CN1040660A - 聚氨酯泥浆泵活塞 - Google Patents
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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TD1和MD1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,名列前矛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:63-68%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:
皮碗材料物理机械性能对比: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,具体对比如下表2:
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20l,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。
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(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--68%的聚醇(OH值56);6--13%的扩链剂;7--12%的MDI;12-20%的TDI,
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,
c.皮碗(3)与缸壁磨擦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°,
d.钢芯(1)的外径比尼龙固架(2)的外径小1.5--2mm。
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,其特征是皮碗(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、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8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秒钟倒入模具中,
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 |
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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 |
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CN 89104953 CN1010966B (zh) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 聚氨酯泥浆泵活塞 |
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CN1040660A true CN1040660A (zh) | 1990-03-21 |
CN1010966B CN1010966B (zh) | 1990-12-26 |
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ID=4855755
Family Applications (1)
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CN 89104953 Expired CN1010966B (zh) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 聚氨酯泥浆泵活塞 |
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CN (1) | CN1010966B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114523606A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-05-24 | 合肥精创科技有限公司 | 泥浆泵用高性能双硬度活塞及其制备方法 |
-
1989
- 1989-07-17 CN CN 89104953 patent/CN1010966B/zh not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114523606A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-05-24 | 合肥精创科技有限公司 | 泥浆泵用高性能双硬度活塞及其制备方法 |
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CN1010966B (zh) | 1990-12-26 |
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