【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于活塞，具体涉及一种带自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞及其制备方法。
技术介绍
1、石油钻井泥浆泵是石油钻井工程中不可或缺的重要设备之一，而活塞是泥浆泵的核心部件。泥浆泵的主要作用是将钻井液输送到井底，并把井底的岩屑携带到地面，同时起到驱动钻井、清洗钻具、冷却钻头等作用。但是，泥浆泵活塞易在工作中损坏，需要经常性的维护和更换，因此严重影响钻井效率和工程进度。
2、根据大庆石油管理局某钻井公司2012年1月份和2月份180口油井泥浆泵和缸套的钻井记录（苑惠娟,郭建英,苏子美,等. 国产钻井泥浆泵活塞缸套摩擦副可靠性研究[j].中国机械工程, 2013, 24(11): 1425-1430.），活塞平均进深1300 m替换，缸套平均进深2600 m替换（工作寿命以钻井进深表征），可以看出泥浆泵活塞皮碗极易容易损坏，损坏频率过高。一方面是巨大的维修安装成本，另一方面则是由于活塞损坏而耽误工程进度，延长活塞皮碗的使用寿命具有很高的价值。兰州石油机械研究所在《石油矿场往复泵》一文（张勇. 钻井泥浆泵活塞寿命评价方法研究[d]. 浙江大学, 2004.）中曾经指出：“当采用重泥浆（ρ=2.24 g/cm3）和采用清水作为钻井液进行对比时，发现以重泥浆作为工作介质的活塞使用寿命是以清水作为工作介质的活塞的1/10，这也说明，含砂量是影响活塞皮碗使用寿命的重要因素”。因此，需要研发长寿命活塞。
3、活塞在缸套中做快速往复运动时，会与缸套发生摩擦，产生热量。降低活塞的摩擦系数是提高寿命的关键。王岚等人将纤维织物复合材
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞及其制备方法，以解决目前活塞皮碗由于磨粒磨损而失效的问题。
2、本专利技术带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞，包括活塞芯、内层皮碗和外层皮碗；
3、所述活塞芯下端为柱状结构的塞冠，所述塞冠中部上凸为杆状结构的塞杆，所述塞冠与所述塞杆共轴设置；
4、所述内层皮碗和所述外层皮碗均呈与所述塞杆共轴的环形结构，并由内至外依次配合套设至所述塞柱外，两者的下端面与所述塞冠的上端面紧密接触；所述外层皮碗以具有自润滑性的材料制成。
5、所述内层皮碗的径向厚度为25-30 mm；所述外层皮碗的径向厚度为2-3 mm。
6、优选的，内层皮碗以如下原料加工浇注成型套设至所述塞杆外：
7、液体聚氨酯橡胶预聚物，3，3'-二氯-4，4'-二苯基甲烷二胺（moca），氧化锌，硬脂酸，防老剂和碳纤维。
8、进一步，上述原料按质量份数构成为：
9、液体聚氨酯橡胶预聚物100-150份，moca 10-20份，氧化锌0.5-1份，硬脂酸0.5-1份，防老剂0.5-1份，碳纤维0.5-2份。
10、其中液体聚氨酯橡胶预聚物是东莞市聚合橡胶制品有限公司产品，产品名称“聚氨酯预聚体”，nco质量含量约2%。
11、优选的，外层皮碗以如下原料加工浇注成型套设至内层皮碗外：
12、液体聚氨酯橡胶预聚物，moca，多孔碳-润滑油微粉，氧化锌，硬脂酸，防老剂和氧化石墨。
13、进一步，上述原料按质量份数构成为：
14、液体聚氨酯橡胶预聚物100-150份，moca 10-20份，多孔碳-润滑油微粉5-10份，氧化锌0.5-1 份，硬脂酸0.5-1 份，防老剂0.5-1份，氧化石墨0.5-2份。
15、其中液体聚氨酯橡胶预聚物是东莞市聚合橡胶制品有限公司产品，产品名称“聚氨酯预聚体”，nco质量含量约2%。
16、本专利技术带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞的制备方法，包括以下步骤：
17、步骤1：将液体聚氨酯橡胶预聚物、moca、氧化锌、硬脂酸、防老剂和碳纤维搅拌混合均匀，浇注成型套设至所述塞杆外并熟化。
18、步骤 2：将多孔碳加入润滑油中混合搅拌，使多孔碳充分吸附润滑油。
19、步骤3：将吸附润滑油的多孔碳放入聚乙烯醇（1788）的水溶液中，搅拌，喷雾干燥，得到多孔碳-润滑油微粉。
20、步骤4：将液体聚氨酯橡胶预聚物、moca、氧化锌、硬脂酸、防老剂、氧化石墨和多孔碳-润滑油微粉搅拌混合均匀，在100℃条件下浇注成型套设至内层皮碗外，依次经预熟化和熟化成型即可。
21、步骤1中，各原料按质量份数构成为：液体聚氨酯橡胶预聚物100-150份，moca 10-20份，氧化锌0.5-1份，硬脂酸0.5-1份，防老剂0.5-1份，碳纤维0.5-2份。
22、步骤1中，混合搅拌转速设定为300-400 rpm，混合温度为100℃，混合时间为20-30min；熟化温度为120℃，熟化时间为0.5 h。
23、步骤2中，各原料按质量份数构成为：多孔碳为10-15份，润滑油20-30份。
24、步骤2中，混合搅拌的过程中，转速设定在120-150 rpm，搅拌时间为30-40 min。
25、步骤3中，各原料按质量份数构成为：吸附润滑油的多孔碳10-15份，聚乙烯醇（1788）2份，水100份。
26、步骤3中，搅拌转速80-100 rpm，时间15-20 min，喷雾干燥温度为180-200℃。
27、步骤4中，各原料按质量份数构成为：液体聚氨酯橡胶预聚物100-150份，moca 10-20份，氧化锌0.5-1 份，硬脂酸0.5-1 份，防老剂0.5-1份，氧化石墨0.5-2份，多孔碳-润滑油微粉5-10份。
28、步骤4中，混合搅拌转速设定为300-400 rpm，混合温度为100℃，混合时间均为20-30 min；预熟化温度为120℃，预熟化时间为0.5 h；熟化温度为90℃，熟化时间为10 h。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
30、本专利技术设计了一种新型自润滑嵌套皮碗，双层皮碗共同赋予了其优异的性能，一方面活塞内层皮碗含碳纤维补强填料，赋予了活塞内层皮碗高强度，高模量的性能。另一方面活塞外层皮碗中含有两种润滑物质，氧化石墨和多孔碳-润滑油微粉，有助于降低活塞与缸套内壁的摩擦系数，从而减本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞，其特征在于：
4.权利要求1-3中任一项所述带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞，其特征在于：
4.权利要求1-3中任一项所述带有自润滑嵌套皮碗的泥浆泵活塞的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：杨文，徐永恒，蒋庆，梁宇皓，杨维庆，杨灏东，杨维顺，杨仲书，张宏福，郝文涛，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。