ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛАСТОМЕРНОЙ ОБКЛАДКИ СТАТОРА ВИНТОВОЙ ГИДРОМАШИНЫ

Полезная модель относится к производству эластомерных изделий методом литья под давлением, в частности резиновых обкладок статоров винтовых гидромашин (винтовых забойных двигателей для бурения нефтяных и газовых скважин и винтовых насосов для перекачивания жидкостей).
Известна литьевая пресс-форма, содержащая сердечник с винтовыми зубьями, заливочную головку с центральным каналом, соединенным с литьевыми каналами, выходящими на формообразующий торец между зубьями сердечника, скрепленную с сердечником резьбовым соединением и штифтом, и две втулки, одна из которых установлена на заливочной головке, другая - на противоположной от заливочной головки стороне сердечника, а также установленный на втулках концентрично сердечнику корпус, образующий с пресс-формой формовочную полость (SU 1220251 A3, В29С 35/02, В29С 45/14, В29С 45/27, публ. 10.06.2000).
В известной конструкции отношение площадей проходных сечений литьевых каналов к площади проходного сечения центрального канала находится в пределах от 0,8 до 1,1, а отношение площади проходного сечения литьевого канала к площади проходного сечения впускного канала выбрано в пределах от 1,7 до 2, при этом между сердечником и заливочной головкой предусмотрено соединение штифтом, по существу, с повреждением формообразующей винтовой поверхности сердечника в месте установки штифта.
Недостатком известной конструкции является невозможность изготовления длинномерных резинометаллических статоров винтовых гидромашин, например, длиной 5,5 метров, из-за больших гидравлических потерь при литье резины, неравномерной плотности резины по длине статора, а также низкой точности размеров формуемого профиля резиновой обкладки статора из-за прогиба сердечника внутри корпуса (остова статора) вследствие неравномерного давления при заливке и вулканизации резиновой смеси.
Другим недостатком известной конструкции является малый ее ресурс и низкая надежность. Формующий стержень пресс-формы выполнен составным. Неизбежность повреждения формообразующей винтовой поверхности сердечника в месте установки штифта с последующей операцией подгонки штифта без уступов (заподлицо) с формообразующей поверхностью сердечника снижает и точность изготовления обкладки.
Известна конструкция, где профиль зубьев сердечника описывается уравнениями, учитывающими координаты профиля сердечника пресс-формы, координаты и угол номинального теоретического профиля изделия, радиус окружности впадин изделия, а также соотношения коэффициентов, учитывающих величину усадки резины по диаметру впадин изделия, разницу высот зубьев сердечника пресс-формы и изделия (SU 1193923 A3, В29С 33/00, В29С 45/00, В29L 31/00, публ. 27.05.2000)
Недостатком известной конструкции является неполное использование возможности повышения точности профиля резиновой обкладки статора, а также возможности изготовления длинномерных резинометаллических статоров винтовых героторных гидромашин, например, длиной 5,5 метров, вследствие прогиба сердечника внутри корпуса (остова статора) от неравномерного (в поперечном сечении) давления при заливке и вулканизации резиновой смеси, неравномерной плотности резины по длине статора.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является пресс-форма для изготовления эластомерной обкладки статора винтовой героторной гидромашины, содержащая сердечник с винтовыми зубьями, входной и литьевые каналы, выполненные на одной из сторон сердечника, две центрирующие втулки, установленные по краям сердечника, перекрывающую втулку, установленную на сердечнике со стороны входного и литьевых каналов, и полый корпус изготавливаемого статора, установленный на центрирующих втулках концентрично сердечнику, образующий с втулками и сердечником формовочную полость, перекрывающая втулка и/или центрирующая втулка, расположенная в месте выхода литьевых каналов, концентрично установлены на винтовых зубьях сердечника и образуют с ними литьевые винтовые фильеры, соединенные с литьевыми каналами и формовочной полостью (RU 2290308 С2, В29С 39/10, В29С 45/14, публ. 20.08.2006). Недостатком известной конструкции является неполное использование возможности уменьшения величины не прямолинейности оси канала эластомерной обкладки статора, вследствие прогиба сердечника внутри корпуса (остова статора) от неравномерного (в поперечном сечении) давления при заливке и вулканизации резиновой смеси, неравномерной плотности резины по длине статора, прогиба оси длинномерных сердечников от собственного веса, а также исходной кривизны после изготовления и приобретенной в процессе эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является уменьшение величины непрямолинейности формуемого профиля оси канала эластомерной обкладки статора за счет исключения прогиба оси сердечника, повышение качества изготовленных длинномерных резинометаллических статоров винтовых героторных гидромашин, например, длиной 5,5 метров.
Технический результат достигается за счет того, что в пресс-форме для изготовления эластомерной обкладки статора винтовой гидромашины, содержащей сердечник с винтовыми зубьями, входной и литьевые каналы, выполненные на одной из сторон сердечника, втулку, установленную по краю сердечника, перекрывающую втулку, установленную на сердечнике со стороны входного и литьевых каналов, а также включающей полый корпус изготавливаемого статора, установленный на втулку концентрично сердечнику, образующий с втулкой и сердечником формовочную полость, согласно полезной модели содержит две крышки, установленные на наружную поверхность полого корпуса изготавливаемого статора со стороны обоих торцев, причем одна крышка, расположенная со стороны входного и литьевых каналов сердечника, установлена с возможностью образования полости между внутренней поверхностью крышки и торцем полого корпуса изготавливаемого статора, при этом вторая крышка сопряжена с втулкой с обеспечением центрирования втулки относительно полого корпуса изготавливаемого статора.
В отличие от прототипа, предлагаемая полезная модель содержит две крышки, установленные на наружную поверхность полого корпуса изготавливаемого статора со стороны обоих торцев, обеспечивая взаимное центрирование с сердечником, следовательно, повышение надежности конструкции и повышение качества изготавливаемых статоров, а крышка, расположенная со стороны входного и литьевых каналов сердечника, установлена с возможностью образования полости между внутренней поверхностью крышки и торцом полого корпуса изготавливаемого статора в процессе заливки резиной, что позволяет растянуть ось сердечника силой от действия давления резины на торец полого корпуса изготавливаемого статора. Резина, затекая в образованную полость, оказывает толкающее воздействие на торец полого корпуса изготавливаемого статора, который в свою очередь передает данную нагрузку через переходные детали сердечнику, тем самым растягивая и выпрямляя его ось.
Таким образом, исключается прогиб оси сердечника и уменьшается величина непрямолинейности формуемого профиля оси канала эластомерной обкладки статора винтовой гидромашины.
Вторая крышка сопряжена с втулкой с обеспечением центрирования втулки относительно полого корпуса изготавливаемого статора, что способствует улучшению герметизации заливочной полости от внешней атмосферы, обеспечению равномерности давления заливки и, в конечном итоге, выходу годных статоров.
Вышеперечисленные существенные отличительные признаки позволяют исключить прогиб оси сердечника и уменьшить величину непрямолинейности формуемого профиля оси канала эластомерной обкладки статора винтовой гидромашины, повысить качество изготавливаемых статоров.
На фиг.1 изображен общий вид пресс-формы в продольном разрезе. Пресс-форма для изготовления эластомерной обкладки статора винтовой героторной гидромашины содержит сердечник 1 с винтовыми зубьями, входной канал 10 и литьевые каналы 11, выполненные на одной из сторон сердечника 1, втулку 2, установленную с противоположной стороны сердечника 1, перекрывающую втулку 3, установленную на сердечнике со стороны входного канала 10 и литьевых каналов 11, а также включающей полый корпус изготавливаемого статора 4, установленный концентрично сердечнику 1, образующий со втулкой 2, крышками 5, 6 и сердечником 1 формовочную полость 12.
Устройство содержит две крышки 5, 6, установленные с обоих торцев полого корпуса изготавливаемого статора 4, причем внутренняя поверхность крышки 5, расположенной со стороны входного 10 и литьевых каналов 11 сердечника, и торец 13 полого корпуса изготавливаемого статора 4 образуют полость 9 во время заливки пресс-формы эластомером (резиной). Проникновение резины в процессе заливки через кольцевой зазор 14 в полость 9, действие давления на торец 13 полого корпуса изготавливаемого статора 4 обеспечивает растяжку оси 16 сердечника 1 и получение оси 16 канала обкладки с минимальным отклонением от прямолинейности.
При этом крышка 6 установлена с обеспечением центрирования втулки 2 относительно полого корпуса изготавливаемого статора 4. Перекрывающая втулка 3 и сердечник 1 сварены между собой. На сердечник 1 постоянно навинчена муфта 7.
Ниже представлен вариант изготовления эластомерной обкладки статора винтового забойного двигателя длиной 5,5 метров с горизонтальной установкой пресс-формы, изображенной на фиг.1.
Пресс-форма для изготовления эластомерной обкладки статора используется следующим образом. На полый корпус изготавливаемого статора 4 устанавливают крышку 5. Сердечник 1 в сборе с перекрывающим кольцом 3 и муфтой 7 помещают внутрь полого корпуса изготавливаемого статора 4 до упора в крышку 5. На наружную поверхность полого корпуса изготавливаемого статора 4 с противоположной стороны устанавливают крышку 6, в которую вставляют втулку 2. Оканчивают сборку пресс-формы навинчиванием на сердечник 1 гайки 8. Конструкция пресс-формы обеспечивает концентричное расположение полого корпуса изготавливаемого статора 4 и сердечника 1, таким образом ось 16 сердечника совпадает с осью 16 канала формируемого профиля эластомерной обкладки статора.
Пресс-форму устанавливают на горизонтальную литьевую машину. При заливке резиновой обкладки статора литьевая машина развивается давление до 190 МПа, применяется резина по ТУ 3664-008-14030039-2009. Стрелками 15 показано направление движения эластомера. Разогретая упруговязкая резиновая смесь (эластомер) поступает через входной канал 10, далее потоки резины по литьевым каналам 11 начинают заполнять формовочную полость 12, а из нее по кольцевому зазору 14 полость 9.
Резиновая смесь, находящаяся под давлением, действует на торец 13 полого корпуса изготавливаемого статора 4 и перемещает его в направлении попутном течению резины по пресс-форме. Это усилие через крышку 6, втулку 2 и гайку 8 передается сердечнику 1, тем самым растягивая его ось.
Таким образом, обеспечивается минимальный прогиб оси сердечника 1 внутри полого корпуса изготавливаемого статора 4. Затем пресс-форму снимают с литьевой машины, а вулканизацию проводят в автоклаве. После этого производят разборку пресс-формы и извлечение (в специальной оснастке) сердечника 1 из полого корпуса изготавливаемого статора 4 (остова статора) с отформованной со спиральными многозаходными зубьями резиновой обкладкой.
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволяет уменьшить величину непрямолинейности оси канала формуемого профиля эластомерной обкладки статора за счет исключения прогиба оси сердечника, повысить качество изготовляемых длинномерных эластомерных обкладок статоров винтовых гидромашин.