文/吳 靜

讓塑化與成型連續(xù)進(jìn)行
——青科大等壁厚螺桿泵橡膠定子加工技術(shù)研發(fā)紀(jì)實(shí)

文/吳 靜

等壁厚螺桿泵是目前油田廣泛采用的一種高效機(jī)采設(shè)備。但在其制造過(guò)程中，如何才能把厚度為6毫米的橡膠均勻注入到直徑10厘米、長(zhǎng)7米多的泵體管內(nèi)部，是個(gè)非常棘手的問(wèn)題。青島科技大學(xué)宗殿瑞副教授團(tuán)隊(duì)耗時(shí)5年終于在近期解決了這一業(yè)界難題。采用他們研發(fā)的低溫連續(xù)擠壓工藝和LCE108型螺桿泵橡膠定子成型裝置可使擠出塑化與注射成型、硫化成型在同一臺(tái)設(shè)備上連續(xù)進(jìn)行。采用該技術(shù)制造的等壁厚定子螺桿泵目前已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

據(jù)介紹，等壁厚定子螺桿泵彌補(bǔ)了常規(guī)螺桿泵定子技術(shù)的不足，將易損部件厚薄不均的橡膠襯套設(shè)計(jì)成均勻壁厚的橡膠補(bǔ)套，可延長(zhǎng)螺桿泵的檢泵周期、提高井下泵效。但橡膠流動(dòng)性較差、彈性好，要把橡膠壓入直徑10厘米、長(zhǎng)7米多的細(xì)管里面則非常困難。一方面，你給它多大壓力，它就能產(chǎn)生多大的反作用力；另一方面，溫度一旦降低，膠料流動(dòng)就更加困難，會(huì)因半路熟化而徹底不流動(dòng)。國(guó)外企業(yè)采用系統(tǒng)復(fù)雜且龐大的橡膠注射機(jī)來(lái)完成這一過(guò)程，但整機(jī)價(jià)格高達(dá)1500萬(wàn)元。國(guó)內(nèi)企業(yè)則都依靠土辦法，用壓力機(jī)一次次的把膠料壓入到泵管內(nèi)，效率低，產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有保障。

宗殿瑞副教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)提出了新的想法，他們考慮使用普通的橡膠擠出機(jī)通過(guò)口模直接擠入芯軸內(nèi)部。

擠出機(jī)是一種螺旋擠出裝置，能擠出膠管、膠片、電線電纜等制品，但用到膠料的注射上卻只能制造一些簡(jiǎn)單制品。擠出機(jī)一般壓力比較低，用它能實(shí)現(xiàn)均勻注膠嗎？所有人對(duì)此都持懷疑態(tài)度。

但宗殿瑞他們認(rèn)為，擠出機(jī)也有自身優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)擠出的膠料都是新鮮的，黏度不會(huì)發(fā)生變化，溫度則可以隨意調(diào)節(jié)，對(duì)于膠料的流動(dòng)性可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。但低溫低壓下膠料是否能真如科研人員所愿最終充滿整個(gè)管道？這還是個(gè)求知數(shù)。

為了這一想法，青科大專門組建了一支集機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、電器控制、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和橡膠工藝等各類優(yōu)秀人才的科研隊(duì)伍，進(jìn)行多次嘗試，耗時(shí)5年，最終在優(yōu)化工藝、裝配以及配方的情況下，經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的擠出鎖緊硫化裝置可以進(jìn)行增壓注射橡膠內(nèi)襯，膠料在低溫、低壓下“順從”地充滿了整個(gè)泵體管模腔。

這一低溫連續(xù)擠壓工藝具有良好的創(chuàng)新性，生產(chǎn)成本大幅降低，應(yīng)用于大型工程橡膠制品生產(chǎn)時(shí)，有著比普通橡膠注射機(jī)更為優(yōu)良的性能。它克服了普通注射機(jī)加硫化罐的間歇式生產(chǎn)限制，使擠出塑化與注射成型、硫化成型在同一臺(tái)設(shè)備上連續(xù)進(jìn)行，開創(chuàng)了大規(guī)格高聚物注射制品加工的“間歇式生產(chǎn)+連續(xù)性生產(chǎn)”的新型生產(chǎn)模式。此工藝和裝置的研制成功，為我國(guó)及世界范圍內(nèi)大型橡膠注射制品提供了一種新方法。去年11月，該成果通過(guò)技術(shù)鑒定。目前，采用該設(shè)備和工藝生產(chǎn)的等壁厚定子螺桿泵在長(zhǎng)龍橡塑機(jī)械有限公司、東營(yíng)現(xiàn)河采油廠、勝利油田渤海鉆井公司等均有應(yīng)用，受到業(yè)界好評(píng)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各大油田在2011年每年需單螺桿深井抽油泵約為3000臺(tái)。每根螺桿泵的橡膠內(nèi)襯層的使用壽命大概為180小時(shí)，螺桿泵鉆探一口井每年大概需要更換50次定子內(nèi)膠料，定子注膠的數(shù)量在12.5萬(wàn)次左右，按照每次注膠所得純利2500元計(jì)算，每年注膠可獲經(jīng)濟(jì)效益達(dá)3億多元。