一种螺杆泵金属定子焊接成套装备系统的制作方法

本发明涉及石油机械领域，尤其涉及一种螺杆泵金属定子焊接成套装备系统。

背景技术：

众所周知，目前油田采油所用的螺杆泵，其定子材质为丁晴橡胶，耐热温度≤150℃，橡胶定子与金属转子过盈配合，在油田采油过程中易发生溶胀、磨损、老化、破损等失效问题，而且由于是过盈配合，运转扭矩大，能耗高，使用寿命低。在螺杆泵采油过程中，连接转子的抽油杆在高扭矩情况下积存了大量的扭力能量，在停机检修时会释放出来，使抽油杆高速反转，易发生人身安全事故。

我国各大油田皆已进入后期开采阶段，轻质原油开采时采出液体95%以上是水，国内原油贮藏的枯竭，原油开采量下降，开采难度加大，采油成本不断提高，国际油价一直在50美元左右低价徘徊，国内各油田普遍亏损，国内随着经济发展成品油需求急剧上升，造成原油大量进口。油田原来封井不采的稠油也开始大量开采，但是稠油开采需经过蒸汽驱或蒸汽吞吐对稠油加热，井下温度达350℃，橡胶定子螺杆泵由于不耐温无法采用，目前普遍采用的柱塞式抽稠泵存在能耗高，泵效低，易气锁，适应稠油粘度范围小，蒸汽驱注气周期短等缺陷。

自2002年起，国内一些石油机械研究院所和制造企业陆续开始研究制造金属定子螺杆泵，但是整体金属定子加工技术和加工设备不过关，尤其是小口径的金属定子，由于金属定子螺杆泵的定子和转子是间隙配合，定子和转子的加工精度要求高，金属定子螺杆泵的金属定子长度为3600-8000mm，定子螺旋型腔复杂，整根定子机械加工难度大，加工精度无法满足设计要求，废品率高，而且定子加工设备投入费用大。国内金属定子螺杆泵产品皆采用定子分体加工方式，金属定子分段加工后，如何保证各单节定子组对装配焊接精度，确保定位准确，焊接变形小成为定子加工的关键环节。定子分体加工虽然单节金属定子加工精度能够满足技术要求，但在定子组队焊接过程中由于定位不准确，焊接变形大，使得整根定子螺旋型腔错位，不连续，精度无法满足技术要求，造成金属定子螺杆泵单级承压能力低，漏失量大，甚至匹配的转子无法进入定子中。

到目前为止，国内其他研制全金属螺杆泵企业普遍采用的工艺是定子连接套定位连接、凹凸式定子接触面定位连接或定位销连接等方式，上述工艺定位不准，工艺繁琐，周期长，定位累计误差大，造成金属定子合格率低，无法满足设计要求。而且金属定子焊接普遍采用氩弧焊接工艺，其工艺焊接坡口大，热影响区宽，焊缝热应力大，变形大。油田热采井实际应用因焊缝热应力释放造成金属定子弯曲变形而失效。为此，需要研制出一套能够达到金属定子装配要求的金属定子螺杆泵定子焊接成套装备。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种焊接定位准确、焊接速度快、深度大、焊缝热应力及热变形小的螺杆泵金属定子焊接成套装备系统。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种螺杆泵金属定子焊接成套装备系统，包括加工床体、前支撑架、后支撑架、夹持定位架、第一套管、第一轴承、第二套管、第二轴承、从动皮带轮、电机、减速器、主动皮带轮、皮带、第一旋转盘、第一卡盘、第二旋转盘、第二卡盘、金属定子、焊接面、焊接架、激光焊机、连杆、焊接头、控制箱、定子装配定位胀胎、胀芯和操作旋柄，所述加工床体的表面前后分别布置有前支撑架和后支撑架；所述加工床体的两边对称设置有夹持定位架；所述前支撑架和后支撑架的中部横向分别通过第一轴承和第二轴承活动安装有第一套管和第二套管；所述第一套管和第二套管处于同一轴向中心线上；所述第一套管的端部与从动皮带轮相固定连接；所述前支撑架的顶部安装有电机；所述电机的输出端经过减速器后与主动皮带轮相连；所述从动皮带轮通过皮带与主动皮带轮相连接；所述前支撑架和后支撑架的相对侧面分别安装有第一旋转盘和第二旋转盘；所述第一旋转盘和第二旋转盘上分别设置有第一卡盘和第二卡盘；所述金属定子前后对接依次穿过夹持定位架、第一套管、第一旋转盘、第一卡盘、第二卡盘、第二旋转盘和第二套管；在靠近所述加工床体中间位置设置有焊接架；所述焊接架的顶部安装有激光焊机；所述焊接头通过连杆连接在所述激光焊机上；所述焊接面处于焊接头的正下方；所述加工床体的侧面上安装有控制箱；所述电机及激光焊机均与控制箱相连接；所述待焊接相邻的金属定子通过定子装配定位胀胎装配固定在一起；所述定子装配定位胀胎的内、外端部分别设置有胀芯和操作旋柄。

作为本发明的进一步改进，所述焊接架的上部两侧还安装有冷却液喷射管和照明灯。

作为本发明的进一步改进，所述焊接架的底部对称安装有滚轮。

作为本发明的进一步改进，所述夹持定位架包括有架体、下半环、上半环、第一转轴、卡槽、第二转轴、摆杆、紧固螺母和调节螺杆，所述下半环固定安装在架体上；所述上半环通过第一转轴与所述下半环活动连接；所述上半环的自由端开设有卡槽；所述摆杆通过第二转轴与下半环相连；所述摆杆的表面加工有螺纹；所述紧固螺母活动安装在摆杆上；所述下半环和上半环的外壁上安装有多个调节螺杆。

由于上述技术方案的运用，本发明具有的益技术效果：

（1）本发明的技术方案对称设置有两个支撑架，并在支撑架上设置有处于同一中心线的套管，以及对称设置的旋转盘及卡盘，实现了将需要焊接的金属定子牢固的固定在支撑架上，具有固定牢固稳定、中心线对接方便且误差小的有益技术效果；

（2）本技术方案还通过采用电机、减速器、主动皮带轮及从动皮带轮，通过电机的转动，带动旋转盘及金属定子进行均匀旋转，具有减少人工焊接旋转的繁琐、焊接旋转速度均匀可靠、提高焊接的均匀程度的有益技术效果；

（3）本技术方案还设置了可移动的焊接架及激光焊机，具有位置调节方便、焊接速度快、热变形小的有益技术效果；

（4）本技术方案还采用了定子装配定位胀胎对相邻两个金属定子进行定位装配，具有对接快速准确、降低焊接成品的次品率高的有益技术效果；

（5）本技术方案还在焊接架上安装有冷却液喷射管和照明灯，不仅具有对焊接面快速冷却、降低热变形量的有益技术效果，还具有方便清楚的观察焊接面实时情况的有益技术效果；

（6）本技术方案的夹持定位架是通过上、下半环活动连接，并设置了卡槽、摆杆及紧固螺母，而且上、下半环上还设置有调节螺杆，具有卡接快速牢固、适用不同直径大小的金属定子、位置调节方便的有益技术效果。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。

附图1为本发明的整体结构示意图；

附图2为本发明的夹持定位架结构示意图。

图中：1.加工床体；2.前支撑架；3.后支撑架；4.夹持定位架；5.第一套管；6.第一轴承；7.第二套管；8.第二轴承；9.从动皮带轮；10.电机；11.减速器；12.主动皮带轮；13.皮带；14.第一旋转盘；15.第一卡盘；16.第二旋转盘；17.第二卡盘；18.金属定子；19.焊接面；20.焊接架；21.激光焊机；22.连杆；23.焊接头；24.控制箱；25.定子装配定位胀胎；26.胀芯；27.操作旋柄；28.冷却液喷射管；29.照明灯；30.滚轮；41.架体；42.下半环；43.上半环；44.第一转轴；45.卡槽；46.第二转轴；47.摆杆；48.紧固螺母；49.调节螺杆。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图1所示的本发明所述的一种螺杆泵金属定子焊接成套装备系统，包括加工床体1、前支撑架2、后支撑架3、夹持定位架4、第一套管5、第一轴承6、第二套管7、第二轴承8、从动皮带轮9、电机10、减速器11、主动皮带轮12、皮带13、第一旋转盘14、第一卡盘15、第二旋转盘16、第二卡盘17、金属定子18、焊接面19、焊接架20、激光焊机21、连杆22、焊接头23、控制箱24、定子装配定位胀胎25、胀芯26、操作旋柄27、冷却液喷射管28、照明灯29、滚轮30、架体41、下半环42、上半环43、第一转轴44、卡槽45、第二转轴46、摆杆47、紧固螺母48和调节螺杆49，所述加工床体1的表面前后分别布置有前支撑架2和后支撑架3；所述加工床体1的两边对称设置有夹持定位架4；所述前支撑架2和后支撑架3的中部横向分别通过第一轴承6和第二轴承8活动安装有第一套管5和第二套管7；所述第一套管5和第二套管7处于同一轴向中心线上；所述第一套管5的端部与从动皮带轮9相固定连接；所述前支撑架2的顶部安装有电机10；所述电机10的输出端经过减速器11后与主动皮带轮12相连；所述从动皮带9轮通过皮带13与主动皮带轮12相连接；所述前支撑架2和后支撑架3的相对侧面分别安装有第一旋转盘14和第二旋转盘16；所述第一旋转盘14和第二旋转盘16上分别设置有第一卡盘15和第二卡盘17；所述金属定子18前后对接依次穿过夹持定位架4、第一套管5、第一旋转盘14、第一卡盘15、第二卡盘17、第二旋转盘16和第二套管7；在靠近所述加工床体1中间位置设置有焊接架20；所述焊接架20的顶部安装有激光焊机21；所述焊接头23通过连杆22连接在所述激光焊机21上；所述焊接面19处于焊接头23的正下方；所述加工床体1的侧面上安装有控制箱24；所述电机10及激光焊机21均与控制箱24相连接；所述待焊接相邻的金属定子18通过定子装配定位胀胎25装配固定在一起；所述定子装配定位胀胎25的内、外端部分别设置有胀芯26和操作旋柄27；所述焊接架20的上部两侧还安装有冷却液喷射管28和照明灯29；所述焊接架20的底部对称安装有滚轮30；所述夹持定位架4包括有架体41、下半环42、上半环43、第一转轴44、卡槽45、第二转轴46、摆杆47、紧固螺母48和调节螺杆49，所述下半环42固定安装在架体41上；所述上半环43通过第一转轴44与所述下半环42活动连接；所述上半环43的自由端开设有卡槽45；所述摆杆47通过第二转轴46与下半环42相连；所述摆杆47的表面加工有螺纹；所述紧固螺母48活动安装在摆杆47上；所述下半环42和上半环43的外壁上安装有多个调节螺杆49。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。