专利名称：一种制造螺杆泵定子的方法
技术领域：
本发明涉及一种专门制造从深井中举升液体的泵，尤其涉及一种制造开采石油的泵定子的制造方法。
在稠油开采和聚合物驱油田的注入和开采中，螺杆泵的机械效率明显高于离心泵等其它机械设备。因此螺杆泵在油田注采生产中得到了越来越广泛的使用。然而螺杆泵的定子衬套是螺杆的核心部件，它直接影响泵的使用寿命、工作效率和制造成本。多年来，制造采油螺杆泵定子衬套使用的材料一直是丁腈橡胶类材料。制造方法也一直沿用以下工艺步骤1、确定橡胶配方后，把生胶放入炼胶机中混炼。
2、对定子壳体的内壁进行喷砂除锈处理，并涂粘结剂。
3、将涂好脱模剂的模芯固定在泵壳内，用铸胶机把混炼后的橡胶挤入定子壳体内。
4、送入硫化罐，用蒸汽加热硫化。
5、将模芯从定子中旋出(脱模)。至此完成定子的加工。
多年的生产实践表明采用上述材料和方法制造的螺杆泵定子有以下缺点和不足。
1、材料的耐磨性能差，因此限制了螺杆泵只能在500转/分以下运行，否则将无法达到预期的使用寿命。
2、采用上述工艺制造螺杆泵定子投资大，成本高，必须装备炼胶机、铸胶机和硫化罐等固定设备，才能完成上述工艺过程。采油用的螺杆泵要求压头高(大于10MPa)，定子长度都在4-8M之间，因而要求铸胶机的吨位和硫化罐的容量都较大。
3、采用上述材料和工艺制出的泵定子互换性能差，由于采油用的螺杆泵定子细长，导致挤铸压力和硫化温度难以控制，结果是，即使统一规格的定子衬套，其各自的收缩量也不同，这给用户带来了诸多麻烦和浪费，往往是定子衬套失效后，泵的转子也成了殉葬品。
4、采用上述材料和工艺制出的定子，其衬套与泵壳同心度差。这是；因为细长的模芯水平放置在壳体中容易出现挠度。这将导致泵在运行中产生附加扭矩，同时发生振动。
5、采用上述材料和工艺制出的定子衬套，初始扭矩大，并且在井下时常出现抱轴无法启动现象，这是由于橡胶材料的表面摩擦系数大，热稳定性能差造成的。
6、用上述材料和工艺制出的泵定子，单级压头低，每级不能超过0.35Mpa，否则抱轴，因此只能靠增加级数来满足扬程的要求，这又从另一方面增加了其制造成本。
本发明的目的在于1、研制出耐磨性能好的泵定子，从而在保证寿命的情况下适应高转数的需要。
2、寻找一种固定设备投资小，制造成本低廉的工艺方法。
3、研制出可以互换的螺杆泵定子(指同一规格的)。
4、研制出单级压头高(大于0.5MPa)且初始扭矩小的螺杆泵定子。
5、研制出同心度好，运行平稳的螺杆泵定子。
本发明是采取以下技术手段实现上述目的的。
首先在一个具有电热元件的恒温装置内，底部中间放有固定泵壳所设置的底座。
泵壳体中间有成型定子衬套的模芯，模芯下部连有扶正模芯的扶正堵头，模芯上端装有母和扶正支架。
螺母与固定模芯的扶正支架配合将模芯固定在泵壳体中心，扶正支架中间有为注胶和放气而设置的浇注孔，在上述装置中进行如下工艺步骤1、对泵壳内壁进行喷砂除锈处理。
2、对泵壳内壁均匀涂上Chemlook 218粘结剂。
3、将泵壳内壁均匀涂上脱模剂，或用高温黄油代替。
4、将模芯固定于泵壳内，并将泵壳置入恒温装置中。
5、启动恒温装置，对模芯预热，温度控制在100-120℃，时间为10-20分钟。
6、将聚氨酯预聚体放入容器内加热到85-110℃。
7、将固化剂(MOCA)加热到，104-110℃。
8、将固化剂与预聚体混合搅拌，搅拌时间30秒-1分钟，固化与预聚体的重量配比为12-17％。
9、将混合后的配液浇注于模芯与泵壳之间，然后盖上恒温装置的顶盖，进行固化。恒温装置温度控制在90-110℃，固化时间为30-60分钟。
10、从恒温装置中取出定子，并将模芯取出。
11、将脱模后的定子重新放回恒温装置进行熟化，温度为90-110℃，时间2-5小时，取出后即为成品。
用浇注型聚氨酯橡胶作，螺杆泵定子衬套材料，对于井温＜80℃的用AU2100AU2110和AU2200，AU2210，对于井温在80℃-100℃的AU2300，和AU2310。
本发明所介绍的制造采油螺杆泵定子的工艺方法与现有技术相比，具有以下优点1、省去了炼胶机、铸胶机和硫化罐等大型设备，同时也节省了厂房内的占地面积，每台螺杆泵定子平均造价由原来3000元/台，降低到1000元/台。
2、实验证明，采用本方法制出的定子，耐磨性能提高5-7倍，这使得研制高转速螺杆泵成为可能。
3、实验证明，采用本方法制造的定子单级承压能力比现有定子高四分之一以上，因此同一扬程的泵可比现有定子减少级数20％，另外由于聚氨酯表面摩擦系数小，使得初始扭矩明显下降，两项因素的结果可比现有定子节能15-20％。
4、由于模芯采用了垂直的固定方式，消除了其水平方向的重力，使做出的定子同心度好，避免了运转中的振动，同时具有良好的互换性。
采用浇注型聚氨酯橡胶作为采油螺杆泵定子衬套的材料，从而取代现有技术中的丁腈橡胶，聚氨酯是一种介于橡胶和塑料之间的高分子化合物，它具有优异的高耐磨性能(是橡胶的7-10倍)耐油、耐腐蚀性能是丁腈胶的4-5倍，高强度硬度范围广，抗冲击性和热稳定性能都十分优越。因此，浇注型聚氨酯橡胶是制造螺杆泵定子衬套的较理想材料。对于井温小于80℃的油井使用AU2100，AU2110，AU2200，AU221浇注型聚氨酯做螺杆泵衬套。对于井温更高的油井用AU2300及AU2310浇注型聚氯酯制作螺杆泵衬套，AU2300及AU2310的长期使用温度高达100℃，耐水性也很好。
实施例首先选一个内部有提供热量的电热元件的恒温装置，电热元件可通过电缆与控制屏电磁接触器连接，并在壳体一侧中间插有温度传感器的触头，连到温度控制仪上，底部装有为固定泵壳所设置的底座，泵壳体放在恒温装置中间，泵壳体中间有为成型定子衬套的模芯，模芯的下部连有扶正模芯的扶正堵头，模芯上端有螺母，它与固定模芯的扶正支架配合将模芯固定在泵壳体的中心，扶正支架中间有为注胶和放气而设置的浇注孔，上述恒温装置是定子衬套成型和熟化的必备装置，可制成圆型或方型。其高度根据定子长度确定，温度可以在90-120C之间任意调节，采用浇注型聚氨酯橡胶为替代材料用上述恒通装置制造如下参数的泵定子现欲制做一螺杆泵定子，其结构参数如下螺杆截面圆的直径d＝36mm偏心距 e＝3mm泵导程 T＝120mm泵级数 S＝30级泵壳体内径 D＝62mm1、首先确定制造定子所需预凝聚体和固化剂的数量。
预聚体量按下式计算QjA＝[π/4——(D2-d2)-4ed]T.S.γ式中QjA——所需预聚体数量，Kgγ——预聚体比重。1.2固化剂需要量，QMOCA＝QjA×12％将有关参数代入上二式可知整个定子需预聚体5.648Kg，固化剂0.678Kg。
2、按前述工艺步骤1-11，即可制出成品定子。
制造该定子的材料费为550元(包括泵壳及粘结剂)。
权利要求
一种制造螺杆泵定子的方法，其特征在于在一个具有电热元件的恒温箱内，底部中间放有固定泵壳所设置的底座，泵壳体中间有成型定子衬套的模芯，模芯下部连有扶正模芯的扶正堵头，模芯上端由螺母和固定模芯的扶正支架配合将模芯固定在泵壳体中心，扶正支架中间有为注胶和放气而设的浇注孔，在上述装置中进行如下工艺步骤1)对泵壳内壁进行喷砂除锈处理；2)将泵壳内壁均匀涂上Chemlock218粘结剂；3)将模芯均匀涂上脱模剂；4)将模芯固定于泵壳体内并将泵壳置入恒温装置中；5)启动恒温装置对模芯预热，温度控制100-120℃，时间为10-20分钟；6)将聚氨酯预聚体放入容器内加热到85-110℃；7)将固化剂(MOCA)加热到104-110℃；8)将加热后的预聚体和固化剂混合搅拌，时间为30秒-1分钟，固化剂与聚氨脂的重量比为12％-17％；9)将混合后的配液浇注于模芯与泵壳之间，然后盖上恒温装置的顶盖，进行固化，温度为90-110℃，时间30-60分钟。10)从恒温装置中取出定子，并将模芯取出；11)将脱模后的定子重新放回恒温装置进行熟化，温度-110℃，时间2-5小时，取出后即为成品。用浇注型聚氨酯橡胶做螺杆泵定子衬套材料，对于井温＜80℃的用AU2100，AU2110或AU2200 AU2210对于井温80℃-100℃，选用AU2300和AU2310
全文摘要
制造螺杆泵定子的方法:在恒温箱内底部中心固定泵壳底座,其中间有成型定子衬套模芯,其下部有扶正模芯堵头,扶正支架中有注胶孔和放气孔。制造时依次将泵壳内壁喷砂除锈、涂粘结剂、模芯涂脱膜剂、模芯固在泵壳体内并放置恒温箱内。预热模芯,聚氨酯预聚体置容器内加热,固化剂加热,将两种材料混合搅拌,浇注于模芯与泵壳间,加热固化,取出定子和模芯,再将定子熟化。本方法不要炼胶、铸胶机和硫化罐等设备。因材料改变耐磨性能提高近7倍,制出的泵定子单级承压能力强,互换性好。
文档编号F04D3/02GK1273330SQ00109599
公开日2000年11月15日 申请日期2000年6月28日 优先权日2000年6月28日
发明者孙平 申请人:孙平