RU2803618C1

RU2803618C1 - Method of manufacturing screw conveyor

Info

Publication number: RU2803618C1
Application number: RU2022128980A
Authority: RU
Inventors: Александр Олегович Борисов; Екатерина Алексеевна Низаметдинова
Original assignee: Александр Олегович Борисов; Екатерина Алексеевна Низаметдинова
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-09-18

Abstract

FIELD: hydraulic fracturing.

SUBSTANCE: invention can be used in the manufacture and repair of screw conveyors used for hydraulic fracturing. Pre-cut screw blades are welded in straight sections into a continuous spiral and welded to the base pipe mounted on the shaft. The first sections of the spiral are attached to the beginning of the base pipe. The entire screw structure is sequentially assembled and welded by imparting rotational movement to the shaft at a constant speed. The resulting screw conveyor is heated to 300°C in the furnace, then again installed on a rotating shaft and the screw spiral is welded with a high-alloyed electrode wire with a carbon content of 3.5 wt.%.

EFFECT: surfacing of a high-alloy additive on the screw spiral provides an increase in the service life of the screw conveyor.

1 cl

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве шнековых транспортеров, используемых для осуществления гидравлического разрыва пласта.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the production of screw conveyors used for hydraulic fracturing.

Известен способ изготовления шнека, при котором витую часть конструкции транспортера (спираль) изготавливают отдельно и полностью. Спираль устанавливают на валу, для чего используют растяжитель. Нижнюю или верхнюю часть спирали прихватывают к валу, а за другой конец витой части тянут, и, таким образом, собирают всю конструкцию шнекового транспортера. Перед установкой спирали заблаговременно подбирают зазоры, чтобы не допустить несимметричность изделия. Усилия прижатия и растяжения считают равным не менее пятидесяти процентов шага витков шнековой спирали. Прикладывая усилия прижима к поверхности, руководствуются участком приложения усилий прижима, равным не менее одного шага витка (А.С. №1569048).There is a known method for manufacturing a screw, in which the twisted part of the conveyor structure (spiral) is manufactured separately and completely. The spiral is installed on the shaft, for which a stretcher is used. The lower or upper part of the spiral is grabbed to the shaft, and the other end of the twisted part is pulled, and thus the entire structure of the screw conveyor is assembled. Before installing the spiral, the gaps are selected in advance to prevent the product from being asymmetrical. The pressing and tensile forces are considered to be equal to at least fifty percent of the pitch of the auger spiral turns. When applying clamping forces to the surface, they are guided by the area of application of clamping forces equal to at least one turn pitch (A.S. No. 1569048).

Одним из серьезных недостатков такого способа является невозможность изготовления шнеков с более толстой толщиной стенки, с большим диаметром, а также необходимость дополнительного оборудования для растяжения спирали в случае ее удлинения.One of the serious disadvantages of this method is the impossibility of manufacturing screws with a thicker wall thickness, with a larger diameter, as well as the need for additional equipment to stretch the spiral if it is elongated.

Известен способ ремонта шнековых транспортеров, согласно которому на спираль винтовых или прессовых шнеков припаивают покрытие с большими износостойкими свойствами, чем основной металл транспортера. На это же покрытие сверху еще раз наносят слой припоя из твердого сплава для увеличения срока службы шнека (ФРГ N 3234710, кл. В23 1/12).There is a known method for repairing screw conveyors, according to which a coating with greater wear-resistant properties than the base metal of the conveyor is soldered onto the spiral of screw or press screws. A layer of hard alloy solder is once again applied to the same coating on top to increase the service life of the screw (Germany N 3234710, class B23 1/12).

Высокая точность изготовления припаянного покрытия позволяет отказаться от всех видов механической обработки и быть годным данному креплению для эксплуатации. Однако отсутствие полной пропайки по всей площади граничащих поверхностей является недостатком данного способа. Несплавление может привести как к частичному осыпанию припаянной поверхности, так и к полному разрушению образованного соединения. К тому же не осуществляется какая-либо термическая обработка пропаянной площади, что непосредственно влияет на прочность и долговечность соединения.The high precision of manufacturing of the soldered coating makes it possible to avoid all types of mechanical processing and make this fastener suitable for use. However, the lack of complete soldering over the entire area of the adjacent surfaces is a disadvantage of this method. Failure to fusion can lead to either partial shedding of the soldered surface or complete destruction of the formed joint. In addition, no heat treatment of the soldered area is carried out, which directly affects the strength and durability of the connection.

Известен способ изготовления шнека, где собирается спираль, состоящая из многочисленных секторов, длина которых зависит от длины вала, на котором они будут закрепляться при помощи сварки. Вал осуществляет вращение, для удобства и простоты сборки шнека, образующую спирали направляют перпендикулярно к оси вращающегося вала. Первую лопасть приваривают к верхней точке вала, далее устанавливают остальные зоны и, благодаря вращению вала, последовательно приваривают их к нему. Крайнюю лопасть транспортера надежно приваривают к цилиндрическому валу, однако витки у вершины шнека лишь прихватывают к валу в нескольких точках. После прихватки первого витка ось вала разрезается под углом, на который будет подниматься спираль, и поворачивают в обратную сторону, после чего время от времени происходит перемещение вала на величину, равную половине шага витка спирали в продольном направлении для последующего приваривания во внутреннюю поверхность каждого сегмента спирали (патент RU №2361692).There is a known method for manufacturing a screw, where a spiral is assembled, consisting of numerous sectors, the length of which depends on the length of the shaft on which they will be fixed by welding. The shaft rotates; for convenience and ease of assembly of the screw, the spiral forming element is directed perpendicular to the axis of the rotating shaft. The first blade is welded to the top point of the shaft, then the remaining zones are installed and, thanks to the rotation of the shaft, they are sequentially welded to it. The outermost blade of the conveyor is securely welded to the cylindrical shaft, but the turns at the top of the auger only grab onto the shaft at several points. After tacking the first turn, the shaft axis is cut at the angle at which the spiral will rise and turned in the opposite direction, after which from time to time the shaft moves by an amount equal to half the pitch of the spiral turn in the longitudinal direction for subsequent welding into the inner surface of each spiral segment (RU patent No. 2361692).

Недостатками данного изобретения являются: сложная схема изготовления шнековой спирали; появление зон скопления напряжений в местах, где вал сгибается; истощение ресурса шнека.The disadvantages of this invention are: a complex scheme for manufacturing a screw spiral; the appearance of stress accumulation zones in places where the shaft bends; depletion of the auger resource.

Задачей изобретения является создание способа изготовления шнекового транспортера с достижением следующего технического результата: повышение ресурса работы шнекового транспортера в абразивной среде за счет повышения его прочностных характеристик методом наплавки.The objective of the invention is to create a method for manufacturing a screw conveyor with achieving the following technical result: increasing the service life of a screw conveyor in an abrasive environment by increasing its strength characteristics by surfacing.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления шнекового транспортера осуществляют сваривание предварительно вырезанных шнековых лопастей прямолинейными участками в непрерывную спираль и приварку ее к трубе-основанию, которую устанавливают на валу. Первые участки спирали прихватывают к началу трубы основания и проводят последовательную сборку и сварку всей конструкции шнека путем сообщения валу вращательного движения с постоянной скоростью. Полученный шнековый транспортер нагревают до 300°С в печи, затем снова устанавливают на вращающийся вал и осуществляют наплавку спирали шнека высоколегированной электродной проволокой с содержанием углерода 3,5 мас.%.This technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a screw conveyor, pre-cut screw blades are welded in straight sections into a continuous spiral and welded to a base pipe, which is installed on the shaft. The first sections of the spiral are grabbed to the beginning of the base pipe and the entire screw structure is subsequently assembled and welded by imparting rotational motion to the shaft at a constant speed. The resulting screw conveyor is heated to 300°C in a furnace, then installed again on a rotating shaft and the screw spiral is welded with high-alloy electrode wire with a carbon content of 3.5 wt.%.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Трубу-основание шнека размещают на вращающемся валу. Посегментно собирают спираль на трубу-основание. Осуществляют приваривание спирали на трубу. Далее отправляют полученный шнековый транспортер в печь, выдерживают его для нагрева до заданной температуры (300°С). После операции предварительного подогрева размещают шнек на вращающемся валу и, не позволяя ему остыть, осуществляют наплавку проволокой или электродом с высоким содержанием углерода 3,5 мас.%.The base pipe of the auger is placed on a rotating shaft. The spiral is assembled segment by segment onto the base pipe. Weld the spiral onto the pipe. Next, the resulting screw conveyor is sent to the oven and kept for heating to a given temperature (300°C). After the preheating operation, the screw is placed on a rotating shaft and, without allowing it to cool, surfacing is carried out with wire or an electrode with a high carbon content of 3.5 wt.%.

Такой режим наплавки позволяет немного перемешаться с основным металлом, но не сильно изменять его свойства. Получаемая поверхность спирали увеличивает износостойкость транспортера в 2,5 раза. Предварительный подогрев обеспечивает лучшую перемешиваемость проволоки с основным металлом, минимизирует наличие трещин в наплавленном металле, что уменьшает абразивный износ, а, следственно, увеличивает ее срок эксплуатации. Толщина стенок увеличивается, что увеличивает срок службы шнекового транспортера, а после того как слой наплавки стирается, его снова можно наплавить.This surfacing mode allows you to mix it a little with the base metal, but not greatly change its properties. The resulting spiral surface increases the wear resistance of the conveyor by 2.5 times. Preheating ensures better mixing of the wire with the base metal, minimizes the presence of cracks in the deposited metal, which reduces abrasive wear and, consequently, increases its service life. The wall thickness increases, which increases the service life of the screw conveyor, and after the surfacing layer is erased, it can be welded again.

Claims

A method for manufacturing a screw conveyor, including welding pre-cut screw blades in straight sections into a continuous spiral and welding it to a base pipe, which is installed on the shaft, while the first sections of the spiral are grabbed to the beginning of the base pipe and the entire structure of the screw is subsequently assembled and welded by messages to the shaft of rotational movement at a constant speed, characterized in that the resulting screw conveyor is heated to 300°C in a furnace, then installed again on the rotating shaft and the screw spiral is welded with high-alloy electrode wire with a carbon content of 3.5 wt.%.