專利名稱：一種高耐磨鋼塑復(fù)合接箍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田使用的抽油設(shè)備，尤其是涉及是一種連接抽油桿的高耐磨鋼塑復(fù)合抽油桿接箍。
背景技術(shù)：
抽油桿接箍是在油田有桿泵采油系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛的一種部件，通過(guò)其可實(shí)現(xiàn)各金屬抽油桿之間的連接，使抽油桿的總長(zhǎng)度達(dá)到數(shù)百米甚至兩三千米的井深。在油田抽油機(jī)進(jìn)行工作時(shí)候，抽油桿在油管內(nèi)上下移動(dòng)，極易發(fā)生抽油桿與油管內(nèi)壁摩擦磨損、碰撞甚至斷裂。由于抽油桿接箍直徑大于抽油桿，偏磨主要表現(xiàn)在接箍上。接箍與油管在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中相互接觸和摩擦，導(dǎo)致接箍被金屬油管摩擦而磨損，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致抽油桿斷脫。同時(shí)，金屬油管受到金屬接箍的摩擦而磨損，導(dǎo)致油管壁被磨穿而產(chǎn)生漏油現(xiàn)象?，F(xiàn)有的抽油桿接箍基本上采用金屬套體，雖然有中國(guó)專利CN201218062Y提出在金屬接箍的外表面復(fù)合Ni75合金層，中國(guó)專利CN100485157C提出在金屬接箍表面熱涂一層復(fù)合合金粉末的涂層，CN 201420511Y提出金屬接箍表面熱噴涂合金粉末耐磨層，以提高金屬接箍表面的耐磨性，然而由于接箍與油管的接觸部分為剛硬的金屬體，因此，金屬接箍與金屬油管的強(qiáng)烈對(duì)磨磨損依然存在。另一方面，有中國(guó)專利CN 1940955A提出在金屬接箍表面覆以包含尼龍66、尼龍
6、玻璃纖維等材質(zhì)的仿偏磨套，中國(guó)專利CN 1995690A提出在金屬接箍表面覆以T700碳纖維與環(huán)氧樹(shù)脂組成的表面增強(qiáng)層，中國(guó)專利CN 2580090Y提出在金屬接箍本體的中部固定有聚乙烯材質(zhì)的耐磨套，中國(guó)專利CN 2378530Y提出在金屬接箍表面注塑尼龍扶正體，中國(guó)專利CN 201738833 U提出在金屬接箍表面覆以聚苯硫醚與聚酰亞胺復(fù)合材料護(hù)套筒或聚苯硫醚與聚醚醚酮復(fù)合材料護(hù)套筒，中國(guó)專利CN 202215162 U提出在金屬接箍表面覆以碳纖維增強(qiáng)PPS (聚苯硫醚)外包層，中國(guó)專利CN 2401691Y提出在金屬接箍表面覆以聚氨酯或氯化聚醚或尼龍材質(zhì)的扶正套，中國(guó)專利CN 2685537Y提出在金屬接箍表面注塑尼龍材料的扶正器，中國(guó)專利CN 2695604Y提出在金屬接箍表面復(fù)合一層特種工程塑料，如PPS(聚苯硫醚)類、F (氟)類、PI (聚酰亞胺)類。此類專利采用不同結(jié)構(gòu)形式在金屬接箍表面包覆塑料層的目的是將金屬接箍的金屬表面與金屬油管的對(duì)磨轉(zhuǎn)化為軟質(zhì)塑料層與硬質(zhì)金屬油管的對(duì)磨，然而其塑料層存在耐磨性差、易碎、易水解、摩擦系數(shù)大等特點(diǎn)，不僅磨損快，而且一旦因磨損或擠壓而脆裂、脫落下墜，有可能導(dǎo)致抽油桿泵運(yùn)行卡阻、停機(jī)，或造成其它零部件的損壞，影響油井的安全生產(chǎn)。同時(shí)，由于增強(qiáng)塑料層的硬度較高，也不可避免地存在對(duì)油管壁的摩擦磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有連接抽油桿的接箍存在耐磨性差、易碎、易水解、摩擦系數(shù)大、易脆裂和易脫落下墜，有可能導(dǎo)致抽油桿泵運(yùn)行卡阻、停機(jī)，或造成其它零部件的損壞，影響油井的安全生產(chǎn)。
為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下方案:
一種高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，包括金屬接箍本體(1)，其特征在于:在金屬接箍本體(I)包覆有超高分子量聚乙烯耐磨層(2 )。進(jìn)一步，在金屬接箍本體(I)的開(kāi)槽圓柱段圓周上分布有徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)和縱向直槽(13 )，徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)與縱向直槽(13)縱橫交錯(cuò)形成網(wǎng)格狀；超高分子量聚乙烯耐磨層(2)在徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)中的徑向包覆體(2a)與縱向直槽(13)中的軸向包覆體(2b)相互交錯(cuò)也形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，金屬接箍本體(I)的開(kāi)槽圓柱段兩端面處分別設(shè)有徑向端面環(huán)槽(12)，超高分子量聚乙烯耐磨層(2)兩端面的突起包覆體被金屬接箍本體(I)的徑向端面環(huán)槽
(12)所固住。進(jìn)一步，徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)的截面為矩形槽(11a)、燕尾槽(I Ib )或T形槽(11c )。進(jìn)一步，縱向直槽(13)的截面為矩形槽(11a)、燕尾槽(Ilb)或T形槽(11c)。進(jìn)一步，超高分子量聚乙烯耐磨層(2)外表面為圓柱狀?；蛘撸叻肿恿烤垡蚁┠湍?2 )外表面分布有防磨棱(21)防磨棱(21)沿超高分子量聚乙烯耐磨層(2 )軸向?yàn)橹本€型或螺旋型分布。該高耐磨鋼塑復(fù)合接箍與傳統(tǒng)的高耐磨鋼塑復(fù)合接箍相比，具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明由于在金屬接箍本體包覆有超高分子量聚乙烯耐磨層，超高分子量聚乙烯
硬度適中，因此使用過(guò)程中還可最大程度避免對(duì)金屬油管的磨損，即超高分子量聚乙烯與金屬油管對(duì)磨時(shí)，其自身具有極強(qiáng)的抗磨損性，同時(shí)對(duì)金屬油管的磨損極低或幾乎沒(méi)有。(2)本發(fā)明由于在金屬接箍本體的開(kāi)槽圓柱段圓周上分布有徑向側(cè)壁環(huán)槽和縱向直槽，使得超高分子量聚乙烯耐磨層與金屬接箍本體復(fù)合為一體，有效地防止在使用過(guò)程中超高分子量聚乙烯耐磨層的脫落。(3)本發(fā)明由于金屬接箍本體的開(kāi)槽圓柱段兩端面處分別設(shè)有徑向端面環(huán)槽，使得超高分子量聚乙烯耐磨層完全包覆固定在金屬接箍本體，進(jìn)一步防止超高分子量聚乙烯耐磨層的脫落。(4)本發(fā)明由于在超高分子量聚乙烯耐磨層外表面分布有防磨棱，與耐磨層圓柱體結(jié)構(gòu)相比，防磨棱使高耐磨鋼塑復(fù)合接箍進(jìn)一步具有扶正和刮蠟等多重功效。


圖1:本發(fā)明的具體實(shí)施方式
一的結(jié)構(gòu)示意 圖2:圖1的B-B剖視 圖3:圖1的A-A剖視 圖4:本發(fā)明中徑向側(cè)壁環(huán)槽或縱向直槽的截面放大示意圖1 ;
圖5:本發(fā)明中徑向側(cè)壁環(huán)槽或縱向直槽的截面放大示意圖1I ；
圖6:本發(fā)明中徑向側(cè)壁環(huán)槽或縱向直槽的截面放大示意圖1II ;
圖7:本發(fā)明的具體實(shí)施方式
二的結(jié)構(gòu)示意 圖8:圖7的B-B剖視 圖9:本發(fā)明的超高分子量聚乙烯的包覆效果示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明: I一金屬接箍本體；11一徑向側(cè)壁環(huán)槽；lla—矩形槽；llb—燕尾槽；llc一T形槽；12—徑向端面環(huán)槽；13—縱向直槽；14一平面；15—螺紋；2—超高分子量聚乙烯耐磨層；21—防磨棱；2a—徑向包覆體；2b—軸向包覆體。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1至圖9，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
實(shí)施方式一:
圖1中金屬接箍本體I的一開(kāi)槽圓柱段的圓周上分布有至少兩條以上的徑向側(cè)壁環(huán)槽11，和圖2中的至少兩條以上的縱向直槽13。此外，開(kāi)槽圓柱段兩端面處各至少有一條徑向端面環(huán)槽12。圖3中金屬接箍本體I的平面14為扳手卡口，供接箍連接抽油桿時(shí)擰扳手用。圖3中還設(shè)有供連接抽油桿用的螺紋15。圖1中徑向側(cè)壁環(huán)槽11和圖2中縱向直槽13的截面結(jié)構(gòu)可以是圖4中的矩形槽11a，可以是圖5中的燕尾槽11b，可以是圖6中的T形槽11c，優(yōu)先采用燕尾槽Ilb或T形槽 11c。超高分子量聚乙烯耐磨層2完全包覆金屬接箍本體I的圓柱體圓周上所有徑向側(cè)壁環(huán)槽11和縱向直槽13，及圓柱體兩端面的徑向端面環(huán)槽12。超高分子量聚乙烯耐磨層2的外表面為圓柱狀。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)是一種新型高耐磨工程塑料，由于粘均分子量通常高達(dá)150萬(wàn)以上(普通聚乙烯的分子量只有幾萬(wàn))，其耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、自潤(rùn)滑、吸收沖擊能為現(xiàn)有塑料中最高值，被歐美稱為“令人驚異的塑料”，其綜合性能如下:
①耐磨性居現(xiàn)有塑料之冠，比尼龍66、聚四氟乙烯(PTFE)高4倍，是碳鋼、不銹鋼的7 10倍；(D沖擊強(qiáng)度列塑料之首，是尼龍66的14倍以上，ABS的5倍，難以沖斷，且能在液氮溫度(_196°C)下保持，這是其它任何塑料所沒(méi)有的特性；③優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性。除強(qiáng)氧化性酸液外，在一定溫度和濃度范圍內(nèi)能耐各種腐蝕性介質(zhì)(酸、堿、鹽)及有機(jī)介質(zhì)；④優(yōu)良的耐低溫性，在液氦溫度(_269°C)下仍具一定延展性；⑤沖擊能吸收性為現(xiàn)有塑料中最高值；⑥摩擦系數(shù)低，自潤(rùn)滑。在水潤(rùn)滑條件下，其動(dòng)摩擦系數(shù)比PA-66低一半；⑦優(yōu)良的憎水性，吸水率小于0.01%，僅為尼龍的1%。超高分子量聚乙烯具有抗磨損、抗沖擊、抗腐蝕、耐低溫、自潤(rùn)滑性、不吸水性能，可克服尼龍易吸水溶脹、水解的缺點(diǎn)，克服尼龍、聚苯硫醚、聚酰亞胺、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等脆性大、易碎、摩擦阻力大的缺點(diǎn)，由于極優(yōu)的柔韌性、吸收沖擊能特性，可減弱往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的桿、管撞擊，而極低的摩擦系數(shù)，不僅利于降低往復(fù)摩擦磨損，還將使抽油機(jī)負(fù)荷也有所降低。由于超高分子量聚乙烯硬度適中，因此使用過(guò)程中還可最大程度避免對(duì)金屬油管的磨損，即超高分子量聚乙烯與金屬油管對(duì)磨時(shí)，其自身具有極強(qiáng)的抗磨損性，同時(shí)對(duì)金屬油管的磨損極低或幾乎沒(méi)有。實(shí)施方式二:
如圖7所示，實(shí)施方式二與實(shí)施方式一的不同之處，只是超高分子量聚乙烯耐磨層2的外表面分布有至少三條以上的防磨棱21，防磨棱21沿軸向?yàn)橹本€型或螺旋型分布。防磨棱之間的空隙形成抽油通道。實(shí)施方式二的優(yōu)點(diǎn)是防磨棱21增大了防磨厚度，同時(shí)防磨棱21由于外徑接近金屬油管內(nèi)壁，可起到對(duì)抽油桿的扶正作用，而螺旋型的防磨棱21還可起到對(duì)油管壁的刮蠟作用。上述兩種實(shí)施方式，在圖9中，超高分子量聚乙烯耐磨層2在徑向側(cè)壁環(huán)槽11中的徑向包覆體2a與縱向直槽13中的縱向包覆體2b相互交錯(cuò)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且同時(shí)超高分子量聚乙烯耐磨層又被金屬接箍本體I的端面徑向端面環(huán)槽12所固住。因此，在抽油桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，超高分子量聚乙烯耐磨層2被限制了軸向移動(dòng)和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，加之徑向側(cè)壁環(huán)槽中11與縱向直槽13的截面為燕尾槽Ilb或T形槽Ilc時(shí)，可限制超高分子量聚乙烯耐磨層2的向外熱膨脹脫離趨勢(shì)，因此，可有效防止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中超高分子量聚乙烯耐磨層2的脫落。本發(fā)明通過(guò)注塑成型方法或壓制燒結(jié)成型法，將超高分子量聚乙烯耐磨層2包覆在在金屬接箍本體I的開(kāi)槽圓柱段上。成型過(guò)程中，熔融超高分子量聚乙烯冷卻后收縮而緊緊包覆在金屬接箍本體I的開(kāi)槽圓柱段。由于注塑成型方法的效率大大高于壓制燒結(jié)法，優(yōu)先采用注塑成型法實(shí)現(xiàn)超高分子量聚乙烯耐磨層2與金屬接箍本體I的復(fù)合。本發(fā)明通過(guò)注塑成型或壓制燒結(jié)方法成型方法將超高分子量聚乙烯耐磨層與金屬接箍本體復(fù)合，形成新型高耐磨鋼塑復(fù)合抽油桿接箍。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。在金屬接箍本體的一段開(kāi)槽圓柱段圓周上分布有徑向側(cè)壁環(huán)槽和縱向直槽，該開(kāi)槽圓柱段兩端還分布有徑向端面環(huán)槽。通過(guò)注塑成型或壓制燒接方法，將超高分子量聚乙烯耐磨層緊密地包覆在金屬接箍本體的開(kāi)槽圓柱段上，超高分子量聚乙烯耐磨層與金屬接箍本體復(fù)合為一體，有效地防止在使用過(guò)程中超高分子量聚乙烯耐磨層的脫落現(xiàn)象。包覆的超高分子量聚乙烯耐磨層外表面可以是圓柱狀，也可以沿軸向分布直線型或螺旋型防磨棱，使其進(jìn)一步具有扶正、刮蠟等多重功效。本發(fā)明得到的抽油桿接箍與以往的抽油桿接箍相比，其特點(diǎn)是:自身具有高耐磨性、自潤(rùn)滑性、防腐蝕性，因而使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)由于摩擦系數(shù)極低，表面硬度適中，大大減小了對(duì)油管的損害，因而可有效地保護(hù)金屬油管，并降低抽油機(jī)的負(fù)荷。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，包括金屬接箍本體(1)，其特征在于:在金屬接箍本體(1)包覆有超高分子量聚乙烯耐磨層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其特征在于:在金屬接箍本體(I)的開(kāi)槽圓柱段圓周上分布有徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)和縱向直槽(13)，徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)與縱向直槽(13)縱橫交錯(cuò)形成網(wǎng)格狀；超高分子量聚乙烯耐磨層(2)在徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)中的徑向包覆體(2a)與縱向直槽(13)中的軸向包覆體(2b)相互交錯(cuò)也形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其特征在于:金屬接箍本體(I)的開(kāi)槽圓柱段兩端面處分別設(shè)有徑向端面環(huán)槽(12)，超高分子量聚乙烯耐磨層(2)兩端面的突起包覆體被金屬接箍本體(I)的徑向端面環(huán)槽(12)所固住。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其特征在于:徑向側(cè)壁環(huán)槽(11)的截面為矩形槽(11a)、燕尾槽(Ilb)或T形槽(11c)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其特征在于:縱向直槽(13)的截面為矩形槽(11a)、燕尾槽(Ilb)或T形槽(11c)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其特征在于:超高分子量聚乙烯耐磨層(2)外表面為圓柱狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其特征在于:超高分子量聚乙烯耐磨層(2)外表面分布有防磨棱(21)，防磨棱(21)沿超高分子量聚乙烯耐磨層(2)軸向?yàn)橹本€型或螺旋型分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高耐磨鋼塑復(fù)合接箍，其特征在于在金屬接箍本體(1)包覆有超高分子量聚乙烯耐磨層(2)。本發(fā)明由于在金屬接箍本體包覆有超高分子量聚乙烯耐磨層，超高分子量聚乙烯硬度適中，因此使用過(guò)程中還可最大程度避免對(duì)金屬油管的磨損，即超高分子量聚乙烯與金屬油管對(duì)磨時(shí)，其自身具有極強(qiáng)的抗磨損性，同時(shí)對(duì)金屬油管的磨損極低或幾乎沒(méi)有。
文檔編號(hào)E21B17/02GK103089163SQ20131003158
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者何繼敏, 薛平 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)