CN104790021B - 泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，这种泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置包括支架、振动梁、电磁铁、弹簧、阳极旋转装置、镀槽、可编程逻辑控制器PLC，振动梁的一端与支架通过销子活动连接，振动梁与其上部的支架横梁之间安装弹簧，振动梁下端面固定有触点，触点正下方设置有电磁铁，振动梁下端面还固定有悬挂块，悬挂块的下部设置有倒“U”型孔，悬挂绳穿过倒“U”型孔后与阳极旋转装置的电机固定连接，阳极旋转装置连接阳极镍，阳极镍外设置有圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承外焊接有接线柱，阳极镍插入到阴极泥浆泵缸套中，阴极泥浆泵缸套置于镀槽中；电磁铁、电机分别连接可编程逻辑控制器PLC。本发明通过实现电镀修复的自动化控制，改善了浓差极化现象，提高镀层致密性。

Description

泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置

技术领域

本发明涉及对泥浆泵缸套内表面进行电镀修复的装置，具体涉及泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置。

背景技术

钻井泥浆泵是一种往复式柱塞泵，作为石油钻井作业最重要的工艺设备之一，在钻井泥浆泵在作业过程中，由于受到大载荷扭矩、泥浆液高压冲蚀及其腐蚀和硬质颗粒磨损等作用，钻井泥浆泵的缸套经常发生磨损、腐蚀和形变等故障，这对油田钻井作业的顺利进行造成了严重的影响，同时也大大增加了油田开发的成本。据统计，我国钻井队每年仅缸套消耗就超过1亿多元。可见，对钻井泥浆泵缸套表面进行电镀修复，为其表面镀上一层强度高，耐磨性能强的镀层，不仅可以降低企业生产成本，提升缸套的使用寿命，还可以实现钻井泥浆泵关键部件的循环再利用。

中国专利ZL200920072534.X和中国专利ZL201010292195.3中公开了对阴极旋转以及振动装置。但上述专利存在的问题是：当阴极体积较大或结构复杂时，对阴极进行旋转以及振动便较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，这种泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置用于解决现有电镀修复装置操作困难、镀件表面气体析出困难的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置包括支架、振动梁、电磁铁、弹簧、阳极旋转装置、镀槽、可编程逻辑控制器PLC，振动梁的一端与支架通过销子活动连接，振动梁与其上部的支架横梁之间安装弹簧，振动梁下端面固定有触点，触点正下方设置有电磁铁，振动梁下端面还固定有悬挂块，悬挂块的下部设置有倒“U”型孔，悬挂绳穿过倒“U”型孔后与阳极旋转装置的电机固定连接，阳极旋转装置连接阳极镍，阳极镍外设置有圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承外焊接有接线柱，阳极镍插入到阴极泥浆泵缸套中，阴极泥浆泵缸套置于镀槽中；电磁铁、电机分别连接可编程逻辑控制器PLC。

上述方案中阳极旋转装置包括电机、卡固块，卡固块为电木制作而成的，卡固块上、下两端均具有卡固孔，每个卡固孔对应设置一个水平的螺栓孔，电机轴具有侧孔，电机轴插入到卡固块上端的卡固孔后，通过螺栓将电机轴与卡固块紧固在一起；阳极镍为台阶轴电极，阳极镍的上端也有侧孔，该侧孔位于台阶之上，阳极镍上端插入到卡固块中后，通过螺栓将卡固块与阳极镍紧固在一起，圆柱滚子轴承安装在卡固块与阳极镍的台阶之间。

上述方案中弹簧有两根，两根弹簧的上端均焊接在横梁下端面上，两根弹簧的下端均通过固定调节旋钮与振动梁连接，调节旋钮为带有圆环的螺栓，圆环设置有螺杆的端部，振动梁上设置有螺孔，螺栓与振动梁螺纹连接，螺栓的头部位于振动梁的下面，圆环位于振动梁之上，弹簧的下端与圆环固定在一起。

上述方案中支架由基座、立柱、横梁固定在一起构成，立柱设置在基座与横梁之间，镀槽置于基座上，镀槽内盛装镀液，镀液将阴极泥浆泵缸套完全浸没。

上述方案中支架上焊接有电磁铁固定梁，电磁铁固定梁位于振动梁的下方，电磁铁固定在电磁铁固定梁上。

上述方案中阳极镍通过电极线外接脉冲电源正极，阴极泥浆泵缸套通过外接电极线连接脉冲电源负极。

上述方案中电磁铁通过铆接固定在电磁铁固定梁上，电磁铁通过外接两根导线连接到可编程逻辑控制器PLC上。

上述方案中镀液配方为：

硫酸镍（NiSO_4·6H₂O） 150g∕l~300 g∕l

氯化镍（NiCl_2·6H₂O） 35 g∕l~45 g∕l

硼酸（H₃BO₃） 25 g∕l~45 g∕l

糖精钠 3.5 g∕l~4.5 g∕l

十二烷基硫酸钠 0.2 g∕l~0.8 g∕l。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过实现对泥浆泵缸套内表面电镀修复过程中阳极振动旋转的自动化控制，使得泥浆泵缸套内部镀液的不断更新，保证内部镀液与外部镀液的浓度相同，有利于改善浓差极化现象，提高镀层致密性，同时也有利于电镀过程中气体的析出，从而可以改善泥浆泵缸套镀件内部的传质条件。

2、本发明使用可编程逻辑控制器PLC来对电镀修复过程实现自动化控制，具有安全、稳定、可靠等诸多优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明吸合状态的结构示意图；

图3是本发明中卡固块与电机轴及阳极镍的连接关系示意图；

图4是图3的剖面图；

图5是本发明装置中调节旋钮的剖面图；

图6是本发明装置中悬挂块的剖面图；

图7是本发明PLC控制电机正反转的梯形图；

图8是本发明PLC控制电磁铁加磁的梯形图；

图9是本发明PLC控制电磁铁退磁的梯形图。

图中：1—基座，2—立柱，3—电磁铁固定梁，4—电磁铁，5—销子，6—振动梁，7—横梁，8—触点，9—弹簧，10—调节旋钮，11—悬挂块，12—悬挂绳，13—电机，14—倒“U”型孔， 15—卡固块，16—螺栓，17—圆柱滚子轴承，18—接线柱，19—阳极镍，20—阴极泥浆泵缸套，21—镀液，22—镀槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1、图2所示，这种泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置包括支架、振动梁6、电磁铁4、弹簧9、阳极旋转装置、镀槽21、可编程逻辑控制器PLC，振动梁6的一端与支架通过销子5活动连接，振动梁6与其上部的支架横梁7之间安装两根弹簧9，两根弹簧9的上端均焊接在横梁7下端面上，两根弹簧9的下端均通过固定调节旋钮10与振动梁6连接，参阅图5，调节旋钮10为带有圆环的螺栓，圆环设置在螺杆的端部，振动梁6上设置有螺孔，螺栓16与振动梁6螺纹连接，螺栓16的头部位于振动梁6的下面，圆环位于振动梁6之上，弹簧9的下端与圆环固定在一起，可调节圆环伸出的高度，进而调节弹簧9的高度；振动梁6下端面固定有触点8，触点8正下方设置有电磁铁4，电磁铁4通过外接两根导线连接到可编程逻辑控制器PLC上。悬挂块11焊接在振动梁6下端面，参阅图6，悬挂块11的下部设置有倒“U”型孔14，悬挂绳12穿过倒“U”型孔14后与阳极旋转装置的电机13固定连接，电机13通过外接两条电极线连接可编程逻辑控制器PLC。阳极旋转装置连接阳极镍19，阳极镍19外设置有圆柱滚子轴承17，圆柱滚子轴承17外焊接有接线柱18，阳极镍19插入到阴极泥浆泵缸套20中，阴极泥浆泵缸套20置于镀槽22中，镀槽22内盛装镀液21，镀液21将阴极泥浆泵缸套20完全浸没。阳极镍19通过电极线外接脉冲电源正极，电流通过电极线流经圆柱滚子轴承17到达阳极（Ni）上；阴极泥浆泵缸20套通过外接电极线连接脉冲电源负极。

如附图2所示，当装置开始对泥浆泵缸套内表面进行电镀修复时，可编程逻辑控制器PLC控制电磁铁4加磁，电磁铁4吸合振动梁6，振动梁6以销子5为轴向下移动，此时触点8被吸合到电磁铁4上，弹簧9被拉长，悬挂绳12穿过悬挂块11中的“U”型孔带动电机13及其下面的部分随振动梁6向下移动并保持竖直。当可编程控制器PLC控制电磁铁4退磁时，装置结构如附图1所示。

支架由基座1、立柱2、横梁7固定在一起构成，立柱2下端焊接在基座1上，横梁7左端焊接在立柱2上端，镀槽22置于基座1上；立柱2上焊接有电磁铁固定梁3，电磁铁固定梁3位于振动梁6的下方，电磁铁4通过铆接固定在电磁铁固定梁3上，

阳极旋转装置包括电机13、卡固块15，卡固块15为电木制作而成的，起到绝缘作用，其目的为连接并固定电机轴和阳极镍19，结合图3、图4所示卡固块15上、下两端均具有卡固孔，每个卡固孔对应设置一个水平的螺栓孔，电机轴具有侧孔，电机轴插入到卡固块15上端的卡固孔后，通过螺栓16将电机轴与卡固块15紧固在一起；阳极镍19为台阶轴电极，阳极镍19的上端也有侧孔，该侧孔位于台阶之上，阳极镍19上端插入到卡固块15中后，通过螺栓16将卡固块15与阳极镍19紧固在一起，圆柱滚子轴承17安装在卡固块15与阳极镍19的台阶之间。当电机轴旋转时，带动卡固块15旋转，阳极镍19旋转，而圆柱滚子轴承17不随之旋转，其上焊接的阳极接线柱18外接电极线连接到脉冲电源的正极，为电镀修复过程中的阳极镍19传递电流。卡固块15材质为电木，目的是防止阳极镍19上的电流连通到电机13上。

本发明的工作原理是：通过可编程逻辑控制器PLC实现对泥浆泵缸套内表面电镀修复以及阳极旋转振动自动化控制。当电镀修复开始时，PLC以及脉冲电源上电，PLC控制电机13上电运行，当电机13开始旋转后，PLC控制电磁铁4加磁，此时振动梁6受到吸力以销子5为轴向下旋转，将弹簧9长度拉长，触点8与电磁铁4接触，如图2所示状态，当达到PLC内程序设定的时间后，PLC控制电磁铁4退磁，振动梁6不再受电磁铁4吸引，以销子5为轴向上旋转，弹簧9恢复初始长度，触点8与电磁铁4分离，如图1所示状态。PLC控制电磁铁4重复加磁、退磁操作，使得振动梁6以销子5为轴进行旋转，带动电机之下的部分振动，由于本发明中悬挂块开有倒“U”型孔14，所以在重力的作用下，电机之下的部分保持竖直振动。当电镀修复结束时，PLC控制电磁铁4退磁，装置状态如图1所示，PLC继续控制电机13去电，最后关闭脉冲电源和可编程逻辑控制器PLC。

如附图7所示，I0.0为可编程逻辑控制器PLC中的正向启动按钮SB1，I0.1为反向启动按钮SB2，I0.2为停止按钮SB3，I0.3为热继电器FR，Q0.0为正转接触器KM1线圈，Q0.1为反转接触器KM2线圈。当对电机13正反转程序编程完毕后，将程序进行下载，如需电机13正转，按下SB1按钮，如需电机13反转，则按下SB2按钮，停止按下SB3按钮。

如附图8、图9所示，I0.0为加磁按钮，I0.1为退磁按钮，Q0.0为加磁脉冲输出，Q0.1为退磁脉冲输出，Q0.2为控制回路接触器。由于接触器KM的闭合和断开有一个过程，所以本程序中为此设置了200ms的等待时间，程序输出周期设置为2ms。

当对电磁铁4进行加磁时，按下加磁按钮I0.0；T35进行加磁，前200ms为接触器KM闭合过程，中间200ms为加磁脉冲输出过程，后200ms为接触器KM断开过程；之后对加磁脉冲进行输出，在200ms~400ms之间，加磁脉冲输出Q0.0输出PTO脉冲数为100个。

当对电磁铁4进行退磁时，按下退磁按钮I0.1；T36进行退磁，前200ms为接触器KM闭合过程，中间200ms为退磁脉冲输出过程，后200ms为接触器KM断开过程；之后对退磁脉冲进行输出，在200ms~400ms之间，退磁脉冲输出Q0.1输出PTO脉冲数为100个。

Claims (6)

1.一种泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，其特征在于：这种泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置包括支架、振动梁（6）、电磁铁（4）、弹簧（9）、阳极旋转装置、镀槽（22）、可编程逻辑控制器PLC，振动梁（6）的一端与支架通过销子（5）活动连接，振动梁（6）与其上部的支架横梁（7）之间安装弹簧（9），振动梁（6）下端面固定有触点（8），触点（8）正下方设置有电磁铁（4），振动梁（6）下端面还固定有悬挂块（11），悬挂块（11）的下部设置有倒“U”型孔（14），悬挂绳（12）穿过倒“U”型孔（14）后与阳极旋转装置的电机（13）固定连接，阳极旋转装置连接阳极镍（19），阳极镍（19）外设置有圆柱滚子轴承（17），圆柱滚子轴承（17）外焊接有接线柱（18），阳极镍（19）插入到阴极泥浆泵缸套（20）中，阴极泥浆泵缸套（20）置于镀槽（22）中；电磁铁（4）、电机（13）分别连接可编程逻辑控制器PLC；阳极旋转装置包括电机（13）、卡固块（15），卡固块（15）为电木制作而成的，卡固块（15）上、下两端均具有卡固孔，每个卡固孔对应设置一个水平的螺栓孔，电机轴具有侧孔，电机轴插入到卡固块（15）上端的卡固孔后，通过螺栓（16）将电机轴与卡固块（15）紧固在一起；阳极镍（19）为台阶轴电极，阳极镍（19）的上端也有侧孔，该侧孔位于台阶之上，阳极镍（19）上端插入到卡固块（15）中后，通过螺栓（16）将卡固块（15）与阳极镍（19）紧固在一起，圆柱滚子轴承（17）安装在卡固块（15）与阳极镍（19）的台阶之间。

2.根据权利要求1所述的泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，其特征在于：所述的弹簧（9）有两根，两根弹簧（9）的上端均焊接在横梁（7）下端面上，两根弹簧（9）的下端均通过固定调节旋钮（10）与振动梁（6）连接，调节旋钮（10）为带有圆环的螺栓，圆环设置有螺杆的端部，振动梁（6）上设置有螺孔，螺栓（16）与振动梁（6）螺纹连接，螺栓（16）的头部位于振动梁（6）的下面，圆环位于振动梁（6）之上，弹簧（9）的下端与圆环固定在一起。

3.根据权利要求2所述的泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，其特征在于：所述的支架由基座（1）、立柱（2）、横梁（7）固定在一起构成，立柱（2）设置在基座（1）与横梁（7）之间，镀槽（22）置于基座（1）上，镀槽（22）内盛装镀液（21），镀液（21）将阴极泥浆泵缸套（20）完全浸没。

4.根据权利要求3所述的泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，其特征在于：所述的支架上焊接有电磁铁固定梁（3），电磁铁固定梁（3）位于振动梁（6）的下方，电磁铁（4）固定在电磁铁固定梁（3）上。

5.根据权利要求1或4所述的泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，其特征在于：所述的阳极镍（19）通过电极线外接脉冲电源正极，阴极泥浆泵缸套（20）通过外接电极线连接脉冲电源负极。

6.根据权利要求5所述的泥浆泵缸套内表面电镀修复阳极旋转振动装置，其特征在于：所述的电磁铁（4）通过铆接固定在电磁铁固定梁（3）上，电磁铁（4）通过外接两根导线连接到可编程逻辑控制器PLC上。