熱固性復(fù)合材料與熱塑性材料復(fù)合的抽油桿制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種石油開(kāi)采部件的制造方法及其制造設(shè)備，尤其是一種石油開(kāi) 采中使用的抽油桿的制備技術(shù)，具體地說(shuō)是一種熱固性復(fù)合材料與熱塑性材料抽油桿制備 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 到目前為止，油田開(kāi)采仍W抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式為主，抽油桿材料仍 采用金屬材料。金屬抽油桿在使用中暴露出的局限性，根本還在于其材料本身易斷裂、易磨 損、易腐蝕、易脫扣和能耗高等不良特性。由于抽油桿受力狀態(tài)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，利用新 材料替代金屬抽油桿難度很大。
[0003] 而熱固性材料與熱塑性材料具有耐腐蝕、重量輕、連續(xù)無(wú)接髓、表面被覆耐磨層等 優(yōu)良性能，能最大程度發(fā)揮碳纖維連續(xù)抽油桿技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的金屬材料抽油桿存在的易斷裂、易磨損、易腐蝕、 易脫扣和能耗高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種利用熱固性復(fù)合材料和熱塑性材料復(fù)合的抽油桿的制備 設(shè)備。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0006] -種熱固性復(fù)合材料與熱塑性材料復(fù)合的抽油桿制備裝置，其特征是它由放置熱 固性復(fù)合材料的纖維紗架1、樹(shù)脂浸潰槽2、預(yù)成型模4、單頭正反轉(zhuǎn)纏繞機(jī)5、包覆器6、熱固 化模具7、熱塑性材料包覆機(jī)、冷卻裝置11、牽引機(jī)12、收卷機(jī)13和電控系統(tǒng)14組成，牽引機(jī) 12將熱固性復(fù)合材料纖維從纖維紗架1中引出，進(jìn)入樹(shù)脂浸潰槽2中進(jìn)行浸潰，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸 潰的熱固性復(fù)合材料纖維經(jīng)過(guò)安裝在樹(shù)脂浸潰槽出口端安裝的漉輪3擠膠后進(jìn)入預(yù)成型模 4中進(jìn)行預(yù)成型，預(yù)成型后再經(jīng)過(guò)一臺(tái)或幾臺(tái)單頭正反轉(zhuǎn)纏繞機(jī)5進(jìn)行正反向斜向纏繞，再 進(jìn)入包覆器6中進(jìn)行縱向纖維的包覆，形成中屯、有縱向纖維，表面有斜向纏繞纖維和縱向纖 維包覆的抽油桿，送入熱固性模具7中進(jìn)行固化得到熱固性材料抽油桿，所述的熱固性模具 7具有=個(gè)不同的加熱區(qū)8;熱固性材料抽油桿再送入熱塑性材料包覆機(jī)中進(jìn)行熱塑性材料 包覆，經(jīng)過(guò)熱塑性材料包覆后的抽油桿送入冷卻裝置11進(jìn)行冷卻后在牽引機(jī)12的牽引下送 入收卷機(jī)13中進(jìn)行收卷包裝;各部件和裝置均受控于所述的電控系統(tǒng)14。
[0007] 所述的S個(gè)不同的加熱區(qū)8的加熱溫度分別為：100-120°C、155-170°C和145-165 °C。
[000引所述的熱塑性材料包覆機(jī)為塑料擠出機(jī)9或注塑機(jī)10。
[0009] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0010] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了 W塑代鋼，所制備的抽油桿具有重量輕、強(qiáng)度大、不會(huì)腐蝕、耐 磨損的優(yōu)點(diǎn)，重量?jī)H為同直徑鋼制抽油桿的1/3不到，抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度略高于金屬抽油 桿，耐腐性優(yōu)于鋼制抽油桿，耐磨性比鋼質(zhì)抽油桿提高2倍W上。使用中不會(huì)出現(xiàn)脫扣現(xiàn)象 (愣實(shí)現(xiàn)無(wú)扣連接）。由于重量輕能節(jié)約大量能源。
[0011] 本實(shí)用新型方法簡(jiǎn)單易行，經(jīng)過(guò)多層多向纏繞復(fù)合，充分發(fā)揮的兩種材料的性能。 綜合效果好，可大幅度降低使用成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本實(shí)用新型的制備裝置的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014] 實(shí)施例一。
[001引如圖1所示。
[0016] -種熱固性復(fù)合材料與熱塑性材料復(fù)合的抽油桿制備方法，它包括W下步驟：
[0017] 首先，利用牽引機(jī)12將熱固性復(fù)合材料纖維從紗架1中引出，進(jìn)入樹(shù)脂浸潰槽2中 進(jìn)行浸潰，控制牽引速度在0.2-1.0毫米/秒；
[0018] 其次，使經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸潰的熱固性復(fù)合材料纖維經(jīng)過(guò)漉輪3(即膠量控制器)擠膠后 進(jìn)入預(yù)成型模4中形成熱固性復(fù)合材料纖維與樹(shù)脂的縱向復(fù)合忍材；
[0019] 第=，在預(yù)成型后的縱向復(fù)合忍材表面利用正反轉(zhuǎn)纏繞機(jī)5進(jìn)行正反向斜向纏繞 形成厚度為1-5毫米、正反向螺旋形纏繞層，得到表面帶有纏繞層的縱向復(fù)合忍材;其中：正 纏與反纏比為1:1，間距為100/100-1000/1000,控制夾角在20-85度之間，纏繞速度在5-50 轉(zhuǎn)/分；
[0020] 第四，再在表面帶有纏繞層的縱向復(fù)合忍材包覆一層厚度為1-10毫米的縱向纖維 層，得到半成品忍材；
[0021] 第五，將半成品忍材送入熱固化模具7中進(jìn)行固化，經(jīng)過(guò)=段固化，控制固化度不 超過(guò)96%;
[0022] 第六，將經(jīng)過(guò)固化的半成品忍材送入熱塑螺桿機(jī)9或熱塑注塑機(jī)10中在其表面進(jìn) 行注塑包覆，包覆厚度為0.5-10毫米，得到熱固性與熱塑性材料復(fù)合的抽油桿；
[0023] 最后，將得到的抽油桿經(jīng)冷卻裝置11冷卻后送入收卷機(jī)13收卷包裝即得到本實(shí)用 新型的抽油桿。
[0024] 所得的抽油桿的技術(shù)指標(biāo)為:_
[00巧]詳述如下：
[00%]由上可見(jiàn)，本實(shí)用新型的制備方法可分為二個(gè)階段：
[0027]第一階段:熱固性材料拉擠及正反轉(zhuǎn)纏繞工藝。
[0028] 由牽引機(jī)從紗架I中引出纖維(速度在0.2-lmm范圍）進(jìn)入浸膠槽2,纖維浸潰后進(jìn) 入膠量控制器(漉輪3)，縱向纖維通過(guò)預(yù)成型模4形成一定形狀的縱向纖維與樹(shù)脂基復(fù)合 后，在縱向纖維表面層用單頭纏繞作正反轉(zhuǎn)橫向纖維纏繞，在縱向纖維表面層用單頭纏繞 機(jī)作正反轉(zhuǎn)橫向纖維纏繞正纏與反纏比為1:1，間距為100/100-1000/1000,控制夾角在 20-85度之間，纏繞速度在5-50轉(zhuǎn)/分，然后再經(jīng)過(guò)一層縱向纖維包覆在正反纏繞纖維表 面。根據(jù)制品強(qiáng)度要求縱向包覆層的可控制厚度在1-10毫米之間，再進(jìn)入成型加熱固化模 具，模具溫度控制區(qū)域分S個(gè)區(qū)域：1)區(qū)100-120攝氏度，2)區(qū)155-170攝氏度，3)區(qū)145-165攝氏度。固化度控制在85-95度之間。用牽引機(jī)從模具中牽引出制品，經(jīng)過(guò)后固化系統(tǒng) 進(jìn)一步固化，當(dāng)熱固性產(chǎn)品達(dá)到固化率達(dá)為96% W后，進(jìn)入下一階段的熱塑性材料包覆。
[0029] 第二階段:熱塑性材料擠出工藝與熱固性材料復(fù)合。
[0030] 當(dāng)拉擠纏繞工藝結(jié)束后，牽引機(jī)器引出熱固性線材產(chǎn)品，進(jìn)行熱塑復(fù)合。產(chǎn)品通過(guò) 熱塑螺桿機(jī)9或熱塑注塑機(jī)10復(fù)合，包覆厚度為0.5-10mm，可根據(jù)產(chǎn)品要求不同，也可采用 分段注塑復(fù)合。材料可為PP、尼龍、聚酷胺等其他熱塑性材料，塑擠壓供料速度及注塑速度， 與主機(jī)牽引速度為閉環(huán)控制，包覆后的抽油桿件，根據(jù)工藝要求可采用風(fēng)冷或水冷方式11 將產(chǎn)品表面溫度降溫到室溫后進(jìn)行收卷機(jī)12包裝。采用無(wú)損超聲波掃描方法在線檢測(cè)熱塑 性復(fù)合材料內(nèi)部缺陷為氣泡< 0.1，裂痕< 0.5。
[0031] 實(shí)施例二。
[0032] 如圖1所示。
[0033] -種熱固性復(fù)合材料與熱塑性材料復(fù)合的抽油桿制備裝置，它由放置熱固性復(fù)合 材料的纖維紗架1、樹(shù)脂浸潰槽2、預(yù)成型模4、單頭正反轉(zhuǎn)纏繞機(jī)5、包覆器6、熱固化模具7、 熱塑性材料包覆機(jī)、冷卻裝置IU風(fēng)冷或水冷）、牽引機(jī)12、收卷機(jī)13和電控系統(tǒng)14組成，牽 引機(jī)12將熱固性復(fù)合材料纖維從纖維紗架1中引出，進(jìn)入樹(shù)脂浸潰槽2中進(jìn)行浸潰，經(jīng)過(guò)樹(shù) 脂浸潰的熱固性復(fù)合材料纖維經(jīng)過(guò)安裝在樹(shù)脂浸潰槽出口端安裝的漉輪3擠膠后進(jìn)入預(yù)成 型模4中進(jìn)行預(yù)成型，預(yù)成型后再經(jīng)過(guò)一臺(tái)或幾臺(tái)單頭正反轉(zhuǎn)纏繞機(jī)5進(jìn)行正反向斜向纏 繞，再進(jìn)入包覆器6(可通過(guò)現(xiàn)有的模具實(shí)現(xiàn)）中進(jìn)行縱向纖維的包覆，形成中屯、有縱向纖 維，表面有斜向纏繞纖維和縱向纖維包覆的抽油桿，送入熱固性模具7中進(jìn)行固化得到熱固 性材料抽油桿，所述的熱固性模具7具有S個(gè)不同的加熱區(qū)8:100-120°C、155-170°C和145-l65°C;熱固性材料抽油桿再送入熱塑性材料包覆機(jī)(可采用塑料擠出機(jī)9或注塑機(jī)10)中進(jìn) 行熱塑性材料包覆，經(jīng)過(guò)熱塑性材料包覆后的抽油桿送入冷卻裝置IU風(fēng)冷或水冷)進(jìn)行冷 卻后在牽引機(jī)12的牽引下送入收卷機(jī)13中進(jìn)行收卷包裝;各部件和裝置均受控于所述的電 控系統(tǒng)14(可采用常規(guī)設(shè)計(jì)加 W實(shí)現(xiàn)）。
[0034] 本實(shí)用新型未設(shè)及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加 W實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱固性復(fù)合材料與熱塑性材料復(fù)合的抽油桿制備裝置，其特征是它由放置熱固 性復(fù)合材料的纖維紗架（1)、樹(shù)脂浸漬槽(2)、預(yù)成型模(4)、單頭正反轉(zhuǎn)纏繞機(jī)(5)、包覆器 (6)、熱固化模具(7)、熱塑性材料包覆機(jī)、冷卻裝置(11)、牽引機(jī)(12)、收卷機(jī)(13)和電控系 統(tǒng)（14)組成，牽引機(jī)（12)將熱固性復(fù)合材料纖維從纖維紗架（1)中引出，進(jìn)入樹(shù)脂浸漬槽 (2)中進(jìn)行浸漬，經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸漬的熱固性復(fù)合材料纖維經(jīng)過(guò)安裝在樹(shù)脂浸漬槽出口端安裝 的輥輪(3)擠膠后進(jìn)入預(yù)成型模(4)中進(jìn)行預(yù)成型，預(yù)成型后再經(jīng)過(guò)一臺(tái)或幾臺(tái)單頭正反轉(zhuǎn) 纏繞機(jī)(5)進(jìn)行正反向斜向纏繞，再進(jìn)入包覆器(6)中進(jìn)行縱向纖維的包覆，形成中心有縱 向纖維，表面有斜向纏繞纖維和縱向纖維包覆的抽油桿，送入熱固性模具(7)中進(jìn)行固化得 到熱固性材料抽油桿，所述的熱固性模具(7)具有三個(gè)不同的加熱區(qū)（8);熱固性材料抽油 桿再送入熱塑性材料包覆機(jī)中進(jìn)行熱塑性材料包覆，經(jīng)過(guò)熱塑性材料包覆后的抽油桿送入 冷卻裝置(11)進(jìn)行冷卻后在牽引機(jī)(12)的牽引下送入收卷機(jī)(13)中進(jìn)行收卷包裝;各部件 和裝置均受控于所述的電控系統(tǒng)（14)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的三個(gè)不同的加熱區(qū)（8)的加熱溫度分別 為：100-120。(3、155-170。(3和145-165。(3。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的熱塑性材料包覆機(jī)為塑料擠出機(jī)(9)或 注塑機(jī)(10)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是所述的熱固化模具由三段不同的固化溫度模 具組成，第一段為100-120°C，第二段為155-170°C，第三段為145-165°C，經(jīng)達(dá)三段固化后的 固化度為85-95%。
【專利摘要】一種熱固性復(fù)合材料與熱塑性材料復(fù)合的抽油桿制備裝置，其特征是它依次由放置熱固性復(fù)合材料的纖維紗架（1）、樹(shù)脂浸漬槽（2）、預(yù)成型槽（4）、單頭正反轉(zhuǎn)纏繞機(jī)（5）、包覆器（6）、熱固化模具（7）、熱塑性材料包覆機(jī)、冷卻裝置（11）、牽引機(jī)（12）、收卷機(jī)（13）和電控系統(tǒng)（14）通過(guò)抽油桿連成一體。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制品性能優(yōu)于鋼質(zhì)產(chǎn)品。
【IPC分類(lèi)】B29C70/50, B29C53/72, B29C35/02, B29C45/14
【公開(kāi)號(hào)】CN205112425
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520829614
【發(fā)明人】程正琿, 程逸建
【申請(qǐng)人】南京諾爾泰復(fù)合材料設(shè)備制造有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日