作者:廖洋 吴静 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2013-6-20 9:42:16
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青岛科技大学:让塑化与成型连续进行
 
【科学网 廖洋 通讯员吴静报道】等壁厚螺杆泵是目前油田广泛采用的一种高效机采设备。但在其制造过程中,如何才能把厚度为6毫米的橡胶均匀注入到直径10厘米、长7米多的泵体管内部,是个非常棘手的问题。
 
青岛科技大学副教授宗殿瑞团队耗时5年终于在近期解决了这一业界难题。采用他们研发的低温连续挤压工艺和LCE108型螺杆泵橡胶定子成型装置可使挤出塑化与注射成型、硫化成型在同一台设备上连续进行。采用该技术制造的等壁厚定子螺杆泵目前已进入产业化阶段。
 
据介绍,等壁厚定子螺杆泵弥补了常规螺杆泵定子技术的不足,将易损部件厚薄不均的橡胶衬套设计成均匀壁厚的橡胶补套,可延长螺杆泵的检泵周期、提高井下泵效。但橡胶流动性较差、弹性好,要把橡胶压入直径10厘米、长7米多的细管里面则非常困难。一方面,你给它多大压力,它就能产生多大的反作用力;另一方面,温度一旦降低,胶料流动就更加困难,会因半路熟化而彻底不流动。国外企业采用系统复杂且庞大的橡胶注射机来完成这一过程,但整机价格高达1500万元。国内企业则都依靠土办法,用压力机一次次的把胶料压入到泵管内,效率低,产品质量没有保障。
 
宗殿瑞科研团队提出了新的想法,他们考虑使用普通的橡胶挤出机通过口模直接挤入芯轴内部。
 
挤出机是一种螺旋挤出装置,能挤出胶管、胶片、电线电缆等制品,但用到胶料的注射上却只能制造一些简单制品。挤出机一般压力比较低,用它能实现均匀注胶吗?所有人对此都持怀疑态度。
 
但宗殿瑞认为,挤出机也有自身优点,比如说挤出的胶料都是新鲜的,黏度不会发生变化,温度则可以随意调节,对于胶料的流动性可以实时监控和调整。但低温低压下胶料是否能真如科研人员所愿最终充满整个管道?这还是个求知数。
 
为了这一想法,青科大专门组建了一支集机械设计、机械制造、电器控制、自动化、计算机和橡胶工艺等各类优秀人才的科研队伍,进行多次尝试,耗时5年,最终在优化工艺、装配以及配方的情况下,经过特殊设计的挤出锁紧硫化装置可以进行增压注射橡胶内衬,胶料在低温、低压下“顺从”地充满了整个泵体管模腔。
 
记者了解到,这一低温连续挤压工艺具有良好的创新性,生产成本大幅降低,应用于大型工程橡胶制品生产时,有着比普通橡胶注射机更为优良的性能。它克服了普通注射机加硫化罐的间歇式生产限制,使挤出塑化与注射成型、硫化成型在同一台设备上连续进行,开创了大规格高聚物注射制品加工的“间歇式生产+连续性生产”的新型生产模式。此工艺和装置的研制成功,为我国及世界范围内大型橡胶注射制品提供了一种新方法。2012年11月,该成果通过技术鉴定。目前,采用该设备和工艺生产的等壁厚定子螺杆泵在长龙橡塑机械有限公司、东营现河采油厂、胜利油田渤海钻井公司等均有应用,受到业界好评。
 
据统计,我国各大油田在2011年每年需单螺杆深井抽油泵约为3000台。每根螺杆泵的橡胶内衬层的使用寿命大概为180小时,螺杆泵钻探一口井每年大概需要更换50次定子内胶料,定子注胶的数量在12.5万次左右,按照每次注胶所得纯利2500元计算,每年注胶可获经济效益达3亿多元。
 
 
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