центратор из диэлектрического материала, имеющий круглую боковую поверхность, подогнанную по размеру для подвижного зацепления необработанного отверстия трубчатой заготовки, два торца, чередующиеся выступы и пазы на круглой боковой поверхности, выполненные с возможностью направления электролита в камеры внутри каждого винтового зуба электрода и в дополнительные камеры, образованные вкладышами из диэлектрического материала, установленными в пазах между зубьями электрода, при этом электродный блок снабжен резьбовым модулем и внутренней втулкой, скрепленной с центратором из диэлектрического материала, выполненной из токопроводящего материала и установленной коаксиально на оправке, при этом край приводной штанги, направленный к электроду, выполнен с наружным центрирующим поясом, а оправка выполнена со сквозным центральным отверстием и внутренним центрирующим поясом и установлена коаксиально на центрирующем поясе приводной штанги, резьбовой модуль прикреплен к приводной штанге сквозь центральное отверстие оправки и имеет резьбовые элементы на открытом краю оправки с возможностью плотных контактов переднего торца электрода с задним торцом внутренней втулки в центраторе из диэлектрического материала, переднего торца внутренней втулки в центраторе из диэлектрического материала с упорным торцом оправки, и торцов оправки и приводной штанги, при этом со стороны контактирующего с задним торцом электрода торца задней направляющей, выполненной в виде зубчатого диска, в плоскости каждой впадины между зубьями выполнена кавитационная каверна с возможностью образования собственных щелевых каналов для электролита, соединенных с выходом дополнительных каналов для электролита, образованных вкладышем из диэлектрического материала с поперечным сечением в форме двутаврового профиля, а стенка задней направляющей, выполненной в виде зубчатого диска, имеет минимальную толщину в плоскости каждой впадины между зубьями (RU 2663789, 09.08.2018).Closest to the claimed invention is an electrode block for electrochemical processing of a helical toothed profile in a hole in a tubular blank, containing an electrode having a helical toothed outer surface, including a helical rear guide attached to the rear edge of the electrode, and a front guide attached to the front edge of the electrode with the possibility of movable connection with the raw hole of the tubular workpiece, and containing a mandrel for installing an electrode on it, designed to be connected to a drive rod to advance the electrode along a straight path and simultaneously rotate the electrode around its axis parallel to the straight path to ensure a uniform gap between the teeth of the electrode and the inner surface tubular billet, the front guide is made in the form of a sleeve made of dielectric material, fastened to the mandrel, contains seals for sealing the sleeve relatively untreated th hole of the tubular workpiece and is provided with channels for directing the electrolyte into the cavity inside the unmachined hole of the tubular workpiece between the sleeve and the electrode, while the electrode forms a chamber for the electrolyte inside each screw tooth, a number of transverse slotted channels are made in the wall of each screw tooth of the electrode to direct the electrolyte into the interelectrode gap, inserts made of dielectric material are installed in the grooves between the teeth of the electrode, in cross section each insert is made in the form of an I-profile and forms two additional chambers for the electrolyte, separated by an I-profile rib, the entrance of each additional chamber is located on the side of the front edge of the electrode, each end of the shelf I-profile, located at the maximum radial distance, forms a helical channel with the electrode surface for directing the electrolyte into the interelectrode gap, and the helical rear guide is made in the form of a toothed disk, contact with the rear end of the electrode, and a screen of dielectric material fastened to the rear edge of the electrode, while on the mandrel between the front of the electrode and the rear of the sleeve there is a centralizer of dielectric material, having a round side surface, adjusted in size for movable engagement of the raw hole of the tubular workpieces, two ends, alternating protrusions and grooves on the round side surface, made with the possibility of directing the electrolyte into the chambers inside each helical tooth of the electrode and into additional chambers formed by inserts made of dielectric material installed in the grooves between the teeth of the electrode, while the electrode block is equipped with a threaded module and an inner sleeve fastened to a centralizer made of a dielectric material, made of a conductive material and mounted coaxially on the mandrel, while the edge of the drive rod directed to the electrode is made with an outer centering belt, and the mandrel is with a through central hole and an internal centering belt and installed coaxially on the centering belt of the drive rod, the threaded module is attached to the drive rod through the central hole of the mandrel and has threaded elements on the open edge of the mandrel with the possibility of tight contacts between the front end of the electrode and the rear end of the inner sleeve in the centralizer from a dielectric material, the front end of the inner sleeve in the centralizer made of a dielectric material with a stop end of the mandrel, and the ends of the mandrel and the drive rod, while from the side of the end of the rear guide in contact with the rear end of the electrode, made in the form of a toothed disk, in the plane of each cavity between the teeth a cavitation cavity is made with the possibility of forming its own slotted channels for the electrolyte, connected to the outlet of additional channels for the electrolyte, formed by an insert made of a dielectric material with a cross section in the form of an I-beam profile, and the wall the rear guide, made in the form of a toothed disk, has a minimum thickness in the plane of each cavity between the teeth (RU 2663789, 08/09/2018).
Недостатками известного электродного блока для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля в необработанной поверхности отверстия трубчатой заготовки для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), являются неполная возможность повышения его ресурса и надежности, повышения точности обработки и снижение расхода электроэнергии путем улучшения теплоотвода, создания дополнительной турбулентности и повышения эффективности уноса и очистки металлического шлама из межэлектродного промежутка потоком электролита для предотвращения коротких замыканий ("прижегов") при электрохимической обработке винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, например, трубчатой заготовки длиной 7500 мм максимального (в России) габарита 260 мм.The disadvantages of the known electrode unit for electrochemical processing of a helical toothed profile in the untreated surface of the hole of a tubular workpiece for the manufacture of stators with a uniform thickness of the elastomer lining (R-Wall) are the incomplete possibility of increasing its service life and reliability, increasing the accuracy of processing and reducing power consumption by improving heat dissipation , creating additional turbulence and increasing the efficiency of entrainment and purification of metal sludge from the interelectrode gap by an electrolyte flow to prevent short circuits ("burns") during electrochemical processing of a helical toothed profile in the hole of a tubular workpiece, for example, a tubular workpiece 7500 mm long of the maximum (in Russia) size 260 mm.
Масса металлического шлама при электрохимической обработке винтового зубчатого профиля в необработанной поверхности отверстия трубчатой заготовки для изготовления статоров с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), например, трубчатой заготовки длиной 7500 мм максимального габарита 260 мм, составляет 200÷250 кг.The mass of metal sludge during electrochemical processing of a helical gear profile in the untreated surface of a hole in a tubular blank for the manufacture of stators with a uniform thickness of an elastomer lining (R-Wall), for example, a tubular blank 7500 mm long with a maximum dimension of 260 mm, is 200÷250 kg.
Другим недостатком известного электродного блока является неполная возможность его использования для производства гибридных статоров винтовых героторных двигателей (патент RU 2745677), применяемых для бурения нефтяных скважин, в котором трубчатый корпус на длине крепления обкладки из эластомера к внутренним винтовым зубьям трубчатого корпуса содержит ряд внутренних полостей, каждая их которых выполнена в виде кольцевой канавки на внутренней поверхности трубчатого корпуса, примыкающей к боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным кольцевой канавкой на внутренней винтовой поверхности трубчатого корпуса, а обкладка из эластомера на длине крепления к внутренним винтовым зубьям трубчатого корпуса содержит в каждой из внутренних полостей статорный демпфер из эластомера с внутренними винтовыми зубьями, примыкающими к внутренним винтовым зубьям обкладки из эластомера, прилегающий к поверхности кольцевой канавки внутри трубчатого корпуса и боковым поверхностям внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованным кольцевой канавкой, с возможностью скрепления с обкладкой из эластомера, а также с кольцевой канавкой внутри трубчатого корпуса и боковыми поверхностями внутренних винтовых зубьев трубчатого корпуса, образованными кольцевой канавкой.Another disadvantage of the known electrode block is the incomplete possibility of its use for the production of hybrid stators of screw gyratory motors (patent RU 2745677) used for drilling oil wells, in which the tubular body contains a number of internal cavities along the length of attachment of the elastomer lining to the internal helical teeth of the tubular body, each of which is made in the form of an annular groove on the inner surface of the tubular body, adjacent to the side surfaces of the internal helical teeth of the tubular body, formed by an annular groove on the inner helical surface of the tubular body, and the lining of the elastomer along the length of attachment to the internal helical teeth of the tubular body contains in each from internal cavities, an elastomer stator damper with internal helical teeth adjacent to the internal helical teeth of the elastomer lining, adjacent to the surface of the annular groove inside the tubular body and side surfaces pits of the internal helical teeth of the tubular body, formed by an annular groove, with the possibility of fastening with an elastomer lining, as well as with an annular groove inside the tubular body and side surfaces of the internal helical teeth of the tubular body, formed by an annular groove.
Токарная расточка кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем, например, на расточном комплексе WS3 (US), не обеспечивает экономического преимущества вследствие максимальной длины бортштанги 4400 мм.Turning annular grooves in the hole of a tubular workpiece with a helical gear profile, for example, on a WS3 (US) boring complex, does not provide an economic advantage due to the maximum length of the boring bar of 4400 mm.
Техническим результатом изобретения является возможность электрохимической обработки кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем при изготовлении гибридных статоров (R-Wall) винтовых героторных двигателей, применяемых для бурения нефтяных скважин, повышение ресурса и надежности двигателей путем повышения усталостной выносливости, абразивной стойкости, упругости и герметичности уплотнения рабочей пары: ротор-обкладка из эластомера в статоре, предотвращения растрескивания, отслоения и вырывов кусков обкладки из эластомера в корпусе статора на длине крепления обкладки из эластомера к внутренним винтовым зубьям трубчатого корпуса за счет повышения усталостной выносливости обкладки из эластомера при многократном сжатии, прочности скрепления обкладки из эластомера с корпусом статора, а также улучшенного теплоотвода внутреннего тепла от обкладки из эластомера к потоку бурового раствора внутри корпуса и сквозь стенки корпуса к потоку бурового раствора с выбуренной породой в затрубном пространстве, повышает также точность проходки наклонных и горизонтальных интервалов скважин, темп набора параметров кривизны скважин, а также улучшает проходимость, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения в компоновке низа бурильной колонны путем уменьшения жесткости корпуса при прохождении через радиусные участки ствола скважины в условиях интенсивного трения по стволу скважины.The technical result of the invention is the possibility of electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular workpiece with a helical gear profile in the manufacture of hybrid stators (R-Wall) of screw gyro motors used for drilling oil wells, increasing the resource and reliability of engines by increasing fatigue endurance, abrasive resistance, elasticity and the tightness of the seal of the working pair: the rotor-elastomer lining in the stator, preventing cracking, delamination and tearing of pieces of the elastomer lining in the stator housing along the length of the fastening of the elastomer lining to the internal helical teeth of the tubular body by increasing the fatigue endurance of the elastomer lining under repeated compression , bonding strength of the elastomer lining to the stator housing, as well as improved heat removal of internal heat from the elastomer lining to the drilling fluid flow inside the housing and through the walls of the housing to the drilling mud flow from the drill wells in the annulus, also increases the accuracy of sinking inclined and horizontal intervals of wells, the rate of set of well curvature parameters, and also improves permeability, i.e. reduces resistance and stress in the bottom hole assembly by reducing the rigidity of the body when passing through the radius sections of the wellbore under conditions of intense friction along the wellbore.
Технический результат, который обеспечивается настоящим изобретением, заключается в том, что в электродном блоке для электрохимической обработки кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем, содержащем электрод, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности, включающий винтовую заднюю направляющую, прикрепленную к заднему краю электрода для перемещения за ним в винтовом отверстии, и переднюю направляющую, прикрепленную к переднему краю электрода, передняя направляющая выполнена в виде гильзы и центратора из диэлектрического материала, установленных на оправке, а центратор установлен на оправке со стороны передней части гильзы, причем оправка с установленным на ней электродом скреплена с приводной штангой для продвижения электрода вдоль прямолинейной траектории и одновременного вращения электрода вокруг своей оси параллельно прямолинейной траектории для обеспечения равномерного зазора между зубьями электрода и внутренней поверхностью трубчатой заготовки, при этом электрод образует внутри каждого винтового зуба камеру для электролита, в стенке каждого винтового зуба электрода выполнен ряд каналов для направления электролита в межэлектродный промежуток, а винтовая задняя направляющая выполнена в виде экрана из диэлектрического материала, контактирующего с задним краем электрода, а также содержит кожух из диэлектрического материала, прикрепленный к экрану из диэлектрического материала, согласно изобретению электрод, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности, выполнен из первого и второго зубчатых модулей с возможностью образования внутри первого и второго зубчатых модулей первой и, соответственно, второй камер для электролита, обращенных друг к другу, при этом первый и второй зубчатые модули установлены на оправке с возможностью плотного контакта друг с другом и образования внутри электрода единой камеры для электролита внутри каждого винтового зуба, причем поверхность электрода, образующая форму профиля кольцевой канавки при вращении электрода вокруг своей оси в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем, выполнена в форме огибающей профиля кольцевой канавки в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем, причем круглая боковая поверхность гильзы, установленной на оправке, а также круглая боковая поверхность центратора, установленного на приводной штанге, выполнены с возможностью подвижного соединения с направленными внутрь вершинами зубьев винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, а гильза из диэлектрического материала содержит уплотнители, имеющие винтовую зубчатую форму наружной поверхности, выполненные с возможностью подвижного соединения с винтовым зубчатым профилем в отверстии трубчатой заготовки, при этом винтовая задняя направляющая, выполненная в виде экрана из диэлектрического материала, содержит дроссельные отверстия, выполненные с возможностью поддержания избыточного давления электролита в полости между винтовым зубчатым профилем трубчатой заготовки, уплотнителями передней направляющей, имеющими винтовую зубчатую форму наружной поверхности, и винтовой задней направляющей, выполненной в виде экрана из диэлектрического материала.The technical result, which is provided by the present invention, is that in the electrode block for electrochemical processing of annular grooves in the hole of the tubular workpiece with a helical toothed profile, containing an electrode having a helical toothed outer surface, including a helical rear guide attached to the rear edge of the electrode for moving behind it in the screw hole, and the front guide attached to the front edge of the electrode, the front guide is made in the form of a sleeve and a centralizer made of dielectric material mounted on a mandrel, and the centralizer is mounted on the mandrel from the side of the front part of the sleeve, and the mandrel with mounted on it is fastened with an electrode to a drive rod to advance the electrode along a rectilinear trajectory and simultaneously rotate the electrode around its axis parallel to the rectilinear trajectory to ensure a uniform gap between the teeth of the electrode and the inner surface of the tubular cooking, while the electrode forms a chamber for the electrolyte inside each helical tooth, a number of channels are made in the wall of each helical tooth of the electrode to direct the electrolyte into the interelectrode gap, and the helical rear guide is made in the form of a screen made of a dielectric material in contact with the rear edge of the electrode, and also contains a casing made of a dielectric material attached to a screen made of a dielectric material, according to the invention, an electrode having a helical toothed shape of the outer surface is made of the first and second toothed modules with the possibility of forming inside the first and second toothed modules of the first and, accordingly, the second chambers for the electrolyte, facing each other, while the first and second tooth modules are installed on the mandrel with the possibility of close contact with each other and the formation of a single chamber for the electrolyte inside the electrode inside each helical tooth, and the electrode surface forming the shape of the annular channel profile forging during rotation of the electrode around its axis in the hole of the tubular blank with a helical toothed profile, is made in the form of an envelope profile of the annular groove in the hole of the tubular blank with a helical toothed profile, moreover, the round side surface of the sleeve mounted on the mandrel, as well as the round side surface of the centralizer installed on the drive rod, are made with the possibility of movable connection with the tips of the teeth of the helical toothed profile directed inward in the hole of the tubular blank, and the sleeve of the dielectric material contains seals having a helical toothed shape of the outer surface, made with the possibility of movable connection with the helical toothed profile in the hole of the tubular blank , while the helical rear guide, made in the form of a screen of dielectric material, contains throttling holes, made with the possibility of maintaining excess electrolyte pressure in the cavity between the helical toothed profile of the tubular th workpiece, front guide seals having a helical toothed outer surface, and a helical rear guide made in the form of a screen made of dielectric material.
Гильза из диэлектрического материала, установленная на оправке, выполнена съемной и центрируется относительно оправки при помощи винтов с возможностью упора головок винтов в оправку и обеспечения плотного контакта головок винтов с отверстиями для головок винтов в гильзе, а отверстия для головок винтов в гильзе герметично закрыты заглушками из диэлектрического материала.The sleeve made of dielectric material mounted on the mandrel is made removable and is centered relative to the mandrel with the help of screws with the possibility of resting the screw heads in the mandrel and ensuring tight contact of the screw heads with the holes for the screw heads in the sleeve, and the holes for the screw heads in the sleeve are hermetically sealed with plugs made of dielectric material.
Уплотнители, размещенные в гильзе из диэлектрического материала, а также винтовая задняя направляющая в виде зубчатого диска, контактирующего с задним торцом электрода, выполнены с возможностью вращения вокруг оси гильзы при перемещении с электродным блоком в винтовом отверстии трубчатой заготовки.Seals placed in a sleeve made of dielectric material, as well as a helical rear guide in the form of a toothed disk in contact with the rear end of the electrode, are made with the possibility of rotation around the axis of the sleeve when moving with the electrode block in the screw hole of the tubular blank.
Выполнение электродного блока для электрохимической обработки таким образом, что электрод, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности, выполнен из первого и второго зубчатых модулей с возможностью образования внутри первого и второго зубчатых модулей первой и, соответственно, второй камер для электролита, обращенных друг к другу, при этом первый и второй зубчатые модули установлены на оправке с возможностью плотного контакта друг с другом и образования внутри электрода единой камеры для электролита внутри каждого винтового зуба, причем поверхность электрода, образующая форму профиля кольцевой канавки при вращении электрода вокруг своей оси в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем, выполнена в форме огибающей профиля кольцевой канавки в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем, причем круглая боковая поверхность гильзы, установленной на оправке, а также круглая боковая поверхность центратора, установленного на приводной штанге, выполнены с возможностью подвижного соединения с направленными внутрь вершинами зубьев винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, а гильза из диэлектрического материала содержит уплотнители, имеющие винтовую зубчатую форму наружной поверхности, выполненные с возможностью подвижного соединения с винтовым зубчатым профилем в отверстии трубчатой заготовки, при этом винтовая задняя направляющая, выполненная в виде экрана из диэлектрического материала, содержит дроссельные отверстия, выполненные с возможностью поддержания избыточного давления электролита в полости между винтовым зубчатым профилем трубчатой заготовки, уплотнителями передней направляющей, имеющими винтовую зубчатую форму наружной поверхности, и винтовой задней направляющей, выполненной в виде экрана из диэлектрического материала, обеспечивает возможность электрохимической обработки кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем при изготовлении гибридных статоров (R-Wall) винтовых героторных двигателей, применяемых для бурения нефтяных скважин, повышает ресурс и надежность двигателей путем повышения усталостной выносливости, абразивной стойкости, упругости и герметичности уплотнения рабочей пары: ротор-обкладка из эластомера в статоре, предотвращения растрескивания, отслоения и вырывов кусков обкладки из эластомера в корпусе статора на длине крепления обкладки из эластомера к внутренним винтовым зубьям трубчатого корпуса за счет повышения усталостной выносливости обкладки из эластомера при многократном сжатии, прочности скрепления обкладки из эластомера с корпусом статора, а также улучшенного теплоотвода внутреннего тепла от обкладки из эластомера к потоку бурового раствора внутри корпуса и сквозь стенки корпуса к потоку бурового раствора с выбуренной породой в затрубном пространстве, повышает также точность проходки наклонных и горизонтальных интервалов скважин, темп набора параметров кривизны скважин, а также улучшает проходимость, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения в компоновке низа бурильной колонны путем уменьшения жесткости корпуса при прохождении через радиусные участки ствола скважины в условиях интенсивного трения по стволу скважины.Execution of the electrode block for electrochemical processing in such a way that the electrode, having a helical toothed shape of the outer surface, is made of the first and second toothed modules with the possibility of forming inside the first and second toothed modules of the first and, accordingly, the second chambers for electrolyte facing each other, wherein the first and second gear modules are installed on the mandrel with the possibility of close contact with each other and the formation of a single chamber for the electrolyte inside the electrode inside each screw tooth, and the electrode surface forming the shape of the annular groove profile when the electrode rotates around its axis in the hole of the tubular workpiece with screw toothed profile, made in the form of an envelope profile of the annular groove in the hole of the tubular workpiece with a helical toothed profile, and the round side surface of the sleeve mounted on the mandrel, as well as the round side surface of the centralizer mounted on the drive rod, are made with the possibility of movable connection with the inwardly directed tips of the teeth of the helical toothed profile in the hole of the tubular blank, and the sleeve made of dielectric material contains seals having a helical toothed shape of the outer surface, made with the possibility of movable connection with the helical toothed profile in the hole of the tubular blank, while the screw rear guide , made in the form of a screen made of a dielectric material, contains throttling holes made with the possibility of maintaining excess electrolyte pressure in the cavity between the helical toothed profile of the tubular billet, the seals of the front guide having a helical toothed outer surface, and the helical rear guide made in the form of a screen made of dielectric material, provides the possibility of electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular workpiece with a helical toothed profile in the manufacture of hybrid stators (R-Wall) of helical geroto of engines used for drilling oil wells, increases the service life and reliability of engines by increasing fatigue endurance, abrasion resistance, elasticity and tightness of the seal of the working pair: rotor-elastomer lining in the stator, preventing cracking, delamination and tearing of pieces of the elastomer lining in the stator housing on the length of fastening of the elastomer lining to the internal helical teeth of the tubular body by increasing the fatigue endurance of the elastomer lining under repeated compression, the strength of the bonding of the elastomer lining to the stator housing, as well as improved heat removal of internal heat from the elastomer lining to the drilling fluid flow inside the body and through the walls of the body to the flow of drilling fluid with cuttings in the annulus, also increases the accuracy of sinking inclined and horizontal intervals of wells, the rate of set of well curvature parameters, and also improves permeability, i.e. reduces resistance and stress in the bottom hole assembly by reducing the rigidity of the body when passing through the radius sections of the wellbore under conditions of intense friction along the wellbore.
Выполнение электродного блока для электрохимической обработки таким образом уменьшает потери давления потока электролита - хлорида натрия на водной основе (NaCl) под давлением в системе - 4,0 МПа и гидроабразивный "размыв" за счет выравнивания скоростей и давлений потока электролита между выходами каналов для направления электролита в межэлектродный промежуток, выполненных в стенке каждого винтового зуба электрода, а также в полости между уплотнителями передней направляющей, размещенными в гильзе и имеющими винтовую зубчатую форму наружной поверхности, и винтовой задней направляющей, прикрепленной к заднему краю электрода, с возможностью поддержания избыточного давления электролита в полости между винтовым зубчатым профилем трубчатой заготовки, уплотнителями передней направляющей, имеющими винтовую зубчатую форму наружной поверхности, и винтовой задней направляющей, выполненной в виде экрана из диэлектрического материала, для предотвращения коротких замыканий ("прижегов") при вращении электрода и срезания зубьев для образования кольцевой канавки в винтовом отверстии трубчатой заготовки, обеспечивает изотермические условия с минимально возможным градиентом плотности тока на его рабочей поверхности, улучшает теплоотвод за счет создания дополнительной турбулентности и повышения эффективности уноса и очистки металлического шлама потоком электролита для предотвращения коротких замыканий ("прижегов") из межэлектродного промежутка.The implementation of the electrode unit for electrochemical processing in this way reduces the pressure loss of the electrolyte flow - water-based sodium chloride (NaCl) under a system pressure of 4.0 MPa and hydroabrasive "washout" due to the alignment of the velocities and pressures of the electrolyte flow between the outlets of the channels for directing the electrolyte into the interelectrode gap, made in the wall of each helical tooth of the electrode, as well as in the cavity between the seals of the front guide placed in the sleeve and having a helical toothed shape of the outer surface, and the helical rear guide attached to the rear edge of the electrode, with the possibility of maintaining excess electrolyte pressure in cavities between the helical toothed profile of the tubular workpiece, the seals of the front guide, having a helical toothed outer surface, and the helical rear guide, made in the form of a screen of dielectric material, to prevent short circuits ("burns") during rotation electrode and cutting teeth to form an annular groove in the helical hole of the tubular workpiece, provides isothermal conditions with the lowest possible current density gradient on its working surface, improves heat removal by creating additional turbulence and increasing the efficiency of entrainment and purification of metal sludge by the electrolyte flow to prevent short circuits ( "burns") from the interelectrode gap.
Выполнение электродного блока для электрохимической обработки таким образом повышает ресурс и надежность винтовых героторных двигателей для бурения нефтяных скважин, в которых корпус выполнен с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), за счет повышения усталостной выносливости эластомера при знакопеременном изгибе с вращением, а также за счет повышения прочности скрепления обкладки из эластомера с корпусом статора, что предотвращает отслоение обкладки из эластомера на рабочей длине корпуса, а также растрескивание, отслоение и вырывы кусков обкладки из эластомера по краям, со стороны входа и выхода текучей среды (бурового раствора), в напряженных условиях работы (при бурении в твердых породах): при наличии в рабочей паре между ротором и обкладкой трубчатого корпуса необходимого натяга контактное давление составляет 2,5÷3 МПа, скорость скольжения составляет 0,5÷2,5 м/с, гидростатическое давление может достигать 50 МПа, а момент силы на выходном валу в режиме максимальной мощности может достигать 30 кН м, причем в условиях высокой турбулентности бурового раствора, который имеет плотность до 1500 кг/м3, содержит до 2% песка и до 5% нефтепродуктов.The implementation of the electrode block for electrochemical processing in this way increases the service life and reliability of screw gerotor motors for drilling oil wells, in which the body is made with a uniform thickness of the elastomer lining (R-Wall), by increasing the fatigue endurance of the elastomer in alternating bending with rotation, as well as by increasing the bonding strength of the elastomer lining to the stator housing, which prevents delamination of the elastomer lining on the working length of the body, as well as cracking, delamination and tearing of pieces of the elastomer lining along the edges, from the side of the inlet and outlet of the fluid (drilling mud), in under stressful operating conditions (when drilling in hard rocks): if there is a necessary preload in the working pair between the rotor and the lining of the tubular body, the contact pressure is 2.5÷3 MPa, the sliding speed is 0.5÷2.5 m/s, hydrostatic pressure can reach 50 MPa, and the moment of force on the output shaft in the maximum power mode The density can reach 30 kN m, and in conditions of high turbulence, the drilling fluid, which has a density of up to 1500 kg/ m3 , contains up to 2% sand and up to 5% oil products.
Вследствие этого повышаются свойства эластомера в конструкции, например, усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), остаточной деформации и усталостной выносливости при многократном сжатии (ГОСТ20418-75), температурного предела хрупкости (ГОСТ7912-74), истирания при скольжении (ГОСТ426-77), что предотвращает закупорку промывочного узла бурового долота, по существу, предотвращает основной отказ компоновки низа бурильной колонны (КНБК) при бурении скважины по причине - "резина в долоте", при этом требуемый интервал скважины может быть добурен до конца, повышается наработка на отказ, обеспечиваются существенные экономические преимущества заявляемой конструкции.As a result, the properties of the elastomer in the structure increase, for example, fatigue endurance with alternating bending with rotation (GOST 10952-75), permanent deformation and fatigue endurance under multiple compression (GOST 20418-75), temperature brittleness limit (GOST 7912-74), abrasion during sliding (GOST 426-77), which prevents blockage of the drill bit flushing unit, essentially prevents the main failure of the bottomhole assembly (BHA) when drilling a well due to the reason - "rubber in the bit", while the required interval of the well can be drilled to the end, the time between failures is increased, significant economic advantages of the proposed design are provided.
Выполнение электродного блока для электрохимической обработки таким образом, что гильза из диэлектрического материала, установленная на оправке, выполнена съемной и центрируется относительно оправки при помощи винтов с возможностью упора головок винтов в оправку и обеспечения плотного контакта головок винтов с отверстиями для головок винтов в гильзе, а отверстия для головок винтов в гильзе герметично закрыты заглушками из диэлектрического материала, обеспечивает быструю замену поврежденной или изношенной гильзы, повышает точность центрирования электрода относительно обработанного винтового зубчатого профиля в отверстии трубчатой заготовки, а также точность получаемой в результате электрохимической обработки формы и размеров электрохимической обработки кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем на установке ЭХО компании "Радиус-Сервис" (RU), (патенты RU 2578895, RU 2710092), для производства гибридных статоров винтовых героторных двигателей (патент RU 2745677), применяемых для бурения нефтяных скважин.Execution of the electrode unit for electrochemical processing in such a way that the sleeve made of dielectric material mounted on the mandrel is made removable and is centered relative to the mandrel with the help of screws with the possibility of resting the screw heads in the mandrel and ensuring tight contact of the screw heads with the holes for the screw heads in the sleeve, and holes for screw heads in the sleeve are hermetically sealed with plugs made of dielectric material, provides quick replacement of a damaged or worn sleeve, improves the accuracy of centering the electrode relative to the machined helical toothed profile in the hole of the tubular workpiece, as well as the accuracy of the shape and dimensions of the electrochemical machining of annular grooves obtained as a result of electrochemical machining in the hole of a tubular billet with a helical toothed profile on the ECHO unit of Radius-Service (RU) 2745677) used for drilling oil wells.
Выполнение электродного блока для электрохимической обработки таким образом, что уплотнители, размещенные в гильзе из диэлектрического материала, а также винтовая задняя направляющая в виде зубчатого диска, контактирующего с задним торцом электрода, выполнены с возможностью вращения вокруг оси гильзы при перемещении с электродным блоком в винтовом отверстии трубчатой заготовки, обеспечивает скольжение (самовращение) уплотнителей, размещенных в гильзе из диэлектрического материала, а также винтовой задней направляющей, выполненной в виде зубчатого диска, контактирующего с задним торцом электрода, при перемещении штанги для электрохимической обработки следующей кольцевой канавки в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем.Execution of the electrode block for electrochemical processing in such a way that the seals placed in the sleeve made of dielectric material, as well as the screw rear guide in the form of a toothed disk in contact with the rear end of the electrode, are made rotatable around the axis of the sleeve when moving with the electrode block in the screw hole of the tubular workpiece, provides sliding (self-rotation) of seals placed in a sleeve made of dielectric material, as well as a screw rear guide made in the form of a toothed disk in contact with the rear end of the electrode, when moving the rod for electrochemical processing of the next annular groove in the hole of the tubular workpiece with a screw toothed profile.
Ниже изображен электродный блок для электрохимической обработки кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем, предназначенной для производства гибридных статоров винтовых героторных двигателей (патент RU 2745677).Below is an electrode block for electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular billet with a helical toothed profile, intended for the production of hybrid stators of screw gyro motors (patent RU 2745677).
На фиг. 1 изображен электродный блок, скрепленный с краем приводной штанги, в процессе электрохимической обработки одной из кольцевых канавок (срезания зубьев) в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем.In FIG. 1 shows an electrode block fastened to the edge of a drive rod in the process of electrochemical processing of one of the annular grooves (cutting teeth) in the hole of a tubular workpiece with a helical gear profile.
На фиг. 2 изображен электродный блок, скрепленный с краем приводной штанги.In FIG. 2 shows an electrode block attached to the edge of a drive rod.
На фиг. 3 изображен разрез А-А на фиг. 1 поперек края приводной штанги, оправки, гильзы с уплотнителем, имеющим винтовую зубчатую форму наружной поверхности в отверстии трубчатой заготовки.In FIG. 3 shows section A-A in FIG. 1 across the edge of the drive rod, mandrel, sleeve with a seal having a helical toothed shape of the outer surface in the hole of the tubular workpiece.
На фиг. 4 изображен разрез Б-Б на фиг. 1 оправки и гильзы с уплотнителем в отверстии трубчатой заготовки.In FIG. 4 shows a section B-B in Fig. 1 mandrels and sleeves with a seal in the hole of the tubular blank.
На фиг. 5 изображен разрез В-В на фиг. 1 зубчатого модуля электрода с камерой для электролита и рядом поперечных щелевых каналов.In FIG. 5 shows a section b-b in Fig. 1 toothed electrode module with an electrolyte chamber and a number of transverse slotted channels.
На фиг. 6 изображен разрез Г-Г на фиг. 1 экрана с наружным винтовым поясом и дроссельными отверстиями, выполненного с возможностью вращения вокруг своей оси в отверстии трубчатой заготовки.In FIG. 6 shows a section G-D in Fig. 1 screen with an external helical belt and throttle holes, made with the possibility of rotation around its axis in the hole of the tubular workpiece.
На фиг. 7 - изометрическое изображение электродного блока со стороны заднего края электрода.In FIG. 7 is an isometric view of the electrode block from the rear edge of the electrode.
На фиг. 8 - изометрическое изображение электродного блока со стороны переднего края электрода.In FIG. 8 is an isometric view of the electrode block from the front edge of the electrode.
На фиг. 9 изображен продольный разрез трубчатой заготовки с кольцевыми канавками в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем.In FIG. 9 shows a longitudinal section of a tubular blank with annular grooves in the hole of a tubular blank with a helical toothed profile.
На фиг. 10 изображен разрез Д-Д на фиг. 9 трубчатой заготовки поперек винтового зубчатого профиля.In FIG. 10 shows a section D-D in Fig. 9 tubular workpiece across the helical gear profile.
На фиг. 11 изображен разрез Е-Е на фиг. 9 трубчатой заготовки поперек кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем.In FIG. 11 is a section E-E in FIG. 9 of the tubular blank across the annular grooves in the hole of the tubular blank with a helical toothed profile.
На фиг. 12 изображен продольный разрез статора винтового героторного двигателя с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), после вулканизации обкладки.In FIG. 12 shows a longitudinal section of the stator of a screw gerotor engine with a uniform thickness of an elastomer lining (R-Wall), after the lining has been vulcanized.
На фиг. 13 изображен разрез Ж-Ж на фиг. 12 статора винтового героторного двигателя с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall).In FIG. 13 shows a section G-Z in Fig. 12 screw gerotor motor stators with uniform elastomer lining thickness (R-Wall).
На фиг. 14 изображен разрез И-И на фиг. 12 статора винтового героторного двигателя с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall).In FIG. 14 shows the I-I section of FIG. 12 screw gerotor motor stators with uniform elastomer lining thickness (R-Wall).
На фиг. 15 изображен продольный разрез статора винтового героторного двигателя с равномерной толщиной обкладки из эластомера (R-Wall), после нарезки резьбы на краях статора.In FIG. 15 shows a longitudinal section of the stator of a screw gerotor motor with a uniform thickness of the elastomer lining (R-Wall), after cutting the threads on the edges of the stator.
Электродный блок 1 для электрохимической обработки кольцевых канавок 2 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5 содержит электрод 6 (из латуни Л-63 ГОСТ 15527-70), имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности 7, включающий винтовую заднюю направляющую 8, прикрепленную к заднему краю (торцу) 9 электрода 6 для перемещения за ним в винтовом отверстии 3, и переднюю направляющую 10, прикрепленную к переднему краю (торцу) 11 электрода 6, изображено на фиг. 1, 2.The
Передняя направляющая 10 выполнена в виде гильзы 12 и центратора 13, все из диэлектрического материала (из капролона СТП-30 ТУ2224-003-39046337-04), установленных на оправке 14, а центратор 13 установлен соThe
стороны передней части (торца) 15 гильзы 12 на приводной штанге 16, причем оправка 14 с установленным на ней электродом 6 скреплена с приводной штангой 16 для продвижения электрода 6 вдоль прямолинейной траектории и одновременного вращения электрода 6 вокруг своей 17 оси параллельно прямолинейной траектории для обеспечения равномерного зазора 18 между зубьями 7 электрода 6 и внутренней поверхностью 5 трубчатой заготовки 4, изображено на фиг. 1, 2.sides of the front part (end) 15 of the
Электрод 6 образует внутри каждого винтового зуба 7 камеру 19 для электролита 20, в стенке 21 каждого винтового зуба 7 электрода 6 выполнен ряд каналов 22 для направления электролита 20 в межэлектродный промежуток 23, изображено на фиг. 1, 2, 5.
Винтовая задняя направляющая 8 выполнена в виде экрана 24 из диэлектрического материала (из капролона СТП-30 ТУ2224-003-39046337-04), контактирующего с задним краем (торцом) 9 электрода 6, а также содержит кожух 25 из диэлектрического материала (из капролона СТП-30 ТУ2224-003-39046337-04), прикрепленный к экрану 24 из диэлектрического материала посредством втулки 26 с резьбой 27, а втулка 26 закреплена гайкой 28 на оправке 14, изображено на фиг. 1, 2, 7.The screw
Электрод 6, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности 7, выполнен из первого зубчатого модуля 29 и второго зубчатого модуля 30 с возможностью образования внутри первого и второго зубчатых модулей 29 и 30 первой камеры 31 и, соответственно, второй камеры 32 для электролита 20, обращенных друг к другу, при этом первый и второй зубчатые модули 29 и 30 установлены на оправке 14 с возможностью плотного контакта друг с другом по поверхностям (торцам) 33 и 34 и образования внутри электрода 6 единой камеры 19 для электролита 20 внутри каждого винтового зуба 7, при этом первый и второй зубчатые модули 29 и 30 установлены на оправке 14 с использованием шпоночного соединения 35, обеспечивающего заданное окружное расположение на оправке 14, а также возможность передачи вращающего момента от приводной штанги 16 и образования формы профиля кольцевой канавки 2 (срезания зубьев) при вращении электрода 6, закрепленного на приводной штанге 16, вокруг своей оси 17 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, изображено на фиг. 1, 2, 5, 7.The
Поверхность 7 электрода 6 (имеющая винтовую зубчатую форму), образующая форму профиля кольцевой канавки 2 при вращении электрода 6 вокруг своей оси 17 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, выполнена в форме огибающей 36 профиля кольцевой канавки 2 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, изображено на фиг. 1, 2, 7.The
Круглая боковая поверхность 37 гильзы 12, установленной на оправке 14, а также круглая боковая 38 поверхность центратора 13, установленного на приводной штанге 16, выполнены (каждая) с возможностью подвижного соединения с направленными внутрь вершинами зубьев 39 винтового зубчатого профиля 5 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4, изображено на фиг. 1, 2, 7, 8.The
Гильза 12 из диэлектрического материала содержит уплотнители 40 (из резины марки R1, DE, твердость составляет 75±3 ед. Шор А), имеющие винтовую зубчатую форму наружной поверхности 41, закрепленные винтами 42 в обойме 43, 44, выполненные с возможностью подвижного соединения уплотнителей 40, закрепленных винтами 42 в обойму 43, 44, с винтовым зубчатым профилем 5 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4, относительно центрирующих поверхностей (диаметров) 45 и 46 гильзы 12, изображено на фиг. 1, 2, 3,4, 7, 8.
Винтовая задняя направляющая 8, выполненная в виде экрана 24 из диэлектрического материала, содержит дроссельные отверстия 47, выполненные с возможностью поддержания избыточного давления электролита 20 в полости 48 между винтовым зубчатым профилем 5 заготовки 4, уплотнителями 40 передней направляющей 10, имеющими винтовую зубчатую форму наружной поверхности 41, и винтовой задней направляющей 8, выполненной в виде экрана 24 из диэлектрического материала, изображено на фиг. 1, 2, 7.The screw
Гильза 12 из диэлектрического материала, установленная на оправке 14, выполнена съемной и центрируется относительно оправки 14 при помощи винтов 49 с возможностью упора головок 50 винтов 49 в оправку 14 по поверхности 51 и обеспечения плотного контакта головок 50 винтов 49 с отверстиями 52 для головок 50 винтов 49 в гильзе 12, а отверстия 52 для головок 50 винтов 49 в гильзе 12 герметично закрыты заглушками 53 из диэлектрического материала, изображено на фиг. 1, 2, 7.
Уплотнители 40, имеющие винтовую зубчатую форму наружной поверхности 41, закреплены винтами 42 в обойме 43, 44, выполнены с возможностью подвижного соединения уплотнителей 40, закрепленных винтами 42 в обойме 43, 44, с винтовым зубчатым профилем 5 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 относительно центрирующих поверхностей 45 и 46 гильзы 12, а винтовая задняя направляющая 8 выполнена в виде экрана 24 из диэлектрического материала, содержит дроссельные отверстия 47, выполненные с возможностью поддержания избыточного давления электролита 20 в полости 48 между уплотнителями 40 передней направляющей 10, имеющими винтовую зубчатую форму наружной поверхности 41, и винтовой задней направляющей 8, выполненной в виде экрана 24 из диэлектрического, выполнены с возможностью вращения вокруг оси 17 оправки 14 при перемещении с электродным блоком 1 и приводной штангой 16 в винтовом отверстии 5 трубчатой заготовки 4 (для электрохимической обработки следующей кольцевой канавки), изображено на фиг. 1, 2.The
Вход 54 каждой камеры 19 для электролита 20 в электроде 6 расположен со стороны переднего края (торца) 11 электрода 6, а выход 55 каждой камеры 19 для электролита 20 в электроде 6 герметично перекрыт торцом 56 экрана 24 и торцом 57 втулки 26 с резьбой 27, контактирующими с торцом 9 электрода 6, а электрод 6 и втулка 26 закреплена гайкой 28 на оправке 14, изображено на фиг. 1, 2.The
Электродный блок 1 снабжен резьбовым модулем 58, выполненным в виде резьбовой шпильки 59 и гайки 60, скрепленных с приводной штангой 16 при помощи резьбы в приваренном к приводной штанге 16 вкладыше 61 с ребрами 62, а шпилька 59 расположена внутри оправки 14, при этом поз.63 - обтекатель, размещенный внутри оправки 14 для уменьшения потерь давления насосной подачи электролита 20 в полость 48 между винтовым зубчатым профилем 5 заготовки 4, уплотнителями 40 передней направляющей 10, имеющими винтовую зубчатую форму наружной поверхности 41, и винтовой задней направляющей 8, выполненной в виде экрана 24 из диэлектрического материала, изображено на фиг. 1, 2, 3.The
Электродный блок 1 для электрохимической обработки снабжен устройством 64 фиксации (шпоночным соединением) окружного положения оправки 14 с закрепленным на оправке 14 электродным блоком 1 относительно приводной штанги 16, изображено на фиг. 1, 2, 3.The
Кроме того, на фиг. 9 изображен продольный разрез трубчатой заготовки 4 (остова статора), получаемой после электрохимической обработки - срезания зубьев и образования кольцевых канавок 2 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5; на фиг. 13 изображено поперечное сечение статора винтового героторного двигателя, в котором статор (корпус трубчатой заготовки 4) выполнен с винтовым зубчатым профилем 5 и равномерной толщиной 65 обкладки 66 из эластомера (R-Wall); на фиг. 15 - изображен продольный разрез статора винтового героторного двигателя с равномерной толщиной 65 обкладки 66 из эластомера (R-Wall) после нарезки резьбы 67 на краях 68 и 69 статора.In addition, in FIG. 9 shows a longitudinal section of a tubular blank 4 (stator frame) obtained after electrochemical processing - cutting the teeth and forming
Ниже представлен лучший вариант использования заявляемого электродного блока для электрохимической обработки кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем.Below is the best use of the inventive electrode block for electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular workpiece with a helical gear profile.
Электродный блок используют на установке ЭХО компании "Радиус-Сервис" (RU), (патенты RU 2578895, RU 2710092), для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля в необработанной поверхности отверстия трубчатой заготовки (патент RU 2774193), имеющий идентичные базовые поверхности приводной штанги и оправки для производства гибридных статоров винтовых героторных двигателей (патент RU 2745677). Предварительно собирают электродный блок 1.The electrode block is used on the ECHO unit of the company "Radius-Service" (RU), (patents RU 2578895, RU 2710092), for electrochemical processing of a helical toothed profile in the untreated surface of the hole of the tubular workpiece (patent RU 2774193), having identical base surfaces of the drive rod and mandrels for the production of hybrid stators of screw gyro motors (patent RU 2745677). Pre-assemble the
На оправку 14 устанавливают гильзу 12 из диэлектрического материала, используемую в качестве передней направляющей 10 электрода 6, совмещают каналы в гильзе 12 и оправке 14 (при помощи фиксатора), центрируют гильзу 12 на оправке 14 при помощи винтов 49 с возможностью упора головок 50 винтов 49 в оправку 14 и обеспечения плотного контакта головок 50 винтов 49 с отверстиями 52 для головок 50 винтов 49 в гильзе 12, отверстия 52 для головок 50 винтов 49 закрывают с наружной поверхности гильзы 12 заглушками 53 из диэлектрического материала, устанавливают уплотнители 40 из эластомера, имеющие винтовую зубчатую форму наружной поверхности 41, закрепляют винтами 42 в обойме 43, 44, проверяют возможность вращения уплотнителей 40, закрепленных винтами 42 в обойме 43, 44, относительно центрирующих поверхностей 45 и 46 гильзы 12, изображено на фиг. 1, 2.A
На оправку 11 устанавливают шпонку для обеспечения шпоночного соединения 35, устанавливают электрод 6, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности 7, выполненный из первого зубчатого модуля 29 и второго зубчатого модуля 30 с возможностью образования внутри первого и второго зубчатых модулей 29 и 30 первой камеры 31 и второй камеры 32 для электролита 20, обращенных друг к другу, при этом первый и второй зубчатые модули 29 и 30 устанавливают на оправке 14 с возможностью плотного контакта друг с другом по поверхностям (торцам) 33 и 34 и образования внутри электрода 6 единой камеры 19 для электролита 20 внутри каждого винтового зуба 7, при этом первый и второй зубчатые модули 29 и 30 устанавливают на оправке 14 с использованием шпоночного соединения 35, обеспечивающего возможность передачи вращающего момента от приводной штанги 16 и образования формы профиля кольцевой канавки 2 (срезания зубьев) при вращении электрода 6, закрепленного на приводной штанге 16, вокруг оси 17 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, изображено на фиг. 1, 2, 5, 7.A key is installed on the
Устанавливают экран 24 на втулку 26 с резьбой 27, далее экран 24 и втулку 26 устанавливают на оправку 14 в шпоночном соединении 35 и закрепляют гайкой 28 на краю оправки 14 для контакта втулки 26 с задним краем 9 электрода 6, при этом проверяют возможность вращения экрана 24 на втулке 26, изображено на фиг. 1, 2, 7.
Устанавливают кран-балкой трубчатую заготовку 4 в люнеты: ближний край трубчатой заготовки 4 устанавливают на ролики неподвижно скрепленного с рамой установки регулируемого люнета, а дальний край трубчатой заготовки 4 устанавливают на ролики скрепленного с рамой установки, перемещаемого на раме установки в продольном направлении, вдоль отверстия 3 трубчатой заготовки 4 второго люнета (не показано).The tubular blank 4 is installed in the steady rests by a beam crane: the near edge of the tubular blank 4 is mounted on the rollers of the adjustable steady rest fixed to the installation frame, and the far edge of the tubular blank 4 is mounted on the rollers of the installation fastened to the frame, moving on the installation frame in the longitudinal direction, along the
На приводной штанге 16 в резьбу внутри резьбового отверстия в цапфе 61 с ребрами 62, которая скреплена с краем приводной штанги 16 при помощи сварки, заворачивают резьбовую шпильку 58 и затягивают резьбовую шпильку 58 (с шестигранником у основания резьбы) с цапфой 61 приводной штанги 16, изображено на фиг. 1, 2, 3, 4.On the
На приводную штангу 16 устанавливают центратор 13, круглая боковая 38 поверхность центратора 13, установленного на приводной штанге 16, выполнена с возможностью подвижного соединения с направленными внутрь вершинами зубьев 39 винтового зубчатого профиля 5 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4, устанавливают приводную штангу 16 на собственные люнеты, скрепляют болтами фланец приводной штанги 16 с приводом вращения приводной штанги 16, установленном на суппорте, соединенном с приводом продольного перемещения суппорта (не показано), изображено на фиг. 1, 2, 7, 8.A
Включают привод продольного перемещения суппорта и вдвигают приводную штангу 16 с установленным на ней центратором 13 и закрепленной резьбовой шпилькой 58 в отверстие 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, установленной в собственных люнетах, при этом край приводной штанги 16 располагают с "вылетом" из отверстия 3 трубчатой заготовки 4 таким образом, чтобы было удобно монтировать электродный блок 1 с оправкой 14 на краю приводной штанги 16, изображено на фиг. 1, 2.The drive for the longitudinal movement of the caliper is turned on and the
На резьбовую шпильку 62 устанавливают втулку 63 из диэлектрического материала, изображено на фиг. 2.A
На приводную штангу 16 с установленным на ней центратором 13 и закрепленной резьбовой шпилькой 58, устанавливают шпонку 64, на наружный центрирующий пояс края приводной штанги 16 устанавливают электродный блок 1, выполненный в виде оправки 14 с собранной на ней гильзой 12, уплотнителями 40 из эластомера в обойме 43, 44, а также с электродом 6, имеющим винтовую зубчатую форму наружной поверхности 7, выполненным из первого зубчатого модуля 29 и второго зубчатого модуля 30 с возможностью образования внутри первого и второго зубчатых модулей 29 и 30 первой камеры 31 и второй камеры 32 для электролита 20, обращенных друг к другу, обеспечивающую возможность передачи вращающего момента от приводной штанги 16 и образования формы профиля кольцевой канавки 2 (срезания зубьев) при вращении электрода 6, закрепленного на приводной штанге 16, вокруг оси 17 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, изображено на фиг. 1, 2, 5, 7.A key 64 is installed on the
Электродный блок 1, установленный на оправке 14, закрепляют резьбовым модулем 58, выполненным в виде резьбовой шпильки 59 и гайки 60, затем скрепляют кожух 25 с втулкой 26 при помощи резьбы 27, изображено на фиг. 1, 2, 5, 7.The
Установка для электрохимической обработки винтового зубчатого профиля внутренней поверхности в отверстии трубчатой заготовки содержит первую камеру для электролита 20, присоединенную к ближнему от привода вращения приводной штанги 16 краю трубчатой заготовки 4, и вторую камеру для электролита 20, присоединенную к дальнему от привода вращения приводной штанги 16 краю трубчатой заготовки 4, (не показано).The installation for electrochemical processing of the helical toothed profile of the inner surface in the hole of the tubular workpiece contains the first chamber for
Перемещают вдоль направляющей рамы на второй край трубчатой заготовки 4 камеру для электролита 20, снабженную устройством для поддержания избыточного давления электролита 20 в межэлектродном промежутке 23, (не показано).Move along the guide frame to the second edge of the
Электродный блок 1, скрепленный с приводной штангой 16, располагают в камере для электролита 20 (не показанной), переднюю направляющую 10, выполненную в виде гильзы 12 и центратора 13, установленных на оправке 14, причем оправка 14 с установленным на ней электродом 6 скреплена с приводной штангой 16 для продвижения электрода 6 вдоль прямолинейной траектории и одновременного вращения электрода 6 вокруг оси 17 параллельно прямолинейной траектории для обеспечения равномерного зазора 18 между зубьями 7 электрода 6 и внутренней поверхностью трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, а электрод 6 образует внутри каждого винтового зуба 7 камеру 19 для электролита 20, в стенке 21 каждого винтового зуба 7 электрода 6 выполнен ряд каналов 22 для направления электролита 20 в межэлектродный промежуток 23, устанавливают по программе установки ЭХО в обработанном отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5 на заданном осевом расстоянии, изображено на фиг. 1, 2.The
Присоединяют источник электрического тока, например, выпрямитель KRAFT 12000/24 (DE), для подключения неподвижной трубчатой заготовки 4 в виде анода, и с токосъемником для подключения вращающейся приводной штанги 16 и электрода 6 в виде катода, через поток электролита 20 в межэлектродном промежутке 23, а также соединяют блок управления с электрическими выходными сигналами параметров установки с компьютером.An electric current source, for example, a KRAFT 12000/24 (DE) rectifier, is connected to connect a stationary
Включают блок управления, соединенный с компьютером, при этом включаются насосы, электрооборудование, источник электрического тока -выпрямитель, привод продольного перемещения суппорта, приводной штанги 16 и скрепленного с ней электродного блока 1 вдоль прямолинейной траектории внутри отверстия 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, привод вращения приводной штанги 16 и скрепленного с ней электродного блока 1 вокруг оси 17 приводной штанги 16, сила технологического тока составляет 12000 А, напряжение составляет 25 В, при этом происходит передача вращающего момента от приводной штанги 16 и образование формы профиля кольцевой канавки 2 (срезания зубьев) при вращении электрода 6, закрепленного на приводной штанге 16, вокруг оси 17 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, изображено на фиг. 1, 2, 5, 7.The control unit connected to the computer is switched on, while the pumps, electrical equipment, the source of electric current - the rectifier, the drive for the longitudinal movement of the caliper, the
Электролит 20 в процессе электрохимической обработки циркулирует по гидравлической схеме: бак рабочий с электролитом 20, бак промежуточный с электролитом 20, бак промывки с электролитом 20, насосы, модули фильтров, а также арматура (теплообменники, фильтры, вентили, затворы дисковые, датчики давления, температуры, расхода, рукав высокого давления и гибкий рукав сливной) и устройства для регулирования параметров электролита, управляемых выходными сигналами блока управления, при этом давление электролита в системе -4,0 МПа.
В электрохимическом процессе используют электролит 20 на основе хлорида натрия на водной основе (Na О), при осуществлении указанного процесса вода разлагается, а ионы ОН соединяются с ионами железа, образуя FOH, который выпадает в осадок и подвергается фильтрованию в модуле фильтров, концентрация электролита 18÷20%, температура электролита 40С°, водородный показатель электролита 7÷9 рН, допустимое количество продуктов анодного растворения в электролите 50 г/л.The electrochemical process uses an
Частота вращения приводной штанги 16 составляет 0,75÷2,25 об/мин, скорость резания составляет 3,5 мм/мин, время срезания винтовых зубьев и образование одной кольцевой канавки 2 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5 длиной 7500 мм максимального габарита 260 мм. составляет 25÷30 мин.The frequency of rotation of the
Отключают по программе при помощи компьютера источник электрического тока, а именно выпрямитель KRAFT 12000/24 (DE), для отключения неподвижной трубчатой заготовки 4 в виде анода, и с токосъемником для отключения вращающейся приводной штанги 16 и электрода 6 в виде катода.The source of electric current, namely the KRAFT 12000/24 (DE) rectifier, is turned off according to the program using a computer to turn off the stationary
Электродный блок 1, скрепленный с приводной штангой 16, устанавливают по программе установки ЭХО в обработанном отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5 на заданном осевом расстоянии месторасположения для обработки следующей кольцевой канавки 2, изображено на фиг. 1, 2.The
Подключают источник электрического тока, а именно выпрямитель KRAFT 12000/24 (DE), для подключения неподвижной трубчатой заготовки 4 в виде анода, и с токосъемником для подключения вращающейся приводной штанги 16 и электрода 6 в виде катода, через поток электролита 20 в межэлектродном промежутке 23, при этом происходит передача вращающего момента от приводной штанги 16 и образование формы профиля кольцевой канавки 2 (срезания зубьев) при вращении электрода 6, закрепленного на приводной штанге 16, вокруг своей оси 17 в следующем отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, изображено на фиг. 1, 2, 5, 7.A source of electric current is connected, namely a KRAFT 12000/24 (DE) rectifier, for connecting a stationary
По истечении времени технологического процесса отключают блок управления, соединенный с компьютером, насосы, электрооборудование, источник электрического тока - выпрямитель, привод продольного перемещения суппорта, приводной штанги 16 и скрепленного с ней электродного блока 1 вдоль прямолинейной траектории внутри отверстия 3 трубчатой заготовки 4, привод вращения приводной штанги 16 и скрепленного с ней электродного блока 1 вокруг оси 17 приводной штанги 16.After the time of the technological process, the control unit connected to the computer, pumps, electrical equipment, the source of electric current - the rectifier, the drive for the longitudinal movement of the caliper, the
Отключают токосъемник для подключения неподвижной трубчатой заготовки 4 в виде анода, и токосъемник для подключения вращающейся приводной штанги 16 и электрода 6 в виде катода.Disconnect the current collector for connecting the fixed
Для этого отводят две полумуфты токосъемника с колодками от неподвижной трубчатой заготовки 4, отсоединяют устройство для удерживания заготовки 4 в местах крепления его крепление с рамой, перемещают вдоль направляющей рамы камеру для электролита 20 вместе с устройством для удерживания заготовки 4.To do this, two half-couplings of the current collector with pads are removed from the stationary
Отворачивают задний кожух 25, отворачивают гайку 28 и снимают электродный блок 1, включающий оправку 14 с размещенными на ней гильзой 12, центратором 13, электродом 6 с задней направляющей 8, выполненной в виде экрана 24, установленного на втулку 26 с резьбой 27, и размещают их в технологическом месте хранения.The
Устанавливают технологические заглушки, производят промывку винтового зубчатого профиля внутренней поверхности 3 трубчатой заготовки 4 специальным раствором.Technological plugs are installed, the helical gear profile of the
Выполнение электродного блока для электрохимической обработки таким образом, что электрод 6, имеющий винтовую зубчатую форму наружной поверхности 7, выполнен из первого зубчатого модуля 29 и второго зубчатого модуля 30 с возможностью образования внутри первого и второго зубчатых модулей 29 и 30 первой камеры 31 и, соответственно, второй камеры 32 для электролита 20, обращенных друг к другу, при этом первый и второй зубчатые модули 29 и 30 установлены на оправке 14 с возможностью плотного контакта друг с другом по поверхностям 33 и 34 и образования внутри электрода 6 единой камеры 19 для электролита 20 внутри каждого винтового зуба 7, при этом первый и второй зубчатые модули 29 и 30 установлены на оправке 14 с использованием шпоночного соединения 35, обеспечивающего заданное окружное расположение на оправке 14, а также возможность передачи вращающего момента от приводной штанги 16 и образования формы профиля кольцевой канавки 2 (срезания зубьев) при вращении электрода 6, закрепленного на приводной штанге 16, вокруг оси 17 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, при этом поверхность 7 электрода 6 (имеющая винтовую зубчатую форму), образующая форму профиля кольцевой канавки 2 при вращении электрода 6 вокруг своей оси 17 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, выполнена в форме огибающей 36 профиля кольцевой канавки 2 в отверстии 3 трубчатой заготовки 4 с винтовым зубчатым профилем 5, обеспечивает надежный контроль межэлектродного зазора 18 в межэлектродном промежутке 23 за счет использования электронных датчиков давления, температуры и расхода электролита, а также блока управления с электрическими выходными сигналами параметров установки, соединенного с компьютером.Execution of the electrode unit for electrochemical processing in such a way that the electrode 6, having a helical toothed shape of the outer surface 7, is made of the first toothed module 29 and the second toothed module 30 with the possibility of forming inside the first and second toothed modules 29 and 30 of the first chamber 31 and, accordingly , the second chamber 32 for the electrolyte 20, facing each other, while the first and second gear modules 29 and 30 are mounted on the mandrel 14 with the possibility of close contact with each other along the surfaces 33 and 34 and the formation of a single chamber 19 for the electrolyte 20 inside the electrode 6 inside each helical tooth 7, while the first and second tooth modules 29 and 30 are mounted on the mandrel 14 using a keyed connection 35, providing a given circumferential location on the mandrel 14, as well as the possibility of transmitting torque from the drive rod 16 and forming the shape of the annular groove profile 2 (cutting teeth) during rotation of electrode 6, fixed on and the drive rod 16, around the axis 17 in the hole 3 of the tubular workpiece 4 with a helical toothed profile 5, while the surface 7 of the electrode 6 (having a helical toothed shape), forming the shape of the profile of the annular groove 2 when the electrode 6 rotates around its axis 17 in the hole 3 tubular blank 4 with a helical toothed profile 5, made in the form of an envelope 36 of the profile of the annular groove 2 in the hole 3 of the tubular blank 4 with a helical toothed profile 5, provides reliable control of the interelectrode gap 18 in the interelectrode gap 23 through the use of electronic pressure, temperature and flow sensors electrolyte, as well as a control unit with electrical output signals of the plant parameters connected to a computer.
В настоящее время по технологии R-Wall изготавливаются статоры с длиной до 7500 мм в габаритах 172÷260 мм. Ведутся постоянные работы по внедрению новой номенклатуры статоров.Currently, stators with a length of up to 7500 mm in dimensions of 172÷260 mm are manufactured using the R-Wall technology. Constant work is underway to introduce a new range of stators.
Максимальная наработка статора R-Wall без "перезаливки" эластомера составляет: для габарита 172 мм - 902 часа, для габарита 106 мм - 609 часов, для габарита 95 мм - 672 часа. (Журнал "Бурение и нефть", 06/2017, https://burneft.ru/archive/issues/2017-06/56).The maximum operating time of the R-Wall stator without "refilling" the elastomer is: for the dimension 172 mm - 902 hours, for the dimension 106 mm - 609 hours, for the dimension 95 mm - 672 hours. (Journal "Drilling and Oil", 06/2017, https://burneft.ru/archive/issues/2017-06/56).
Изобретение обеспечивает возможность электрохимической обработки кольцевых канавок в отверстии трубчатой заготовки с винтовым зубчатым профилем при изготовлении гибридных статоров (R-Wall) винтовых героторных двигателей, применяемых для бурения нефтяных скважин, повышает ресурс и надежность двигателей путем повышения усталостной выносливости, абразивной стойкости, упругости и герметичности уплотнения рабочей пары: ротор-обкладка из эластомера в статоре, предотвращения растрескивания, отслоения и вырывов кусков обкладки из эластомера в корпусе статора на длине крепления обкладки из эластомера к внутренним винтовым зубьям трубчатого корпуса за счет повышения усталостной выносливости обкладки из эластомера при многократном сжатии, прочности скрепления обкладки из эластомера с корпусом статора, а также улучшенного теплоотвода внутреннего тепла от обкладки из эластомера к потоку бурового раствора внутри корпуса и сквозь стенки корпуса к потоку бурового раствора с выбуренной породой в затрубном пространстве, повышает также точность проходки наклонных и горизонтальных интервалов скважин, темп набора параметров кривизны скважин, а также улучшает проходимость, т.е. уменьшает сопротивления и напряжения в компоновке низа бурильной колонны путем уменьшения жесткости корпуса при прохождении через радиусные участки ствола скважины в условиях интенсивного трения по стволу скважины.The invention provides the possibility of electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular workpiece with a helical gear profile in the manufacture of hybrid stators (R-Wall) of screw gyratory motors used for drilling oil wells, increases the service life and reliability of engines by increasing fatigue endurance, abrasive resistance, elasticity and tightness seals of the working pair: rotor-elastomer lining in the stator, prevention of cracking, delamination and tearing of pieces of the elastomer lining in the stator housing along the length of attachment of the elastomer lining to the internal helical teeth of the tubular body by increasing the fatigue endurance of the elastomer lining under repeated compression, strength fastening of the elastomer lining to the stator housing, as well as improved heat removal of internal heat from the elastomer lining to the flow of drilling fluid inside the housing and through the walls of the housing to the flow of drilling fluid with cuttings into the annulus space, also improves the accuracy of sinking inclined and horizontal intervals of wells, the rate of set of parameters for the curvature of wells, and also improves permeability, i.e. reduces resistance and stress in the bottom hole assembly by reducing the rigidity of the body when passing through the radius sections of the wellbore under conditions of intense friction along the wellbore.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784617C1 true RU2784617C1 (en) | 2022-11-29 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7192260B2 (en) * | 2003-10-09 | 2007-03-20 | Lehr Precision, Inc. | Progressive cavity pump/motor stator, and apparatus and method to manufacture same by electrochemical machining |
| RU2586365C1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Electrode assembly for electrochemical treatment of helical gear profile in hole of tubular workpiece |
| US9393648B2 (en) * | 2010-03-30 | 2016-07-19 | Smith International Inc. | Undercut stator for a positive displacment motor |
| RU2663789C1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-08-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Electrode assembly for electrochemical treatment of helical gear profile in hole of tubular workpiece |
| RU2699367C2 (en) * | 2014-05-15 | 2019-09-05 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Electrochemical treatment method for rotors or stators for moineau pumps |
| RU2774193C1 (en) * | 2021-08-23 | 2022-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Electrode block for electrochemical processing of a helical gear profile in a hole in a tubular workpiece |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7192260B2 (en) * | 2003-10-09 | 2007-03-20 | Lehr Precision, Inc. | Progressive cavity pump/motor stator, and apparatus and method to manufacture same by electrochemical machining |
| US9393648B2 (en) * | 2010-03-30 | 2016-07-19 | Smith International Inc. | Undercut stator for a positive displacment motor |
| RU2699367C2 (en) * | 2014-05-15 | 2019-09-05 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Electrochemical treatment method for rotors or stators for moineau pumps |
| RU2586365C1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Electrode assembly for electrochemical treatment of helical gear profile in hole of tubular workpiece |
| RU2663789C1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-08-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Electrode assembly for electrochemical treatment of helical gear profile in hole of tubular workpiece |
| RU2774195C1 (en) * | 2021-03-15 | 2022-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Electrode block for electrochemical processing of a helical toothed profile in the hole of a tubular billet |
| RU2774193C1 (en) * | 2021-08-23 | 2022-06-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Electrode block for electrochemical processing of a helical gear profile in a hole in a tubular workpiece |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10676992B2 (en) | Downhole tools with progressive cavity sections, and related methods of use and assembly | |
| US7192260B2 (en) | Progressive cavity pump/motor stator, and apparatus and method to manufacture same by electrochemical machining | |
| US7703551B2 (en) | Fluid driven drilling motor and system | |
| WO1995014847A2 (en) | Monolithic shrouded impeller and method of manufacture | |
| US20200003009A1 (en) | Drilling systems and methods | |
| RU2784617C1 (en) | Electrode block for electrochemical processing of annular grooves in the hole of a tubular billet with a helical gear profile | |
| RU2663789C1 (en) | Electrode assembly for electrochemical treatment of helical gear profile in hole of tubular workpiece | |
| US5275238A (en) | Downhole pump assembly | |
| RU2774193C1 (en) | Electrode block for electrochemical processing of a helical gear profile in a hole in a tubular workpiece | |
| RU2774195C1 (en) | Electrode block for electrochemical processing of a helical toothed profile in the hole of a tubular billet | |
| RU2586365C1 (en) | Electrode assembly for electrochemical treatment of helical gear profile in hole of tubular workpiece | |
| RU2578895C2 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of toothed profile of inner surface of hole in tubular blank | |
| CN107097046A (en) | A kind of processing method of hollow motor rotor | |
| US9770761B2 (en) | Tool bit apparatus, system, and method for cutting an object | |
| RU2798263C1 (en) | Electrode unit for electrochemical processing of a helical gear profile in the hole of a tubular billet of a single-screw pump | |
| RU2710092C1 (en) | Apparatus for electrochemical treatment of helical tooth profile of inner surface in opening of tubular billet | |
| RU2709881C1 (en) | Electrode unit for electrochemical processing of screw toothed profile in hole of tubular billet | |
| CN218267291U (en) | Anti-erosion throttle valve | |
| CN110566119A (en) | Drilling device | |
| EP1522367B1 (en) | ECM trepan of bars | |
| CN215520825U (en) | Hydraulic turbine driven milling casing tool | |
| RU2499882C1 (en) | Milling tool for cutout of window in well casing pipe | |
| CN211144371U (en) | Drilling device | |
| RU2119035C1 (en) | Rotary-spiral hydraulic motor | |
| CA2504529C (en) | Progressive cavity pump/motor stator, and apparatus and method to manufacture same by electrochemical machining |