專利名稱：具有變換器的螺桿設備及其形成和使用方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及用于與螺桿泵或螺桿馬達一起使用的定子；更具體地，本發(fā)明涉及一種在其內具有至少一個變換器(transducer)的定子和形成并使用所述定子的方法。
背景技術：
也被稱作為漸進腔式泵或馬達的螺桿泵或螺桿馬達通常包括由具有型面螺旋形 外表面的轉子構成的動力部分，且所述轉子設置在具有型面螺旋形孔的定子內。螺桿設備 的轉子和定子根據(jù)初始公開在美國專利No. 1，892，217的Moineau原理運行，該專利通過引 用在此并入。在作為泵使用中，通過本領域所公知的任何方法在定子與轉子之間提供相對旋 轉，并且轉子的型面(profiled)螺旋形外表面的一部分接合定子的型面螺旋形孔，以形成 密封室或腔。當轉子在定子內以偏心的方式轉動時，腔軸向漸進以使存在于腔中的任何流 體移動。在作為馬達使用中，將流體源提供給形成在轉子與定子之間的腔。流體的壓力使 腔漸進，并提供定子與轉子之間的相對旋轉。依此方式，可以將流體能轉換成機械能。當螺桿泵或螺桿馬達依靠在定子表面與轉子表面之間的密封件上時，這兩個表面 中的一個或兩個都可以包括彈性或尺寸寬容材料。通常，彈性材料是設置在定子的內表面 中的一層相對較薄的彈性體。具有薄彈性體層的定子通常被稱作為薄壁或平坦壁設計。先前在美國專禾UNo. 3，084，631 中在“Helical Gear Pump with stator Compression”中已經(jīng)公開了具有均勻或平坦厚度彈性體層的彈性體加襯定子?，F(xiàn)有技術 已經(jīng)圍繞將彈性體注入到具有型面螺旋形孔的定子主體與具有型面螺旋形外表面的芯體 (例如，芯軸)之間的窄空隙的原理而展開。然后在彈性體固化之后移除芯體，而剩余組件 形成加襯彈性體的定子。彈性體基本上是最后形成的部件。上述定子主體具有預成形型面螺旋形孔。型面螺旋形孔大致由如通過引用在此 并入的美國專利No. 6,543，132的“methods of Making Mud Motors”中所述的諸如軋制、 鍛壓、或噴射成形的方法制造而成。類似地，型面螺旋形孔可以由如通過引用在此并入 的美國專利No. 6，568，076的“Internally profiled stator Tube”所述的金屬擠壓形 成。此外，如通過引用在此并入的P. C. T.出版物No. WO 2004/03604 Al的“Stators of a Moineau-Pump”所述的諸如軋管、旋壓、或液壓成形的各種熱金屬或冷金屬成形技術可以用 于形成具有型面螺旋形孔的定子。定子主體還可以通過在相對較薄的金屬管中生成型面螺旋形孔而形成。然后，這 種成形的金屬管本身可以用作具有被注入內彈性體層的定子主體，或者成形的金屬管可以 插入到具有縱向孔的第二主體內以形成定子主體。具有型面螺旋形孔的定子主體還可以通 過諸如對粉末材料(例如，金屬)的燒結或熱等靜壓的其它過程來形成，或者型面螺旋形孔 可以被直接加工成主體。此外，理想的是在定子主體內包括變換器，所述變換器包括傳感器和致動器。制造定子主體的當前方法需要對通常為鋼的定子主體材料進行復雜加工等，并因此不能有助于 對容納在成品上的變換器提供另外的加工。如這里更加全面地所述，變化器的容納還可以 有助于以多種方式制造定子。參照在鉆井操作中使用的螺桿井下馬達(例如，泥漿馬達)的具體實施例，井下條 件的感測裝置和測量裝置可獲得的空間是有限的。包括馬達的典型的底部鉆具組合的操作 部分可能相對較長，達到大約9米(30英尺)或更長。通過使用迄今不含有任意感測裝置 或測量裝置的螺桿馬達的定子作為諸如變換器的電子設備的承載裝置，則可以為復雜的鉆 井底部鉆具組合獲得有用的另外的空間。馬達優(yōu)選地被安裝成為盡可能地靠近鉆頭；然而，由于鉆頭鄰近新鉆的地層，因 此，鄰近鉆頭的空間非常有價值。盡可能地靠近新鉆地層來測量相應的井下數(shù)據(jù)的諸如傳 感器的變換器允許進行更好并且更短時間的井位判斷，即，控制鉆進方向。此外，所述馬達受到明顯的應力和應變，尤其是受到通過彈性材料層(例如，密封 件)的荷載，因為彈性材料層對鉆頭扭矩和來自井下傳遞裝置和軸承的任意力有效地反作 用。例如，一些馬達可以在大約150°C (300 T )或以下的高溫下持續(xù)輸送幾百千瓦的電力 200小時或以上。
監(jiān)測定子和/或地層和新井眼的諸如溫度、應變和壓力的狀態(tài)可以允許對當前的 性能水平進行評價，例如，在馬達可能故障之前可以生成多少動力，馬達預期持續(xù)多長時 間，和對昂貴的鉆井計劃具有類似重要性的其它問題。先前在現(xiàn)有技術中已公開了可以用于以電的形式、液壓形式和/或機械形式進行 通信的導管、導體和/或通道的分布，并且所述導管、導體和/或通道的分布對本領域的技 術人員是公知的。例如，參見通過引用在此并入的美國專利和商標No. 11/496562。

發(fā)明內容
一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法可以包括以下步驟提供具有型面螺旋 形外表面的芯體；使芯體在主體的縱向孔中移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充芯體的 型面螺旋形外表面與主體的縱向孔之間的空隙；將至少一個變換器設置在鑄造材料中；以 及固化鑄造材料。當鑄造材料是流體狀態(tài)時執(zhí)行所述將至少一個變換器設置在鑄造材料中 的步驟。所述方法可以包括以下步驟從固化的鑄造材料移除芯體。芯體包括彈性材料套 筒，所述彈性材料套筒設置在所述芯體上。所述方法可以包括以下步驟從彈性材料套筒移 除芯體，其中彈性材料套筒被保留在固化的鑄造材料內。所述方法可以還包括以下步驟提 供來自鑄造材料中的溫度傳感器的信號。所述方法可以包括以下步驟通過所述信號監(jiān)測 固化步驟。所述方法可以包括以下步驟根據(jù)所述信號控制固化步驟。一種檢測具有鑄造材料主體(所述鑄造材料主體內具有型面螺旋形孔)的定子的 不連續(xù)性的方法可以包括以下步驟加熱定子；提供來自至少一個溫度傳感器的信號，所 述至少一個溫度傳感器設置在鑄造材料主體內；以及比較所述信號與原型信號以確定任何 不連續(xù)性。一種組裝螺桿設備的轉子和定子的方法可以包括以下步驟提供具有鑄造材料主 體的定子，所述鑄造材料主體內具有型面螺旋形孔；將轉子插入到型面螺旋形孔內；提供 來自至少一個應變傳感器的信號，所述至少一個應變傳感器設置在鑄造材料主體內；以及比較所述信號與原型信號以確定任何不期望的配合，所述原型信號與定子與轉子之間的期 望配合相對應。一種組 裝螺桿設備的轉子和定子的方法可以包括以下步驟提供具有鑄造材料主 體的定子，所述鑄造材料主體內具有型面螺旋形孔；將轉子插入到型面螺旋形孔內；提供 來自至少一個壓力傳感器的信號，所述至少一個壓力傳感器設置在鑄造材料主體內，并且 與型面螺旋形孔進行通信；以及比較所述信號與原型信號以確定任何不期望的配合，所述 原型信號與定子與轉子之間的期望配合相對應。一種組裝螺桿設備的轉子和定子的方法可以包括以下步驟提供具有鑄造材料 主體的定子，所述鑄造材料主體內具有型面螺旋形孔；將轉子插入到型面螺旋形孔內；提 供來自至少一個壓力傳感器的壓力信號和來自至少一個應變傳感器的應變信號，所述至少 一個壓力傳感器與型面螺旋形孔進行通信，所述至少一個應變傳感器設置在鑄造材料主體 內；以及比較壓力信號與原型壓力信號并比較應變信號與原型應變信號，以確定任何不期 望的配合，所述原型壓力信號和所述原型應變信號與定子與轉子之間的期望配合相對應。一種監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法可以包括 以下步驟提供至少一個應變傳感器，所述至少一個應變傳感器設置在定子的鑄造材料主 體內；提供至少一個應變傳感器的原型信號，所述原型信號與定子與轉子之間的期望配合 相對應；提供來自至少一個應變傳感器的隨后的信號；以及比較原型信號與隨后的信號以 確定所述原型信號與所述隨后的信號之間的任何偏差。一種監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法可以包括 以下步驟提供至少一個壓力傳感器，所述至少一個壓力傳感器設置在定子的鑄造材料主 體內，并且與型面螺旋形孔進行通信；提供至少一個壓力傳感器的原型信號，所述原型信號 與定子與轉子之間的期望配合相對應；提供來自至少一個壓力傳感器的隨后的信號；以及 比較原型信號與隨后的信號以確定所述原型信號與所述隨后的信號之間的任何偏差。一種監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法可以包括 以下步驟提供至少一個應變傳感器和至少一個壓力傳感器，所述至少一個應變傳感器和 至少一個壓力傳感器與設置在定子的鑄造材料主體內的型面螺旋形孔進行通信；提供至少 一個應變傳感器的原型應變信號和至少一個壓力傳感器的原型壓力信號，所述原型應變信 號和所述原型壓力信號與定子與轉子之間的期望配合相對應；提供來自至少一個應變傳感 器的隨后的應變信號和來自至少一個壓力傳感器的隨后的壓力信號；以及比較原型應變信 號與隨后的應變信號并比較原型壓力信號與隨后的壓力信號，以確定所述原型應變信號與 所述隨后的應變信號之間和所述原型壓力信號與所述隨后的壓力信號之間的任何偏差。一種監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法可以包括 以下步驟提供設置在定子的鑄造材料主體內的溫度傳感器、與型面螺旋形孔進行通信的 壓力傳感器、和應變傳感器中的至少一個；提供來自溫度傳感器、壓力傳感器、和應變傳感 器中的至少一個的第一信號；提供來自溫度傳感器、壓力傳感器、和應變傳感器中的至少一 個的隨后的第二信號；以及比較第一信號與隨后的第二信號，以確定所述第一信號與所述 隨后的第二信號之間的任何偏差。在所述檢測螺桿設備的方法中，其中，第一信號和隨后的 第二信號中的至少一個在轉子在定子的鑄造材料主體內的型面螺旋形孔中的旋轉期間生 成。
一種監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法可以包括 以下步驟提供多個壓力傳感器，所述多個壓力傳感器設置在定子的鑄造材料主體內，并且 與型面螺旋形孔進行通信；提供來自壓力傳感器中的一個的第一信號；提供來自壓力傳感 器中的其它壓力傳感器的第二信號；以及比較第一信號與隨后的第二信號以確定所述第一 信號與所述隨后的第二信號之間的任何偏差。還包括以下步驟在沿定子的型面螺旋形孔 的螺旋形路徑上分布多個壓力傳感器。監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺 桿設備的方法還包括以下步驟在沿定子的型面螺旋形孔的螺旋形路徑上分布多個壓力傳 感器，和/或在沿定子的型面螺旋形孔的螺旋形路徑上分布所述多個壓力傳感器，且每一 個螺距具有至少一個壓力傳感器。一種測量具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的扭矩輸出的方 法可以包括以下步驟提供至少一個壓力傳感器，所述至少一個壓力傳感器設置在定子的 鑄造材料主體內，并且與型面螺旋形孔進行通信；提供至少一個壓力傳感器的原型信號，所 述原型信號與已知的扭矩輸出相對應；提供來自至少一個壓力傳感器的隨后的信號；以及 比較原型信號與隨后的信號以確定扭矩輸出。一種測量具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的扭矩輸出的方 法可以包括以下步驟提供至少一個應變傳感器，所述至少一個應變傳感器設置在定子的 鑄造材料主體內；提供至少一個應變傳感器的原型信號，所述原型信號與已知的扭矩輸出 相對應；提供來自至少一個應變傳感器的隨后的信號；以及比較原型信號與隨后的信號以 確定扭矩輸出?！N在具有定子和轉子的螺桿設備中生成電力的方法可以包括以下步驟提供轉 子，所述轉子具有電力生成設備的磁體和線圈中的一個；提供定子，所述定子具有設置在定 子的鑄造材料主體內的磁體和線圈中的另一個；以及使轉子在定子的鑄造材料主體內的型 面螺旋形孔中旋轉，以通過磁體與線圈之間的相對旋轉來生成電力。一種在具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備中生成電力的方法 可以包括以下步驟提供壓電發(fā)生器，所述壓電發(fā)生器設置在定子的鑄造材料主體內，并且 與型面螺旋形孔進行通信；以及將流體設置成通過定子的型面螺旋形孔，其中，流體通過壓 電發(fā)生器的致動生成電力。一種在具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備中生成液壓動力的 方法可以包括以下步驟提供定子，所述定子具有設置在定子的鑄造材料主體內的往復泵； 以及使轉子在定子的鑄造材料主體中的型面螺旋形孔內旋轉，其中，轉子接合往復泵的延 伸到型面螺旋形孔內的致動構件，以生成液壓動力。一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法可以包括以下步驟提供具有型面螺旋 形外表面的芯體；使芯體在主體的縱向孔中移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充芯體的 型面螺旋形外表面與主體的縱向孔之間的空隙；將至少一個型腔模具設置在鑄造材料中； 以及固化鑄造材料。一種監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法可以包括 以下步驟提供至少一個軸向載荷傳感器，所述至少一個軸向載荷傳感器設置在定子的鑄 造材料主體內；以及提供來自至少一個軸向載荷傳感器的信號，所述信號與定子上的軸向 載荷相對應。
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一種監(jiān)測具有設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法可以包括 以下步驟提供至少一個有線應變傳感器，所述至少一個有線應變傳感器設置在定子的鑄 造材料主體內；以及提供來自至少一個有線應變傳感器的信號，所述信號與定子上的軸向 扭矩相對應。所述方法可以包括以下步驟在固化之前將壓力補償殼體設置到鑄造材料內， 和/或在固化之前將氣密殼體設置到鑄造材料內。一種在螺桿設備(所述螺桿設備具有在定子與轉子之間的彈性材料套筒)的定子 與轉子之間通信的方法可以包括以下步驟提供定子，所述定子具有在所述定子的鑄造材 料主體內的第一電導體環(huán)，且第一電導體環(huán)在定子的型面螺旋形孔的圓周上；提供轉子，所 述轉子具有外表面，所述外表面具有鄰接所述外表面的第二電導體環(huán)；以及通過彈性材料 套筒的中間環(huán)狀部分在第一電導體環(huán)與第二電導體環(huán)之間進行通信，所述中間環(huán)狀部分可 以包括設置在其內的導電材料。一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法可以包括以下步驟提供具有型面螺旋 形孔的管，所述型面螺旋形孔在所述管內；使管在主體的縱向孔內移動；利用流體狀態(tài)下 的鑄造材料填充管的外表面與主體的縱向孔之間的空隙；將至少一個變換器設置在鑄造材 料內；以及固化鑄造材料。所述方法可以包括以下步驟，從主體的縱向孔移除鑄造材料和管 的組件。一種定子可以包括具有型面螺旋形孔的鑄造材料主體；和至少一個變換器，至 少一個變換器設置在鑄造材料主體內。至少一個變換器可以與型面螺旋形孔進行通信。至 少一個變換器可以被包封在鑄造材料主體內。鑄造材料主體可以包括非晶形合金。定子可 以包括設置在型面螺旋形孔內的彈性材料套筒。定子可以是螺桿設備定子。鑄造材料主體 可以設置在主體的縱向孔中。設置在鑄造材料主體內的任何變換器可以是傳感器，并且可 以沿定子的軸向長度延伸。多個變換器可以沿定子的軸向長度分布和/或在沿定子的型面 螺旋形孔的螺旋形路徑上分布。此外，設置的變換器陣列可以是沿所述定子的型面螺旋形 孔沿螺旋形路徑分布的多個變換器，且每一個螺距和/或沿著單個凸起部具有至少一個變 換器。變換器可以選自包括下列所述的群壓力傳感器、電極、應變傳感器、溫度傳感器、 電力生成設備的線圈、電力生成設備的磁體、與型面螺旋形孔進行通信的壓電發(fā)生器、往復 泵、加速儀、震動傳感器、磁力儀、傾斜計、地層傳感器、電阻率傳感器、地震檢波器、電磁感 應線圈、電磁通信設備、荷載傳感器、有線應變傳感器、光纖、和磁流變傳感器。變換器可以 是往復泵，且所述往復泵的致動構件延伸到型面螺旋形孔內。變換器可以是被設置成鄰近 鑄造材料主體的外表面的地層傳感器、沿定子的軸向長度設置的有線應變傳感器、和/或 沿定子的軸向長度設置的光纖。至少一個變換器可以容納在設置在鑄造材料主體內的壓力補償殼體中和/或容 納在設置在在鑄造材料主體內的氣密殼體中。至少一個變換器可以是在型面螺旋形孔的圓 周上的電導體環(huán)。一種螺桿設備可以包括定子，所述定子具有在定子的鑄造材料主體內的第一電 導體環(huán)，且第一電導體環(huán)在定子的孔的圓周上；轉子，所述轉子具有外表面，所述外表面具 有在所述外表面的圓周上的第二電導體環(huán)，轉子可旋轉地保持在定子的孔內；彈性材料層， 所述彈性材料層設置在轉子與定子之間；和彈性材料套筒的中間環(huán)狀部分，所述中間環(huán)狀部分內可以包括用于在第一電導體環(huán)與第二電導體環(huán)之間進行通信的導電材料。一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法可以包括以下步驟提供具有型面螺旋 形外表面的芯體；使芯體在主體的縱向孔內移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充芯體的 型面螺旋形外表面與主體的縱向孔之間的空隙；固化鑄造材料；移除芯體以暴露型面螺旋 形孔；以及將彈性材料套筒設置在型面螺旋形孔內，且彈性材料套筒內具有至少一個變換
ο一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法可以包括以下步驟提供彈性材料套 筒，彈性材料套筒內具有型面螺旋形孔；使彈性材料套筒在主體的縱向孔內移動；利用流 體狀態(tài)下的鑄造材料填充彈性材料套筒的外表面與主體的縱向孔之間的空隙；將至少一個 變換器設置在彈性材料套筒中；以及固化鑄造材料。一種形成型面螺旋形孔的定子的方法可以包括以下步驟提供可固化的彈性材料 套筒，所述可固化的彈性材料套筒內具有至少一個變換器和型面螺旋形孔；使可固化的彈 性材料套筒在主體的縱向孔內移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充可固化的彈性材料套 筒與主體的縱向孔之間的空隙；以及固化鑄造材料和可固化的彈性材料套筒。所述方法可 以包括以下步驟至少在固化步驟期間利用具有型面螺旋形外表面的芯體支撐可固化的彈 性材料套筒。一種定子可以包括鑄造材料主體；彈性材料套筒，所述彈性材料套筒設置在鑄 造材料主體內，并且所述彈性材料套筒內具有型面螺旋形孔；和至少一個變換器，所述至少 一個變換器設置在彈性材料套筒中。變換器可選地可以與型面螺旋形孔進行通信；或者所 述變換器可以被包封在彈性材料套筒內。鑄造材料主體可以是非晶形合金。定子可以是螺 桿設備定子。鑄造材料主體可以設置在主體的縱向孔中。如以上所述，變換器可以是傳感 器。變換器可以沿定子的軸向長度延伸。變換器可以是沿定子的軸向長度分布的多個變換 器和/或在沿定子的型面螺旋形孔的螺旋形路徑上分布的多個變換器。變換器包括所述定 子的型面螺旋形孔沿螺旋形路徑分布的多個變換器，且每一個螺距具有至少一個變換器。一種螺桿設備可以包括轉子，所述轉子可旋轉地保持在定子的孔內；彈性材料 套筒，所述彈性材料套筒設置在轉子與定子之間；和至少一個變換器，所述至少一個變換器 設置在彈性材料套筒中。一種形成螺桿設備的彈性材料套筒的方法可以包括以下步驟提供套筒模具，所 述套筒模具提供型面螺旋形孔和型面螺旋形外表面中的至少一個；利用流體狀態(tài)下的彈性 材料填充套筒模具；將至少一個變換器設置到彈性材料內；以及固化彈性材料以形成所述 彈性材料套筒，所述彈性材料套筒內具有至少一個變換器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體和設置在其內的變換器的 定子的示意性橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體的定子的示意性橫截面 圖，其中所述鑄造材料主體內具有殼體并形成有腔；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體和設置在其內的變換器的 定子的示意性橫截面圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的型面螺旋管的立體圖；圖4B是圖4A的型面螺旋管的近攝立體圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、設置在具有型面螺旋形外表面的芯體上和主 體的縱向孔內以形成彈性材料加襯定子的彈性材料套筒的立體圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體的定子的縱向橫截面圖， 其中所述鑄造材料主體內設置有變換器；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有導電部分的螺桿設備的縱向橫截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體和設置在其內的變換器的 定子的示意性縱向橫截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體的定子的剖面立體圖，其 中所述鑄造材料主體內設置有變換器；圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有套筒的定子的剖面立體圖，其中所述套 筒內設置有變換器；圖11是電磁感應圈在定子或轉子中的不同位置處的安裝的示意性視圖；以及圖IlA是可以用于將電磁感應圈安裝在轉子或定子上的兩個可選的安裝技術的 示意性視圖。
具體實施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體102和設置在其內的變換 器(transducer) 104A-104D的定子100的示意性橫截面圖。雖然以下參考油田井下馬達的 定子，但是這僅以示例的方式被提供。這里公開的方法和設備同樣可適用于其它行業(yè)和使用。如這里所使用的，術語鑄造材料應該表示在熔融或流體狀態(tài)下被澆注到模具內的 材料。未固化的鑄造材料分別在諸如21°C (70 T )和101kPa(14. 7psi)的大約外界大氣溫 度和/或壓力下為流體狀態(tài)。鑄造材料可以是適于與螺桿設備一起使用的任意材料。例如，鑄造材料可以是 樹脂或樹脂的混合物。樹脂的非限制性示例是Devcon U.K.的High Temperature Mould Maker(C-I)液體環(huán)氧樹脂，所述液體環(huán)氧樹脂可在達到260°C (500 T )的溫度下使用。鑄 造材料可以是填充金屬的環(huán)氧樹脂、填充陶瓷的環(huán)氧樹脂、和/或填充聚合纖維的環(huán)氧樹 脂，例如，這些材料可以用作被包封在鑄造材料中的基質。填充金屬的環(huán)氧樹脂的非限制 性示例是通常被公知為液態(tài)金屬并例如由美國的ITW Devcon和英國Freeman Mfg. Supply 公司制造的環(huán)氧樹脂?？梢允褂玫慕饘偬畛湮锸卿?、鋁、和/或鈦。填充聚合纖維的樹脂 的一個非限制性示例是Protech Centreform(英國)有限公司的填充聚碳纖維陶瓷的 NovolacTM樹脂，所述樹脂直到240°C (460 T )都保持穩(wěn)定。如果期望，則可以添加金屬填 充物或其它導熱材料，用于加強定子孔和/或將在定子孔內生成的熱量傳導到定子管的外 表面以促進冷卻。另一種類型的鑄造材料是非晶形合金，所述非晶形合金是具有非晶形原子結構 (即，非晶狀)的合金。非晶形合金在重復重新加熱之后保持非晶形結構?？梢岳缤ㄟ^時間的推移和/或熱固化對鑄造材料進行固化?？梢允褂枚鄠€同心層的不同或類似鑄造材料?？梢愿鶕?jù)可以包括諸如鉆頭泥漿的其它顆粒物質的流體選擇鑄 造材料以抵制過早磨損，所述流體用于給螺桿設備提供動力或被泵送通過所述螺桿設備。 還可以根據(jù)預期受到的溫度要求(例如，井下溫度)選擇鑄造材料。在一個實施例中，將鑄造材料模制成期望的形狀，并且模制過程允許將變換器設 置(例如，嵌入)在鑄造材料內。更具體地，當正在鑄造定子主體時材料的流體性質允許適 應設置在模具中的任何方式。這可以允許將變換器、殼體、型腔模具、或其它設備直接插入 到流體鑄造材料內，所述流體鑄造材料然后可以被固化(例如，凝固)成鑄造材料主體。要注意的是附圖中所示的實施例不需要按照比例畫出。術語變換器應該表示可以 將一種類型的能量轉化成另一種類型的能量，即使兩種類型的能量在諸如機械、化學或電 學能量領域相同。變換器可以包括將諸如電磁通信設備領域內的多種能量類型聯(lián)系起來。 以下參照圖7說明電磁通信設備的一個實施例。變換器可以是傳感器和/或致動器。傳感器 通常監(jiān)測系統(tǒng)，而致動器通常將條件施加在系統(tǒng)上。變換器可以包括但不局限于壓力傳感 器、電極、應變傳感器、溫度傳感器、電力生成設備的線圈、電力生成設備的磁體、壓電發(fā)生 器(所述壓電發(fā)生器可以與定子的型面螺旋形孔進行通信)、往復泵、加速儀、震動傳感器、 磁力儀、傾斜計、地層傳感器、電阻率傳感器、地震檢波器、電磁感應線圈、電磁通信設備、荷 載傳感器、有線應變傳感器、光纖、磁流變傳感器、或所述壓力傳感器、電極、應變傳感器、溫 度傳感器、電力生成設備的線圈、電力生成設備的磁體、壓電發(fā)生器(所述壓電發(fā)生器可以 與定子的型面螺旋形孔進行通信)、往復泵、加速儀、震動傳感器、磁力儀、傾斜計、地層傳感 器、電阻率傳感器、地震檢波器、電磁感應線圈、電磁通信設備、荷載傳感器、有線應變傳感 器、光纖、磁流變傳感器的組合。要認識的是變換器、殼體、型腔模具、或其它設備可以設置 在定子或所述定子的鑄造材料主體部分的外表面中、暴露給定子或所述定子的鑄造材料主 體部分的內表面(例如，在所述定子或所述定子的鑄造材料主體部分中的型面螺旋形孔)， 或者可選地可以整體被包封在鑄造材料主體內。如本領域所公知的，變換器可以是無線的。 天線可以設置在鑄造材料主體中。電池或其它電力儲存和/或生成裝置可以設置在鑄造材 料上或包封在所述鑄造材料內。在圖1的實施例中，定子100具有鑄造材料主體102，所述鑄造材料主體包括設置 在其內的多個變換器(104A-104B)。定子100具有型面螺旋形孔106，所述型面螺旋形孔軸 向延長通過所述定子。在圖2和圖6中可以更加容易地看到型面螺旋形孔106。圖1示出 了五個凸起輪廓，然而，根據(jù)Moineau原理運轉的定子可以具有兩個凸起部。例如，圖2中 的實施例顯示了四個凸起部定子200。定子的型面螺旋形孔的一個實施例可以具有相對較 長的螺距(一個凸起部以螺旋形方式轉動360度的軸向距離)，例如，所述螺距可以是孔的 外徑的2-20倍。圖1中所示的可以是彈性材料(例如，彈性體)的套筒108、和外管110每一個都 是任選的。雖然套筒或外管或者所述套筒和外管都如本領域所公知的具有可變厚度，但是 附圖示出了均勻厚度的套筒和外管。例如，套筒108的每一個凸起部的頂點112可以具有 小于每一個凹部114處的厚度的壁厚，或者反之亦然。例如，參見圖3中的套筒308。變換器(104A-104D)可以設置在鑄造材料主體102中的任意位置中。變換器104A 與型面螺旋形孔106通信，并且包括延伸通過套筒108的端口。變換器104A可以是由通過 定子的流體的流動供給動力的壓電發(fā)生器。變換器104B包括鄰接套筒108而終止的端口。在其中套筒108是可滲透流體的或由可以傳遞跨過所述套筒的壓力的材料(例如，高彈性 材料)的材料形成的實施例中，變換器104B可以讀取孔106中的壓力。如果套筒108是不 可滲透的或者由不能傳遞所述套筒兩端的壓力的材料形成，則變換器104B可以檢測流體 從密封孔106的任意泄露(例如，如果套筒108變成穿孔)。變換器104C被完全包封在鑄 造材料主體102內。變換器104D是往復泵。在所述的實施例中，往復泵104D包括致動構 件116。在使用中，在型面螺旋形孔106內旋轉的轉子(未示出)的外表面周期性地接觸致 動構件116，所述致動構件使活塞(一個或多個)或柱塞(一個或多個)移動以促進泵送。 例如，來自往復泵104D的液壓動力可以用于給致動器提供動力。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體202的定子200的示意性 橫截面圖，所述鑄造材料主體內設置有殼體(218，222)并形成有腔226。圖2中的實施例包 括套筒208和外管210，所述套筒可以是彈性材料(例如，彈性體)，所述套筒和所述外管每 一個都是任選的。如本領域所公知的，殼體可以是氣密的或被補償壓力。殼體(218，222) 可以是任意形狀，并且不局限于圖2中所示的矩形形狀。殼體218可以包括穿過鑄造材料 主體202進入型面螺旋形孔206內和/或到達鑄造材料主體202或定子200的外表面的端 口 220 (用虛線示出)。殼體222被示出為具有穿過鑄造材料主體202進入型面螺旋形孔 206內和/或達到定子200的外表面的端口(例如，對于壓力補償殼體來說)。殼體(218， 222)可以由諸如聚合物或金屬的任意材料形成。在將殼體(218，222)插入到鑄造材料主體 202內之前，可以將變換器(未示出)設置在殼體(218，222)內。在一個實施例中，在鑄造 材料固化(例如，凝固)之前，將殼體(218，222)設置在流體鑄造材料中。如果期望進入殼 體(218，222)和/或變換器，進入板224可以容納在外管210和/或型面螺旋形孔206 (未 示出)中。進入板224可以是任意形狀，并且可以通過諸如焊接、螺栓連接、螺釘連接、粘合 劑等的方式連接到定子200。在沒有外管210的實施例中，殼體222可以包括用于從外表 面密封和/或遮蓋到殼體222 (或空隙)的進入孔的進入板。要認識的是可以使用進入板 (未示出)以從型面螺旋形孔206密封和/或遮蓋到殼體222 (或腔226)的進入孔。圖2中的定子200還示出了腔226，所述腔與鑄造材料主體202中的型面螺旋形孔 連通并與所述型面螺旋形孔相連。類似地，腔226可以延伸通過任選的套筒208，例如，與套 筒208的型面螺旋形孔206相連。變換器可以直接安裝在腔226中。腔226可以形成為變 換器的至少一部分的鏡像，例如用于可移除地容納變換器。這還可以用于將變換器至少部 分地保持到鑄造材料主體202。鑄造材料主體202中的腔226可以包括用于連接到變換器 的安裝硬件。安裝硬件可以設置在流體鑄造材料中，并且鑄造材料的固化(例如，凝固)可 以將安裝硬件粘結到鑄造材料主體202。例如，安裝硬件的一部分將在鑄造材料主體202內 延伸以形成與鑄造材料主體202的機械連接裝置。如本領域所公知的型腔模具可以用于形 成腔226。例如，當定子200用作螺桿設備時，可以從鑄造材料主體202移除型腔模具，或者 可以使所述型腔模具保持連接到鑄造材料主體202。型腔模具可以涂覆有隔離劑或由非粘 性材料(例如，聚四氟乙烯)制成，以有助于從鑄造材料主體(例如，凝固的鑄造材料)移 除。雖然未示出，但是腔226可以從型面螺旋形孔206延伸到鑄造材料主體202的外表面。圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體302和設置在其內的變換 器304的定子300的示意性橫截面圖。定子300不包括位于鑄造材料主體302的圓周上的 任選的管。變換器304被設置成鄰接鑄造材料主體302的外表面，所述外表面是定子300
18的外表面。在圖3中變換器304與鑄造材料主體302的外表面相連。在圖3中，變換器304 可以鄰接鑄造材料主體302的外表面，但是總體被包封在鑄造材料主體302內。定子300 包括任選的內部套筒308。定子300還包括腔326。腔326可以如以上參照圖2所述形成。 可以包括任選的進入板324以密封和/或遮蓋定子300的外表面上的腔326的開口。在不 背離本發(fā)明的精神的情況下，鑄造材料主體302可以包括設置在其內的殼體。以下參照圖4A-5，說明了形成定子的一種方法。圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施 例的型面螺旋管400的立體圖。型面螺旋管可以用作例如套筒。圖4B是圖4A的型面螺旋 管400的近攝立體圖，其中更加清楚地示出了型面螺旋狀形狀的凸起部和凹部。圖5是根 據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、設置在具有型面螺旋形外表面的芯體上以及主體510的縱向孔 內以形成彈性材料加襯定子500的彈性材料套筒508 (例如，來自圖4A-4B的套筒400)的 立體圖。如這里所使用的，術語彈性應該表示例如在已經(jīng)被壓縮之后能夠大致返回到原始 形狀或位置的諸如彈性體、橡膠(例如，腈或硅酮)、丙烯、碳氟化合物、尿烷、或聚氨基甲酸 酯的任意材料。彈性材料可以具有小于大約90硬度計的硬度或肖氏硬度?？蛇x地，彈性材 料可以由聚合物構成，所述聚合物具有玻璃化轉變溫度，該玻璃化轉變溫度近似于螺桿馬 達的預期操作溫度以允許聚合物保持其硬度直到布置在井眼中，在井眼中實現(xiàn)玻璃化轉變 溫度。聚合物在這種溫度以上的彈性將足以允許馬達有效地運轉，所有在如與此一起同一 日期提出申請的SLB No. 92. 1174中更全面地所述，該文獻通過引用在此并入。在用作螺桿設備期間，主體510可以至少部分地為鑄造材料主體提供機械支撐。 固化過程可以將鑄造材料主體(例如，鑄造材料層)粘結到主體510?？蛇x地，鑄造主體可 以形成在外模具(未示出)上，然后，在鑄造材料固化之后，所述鑄造主體粘結到主體510 以形成如圖3中所示的定子。主體510可以是管(例如，圖1的管110和圖2中的管210)， 更具體地，主體510可以是金屬管。在制造定子的一個實施例中，提供具有型面螺旋形孔的套筒508。如以下在固化期 間通過使用支撐芯體528和/或將套筒508設置在主體510 (例如，模具)內進一步所述， 套筒508可以在沒有外部支撐的情況下保持型面螺旋狀形狀，或者繞套筒的流體鑄造材料 的固化可以保持型面螺旋狀形狀。具有型面螺旋形孔的管508可以由本領域所公知的任意方法形成。型面螺旋形內 表面由管508提供，因此在此實施例中，型面螺旋形內表面沒有必要在定子主體內預先形 成，然后如通?，F(xiàn)有技術中所述被內襯有彈性體。例如，如果通過將圓柱形半固化彈性材料 管設置到芯體528上而形成彈性材料套筒508，則芯體528由于半固化彈性材料的彈性而 優(yōu)選地將型面螺旋形形狀保持到圓柱體上，并因此形成非型面螺旋形形狀。更簡潔地，芯體 528初始確定套筒508的形狀。此外，在如現(xiàn)有技術所述通過注射形成彈性體層時，彈性體 層基本上是最后形成的部件。本發(fā)明允許彈性材料層508是在生產(chǎn)彈性材料加襯定子中首 先形成的部件中的一個。在成形之后，然后將管(例如，套筒)508設置在被示出為管的主體510的縱向孔 內。主體510可以是如圖中所示的簡單的圓柱形管，或者可以是任意其它形狀或任意其它 類型的內徑或外徑，并且不局限于管狀形狀。主體510可以具有型面螺旋形內表面和/或 型面螺旋形外表面，或者如果期望，主體510可以具有任意類型的復雜的內部幾何結構。主 體510的縱向孔的內徑和外徑或輪廓和套筒508的內徑和外徑或輪廓可以獨立于提供的任意尺寸或形式，套筒508可以設置在主體510內。在此實施例中，當主體510和套筒508位于期望的位置時，然后將流體鑄造材料設 置在套筒508的不需要是如圖所示的型面螺旋形外表面的外表面與主體510的縱向孔之間 的空隙534內。在一個實施例中，鑄造材料當設置在空隙534中時為流體狀態(tài)，并且隨后可 以通過熱量、壓力、時間的推移等被固化。為了將流體或沒有完全被固化的鑄造材料保持在 主體510的縱向孔，可以至少密封套筒508的外表面與主體510的縱向孔之間的空隙534 的末端。鑄造材料可以與套筒508的外部的任意形狀一致以填充整個空隙。鑄造材料可以 是適于與螺桿設備一起使用的任意材料。如果期望，可以添加金屬填充物或其它導熱材料 以將定子孔內生成的熱量傳導到定子的外表面，從而促進冷卻。鑄造材料可以例如通過熱固化而被固化。可以使用多個同心層的不同或類似鑄造 材料。可以根據(jù)可以包括諸如鉆頭巖屑的其它顆粒物質的用于給螺桿設備供給動力或通過 所述螺桿設備被泵送的流體選擇鑄造材料?？梢愿鶕?jù)任何受到的溫度要求(例如，井下流 體溫度)選擇鑄造材料。如果期望套筒508與鑄造材料之間的進一步粘合，在插入到主體510的縱向孔之 前，可以將諸如底層涂料的粘合劑涂到套筒508的外表面。如果期望主體510與鑄造材料 之間的進一步粘合，在將套筒插入到主體510內之前，可以將諸如底層涂料的表面粗糙劑 或粘合劑涂到主體510的內表面。至少一個溝槽(未示出)可以被加工到主體510的縱向 孔的內表面中以提供主體510與鑄造材料之間的機械鎖定。如果期望移除主體510，則主體 510的孔可以被涂覆有隔離劑或由非粘性材料(例如，聚四氟乙烯)制成以促進移除。如現(xiàn)有技術并且尤其是通過引用在此并入的美國專利和商標No. 11/496562中所 述，導管、導體、和/或通道可以被鑄造到主體510與套筒508 (例如，在一個實施例中，彈性 材料管)之間的空隙內。鑄造材料主體內的導管、導體、和/或通道可以連接到設置在鑄造 材料主體內的變換器，和/或導體可以在鑄造材料主體層的外面。套筒508可以是至少部 分地未被固化的材料。至少部分地未被固化的套筒508可以與鑄造材料一起被固化。端環(huán) 530可以設置在主體510的縱向孔的近端處以使套筒508和/或芯體528位于縱向孔的中 心。在另一個實施例中，套筒508是被選擇成為當鑄造材料設置在空隙534內時保持 型面螺旋形形狀和/或抵制變形的設計。在這樣一個實施例中，在定子500的形成期間，使 用芯體528是任選的。還要認識的是在沒有套筒508的情況下可以使用芯體528。在一個實施例中，將芯 體528放置到主體510的孔內，并且將流體鑄造材料添加到主體510與芯體528之間的空 隙534。當鑄造材料充分固化時，例如以與從螺母擰出螺栓類似的方式移除芯體528，從而 露出直接形成在鑄造材料中的型面螺旋形孔。如果期望移除芯體528，所述芯體的型面螺旋 形外表面可以涂覆有隔離劑或由非粘性材料(例如，聚四氟乙烯)制成。芯體528可以是 可以被破壞、熔化、以化學方法分解等以從設置在鑄造材料中的型面螺旋形孔移除的易碎 或一次性材料。當是這種定子或諸如本領域公知的通過彈性體注入被內襯時，可以使用這 種定子。如果期望，定子的形成可以包括從鑄造材料(例如，圖3中的定子300)移除主體 510。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有鑄造材料主體602的定子600的縱向橫截 面圖，其中所述鑄造材料主體內設置有變換器604A-604D。變換器604A-604D可以沿定子 600的軸向長度和/或定子的縱向軸線的圓周分布。變換器604A-604D可以沿定子以恒定 或可變間隔分布。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有導電部分702的螺桿設備700的縱向橫截 面圖。螺桿設備700包括轉子704，所述轉子具有設置在定子706的型面螺旋形孔內的型面 螺旋形外表面，且套筒708設置在所述轉子與所述定子之間。在一個實施例中，套筒708是 彈性材料。所述的實施例示出了鄰接定子706的型面螺旋形孔的套筒708。在不背離本發(fā) 明的精神的情況下，套筒708可以鄰接轉子704的型面螺旋形外表面。定子706可以具有 鑄造材料主體。在一個實施例中，導電部分702包括在定子706的鑄造材料孔中的電導體環(huán)710、 具有外表面的轉子704(所述外表面具有在所述外表面的圓周上的第二電導體環(huán)712)、和 套筒708的中間環(huán)狀部分714，所述中間環(huán)狀部分內含有用于在第一電導體環(huán)710與第二 電導體環(huán)712之間進行通信的導電材料。套筒708可以是彈性材料，并且包括在其內的諸 如碳的導電材料。在一個實施例中，碳顆粒被包封在可以是非導電材料的套筒708中。當 鑄造材料是流體狀態(tài)時，電導體環(huán)710可以設置在定子706的鑄造材料主體內。電導體環(huán) 710可以位于定子706的孔的圓周上。導體或其它傳遞裝置可以將電力提供給每一個導體 環(huán)(710，712)和/或從所述每一個導體環(huán)提供電力。在另一個實施例中，元件710可以是電力生成設備的磁體和線圈中的一個，而元 件712可以是所述電力生成設備的磁體和線圈中的另一個。元件710與元件712之間的相 對旋轉可以生成電力。在此實施例中，可以期望的是確保鑄造材料的適當?shù)碾娮杪侍卣?。?桿設備700可以包括中間環(huán)狀部分714。圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、具有鑄造材料主體802和設置在其內的變換 器804的定子800的示意性縱向橫截面圖。變換器804沿孔806的軸向長度延伸。變換器 804例如可以是有線應變傳感器或至少一個光纖。變換器804可以沿孔806沿螺旋形路徑 延伸。以下說明具有至少一個變換器的鑄造材料主體定子的多個非限制性示例，其中所 述至少一個變換器設置在所述鑄造材料主體定子內。變換器包括傳感器和致動器。在一個 實施例中，設置在鑄造材料主體內的傳感器可以監(jiān)測或檢查定子的完好。這可以在定子使 用期間(例如，用作泥漿馬達)或在維修期期間進行。例如，具有鑄造材料主體(所述鑄造材料主體內設置有至少一個變換器)的定子 可以允許以下使用。至少一個變換器可以是在定子的形成期間使用的溫度傳感器、壓力傳 感器、應變傳感器、載荷傳感器等?？梢允褂脕碜远ㄗ拥臏囟葌鞲衅鳌毫鞲衅?、應變傳感 器、載荷傳感器等的信號以監(jiān)測鑄造材料的固化?？梢詫崟r或以數(shù)據(jù)記錄的方式進行監(jiān)測。 在一個實施例中，將熱量施加到鑄造材料以進行固化。來自鑄造材料中的溫度傳感器的信 號可以指示固化狀態(tài)?？梢允褂脝蝹€傳感器或多個傳感器。可以通過信號控制固化。例如， 調節(jié)施加到鑄造材料的熱量以在鑄造材料中生成期望的溫度(或溫度分布)和/或調節(jié)施 加到鑄造材料的壓力以在鑄造材料中生成期望的壓力(或壓力分布)。可以使用鑄造材料中的傳感器以檢測定子的任何不連續(xù)性。例如，可以將定子加熱到期望的溫度，并且信號從鑄造材料中的至少一個溫度傳感器返回?？梢詫⑺鲂盘柵c 來自設置在鑄造材料中的其它溫度傳感器的溫度信號或原型信號進行比較。原型信號可以 是當不存在不連續(xù)性時預期的信號。例如，可以通過溫度傳感器(一個或多個)監(jiān)測通過鑄 造材料的熱傳遞，并且可以將此與公知的模型進行比較，即，任何缺陷或空隙將破壞測量?？梢允褂描T造材料中的傳感器以鑄造或組裝定子和/或監(jiān)測或組裝轉子和定子 以形成螺桿設備?？梢杂稍O置在鑄造材料主體中相應的傳感器(一個或多個)提供應變信 號、壓力信號、載荷信號、和/或溫度信號?？梢员容^在將轉子插入到定子的型面螺旋形孔 期間提供的應變信號、壓力信號、載荷信號、和/或溫度信號與原型信號，以確定在所述應 變信號、壓力信號、載荷信號、和/或溫度信號與所述原型信號之間的任意不期望的配合。類似地，可以比較在轉子旋轉到定子的型面螺旋形孔內期間(例如，在用作螺桿 設備期間)提供的應變信號、壓力信號、載荷信號、和/或溫度信號與原型信號，以確定所述 應變信號、壓力信號、載荷信號、和/或溫度信號與原型信號之間的任何偏差。應變信號、壓 力信號、載荷信號、和/或溫度信號與原型信號的偏差可以與由于磨損、不合適的部件等不 期望的配合相對應和/或與對螺桿設備的任何破壞(例如，對轉子與定子之間的彈性材料 套筒的破壞)相對應。原型信號可以是第一信號，所述第一信號然后可以與隨后的第二信 號進行比較以確定所述第一信號與所述第二信號之間的偏差。如本領域所公知的，先前的 方法可以用于在正過盈配合定子中使用，例如，在轉子在定子的型面螺旋形孔中旋轉期間， 彈性材料套筒被至少部分地壓縮。多個壓力傳感器可以沿型面螺旋形孔分布，并且與所述型面螺旋形孔進行通信。 在一個實施例中，如示意性地參照圖9中的特征904A-904C所示，壓力傳感器沿單個螺距 (例如，沿一個凸起部的螺旋形路徑)分布。壓力傳感器將用于檢查在組裝好的馬達內的腔 的壓力完善性。腔是轉子與定子之間的空隙。在每一個螺距距離處都具有封閉腔，并且這 種腔(即，空隙)沿螺桿設備移動以有效地運送一段流體。定子可以在每一個螺距距離處 具有諸如壓力傳感器的一個傳感器，用于提供沿螺桿設備的壓力分布，即，用于檢查轉子與 定子的泄漏和/或配合。另外或者可選地，壓力傳感器、載荷傳感器、扭矩傳感器等可以用于檢查在當為螺 桿設備(例如，井下螺桿設備)時制造與操作期間的配合和/或性能。與沿定子的壓力、載 荷、和/或扭矩相對應的信號可以允許評價當為螺桿馬達時的功率輸出。腔是轉子與定子 之間的空間，并且在每一個螺距距離處具有閉合腔。這種腔/空隙沿定子的型面螺旋形孔 移動，從而有效地運送一段流體，但是傳感器固定在定子上。在計算馬達的性能時，來自傳 感器(例如，904A-904C)的壓力測量值可以獲得每一個螺距距離處的測量值，并且由馬達 幾何結構的知識，可以計算每一個增壓腔的扭矩貢獻。如果傳感器沿定子分布，則所述傳感器可以允許確定其中問題是否正在發(fā)生，即， 哪一節(jié)腔正在發(fā)生問題。在一個實施例中，應變計(例如，圖8中的804)可以測量定子800 上的來自增壓腔的反扭矩。類似地，如果從一個腔(即，空隙)到另一個腔具有泄露，則這 將在來自應變儀804的扭矩測量值和/或來自與型面螺旋形孔進行通信的任意壓力傳感器 (例如，圖9中的傳感器904A-904C)的壓力測量值中顯示出來。腔之間的泄露的原因可能 是由于對定子(例如，彈性材料襯管)或轉子的破壞。這種信息可以與定子800內的流量 和轉子與定子之間的轉速(例如，RPM)(例如，由周期性傳感器讀數(shù)檢測到)結合，以確定功率系數(shù)。再次參照圖1-9，以下說明使用方法，但是所述使用方法不限于所述的實施例。在 一個實施例中，可以提供傳感器(例如，圖1的104A-104C)的原型信號。諸如，可以將定子 孔106加壓到選定壓力，并且在所述選定壓力下來自傳感器(一個或多個)的信號可以是 原型壓力信號。另外或者可選地，可以將定子孔106加熱到選定溫度，并且在所述選定溫度 下來自傳感器(一個或多個)的信號可以是原型溫度信號。當受到選定壓力和/或溫度 時，定子100的來自傳感器(一個或多個)(例如，104A-104C)的實際壓力和/或溫度可以 分別與原型信號進行比較。所述實際壓力和/或溫度與所述原型信號之間的任何偏差可以 指示定子100的不連續(xù)性，例如，鑄造材料102和/或彈性材料108的不連續(xù)性。多個傳感器(例如，圖9中所示的傳感器904A-904C)可以沿定子分布。可以將來 自第一傳感器的信號與來自其它傳感器(一個或多個)的信號進行比較，以確定所述來自 第一傳感器的信號與來自其它傳感器(一個或多個)的信號之間的任何偏差。偏差可以指 示定子的故障(例如，所述定子的破裂、彈性材料層/密封故障檢測、轉子/定子的磨損) 和/或一段流體存在于本實施例的壓力傳感器中。比較同時發(fā)生的信號可以允許沿定子的 期望長度進行監(jiān)測。例如，壓力傳感器和/或應變傳感器嵌入在鑄造材料層內，可以使用來 自所述傳感器和/或應變傳感器的信號(一個或多個)以指示如這里所述的馬達的扭矩和 /或功率特性。組裝螺桿設備的轉子和定子的方法可以包括以下步驟提供當將轉子正確地(例 如，適當?shù)墓?插入到定子的型面螺旋形孔時的原型信號。原型傳感器信號可以是壓力 信號、應變信號、溫度信號等。可以將在組裝期間和/或在組裝之后來自傳感器的實際信號 與原型信號進行比較，且方差與不期望的配合相對應。類似地，可以使用壓力傳感器、應變傳感器、溫度傳感器等以監(jiān)測螺桿設備或所 述螺桿設備的定子。在一個實施例中，例如當螺桿設備正在正確運行時，傳感器(例如， 104A-104C)可以生成與期望的配合相對應的原型信號。因此，在用作螺桿設備期間，可以通 過傳感器(一個或多個)確定可以包括彈性材料層108的定子100的狀態(tài)。例如，可以將 來自傳感器的第一信號與來自傳感器的隨后的第二信號進行比較，并且任何變化可以指示 定子的不期望的配合和/或故障。本領域的普通技術人員將認識到可以確定與定子的不期 望的配合和/或故障相對應的變化程度，即，信號相對較小的偏差不是必須指示定子的不 期望的配合和/或故障。本發(fā)明的實施例可以用于產(chǎn)生實時監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明的實施例可以用于產(chǎn)生輸出性能試驗(OST)。獲取來自新螺桿設備(例如， 泥漿馬達)的傳感器(一個或多個)的信號，并且隨后比較所述信號，以便在使用之后被衰 減。如果泥漿馬達正在發(fā)生問題，生成的熱量可以是例如作為發(fā)動機監(jiān)測器的即將發(fā)生的 故障的指示。螺桿設備的功率輸出也導致熱量生產(chǎn)，即，特征指紋?？梢源_定這種溫度分布 圖，并且隨后將這種溫度分布圖與來自溫度傳感器(一個或多個)的信號進行比較，以確定 任何故障和/或近似螺桿設備的功率輸出。傳感器可以是指示定子上的載荷的軸向載荷傳感器。當螺桿設備是連接到鉆頭的 泥漿馬達時，定子載荷可以與鉆壓相對應。傳感器可以是用于測量定子和/或轉子的運動用于鉆井力學和底部鉆具組合 (BHA)運動監(jiān)測的加速儀、震動傳感器、磁力儀等。
地層傳感器、聲波傳感器等(例如，圖3中的傳感器304)可以設置在鑄造材料內。 這些可以用于電阻率、地震評價，或其它測井測量。定子的嵌入式傳感器技術可以用于進行 測量和/或隨鉆測井。電磁感應線圈可以設置在鑄造材料(例如，圖8中的804)以在定子上發(fā)送信息 (有源或無源)。如圖11中更全面地所示，電磁感應圈可以設置在彈性體鑄造材料1101內、 定子管主體1103的內表面內、或定子主體1105的外表面上。這些線圈可以合作性地安裝以 當需要進行感測時與安裝在螺桿馬達1107的轉子上的線圈進行通信。場線圖僅僅是示例 性的，并且不旨在限制由這些線圈中的任一個生成或感測到的電磁場的范圍或方向。如圖 IlA中更全面地所示，不管根據(jù)需要是否安裝在定子的內表面或定子的外表面上，線圈可以 位于定子主體1109的縱向軸線的圓周上，或者相對于定子主體1111的縱向軸線安裝在切 平面中。以本領域所公知的方式，多個這類線圈可以合并在一個定子主體內，用于實現(xiàn)多個 有用的感測和控制功能。通過使用定子主體本身作為這些傳感器所使用的電磁感應圈的支 撐件而使螺桿泵的有用性擴大。荷載傳感器可以設置在鑄造材料內以檢測鉆頭上的扭矩和/或鉆壓。在一個實施 例中，有線應變傳感器(例如，圖8中的804)可以被包封在鑄造材料內。當沿定子的長度 分布時，可以確定有線應變傳感器的電阻率的小變化?？梢詫㈦娮杪实倪@些變化與電阻率 的原型變化進行比較，以指示軸向偏轉(例如，鉆壓)和/或徑向偏轉(例如，扭矩)。電阻 率的變化還可以用于檢測沿馬達的整個溫度變化。通過沿定子主體將傳感器設置在鑄造材 料中，可以采集并處理重要的溫度數(shù)據(jù)，從而預先警告螺桿馬達即將發(fā)生的故障、及其它與 增加馬達溫度相關聯(lián)的操作問題。光纖可以設置在鑄造材料(例如，圖8中的804)內。光可以傳輸通過光纖。光的 背散射可以指示光纖的偏轉，并因此指示其中設置光纖的鑄造材料的應變或偏轉。這種偏 轉可以指示軸向偏轉(例如，鉆壓)和/或徑向偏轉(例如，扭矩)。與光纖在鑄造材料內 的分布相關聯(lián)的高無噪聲帶寬可以允許小型照相機在可見和紅外光譜中實時檢查泵內部 以及良好狀態(tài)。雖然可獲得有線系統(tǒng)，但是與這種技術相關聯(lián)的電子噪聲使得光學觀察變 得困難。以上公開的所有說明都等同地適用于套筒(例如，圖1中的彈性材料套筒108)。 圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有套筒1008的定子1000的剖面立體圖，其中所述套 筒1008內設置有變換器1010。在一個實施例中，套筒1008是彈性材料。定子1000包括鑄 造材料主體1002，所述鑄造材料主體1002如以上所述可以被主體(未示出)包圍。型面螺 旋形孔1006延伸通過套筒1008。出于圖示的目的，鑄造材料主體1002的一部分顯示為被 移除。鑄造材料主體可以任選地包括設置在其內的變換器1004。套筒1008的一部分顯示 為被移除，以便更加容易地顯示變換器1010。變換器1010可以被包封在套筒1008內(如 圖所示)或者部分地設置在套筒1008內。在彈性材料套筒的制造期間，傳感器、電子設備 和/或電線可以設置(或包封)到與可變形或柔性電路板一樣的彈性材料套筒內。設置在 套筒1008中的傳感器1010可以允許以遙控的方式監(jiān)測連續(xù)性和/或厚度。傳感器1010被示出為網(wǎng)孔。網(wǎng)孔1010的不連續(xù)性可以指示套筒1008(例如，彈 性材料層)的破裂或其它故障。電線(一個或多個)1012可以從套筒1008延伸到鑄造材 料主體1002內和/或延伸通過鑄造材料主體1002。在鑄造材料的固化之前、在鑄造材料的
24固化期間和/或在鑄造材料的固化之后，可以固化套筒1008。在一個實施例中，至少套筒 1008的內表面是彈性的。形成彈性材料套筒1008的步驟可以包括提供套筒模具；利用流 體狀態(tài)下的彈性材料填充套筒；將至少一個變換器至少部分地設置到彈性材料中；以及固 化彈性材料以形成具有至少一個變換器的彈性材料，所述至少一個變換器設置在所述彈性 材料套筒中。套筒模具可以形成管狀套筒或型面螺旋形套筒，從而允許在這種柔性構件中 實現(xiàn)基于柔性電路板技術的嵌入式電子設備。這能夠使這種套筒監(jiān)測和記錄螺桿泵的操作 細節(jié)并且發(fā)送或保存這種數(shù)據(jù)，用于隨后的下傳和參閱。 已經(jīng)公開了多個實施例和所述實施例的替換物。雖然以上公開包括本發(fā)明人所認 為的具體實施方式
，但是不是所有可能的替換物已經(jīng)被公開。因此，本發(fā)明的保護范圍和限 制不旨在限于上述公開，而是相反由所附權利要求限定和解釋。
權利要求
一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法，包括以下步驟提供具有型面螺旋形外表面的芯體；使所述芯體在主體的縱向孔中移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充所述芯體的型面螺旋形外表面與所述主體的縱向孔之間的空隙；將至少一個變換器設置在所述鑄造材料中；以及固化所述鑄造材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，當所述鑄造材料是流體狀態(tài)時，執(zhí)行所述將至少 一個變換器設置在所述鑄造材料中的步驟。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括以下步驟 從固化的所述鑄造材料移除所述芯體。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述芯體包括彈性材料套筒，所述彈性材料套筒設置在所述芯體上。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，還包括以下步驟從所述彈性材料套筒移除所述芯體，其中所述彈性材料套筒被保留在固化的所述鑄造 材料內。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括以下步驟 提供來自所述鑄造材料中的溫度傳感器的信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括以下步驟 通過所述信號監(jiān)測所述固化所述鑄造材料的步驟。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括以下步驟 根據(jù)所述信號控制所述固化所述鑄造材料的步驟。
9.一種檢測包括鑄造材料主體的定子的不連續(xù)性的方法，所述鑄造材料主體內具有型 面螺旋形孔，所述方法包括以下步驟加熱所述定子；提供來自至少一個溫度傳感器的信號，所述至少一個溫度傳感器設置在所述鑄造材料 主體內；以及比較所述信號與原型信號以確定任何不連續(xù)性。
10.一種組裝螺桿設備的轉子和定子的方法，所述方法包括以下步驟提供包括鑄造材料主體的所述定子，所述鑄造材料主體內具有型面螺旋形孔； 將所述轉子插入到所述型面螺旋形孔內；提供來自至少一個應變傳感器的信號，所述至少一個應變傳感器設置在所述鑄造材料 主體內；以及比較所述信號與原型信號以確定任何不期望的配合，所述原型信號與所述定子與所述 轉子之間的期望配合相對應。
11.一種組裝螺桿設備的轉子和定子的方法，所述方法包括以下步驟提供包括鑄造材料主體的所述定子，所述鑄造材料主體內具有型面螺旋形孔； 將所述轉子插入到所述型面螺旋形孔內；提供來自至少一個壓力傳感器的信號，所述至少一個壓力傳感器設置在所述鑄造材料主體內，并且與所述型面螺旋形孔通信；以及比較所述信號與原型信號以確定任何不期望的配合，所述原型信號與所述定子與所述 轉子之間的期望配合相對應。
12.一種組裝螺桿設備的轉子和定子的方法，所述方法包括以下步驟提供包括鑄造材料主體的所述定子，所述鑄造材料主體內具有型面螺旋形孔； 將所述轉子插入到所述型面螺旋形孔內；提供來自至少一個壓力傳感器的壓力信號和來自至少一個應變傳感器的應變信號，所 述至少一個壓力傳感器與所述型面螺旋形孔進行通信，所述至少一個應變傳感器設置在所 述鑄造材料主體內；以及比較所述壓力信號與原型壓力信號并比較所述應變信號與原型應變給信號，以確定任 何不期望的配合，所述原型壓力信號和所述原型應變信號與所述定子與所述轉子之間的期 望配合相對應。
13.—種監(jiān)測包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法，包括以下 步驟提供至少一個應變傳感器，所述至少一個應變傳感器設置在所述定子的鑄造材料主體內；提供所述至少一個應變傳感器的原型信號，所述原型信號與所述定子與所述轉子之間 的期望配合相對應；提供來自所述至少一個應變傳感器的隨后的信號；以及比較所述原型信號與所述隨后的信號以確定所述原型信號與所述隨后的信號之間的 任何偏差。
14.一種監(jiān)測包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法，包括以下 步驟提供至少一個壓力傳感器，所述至少一個壓力傳感器設置在所述定子的鑄造材料主體 內，并且與所述型面螺旋形孔通信；提供所述至少一個壓力傳感器的原型信號，所述原型信號與所述定子與所述轉子之間 的期望配合相對應；提供來自所述至少一個壓力傳感器的隨后的信號；以及比較所述原型信號與所述隨后的信號，以確定所述原型信號與所述隨后的信號之間的 任何偏差。
15.一種監(jiān)測包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法，包括以下 步驟提供至少一個應變傳感器和至少一個壓力傳感器，所述至少一個應變傳感器和所述至 少一個壓力傳感器與設置在所述定子的鑄造材料主體內的型面螺旋形孔通信；提供所述至少一個應變傳感器的原型應變信號和所述至少一個壓力傳感器的原型壓 力信號，所述原型應變信號和所述原型壓力信號與所述定子與所述轉子之間的期望配合相 對應；提供來自所述至少一個應變傳感器的隨后的應變信號和來自所述至少一個壓力傳感 器的隨后的壓力信號；以及比較所述原型應變信號與所述隨后的應變信號并比較所述原型壓力信號與所述隨后 的壓力信號，以確定所述原型應變信號與所述隨后的應變信號之間和所述原型壓力信號與 所述隨后的壓力信號之間的任何偏差。
16.一種監(jiān)測包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法，包括以下 步驟提供設置在所述定子的鑄造材料主體內的溫度傳感器、與型面螺旋形孔進行通信的壓 力傳感器、和應變傳感器中的至少一個；提供來自所述溫度傳感器、所述壓力傳感器、和所述應變傳感器中的所述至少一個的第一信號；提供來自所述溫度傳感器、所述壓力傳感器、和所述應變傳感器中的所述至少一個的 隨后的第二信號；以及比較所述第一信號與所述隨后的第二信號，以確定所述第一信號與所述隨后的第二信 號之間的任何偏差。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中，所述第一信號和所述隨后的第二信號中的至 少一個在所述轉子在所述定子的鑄造材料主體內的型面螺旋形孔中的旋轉期間生成。
18.—種監(jiān)測包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的方法，包括以下 步驟提供多個壓力傳感器，所述多個壓力傳感器設置在所述定子的鑄造材料主體內，并且 與所述型面螺旋形孔通信；提供來自所述壓力傳感器中的一個的第一信號； 提供來自所述壓力傳感器中的其它壓力傳感器的第二信號；以及 比較所述第一信號與隨后的所述第二信號以確定所述第一信號與隨后的所述第二信 號之間的任何偏差。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括以下步驟在沿所述定子的型面螺旋形孔的 螺旋形路徑上分布所述多個壓力傳感器。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，還包括以下步驟在沿定子的型面螺旋形孔的螺旋 形路徑上分布所述多個壓力傳感器，且每一個螺距具有至少一個壓力傳感器。
21.一種測量包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的扭矩輸出的方 法，包括以下步驟提供至少一個壓力傳感器，所述至少一個壓力傳感器設置在所述定子的鑄造材料主體 內，并且與所述型面螺旋形孔通信；提供所述至少一個壓力傳感器的原型信號，所述原型信號與已知的扭矩輸出相對應； 提供來自所述至少一個壓力傳感器的隨后的信號；以及 比較所述原型信號與所述隨后的信號以確定所述扭矩輸出。
22.一種測量包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備的扭矩輸出的方 法，包括以下步驟提供至少一個應變傳感器，所述至少一個應變傳感器設置在所述定子的鑄造材料主體內；提供所述至少一個應變傳感器的原型信號，所述原型信號與已知的扭矩輸出相對應；提供來自所述至少一個應變傳感器的隨后的信號；以及 比較所述原型信號與所述隨后的信號以確定所述扭矩輸出。
23.—種在包括轉子和定子的螺桿設備中生成電力的方法，包括以下步驟 提供所述轉子，所述轉子具有電力生成設備的磁體和線圈中的一個；提供所述定子，所述定子具有設置在所述定子的鑄造材料主體內的磁體和線圈中的另 一個；以及使所述轉子在所述定子的鑄造材料主體內的型面螺旋形孔中旋轉，以通過所述磁體與 所述線圈之間的相對旋轉來生成電力。
24.一種在包括設置在定子的型面螺旋形孔內的轉子的螺桿設備中生成電力的方法， 包括以下步驟提供壓電發(fā)生器，所述壓電發(fā)生器設置在所述定子的鑄造材料主體內，并且與所述型 面螺旋形孔通信；以及將流體設置成通過所述定子的型面螺旋形孔，其中，所述流體通過所述壓電發(fā)生器的 致動生成電力。
25.—種在包括轉子和定子的螺桿設備中生成液壓動力的方法，包括以下步驟 提供所述定子，所述定子具有設置在所述定子的鑄造材料主體內的往復泵；以及使所述轉子在所述定子的鑄造材料主體中的型面螺旋形孔內旋轉，其中，所述轉子接 合所述往復泵的延伸到所述型面螺旋形孔內的致動構件，以生成液壓動力。
26.一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法，包括以下步驟 提供具有型面螺旋形外表面的芯體；使所述芯體在主體的縱向孔中移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充所述芯體的型面螺旋形外表面與所述主體的縱向孔 之間的空隙；將至少一個型腔模具設置在所述鑄造材料中；以及 固化所述鑄造材料。
27.—種監(jiān)測包括設置在定子的型面螺旋形孔的轉子的螺桿設備的方法，包括以下步驟提供至少一個軸向載荷傳感器，所述至少一個軸向載荷傳感器設置在所述定子的鑄造 材料主體內；以及提供來自所述至少一個軸向載荷傳感器的信號，所述信號與所述定子上的軸向載荷相 對應。
28.—種監(jiān)測包括設置在定子的型面螺旋形孔中的轉子的螺桿設備的方法，包括以下 步驟提供至少一個有線應變傳感器，所述至少一個有線應變傳感器設置在所述定子的鑄造 材料主體內；以及提供來自所述至少一個有線應變傳感器的信號，所述信號與所述定子上的軸向扭矩相 對應。
29.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括以下步驟 在固化之前，將壓力補償殼體設置到所述鑄造材料內。
30.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括以下步驟 在固化之前，將氣密殼體設置到所述鑄造材料內。
31.一種在螺桿設備的定子與轉子之間通信的方法，所述螺桿設備具有在所述定子與 所述轉子之間的彈性材料套筒，所述方法包括以下步驟提供所述定子，所述定子具有在所述定子的鑄造材料主體內的第一電導體環(huán)，且所述 第一電導體環(huán)在所述定子的型面螺旋形孔的圓周上；提供所述轉子，所述轉子具有外表面，所述外表面具有鄰接所述外表面的第二電導體 環(huán)；以及通過所述彈性材料套筒的中間環(huán)狀部分在所述第一電導體環(huán)與所述第二電導體環(huán)之 間通信，所述中間環(huán)狀部分包括設置在其內的導電材料。
32.—種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法，包括以下步驟 提供具有型面螺旋形孔的管，所述型面螺旋形孔在所述管內； 使所述管在主體的縱向孔內移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充所述管的外表面與所述主體的縱向孔之間的空隙； 將至少一個變換器設置在所述鑄造材料內；以及 固化所述鑄造材料。
33.根據(jù)權利要求32所述的方法，還包括以下步驟從所述主體的縱向孔移除所述鑄造材料和所述管的組件。
34.一種定子，包括具有型面螺旋形孔的鑄造材料主體；和至少一個變換器，所述至少一個變換器設置在所述鑄造材料主體內。
35.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器與所述型面螺旋形孔通
36.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包封在所述鑄造材料主 體內。
37.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述鑄造材料主體包括非晶形合金。
38.根據(jù)權利要求34所述的定子，還包括彈性材料套筒，所述彈性材料套筒設置在所 述型面螺旋形孔內。
39.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述定子是螺桿設備定子。
40.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述鑄造材料主體設置在主體的縱向孔中。
41.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括傳感器。
42.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器沿所述定子的軸向長度 延伸。
43.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括沿所述定子的軸向 長度分布的多個變換器。
44.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括在沿所述定子的型 面螺旋形孔的螺旋形路徑上分布的多個變換器。
45.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括在沿所述定子的型 面螺旋形孔的螺旋形路徑上分布的多個變換器，且每一個螺距具有至少一個變換器。
46.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述變換器選自包括下列所述構成的組壓力 傳感器、電極、應變傳感器、溫度傳感器、電力生成設備的線圈、電力生成設備的磁體、與型 面螺旋形孔通信的壓電發(fā)生器、往復泵、加速儀、震動傳感器、磁力儀、傾斜計、地層傳感器、 電阻率傳感器、地震檢波器、電磁感應線圈、電磁通信設備、荷載傳感器、有線應變傳感器、 光纖、和磁流變傳感器。
47.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述變換器包括往復泵，且所述往復泵的致動 構件延伸到所述型面螺旋形孔內。
48.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括鄰近所述鑄造材料 主體的外表面設置的地層傳感器。
49.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括沿所述定子的軸向 長度設置的有線應變傳感器。
50.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括沿所述定子的軸向 長度設置的光纖。
51.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器容納在壓力補償殼體中， 所述壓力補償殼體設置在所述鑄造材料主體內。
52.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器容納在氣密殼體中，所述 氣密殼體設置在鑄造材料主體內。
53.根據(jù)權利要求34所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括在所述型面螺旋形 孔的圓周上的電導體環(huán)。
54.一種螺桿設備，包括定子，所述定子具有在所述定子的鑄造材料主體內的第一電導體環(huán)，且所述第一電導 體環(huán)在所述定子的孔的圓周上；轉子，所述轉子具有外表面，所述外表面具有在所述外表面的圓周上的第二電導體環(huán)， 所述轉子能夠旋轉地保持在所述定子的孔內；彈性材料套筒，所述彈性材料套筒設置在所述轉子與所述定子之間；和 彈性材料套筒的中間環(huán)狀部分，所述中間環(huán)狀部分內包括用于在所述第一電導體環(huán)與 所述第二電導體環(huán)之間通信的導電材料。
55.一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法，包括以下步驟 提供具有型面螺旋形外表面的芯體；使所述芯體在主體的縱向孔內移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充所述芯體的型面螺旋形外表面與所述主體的縱向孔 之間的空隙；固化所述鑄造材料；移除所述芯體以暴露所述型面螺旋形孔；以及將彈性材料套筒設置在所述型面螺旋形孔內，且所述彈性材料套筒內具有至少一個變 換器。
56.一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法，包括以下步驟 提供彈性材料套筒，所述彈性材料套筒內具有所述型面螺旋形孔； 使所述彈性材料套筒在主體的縱向孔內移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充所述彈性材料套筒的外表面與所述主體的縱向孔之 間的空隙；將至少一個變換器設置在所述彈性材料套筒中；以及 固化所述鑄造材料。
57.一種形成具有型面螺旋形孔的定子的方法，包括以下步驟提供可固化的彈性材料套筒，所述可固化的彈性材料套筒內具有至少一個變換器和所 述型面螺旋形孔；使所述可固化的彈性材料套筒在主體的縱向孔內移動；利用流體狀態(tài)下的鑄造材料填充所述可固化的彈性材料套筒與所述主體的縱向孔之 間的空隙；以及固化所述鑄造材料和所述可固化的彈性材料套筒。
58.根據(jù)權利要求57所述的方法，還包括以下步驟至少在所述固化所述鑄造材料和所述可固化的彈性材料套筒的步驟期間，利用具有型 面螺旋形外表面的芯體支撐所述可固化的彈性材料套筒。
59.一種定子，包括 鑄造材料主體；彈性材料套筒，所述彈性材料套筒設置在所述鑄造材料主體內，并且所述彈性材料套 筒內具有型面螺旋形孔；和至少一個變換器，所述至少一個變換器設置在所述彈性材料套筒中。
60.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述至少一個變換器與所述型面螺旋形孔通
61.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述至少一個變換器被包封在所述彈性材料套筒內。
62.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述鑄造材料主體包括非晶形合金。
63.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述定子是螺桿設備定子。
64.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述鑄造材料主體設置在主體的縱向孔中。
65.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括傳感器。
66.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述至少一個變換器沿所述定子的軸向長度 延伸。
67.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括沿所述定子的軸向 長度分布的多個變換器。
68.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括在沿所述定子的型 面螺旋形孔的螺旋形路徑上分布的多個變換器。
69.根據(jù)權利要求59所述的定子，其中，所述至少一個變換器包括在沿所述定子的型 面螺旋形孔的螺旋形路徑上分布的多個變換器，且每一個螺距具有至少一個變換器。
70.—種螺桿設備，包括轉子，所述轉子能夠旋轉地保持在定子的孔內； 彈性材料套筒，所述彈性材料套筒設置在所述轉子與所述定子之間；和 至少一個變換器，所述至少一個變換器設置在所述彈性材料套筒中。8
71. —種形成螺桿設備的彈性材料套筒的方法，所述方法包括以下步驟 提供套筒模具，所述套筒模具提供型面螺旋形孔和型面螺旋形外表面中的至少一個； 利用流體狀態(tài)下的彈性材料填充所述套筒模具； 將至少一個變換器設置到所述彈性材料內；以及固化所述彈性材料以形成所述彈性材料套筒，所述彈性材料套筒內具有至少一個變換
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有型面螺旋形孔(106，206，306，606，706，806，906，1006)定子，且所述定子包括具有變換器(104A-104D；304；604A-604D；710；804；904A-904D；1010)的鑄造材料層(102；202；302；602；702；802；902；1002)，所述變換器設置在所述鑄造材料層內，本發(fā)明還公開了形成這種定子的方法。在將變換器放置在鑄造材料內期間，所述鑄造材料是流體狀態(tài)的。鑄造材料層(202)可以包括設置在其內的殼體(218，222)和/或形成在其內的腔(226)。變換器可以是傳感器(104A-104C)和/或致動器(104D)。變換器(804)可以沿定子(800)的長度軸向延伸。一個變換器或多個變換器(904A-904C)可以沿螺旋形路徑延伸。另外或者可選地，套筒(1008)可以包括變換器(1110)。
文檔編號F01C20/28GK101965458SQ200880127727
公開日2011年2月2日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權日2007年12月31日
發(fā)明者杰夫·當頓 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司