[發明專利]一種多層復合防偏磨連續抽油桿及其制備裝置和方法

有效

• 申請號: 201410264787.2
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104060944B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王瑞星;崔昌瑞;吳永太;李強
• 申請（專利權）人: 勝利油田新大管業科技發展有限責任公司
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;B32B33/00;B32B5/26;B29C70/52
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司37107
• 代理人: 羅文遠

1.一種多層復合防偏磨連續抽油桿，其特征是：在纖維增強樹脂基體復合材料桿體的外表面的一段或幾段覆有一層熱固性耐磨層（D），所述的熱固性耐磨層（D）為聚氨酯、氟碳涂層、改性環氧樹脂、乙烯基脂樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂中的一種制成，熱固性耐磨層（D）的厚度為0.5～10mm，所述的纖維增強樹脂基體復合材料桿體采用的纖維為玻璃纖維、碳纖維或玄武巖纖維的一種或多種制成，采用多層復合纏繞與拉擠或者編織與拉擠的制造工藝，由內到外依次是內層縱向纖維（A），纏繞層或編織層（B），外層縱向纖維（C），所有纏繞層、編織層和縱向纖維均為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維中的一種，采用的樹脂基體為環氧樹脂、聚氨酯樹脂或乙烯基酯樹脂的一種，制成的桿體的連續長度為0～5000m。

2.一種多層復合防偏磨連續抽油桿的制備裝置，包括放絲架（1）、預熱系統（2）、纏繞機或編織機（3）、注射機（5）、注射模具（4）、模具冷卻裝置（6）、拉擠模具（7）、模具加熱裝置（8）、控制部分（9）、后固化加熱爐（10）、牽引裝置（11）、卷繞裝置（14）組成注射拉擠成型設備，在注射模具（4）的底部裝有一或兩個注膠嘴（4.1），頂部裝有一或兩個真空嘴（4.2），真空嘴（4.2）外接真空管，真空管與真空罐連接；所述的注射機（3）通過底部的注膠嘴（4.1）向注射模具內部注入樹脂基體膠液（4.3）；其特征是：在內層縱向纖維（A）與外層縱向纖維（C）之間使用編織機或纏繞機（2）編織一層增強的纏繞層或編織層（B），注射拉擠成型設備的牽引裝置（11）和卷繞裝置（14）之間設置有一臺熱固性樹脂噴涂設備（12）和固化裝置（13），利用熱固性樹脂噴涂設備（12）在成型抽油桿體的一段或幾段的表面附著一層熱固性耐磨層，然后經過固化裝置（13）固化，形成纖維增強復合材料防偏磨連續抽油桿；所述的熱固性樹脂噴涂設備（12）包括樹脂泵（12a）、靜態混料器（12b）、過濾板（12c）、樹脂腔（12d）、過濾器（12e）、噴嘴（12f）、加熱器（12g），樹脂泵（12a）的輸出端連接到靜態混料器（12b），靜態混料器（12b）的下端通過過濾板（12c）與樹脂腔（12d）連通，靜態混料器（12b）的外部設有加熱器（12g），過濾板（12c）的下端設有噴嘴（12f），所述的樹脂腔（12d）的兩側設有過濾器（12e）。

3.根據權利要求2所述的多層復合防偏磨連續抽油桿的制備裝置，其特征是：所述的噴嘴（12f）由樹脂流道（12h）和噴射孔板（12i）組成，所述的樹脂流道（12h）采用360度螺旋結構，噴射孔板（12i）采用錐度星形噴孔結構。

4.根據權利要求2所述的多層復合防偏磨連續抽油桿的制備裝置，其特征是：所述的纏繞機包括控制系統（3a），伺服電機（3b），減速機（3c），雙軸換向系統（3d），纏繞纖維放置盤（3e），張緊裝置（3f），纖維放置軸（3g），伺服電機（3b）通過減速機（3c）連接雙軸換向系統（3d），雙軸換向系統（3d）的兩端分別連接纏繞纖維放置盤（3e），纏繞纖維放置盤（3e）的外側通過張緊裝置（3f）連接纖維放置軸（3g）。

5.根據權利要求2所述的多層復合防偏磨連續抽油桿的制備裝置，其特征是：所述的編織機包括控制系統（3a）、伺服電機（3b）、減速機（3c）、張緊裝置（3f）、纖維放置軸（3g）、纏繞分軸驅動系統（3h）、纏繞軸換向系統（3i），伺服電機（3b）通過減速機（3c）連接纏繞分軸驅動系統（3h），纏繞分軸驅動系統（3h）與纏繞軸換向系統（3i）連接，纏繞軸換向系統（3i）外側通過張緊裝置（3f）連接纖維放置軸（3g）。

6.一種多層復合防偏磨連續抽油桿的制作方法，其特征是包括以下步驟制成：

（a）從放絲架（1）引出多束纖維，在牽引裝置（11）的牽引下經過注射模具（5），注射模具（5）內充滿注射機（4）注入的樹脂基體膠液（4.3），樹脂基體為環氧樹脂、乙烯基酯樹脂或聚氨酯樹脂；

（b）在內層縱向纖維（A）與外層縱向纖維（C）之間使用編織機或纏繞機（2）編織一層增強的纏繞層或編織層（B），其中，通過纏繞機（3）纏繞一層或多層0.1～2mm厚度，纏繞角度為15～85°的纏繞層；或者使用編織機（3）在內層縱向纖維（A）與外層縱向纖維（C）之間，纏繞一層或多層厚度為0.1～2mm，交叉角度為15～85°的編織層；

（b）經注射模具（4）內膠液浸漬的纖維束再經過拉擠模具（7）固化成型，拉擠模具（7）的入口處設有模具冷卻裝置（6），用于降低模具入口溫度，避免模具溫度傳導至注射模具（5）；在拉擠模具（7）周圍、模具冷卻裝置（6）的后面，分布有模具加熱裝置（8），在2～4段加熱，固化溫度在95～180℃之間，呈梯度升溫方式，拉擠速度在0.08～1.5米/分鐘之間，拉擠出復合材料桿體；拉擠出的復合材料桿體進入后固化加熱爐（9）進行熱應力處理及后固化，后固化結束，通過牽引裝置（11）；

（c）在注射拉擠設備的牽引裝置（11）和卷繞裝置（14）之間，設置一臺套熱固性樹脂噴涂設備裝置（12）和固化裝置（13），利用塑料擠出裝置（12）在成型抽油桿體上的一段或幾段的表面附著一層熱固性耐磨層，然后經過固化裝置（13）；經充分固化后，利用卷繞裝置（11）將其卷繞在直徑為1.5m～3.5m的圓盤上。