用于螺杆装置的电铸定子管的制作方法

专利名称：用于螺杆装置的电铸定子管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用电铸制造用于螺杆装置(progressing cavityapparatus)的定子管和一种用于使用电铸制成的螺杆装置的定子管。
背景技术：
螺杆装置包括螺杆马达和螺杆泵。
螺杆马达经常在钻孔打钻操作中用于驱动钻头，所述钻孔打钻操作例如针对油井和/或汽井的打钻操作。螺杆马达从通过马达的流体接收能量并将流体能量转换为钻头的旋转能量。
螺杆泵经常用于从钻孔抽吸流体，例如制造井。螺杆泵从通常位于钻孔表面上的马达接收旋转能量，并且将旋转能量传递到已经聚集在泵和/或钻孔中的流体，从而使得流体能量将流体传递到钻孔的表面。
螺杆装置，包括螺杆马达和螺杆泵，经常被称为"Moineau"装置，以纪念其发明人Rene Moineau，此人在1932年12月27日获得标题为"齿轮机构"的美国专利No. 1,892,217。
螺杆装置的特征在于定子和转子，其中，转子位于定子内部并且在定子内部旋转。
定子在其内表面上具有螺旋叶状定子轮廓，转子在其外表面上具有螺旋叶状转子轮廓。每个叶片限定一个单独的螺旋或螺紋，所述螺旋或螺紋沿定子或转子的长度旋紧。定子比转子多一个叶片。定子和转子上的叶片的螺距(即叶片绕着定子或转子的长度螺紧整个一圈所需要的纵向距离)分别与定子和转子上的叶片数量具有相同比率。例如，如果定子具有三个叶片，则转子将具有两个叶片，并且定子上的叶片螺距与转子上的叶片螺距之比将为3:2。
螺杆装置的另 一个特征是，转子的每个叶片在任何横截面上均与定子相接触。这具有这样的效果，即在定子和每个长度均等于定子螺距的转子之间产生许多空隙。空隙的数量等于定子上叶片的数量。空隙通过转子和定子之间的接触点相互分隔，所述接触点经常称为"密封线"。
定子和转子之间的空隙可以沿着螺杆装置的长度在每个"台阶"上重复，其中，所述台阶由定子叶片的一整圈旋转限定。作为结果，包括长度等于两倍定子叶片螺距的定子的螺杆装置^皮描述为具有两个台阶的螺杆装置。
当转子在定子内部旋转时，空隙沿着装置的长度以螺旋运动方式"运动"或推进。在螺杆马达的操作中，驱动液体被填充到这些空隙中，所述驱动液体使得转子在空隙从定子的一端运动到定子的另一端时相对于定子进行旋转。在螺杆泵的操作中，这些空隙被驱动流体填充，所述驱动流体在转子相对于定子旋转时从定子的 一端运动到定子的另 一端。
由于定子和转子的形状和几何形状，当转子在定子内部旋转时，转子将相对定子横向运动或推进。换句话，转子除了在定子内部旋转之外还相对于定子进4亍离心运动。
螺杆装置的性能特征依赖于其设计参数，例如定子和转子的直径、定子和转子上的叶片数量、定子和转子的螺距、定子和转子之间的离心率以及装置台阶的整个长度或数量。
例如，增加螺杆装置的台阶数量一般会增加装置的最大转矩/压力，增加定子和转子的叶片数量一般会增加螺杆装置的体积以及装置的最大转矩/压力。
螺杆装置的性能特征还依赖于装置沿密封线在转子和定子之间提供有效密封的能力。
例如，螺杆装置最大转矩/压力与装置两端之间产生的压力差成比例，所述压力差又依赖于沿密封线的转子和定子之间的密封效率。
为了实现转子相对定子的复杂运动并同时在转子和定子之间沿密封线保持有效密封，定子通常具有复杂的结构，该结构包括金属定子管，所述定子管具有施加在定子管内表面上的弹性材料的内衬。
在传统的螺杆装置中，定子管包括圆柱形管状构件，所述构件在其内表面上具有圆柱形管状轮廓，从而螺旋叶状定子轮廓由弹性材料单独提供。作为结果，弹性内衬的厚度沿定子的横截面具有非常大的变化。在弹性材料限定叶片的位置上相对较厚，而在弹性材料限定叶片空隙的位置上则相对较馆 溥。
螺杆装置的最大转矩/压力和整个完整性受到弹性内衬的长度和耐用性 的限制。内衬必须足够硬以便承受相邻空隙之间的压力差，必须具有足够的 柔韧性以便允许转子和定子之间复杂的相对运动，并且必须能够忍受高温、 温度波动、重复的变形周期和可能包含在通过装置的流体中的固体物的磨 损。内衬还必须承受与可能与内衬接触的物体之间的物理相互作用和化学相 互作用。
虽然传统的螺杆装置具有相对的效率，但是已经发现，弹性内衬在常规
螺杆装置的性能、可靠性和耐用性方面提供了通常较弱的链接。例如，弹性
材料比金属表现出具有高得多的最大热量，这导致弹性内衬在装置操作期间
会吸收和保持热量，特别是在弹性材料限定叶片的区域中，从而厚度较薄。
弹性材料还容易由于热量或者和它接触的物体之间的相互作用发生膨胀，当 弹性材料的厚度增加时这种膨胀变得更加严重。
作为结果，人们已经做了很多努力来改进用于提供弹性内衬的材料。还 做了努力来改进常规的定子结构以便使得弹性内衬的限制最小化。 这些后来努力的结果是开发了 "高性能"的螺杆装置。
在高性能螺杆装置中，定子管的内表面具有螺旋叶状管的轮廓。根据定
子管制造的方式，定子管的外表面通常可以为圆柱形或可以具有基本上与定
子管内表面上的螺旋叶状管轮廓相匹配的螺旋叶状轮廓。
弹性材料的相对薄的并且基本上为恒定的厚度通常作为内衬用于定子管
(即螺旋叶状管轮廓)的内表面。在定子管的外表面具有基本与定子管内
表面上的螺旋叶状管轮廓相匹配的螺旋叶状轮廓的情况下，定子管自身也可
以具有基本上恒定的厚度。
已经发现，与传统的螺杆装置相比较，高性能的螺杆装置可以提供较高
的最大转矩/压力以及改进的可靠性和耐用性。
例如，可能通过在定子管的内表面上提供螺旋叶状管轮廓制成的弹性内
衬的相对薄的并且基本上为恒定的厚度有利于在转子和定子这间提供改进
的密封。另外，已经发现，弹性内衬的减少的厚度由于与可能包含在通过装
置的流体中的物体发生物理和/或化学相互作用从而提供了较高的散热性以
及较小的膨胀。现在技术包括了对于高性能螺杆装置的描述以及对于制造用于高性能螺 杆装置的定子的方法的描述。
美国专利No. 5,145,342 (Bruber)描述了几种定子的设计，每个设计包 括橡胶弹性垫材料的统一层厚度。在一个实施例中，定子管在其内表面和外 表面上具有螺旋叶状轮廓。在第二个实施例中，定子管在其内表面和外表面 上具有圆柱轮廓，但是金属线沿着叶片嵌入在橡胶弹性垫材料中，以便保持 橡胶弹性垫材料统一层厚度。定子管描述为通过已知方式制造。
美国专利No. 5,145,343 (Belcher)描述了一种螺杆泵，其中，定子提供 有基本上具有恒定壁厚度的弹性内衬。
美国专利No.5,171,138 (Forrest)描述了 一种用于螺杆马达的复合定子， 包括壳体、固定在壳体内的具有多叶片螺旋内表面和统一厚度的壁的硬金属 定子成型机，以及施回在定子成型机的螺旋内表面上的具有基本上统一厚度 的弹性材料。定子成型机和壳体之间的空隙真充有附加的弹性体或树脂，以 便在壳体内支持定子成型机。
美国专利No.6，158,988 (Jager)、美国专利No.6,162,032 (Jager)、美国 专利No,6,427，787 (Jager)和加拿大专利申请No.2,271，647 (Jager)均描述 了螺杆装置，其中，所述螺杆装置包括具有基本上统一厚度的弹性材料，还 包括在其内表面和外表面上的螺旋叶状轮廓，从而也具有基本上统一的厚 度。
美国专利No.6，293,358 (Jager)描述了一种螺杆装置，所述螺杆装置包 括外部管状构件、在所述外部管状构件中延伸并且由所述外部管状构件支撑 的可替换薄壁的内部管状构件，以及安装到所述内部管状构件的内壁上的衬 垫。具有薄壁的内部管状构件在其内表面和外表面上具有螺旋叶状轮廓，并 且被描述为使用根据已知方法的永久变形处理从有壁圓柱管制成。
美国专利No.6，309,195 ( Bottos等人)、美国专利No.6,568，076 ( Bo加s 等人)以及加拿大专利No. 2,333,948 (Bottos等人)均描述了 一种用于螺杆装 置的定子，包括薄壁定子管，所述定子管在其内部轮廓上具有螺旋叶状轮廓， 且在其外部轮廓上具有相匹配的螺旋叶状轮廓，还包括恒定厚度的弹性层， 所述弹性层模制或安装到定子管的内轮廓上。其中还描述有，恒定厚度的弹 性层导致推进钻孔流体中的更小产热和更小的膨胀，以及更高的温度。还描述有，定子管相匹配的内部轮廓和内部轮廓导致定子管总是靠近密封表面， 从而加固弹性层并且有利于基本散热，因为与弹性材料相比较金属具有较高 的热传导性。另外，因为定子具有较厚的壁，所以不必要为定子管提供独立 的支撑。
美国专利No.6,309,195 ( Bottos等人)、美国专利No.6，568,076 (Bottos 等人)以及加拿大专利No. 2,333,948 (Bottos等人)还描述了三种定子管的制 造方法。第一种制造方法是滚压方法，其中，圆柱体或管体在具有螺旋叶状 轮廓的金属核上滚压。第二种制造方法是冷拉方法，其中，陷型金属管通过 一对可旋转冲模被拉伸，所述冲才莫在定子管的内表面和外表面上形成螺旋叶 状轮廓。第三种制造方法是热挤压方法，其中，热金属圆柱体被压迫通过一 对沖模，每个冲模具有螺旋叶片形状。
美国专利No. 6,543,132 (Krueger等人)和加拿大专利No, 2,315,043 (Krueger等人)均描述了许多用于螺杆马达的定子管的制造方法，所述定子 管在其内表面上具有螺旋叶状轮廓，在其外表面上具有圆柱轮廓。在第一种 制造方法中，具有螺旋叶状轮廓的心轴放置在金属管状构件中，管状构件放 置在在相反方向上旋转的至少两个滚筒之间，从而在相同方向上移动管状构 件。滚筒来回旋转，从而向管状构件提供行程运动。继续进行该方法，直到 管状构件的内表面到达心轴的螺旋叶状轮廓。在第二种制造方法中，通过由 多个连续滚压的滚筒对管状构件进行挤压直到管状构件的内表面到达已经 放置在管状构件内部的心轴的螺旋叶状轮廓，从而形成定子管。在第三种制 造方法中，在其中包括具有螺旋叶状轮廓的心轴的管状构件交替地被挤压， 多个冲才莫放置在管状构件的外表面周围，直到管状构件的内表面到达心轴的 螺旋叶状轮廓。在第四个制造方法中，在具有螺旋叶状轮廓的易碎心轴上喷 涂希望的厚度，然后从管状构件去除心轴。
美国专利No. 6，604,921 (Plop等人)和美国专利No. 6，604，922 (Hache)均 描述了一种用于螺杆马达的定子管，所述定子管在其内表面上具有螺旋叶状 轮廓，在其外部表面上具有圆柱轮廓。由例如弹性体的材料形成的衬垫被加 在定子管的内表面上，所述衬垫具有"最优化"的可变厚度。其中描述有， 定子管的螺旋叶状轮廓可以通过本领域中的任何已知方法成形，例如机械力口 工、挤压等。
ii美国专利No. 6,666,668 (Kaechele)、美国专利No. 6,716,008 (Kachele)和 加拿大专利申请No. 2,387,833 (Kachele)均描述了用于螺杆装置的定子，所 述定子包括定子管，所述定子管在其内表面和外表面上具有螺旋叶状轮廓， 从而提供恒定壁厚度的定子管，还包括施加在定子管内部表面上的内衬，所 述内衬也具有恒定的壁厚度。
美国专利No. 6，872，061 (Lemay等)描述了 一种用于螺杆泵的定子的制 造方法，其中，定子管为在其内表面和外表面上具有螺旋叶状轮廓的硬壁金 属管。通过对金属管进行初步的机械成形步骤以便形成大体形状，然后执行 定形步骤，在所述定形步骤期间对大体形状进行液压成型处理，从而形成定 子管的形状。然后将所形成的定子管安装在外部壳体内，所述外部壳体形成 定子管的壳体。
加拿大专利申请No. 2，409,054 (Kaiser等人)和加拿大专利申请No. 2，412，209 (Kaiser等人)均描述了形成用于螺杆装置的定子管的液压成型处 理，其中，将管体放置在液压成型固定设备上，然后对其进行液压成型处理 以制成在其内部表面和外部表面上具有螺旋叶状轮廓的定子管。这些专利申 请意在制成定子管具有薄壁的实施例和具有厚壁的实施例，在具有薄壁的实 施例中，定子管安装在支撑壳体内部，而在具有厚壁的实施例中，省去了支 撑壳体。
电铸是传统电镀处理的一种有效变形。电镀和电铸均包括将金属电解沉 积在电解池中的电极上。然而，虽然电镀通常导致在支撑物体上电解沉积相 对薄的涂层，但是电铸可以电解沉积厚得多的涂层，所述涂层可以用作自支 撑结构。作为结果，电铸可用于制造必须具有结构强度和整体性的金属部件。
在电铸中，首先提供在其外部表面上具有所希望的心轴轮廓的传导心轴， 作为合适的电解池中的电极。将金属以希望的厚度电解沉积到心轴的外部表 面上，然后将心轴从沉淀的金属中分离，从而留下一个金属"壳体"，所述 壳体在其内表面上具有与心轴轮廓相匹配的轮廓。
对于一些心轴轮廓而言，可以筒单地通过将心轴从沉淀的金属壳中提取 出来从而将心轴与沉演的金属相分离。对于其它不允许提取心轴的心轴轮廓 而言，可以通过熔化心轴、消溶心轴或其它销毁心轴的方式>^人沉淀的金属中 分离出心轴。
12电铸处理能够制造用其它方式很难制造的具有复杂内部形状的金属件。 电铸金属具有很好的材料特性，因为电铸金属沉淀在具有完整生成的精细颗 粒结构的层中。最后，电铸非常精确，因此实际上能够准确地重制心轴轮廓， 而不会发生可以与其它金属形成技术相关联的收缩和变形，所述其它金属形 成技术例如铸造、冲压、滚压、拉伸、压挤等。
因为电铸是一种有效的电镀处理，所以可以以与传统的电镀处理相类似 的方式选择要沉淀的金属和电解池组件(包括电才及、电源和电解槽的温度和 组成)。
美国专利No. 4,461,678 (Matthews等人)描述了使用电镀处理制造喷射 泵，其中，电铸心轴包括心轴组件，所述心轴組件包括多个相互连接的成形 心轴，所述成形心轴可以相互断开连接，从而将心轴组件从电解沉积的金属 壳分离出来，所述金属壳通过电铸处理形成。
美国专利No. 6,409,902 (Yang等人)描述了一种快速加工处理，所述处 理将自由实体造型(SFF)集成到电铸中来制造金属工具，包括模具、冲模 和放电加工(EDM)电极。首先将自由实体造型用于制造快速原型主体和相 配阳极。然后使用电铸在快速原型主体上电解沉积金属层，从而在快速原型 主体上形成阴极壳体。最后，从阴极壳体去除快速原型主体。
上面所描述的现有技术没有描述、暗示或构想出使用电铸来制造用于螺 杆装置的定子管。

发明内容
本发明涉及一种制造用于螺杆装置的定子的方法。本发明还涉及定子管 和包括定子管的定子。
本发明的方法包括使用电铸来制造定子管。本发明的定子管可以包括沉 积金属的电铸沉积物。本发明的定子包括可以包括沉积金属的电铸沉积物的 定子管。
在一个实施例中，本发明是一种制造用于螺杆装置的定子的方法，所述 方法包4舌
(a) 提供定子管电铸心轴；
(b) 将所述定子管电铸心轴放置到电解池中，从而所述电解池的阴极包括所述定子管电铸心轴；
(C )在所述定子管电铸心轴上电解沉积一定厚度的沉积金属作为电铸
沉积物；
(d) 从所述电解池中移除所述定子管电铸心轴；以及
(e) 将所述定子管电铸心轴从所述电铸沉积物分离，从而制成定子管， 其中，所述定子管包括所述电铸沉积物。
另一个实施例包括一种用于螺杆装置的定子管，其中，所述定子管包括 沉积金属的电铸沉积物。
另一个实施例包括一种用于螺杆装置的定子，所述定子包括定子管，所 述定子管包括沉积金属的电铸沉积物，所述定子管具有内表面，所述定子管 的内表面具有螺旋叶状管轮廓。
螺杆装置可以包括任何机器，所述机器包括转子，所述转子位于具有螺 旋叶状定子轮廓的定子中，并且包括螺旋叶状转子轮廓。例如，螺杆装置可 以包括螺杆马达或螺杆泵。
螺杆装置可以包括或不包括弹性衬垫，所述弹性衬垫添加在转子的外表 面和/或定子管的内表面上。例如，如果定子管具有足够弹性和弹力以允许转 子进行复杂运动，同时仍然在转子和定子管之间保持有效的密封，那么就不 需要弹性衬垫。螺杆装置可以包括弹性衬垫，并且优选地，弹性衬垫直接或
间接地添加在定子管的内表面上。
弹性衬垫可以包括适用于为螺杆装置提供弹性衬垫的任何材料或材料 组合。弹性衬垫可以包括橡胶。所述橡胶可以包括丁腈橡胶材料，所述丁腈 橡胶材料包括丁二烯和丙烯腈。包括弹性衬垫的橡胶可以为橡胶化合物组 份，所述橡胶化合物组份还可以包括一种或多种加强材料、固化剂、催化剂、 可塑剂等。
螺杆装置可以为传统的螺杆装置，其中，定子管的内表面具有基本上为 圆柱形的管轮廓，从而弹性衬垫的轮廓单独提供了螺旋叶状定子轮廓。然而， 传统的螺杆装置的定子管使用传统的制造方法相对容易制造，从而电铸在用 于传统的螺杆装置的定子管的制造过程中可能不会提供很大的好处。
螺杆装置可以是高性能的螺杆装置，其中，定子管的内表面具有螺旋叶 状管轮廓，因为电铸可以极大地筒化这种定子管的制造。定子管的外表面具有螺旋叶状轮廓、总的圆柱轮廓或某种其它轮廓。
在任何情况下，定子管电铸心轴的外表面均具有心轴轮廓，并且定子管 内表面的管轮廓与心轴轮廓相互补，从而管轮廓由心轴轮廓有效限定。例如， 如果定子管电铸心轴的外表面具有基本上为圆柱的心轴轮廓，则定子管的内 表面具有基本上为圆柱的管轮廓。同样，如果定子管电铸心轴的外表面具有 螺旋叶状心轴轮廓，则定子管的内表面具有螺旋叶状管轮廓。在一个实施例 中，定子管电铸心轴的外表面具有螺旋叶状心轴轮廓，从而定子管的内表面 具有与螺旋叶状心轴轮廓互补的螺旋叶状管轮廓。
沉积金属可以包括可以在定子管电铸心轴上电解沉积至所需厚度并且 适用于(由于其化学属性和/或物理属性)定子管的任何金属或金属组合。例 如，沉积金属可以包括铜、镍、铬、钴和/或包括这些金属的合金。沉积金属 可以包括铜、镍和/或包括铜和/或镍的合金。适用于本发明的沉积金属的一 个示意性的合金是镍钴合金，其包括镍和钴。
包括电解槽和阳极的电解池被选择为与沉积金属的选择相兼容。
定子管电铸心轴可以包括可以用作电解池中阴极、可以用作沉积金属的 临时支撑结构和可以从电铸沉积物中分离而基本上不会损伤电铸沉积物的 任何材料或材料组合。
根据具体情况及上述标准，可以用在定子管电铸心轴中的示例材料包括
金属、塑料、蜡和木材，以及这些材料的组合物和合成物。示例材料可以包 括不锈钢、铝和各种合金。示例的塑料可以包括热塑性材料、聚氯乙烯 (PVC)、聚苯乙烯和聚亚安酯。
用作电解池中的阴极的合适材料可以包括传导性材料，或者可以包括已 经经过表面处理以便提供传导性涂层的非传导性材料。
用作沉积金属的临时支撑结构的合适材料可以包括具有足够的强度和 硬度的材料或材料组合，以便在电解沉积在定子管电铸心轴上时支撑沉积金 属。
能够将定子管电铸心轴从电铸沉积物中分离出定子管电铸心轴的合适 材料依赖于定子管电铸心轴和所形成定子管的轮廓，从而依赖于定子管电铸 心轴必须/人电铸沉积物中分离出来的方式。
如果定子管电铸心轴可以通过从电铸沉积物中提取出来的方式被分离
15而不会损伤或毁坏定子管电铸心轴或电铸沉积物，那么定子管电铸心轴可由 能够经受住所述提取操作的材料制成。
如果定子管电铸心轴不能从电铸沉积物中分离而来而不损伤或毁坏定 子管电铸心轴或电铸沉积物，则定子管电铸心轴可以由这样的材料制成，即 使得定子管电铸心轴可以被牺牲从而将定子管电铸心轴从电铸沉积物中分 离出来。
在这种情况下，定子管电铸心轴可以溶解、熔化或易碎，从而可以通过 溶解定子管电铸心轴、通过熔化定子管电铸心轴或通过轧碎定子管电铸心轴 从而将定子管电铸心轴从电铸沉积物中分离出来。
定子管电铸心轴还可以是可收缩的或者可以包括多个心轴部分，所述多 个心轴部分可以独立地从电铸沉积物分离出来。
在一些实施例中，沉积金属包括铜、4臬和/或一个或多个包括铜和/或4臬 的合金。例如，沉积金属可以包括包含镍和钴的镍钴合金。定子管电铸心轴 可以通过溶解或熔化定子管电铸心轴从而从电铸沉积物中分离。定子管电铸 心轴可以通过熔化从电铸沉积物中分离，在这种情况下，定子管电铸心轴必 须包括其熔点比电铸沉积物的熔点低的材料。定子管电铸心轴可以由基本上 包括铝和/或包括铝的合金制成，所述材料的熔点比铜、镍以及大部分不包含 这些金属的合金的熔点低得多。
电铸沉积物的厚度取决于定子管的要求以及所选择沉积金属的电解沉 积限制。
作为第一个例子，电铸沉积物将趋向于具有相对恒定的厚度，因为所沉 积金属在定子管电铸心轴上的电解沉积将趋向于相对平均。作为结果，如果 电铸沉积物的内表面具有螺旋叶状轮廓，则电铸沉积物的外表面将趋向于具 有相匹配的螺旋叶状轮廓。
如果不希望在定子管的外表面上形成螺旋叶状轮廓，则电铸沉积物或定 子管的外表面可以通过修改外表面从而形成为基本上为圆柱的形状或某种 其它希望的形状。所述外表面可以通过在外表面上添加材料或通过从外表面 去除材料从而被修改。材料的添加或去除可以在定子管电铸心轴从电铸沉积 物中分离之前或之后进行。
可以通过任何合适的方法将材料从电铸沉积物的外表面上去除，例如通过对外表面进行机械加工。如果要对电铸沉积物的外表面进行机械加工，则 电铸沉积物的厚度应当足厚以便允许进行这种加工以及提供希望的标称直 径的定子管。
作为第二个例子，电铸沉积物的厚度应当足够厚，从而定子管将具有所 需要的强度和硬度。如果定子管不包括支撑定子壳体，则电铸沉积物应当足 够厚，从而使得定子管具有足够的强度和硬度来承受施加到螺杆装置上的压 力。
然而，定子还可以包括支撑定子壳体，以便定子管安装在支撑定子壳体 中。如果定子包括支撑定子壳体，则电铸沉积物的所需厚度可以小于没有提 供支撑定子壳体时的厚度，因为支撑定子壳体可以提供定子所需强度和硬度 的全部或部分。
另外，如果定子包括支撑定子壳体，则定子管可选择地构造成"薄壁" 定子管，其可以允许转子和定子之间的一些或全部的相对运动，在这种情况 下，弹性村垫的厚度可以减小或全部去除。
如果定子包括支撑定子壳体，则定子管可以紧固地安装在支撑定子壳体 中，以便定子管直接由支撑定子壳体支撑。可选择地，定子管可以安装在支 撑定子壳体中使得定子管和支撑定子壳体之间存在空隙。
定子管可以以任何合适的方式安装在支撑定子壳体中。例如，如果定子 管紧固地安装在支撑定子壳体中，则可以在组件之是提供压配合和干涉配 合。如果定子管和支撑定子壳体之间提供有空隙，则可以使用合适的配件、 支架、连接器等将定子管安装在支撑定子壳体内部，从而在组件之间形成接 合点，并且通过使用合适的紧固件或焊接或电解沉积方式将定子管和支撑定 子壳体在接点上紧固在一起。定子管的外表面和支撑定子壳体的内表面的全 部或一部分还可以提供有机械加工的轮廓，从而提供接点来辅助性地将定子 管安装在支撑定子壳体中。
在任何情况下，所有或一部分定子管和支撑定子壳体之间限定有环形空 隙。填充材料可以被添加到环形空隙中从而为支撑定子壳体中的定子管提供 额外的支撑。填充村料可以基本上填满环形空隙，也可以不填满环形空隙。
填充材料可以包括任何合适的材料或材料组合。例如，填充材料可以包 括弹性材料，例如类似于用于弹性衬垫的弹性材料。填充材料还可以包括相对较硬的材料，例如接合剂材料，例如环氧接合剂的聚合体接合剂。弹性填 充材料可能有利于定子管发生一定的径向变形，而硬性填充材料将趋向于阻 止定子管的径向变形。
如上所述，弹性衬垫可以直接或间接地施加在定子管的内表面上，从而 辅助实现转子和定子之间的复杂相对运动，除非定子管具有足够的弹性从而 能够完全实现所述相对运动。弹性衬垫可以通过集成到插入定子管中的复合 材料套管中从而间接地加在定子管的内表面上。
弹性村垫可以直接加到定子管的内表面上，从而使得弹性衬垫通过物理 方式或化学方式被安装到定子管的内表面上。弹性衬垫可以以任何合适的方 式添加到定子管的内表面。例如，弹性衬垫可以通过使用一个处理被添加到 定子管的内表面上，所述处理包括将形成件插入到定子管中，在所述形成件 和定子管的内表面之间注入衬垫材料，然后去除所述形成件。
弹性村垫将限定螺旋叶状轮廓作为形成件的结果形状。如果定子管的内 表面具有圆柱形管轮廓，则螺旋叶状定子轮廓将由弹性衬垫单独限定，其结 果是弹性衬垫的厚度在螺杆装置的整个横截面上发生变化。如果定子管的内 表面具有螺旋叶状管轮廓，则螺旋叶状定子轮廓可以由螺旋叶状管轮廓和弹 性衬垫限定，因为如果形成件构造为定子管内表面的镜像，那么弹性村垫可 以添加为具有基本上恒定的厚度。可选择地，在任何一种情况下，形成件的 形状可以提供一种定子轮廓，所述定子轮廓为螺旋叶状定子轮廓的一个变 形，从而获得设计最优化的好处。
本发明可用于制造用于螺杆装置的定子管。本发明还可以用于制造用于 螺杆装置的定子，其中，所述定子包括定子管。所述定子还可以包括弹性村 垫，并可以进一步包括用于支撑定子管的支撑定子壳体。所述定子还可以包 括通常与用于螺杆装置的定子相关的其它结构和特征。


现在将借助示例，参照附图来描述本发明，其中
图1为用于通过电铸进行电解沉积的电解池的示意图。
图2为描述在通过电铸电解沉积出电铸沉积物之后从电铸心轴中分离出 电^t寿沉积物的示意图。图3示出了高性能螺杆装置的定子的横截面，所述螺杆装置包括定子管 和弹性衬垫，其中，定子管的内表面具有螺旋叶状管轮廓，定子管的外表面 具有基本上圆柱形的轮廓，弹性衬垫具有基本上恒定的厚度。
图4示出了根据本发明的第一实施例的定子管电铸心轴的横截面，所述 定子管电铸心轴用于使用电铸处理制造定子管。
图5示出了根据本发明的第一实施例的制造定子过程中的第一阶段的图 4的定子管电铸心轴以及沉积金属的电铸沉积物的横截面，其中，电铸沉积 物的外表面具有螺旋叶状轮廓。
图6示出了根据本发明的第一实施例的制造定子过程中的第二阶段图4 的定子管电铸心轴和图5的电铸沉积物的横截面，其中，电铸沉积物的外表
面已经机械加工为电铸沉积物的外表面具有基本上为圓柱的轮廓。
图7示出了根据本发明的第 一 实施例的制造定子过程中的第三阶段的定 子管的橫截面，其中，定子管电铸心轴已经从电铸沉积物中分离出来以便从 电铸沉积物制造定子管。
图8示出了根据本发明的第一实施例的制造定子过程中的第四阶^a的图
7的定子管以及用于将弹性村垫添加到定子管内表面上的形成件的横截面。 图9示出了根据本发明的第一实施例的制造定子过程中的第五阶段的图
7的定子管以及被添加到定子管内表面上的弹性衬垫的横截面。
图10示出了根据本发明的第一实施例的制造定子过程中的第六阶段的
在从图8的形成件去除定子管之后的图7的定子管以及图9的弹性衬垫的横截面。
图11示出了根据本发明的第一实施例的制造定子过程中的可选第七阶 段的图7的定子管、图9的弹性衬垫、支撑定子壳体以及定子和支撑定子壳 体之间环形空隙中的真充材料的横截面。
图12示出了才艮据本发明第二实施例的用于使用电铸处理制造定子管的 定子管电铸心轴的横截面。
图13示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的第一阶段的图 12的定子管电铸心轴和沉积金属的电铸沉积物的横截面，其中，电铸沉积物 的外表面具有螺旋叶状轮廓。
图14示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的第二阶段的图12的定子管电铸心轴和图13的电铸沉积物的横截面，其中，电铸沉积物的 外表面已经被加工以便提供所需的标称直径。
图15示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的第三阶段的定
子管的横截面，其中，定子管包括图13的电铸沉积物，定子管电铸心轴已
经从电铸沉积物中被分离出来，以便从电铸沉积物制造定子管。
图16示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的第四阶段的图 15的定子管以及用于将弹性衬垫添加到定子管内表面上的形成件的横截面。
图17示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的第五阶段的图 15的定子管、图16的形成件以及添加到定子管内表面上的弹性衬垫的横截面。
图18示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的第六阶段在将 定子管从图16的形成件上去除之后的图15的定子管和图17的弹性衬垫的 横截面。
图19示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的可选的第七阶 段的图15的定子管、图17的弹性衬垫和支撑定子壳体的横截面，其中，首 先将定子管紧固地安装在支撑定子壳体中，从而定子管直接由支撑定子壳体 支撑。
图20示出了根据本发明第二实施例的制造定子过程中的可选的第八阶 段的图15的定子管、图17的弹性衬垫、图19的支撑定子壳体以及定子管 和支撑定子壳体之间环形空隙中的填充材料的横截面。
图21示出了在根据本发明第二实施例的制造定子过程中的第六阶段之 后的图15的定子管和图17的弹性衬垫的替代构造，其中，定子管的外表面 已经被机械加工从而定子管的标称直径为所希望的标称直径，定子管的外表 面具有基本上为圆柱的轮廓，定子具有足够的强度和硬度从而不需要支撑定 子壳体。
具体实施例方式
在本发明的实施例中使用电铸处理制造用于螺杆装置的定子管。 一些实 施例包括一种制造用于螺杆装置的定子的组件的方法，所述定子包括已经使 用电铸处理制造的定子管。在一些实施例中，定子管用于高性能螺杆装置中，其中，定子管提供螺 旋叶状定子轮廓。在一些实施例中，螺旋叶状定子轮廓可选择地还由基本上 恒定厚度的弹性村垫提供。换句话说，在一些实施例中，定子管具有螺旋叶 状管轮廓，基本上恒定厚度的弹性衬垫被施加在该螺旋叶状管轮廓上。
参照图4-11 ，示出了根据本发明的第一个实施例的定子的制造中的台阶。 根据图12-21，示出了根据本发明的第二实施例的定子的制造中的台阶。虽 然第一个实施例和第二实施例在很多方面是相似的，但是它们至少表示了本 发明的两种不同的可能应用。
在图1和图2中，示意性地示出了一般电铸方法和用于执行电铸的一般 装置。
参照图1，提供了用于进行电铸的电解池(20)。电解池(20)包括直流
和阳极(26)之间提供了电压差。
通常在电解池中，阴极(24)通常被认为是(-)电极，而阳极(26)则 通常被认为是(+ )电极。作为结果，阳极(26)的电势比阴极(24)高， 从而电源(22)持续地将电子从阳极(26)流到阴极(24)。
电解池(20 )还包括电解槽(28 ),电解槽(28 )在阴极(24 )和阳极(26 ) 之间提供往返传导路径，从而电解池(20)形成完整的电路，所述电路包括 电源(22)、阴极(24)、阳极(26)和电解槽(28)。
阴极(24)提供电铸心轴，被选择的金属可以电解沉积到所述电铸心轴 上从而生成电铸物体。阳极(26)包括被选择的金属，因此提供了所选择金 属的来源。
电解槽(28)包括至少一种电解液，所述电解液游离进入电解槽(28) 中的阴离子和阳离子中。阳离子吸附到阴极(24),阴离子吸附到阳极(26)。
电解液选择为与阳极(26)相兼容。换句话说，电解液提供的阳离子是 被选择金属的阳离子，所述被选择金属用于电解沉积到阴极(24)上。
如图1所示，电解池(20)还可以包括一个或多个保护阴极(24)部分 的绝缘罩(30)，以便防止被选择金属电解沉积到阴极(24)的部分上。
在电解池(20)的操作中，向电源(22)给予能量以便在阴极(24)和 阳极(26)之间提供电压。阴极(24)充电为负电荷，从而从电解液吸引被选择金属的阳离子。在阴极的阳离子逐渐减少，从而阳离子被转化为被选择 的金属的分子，这些分子沉淀在阴极(24)的层上。
当减少的阳离子沉淀在阴极(24)上从而从电解槽(28)中被去除时， 它们由被选择金属的阳离子取代，被选择金属的阳离子通过被选择金属的分 子的氧化从阳极(26)生成。
作为结果，当电解沉积处理进行时，阳极(26)由于阳极(26)上的氧 化逐渐被消耗，被选择金属的分子所增加的厚度将由于阴极(24)上的减少 而沉淀在阴极(24)上。电解沉积处理将继续，直到被选择金属的希望厚度 被电解沉积在阴极(24)上作为沉积金属的电铸沉积物(32)。
虽然电铸沉积物(32)的厚度一般在阴极(24)的表面区域上不变，但 是相对增加的厚度将会趋于沉淀在电流密度相对较高的阴极(24)的边缘和 角落上，而相对减小的厚度将会趋于沉淀在电流密度相对较低的阴极限4 ) 的凹陷处。在阴极(24)的设计和制造中考虑具有相对较高电流密度和相对 较低电流密度的这些区域，从而在电解沉积处理期间避免出现阴极的一些区 域的电流密度特别高或特别低。
参照图2， 一旦具有希望厚度的被选择金属已经沉淀在阴极(24)上， 阴极(24)可以从电铸沉积物(32)分离，从而生成电铸物体(34)，电铸 物体(34)包括电铸沉积物(32)。
在图2中，阴极(2)描述为与电铸沉积物(32)相分离，而不会对阴极 (24)造成损伤或毁坏，从而可以再次使用阴极(24)。可选择地，阴极(24) 可以通过溶解、熔化或折断与电铸沉积物(32)相分离。阴极(24)还可以 包括多个阴极(24)部分，所述多个阴极(24)部分以某种方式独立地与电 铸沉积物(32)相分离。
图1和图2中所描述的电铸的一般方法和装置可适用于根据本发明的实 施例制造用于螺杆装置的定子中。
在本发明的一些实施例中，螺杆装置是高性能的螺杆装置。参照图3， 示出了高性能螺杆装置的示例性定子(36)的横向截面。
如图3中所示，定子(36)包括定子管(38)和弹性衬垫(40)。高性能 螺杆装置中的弹性衬垫(40)根据定子管(38)的属性和定子(36)的整个 设计和配置可以是可选的。例如，如果定子管(38)足够柔韧并且富有弹性从而允许转子(未示出)
从而不需弹性衬垫(40)的辅助，则弹性衬垫(40)可能并不需要。定子管 (38)的柔韧性和弹性依赖于定子管(38)的材料属性和厚度。
定子管(38)具有内表面(42),所述内表面(42)具有螺旋叶状管轮廓。 虽然图3中示出了六个叶片，但是螺旋叶状管轮廓可以包括任何数量的叶片。 如图3中所示，定子管(38)还可以具有外表面，所述外表面具有基本上圆 柱形轮廓。作为结果，定子管(38)在整个横截面上具有可变厚度。
如图3中所示，弹性衬垫(40)包括弹性材料，所述弹性材料在整个横 截面上具有基本上恒定的厚度。作为结果，图3的定子(36)具有螺旋叶状 定子轮廓，所述轮廓由定子管(38)的内表面(42)和弹性衬垫(40)限定 和提供。
如图3中所示，定子管(38)可以通过现有技术中已知的方法以传统方 式制成，例如，滚压、拉伸、压挤和液压成型。
参照图4-11，示出了根据本发明的方法的第一个实施例的制造用于高性 能螺杆装置的定子的台阶。图4-11均为横截面视图。
参照图4，示出了定子管电铸心轴(50)的横截面，所述定子管电铸心 轴(50)可以使用与用于螺杆装置的转子的制造技术相同的技术制造，所述 技术包括本领域中已经知道的技术。
在本发明的第一个实施例中，定子管电铸心轴(50)由铝或铝合成形成， 并且从材料的圆柱棒(52)加工而成。定子管电铸心轴(50)可以形成为单 个部件或可以包括多个心轴部分(未示出)。定子管电铸心轴(50)具有外 表面(54)，所述外表面(54)具有螺旋叶状心轴轮廓。虽然图4中示出了 六个叶片，但是螺旋叶状心轴轮廓可以包括任何数量的叶片。
参照图1，定子管电铸心轴(50)首先被集成到电解池(20)中，从而 电解池(20)的阴极(24)可以包括定子管电铸心轴(50)。
参照图1和图5，然后将一定厚度的沉积金属电解沉积到电解池(20) 中的定子管电铸心轴(50)上作为电铸沉积物(32)。在第一个实施例中， 电铸沉积物(32)包括镍，镍通常可以成功地电解沉积为大于25毫米的厚 度。在第一个实施例中，电铸沉积物还可以包括例如钴的其它金属，从而沉
23积金属是包括镍和其它金属的合金。例如，电铸沉积物(32)可以包括镍和 钴，从而沉积金属为镍钴合金。
电铸沉积物(32)具有内表面(60)，所述内表面(60)具有螺旋叶状轮 廓，所述螺旋叶状轮廓对于定子管电铸心轴(50)的外表面(54)上的螺旋 叶状心轴轮廓是一个补充。如图5中所示，电铸沉积物(32)的厚度在整个 横截面上基本上恒定，从而电铸沉积物(32)的外表面(62)具有螺旋叶状 轮廓，所述螺旋叶状轮廓基本上与电铸沉积物(32)的内表面(60)上的螺 旋叶状轮廓相匹配。
参照图6，然后从电铸沉积物(32)的外表面(62)去除材料，从而修 改外表面(62)以便提供具有希望的通称直径(64)的电铸沉积物(32)。 如图6中所示，电铸沉积物的外表面(62)基本上为圆柱体。在第一个实施 例中，通过对外表面(62 )进行加工将材料从电铸沉积物(32 )的外表面(62 ) 上去除。
参照图7，然后将定子管电铸心轴(50)与电铸沉积物(32)分离，从 而制成定子管(38)，其中，定子管(38)包括电铸沉积物(32)。在分离定 子管电铸心轴(50)之后，电铸沉积物(32)的内表面(60)为定子管(38) 的内表面(60),并且电铸沉积物(32)的外表面(62)为定子管(38)的 外表面(60)。作为结果，定子管(38)的内表面(60)提供螺旋叶状管轮 廓。
在第一个实施例中，通过熔化定子管电铸心轴(50)将其与电铸沉积物 分离，这是有可能的，因为铝及其合金一般比镍及其合金具有低得多的熔点， 所述镍合金例如为镍钴合金。
参照图8,然后将形成件(70)插入到定子管(38)中，从而有助于将 弹性衬垫(40)施加到定子管(38)的内表面(60)上。形成件(70)可以 由钢或不锈钢制成并且具有外表面(72)，所述外表面(72)具有与定子管 (38)的内表面(60)上的螺旋叶状管轮廓相匹配的螺旋叶状轮廓。衬垫空 隙(74 )限定在定子管(38 )的内表面(60 )和形成件(70 )的外表面(72 ) 之间。衬垫空隙(74)在定子管(38)的整个横截面上沿着定子管(38)的 长度具有基本上恒定的宽度。
参照图9,然后通过将弹性材料注入衬垫空隙(74 )中，将弹性衬垫(40 )施加到定子管(38)的内表面(60)上。
参照图10，然后从定子管(38)去除形成件(70),使得弹性衬垫(40) 贴附于定子管(38)的内表面(60)上，其中，弹性衬垫(40)在整个定子 管(38)的横截面上沿着定子管(38)的长度具有基本上恒定的厚度。
弹性衬垫(40)的添加是可选择的，根据包括电铸沉积物(32)的沉积 金属的属性和定子(36)的整个设计和配置，弹性衬垫(40)可能不需要。
通过在定子管(38)上执行辅助处理可以完成定子(36)的制造。例如， 线型连接(未示出)可以被添加到定子管(38)的一端或两端(未示出)， 或者其它组件可以焊接或以其它方式固定到定子管(38)上。
根据定子管(38)的结构属性和结构性需要，定子(36)还可能包括支 撑定子壳体，用于为定子管(38)提供结构性支撑。
例如，如果包括定子管(38)的沉积金属具有相对低的抗张强度和/或弹 性系统，或者如果定子管(38)相对较薄，则支撑定子壳体可能是必需的或 需要的。如果弹性村垫(40)没有被加到定子管(38)的内部表面(60)上， 则支撑定子壳体的使用特别有利，在这种情况下，将需要定子管(38)具有 足够的柔韧性和弹性以便允许转子在定子管(38)中运动，以及在转子和定 子管(38)之间提供合适的密封。
参照图11，定子管(38)因此可以安装在支撑定子壳体(80)中，填充 材料(82)可以引入环形空隙(84)中，所述环形空隙(84)限定在定子管 (38)的外表面(60)和支撑定子壳体(80)的内表面(86)之间。
在第一个实施例中，在定子管(38 )的外表面(60)和支撑定子壳体(80 ) 的内表面(86)之间提供有间隙。在第一个实施例中，使用位于定子管(38) 和支撑定子壳体(80)端部的合适的装置、支架和连接器以形成组件之间的 接头，以及通过使用合适的紧固件或通过在接头处焊接或电解沉积材料以将 定子管(38)和支撑定子壳体(80)紧固在一起，定子管(38)可以安装在 支撑定子壳体(80)中。可选择地，定子管(38)和支撑定子壳体(80)端 部的接头可以通过在定子管(38)的外表面(60)和支撑定子壳体(80)的 内表面(86)上提供匹配的轮廓而形成。
因此，在第一个实施例中，定子管(38)沿着其长度没有受到支撑定子 壳体(80)的直接支撑。作为结果，如果在第一个优选实施例中希望沿着定子管(38)的长度对其进行支撑，则这个支撑可以通过将填充材料(82)引
入环形空隙而提供。
在第一个实施例中，填充材料(82)包括类似于用于弹性衬垫(40)的 环氧接合剂材料或弹性材料。使用环氧接合剂作为填充材料(82)可用于定 子管(38)必须相对较硬的场合。作为填充材料(82)的弹性材料可用于希 望定子管(38)提供一些弹性和柔韧性的场合，例如，如果没有将弹性衬垫 (40)用于定子管(38)。
参照图12-21，示出了根据本发明第二个实施例的制造用于高性能螺杆装 置的定子的台阶。图12-21均为横截面视图。
在图12-21的第二个实施例的描述中，针对等同于图4-11的第一个实施 例的部件和/或特征的第二实施例的部件和/或特征使用与描述第一个实施例 时所用标号相同的标号。
参照图12,定子管电铸心轴(50)以与第一个实施例相同或类似的方式 制造。在第二个实施例中(如第一个实施例)，定子管电铸心轴(50)由铝 或铝合金制成。
参照图1,首先将定子管电铸心轴(50)集成到电解池(20)中，从而 电解池(20)的阴极(24)包括定子管电铸心轴(50)。
参照图l和图13，然后将一定厚度的沉积金属电解沉积到电解池(20) 中的定子管电铸心轴(50)上用作电铸沉积物(32)。在第二个实施例中(如 第一个实施例)，电铸沉积物包括镍并且还可以包括一些其它的金属，从而 沉积金属由包含镍的合金组成。与第一个实施例相同，所述其它的金属可以 是钴，从而沉积金属由作为镍钴合金的镍和钴组成。
参照图14，然后将材料从电铸沉积物(32)的外部表面(62)上去除， 从而修改外部表面(62),以便提供具有希望的标称直径(64)的电铸沉积 物(32)。如图14中所示，电铸沉积物的外表面(62)保持一部分原有的螺 旋叶状轮廓。在第二个实施例中(如第一个实施例)，通过对外表面(62) 进行加工将材料从电铸沉积物(32)的外表面(62)上去除。
参照图15,然后从电铸沉积物(32)分离定子管电铸心轴(50)，从而 制成定子管(38)，其中，定子管(38)包括电铸沉积物(32)。在分离定子 管电铸心轴(50)之后，电铸沉积物(32)的内表面(60)为定子管(38)的内表面(60)，电铸沉积物(32)的外表面(62)为定子管(38)的外表 面(60)。作为结果，定子管(38)的内表面(60)提供了螺旋叶状管轮廓。
在第二个实施例中(如第一个实施例)，通过熔化定子管电铸心轴(50) 将定子管电铸心轴(50)从电铸沉积物分离。
参照图16，然后将形成件(70)插入到定子管(38)中，从而用助于将 弹性衬垫(40)添加到定子管(38)的内表面(60)上。形成件(70)可以 由钢或不锈钢制成并且具有外表面(72),所述外表面(72)具有与定子管 (38)的内表面(60)上的螺旋叶状管轮廓相匹配的螺旋叶状轮廓。衬垫空 隙(74)限定在定子管(38)的内表面(60)和形成件(70)的外表面(72) 之间。衬垫空隙(74)在定子管(38)的整个横截面上沿着定子管(38)的 长度具有基本上恒定的宽度。
参照图17，然后通过将弹性材料注入衬垫空隙(74)中，将弹性衬垫(40) 添加到定子管(38)的内表面(60)上。
参照图18，然后将形成件(70)从定子管(38)去除，从而弹性衬垫(40) 贴附在定子管(38)的内表面(60)上，其中，弹性村垫(40)在定子管(38) 的整个横截面上沿着定子管(38)的长度具有基本上恒定的厚度。
如第一个实施例所述，弹性衬垫(40)的添加是可选择的，根据包括电 铸沉积物(32)的沉积金属的属性和定子(36)的整个设计和配置，可以不 需要添加弹性衬垫(40)。
如第一个实施例所述，在添加弹性衬垫(40)之后，通过在定子管(38) 上执行辅助处理可以完成定子(36)的制造。例如，线性连接可以添加到定 子管(38)的一端或两端，或者其它组件可以被焊接或以其它方式紧固到定 子管(38)上。
如第一个实施例所述，根据定子管(38)的结构属性和结构性需求，定 子(36)还可以包括支撑定子壳体，用于为定子管(38)提供结构支撑。
参照图19，示出了在定子(36)的制造中的第一个可选台阶，其中，定 子管(38)可选择地安装在支撑定子壳体(80)中。
在第二个实施例中，定子管(38)紧紧装配在支撑定子壳体(80)中， 从而定子管(38)沿着其长度受到支撑定子壳体(80)的直接支撑。因此， 第二个实施例适用于在定子管(38)内的转子的旋转期间需要阻止定子管(38)在径向方向上发生变形的场合。作为结果，第二个实施例特别适用于 以下场合，即定子(36)包括可以允许转子在定子管(38)内部进行复杂运 动的弹性衬垫(40)。
在第二个实施例中，定子管(38)可以使用定子管(38)和支撑定子壳 体(80)之间的按压装置或接口装置安装在支撑定子壳体(80)中。
参照图20，示出了定子(36)的制造中的第二个可选台阶，其中，填充 材料(82)可选择地引入限定在定子管(38)的外表面(60)和支撑定子壳 体(80)的内表面之间的环形空隙(84)中。在第二个实施例中，填充材料 (82)为类似于用于弹性村垫(40)的环氧接合剂或弹性材料。在第二个实 施例中，环形空隙(84)包括多个未连接的螺旋空隙，所述螺旋空隙沿定子 管(38)的长度延伸。
参照图21,示出了图18的定子管(38)和弹性衬垫(40)的替代配置 的横截面。在替代配置中，定子管(38)在其外表面(62)上具有基本上圆 柱型的轮廓，在对外表面(62)进行修改之后电铸沉积物(32)的厚度保持 足够，从而不需要支撑定子壳体(80)。在替代配置中，包括电铸沉积物(32) 的沉积金属被选择以提供适用于螺杆装置的自支撑定子管(38)中的物理属 性。
在一些实施例中，本发明的方法因此提供了将电铸用于螺杆装置的定子 (36)的制造中。螺杆装置可以为传统的螺杆装置或是高性能的螺杆装置。 根据定子管(38)的沉积金属的属性和厚度以及定子(36)的整个设计和配 置，定子(36)可以包括或不包括支撑定子壳体(80)。在高性能螺杆装置 的情况下，根据定子管(38)的沉积金属的属性和厚度以及定子(36)的整 个设计和配置，定子(36)可以包括或不包括弹性衬垫(40)。
虽然在所描述的实施例中电铸沉积物(32)为镍或包含镍的合金(例如 镍钴合金)，但是可以电解沉积为具有适合提供定子管(38)的厚度的任何 其它金属都可以考虑用于提供电铸沉积物(32)。例如，虽然铜及其合金比 镍及其合金具有低得多的抵张强度，但是根据报道铜已经成功地电解沉积为 超过2英尺的厚度，而根据报道镍已经成功地电解沉积为仅超过1英尺的厚 度。作为结果，铜和包含铜的合金可能适合用作电铸沉积物(32),特别是 如果定子管(38)安装在可以为定子(36)提供附加强度和硬度的支撑定子
28壳体(80)中更是如此。电铸沉积物(32)因此可以包括单种金属或多种依
次、同时和/或作为合金的电解沉积的金属。
在本申请文件中，单词"包括"用于其非限制性含义，意思是这个单词
之后的项目被包括，但是并没有排除没有提及的项目。通过不定完词"a" 修饰的构件并没有排除这样的可能性，即存在超过一个元件，除非上下文清 楚地要求存在一个并且仅有一个元件。
权利要求
1. 一种制造用于螺杆装置的定子的方法，所述方法包括(a)提供定子管电铸心轴；(b)将所述定子管电铸心轴放置到电解池中，使得所述电解池的阴极包括所述定子管电铸心轴；(c)在所述定子管电铸心轴上电解沉积一定厚度的沉积金属作为电铸沉积物；(d)从所述电解池中移除所述定子管电铸心轴；以及(e)将所述定子管电铸心轴从所述电铸沉积物分离，从而制成定子管，其中，所述定子管包括所述电铸沉积物形成。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述定子管电铸 心轴从所述电铸沉积物分离的步骤包括消溶所述定子管电铸心轴。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述定子管电铸 心轴从所述电铸沉积物分离的步骤包括熔化定子管电铸心轴。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积金属包括镍。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积金属包括铜。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子管电铸心轴由 包括铝的材料制成。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电铸沉积物具有外 表面并且具有标称直径，所述方法还包括修改所述电铸沉积物的外表面，使 得所述电铸沉积物的标称直径为希望的标称直径。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括修改所述电铸沉积物的外表面，使得所述电铸沉积物的外表面基本上为圆柱形。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电铸沉积物具有外 表面，所述方法还包括修改所述电铸沉积物的外表面，使得所述电铸沉积物 的外表面基本上为圆柱形。
10. 根据权利要求1所述的方法，还包括将所述定子管安装在支撑定子 壳体中。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述定子管和所述支撑定子壳体之间限定有环形空隙，所述方法还包括将填充材料引入所述环 形空隙中。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述填充材料包括弹 性材料。
13. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述填充材料包括接 合剂材料。
14. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子管电铸心轴的 外表面具有螺旋叶状心轴轮廓，所述定子管的内表面具有与所述螺旋叶状心 轴轮廓互补的螺旋叶状管轮廓。
15. 根据权利要求14所述的方法，还包括将弹性衬垫施加到所述定子 管的内表面。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述弹性衬垫具有一 厚度，所述弹性衬垫的所述厚度基本上不变。
17. —种用于螺杆装置的定子管，其特征在于，所述定子管包括沉积金属的电铸沉积物。
18. 根据权利要求17所述的定子管，其特征在于，所述沉积金属包括镍。
19. 根据权利要求17所述的定子管，其特征在于，所述沉积金属包括铜。
20. 根据权利要求17所述的定子管，其特征在于，所述定子管包括内 表面，所述定子管的内表面具有螺旋叶状管轮廓。
21. 根据权利要求20所述的定子管，其特征在于，所述定子管具有外 表面，所述定子管的外表面基本上为圆柱形。
22. 根据权利要求17所述的定子管，其特征在于，所述定子管的制造 方法包括如下步骤(a) 提供定子管电铸心轴；(b) 将所述定子管电铸心轴放置到电解池中，使所述电解池的阴极包 括所述定子管电铸心轴；(c )在所述定子管电铸心轴上电解沉积一定厚度的沉积金属作为电铸 沉积物；(d) 从所述电解池中移除所述定子管电铸心轴；以及(e) 将所述定子管电铸心轴从所述电铸沉积物分离，从而制成定子管， 其中，所述定子管包括所述电铸沉积物。
23. 根据权利要求22所述的定子管，其特征在于，所述将所述定子管 电铸心轴从所述电铸沉积物分离的步骤包括消溶所述定子管电铸心轴。
24. 根据权利要求22所述的定子管，其特征在于，所述将所述定子管 电铸心轴从所述电铸沉积物分离的步骤包括熔化定子管电铸心轴。
25. 根据权利要求22所述的定子管，其特征在于，所述沉积金属包括镍。
26. 根据权利要求22所述的定子管，其特征在于，所述沉积金属包括铜。
27. 根据权利要求22所述的定子管，其特征在于，所述定子管电铸心 轴由包括铝的材料制成。
28. 根据权利要求22所述的定子管，其特征在于，所述定子管具有外 表面并且具有标称直径，所述方法还包括机加工所述定子管的外表面从而使 得所述定子管的标称直径为希望的标称直径。
29. 根据权利要求28所述的定子管，其特征在于，所述方法还包括机 加工所述定子管的外表面从而使得所述定子管的外表面基本上为圆柱形。
30. 根据权利要求22所述的定子管，其特征在于，所述定子管具有外 表面基本上为圓柱形。
31. —种用于螺杆装置的定子，所述定子包括定子管，所述定子管包括 沉积金属的电铸沉积物，所述定子管具有内表面，所述定子管的内表面具有 螺旋叶状管轮廓。
32. 根据权利要求31所述的定子，其特征在于，所述沉积金属包括镍。
33. 根据权利要求31所述的定子，其特征在于，所述沉积金属包括铜。
34. 根据权利要求31所述的定子，其特征在于，所述定子还包括施加在所述定子管的内表面上的弹性衬垫。
35. 根据权利要求34所述的定子，其特征在于，所述弹性衬垫具有一 厚度，所述厚度基本上不变。
36. 根据权利要求31所述的定子，其特征在于，所述定子管具有外表 面，所述定子管的外表面基本上为圓柱形。
37. 根据权利要求31所述的定子，其特征在于，所述定子管安装在支 撑定子壳体中。
38. 根据权利要求37所述的定子，其特征在于，在所述定子管和所述 支撑定子壳体之间限定有环形空隙，所述环形空隙基本上填充有填充材料。
39. 根据权利要求38所述的定子，其特征在于，所述填充材料包括弹 性材料。
40. 根据权利要求38所述的定子，其特征在于，所述填充材料包括接 合剂材料。
全文摘要
一种制造用于螺杆装置的定子的方法，包括使用电铸处理制造定子管。还公开了一种使用电铸处理制造的用于螺杆装置的定子管以及一种包括使用电铸处理制造的定子管的用于螺杆装置的定子。
文档编号F04C2/00GK101512046SQ200780032595
公开日2009年8月19日 申请日期2007年1月24日 优先权日2007年1月24日
发明者戴维·乔·斯蒂尔 申请人:哈利伯顿能源服务公司