CN1715029A - 螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的一步法注射成型硫化设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种一步法螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的生产设备和方法。本发明生产设备由旋转注射成型装置1、二维平面运动装置2、硫化装置3、支架4、模具系统、抽真空系统、热油恒温加热系统等组合成一套完整的定子橡胶衬套生产设备，将原来分段螺杆往复注射式改为旋转注射式，将原来分步生产方式变成了一步法生产方式。同时，该设备具有整体结构简单、紧凑、体积小、工作可靠、易于实现自动化，效率高，节省能源，设备费用低等优点。该设备生产的螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套致密性好，无外观缺陷，使用寿命得到较大提高。

Description

螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的一步法注射成型硫化设备及方法

所属技术领域

本发明涉及一种螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的制造方法和设备，具体地说是一种中空园筒状橡胶衬套的制造方法及设备。

背景技术

目前油田普遍使用的螺杆泵(螺杆钻具)定子衬套是用橡胶制成的，衬套的外观为中空圆筒状，外壁与定子钢套紧密结合为一体，内壁成凹凸螺旋状。这种橡胶衬套的工作环境极端恶劣，在油、沙、腐蚀性气体和高温、高压、高速运转的条件下工作，因此，对该衬套有较高的性能要求。定子橡胶衬套长度一般都在4米或更长，直径为98mm-136mm不等或更大。传统的生产方法是：将装配好的螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套模具，经加热处理至一定温度后，由往复式螺杆注射成型装置将通过螺杆、机筒系统的作用得到塑化的橡胶，按额定注射量分次注射到模具中，然后将模具搬运至橡胶硫化罐中，通入蒸汽或电给其加热，按设定的硫化条件进行硫化至规定的时间后，打开硫化罐，将模具和定子置於专用夹具中，随后取出螺旋型内模，完成一个生产周期。由于往复式注射机需要很大的轴向推力，能源消耗很大，而且结构复杂，难以注射成型大型制品，所以较大规格的螺旋泵定子橡胶衬套必须分多次注射，才能达到制品所需的重量要求，而分次注射的制品容易造成质量问题，降低了螺杆泵定子橡胶衬套的使用寿命。另外，还使用一种压力机的压注方法，将胶料压注入模腔，但是这种方法因塑化不均匀，影响产品的质量。重要的是，大型模具来回搬运，模具温度受外界因素影响不能得到精确控制，以致产品质量不能保证。另外，使用这种生产方法和生产设备工人劳动强度大，也不能自动化连续生产。

发明目的

本发明的目的在于克服现有技术需要多次注射、分步操作、模具温度不能精确控制等缺点，提供一种能够精确控制模具温度，一步法完成塑化注射、硫化的生产方法和设备。该方法和设备可以极大地提高产品质量，延长螺杆泵(螺杆钻具)定子的使用寿命；还可实现多工位自动化连续生产，减轻工人劳动强度，提高工作效率。

技术方案

为实现上述目的，本发明提供了一种一步法生产螺旋泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的生产设备和方法。所述方案包括一台螺杆旋转注射机、一个可使旋转注射机进行多工位平面运动的机构、一台或多台硫化装置、定子橡胶衬套模具系统、抽真空系统和热油恒温加热系统。

优选地，所用旋转注射成型机和喂料技术是现有技术(橡胶、塑料机械的注射成型装置及注射成型方法ZL99808830.7以及feeding Apparatus and methud in spiralengagement of extruder US699340b1)，由所述旋转注射成型机螺杆及沿物料传递方向延伸的喂料辊构成，在旋转注射成型机注射物料的环状锥型流道上装有一测压传感器，用以检测物料的注射压力，并在注射压力达到测压传感器的某一设定值时旋转注射机停止运转和停止注射。

优选地将旋转注射成型机安装在多工位二维运动机构上，该机构由横向溜板与轴向溜板组成。横向溜板安装在底座上，在溜板与底座之间设置了滚动滑轨，滑轨通过垫铁与底座连接，滑块通过螺栓与溜板底面连接。横向溜板的运动通过链轮与链条的传动实现，链条成直线固定在一侧垫铁的上部，与安装在电机-减速器传动轴上的链轮相啮合，电机、减速器固定在横向溜板上，当电机转动时通过减速器带动链轮旋转，由于链条固定，链轮带动横向溜板沿着链条延伸方向运动，进入预定的注射工位。轴向溜板安装在横向溜板上，在横向溜板与轴向溜板之间安装有滚动滑轨，滚动滑轨用螺栓固定在横向溜板上，滚动滑轨的滑块安装在轴向溜板的底面，用螺栓将轴向溜板固定在滑块上。轴向溜板的运动是通过螺旋副传动来实现的，螺旋副的螺母固定在旋转注射成型机的底座上，底座固定在轴向溜板上，螺杆与轴向运动电机相连，轴向运动电机安装在横向溜板上，当螺旋副的螺杆通过电机—减速器的带动旋转时，螺母便沿着螺杆作轴向运动，带动注射装置的喷嘴与模具的流道口紧密压合。喷咀与模具流道口的压合程度通过装在螺杆后端部的传感器来控制。

优选地，硫化装置为园柱形带隔板的夹套，为方便加工将其制成两段，段与段之间用法兰盘连接，每段分别配有支架，硫化装置与支架之间用螺栓连接。每段硫化装置的两端分别设有热油循环进口接头和出口接头。为使模具安装方便，夹套的内管直径略大于定子橡胶衬套模具的外径，硫化装置的夹套中设置了热油流道隔板，用以控制热油的流动方向，以保证整个硫化装置温度稳定、均匀。具有一定的温度的热油由进口接头进入夹套沿隔板设定的流道流动，再由出口接头回到热油循环系统中，由此实现定子橡胶衬套的硫化。为节省能源，硫化装置的外部敷有保温层。

优选地，定子橡胶衬套模具系统由外模、内模、左端轴、右端轴、注射流道、保压装置、定位套组成。外模安装在硫化装置的内孔中，注射流道安装在外模靠近注射成型机的一端，并与外模的内径相配合，左、右端轴分别焊接在内模的两端使之成为一体，内模从硫化装置左端插入外模内孔直至注射流道，内模右端轴进入注射流道的中心孔并与之配合，保证外模与内模的对中性。定位套从内模的左端轴处套入推入硫化装置的内孔并顶紧内模的端部，使内模中心定位，然后将定位套用螺栓固定在硫化装置的法兰盘上。为避免制品产生气泡，设置了抽真空系统，为实现抽真空的目的，在内模的左端轴上开有轴向V形沟槽，这些沟槽均延伸至一环状沟槽，环状沟槽中开一通孔，与抽真空系统相连。为保持整个系统的气密性，在各部件连接的端面均设置了密封装置。为保持整个系统的压力，在物料的流道口处设置了保压装置，在注射压力达到额定压力时，注射装置退出后保压装置确保模具内压力不下降，胶料不回流。

根据本发明另一方面，提供了一种螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的一步法制造方法，该发明包括一台旋转注射机、一个可使旋转注射机进行多工位平面运动的机构、一台或多台硫化装置、定子橡胶衬套模具系统、抽真空系统和热油恒温加热系统。该制造方法如下：将螺旋泵定子橡胶衬套的模具组装好，装入夹套式硫化装置内，先用热油或热水循环温控装置将模具加热至设定的温度，然后将旋转注射机移动至硫化装置的同一轴线上，使旋转注射机的注射喷嘴与定子橡胶衬套模具的流道口压合至设定压力后，由旋转注射机将塑化好的橡胶通过注射机喷嘴及定子橡胶衬套模具的流道口连续注入定子橡胶衬套模具的型腔中，在注射的过程中同时启动抽真空系统对模型型腔内部进行抽真空。在注射的过程中，通过安装在旋转注射机机头前端环状锥型流道处的压力传感器控制模具型腔中的压力，模具型腔内的压力达到设定的压力后，旋转注射成型机停止注射并沿轴向退出，安装在流道口处的保压装置同时封闭模具的流道口，使模具型腔内保持足够的压力，然后由热油循环温控装置自动升温至硫化温度，并进行恒温硫化至规定时间，开启硫化装置，取出螺旋型内轴，并取出硫化好的定子橡胶衬套，至此定子橡胶衬套完成了一个制造周期。在夹套式硫化装置进行恒温硫化的同时，注射机可运动至下一个工位硫化装置进行注射，如此周而复始，完成一个个工作循环。

有效效果

采用本发明的方法完成的螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套一步法注射成型硫化设备及方法，将注射装置、硫化装置、模具系统、抽真空系统、热油恒温加热系统等组合成一套完整的定子橡胶衬套生产设备，将原来分步生产方式变成了一步法生产方式。同时，该设备具有整体结构简单、紧凑、体积小、工作可靠、易于实现自动化，提高效率，节省能源，设备费用低等优点。该设备生产的螺杆泵定子橡胶衬套致密性好，无外观缺陷，使用寿命得到较大提高。

图面说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，其中：

附图1为一步法注射成型硫化装置结构图

附图2为旋转式注射成型机结构图

附图3为平面运动机构结构图

附图4为模具系统与硫化装置断面图

实现发明的优选实施例

下面给出本发明的优选实施例，对本发明做进一步说明，并不是对本发明的限定。如图1所示，本发明所采用的旋转式注射成型技术及装置1为现有技术(专利号为(zl99808830.7)，旋转注射机安装在一个多工位二维运动机构2上，硫化装置3安装在支架4上，模具系统安装在硫化装置3内部，可自由拆卸。硫化装置上面的管接头可分别连接抽真空系统和热油循环系统。

如图2所示，旋转式注射成型机其结构包括一机筒6，一可转动地安装在所叙机筒中的螺杆5，一与机筒前端相连接的机头口模3，螺杆前端装有一锥型螺杆头4，与所述机头口模形成一形状与锥型螺杆头形状相匹配的轴向锥型孔，锥型螺杆头与锥型孔之间形成一环状锥型流道，机头口模前端装有一可与模具的胶料注入口相接的喷咀1，传感器2安装在机头口模处，用于测量注射压力。

如图3所示，多工位二维运动机构主要由底座1、横向溜板2、轴向溜板3、轴向运动电机7、横向运动电机6组成。横向溜板与底板之间通过两条滚动摩擦副10相连接，滑轨通过垫铁11用螺栓固定在底座1上，滑块固定在横向溜板2底面。横向溜板的运动通过链轮与链条的传动实现，链条12固定在一条垫铁11的侧面，与安装在横向运动电机6主传动轴上的链轮9相啮合，电机6固定在横向溜板2上，当电机6转动时，带动出轴上的链轮9转动，由于链条12被固定，链轮转动时可带动横向溜板及固定在横向溜板上的旋转注射成型机作横向位移，进入预定的注射工位。轴向溜板3与横向溜板2之间同样安装有两条滚动滑轨，滚动滑轨用螺栓固定在横向溜板2上，滑块固定在轴向溜板3底面。轴向溜板的运动是通过螺旋副传动来实现的，螺旋副的螺母5连接在注射装置的底座上，而底座又固定在轴向溜板上，当电机7通过减速器带动螺旋副的螺杆4转动时，带动螺母5作轴向运动，从而实现旋转注射成型机的轴向移动，可将注射机的喷嘴与模具注射流道紧密压合。喷嘴与模具注射流道的压合程度通过安装在螺旋末端部的压力传感器8控制。

如图4所示，该实施例夹套式硫化装置为两段，是一园柱形带有隔板的夹套，段与段之间用法兰盘4连接，夹套的内管7直径略大于模具系统外模9的外经，夹套外管6的外面敷有保温层5。外管与内管之间焊有热油流道隔板7，每段硫化装置两端均焊有热油或热水循环进口接头和出口接头，具有一定温度的热油或热水从进口接头进入夹套按一定方向流动，由出口回到热油循环加热系统中，由此实现对螺杆泵定子的硫化过程。

如图4所示，模具系统由外模10、内模8、左端轴1、右端轴11、注射流道12、保压装置14、定位套3组成，外模10安放在硫化装置内孔中，注射流道12安装在外模的靠近注射成型机端，并与外模10内径相配合，左、右端轴1、11分别焊接在内模8的两端与内模成为一体，内模从硫化装置左端插入硫化装置内孔直至注射流道12，此时内模右端轴进入注射流道的中心孔并与之相互配合，端部用球状螺母13固定，以保证外模10与内模8的对中性。定位套3套入左端轴，从左端推入硫化装置的内孔并顶紧内模8的端部，使内模实现定位，然后将定位套用螺栓固定在硫化装置的法兰盘上，左端轴外部用螺母2固定。为实现抽真空，在左端轴上开有轴向沟槽，这些沟槽均延伸至一环状沟槽，然后，从定位套的法兰盘上设置一通孔用管接头与抽真空系统相连，由此实现模具型腔的抽真空。为了保持整个系统的气密性，在各个连接端面设置了密封装置。为保证旋转注射成型机退出后，模具型腔内保持足够的压力，在注射流道中设置了球状保压装置14。

定子橡胶衬套的制造方法如下：将螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的内模焊接好和定子钢套，分别装入夹套式硫化装置内，先用热油循环温控装置将模具加热至设定的温度，然后将旋转注射成型机移动至硫化装置的同一轴线上，使旋转注射成型机的注射喷嘴与定子橡胶衬套模具的流道口压合至设定压力后，由旋转注射成型机将塑化好的橡胶通过注射机喷嘴及定子橡胶衬套模具的流道口连续注入定子橡胶衬套模具的型腔中，在注射成型的过程中同时启动抽真空系统对模具型腔内部进行抽真空。在注射的过程中，通过安装在旋转注射机机头前端环状锥型流道处的压力传感器检测模具型腔中的压力，模具型腔内的压力达到设定的压力后，旋转注射成型机停止注射并沿轴向退出，安装在流道口处的保压装置同时封闭模具的流道口，使模具型腔内的物料不外溢，模具内保持足够的压力。然后由热油循环温控装置自动升温至硫化温度，并进行恒温硫化至规定时间，开启硫化装置，取出螺旋型芯轴并取出硫化好的定子橡胶衬套，至此，定子橡胶衬套一个生产周期结束。在夹套式硫化装置进行恒温硫化的同时，注射机可运动至下一个工位硫化装置进行注射，如此周而复始，完成一个个工作循环。

以上结合实施例对本发明作了详细说明，但本领域的技术人员应当理解，在不背离本发明精神和范围的前提下，可对本发明作出各种修改。例如：改变内模或外模的形状，可制成不同形状的制品，像螺旋型、环型、柱型、方形，椭圆形等。

Claims (10)

1.一种螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的一步法生产设备和方法，包括一台旋转注射成型机；一个可使旋转成型注射机进行多工位平面运动的机构；一台或多台硫化装置；定子橡胶衬套模具系统；抽真空系统和热油恒温加热系统。其特征在于用旋转注射成型机取代往复式注射成型机，旋转注射机成型机可在平面上进行二维平面运动，与多台硫化装置配合进行多工位注射；硫化装置为组合夹套式；热油循环加热系统；抽真空系统。

2.如权利要求1所述的旋转注射成型机，其特征在于螺杆前端装有一锥形螺杆头，机头口模处有一形状与锥型螺杆头形状相匹配的轴向锥型孔，锥型螺杆头装配在锥型孔内，两者之间形成一锥型环状流道，机头口模前端装有一可与模具的物料注入口相接的喷咀，所叙环形流道分别与喷咀和机筒相连通。

3.如权利要求1所述的旋转注射成型机，其特征在于在环状流道处装有一测压传感器，用以检测或控制物料的注射压力。

4.如权利要求1所叙的多工位平面运动机构；其特征在于该机构由横向溜板与轴向溜板组成。横向溜板的运动通过链轮与链条的传动实现，链条成直线固定在一侧导轨上，并与安装在电机—减速器传动轴上的链轮相啮合，电机、减速器固定在横向溜板上。轴向溜板的运动通过螺旋副传动实现，螺旋副的螺母固定在注射成型机的底座上，注射成型机安装在轴向溜板上，螺旋副的螺杆与电机相连，电机安装在横向溜板上。

5.如权利要求1所述的硫化装置是两端带有法兰的中空夹套型圆柱体型，其特征在于夹套的夹层中设有热油流道隔板。

6.如权利要求1所述的硫化装置其特征在于可制成不同长度的单元，视制品的长度作积木式配合。

7.如权利要求1所述的螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的一步法生产设备，其特征在于一台注射成型机可与一台或多台硫化装置配合安装、使用。

8.如权利要求1所述的螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的一步法生产设备，其特征在于更换模具系统的形状，可制成不同形状的制品，如螺旋形、筒形、方形、园形、柱形、椭圆形等。

9.一种螺杆泵(螺杆钻具)定子橡胶衬套的一步法生产方法，所用生产设备包括可移动的旋转注射成型机、硫化装置、模具系统、抽真空系统和热油恒温加热系统。所述方法包括下述步骤：将所述橡胶衬套所需的物料经旋转注射成型机的加料口加入，经转动螺杆的旋转、挤压、塑化后经旋转注射成型机的物料喷嘴注入装在硫化装置中的模具流道口中，用安装在流道口处的测压传感器检测到注射压力达到某一预先设定的压力值时(该预定值表明模具型腔中已注入预定量的物料)，注射成型机停止运转和注射。同时旋转注射成型机的轴向运动装置启动，旋转注射成型机喷咀与模具脱离。然后按设定的硫化温度向硫化装置的夹套中输送恒温热油，对橡胶制品实施恒温硫化程序。旋转注射成型机开始注射物料的同时启动抽真空系统，对模具型腔内抽真空。

10.如权利要求7所述的中空橡胶衬套的一步法生产方法，其特征在于，在模具的流道口处设有一园球与园锥型座相配合的保压装置。

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