热固性复合材料与热塑性材料复合的抽油杆制备装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种石油开采部件的制造方法及其制造设备，尤其是一种石油开 采中使用的抽油杆的制备技术，具体地说是一种热固性复合材料与热塑性材料抽油杆制备 装置。
【背景技术】
[0002] 到目前为止，油田开采仍W抽油机驱动抽油杆往复运动方式为主，抽油杆材料仍 采用金属材料。金属抽油杆在使用中暴露出的局限性，根本还在于其材料本身易断裂、易磨 损、易腐蚀、易脱扣和能耗高等不良特性。由于抽油杆受力状态复杂、工作环境恶劣，利用新 材料替代金属抽油杆难度很大。
[0003] 而热固性材料与热塑性材料具有耐腐蚀、重量轻、连续无接髓、表面被覆耐磨层等 优良性能，能最大程度发挥碳纤维连续抽油杆技术优势。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是针对现有的金属材料抽油杆存在的易断裂、易磨损、易腐蚀、 易脱扣和能耗高的问题，设计一种利用热固性复合材料和热塑性材料复合的抽油杆的制备 设备。
[0005] 本实用新型的技术方案是：
[0006] -种热固性复合材料与热塑性材料复合的抽油杆制备装置，其特征是它由放置热 固性复合材料的纤维纱架1、树脂浸溃槽2、预成型模4、单头正反转缠绕机5、包覆器6、热固 化模具7、热塑性材料包覆机、冷却装置11、牵引机12、收卷机13和电控系统14组成，牵引机 12将热固性复合材料纤维从纤维纱架1中引出，进入树脂浸溃槽2中进行浸溃，经过树脂浸 溃的热固性复合材料纤维经过安装在树脂浸溃槽出口端安装的漉轮3挤胶后进入预成型模 4中进行预成型，预成型后再经过一台或几台单头正反转缠绕机5进行正反向斜向缠绕，再 进入包覆器6中进行纵向纤维的包覆，形成中屯、有纵向纤维，表面有斜向缠绕纤维和纵向纤 维包覆的抽油杆，送入热固性模具7中进行固化得到热固性材料抽油杆，所述的热固性模具 7具有=个不同的加热区8;热固性材料抽油杆再送入热塑性材料包覆机中进行热塑性材料 包覆，经过热塑性材料包覆后的抽油杆送入冷却装置11进行冷却后在牵引机12的牵引下送 入收卷机13中进行收卷包装;各部件和装置均受控于所述的电控系统14。
[0007] 所述的S个不同的加热区8的加热溫度分别为：100-120°C、155-170°C和145-165 °C。
[000引所述的热塑性材料包覆机为塑料挤出机9或注塑机10。
[0009] 本实用新型的有益效果：
[0010] 本实用新型实现了 W塑代钢，所制备的抽油杆具有重量轻、强度大、不会腐蚀、耐 磨损的优点，重量仅为同直径钢制抽油杆的1/3不到，抗拉强度和抗剪强度略高于金属抽油 杆，耐腐性优于钢制抽油杆，耐磨性比钢质抽油杆提高2倍W上。使用中不会出现脱扣现象 (愣实现无扣连接）。由于重量轻能节约大量能源。
[0011] 本实用新型方法简单易行，经过多层多向缠绕复合，充分发挥的两种材料的性能。 综合效果好，可大幅度降低使用成本。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的制备装置的组成示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0014] 实施例一。
[001引如图1所示。
[0016] -种热固性复合材料与热塑性材料复合的抽油杆制备方法，它包括W下步骤：
[0017] 首先，利用牵引机12将热固性复合材料纤维从纱架1中引出，进入树脂浸溃槽2中 进行浸溃，控制牵引速度在0.2-1.0毫米/秒；
[0018] 其次，使经过树脂浸溃的热固性复合材料纤维经过漉轮3(即胶量控制器)挤胶后 进入预成型模4中形成热固性复合材料纤维与树脂的纵向复合忍材；
[0019] 第=，在预成型后的纵向复合忍材表面利用正反转缠绕机5进行正反向斜向缠绕 形成厚度为1-5毫米、正反向螺旋形缠绕层，得到表面带有缠绕层的纵向复合忍材;其中：正 缠与反缠比为1:1，间距为100/100-1000/1000,控制夹角在20-85度之间，缠绕速度在5-50 转/分；
[0020] 第四，再在表面带有缠绕层的纵向复合忍材包覆一层厚度为1-10毫米的纵向纤维 层，得到半成品忍材；
[0021] 第五，将半成品忍材送入热固化模具7中进行固化，经过=段固化，控制固化度不 超过96%;
[0022] 第六，将经过固化的半成品忍材送入热塑螺杆机9或热塑注塑机10中在其表面进 行注塑包覆，包覆厚度为0.5-10毫米，得到热固性与热塑性材料复合的抽油杆；
[0023] 最后，将得到的抽油杆经冷却装置11冷却后送入收卷机13收卷包装即得到本实用 新型的抽油杆。
[0024] 所得的抽油杆的技术指标为:_
[00巧]详述如下：
[00%]由上可见，本实用新型的制备方法可分为二个阶段：
[0027]第一阶段:热固性材料拉挤及正反转缠绕工艺。
[0028] 由牵引机从纱架I中引出纤维(速度在0.2-lmm范围）进入浸胶槽2,纤维浸溃后进 入胶量控制器(漉轮3)，纵向纤维通过预成型模4形成一定形状的纵向纤维与树脂基复合 后，在纵向纤维表面层用单头缠绕作正反转横向纤维缠绕，在纵向纤维表面层用单头缠绕 机作正反转横向纤维缠绕正缠与反缠比为1:1，间距为100/100-1000/1000,控制夹角在 20-85度之间，缠绕速度在5-50转/分，然后再经过一层纵向纤维包覆在正反缠绕纤维表 面。根据制品强度要求纵向包覆层的可控制厚度在1-10毫米之间，再进入成型加热固化模 具，模具溫度控制区域分S个区域：1)区100-120摄氏度，2)区155-170摄氏度，3)区145-165摄氏度。固化度控制在85-95度之间。用牵引机从模具中牵引出制品，经过后固化系统 进一步固化，当热固性产品达到固化率达为96% W后，进入下一阶段的热塑性材料包覆。
[0029] 第二阶段:热塑性材料挤出工艺与热固性材料复合。
[0030] 当拉挤缠绕工艺结束后，牵引机器引出热固性线材产品，进行热塑复合。产品通过 热塑螺杆机9或热塑注塑机10复合，包覆厚度为0.5-10mm，可根据产品要求不同，也可采用 分段注塑复合。材料可为PP、尼龙、聚酷胺等其他热塑性材料，塑挤压供料速度及注塑速度， 与主机牵引速度为闭环控制，包覆后的抽油杆件，根据工艺要求可采用风冷或水冷方式11 将产品表面溫度降溫到室溫后进行收卷机12包装。采用无损超声波扫描方法在线检测热塑 性复合材料内部缺陷为气泡< 0.1，裂痕< 0.5。
[0031] 实施例二。
[0032] 如图1所示。
[0033] -种热固性复合材料与热塑性材料复合的抽油杆制备装置，它由放置热固性复合 材料的纤维纱架1、树脂浸溃槽2、预成型模4、单头正反转缠绕机5、包覆器6、热固化模具7、 热塑性材料包覆机、冷却装置IU风冷或水冷）、牵引机12、收卷机13和电控系统14组成，牵 引机12将热固性复合材料纤维从纤维纱架1中引出，进入树脂浸溃槽2中进行浸溃，经过树 脂浸溃的热固性复合材料纤维经过安装在树脂浸溃槽出口端安装的漉轮3挤胶后进入预成 型模4中进行预成型，预成型后再经过一台或几台单头正反转缠绕机5进行正反向斜向缠 绕，再进入包覆器6(可通过现有的模具实现）中进行纵向纤维的包覆，形成中屯、有纵向纤 维，表面有斜向缠绕纤维和纵向纤维包覆的抽油杆，送入热固性模具7中进行固化得到热固 性材料抽油杆，所述的热固性模具7具有S个不同的加热区8:100-120°C、155-170°C和145-l65°C;热固性材料抽油杆再送入热塑性材料包覆机(可采用塑料挤出机9或注塑机10)中进 行热塑性材料包覆，经过热塑性材料包覆后的抽油杆送入冷却装置IU风冷或水冷)进行冷 却后在牵引机12的牵引下送入收卷机13中进行收卷包装;各部件和装置均受控于所述的电 控系统14(可采用常规设计加 W实现）。
[0034] 本实用新型未设及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加 W实现。
【主权项】
1. 一种热固性复合材料与热塑性材料复合的抽油杆制备装置，其特征是它由放置热固 性复合材料的纤维纱架（1)、树脂浸渍槽(2)、预成型模(4)、单头正反转缠绕机(5)、包覆器 (6)、热固化模具(7)、热塑性材料包覆机、冷却装置(11)、牵引机(12)、收卷机(13)和电控系 统（14)组成，牵引机（12)将热固性复合材料纤维从纤维纱架（1)中引出，进入树脂浸渍槽 (2)中进行浸渍，经过树脂浸渍的热固性复合材料纤维经过安装在树脂浸渍槽出口端安装 的辊轮(3)挤胶后进入预成型模(4)中进行预成型，预成型后再经过一台或几台单头正反转 缠绕机(5)进行正反向斜向缠绕，再进入包覆器(6)中进行纵向纤维的包覆，形成中心有纵 向纤维，表面有斜向缠绕纤维和纵向纤维包覆的抽油杆，送入热固性模具(7)中进行固化得 到热固性材料抽油杆，所述的热固性模具(7)具有三个不同的加热区（8);热固性材料抽油 杆再送入热塑性材料包覆机中进行热塑性材料包覆，经过热塑性材料包覆后的抽油杆送入 冷却装置(11)进行冷却后在牵引机(12)的牵引下送入收卷机(13)中进行收卷包装;各部件 和装置均受控于所述的电控系统（14)。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的三个不同的加热区（8)的加热温度分别 为：100-120。(3、155-170。(3和145-165。(3。3. 根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的热塑性材料包覆机为塑料挤出机(9)或 注塑机(10)。4. 根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的热固化模具由三段不同的固化温度模 具组成，第一段为100-120°C，第二段为155-170°C，第三段为145-165°C，经达三段固化后的 固化度为85-95%。
【专利摘要】一种热固性复合材料与热塑性材料复合的抽油杆制备装置，其特征是它依次由放置热固性复合材料的纤维纱架（1）、树脂浸渍槽（2）、预成型槽（4）、单头正反转缠绕机（5）、包覆器（6）、热固化模具（7）、热塑性材料包覆机、冷却装置（11）、牵引机（12）、收卷机（13）和电控系统（14）通过抽油杆连成一体。本实用新型结构简单，制品性能优于钢质产品。
【IPC分类】B29C70/50, B29C53/72, B29C35/02, B29C45/14
【公开号】CN205112425
【申请号】CN201520829614
【发明人】程正珲, 程逸建
【申请人】南京诺尔泰复合材料设备制造有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年10月26日