特種陶瓷雙襯套管及其生產方法

2023-06-04 14:54:56 1

專利名稱：特種陶瓷雙襯套管及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種泵的組件，且更具體地涉及一種特種陶瓷雙襯套管及其生產方法。
背景技術：
在很多工作狀態下，要求設備必需具備耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的性能，如油田採油用的抽油機，它被安裝在地下幾百米，甚至於是上千米的地方工作，從開始工作直至損壞是不停地工作，地下本身具有很高的地溫，加上設備本身不停地抽動也會產生高溫；石油或其他地下礦物質本身又具有很強腐蝕性，甚至連不鏽鋼都無法抵抗如此強烈的腐蝕；同時，石油被從地下抽出來時，必然有泥沙被一起夾帶起來，泥沙的存在，眾所周知特種陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕和耐磨損等特點，其性能遠遠優於金屬材料，但由於其未能改變陶瓷所存在的韌性較差的致命缺陷，故仍難以在工礦條件下直接獨立地應用。
如欲在工礦條件下充分利用和發揮特種陶瓷所具有的性能優勢，常用的方法是讓其與其他材料，如與傳統的金屬材料結合成複合型材料來實現預定的目的。但又因目前尚未找到一種適合於解決特種陶瓷與其他材料之間結合的有效方法或是粘結材料，所用的粘結材料又大多是由多種化學材料配製而成，只要其組成中的某一化學材料不能適應高溫、腐蝕或磨損的惡劣工作條件，該粘結材料就會出問題；同樣，選用的方法不適當或是結構不適當，一樣會出問題。在現有技術中例如，1991年1月30日公告的中國專利《90216983.1耐磨耐腐陶瓷襯套抽油泵》，其是採用多節陶瓷缸套，套間有粘結劑層，上下壓緊螺紋接頭與缸套間有密封墊結構組成泵管。該專利所述的陶瓷缸套二端刷膠粘劑，但這種膠粘劑不耐衝擊和腐蝕，不能解決洩漏問題。
又如，1992年2月19日公告的中國專利《91219434.0長壽可再生陶襯抽油泵》，其泵管由外管、多節缸套、二個外管螺紋接頭組成，所述缸套由鋼製環形箍與陶瓷襯套組成。缸套的箍熱過盈裝於陶瓷套外，箍一端長於陶套，另一端短於陶套，陶瓷套外露易碰而損壞；箍熱套於陶瓷套外，則無法高精度定位，不是套過松，內徑無法同心，就是乾脆套不進。
再如，1997年6月11日授權公告的中國專利《95228715.3嵌陶缸體耐用抽油泵》，泵管由金屬外管，多節陶瓷缸套，多節陶瓷缸套二端金屬導向套，外管二端螺紋接頭組成；柱塞由金屬內管外套帶裙四氟外套，二端活動閥組成。該泵在泵管的外管與缸套間注入粘膠，因粘膠流動性差，至今無法徹底解決空缺氣孔，不能注實，不能緊抱陶缸，錯位、掉套、洩漏；泵杆外套四氟套，由於各種嚴重腐蝕、沙子磨蝕，耐磨耐腐蝕比原來鋼製的還差。
另如1999年6月2日授權公告的中國專利《97242707.4特種陶瓷管式抽油泵》，在金屬外管內裝多節特種陶瓷襯套，金屬外管與特種陶瓷套間注入膨脹粘結劑構成抽油泵泵體；抽油泵活塞由心管，外套特陶瓷套，活塞杆二端各裝一個活動閥，心管與特種陶瓷套間以膠粘劑粘固，構成活塞杆。該泵的泵管同樣存在外管與特種陶瓷套間，由於膠粘劑流動性問題產生注膠有空隙氣孔，陶套錯位、掉套、洩漏等無法解決的缺陷；活塞杆心管與特種陶瓷套間膠粘劑粘固也發生空隙氣孔而錯位、掉套。

發明內容
本發明的目的是在於提供一種具有耐高溫、耐腐蝕和耐磨損特點，又具有一定韌性的特種陶瓷雙襯套管。
本發明是通過下述構思來加以實現的一種特種陶瓷雙襯套管，由包括外管和襯套管所組成，外管和襯套管間為過渡配合，保持2毫米左右的間隙。所述襯套管由陶瓷內襯和鋼內襯緊密結合構成，其陶瓷內襯在內，鋼內襯在外。由三節陶瓷內襯為一組，在每組陶瓷內襯的外面套一節等長的鋼內襯。在所述鋼內襯的兩端面上具有銅鍍層。
一種特種陶瓷雙襯套管的生產方法，先分別磨鋼內襯的內徑和陶瓷內襯的外徑，將相當於三節陶瓷內襯長度的鋼內襯加熱至500℃，然後將三節陶瓷內襯塞進熱的鋼內襯內，冷卻後成緊配合的襯套管組件，磨襯套管的兩端面和陶瓷內襯的內徑。在襯套管的端面上塗銅，將至少二節以上的襯套管套於同心裝配杆上，用液壓脹縮裝配杆，再套上外管，然後在襯套管的端頭處加50kg/cm2的壓力而將多節襯套管與銅層互相滲透熔合成一體。
本發明的效果是很明顯的，首先，在韌性較差的特陶外面緊緊地套有一個鋼套，可以保證由特陶材料組成的器件具有比鋼材更好的耐溫、耐腐、耐磨，又比一般陶瓷材料更好的韌性，充分地兼顧發揮了兩種材料的優點，避免了兩種材料的不足之處。其次，由於如上所述在多節陶瓷內襯之間，或者是陶瓷內襯與鋼內襯之間，都不存在使用膠粘劑，就完全避免了因組成膠粘劑的化學材料的不穩定而難以適應高溫、腐蝕或磨損的惡劣工作條件的缺陷。再次，本發明採用三節短的特陶件套一長件鋼管的辦法，可以解決大件特陶件燒結難的問題；同樣，用端頭鍍銅壓接方式，又可以解決數米長的鋼管件難以加熱的難題；同時也解決了所述組件間的密封與連接問題。最後，用於油田採油用的抽油泵，傳統材料組成的組件，由於經不起石油、其它礦物質和大量巖沙混合物的高腐蝕、高磨損，甚至使用一星期就無法使用了，而採用本發明組合件的使用壽命至少二年，可大大降低使用成本，且無任何環境汙染問題，完全可以充分實現本發明的預期效果。


附圖是本發明實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例加以描述，從而使本發明的結構細節、特點、目的和優點更加明確，但不是用來限定本發明的範圍。
現結合附圖來說明本發明實施例的構造如圖所示，一種特種陶瓷雙襯套管，由包括外管1和襯套管所組成。外管1和襯套管間為過渡配合，保持2毫米左右的間隙4。所述襯套管則由陶瓷內襯3和鋼內襯2緊密結合構成，並由其鋼內襯2緊套於陶瓷內襯3之外組成，以充分發揮由特種陶瓷成型的陶瓷內襯3的耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的特性；又由鋼材成型的鋼內襯2來確保組件的韌性，克服特種陶瓷韌性差易碎的缺陷。即充分發揮兩者的優點，克服和互補兩者各自的弱點。
所述雙襯套管，由在每三節陶瓷內襯3的外面，套上一節與三節陶瓷內襯3等長的鋼內襯2。短少的陶瓷內襯3，解決了特種陶瓷工件燒結大件難上加難的問題。每三節，而不是更多的陶瓷內襯3為一組，並外套一節鋼內襯2，使鋼內襯2的長度不至於太長，便於可將鋼內襯2加熱到較高溫度，例如500℃的溫度，可實現將鋼內襯2套於三節陶瓷內襯3之外，待冷卻至常溫後，由於熱脹冷縮可達到鋼內襯2將陶瓷內襯3緊緊套住的要求，此時兩者之間無需再依靠用膠粘劑膠合的方法來實現結合，可達到預定的目的。
為了能獲得更長的，如幾米，甚至於幾十或幾百米長的雙襯套管起見，在所述鋼內襯2的兩端面上設有銅鍍層5。相鄰兩節鋼內襯2上的銅鍍層5，在重壓之下，銅層相互滲透溶合成一體，其密封程度和效果都強於銅焊接。如此，採用本發明方案後在長度上基本可達到無限，擴大了應用範圍，完全可滿足地下油田採油的需要。
一種特種陶瓷雙襯套管的生產方法是為了解決特種陶瓷工件燒結大件難的問題，同時解決特長鋼件加熱至500℃高溫難的問題，可先將特種陶瓷加工成長度為100mm一段的陶瓷內襯3，鋼材加工成300mm一段的鋼內襯2，然後，分別磨鋼內襯2的內徑和陶瓷內襯3的外徑，並使兩者尺寸相匹配。再將相當於三節陶瓷內襯3長度的鋼內襯2加熱至500℃，然後將三節陶瓷內襯3塞進加熱的鋼內襯2內。最後冷卻後，鋼內襯2和陶瓷內襯3成緊配合的雙襯套管組件，然後磨襯套管的兩端面和陶瓷內襯3的內徑即為本發明所述的特種陶瓷雙襯套管成品。
為了使所述的特種陶瓷雙襯套管的長度達到足夠地長，在襯套管的端面上塗銅，按所需長度將至少二節以上的襯套管套於同心裝配杆上，再用液壓脹縮裝配杆，然後套上外管1，最後在襯套管的端頭處加50kg/cm2的壓力而將多節襯套管與銅層互相滲透熔合成一體的長襯套管。
權利要求
1.一種特種陶瓷雙襯套管，由包括外管(1)和襯套管所組成，外管(1)和襯套管間為過渡配合，其特徵在於所述襯套管由陶瓷內襯(3)和鋼內襯(2)緊密結合構成，其陶瓷內襯(3)在內，鋼內襯(2)在外。
2.按權利要求1所述的特種陶瓷雙襯套管，其特徵在於在三節陶瓷內襯(3)外套一節等長的鋼內襯(2)。
3.按權利要求2所述的特種陶瓷雙襯套管，其特徵在於在所述鋼內襯(2)的兩端面上設有銅鍍層(5)。
4.一種特種陶瓷雙襯套管的生產方法，其特徵在於先分別磨鋼內襯(2)的內徑和陶瓷內襯(3)的外徑，再將相當於三節陶瓷內襯(3)長度的鋼內襯(2)加熱至500℃，然後將三節陶瓷內襯(3)塞進熱的鋼內襯(2)內，冷卻後成緊配合的襯套管組件，磨襯套管的兩端面和陶瓷內襯(3)的內徑。
5.按權利要求4所述的特種陶瓷雙襯套管的生產方法，其特徵在於在襯套管的端面上塗銅，將至少二節以上的襯套管套於同心裝配杆上，用液壓脹縮裝配杆，再套上外管(1)，然後在襯套管的端頭處加50kg/cm2的壓力而將多節襯套管與銅層互相滲透熔合成一體。
全文摘要
本發明涉及一種特種陶瓷雙襯套管，由包括外管和襯套管所組成，襯套管則由陶瓷內襯在內、鋼內襯在外緊密結合構成。每三節陶瓷內襯為一組，在每組陶瓷內襯的外面套一節等長的鋼內襯。其生產方法為先分別磨鋼內襯內徑和陶瓷內襯外徑，將鋼內襯加熱至500℃，然後將三節陶瓷內襯塞進熱的鋼內襯內，冷卻後成緊配合的襯套管組件，磨襯套管的兩端面和陶瓷內襯的內徑。在襯套管的端面上塗銅，將至少二節以上的襯套管套於同心裝配杆上，再套上外管，然後在襯套管的端頭處加50kg/cm
文檔編號F16L57/00GK1807956SQ20061002365
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月26日 優先權日2006年1月26日
發明者王得剛, 尹覺生, 沈勇, 王德慶 申請人:上海易昌特種陶瓷科技發展有限公司