專利名稱：一種螺旋等壁厚空心螺桿泵定子橡膠襯套成型方法
技術領域：
本發明屬于橡膠加工技術領域，涉及一種新型的螺旋等壁厚空心螺桿泵定子橡膠襯套成型方法，特別是一種采用特殊類型的冷喂料擠出機制作空心管狀、等壁厚、超長、大型、異形橡膠制品的成型方法。
背景技術：
目前，螺桿泵的檢泵周期仍然較短，常規螺桿泵定子橡膠薄厚不均，在井下運行時各處橡膠的膨脹量不同，膨脹量大的地方定轉子的摩擦力就較大，導致摩擦升熱大，膨脹量大，這種惡性循環不但降低了機械效率，而且對井下泵的泵效及單級承壓影響也較大，增加了橡膠疲勞破壞的速度，還會增大抽油桿的扭矩，增加桿斷脫率。等壁厚定子螺桿泵是在常規螺桿泵的基礎上發展的新機型，具有橡膠層薄且均勻，可以改善螺桿泵工作時的散熱性能，不會產生熱積聚效應并節省膠料等優點。溫度是影響定子橡膠使用壽命敏感因素之一，等壁厚定子因其良好的散熱性能可以減緩橡膠的熱老化，其使用壽命比常規泵延長；層薄且均勻壁厚的橡膠層在運動過程中抗變形的能力好，因而等壁厚定子螺桿泵單級承壓高，在相同的舉升揚程條件下可以減少泵級數及定轉子間的過盈量，其運轉扭矩和系統效率等方面優于常規螺桿泵，從而提高泵的工作性能；等壁厚定子橡膠溶脹、溫脹均勻，能較好地保證泵的型線，泵的密封性能變好， 使泵運轉時具有更好的力學性能，有利于長時間維持高泵效，延長泵的使用周期；它解決了常規螺桿泵定子技術的不足，可使其性能有明顯的突破，在目前機械采油設備向高效、節能化發展的過程中，兼具常規螺桿泵優勢又同時具有其獨特先進性的設備將是市場首選的產品O現有技術中，傳統的非螺旋等壁厚螺桿泵定子內部橡膠襯層成型方法是采用壓力機進行壓注操作，將熱煉好的膠料放入壓注缸中，利用油壓在短時間內高壓強制注壓到定子模腔內，注壓時間不能過長，過長易造成膠料的粘度增加，這種方法的壓力巨大很容易造成等壁厚的螺桿泵定子變形、爆裂，此外膠料的塑化效果得不到保證，制品壽命和產品質量得不到保證；也有的是利用往復式螺桿注射成型裝置將螺桿塑化好的膠料，按最大往復注射量進行注射，反復幾個周期才能把工件注滿，膠料反復出現停頓和銜接容易造成質量不均一等問題。由青島科技大學申請的CN200410024397. 4號專利公開了一種普通螺桿泵定子橡膠襯套的一步法注射成型硫化設備及方法，其建立在螺桿旋轉注射成型機產生高壓、注射成型之上，但是由于螺旋等壁厚空心螺桿泵定子之螺旋管壁薄^ 8mm)無法承受高壓。另外，等壁厚橡膠襯套的厚度非常薄(小于IOmm)而長(大于7m)，更無法依靠高壓注射法成型，難以完成等壁厚橡膠襯套的注射。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種螺旋等壁厚空心螺桿泵定子橡膠襯套成型方法，以提高產品成型質量，降低一次性投資成本及生產成本，提高產品合格率，提高工作效率。為了實現上述目的，本發明所用的成型裝置的主體結構包括冷喂料擠出機、螺桿泵定子、芯軸、分流道裝置、拉合鎖緊裝置和預熱裝置；所采用的冷喂料擠出機設計有螺桿軸向力抵消裝置，以增強螺桿塑化能力，降低出膠溫度，設置有防止膠料倒流裝置；其成型方法包括以下步驟(I)、首先對成型裝置進行螺桿泵定子及芯軸模具工裝和分流道裝置的安裝，分流道裝置和芯軸之間采用45度的錐面進行中心定位，軸向方向以前后螺桿泵定子端面的軸向距離進行定位，保證內流道裝置的端面距離螺桿泵定子的端面距離相等，螺桿泵定子外殼等距安裝5排以上定位螺釘，每排4個定位螺釘沿頂點方向進行芯軸的軸線定位；芯軸和內流道之間采用平鍵進行圓周方向的定位，內流道和螺桿泵定子之間采用平鍵進行周向定位，安裝完畢后放進預熱裝置控制溫度90-100°C進行預熱，預熱時間為20-30分鐘，保證芯軸溫度能上升到90度；設置冷喂料擠出機預熱溫度，喂料段設置溫度為50°C，擠出段75°C， 機頭段為85°C，螺桿80°C ；(2)、將冷喂料擠出機的口模和模具工裝及分流道裝置進行拉合鎖緊，冷喂料擠出機的口模與芯軸和分流道裝置組合成一個整體，不能有相對的滑動和錯位，以保證擠出注射工藝的順利完成，利用螺紋式拉合鎖緊裝置進行鎖緊，使得冷喂料擠出機受到拉力，拉合鎖緊裝置也受到拉力，等壁厚的螺桿泵定子的殼體同樣受到拉力，這對于長徑比的金屬制品是非常有利的，由于拉合鎖緊裝置允許冷喂料擠出機和芯軸不在一條中軸線上，使拉合鎖緊裝置不完全密封，提高工藝操作性；(3)、啟動成型裝置，開始在95°C溫度、20轉/分速度、機頭壓力保持40Mpa以下進行低溫低壓低速擠出；低溫指膠料的預塑溫度要低于100°c，避免膠料在注射過程中造成焦燒，低速指螺桿轉速低于30轉/分鐘，否則膠料的彈性會造成壓力的急劇升高，低壓指膠料的擠出壓力保持在40Mpa以下，壓力過高容易造成等壁厚螺桿泵定子的殼體變形量過大，以及造成擠出機物料的返流，返流過大容易造成膠料的吃料不穩定以及溫升過高；(4)、再進行排氣、溢流、保壓和硫化過程，對塑料和橡膠的模壓或注射均要使排氣性優良，以保持制品中無氣泡，保持膠料致密性；膠料的前鋒料攜帶微量雜質，應進行有效地溢流來保證全長質量的均一性，溢流量控制在180-220克；擠膠完畢后進行保壓補縮，使得超長制品在長度范圍內的密度趨于均一，不會造成缺陷，進一步加大物料的致密性，增加耐磨性能，保壓時間不低于15分鐘，然后進入硫化工藝所設定的參數進行硫化成型，硫化溫度控制在145-170°C，時間60-120分鐘進行硫化。本發明所述步驟I)中，要求螺桿泵定子和分流道裝置、分流道裝置和芯軸、螺桿泵定子和芯軸分別進行圓周方向定位、中心定位和軸向方向定位，確保芯軸和螺桿泵定子之間形成的空腔壁厚均勻，預熱溫度控制在100°C以內；所述步驟2)中，拉合鎖緊用的拉合鎖緊裝置具有軸向和周向自由度，在擠膠過程中拉合鎖緊裝置始終處于拉伸狀態，冷喂料擠出機口型和分流道鎖緊之間的壓合允許出現泄露，因此對中變得容易，操作工藝簡單；所述步驟3)中，螺桿泵定子上開設直徑不小于8毫米的排氣溢流孔，數目不少于4個，開設位置在螺桿泵定子的中間部位2個成90度排布，左右100毫米各開設兩個，保壓時確保能有直徑為4_左右的泄壓孔進行穩壓。
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本發明與現有技術相比，其使用的裝置經過科學創新，原理可靠，工藝簡單，其成型方法工藝過程簡便，生產條件合理，控制過程有效，產品質量好，生產環境友好。
圖I為本發明使用的成型裝置的拉合處結構原理示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例并結合附圖作進一步說明。實施例本實施例所使用的成型裝置(見圖I)主體結構包括拉合裝置3、與拉合裝置3進行內螺紋連接的螺桿泵定子2、與拉合裝置3直接壓合的擠出機噴嘴4，噴嘴4反螺紋連接到冷喂料擠出機5中，其中拉合裝置3安裝在加熱裝置I中；按照下列步驟進行成型(I)、首先對成型裝置進行螺桿泵定子及芯軸和分流道裝置的安裝，分流道和芯軸之間采用45度的錐面進行中心定位，軸向方向以前后螺桿泵定子端面的軸向距離進行定位，保證內流道裝置的端面距離螺桿泵定子的端面距離相等，螺桿泵定子外殼等距安裝5 排以上定位螺釘，每排4個定位螺釘沿頂點方向進行芯軸的軸線定位；芯軸和內流道之間采用平鍵進行圓周方向的定位，內流道和螺桿泵定子之間采用平鍵進行周向定位，安裝完畢后放進預熱裝置控制95°C溫度左右進行預熱，預熱時間控制在25分鐘，保證芯軸溫度能上升到90度；設置擠出機預熱溫度，喂料段設置溫度為50°C，擠出段75°C，機頭段為85°C， 螺桿80°C ；(2)、將冷喂料擠出機的口模和模具工裝及分流道裝置進行拉合鎖緊，冷喂料擠出機的口模要與芯軸模具工裝和流道分流裝置組合聯成一個整體，不能有相對的滑動和錯位，以保證擠出注射工藝的順利完成，利用螺紋拉合裝置進行鎖緊，使得冷喂料擠出機受到拉力，拉合裝置也受到拉力，等壁厚的螺桿泵定子的殼體同樣受到拉力，這對于長徑比的金屬制品是非常有利的，由于拉合裝置設計的獨特性，允許冷喂料擠出機和芯軸模具工裝不在一條中軸線上，使拉合裝置不完全密封，提高工藝操作性；(3)、啟動成型裝置，開始在90_100°C溫度、20-25轉/分速度、機頭壓力保持40Mpa 以下進行擠出，低溫指的是膠料的預塑溫度要低(小于100°c )，避免膠料在注射過程中造成焦燒，低速是指螺桿轉速要低，否則膠料的彈性會造成壓力的急劇升高，低壓是指膠料的擠出壓力保持在40Mpa以下，壓力過高容易造成等壁厚螺桿泵定子的殼體變形量過大，以及造成擠出機物料的返流，返流過大容易造成膠料的吃料不穩定以及溫升過高；(4)、進行排氣、溢流、保壓、硫化。對塑料和橡膠，模壓或注射均要使排氣性優良， 以保持制品中無氣泡，保持膠料致密性；膠料的前鋒料攜帶微量雜質，應進行有效地溢流來保證全長質量的均一性，溢流量控制在200克；擠膠完畢后應進行保壓補縮，使得超長制品在長度范圍內的密度趨于均一，不會造成缺陷，進一步加大物料的致密性，增加耐磨性能， 保壓時間不低于15分鐘，然后進入硫化工藝所設定的參數進行硫化成型，硫化溫度控制在 155°C，時間80分鐘進行硫化。
權利要求
1.一種螺旋等壁厚空心螺桿泵定子橡膠襯套成型方法，其特征在于包括以下步驟(1)、首先對成型裝置進行螺桿泵定子及芯軸和分流道裝置的安裝，分流道裝置和芯軸之間采用45度的錐面進行中心定位，軸向方向以前后螺桿泵定子端面的軸向距離進行定位，保證內流道裝置的端面距離螺桿泵定子的端面距離相等，螺桿泵定子外殼等距安裝 5排以上定位螺釘，每排4個定位螺釘沿頂點方向進行芯軸的軸線定位；芯軸和內流道之間采用平鍵進行圓周方向的定位，內流道和螺桿泵定子之間采用平鍵進行周向定位，安裝完畢后放進預熱裝置控制溫度90-100°C進行預熱，預熱時間為20-30分鐘，保證芯軸溫度上升到90度；設置冷喂料擠出機預熱溫度，喂料段溫度為50°C，擠出段為75°C，機頭段為 85°C，螺桿為 80°C ；(2)、將冷喂料擠出機的口模和模具工裝及分流道裝置進行拉合鎖緊，冷喂料擠出機的口模與芯軸和分流道裝置組合成一個整體，不能有相對的滑動和錯位，以保證擠出注射工藝的順利完成，利用螺紋式拉合鎖緊裝置進行鎖緊，使得冷喂料擠出機受到拉力，拉合鎖緊裝置也受到拉力，等壁厚的螺桿泵定子的殼體同樣受到拉力，這對于長徑比的金屬制品有利，拉合鎖緊裝置允許冷喂料擠出機和芯軸不在一條中軸線上，使拉合鎖緊裝置不完全密封；(3)、啟動成型裝置，開始在95°C溫度、20轉/分速度、機頭壓力保持40Mpa以下進行低溫低壓低速擠出；低溫指膠料的預塑溫度要低于100°C，避免膠料在注射過程中造成焦燒， 低速指螺桿轉速低于30轉/分鐘，否則膠料的彈性會造成壓力的急劇升高，低壓指膠料的擠出壓力保持在40Mpa以下，壓力過高容易造成等壁厚螺桿泵定子的殼體變形量過大和擠出機物料的返流，返流易造成膠料的吃料不穩定和溫升過高；(4)、再進行排氣、溢流、保壓和硫化過程，對塑料和橡膠的模壓或注射均要使排氣性優良，以保持制品中無氣泡，保持膠料致密性；膠料的前鋒料攜帶微量雜質，應進行有效地溢流來保證全長質量的均一性，溢流量控制在180-220克；擠膠完畢后進行保壓補縮，使得超長制品在長度范圍內的密度趨于均一，不會造成缺陷，進一步加大物料的致密性，增加耐磨性能，保壓時間不低于15分鐘，然后進入硫化工藝所設定的參數進行硫化成型，硫化溫度控制在145-170°C，時間60-120分鐘進行硫化。
2.根據權利要求I所述的螺旋等壁厚空心螺桿泵定子橡膠襯套成型方法，其特征在于所述步驟(I)中，要求螺桿泵定子和分流道裝置、分流道裝置和芯軸、螺桿泵定子和芯軸分別進行圓周方向定位、中心定位和軸向方向定位，確保芯軸和螺桿泵定子之間形成的空腔壁厚均勻，預熱溫度控制在100°C以內；所述步驟(2)中，拉合鎖緊用的拉合鎖緊裝置具有軸向和周向自由度，在擠膠過程中拉合鎖緊裝置始終處于拉伸狀態，冷喂料擠出機口型和分流道鎖緊之間的壓合允許出現泄露，對中容易；所述步驟(3)中，螺桿泵定子上開設直徑不小于8毫米的排氣溢流孔，數目不少于4個，開設位置在螺桿泵定子的中間部位2個成90 度排布，左右100毫米各開設兩個，保壓時有直徑為4mm的泄壓孔進行穩壓。
全文摘要
本發明屬于橡膠加工技術領域，涉及一種新型的螺旋等壁厚空心螺桿泵定子橡膠襯套成型方法，先對成型裝置進行螺桿泵定子及芯軸和分流道裝置的安裝后放進預熱裝置控溫預熱30分鐘；設置冷喂料擠出機，喂料段溫度為50℃，擠出段75℃，機頭段為85℃，螺桿80℃；將口模和模具工裝及分流道裝置進行拉合鎖緊，啟動成型裝置在95℃溫度、20轉/分速度、機頭壓力40Mpa下進行擠出；再進行排氣、溢流、保壓和硫化過程，保持膠料致密性；對膠料的前鋒料進行溢流保證全長質量均一性，然后進入硫化工藝所設定的參數進行硫化成型；其原理可靠，工藝簡單，生產條件合理，控制過程有效，產品質量好，生產環境友好。
文檔編號B29C47/92GK102601957SQ201210076368
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優先權日2012年3月22日
發明者宗殿瑞, 徐世斌, 邊慧光 申請人:青島科技大學