專利名稱：往復(fù)泵橡膠活塞及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種應(yīng)用于石油、地質(zhì)鉆探及其它領(lǐng)域往復(fù)泵橡膠活塞和制造方法。
目前在鉆井過程中，鉆井泵使用的活塞可分為三大類型。一、丁睛膠-MC尼龍環(huán)活塞;二、丁睛膠一棉夾布橡膠墊環(huán)活塞;三、聚氨酯活塞。(附圖一)一、丁睛膠-MC尼龍環(huán)活塞由活塞唇部[1]-丁睛膠與活塞根部[2]-MC尼龍環(huán)組成。這種活塞在MC尼龍環(huán)與唇部結(jié)合處磨損嚴(yán)重。在軸向力和溫度作用下，由于MC尼龍和丁睛膠性能的差異，導(dǎo)致唇部膨脹變形大，膨脹后增加了對(duì)缸壁的比壓，產(chǎn)生極大的壓力，致使靠近MC尼龍環(huán)的唇部被擠入尼龍環(huán)和缸套的間隙中而被“啃壞”。另外，MC尼龍?jiān)诟邷叵聼嶙冃螠囟蕊@著下降，因此，高壓鉆井時(shí)，MC尼龍環(huán)容易由于溫度高引起熱變形大，從而影響了活塞的使用壽命。
二、丁睛膠一棉夾布橡膠墊環(huán)活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用吸水性強(qiáng)的棉纖維帆布作根部，其制造工藝是先將棉帆布剪成同心園狀，涂膠后將多層同心園狀帆布粘合在一起，然后放入模具中與唇部膠料一道硫化。這種結(jié)構(gòu)在工作一段時(shí)間后，作為根部的同心園狀帆布外徑上暴露出很多徑向棉纖維線頭，在工作過程中，每個(gè)線頭都象毛細(xì)管一樣，吸水滲入纖維內(nèi)部使織物膨脹，最終導(dǎo)致活塞根部結(jié)構(gòu)松散瓦解使夾層與夾層之間脫落，影響了活塞使用壽命的進(jìn)一步提高。
三、聚氨酯活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是活塞唇部為聚氨酯，這種活塞在工作中，由于摩擦溫度往往超過聚氨酯的許可長(zhǎng)期工作溫度，造成活塞先期老化，活塞唇部分層剝落失效。
美國(guó)專利US3，719，366，其根部是帶狀纖維簾布繞成螺旋形狀，纖維線頭是按一定角度徑向分布的，而根部帶狀纖維簾布是在模具中由粘結(jié)劑浸漬粘結(jié)成型的。
目前活塞在根部的選材上，存在嚴(yán)重缺陷，在制造方法上，普遍采用低壓硫化成型工藝，這就使得目前的活塞僅僅適用于中、低工作泵壓[15-20MPa]，而不適應(yīng)于高工作泵壓[25-35MPa]。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述缺點(diǎn)，提出一種適用于高工作泵壓使用的往復(fù)泵橡膠活塞，它克服了丁睛膠一棉夾布橡膠墊環(huán)活塞由于棉線頭吸水造成活塞根部膨脹松散瓦解現(xiàn)象;活塞皮碗在低壓下硫化成型的制造工藝與高工作泵壓下使用的不相適應(yīng)的狀況。增強(qiáng)活塞根部，提高活塞質(zhì)量，使之適應(yīng)高壓噴射鉆井工藝的技術(shù)要求。
本發(fā)明是采用不吸水或吸水性較小的聚酯纖維簾布預(yù)定形式增強(qiáng)結(jié)構(gòu)和唇部膠料經(jīng)篩分、精煉、真空處理及活塞根部和唇部采用整體高壓硫化工藝技術(shù)。
根據(jù)不同的活塞尺寸，按一定角度裁剪聚酯纖維簾布，進(jìn)行清理、烘干與防水處理，刷膠后卷成園圈狀再將其放入專用模具內(nèi)擠壓成矩形斷面的園環(huán)狀，實(shí)現(xiàn)活塞根部結(jié)構(gòu)預(yù)定型，根部長(zhǎng)度為10-30mm，然后再放在活塞皮碗模具內(nèi)與活塞唇部膠料一起高壓硫化成型。膠料在硫化前，需經(jīng)篩分、精選、精煉、真空處理以凈化膠料，除去雜質(zhì)，把氣泡與空穴減少到最少程度。
預(yù)定形式的活塞根部結(jié)構(gòu)，聚酯纖維簾布的纖維線呈園周分布。采用本項(xiàng)措施，即使磨損后根部露出纖維線頭，也較其它方法把帆布切成同心園狀，纖維線徑向分布的線頭大量減少，并經(jīng)防水處理，避免了形成毛細(xì)管吸水膨脹而導(dǎo)致根部結(jié)構(gòu)松散瓦解。
本發(fā)明的另一方面是提供制造這種根部增強(qiáng)型活塞的工藝方法。根據(jù)這種方法，聚酯纖維簾布根部預(yù)定型后再與經(jīng)處理的活塞唇部膠料一道高壓硫化。高壓硫化時(shí)，施加于每只活塞上的壓力至少等于活塞在額定泵壓工作時(shí)，活塞皮碗所承受的實(shí)際壓力[25-35MPa]，硫化壓力為25-100MPa。這樣可使活塞皮碗致密嚴(yán)實(shí)，以免殘留氣泡或徽小空穴在應(yīng)力循環(huán)過程中反復(fù)變形而形成原始裂紋，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象。
按本發(fā)明制造的活塞，可以大大提高活塞使用壽命，不僅適用中、低工作泵壓，而且特別適用高壓噴射鉆井工藝的技術(shù)要求。


圖1、活塞結(jié)構(gòu)示意圖1、活塞唇部;2、活塞根部圖2、聚酯纖維簾布處理涂膠后的卷成方法示意3、活塞根部預(yù)壓成型示意圖實(shí)施例首先對(duì)聚酯纖維簾布根據(jù)不同的活塞尺寸，按一定角度裁剪并進(jìn)行清理，烘干與防水處理，刷粘合膠后按圖二所示方法卷成同心園狀，其次，按圖三所示方法對(duì)同心園狀的聚酯纖維簾布擠壓預(yù)定型，第三，對(duì)活塞唇部膠料進(jìn)行篩分，精選，精煉，真空處理，最后將預(yù)定型的活塞根部與經(jīng)處理好的活塞唇部膠料一道，在硫化機(jī)上進(jìn)行高壓硫化壓力為25-100MPa]。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)泵橡膠活塞及其制造方法。其特征在于活塞根部采用聚酯纖維簾布涂粘合膠后卷成同心園狀，使纖維線呈園周分布并預(yù)壓成型；活塞唇部膠料經(jīng)精煉與真空處理；活塞根部和唇部采用整體高壓硫化工藝。
2.按權(quán)利要求1所述的活塞及其制造方法，其特征在于活塞包括一個(gè)10-30mm的根部，它是由不吸水或吸水率較低的聚酯纖維簾布制成，并經(jīng)防水處理。
3.按權(quán)利要求1或2所述的活塞及其制造方法，其特征在于根部在與唇部硫化前先擠壓成預(yù)定形狀。
4.按權(quán)利要求1所述的活塞及其制造方法，其特征在于活塞唇部膠料需經(jīng)篩分、精煉、真空處理。
5.按權(quán)利要求1所述的活塞及其制造方法，其特征在于每只活塞的根部與唇部在整體硫化時(shí)，施加于其上的壓力至少等于活塞在額定泵壓下工作時(shí)，活塞皮碗所承受的實(shí)際壓力，硫化壓力范圍為25-100MPa。
6.具有權(quán)利要求2、3中任何一項(xiàng)所述的根部的活塞。
7.一種本質(zhì)上按權(quán)利要求4、5所述活塞的制造方法。
全文摘要
本發(fā)明是一種根部增強(qiáng)型往復(fù)泵橡膠活塞及其制造方法，用于石油、地質(zhì)鉆探及其它領(lǐng)域的往復(fù)泵上。其特征是活塞根部采用聚酯纖維簾布涂粘合膠卷成同心圓狀，使纖維線呈圓周分布并預(yù)壓成型；活塞唇部膠料經(jīng)精煉與真空處理；活塞根部和唇部采用整體高壓硫化工藝。由于采用這種方法，活塞根部得到增強(qiáng)，唇部耐疲勞性能提高，質(zhì)量好，壽命長(zhǎng)，特別適用于高壓噴射鉆井。
文檔編號(hào)F04B15/00GK1051230SQ9010628
公開日1991年5月8日 申請(qǐng)日期1990年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月13日
發(fā)明者周鳳石, 張慧峰, 谷祖德 申請(qǐng)人:勝利石油管理局鉆井工藝研究院