CN1010966B - 聚氨酯泥浆泵活塞 - Google Patents
聚氨酯泥浆泵活塞Info
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Abstract
本发明涉及一种泥浆泵活塞皮碗的制作材料配方、生产工艺及结构改进。由于采用了TDL和MDL加环氧化合物合成的浇注胶制作活塞皮碗，提高了活塞的耐油、耐磨、耐水解、耐低温、耐臭氧、耐辐射等技术要求，邵硬(A)最高达到90±5。本发明在泵压150-180Kg/CM，排量201，含沙量在0.7-1%，井深平均2800米的工况条件下，平均工作寿命达到了1104小时，比现有技术提高了5-14倍。
Description
本发明涉及一种泥浆泵活塞皮碗的制作材料配方、生产工艺及结构改进，属于石油矿山钻井泥浆泵应用部件。
石油钻井的特点是连续运转时间长，工况条件差，一般工作压力高达200Kg，工作温度70℃，泥浆含沙多、粘度大，并具有一定的腐蚀性，做为泥浆泵的主要部件-活塞经常需要更换，严重影响钻井进度。所以，泥浆泵活塞的使用寿命成为生产中的难题之一。现有的同类装置，一般使用丁晴耐油橡胶和S型聚氨酯材料制作皮碗。使用丁晴胶作皮碗，它的耐磨性差，使用寿命只有80小时;用聚氨酯材料制作的同类产品，如1986年江汉油田钻采设备研究所和南京橡胶厂联合研制的“聚氨酯橡胶组装式钻井泵活塞，在泵压160-180Kg/Cm2下，平均每只活塞工作寿命可达200小时;1988年五厂家和科研单位在华北油田进行泥浆泵活塞实验打擂比赛中，名列前茅的内蒙阿荣旗橡胶厂参赛的三只活塞平均使用寿命达596小时，但从产品批量使用的调查结果看，在实际工况条件下，平均使用寿命也只有200小时左右。上述活塞的使用寿命低主要是受材料性能的影响。此外，活塞的结构也不尽合理，如附图1所示，皮碗（3）在总高度的1/2处有一折点A，使用时，A处易变形，导致活塞报废;另外，钢芯（1）的外径比固架（2）的外径大，工作时，钢芯与缸套直接磨擦，容易磨损缸套，密封性也差。
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，寻找一种耐磨度更高的材料制作活塞皮碗，并相应对钢芯（1）、皮碗（3）的尺寸及结构进行改进，提高活塞的使用寿命。
本发明的技术解决方案是：一种聚氨酯泥浆泵活塞，由钢芯（1）、固架（2）、皮碗（3）、压板（4）、卡簧（5）组成，其特征是：皮碗（3）是用甲苯二异氰酸脂（TDI）和甲苯甲4-14二异氰酸脂（MDI）加聚酯多元醇（聚醇）、扩链剂等合成材料制成，各组分的重量百分比是：63-60%的聚醇（OH值56）;6-13%的扩链剂;7-12%的MDI;12-20%的TDI，按上述组分范围取100%制成预制体后，再加入4-6%的环氧化合物及颜料;本发明的技术要点还在于：皮碗（3）与缸壁磨擦的工作面从底边开始根据不同外径尺寸带有2°-8°的锥度，即α＝1°-4°;钢芯（1）的外径比尼龙固架（2）的外径小1.5-2MM。
本发明的优点在于采用了TDI和MDI加环氧化合物合成的浇注胶制作活塞皮碗，提高了活塞的耐油、耐磨、耐水解、耐低温、耐臭氧、耐辐射等技术要求，邵硬（A）最高达到90±5，具体与
现有技术对比如表1。
本发明的另一个优点是在活塞的外型结构上进行了改进：皮碗（3）与缸壁磨擦面的锥度变化是从底边开始的，使之受力均匀，不易变形;钢芯（1）的外径略小于尼龙固架（2）的外径，使钢质材料不与缸套直接磨擦。在相同的工况条件下，本发明平均使用时间为1104小时，最高可达1264小时，具体对比如表2。
虽然本发明的成本较现有技术（现场应用主要是丁晴胶活塞）高出0.7倍，但使用寿命却比丁晴胶活塞提高了13.8倍，比S型聚氨酯橡胶活塞提高了5.5倍。
附图说明：
图1是现有产品的结构图。
图2是本发明的结构图。
其中：1-钢芯;2-固架;3-皮碗;4-压板;5-卡簧。
下面的例子用于说明本发明最合适的具体实施：
各组分的百分含量取：64.5%的聚醇;7.2%的扩链剂;28.3%的TDI和MDI混合物，其中MDI的百分含量取12%，TDI的百分含量取16.3%，另外再取4.8%的环氧化合物。
生产工艺：
将聚醇加热到140±5°脱水，降温至60-80℃，加入MDI、TDI，反应3.5小时，再加温至140±5℃脱气，加入环氧化合物，放置在烤箱中，温度达到80±5℃，继续反应8小时，作为预制体。
硫化过程：
将模具加温到120℃后涂脱模剂，将上述预制体与扩链剂加到一起搅拌30秒钟倒入模具中，在硫化机上加压37吨、加温120℃、时间30分钟，脱模后放在烤箱中加温到80±5℃，继续硫化8小时，自然硫化一周出产品。
皮碗（3）的锥度依活塞外径不同而有所差别，如外径为∮170，则α＝3.85°;钢芯（1）小于固架（2）1.5mm。
本发明可使用的工况条件是：泵压150-180Kg/Cm2，排量201，含沙量在0.7-1%，井深平均2800米。
本发明为系列产品，规格为∮140-∮180。
皮碗材料物理机械性能对比：
Claims (4)
1、一种聚氨酯泥浆泵活塞，由钢芯(1)、固架(2)、皮碗(3)、压板(4)、卡簧(5)组成，其特征是：
A：皮碗(3)是用甲苯二异氰酸脂(TDI)和甲苯甲4-14二异氰酸脂(TDL)加聚酯多元醇(聚醇)、扩链剂等合成材料制成，各组分的重量百分比是：63-68%的聚醇(OH值56)，6-13%的扩链剂，7-12%的MDL，12-20%的TDL。
B：按上述组分范围取100%后，再加入4-6%的环氧化合物及颜料。
2、根据权利要求1所述的聚氨酯泥浆泵活塞，其特征是皮碗（3）的合成材料各组分的百分含量为：64.5%的聚醇，7.2%的扩链剂，28.3%的TDI和MDI混合物。
3、根据权利要求2所述的聚氨酯泥浆泵活塞，其特征在于活塞皮碗（3）的合成材料中MDI的百分含量取12%，TDI的百分含量取16.3%
4、一种如权利要求1所述的聚氨酯泥浆泵活塞的制作方法，其特征在于活塞皮碗的制作工艺如下：
A.将聚醇加热到140±5°脱水，降温至60-80℃，
B.加入MDI、TDI反应3.5小时，
C.再加温至140±5℃脱气，
D.加入环氧化合物，放置在烤箱中，温度达到80±5℃，继续反应3小时，
E.将模具加温到120℃后涂脱模剂，将上述预制体与扩链剂加到一起搅拌30秒倒入模具中，
F.在硫化机上加压37吨，加温120℃，时间30分钟，
G.脱模后放在烤箱中加温到80±5℃，继续硫化8小时，
H.自然硫化一周出产品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 89104953 CN1010966B (zh) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 聚氨酯泥浆泵活塞 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 89104953 CN1010966B (zh) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 聚氨酯泥浆泵活塞 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1040660A CN1040660A (zh) | 1990-03-21 |
| CN1010966B true CN1010966B (zh) | 1990-12-26 |
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ID=4855755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 89104953 Expired CN1010966B (zh) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 聚氨酯泥浆泵活塞 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1010966B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114523606B (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-22 | 合肥精创科技有限公司 | 泥浆泵用双硬度活塞及其制备方法 |
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1989
- 1989-07-17 CN CN 89104953 patent/CN1010966B/zh not_active Expired
Also Published As
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| CN1040660A (zh) | 1990-03-21 |
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