способ формования ротора электровинтовой установки и ротор электровинтовой установки (варианты)

Формула изобретения

1. Способ формования ротора, в соответствии с которым: используют литейную форму с профилированным геликоидным отверстием; вставляют упругую трубку в профилированное геликоидное отверстие; обеспечивают соответствие упругой трубки профилированному геликоидному отверстию, размещают сердечник внутри профилированного геликоидного отверстия; заполняют полость между внешней поверхностью сердечника и упругой трубкой в литейной форме литым материалом, находящимся в жидком состоянии; отверждают литой материал для придания литому материалу и упругой трубке формы профилированной геликоидной внешней поверхности; и удаляют литейную форму для образования ротора с сердечником, окруженным литым материалом, который, в свою очередь, окружен гибкой трубкой.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий нанесение разделительного состава в профилированное геликоидное отверстие, расположенное в литейной форме, перед заполнением полости литым материалом.

3. Способ по п.1, в соответствии с которым этап удаления включает в себя выкручивание узла литого материала и сердечника из профилированного геликоидного отверстия, расположенного в литейной форме, с целью извлечения данного узла в сборе из литейной формы.

4. Способ по п.1, в соответствии с которым литейная форма состоит из одного элемента.

5. Способ по п.1, в соответствии с которым литейная форма состоит из множества продольно разъемных секций.

6. Способ по п.1, в соответствии с которым на этапе использования литейной формы с профилированным геликоидным отверстием: размещают первый корпус с профилированной геликоидной внешней поверхностью в продольном отверстии второго корпуса; заполняют полость между профилированной геликоидной внешней поверхностью первого корпуса и продольным отверстием второго корпуса вторым литым материалом, находящимся в жидком состоянии; отверждают второй литой материал для придания второму литому материалу формы профилированного геликоидного отверстия; и удаляют первый корпус из профилированного геликоидного отверстия во втором литом материале с целью получения литейной формы с профилированным геликоидным отверстием.

7. Способ по п.6, в соответствии с которым литой материал содержит смолу.

8. Способ по п.7, в соответствии с которым смола содержит эпоксидную смолу.

9. Способ по п.6, в соответствии с которым второй литой материал содержит полиуретан.

10. Способ по п.6, в соответствии с которым дополнительно наносят разделительный состав на профилированную геликоидную внешнюю поверхность первого корпуса перед заполнением полости между профилированной геликоидной внешней поверхностью первого корпуса и продольным отверстием второго корпуса вторым литым материалом.

11. Способ по п.6, в соответствии с которым первый корпус содержит существующий ротор.

12. Способ по п.1, в соответствии с которым дополнительно воздействуют давлением на литой материал после заполнения полости.

13. Способ по п.1, в соответствии с которым отверждение литого материала предусматривает применение в отношении литого материала по меньшей мере одного из следующих факторов - тепла или пара.

14. Способ по п.1, в соответствии с которым при отверждении литой материал прилипает к сердечнику.

15. Способ по п.1, в соответствии с которым литой материал содержит металлический порошок.

16. Способ по п.1, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет круглое поперечное сечение.

17. Способ по п.1, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет отличное от круглого поперечное сечение.

18. Способ по п.1, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет по меньшей мере один выступ.

19. Способ по п.1, в соответствии с которым сердечник содержит металл.

20. Способ по п.1, в соответствии с которым литой материал содержит полимер.

21. Способ по п.20, в соответствии с которым полимер содержит термопластичный полимер.

22. Способ по п.20, в соответствии с которым полимер содержит термореактивный полимер.

23. Способ по п.20, в соответствии с которым выбирают полимер с температурой стеклования выше рабочей температуры ротора.

24. Способ по п.1, в соответствии с которым дополнительно обеспечивают тракт в сердечнике.

25. Способ по п.1, в соответствии с которым дополнительно обеспечивают тракт в литом материале.

26. Способ по п.1, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полость помещают по меньшей мере одну не прилипающую оправку, проходящую от ближнего торца полости к дальнему торцу полости.

27. Способ по п.26, в соответствии с которым удаляют по меньшей мере одну не прилипающую оправку после отверждения литого материала с образованием тракта в литом материале.

28. Способ по п.1, в соответствии с которым в литом материале размещают по меньшей мере один проводник.

29. Способ по п.1, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полости размещают по меньшей мере один проводник, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

30. Способ по п.1, в соответствии с которым в сердечнике размещают по меньшей мере один проводник.

31. Способ по п.1, в соответствии с которым в литом материале размещают по меньшей мере один канал.

32. Способ по п.1, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полости размещают по меньшей мере один канал, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

33. Способ по п.1, в соответствии с которым в сердечнике размещают по меньшей мере один канал.

34. Способ формования ротора, в соответствии с которым: используют трубку, имеющую продольное отверстие и профилированную геликоидную внешнюю поверхность; помещают трубку в литейную форму, имеющую внутренний геликоидный профиль; помещают сердечник в продольное отверстие трубки; заполняют полость между внешней поверхностью сердечника и продольным отверстием трубки литым материалом, находящимся в жидком состоянии; отверждают литой материал; и закрепляют трубку в литом материале для формирования ротора.

35. Способ по п.34, в соответствии с которым при отверждении литой материал прилипает к сердечнику и к трубке.

36. Способ по п.34, в соответствии с которым при отверждении литого материала литой материал подвергается воздействию по меньшей мере одного из следующих факторов - тепла или пара.

37. Способ по п.34, в соответствии с которым после заполнения полости литой материал подвергается воздействию давления.

38. Способ по п.34, в соответствии с которым трубка содержит упругий материал.

39. Способ по п.34, в соответствии с которым трубка содержит металл.

40. Способ по п.34, в соответствии с которым сердечник содержит металл.

41. Способ по п.34, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет круглое поперечное сечение.

42. Способ по п.34, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет отличное от круглого поперечное сечение.

43. Способ по п.34, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет по меньшей мере один выступ.

44. Способ по п.34, в соответствии с которым воздействуют давлением на литой материал после заполнения полости и размещения трубки внутри профилированного геликоидного отверстия в литейной форме.

45. Способ по п.34, в соответствии с которым обеспечивают тракт в стенке трубки.

46. Способ по п.34, в соответствии с которым обеспечивают тракт в сердечнике.

47. Способ по п.34, в соответствии с которым обеспечивают тракт в литом материале.

48. Способ по п.34, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полость помещают по меньшей мере одну не прилипающую оправку, проходящую от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

49. Способ по п.48, в соответствии с которым удаляют по меньшей мере одну не прилипающую оправку после отверждения литого материала с образованием тракта в литом материале.

50. Способ по п.34, в соответствии с которым в литом материале размещают по меньшей мере один проводник.

51. Способ по п.34, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полости размещают по меньшей мере один проводник, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

52. Способ по п.34, в соответствии с которым в стенке трубки размещают по меньшей мере один проводник.

53. Способ по п.34, в соответствии с которым в сердечнике размещают по меньшей мере один проводник.

54. Способ по п.34, в соответствии с которым в литом материале размещают по меньшей мере один канал.

55. Способ по п.34, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полости размещают по меньшей мере один канал, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

56. Способ по п.34, в соответствии с которым в стенке трубки размещают по меньшей мере один канал.

57. Способ по п.34, в соответствии с которым в сердечнике размещают по меньшей мере один канал.

58. Способ формования ротора, в соответствии с которым: вставляют трубку, имеющую продольное отверстие и первоначально цилиндрическую внешнюю поверхность в литейную форму, имеющую профилированное геликоидное отверстие; обеспечивают соответствие внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме; помещают сердечник внутрь продольного отверстия в трубке; заполняют полость между внешней поверхностью сердечника и продольным отверстием трубки литым материалом, находящимся в жидком состоянии; отверждают литой материал для формирования ротора с соединенными сердечником, литым материалом и трубкой, в котором литой материал прикреплен к сердечнику, а трубка прикреплена к литому материалу; и удаляют литейную форму с трубки с целью обнажения профилированной геликоидной внешней поверхности трубки.

59. Способ по п.58, в соответствии с которым этап обеспечения соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме содержит гидравлическое формование трубки в соответствии с формой профилированного геликоидного отверстия в литейной форме.

60. Способ по п.58, в соответствии с которым во время этапа заполнения полости литым материалом, находящимся в жидком состоянии, обеспечивается соответствие внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме.

61. Способ по п.58, в соответствии с которым этап обеспечения соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме содержит скручивание трубки и воздействие на нее осевым сжатием.

62. Способ по п.58, в соответствии с которым этап обеспечения соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме содержит приложение давления всасывания между внешней поверхностью трубки и профилированным геликоидным отверстием в литейной форме.

63. Способ по п.58, в соответствии с которым при отверждении литой материал прилипает к внешней поверхности сердечника и продольному отверстию трубки.

64. Способ по п.58, в соответствии с которым наносят разделительный состав по меньшей мере на профилированное геликоидное отверстие в литейной форме или внешнюю поверхность трубки перед обеспечением соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме.

65. Способ по п.58, в соответствии с которым воздействуют давлением на литой материал после заполнения полости.

66. Способ по п.58, в соответствии с которым отверждение литого материала предполагает воздействие на литой материал по меньшей мере одним из следующих факторов: тепло и пар.

67. Способ по п.58, в соответствии с которым максимальный диаметр внешней поверхности трубки перед этапом обеспечения соответствия меньше минимального диаметра профилированного геликоидного отверстия в литой форме.

68. Способ по п.58, в соответствии с которым максимальный диаметр внешней поверхности трубки перед этапом обеспечения соответствия превышает минимальный диаметр профилированного геликоидного отверстия в литой форме.

69. Способ по п.58, в соответствии с которым периферийная длина внешней поверхности трубки в основном аналогична периферийной длине профилированного геликоидного отверстия в литой форме.

70. Способ по п.58, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет по меньшей мере один выступ.

71. Способ по п.58, в соответствии с которым сердечник содержит металл.

72. Способ по п.58, в соответствии с которым трубка содержит металл.

73. Способ по п.58, в соответствии с которым профилированную геликоидную внешнюю поверхность трубки покрывают металлом.

74. Способ по п.58, в соответствии с которым литой материал содержит полимер.

75. Способ по п.74, в соответствии с которым полимер содержит термопластичный полимер.

76. Способ по п.74, в соответствии с которым полимер содержит термореактивный полимер.

77. Способ по п.74, в соответствии с которым выбирают полимер с температурой стеклования выше рабочей температуры ротора.

78. Способ по п.58, в соответствии с которым трубка содержит упругий материал.

79. Способ по п.78, в соответствии с которым упругий материал является по меньшей мере частично невулканизированным перед отверждением.

80. Способ по п.79, в соответствии с которым при отверждении литого материала воздействуют на литой материал и на по меньшей мере частично невулканизированный упругий материал по меньшей мере одним из следующих факторов - теплом и паром.

81. Способ по п.80, в соответствии с которым по меньшей мере один из указанных факторов - тепло или пар - осуществляет вулканизацию по меньшей мере частично невулканизированного упругого материала.

82. Способ по п.79, в соответствии с которым вулканизацию упругого материала осуществляют перед извлечением формы из трубки.

83. Способ по п.58, в соответствии с которым в стенке трубки обеспечивают тракт.

84. Способ по п.58, в соответствии с которым в сердечнике обеспечивают тракт.

85. Способ по п.58, в соответствии с которым в литом материале обеспечивают тракт.

86. Способ по п.58, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полости размещают по меньшей мере одну не прилипающую оправку, проходящую от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

87. Способ по п.86, в соответствии с которым по меньшей мере одну неприлипающую оправку удаляют после отверждения литого материала с образованием тракта в литом материале.

88. Способ по п.58, в соответствии с которым в литом материале размещают по меньшей мере один проводник.

89. Способ по п.58, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полость помещают по меньшей мере один проводник, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

90. Способ по п.58, в соответствии с которым в стенке трубки размещают по меньшей мере один проводник.

91. Способ по п.58, в соответствии с которым в сердечнике размещают по меньшей мере один проводник.

92. Способ по п.58, в соответствии с которым в литом материале размещают по меньшей мере один канал.

93. Способ по п.58, в соответствии с которым перед отверждением литого материала в полости размещают по меньшей мере один канал, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости.

94. Способ по п.58, в соответствии с которым в стенке трубки размещают по меньшей мере один канал.

95. Способ по п.58, в соответствии с которым в сердечнике размещают по меньшей мере один канал.

96. Ротор электровинтовой установки, содержащий: сердечник; слой литого материала, размещенный на сердечнике; и трубку, прикрепленную к литому материалу для формирования ротора с объединенными сердечником, литым материалом и трубкой, трубка образована из упругого материала и имеет профилированную геликоидную внешнюю поверхность.

97. Ротор по п.96, содержащий покрытие из упругого материала, нанесенное на профилированную геликоидную внешнюю поверхность.

98. Ротор по п.96, содержащий покрытие из металла, нанесенное на профилированную геликоидную внешнюю поверхность.

99. Ротор по п.96, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет поперечное сечение круглой формы.

100. Ротор по п.96, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет поперечное сечение отличной от круглой формы.

101. Ротор по п.96, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет по меньшей мере один выступ.

102. Ротор по п.96, в соответствии с которым продольная ось сердечника расположена коаксиально с продольной осью слоя литого материала.

103. Ротор по п.96, в соответствии с которым сердечник содержит металл.

104. Ротор по п.96, в котором сердечник содержит полимер.

105. Ротор по п.104, в соответствии с которым полимер содержит термопластичный полимер.

106. Ротор по п.104, в соответствии с которым полимер содержит термореактивный полимер.

107. Ротор по п.104, в соответствии с которым температура стеклования полимера выше рабочей температуры ротора.

108. Ротор по п.96, содержащий по меньшей мере один тракт в слое литого материала.

109. Ротор по п.96, содержащий по меньшей мере один проводник в слое литого материала.

110. Ротор по п.96, содержащий по меньшей мере один канал в слое литого материала.

111. Ротор по п.96, содержащий по меньшей мере один тракт в сердечнике.

112. Ротор по п.96, содержащий по меньшей мере один проводник в сердечнике.

113. Ротор по п.96, содержащий по меньшей мере один канал в сердечнике.

114. Ротор электровинтового насоса, содержащий: трубку, образованную из упругого материала с профилированной геликоидной внешней поверхностью и продольным отверстием; сердечник, размещенный внутри продольного отверстия трубы; и слой литого материала между продольным отверстием трубы и внешней поверхностью сердечника, литой материал прикреплен к сердечнику, а трубка прикреплена к литому материалу для формирования ротора в виде многослойного составного ротора.

115. Ротор по п.114, в соответствии с которым слой литого материала прилипает к продольному отверстию трубки и внешней поверхности сердечника.

116. Ротор по п.114, содержащий покрытие из упругого материала на профилированной геликоидной внешней поверхности трубки.

117. Ротор по п.114, содержащий покрытие из металла на профилированной геликоидной внешней поверхности трубки.

118. Ротор по п.114, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет поперечное сечение круглой формы.

119. Ротор по п.114, в в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет поперечное сечение отличной от круглой формы.

120. Ротор по п.114, в соответствии с которым продольное отверстие трубки имеет поперечное сечение круглой формы.

121. Ротор по п.114, в соответствии с которым продольное отверстие трубки имеет поперечное сечение отличной от круглой формы.

122. Ротор по п.114, в соответствии с которым внешняя поверхность сердечника имеет по меньшей мере один выступ.

123. Ротор по п.114, в соответствии с которым продольная ось сердечника располагается коаксиально по отношению к продольной оси трубки.

124. Ротор по п.114, в соответствии с которым сердечник содержит металл.

125. Ротор по п.114, в в соответствии с которым трубка содержит металл.

126. Ротор по п.114, в соответствии с которым слой литого материала содержит полимер.

127. Ротор по п.126, в соответствии с которым полимер содержит термопластичный полимер.

128. Ротор по п.126, в соответствии с которым полимер содержит термореактивный полимер.

129. Ротор по п.126, в соответствии с которым температура стеклования полимера превышает рабочую температуру ротора.

130. Ротор по п.114, в соответствии с которым слой литого материала содержит эластомер.

131. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один тракт в слое литого материала.

132. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один проводник в слое литого материала.

133. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один канал в слое литого материала.

134. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один тракт в сердечнике.

135. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один проводник в сердечнике.

136. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один канал в сердечнике.

137. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один тракт в стенке трубки.

138. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один проводник в стенке трубки.

139. Ротор по п.114, содержащий по меньшей мере один канал в стенке трубки.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение в целом относится к роторам, предназначенным для использования в установках или двигателях электровинтового насоса; конкретнее, - к литым роторам и способам формования ротора.

Установки или двигатели электровинтового насоса обычно включают в себя двигательный отсек 100, см. Фиг.1, состоящий из ротора 101, имеющего профилированную геликоидную внешнюю поверхность 103, размещенную внутри статора 105, имеющего профилированную геликоидную внутреннюю поверхность 111, установки электровинтового насоса не ограничиваются данной конструкцией, например, при желании, внешняя поверхность может быть цилиндрической. Ротор и статор установки электровинтового насоса работают по принципу Муано (Moineau), первоначально изложенному в патенте США № 1,892,217. Ротор может иметь на одну выступающую часть меньше, чем статор.

В случае использования в качестве насоса между ротором и статором создается относительное вращение, обеспечиваемое любым способом, известным в данной области техники; часть профилированной геликоидной внешней поверхности ротора входит в зацепление с профилированной геликоидной внутренней поверхностью статора, за счет чего образуется герметичная камера или полость. По мере эксцентрического вращения ротора внутри статора полость продвигается вперед по оси и осуществляет перемещение всякого рода жидкости, имеющейся в полости.

В случае использования в качестве мотора к полостям, образуемым между ротором и статором, подводится источник жидкости. Давление жидкости обеспечивает перемещение полости и сообщение относительного вращения между ротором и статором. Таким образом осуществляется превращение гидравлической энергии в механическую.

Если установка или двигатель электровинтового насоса опирается на уплотнение между поверхностями ротора и статора, как минимум одна из активных поверхностей может включать в себя упругий материал или материал с самопроизвольным регулированием размеров. Неподвижная посадка между ротором и статором может быть достигнута, если в состав как минимум одной из поверхностей ротора или статора входит упругий материал. Упругий материал может обеспечить возможность эксплуатации двигательного отсека при использовании жидкости, содержащей твердые частицы, т.к. твердые примеси могут временно входить в упругий материал на уплотняющем соединении активных поверхностей ротора и статора. Упругий материал часто представляет собой слой эластомера, который может быть относительно тонким или толстым, расположенным во внутренней поверхности статора и/или на внешней поверхности ротора. Статор или ротор с тонким слоем эластомера обычно именуется как имеющий тонкостенную конструкцию или конструкцию с равномерной толщиной стенки.

Ротор может изготавливаться из неупругого материала, например, из металла, и/или может иметь корпус из неупругого материала с упругим материалом (например, эластомером), нанесенным на профилированную геликоидную внешнюю поверхность корпуса.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является отсутствие способа формирования, изготовления ротора двигателя или насоса, способного обеспечить долговременное надежное функционирование. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в создании составной структуры ротора. Составная структура ротора может быть сформирована в соответствии с простым методом литья с геликоидной внешней трубкой, такой, как гибкий внешний слой. Метод литья может быть осуществлен одним процессом литья для создания составного ротора, описанного ниже.

В соответствии с одним из вариантом реализации изобретения способ формования ротора осуществляют следующим образом. Используют литейную форму с профилированным геликоидным отверстием и вставляют упругую трубку в профилированное геликоидное отверстие. Обеспечивают соответствие упругой трубки профилированному геликоидному отверстию. Размещают сердечник внутри профилированного геликоидного отверстия и заполняют полость между внешней поверхностью сердечника и упругой трубкой в литейной форме литым материалом, находящимся в жидком состоянии. Отверждают литой материал для придания литому материалу и упругой трубке формы профилированной геликоидной внешней поверхности. Удаляют литейную форму для образования ротора с сердечником, окруженным литым материалом, который в свою очередь окружен гибкой трубкой.

Дополнительно перед заполнением полости литым материалом в профилированное геликоидное отверстие, расположенное в литейной форме, может быть нанесен разделительный состав.

Этап удаления литейно формы включает в себя выкручивание узла литого материала и сердечника из профилированного геликоидного отверстия, расположенного в литейной форме, с целью извлечения данного узла в сборе из литейной формы.

Литейная форма может состоять из одного элемента или из множества продольно разъемных секций.

На этапе использования литейной формы с профилированным геликоидным отверстием размещают первый корпус с профилированной геликоидной внешней поверхностью в продольном отверстии второго корпуса. Заполняют полость между профилированной геликоидной внешней поверхностью первого корпуса и продольным отверстием второго корпуса вторым литым материалом, находящимся в жидком состоянии. Отверждают второй литой материал для придания второму литому материалу формы профилированного геликоидного отверстия и удаляют первый корпус из профилированного геликоидного отверстия во втором литом материале с целью получения литейной формы с профилированным геликоидным отверстием.

Литой материал может содержать смолу, такую, как эпоксидная смола. Второй литой материал может содержать полиуретан.

Дополнительно перед заполнением полости между профилированной геликоидной внешней поверхностью первого корпуса и продольным отверстием второго корпуса вторым литым материалом на профилированную геликоидную внешнюю поверхность первого корпуса может быть нанесен разделительный состав.

После заполнения полости на литой материал может быть дополнительно оказано создействие давлением.

Отверждение литого материала предусматривает применение в отношении литого материала как минимум одного из следующих факторов - тепла или пара. При отверждении литой материал прилипает к сердечнику.

Литой материал может содержать металлический порошок.

Внешняя поверхность сердечника может иметь как круглое поперечное сечение, так и отличное от круглого поперечное сечение.

Внешняя поверхность сердечника может иметь по меньшей мере один выступ, например, для содействия образованию сцепления с литым материалом.

Сердечник может содержать металл. Литой материал может содержать полимер, такой как термопластичный полимер или термореактивный полимер.

Может быть выбран полимер с температурой стеклования выше рабочей температуры ротора.

В сердечнике или в литом материале может быть обеспечен тракт.

Перед отверждением литого материала в полости может быть размещена по меньшей мере одна не прилипающая оправка, проходящая от ближнего торца полости к дальнему торцу полости. После отверждения литого материала с образованием тракта в литом материале по меньшей мере одна не прилипающая оправка может быть удалена.

В литом материале может быть размещен по меньшей мере один проводник. По меньшей мере один проводник, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости, может быть размещен в полости перед отверждением литого материала.

По меньшей мере один проводник может быть размещен в сердечнике.

В литом материале может быть размещен по меньшей мере один канал.

По меньшей мере один канал, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости, может быть размещен в полости перед отверждением литого материала.

По меньшей мере один канал может быть размещен в сердечнике.

В соответствии с другим вариантом реализации изобретения способ формования ротора осуществляют следующим образом. Используют трубку, имеющую продольное отверстие и профилированную геликоидную внешнюю поверхность. Помещают трубку в литейную форму, имеющую внутренний геликоидный профиль. Помещают сердечник в продольное отверстие трубки. Заполняют полость между внешней поверхностью сердечника и продольным отверстием трубки литым материалом, находящимся в жидком состоянии. Отверждают литой материал и закрепляют трубку в литом материале для формирования ротора.

При отверждении литой материал прилипает к сердечнику и к трубке.

При отверждении литого материала литой материал подвергается воздействию по меньшей мере одного из следующих факторов - тепла или пара.

После заполнения полости литой материал может быть подвержен воздействию давления.

Трубка содержит упругий материал или металл. Сердечник может содержать металл.

Внешняя поверхность сердечника может иметь как круглое поперечное сечение, так и отличное от круглого поперечное сечение.

Внешняя поверхность сердечника может иметь по меньшей мере один выступ.

После заполнения полости и размещения трубки внутри профилированного геликоидного отверстия в литейной форме на литой материал может быть оказано воздействие давлением.

В стенке трубки может быть обеспечен тракт. Тракт может быть обеспечен в сердечнике, а также в литом материале.

Перед отверждением литого материала в полости может быть размещена по меньшей мере одна не прилипающая оправка, проходящая от ближнего торца полости до дальнего торца полости. После отверждения литого материала с образованием тракта в литом материале по меньшей мере одна не прилипающая оправка может быть удалена.

В литом материале может быть размещен по меньшей мере один проводник. По меньшей мере один проводник, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости, может быть размещен в полости перед отверждением литого материала.

По меньшей мере один проводник может быть размещен в в стенке трубки. По меньшей мере один проводник может быть размещен в сердечнике.

В литом материале может быть размещен по меньшей мере один канал. По меньшей мере один канал, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости, может быть размещен в полости перед отверждением литого материала.

По меньшей мере один канал может быть размещен в стенке трубки.

По меньшей мере один канал может быть размещен в сердечнике.

В соответствии с еще одним вариантом реализации изобретения способ формования ротора осуществляют следующим образом. Вставляют трубку, имеющую продольное отверстие и первоначально цилиндрическую внешнюю поверхность в литейную форму, имеющую профилированное геликоидное отверстие. Обеспечивают соответствие внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме. Помещают сердечник внутрь продольного отверстия в трубке и заполняют полость между внешней поверхностью сердечника и продольным отверстием трубки литым материалом, находящимся в жидком состоянии. Отверждают литой материал для формирования ротора с соединенными сердечником, литым материалом и трубкой, в котором литой материал прикреплен к сердечнику, а трубка прикреплена к литому материалу. Удаляют литейную форму с трубки с целью обнажения профилированной геликоидной внешней поверхности трубки.

Этап обеспечения соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме может содержать гидравлическое формование трубки в соответствии с формой профилированного геликоидного отверстия в литейной форме.

Во время этапа заполнения полости литым материалом, находящимся в жидком состоянии, обеспечивается соответствие внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме.

Этап обеспечения соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме может содержать скручивание трубки и воздействие на нее осевым сжатием.

Этап обеспечения соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме может содержать приложение давления всасывания между внешней поверхностью трубки и профилированным геликоидным отверстием в литейной форме.

При отверждении литой материал прилипает к внешней поверхности сердечника и продольному отверстию трубки.

По меньшей мере на профилированное геликоидное отверстие в литейной форме или внешнюю поверхность трубки перед обеспечением соответствия внешней поверхности трубки профилированному геликоидному отверстию в литейной форме может быть нанесен разделительный состав.

На литой материал после заполнения полости может быть оказано воздействие давлением.

Отверждение литого материала предполагает воздействие на литой материал по меньшей мере одним из следующих факторов: тепло и пар.

Максимальный диаметр внешней поверхности трубки перед этапом обеспечения соответствия может быть меньше минимального диаметра профилированного геликоидного отверстия в литой форме или может превышать минимальный диаметр профилированного геликоидного отверстия в литой форме.

Периферийная длина внешней поверхности трубки может быть в равной или несколько меньшей периферийной длины профилированного геликоидного отверстия в литой форме.

Внешняя поверхность сердечника может иметь по меньшей мере один выступ.

Сердечник может изготавливаться из любого материала. Труба может изготавливаться из любого материала. Сердечник может содержать металл. Трубка может содержать металл.

Профилированная геликоидная внешняя поверхность трубки может быть покрыта металлом.

Литой материал может содержать полимер. Полимер может представлять собой термореактивный полимер, например, вулканизированную резину или иной полимер, который после придания ему формы и вулканизации невозможно переплавить или переформовать. Полимер может представлять собой термопластичный полимер, например, полиэфир-эфиркетон (PEEK), нейлон, политетрафторэтилен (PTFE), или жидкий кристаллический полимер (LCP).

Может быть выбран полимер с температурой стеклования выше рабочей температуры ротора.

Трубка может содержать упругий материал. Упругий материал может являться по меньшей мере частично невулканизированным перед отверждением.

При отверждении литого материала воздействуют на литой материал и на по меньшей мере частично невулканизированный упругий материал - по меньшей мере одним из следующих факторов - теплом и паром. По меньшей мере один из указанных факторов - тепло или пар - осуществляет вулканизацию по меньшей мере частично невулканизированного упругого материала. Вулканизацию упругого материаламожет быть осуществлена перед извлечением формы из трубки.

В стенке трубки может быть обеспечен тракт. Тракт может быть обечпечен в сердечнике или в литом материале.

Перед отверждением литого материала в полости может быть размещена по меньшей мере одна не прилипающая оправка, проходящая от ближнего торца полости до дальнего торца полости. После отверждения литого материала с образованием тракта в литом материале по меньшей мере одна не прилипающая оправка может быть удалена.

В литом материале может быть размещен по меньшей мере один проводник. По меньшей мере один проводник, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости, может быть размещен в полости перед отверждением литого материала.

По меньшей мере один проводник может быть размещен в стенке трубки или в сердечнике.

В литом материале может быть размещен по меньшей мере один канал. По меньшей мере один канал, проходящий от ближнего торца полости до дальнего торца полости, может быть размещен в полости перед отверждением литого материала.

По меньшей мере один канал может быть размещен в стенке трубки.

По меньшей мере один канал может быть размещен в сердечнике.

В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения ротор электровинтовой установки содержит сердечник, слой литого материала, размещенный на сердечнике и трубку, прикрепеленную к литому материалу для формирования ротора с объединенными сердечником, литым материалом и трубкой. Трубка образована из упругого материала и имеет профилированную геликоидную внешнюю поверхность.

На профилированную геликоидную внешнюю поверхность может быть нанесено покрытие из упругого материала или из металла.

Внешняя поверхность сердечника может иметь как поперечное сечение круглой формы, так и поперечное сечение отличной от круглой формы.

Внешняя поверхность сердечника может иметь по меньшей мере один выступ.

Продольная ось сердечника может быть расположена коаксиально с продольной осью слоя литого материала.

Сердечник содержит металл или полимер, такой как термопластичный полимерили термореактивный полимер. Температура стеклования полимера может быть выше рабочей температуры ротора.

Ротор может содержать по меньшей мере один тракт в слое литого материала.

Ротор может содержать по меньшей мере один проводник в слое литого материала.

Ротор может содержать по меньшей мере один канал в в слое литого материала.

Ротор может содержать по меньшей мере один тракт в сердечнике.

Ротор может содержать по меньшей мере один проводник в сердечнике.

Ротор может содержать по меньшей мере один канал в сердечнике.

В соответствии с другим вариантом реализации изобретения ротор электровинтового насоса содержит трубку, образованную из упругого материала с профилированной геликоидной внешней поверхностью и продольным отверстием, сердечник, рамзещенный внутри продольного отверстия трубы и слой литого материала между продольным отверстием трубы и внешней поверхностью сердечника. Литой материал прикреплен к сердечнику, а трубка прикреплена к литому материалу для формирования ротора в виде многослойного составного ротора.

Слой литого материала прилипает к продольному отверстию трубки и внешней поверхности сердечника.

На профилированной геликоидной внешней поверхности трубки может быть нанесено покрытие из упругого материала или металла.

Внешняя поверхность сердечника может иметь как поперечное сечение круглой формы, так и поперечное сечение отличной от круглой формы.

Продольное отверстие трубки может иметь поперечное сечение круглой формы или отличной от круглой формы.

Внешняя поверхность сердечника может иметь по меньшей мере один выступ.

Продольная ось сердечника может быть расположена коаксиально по отношению к продольной оси трубки.

Сердечник может содержать металл.

Трубка может содержать металл.

Слой литого материала может содержать полимер, такой как термопластичный полимер или термореактивный полимер. Температура стеклования полимера превышает рабочую температуру ротора.

Слой литого материала может содержать эластомер. Ротор может содержать по меньшей мере один тракт в слое литого материала.

Ротор может содержать по меньшей мере один проводник в слое литого материала.

Ротор может содержать по меньшей мере один канал в слое литого материала.

Ротор может содержать по меньшей мере один тракт в сердечнике.

Ротор может содержать по меньшей мере один проводник в сердечнике.

Ротор может содержать по меньшей мере один канал в сердечнике.

Ротор может содержать по меньшей мере один тракт в стенке трубки.

Ротор может содержать по меньшей мере один проводник в стенке трубки.

Ротор может содержать по меньшей мере один канал в стенке трубки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - поперечное сечение ранее известного в данной отрасли техники двигательного отсека, включающего в себя ротор с профилированной геликоидной внешней поверхностью, помещенной внутрь профилированного геликоидного отверстия статора, покрытого слоем упругого материала.

Фиг.2 - вид сзади ротора, имеющего слой литого материала между сердечником и трубкой, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

Фиг.3 - вид сзади ротора, имеющего слой литого материала, нанесенного на сердечник, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

Фиг.4 - вид сзади сердечника с внешней поверхностью, имеющей шестиугольную форму поперечного сечения, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

Фиг.5 - вид в разрезе ротора со слоем литого материала, расположенного между сердечником, имеющим отличную от геликоидной форму внешней поверхности, и профилированной геликоидной внутренней поверхностью и профилированной геликоидной внешней поверхностью, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

Фиг.6 - вид профилированной геликоидной внешней поверхности ротора, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

Фиг.7 - вид литейной формы с профилированным геликоидным отверстием, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

Фиг.8 - вид ротора с профилированной геликоидной внешней поверхностью, извлекаемого из профилированного геликоидного отверстия литейной формы, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

Фиг.9 - вид продольно разъемной литейной формы с профилированным геликоидным отверстием, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ранее известная конструкция (Фиг.1), рассмотренная выше в разделе «Предпосылки изобретения», представляет собой двигательный отсек 100 одного из воплощений электровинтовой установки. В состав двигательного отсека 100 входит ротор 101 с профилированной геликоидной внешней поверхностью, помещенной внутрь профилированного геликоидного отверстия статора 105, покрытого слоем упругого материала 109. Термин «профилированный» в общем случае означает «имеющий отличное от круглого поперечное сечение», например, разделенное на доли (например, множество долей) или «имеющий волнистое сечение» ротор (например. Фиг.2 и 7), предназначенный для применения в двигательном отсеке электровинтовой установки. Профилированная геликоидная внешняя поверхность ротора может иметь равномерный шаг спирали по всей продольной длине ротора. Профилированная геликоидная внешняя поверхность ротора может иметь относительно большой шаг спирали (т.е. осевое расстояние одного оборота спирали на 360 градусов одной доли), например, длина шага может составлять от двух- до двадцатикратной величины самого большого диаметра. Хотя в справочных целях для иллюстрации используется применение роторов в электровинтовых установках, ротор может использоваться в других аппаратах, без изменения духа изобретения.

Фиг.2 представляет собой вид сзади ротора 200, имеющего слой литого материала между сердечником 204 и трубкой 206, что соответствует одному из вариантов реализации данного изобретения. Ротор 200, который может быть ротором электровинтовой установки, изображенной на Фиг.2, имеет четыре доли, однако, ротор может иметь любое количество долей. Трубка 206 может иметь профилированную геликоидную внешнюю поверхность 208, например, как изображено на Фиг.6. Трубка 206 может иметь профилированную геликоидную внутреннюю поверхность 210 или непрофилированную и/или отличную от геликоидной внутреннюю поверхность (на иллюстрации не приводится). Например, внутренняя поверхность 210 трубки 206 может представлять собой цилиндрическое продольное отверстие. Внутренняя поверхность 210 (например, продольное отверстие) трубки 206 может иметь круглое поперечное сечение или отличное от круглого поперечное сечение, например, профилированное поперечное сечение изображено на Фиг.2. Внешняя поверхность 208 трубки 206 может представлять собой активную поверхность ротора 200. Внешняя поверхность 208 трубки 206 может при необходимости быть покрыта каким-либо материалом. Внешняя поверхность 208 трубки 206 может быть покрыта металлом, (например, хромом, золотом, медью, кадмием, никелем, цинком, свинцом, оловом или бронзой) либо иным материалом (например, упругим материалом); покрытие наносится методом погружения, распыления, гальванизации, электроосаждения и т.д.

Трубка 206 может изготавливаться из любого материала или материалов. Например, трубка 206 может изготавливаться из металла или из полимера. Трубка 206 может изготавливаться из тонколистового металла (например, из стали, нержавеющей стали, алюминия, титана или их сочетания). В одном из воплощений трубка 206 может изготавливаться из эластомера, например, из резины. Упругий материал может иметь твердость менее 90 дюрометрических единиц или твердость класса А по шкале Шора. Упругий материал может представлять собой любой материал, соответствующий рабочим условиям ротора (например, температуре, давлению, химической среде, разрезам, имеющимся в отверстии и т.д.). В случае скважинной электровинтовой установки можно рассматривать неограниченное количество эластомеров (фтористые эластомеры, например VITON), гидрогенизированный нитрильный квучук (HNBR), нитрильный каучук (NBR), синтетический каучук или натуральный каучук. Применяемый эластомер может быть полностью вулканизированным, полностью невулканизированным или как минимум частично невулканизированным, например, пластичным. Трубка из упругого материала может быть однородной, композитной, армированной волокном или арматурной сеткой и/или изготавливаться из слоев различных материалов, в число которых может входить как минимум один неупругий слой. В одном из воплощений внешняя поверхность упругого материала, из которого изготавливается трубка, является упругой; тем не менее, внутренняя поверхность трубки, изготавливаемой из упругого материала, может быть упругой или даже неупругой и все-таки считаться трубкой, изготовленной из упругого материала, описанной в настоящем документе.

В варианте, изображенном на Фиг.2, трубка 206 имеет сердечник 204, помещенный внутрь продольного отверстия 210 трубки 206. Продольная ось сердечника 204 может располагаться коаксиально или параллельно по отношению к продольной оси трубки 206, но это не является необходимым условием. Сердечник 204 может быть сплошным (как изображено на фиг.2) или пустотелым. Внешняя поверхность 212 сердечника 204 может иметь любое поперечное сечение, например, поперечное сечение, располагающееся поперечно по отношению к продольной оси сердечника 204. Внешняя поверхность 212 сердечника 204 может быть отличной от геликоидной (например, как на Фиг.4). Внешняя поверхность 212 сердечника 204 может иметь круглое поперечное сечение или отличное от круглого поперечное сечение (например, поперечное сечение шестиугольной формы, как показано на Фиг.2-5). Отличное от круглого поперечное сечение может иметь овальную форму, форму замкнутой фигуры, состоящей из криволинейных и прямолинейных сегментов, треугольную, прямоугольную, квадратную, шестиугольную форму или форму иного многоугольника. Сердечник 204 может увеличить осевую и/или вращательную прочность ротора 200. Сердечник 204 может использоваться для передачи крутящего момента ротору 200 и/или от него, например, если ротор 200 в целях эксплуатации помещается в профилированное геликоидное отверстие статора электровинтовой установки.

На Фиг.2 слой литого материала 202 помещен между внешней поверхностью 212 сердечника 204 и продольным отверстием 210 трубки 206. Слой литого материала может полностью располагаться полностью по периметру сердечника 204, как показано на фиг.2. Литой материал может представлять собой любой материал, пригодный для применения в электровинтовых устройствах. Слой литого материала 202 может состоять из одного слоя или из нескольких концентрических слоев различных или одинаковых литых материалов. Литой материал может представлять собой аморфный сплав. Литой материал может представлять собой полимер. Литой материал может представлять собой формованный полимер, например, полимер, инжектированный под давлением, как указывается ниже, в разделе, посвященном формованию ротора. Литой материал может представлять собой термопластичный материал, например, термопластичный полимер. Термоплатстичный полимер может отвердевать, например, подвергаться вулканизации из жидкого или невулканизированного состояния путем применения энергии. Энергия может представлять собой тепло, химическую реакцию (например, двухкомпонентная эпоксидная смола), излучение и/или пар высокого давления либо любое сочетание данных факторов, например. Может использоваться любой полимер, например, среди прочих - смола (например, эпоксидная), полиуретан, фенольные смолы, полиимиды и т.д. Смола может представлять собой термопластичную или термоотверждающуюся смолу.

Одним из примеров смолы является высокотемпературный состав для изготовления литейных форм High Temperature Mould Maker (C-1) - жидкая смола, изготавливаемая компанией Devcon U.K., рассчитанная на применение при температуре до 260°С (500°F). Литой материал может представлять собой заполненную металлом, керамическим материалом и/или волокном смолу, например, полимерные волокна, стекловолокна, углеродные волокна и т.д. Неограничивающими примерами смол, заполненных металлом, являются смолы, изготавливаемые, например, компанией ITW Devcon в Соединенных Штатах Америки и компанией Freeman Mfg. & Supply Co. в Соединенном Королевстве. Неограничивающими примерами металлических заполнителей, которые могут использоваться, являются сталь, нержавеющая сталь, алюминий и/или титан. Одним неограничивающим примером эпоксидной смолы с волоконным наполнителем является смола с наполнителем из керамического поликарбонатного волокна NovolacTM производства компании Protech Centreform (U.K.) Ltd., которая сохраняет стабильность при температуре до 240°С (460°F). Можно добавить металлические наполнители или иные теплопроводящие материалы, если необходимо обеспечить теплопроводность, например, передачу тепла, вырабатываемого на внешней поверхности 208 ротора 200 на сердечник 204, что необходимо для содействия охлаждению.

Литой материал может представлять собой термопластичный полимер, в том числе, среди прочих, полиэтилен, полипропилен, полиэфир-эфиркетон (PEEK), полифениленсульфид (РР8),нейлон, политетрафторэтилен (PTFE), жидкий кристаллический полимер (LCP) или любые пригодные высокотемпературные полимеры. В одном воплощении литой материал выбирается твердым и жестким, например, работающим при температуре ниже температуры стеклования при рабочей температуре ротора. Рабочая температура может представлять собой температуру жидкости, помещенной в электровинтовую установку, и/или температуру тепла, вырабатываемого при эксплуатации электровинтовой установку (например, при трении). Литой материал может представлять собой податливый или неподатливый материал или иметь любую необходимую твердость. Литой материал можно выбрать с учетом жидкости, в которой могут содержаться уловленные частицы, например, осколки бурового долота, контактирующие с ротором во время использования электровинтовой установки. Литой материал можно выбирать с учетом требований в части температурного воздействия, например, температуры скважинной жидкости. Слой литого материала 202 может самопроизвольно прилипать (например, связующий агент) к внешней поверхности 212 сердечника 204 и/или к внутренней поверхности (например, продольное отверстие) 210 трубки 206. Слой литого материала 202 может соединяться с внешней поверхностью.

Как изображено на Фиг.2, канал 205, проводник 207 и/или тракт 209 могут включаться в состав слоя литого материала 202, например, заливаться в пустоту между сердечником 204 и трубкой 206. Хотя все три литых элемента (205, 207, 209) изображены на Фиг.2, может присутствовать единый литой элемент, как в единственном числе, так и во множестве. Канал 205 и/или тракт 209 могут использоваться для пропускания проводника и/или жидкостей. Канал 205 и/или тракт 209 могут также использоваться в качестве средства управления и/или коммуникации, например, при передаче импульсов давления. Проводник 207, в состав которого может входить оптическое волокно, может быть постоянно вмонтированным в литой материал 310. Армированный проводник может быть вмонтированным в слой литого материала 202. Хотя на Фиг.2 изображен проводник, состоящий из множества проводов, проводник 207 может состоять как минимум из одного провода, что не оказывает влияния на дух изобретения.

Проводник, вне зависимости от наличия вмонтированного проводника 207, также может вставляться в канал 205 или в тракт 209, что обеспечивает возможность его снятия и/или модернизации в будущем. Для соединения канала 205 и/или проводника 207 с ротором 200, описанным в настоящем документе канал 205 и/или проводник 207 можно расположить в пустоте между внешней поверхностью 212 сердечника 204 и продольным отверстием 210 трубки 206 перед введением литого материала. В одном из вариантов реализации канал(ы) 205 и/или проводник(и) 207 могут размещаться между указанными позициями после заливки литого материала, но до полной вулканизации литого материала. Для содействия связыванию канала 205 и/или проводника 207 с литым материалом, можно применить связующий агент и/или обдирку внешней поверхности канала 205 и/или проводника 207.

Тракт 209 может формоваться в слое литого материала 202. При использовании в настоящем документе термин «тракт» означает проход, позволяющий жидкости течь через него, или позволяющий выводить через себя другие объекты, например, электрический проводник или канал. Для образования тракта 209 в пустоте между внешней поверхностью 212 сердечника 204 и продольным отверстием 210 трубки 206 можно разместить оправку (например, трубу или стержень). Оправка может иметь нелипкую внешнюю поверхность, что обеспечивается выбором материала, например, силиконового геля. После как минимум частичной вулканизации литого материала оправку можно удалить и оставить позади тракта 209.

В слой литого материала 202 можно поместить любое количество литых элементов, например, канал 205, проводник 207, и/или тракт 209, которое можно физически поместиться в пустотную полость. Литые элементы не обязательно должны равномерно распределяться между долями, как это изображено на иллюстрации. Литые элементы (205, 207, 209) не обязательно должны прямолинейно проходить через слой литого материала 202, например, литой элемент может идти параллельно углублению между всеми геликоидными долями (на иллюстрации не показано) или располагаться рядом с геликоидной долей (как изображено на Фиг.2), за счет чего образуется геликоидная канавка. Соосное размещение множества литых элементов (205, 207, 209) относительно друг друга, при наличии множества литых элементов, относительно продольного отверстия 210 трубки 206, и/или относительно сердечника 204, не является критичным, т.к. они не должны влиять на толщину или на форму слоя упругого материала 300.

В одном из вариантов литой элемент, например, канал 205, размещается в пустотной полости таким образом, чтобы создавался зазор между каналом 205 и продольным отверстием 210 трубки 206 и/или между каналом 205 и внешней поверхностью 212 сердечника 204. Такое размещение может способствовать адгезии трубки 206 и/или сердечника 204 к слою литого материала 202, соответственно. При формовании в одном из воплощений литой элемент может опираться на внешнюю поверхность 212 сердечника 204. Литой элемент (205, 207, 209) может крепиться к полой геликоидной канавке или к другой неровности (на иллюстрации не изображено) внешней поверхности 212 сердечника 204. Трубка 206 сама по себе может включать в себя канал 215, проводник 217, и/или тракт 219, который может размещаться в любом месте, например, быть смежным с пиком доли, в углублении между долями или где-либо между ними. Канал и/или тракт могут использоваться в качестве байпаса для жидкости в случае перегрева или переохлаждения, например, для перепуска нагретой или охлажденной жидкости.

В качестве альтернативного или дополнительного решения сердечник 204 может включать в себя тракт, имеющий форму внутреннего отверстия 203. Внутреннее отверстие 203 может идти по всей длине оси сердечника. Во внутреннем отверстии 203 в случае необходимости могут размещаться канал(ы) и/или проводники. Внутреннее отверстие 203 может быть резьбовым, если это необходимо. Продольная ось внутреннего отверстия 203 может располагаться коаксиально или со сдвигом относительно продольной оси сердечника 204. В сердечнике 204 может располагаться множество внутренних отверстий. Внутреннее отверстие 203 может обеспечивать возможность прохождения жидкости через себя.

Хотя это изображено в варианте, иллюстрируемом Фиг.2, перечисленные выше элементы могут входить в любые варианты данного изобретения. Например, воплощение с внешней поверхностью из литого материала, например, воплощение, изображенное на Фиг.3, может включать в себя канал 205, проводник 207, и/или тракт 209 в слое литого материала 302 и/или сердечника 304.

Фиг.3 представляет собой вид сзади ротора 300, имеющего слой литого материала 302, нанесенного на сердечник 304, в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения. Слой литого материала 302 может полностью окружать сердечник 304, как это изображено на иллюстрации. Внешняя поверхность ротора может профилироваться до геликоидной формы, например, как показано на Фиг.6. В одном из воплощений внешняя поверхность 308 представляет собой профилированную геликоидную внешнюю поверхность, формуемую непосредственно в слое литого материала 302. Как будет рассмотрено ниже, в пояснениях к Фиг.8, литейная форма может использоваться для придания профилированной геликоидной формы внешней поверхности 308 слою литого материала 302. Внешняя поверхность 308 слоя литого материала 302 может покрываться слоем некоего материала, например, хрома или иного металла или упругого материала. Покрытие на внешнюю поверхность 308 слоя литого материала 302 может наноситься путем погружения, распыления, гальванизации, электроосаждения и т.д. Внешняя поверхность 308 литого материала слоя литого материала 302 может представлять собой активную поверхность ротора 300. Слой 302 может выполняться из любого литого материала, как указано в пояснениях к Фиг.2. Сердечник 304 может иметь любую форму и изготавливаться и любого материала, как также указано в пояснениях к Фиг.2. Сердечник 304 может придавать дополнительную осевую и/или вращательную прочность (например, жесткость) ротору 300. Внешняя поверхность 312 сердечника 304 может иметь как минимум один выступ, например, для обеспечения механического зацепления со слоем литого материала 302.

Продольная ось сердечника 304 может располагаться коаксиально относительно продольной оси ротора 300 и/или слоя литого материала 302. Канал или тракт (на иллюстрации не изображен) может располагаться в литом материале, например, примыкать к внешней поверхности 308. В качестве дополнительного или альтернативного решения, канал 305 и/или тракт 309 может размещаться в сердечнике 304, например, примыкая к внешней поверхности 312 сердечника 304. В воплощении, приведенном на Рис.3, сердечник 304 включает в себя канал 305 и тракт 309, примыкающие к внешней поверхности 312 сердечника 304. В сердечнике 304 и/или в слое литого материала 302 может располагаться множество каналов, проводников и/или трактов. Канал 305 и/или тракт 309 может идти (например, по прямой или по спирали) вдоль длины оси ротора 300. В одном из воплощений канал 305 и/или тракт 309 проходит по всей длине ротора 300.

Канал 305 и/или тракт 309 может использоваться в качестве байпаса для жидкости и/или для нагрева или охлаждения, например. В одном из воплощений жидкость, например, из отверстия статора электровинтовой установки может проходить через канал 305 и/или тракт 309 в роторе 300, за счет чего обеспечивается источник движения жидкости от одного торца ротора к другому. В одном из воплощений ротор, например, 300, 400, может использоваться в двигательном отсеке электровинтового двигателя. Ввиду возможности возникновения перепада давления в двигательном отсеке, канал и/или тракт, имеющийся в роторе, может использоваться для перепуска жидкости, имеющей более высокое давление с одного торца (например, расположенного выше по потоку) ротора к противоположному торцу торца (например, расположенному ниже по потоку). Перепускаемую жидкость можно использовать, например, для управления гидравлическим приводом управления.

Фиг.4 представляет собой вид сзади сердечника 404 с внешней поверхностью 412, имеющей шестиугольную форму поперечного сечения, в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения. В воплощении, изображенном на Фиг.4, внешняя поверхность 412 имеет отличную от геликоидной форму (например, линейную). Сердечник 404 может иметь резьбу во внутреннем отверстии или иные средства соединения в торце (торцах), предназначенные для соединения с электровинтовой установкой.

Фиг.5 приведен в иллюстративных целях и представляет собой вид в разрезе ротора 500 со слоем литого материала 502, расположенного между сердечником 504, имеющим отличную от геликоидной форму внешней поверхности 512, и трубкой 506, имеющей профилированную геликоидную внутреннюю поверхность 510 и профилированную геликоидную внешнюю поверхность 508, в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения. Слой литого материала 502 может соответствовать по форме профилированной геликоидной внутренней поверхности 510 (например, продольное отверстие) трубки 506. Слой литого материала 502 может обеспечивать структурную опору между трубкой 506 и сердечником 504. Фиг.6 представляет собой перспективный вид профилированной геликоидной внешней поверхности ротора 600, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения.

В одном из вариантов настоящего изобретения метод формования ротора может включать использование литейной формы с профилированным геликоидным отверстием. Фиг.7 представляет собой вид литейной формы 700 с профилированным геликоидным отверстием 714, в соответствии с одним из вариантов реализации настоящего изобретения. Литейная форма может представлять собой негативную форму, известную в данной отрасли техники. Профилированное геликоидное отверстие 714 литейной формы 700 можно выбрать таким образом, чтобы оно соответствовало необходимой форме внешней поверхности ротора, например профилю (форме поперечного сечения) и шагу спирали. Литейная форма или, более конкретно, ее профилированное геликоидное отверстие, может создаваться, например, путем машинной обработки.

Литейная форма может состоять из одной детали или из множества деталей, она может быть продольно разделяемой, что позволит извлечь ротор из литейной формы. Литейная форма может быть получена путем использования традиционных методик формования. Литейная форма, или, конкретнее, - ее профилированное геликоидное отверстие, может быть получена путем электрохимической обработки, которая предполагает использование электрической энергии для снятия материала. Электрохимическая обработка может заключаться в снятии смол гальванического покрытия с применением принципа электролиза. Литейная форма, или, конкретнее, - ее профилированное геликоидное отверстие, может быть получена путем электроэрозионной обработки (EDM) (например, искровой эрозии), которая предполагает применение электрической энергии для удаления материала. Пульсирующий электрический ток высокой частоты подается между станком для электроэрозионной обработки и обрабатываемой деталью, при этом ток преодолевает зазор и обеспечивает испарения материала, из которого изготавливается деталь. Применение электроэрозионной обработки позволяет получить формы детали, которые невозможно получить при использовании традиционных процессов машинной обработки.

Литейная форма сама по себе может быть получена путем формования. Например, можно получить корпус (например, позитивную модель профилированной геликоидной внешней поверхности ротора). Позитивная модель может представлять собой существующий ротор. Позитивная модель с профилированной геликоидной внешней поверхностью может вставляться в продольное отверстие корпуса, например, в продольное отверстие трубки 718. Пустотная полость между профилированной геликоидной внешней поверхностью позитивной модели и продольным отверстием трубки 718 может заполняться литым материалом 716, находящимся в жидком состоянии (в его состав могут входить частицы порошка). Литой материал 716 может отвердевать, например, путем приложения давления и/или тепла и/или отвердевать с течением времени. Когда литой материал 716 в достаточной степени отвердеет, позитивную модель и/или трубку 718 можно удалить из литого материала 716, что позволит придать литому материалу 716 форму профилированного геликоидного отверстия 714 и получить литейную форму 700.

В одном из вариантов настоящего изобретения литой материал 716 может оставаться внутри отверстия трубки 718, например, для укрепления литейной формы 700 во время ее использования. Литой материал 716 может представлять собой полиуретан или некую смолу, например, эпоксидную. Литой материал 716, используемый для получения литейной формы 700, и литой материал, используемый для получения слоя литого материала ротора могут представлять собой различные материалы или один и тот же материал. Профилированная геликоидная внешняя поверхность позитивной модели, например, ротора 800, может перед заполнением пустотной полости литым материалом покрываться разделительным составом, что предназначено для содействия отделения позитивной модели отвердевшего литого материала 714.

Ротор может формоваться с использованием или без использования литейной формы с профилированным геликоидным отверстием. В одном из воплощений настоящего изобретения может использоваться литейная форма 700 с профилированным геликоидным отверстием 714. Сердечник, например, сердечник 304 (Фиг.3) может располагаться продольно внутри профилированного геликоидного отверстия 714 формы 700. Сердечник 304 может быть располагаться коаксиально к профилированному геликоидному отверстию 714 формы 700. Сердечник может в общем случае иметь ту же длину, что и профилированное геликоидное отверстие 714. Перед заполнением литым материалом пустотной полости между профилированным геликоидным отверстием 714 литейной формы 700 и сердечником профилированное геликоидное отверстие 714 литейной формы 700 может быть покрыто разделительным составом. Торцевой колпак (на иллюстрации отсутствует) может крепиться к торцам литейной формы 700, если это необходимо, в целях герметизации литейной формы 700, как это известно в данной отрасли знания. Литой материал затем может заливаться в пустотную полость между профилированным геликоидным отверстием 714 формы 700 и сердечником, например, сердечником 304, с целью образования слоя литого материала, например, слоя литого материала (Фиг.3). Как указано выше, литой материал может представлять собой любой материал. Заполнение пустотной полости литым материалом может заключаться в инжекции и/или в разливке литого материала. Литой материал может представлять собой твердый материал с порошковым покрытием, который может помещаться в пустотную полость, расплавленный до жидкого состояния с последующей вулканизацией до твердого состояния.

Отвердение литого материала может включать в себя, например, применение излучения, давления, вулканизирующего реагента и/или тепла и/или высокого давления и/или может осуществляться с течением времени, возможно также сочетание любых из данных факторов. Во время заливки и/или отвердения на литой материал можно воздействовать давлением. Отвердение может включать в себя вулканизацию литого материала, как это известно в данной отрасли техники. Отвердение материала не обязательно означает формование относительно твердого литого материала. Литой материал, например, слой литого материала 302 (Фиг.3) может прилипать к сердечнику, например, к сердечнику 304 (Фиг.3). В одном из воплощений настоящего изобретения отвердение (например, вулканизация) литого материала обеспечивает связывание слоя литого материала 302 к сердечнику 304 для обеспечения физического сопряжения между ними. Например, слой литого материала из термореактивного полимера может прилипать (например, связываться) с сердечником, что может способствовать передаче крутящего момента и/или осевой нагрузки. В качестве дополнительного или альтернативного решения для обеспечения прилипания слоя литого материала к сердечнику и/или к отверстию трубы можно использовать связывающий агент, например, грунтовку или адгезив.

Литейную форму 700 можно снять с ротора, например, после отвердения литого материала. В одном из воплощений настоящего изобретения литейная форма может быть ломкой и сниматься путем разбиения (например, раскалывания). В одном воплощении данного изобретения узел сердечника и литого материала может иметь резьбу (например, нанесенную аксиально и радиально) для соединения с профилированным геликоидным отверстием литейной формы, например, как показано на Фиг.8. в таком воплощении профилированная геликоидная внешняя поверхность 808 может формоваться в слое литого материала, который может представлять собой единичный слой (802, 806). После извлечения из профилированного геликоидного отверстия литейной формы 820, внешний слой литого материала 808 может покрываться, например, хромом или любым другим металлом или упругим материалом, если это необходимо.

Фиг.8 представляет собой вид ротора 800 с профилированной геликоидной внешней поверхностью 808, извлекаемого из профилированного геликоидного отверстия литейной формы 820, в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения. В одном из воплощений трубка может размещаться по окружности относительно слоя литого материала, например, как показано на Фиг.2, 5, и 8.

Фиг.9 представляет собой вид продольно разъемной литейной формы 920 с профилированным геликоидным отверстием, в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения. Литейная форма 920 может включать в себя множество секций, которые могут разделяться в поперечной плоскости относительно продольной оси литейной формы (на иллюстрации отсутствует) или разделяться по продольной плоскости (как показано на Фиг.9). Литейная форма 920 может представлять собой единую деталь или разделяться на секции. Литейная форма 920, приведенная на Фиг.9 состоит из трех продольно разделяемых секций (920А, 920В, 920С). Разделение литейной формы 920 в продольном направлении может обеспечить высвобождение заформованного в ней ротора, например, в соответствии с методом настоящего изобретения, который может войти в зацепление с литейной формой 920 во время отвердения, что обуславливается характером дельного профиля.

Вновь возвращаясь к Фиг.5, можно описать один из методов формования ротора 500, имеющего слой литого материала, нанесенный между трубкой 506 и сердечником 504. Как указано выше, трубка может изготавливаться из любого материала. В одном из воплощений предусматривается трубка 506, имеющая непрофилированную или отличную от геликоидной форму, например, трубка с цилиндрической внешней поверхностью и цилиндрической внутренней поверхностью (например, продольное отверстие). Можно использовать трубку с непрофилированной геликоидной внешней поверхностью. Такую трубку можно установить в профилированном геликоидном отверстии литейной формы, например, литейной формы 700 (Фиг.7). Внешняя поверхность трубки, которая может или не может иметь профилированную геликоидную форму затем прилегает к профилированному геликоидному отверстию 714 литейной формы 700, что позволяет придать трубке профилированную геликоидную форму.

Трубка может быть как минимум частично невулканизированной, например на этапе прилегания. В одном из воплощений трубка может изготавливаться из эластомера, например, в как минимум частично неклканизированном состоянии. Прилегание внешней поверхности трубки может обеспечиваться при гидравлическом формовании трубки непосредственно внутри профилированного геликоидного отверстия 714 литейной формы 700. Гидравлическое формование может включать в себя воздействие давлением на продольное отверстие трубки при помощи гидравлической жидкости для принудительного придания трубке формы профилированного геликоидного отверстия. Гидравлическая жидкость может представлять собой литой материал, находящийся в жидком состоянии.

В одном из вариантов трубка, например, с цилиндрической внутренней и внешней поверхностью, может размещаться внутри профилированного геликоидного отверстия 714 литейной формы 700; а заливка пустотной полости 502, расположенной между внешней поверхностью 512 сердечника 504 и продольным отверстием 510 трубки 506 литым материалом может одновременно привести к контакту внешней поверхности 508 трубки 506 с профилированным геликоидным отверстием 714 литейной формы 700, таким образом обеспечивается придание внешней поверхности 508 трубки 506 формы профилированного геликоидного отверстия ротора 500. Торцевые колпаки (на иллюстрации отсутствуют) могут включаться в состав трубки и/или литейной формы 700 для удержания давления и/или литого материала. Торцевой колпак может использоваться для удержания сердечника в необходимом радиальном и/или осевом положении внутри трубки, например, до отвердения литого материала.

Внешняя поверхность трубки может прилегать к профилированному геликоидному отверстию 714 литейной формы 700 путем скручивания и/или сообщения трубе осевого сжатия и/или натяжения. Внешняя поверхность трубки может прилегать к профилированному геликоидному отверстию 714 литейной формы 700 путем приложения давления всасывания к внешней поверхности трубки и профилированному геликоидному отверстию 714 литейной формы 700. Для крепления части трубки к профилированному геликоидному отверстию литейной формы, например до отвердения литого материала можно использовать адгезив или иное соединительное средство.

Можно использовать трубку с предварительно сформованной профилированной геликоидной внешней поверхностью. В одном из воплощений данная предварительно сформованная профилированная геликоидная внешняя поверхность (см., например, Фиг.6) располагается в профилированном геликоидном отверстии литейной формы. Профилированное геликоидальное отверстие литейной формы может иметь форму, в общем случае, аналогичную форме профилированной геликоидной внешней поверхности трубки (например, шаг, профиль поперечного сечения и т.д.). Трубка с предварительно сформованной профилированной внешней поверхностью может посредством резьбового соединения соединяться с профилированным геликоидным отверстием литой формы. Профилированное геликоидное отверстие формы располагающееся таким образом, что оно примыкает к профилированной геликоидной внешней поверхности трубки, может обеспечивать опору трубки, например, для препятствования деформации трубки во время заливки литого материала в трубку. Трубка может иметь продольное отверстие любой геометрической формы, включая цилиндрическую внешнюю поверхность (на иллюстрации не показана) или профилированную геликоидную внутреннюю поверхность, как показано на Фиг.5. Трубка может иметь равномерную или переменную толщину, например, быть толще на вершине каждой доли или толще в борозде между долями, как это известно в данной отрасли техники. В одном из воплощений при использовании предварительно сформованной трубки вместо формовки трубки на сердечнике методом инжекции, например, можно обеспечить прецизионный контроль за толщиной трубки. Предварительно сформованная трубка, имеющая внутренний слой литого материала, залитого после формовки, может позволить обеспечить более точный контроль над размерами данной внешней предварительно сформованной трубки, а также образование связи между трубкой и литым материалом, в противоположность простому покрытию литого материала слоем материала.

В одном из вариантов, когда внешняя поверхность 808 трубки 806 (внутренняя граница показана пунктирной линией) имеет профилированную геликоидную форму (см., например. Фиг.6) и располагается в профилированном геликоидной отверстии литейной формы 820, сердечник 804 может располагаться внутри продольного отверстия трубки 806. Пустотная полость между внешней поверхностью сердечника 804 и продольным отверстием трубки 806 может заполняться литым материалом, за счет чего образуется слой литого материала 802. Слой литого материала 802 может отвердевать, что может включать в себя вулканизацию с применением тепловой или иной энергии. Трубка 806 может быть как минимум частично невулкнизированной перед отвердением слоя литого материала 802. Отвердение, например, вулканизация при помощи тепловой или иной энергии может служить для одновременного отвердения (например, вулканизации) как минимум частично невулканизированной трубки 806 и как минимум частично невулканизированного литого материала 802. Узел сердечника 804, слой литого материала 802 и трубку 806 можно удалить из профилированного геликоидного отверстия литейной формы 820. Как минимум на одно профилированное отверстие литейной формы 820 и внешнюю поверхность 808 трубки 806 может наноситься разделительный состав. Узел сердечника 804, слой литого материала 802, и трубку 806 можно снять путем разъединения резьбового соединения профилированного геликоидного отверстия литейной формы 820, например, если литейная форма 820 представляет собой единый элемент, как изображено на Фиг.8. Сечение ротора 800 изображено выступающим из профилированного геликоидного отверстия литейной формы 820 (Фиг.8), что может иметь место, например, во время извлечения резьбового соединения из литейной формы 820.

Вновь возвращаясь к Фиг.5, можно описать еще один из вариантов ротора 500, имеющий профилированную геликоидную внешнюю поверхность 506. Трубка 506 изображена имеющей профилированную геликоидную внешнюю поверхность 510, но продольное отверстие 510 трубки 506 может иметь любую форму, например, цилиндрическую. Продольное отверстие 510 трубки 506 и/или внешняя поверхность 512 сердечника 504 может иметь поперечное сечение круглой или отличной от круглой формы, а по продольной длине может быть линейным или геликоидальным. Отличная от круглой форма поперечного сечения может представлять собой овал, замкнутую фигуру, состоящую из криволинейных и прямолинейных сегментов, треугольник, прямоугольник, квадрат, шестиугольник или иной многоугольник.

Сердечник 504 может располагаться в продольной плоскости относительно отверстия 510 трубки 506. Литой материал при этом может располагаться между сердечником 504 и трубкой 506, имеющей профилированную геликоидную внешнюю поверхность 506. В качестве альтернативы литой материал может располагаться внутри продольного отверстия 510 трубки 506, затем сердечник 504 может помещаться в литом материале. В одном из вариантов реализации ни одна из литейных форм не располагается, примыкая к внешней поверхности 506 трубки для обеспечения опоры. После отвердения литого материала 502 ротор 500 может использоваться как обычно, внутренняя поверхность 508 трубки 506 может иметь покрытие. Если необходима дополнительная адгезия между сердечником и литым материалом, внутреннюю поверхность сердечника и/или на внутреннюю поверхность трубки (если она есть) можно подвергнуть обдирке или нанести на нее связующий агент, например, грунтовку. Как минимум одна бороздка (на иллюстрации отсутствует) может посредством машинной обработки соединяться с внешней поверхностью сердечника и/или с внутренней поверхностью продольного отверстия трубки (если оно имеется) с целью создания механического зацепления между литым материалом и сердечником и/или трубой (если она имеется).

Были рассмотрены многочисленные варианты настоящего изобретения. Хотя приведенные выше описания включают в себя наиболее совершенные представления об исполнении изобретения с точки зрения поименованных изобретателей, рассмотрены не все возможные альтернативные варианты. По этой причине объем и ограничения настоящего изобретения не ограничиваются рассмотренными выше вариантами, их предстоит определить и интерпретировать в прилагаемой формуле изобретения.