CN106279833B - 高扬程单螺杆泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泵体机械装置，特别是一种单螺杆泵装置。该单螺杆泵装置，包括螺杆、螺杆套、万向节、防沙帽，所述螺杆套前端连接有防沙帽，内部设置有螺杆，所述万向节与螺杆后端相连接，其特征在于，螺杆套由丁腈橡胶加工而成，所述丁腈橡胶的组成按重量份计为：丁腈橡胶100份、高耐磨炭黑25‑45份、聚氨酯2‑10份、聚氯乙烯2‑8份、硬脂酸0.5‑1份、邻苯二甲酸二辛脂2‑3份、硫磺1‑2份、对苯二胺类防老剂0.5‑1.5份、表面改性纳米填充料4.6‑12.3份。

Description

高扬程单螺杆泵装置
技术领域
本发明涉及一种泵体机械装置，特别是一种单螺杆泵装置。
背景技术
单螺杆泵属于转子式容积泵，它是依靠螺杆与衬套相互啮合在吸入腔和排出腔产生容积变化来输送液体的。它是一种内啮合的密闭式螺杆泵，主要工作部件由具有双头螺旋空腔的衬套和在定子腔内与其啮合的单头螺旋螺杆组成。通常所述的具有双头螺旋空腔的衬套及其外面的支撑圆筒被称为定子，所述的单头螺旋螺杆被称为转子。当通过万向节连接轴驱动转子绕定子中心作行星回转时，定子转子副就连续地啮合形成密封腔，这些密封腔容积不变地作匀速轴向运动，把输送介质从吸入端经定子转子副输送至压出端。
单螺杆泵由于其优越的特性，在环境保护、船舶工业、石油工业、医药、酿造业、建筑工业、采矿工业、化学工业、造纸工业等领域得到了广泛的应用。单螺杆泵可分为全金属单螺杆泵和橡胶衬套单螺杆泵。全金属螺杆泵中定子与转子间隙配合，工作转速高，导致使用寿命短。全金属螺杆泵在低转速或泵送低粘度的液体的工作条件下，漏失严重，泵压低，而且全金属定子不易加工制造，故还没有得到广泛的应用。橡胶衬套单螺杆泵中的橡胶衬套受到倾覆力矩、挤压力、摩擦力等力作用下易被挤扁变形、磨损、脱胶，从而造成单螺杆泵漏失严重或失效，大大降低的橡胶衬套单螺杆泵的使用寿命。
丁腈橡胶因含有极性CN基团，具有良好的耐油性、耐磨性和耐热性，被广泛用来制造螺杆泵螺杆套(定子)。随着采油工艺由过去的一次开采逐渐向二次、三次开采过渡，油井工况环境更为复杂，常伴随高温、高压、强腐蚀性介质、高含砂等，造成丁腈橡胶过早失效。为了适应复杂井况的需求，人们常常对丁腈橡胶进行改性处理大幅度提高原有性能或赋予新的使用性能，如丁腈橡胶与其它塑料或橡胶共混，丁腈橡胶配方改性或表面改性等。
发明内容
本发明的目的是在现有单螺杆泵的基础上，通过选择合适材料制备的螺杆套用来对单螺杆泵的泵压和使用寿命进行改进。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种单螺杆泵装置，包括螺杆、螺杆套、万向节、防沙帽，所述螺杆套前端连接有防沙帽，内部设置有螺杆，所述万向节与螺杆后端相连接，其特征在于，螺杆套由丁腈橡胶加工而成，所述丁腈橡胶的组成按重量份计为：丁腈橡胶100份、高耐磨炭黑25‐45份、聚氨酯2‐10份、聚氯乙烯2‐8份、硬脂酸0.5‐1份、邻苯二甲酸二辛脂2‐3份、硫磺1‐2份、对苯二胺类防老剂0.5‐1.5份、表面改性纳米填充料4.6‐12.3份；所述表面改性纳米填充料是将纳米填充料经由大分子表面改性剂改性而成，纳米填充料与大分子表面改性剂的重量比为79:1，其中纳米填充料由纳米碳化硅和纳米复合氧化物按重量比1:4混合而成，所述纳米复合氧化物由下列通式表示，SiaFebBacZndOX，其中a＝0.1-0.5，b＝0.3-0.7，c＝0.2-0.5，d＝0.1-0.3，X≥1。
所述纳米复合氧化物的制备方法，包括下述步骤：
a)按纳米复合氧化物通式所示化学计量比，将硅酸四乙酯、硝酸铁、硝酸钡、硝酸锌溶解在乙醇里，用作前驱体溶液；
b)在0.15Mpa的压力下，通过0.3m3/h的O2对前驱体溶液进行雾化分散；
c)将雾化液滴以5ml/min的速度喷入火焰反应器，同时逆向通入0.76m3/h的H2和1m3/h的O2并点燃，燃烧获得纳米复合氧化物。
所述大分子表面改性剂为甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-丙烯腈三元共聚物。
所述纳米填充料的表面改性方法，包括下述步骤：将1重量份大分子表面改性剂加入140重量份丙酮中形成溶液，将79重量份纳米填充料加入上述溶液中，在氮气气氛的保护下高速搅拌，60℃下真空干燥8小时，取出后过120目筛。
通过采用一定组成的表面改性纳米成分作为无机填料，采用一定量的聚氨酯和聚氯乙烯作为改性材料，能够有效改善丁腈橡胶的硬度、强度、塑性、抗老化和抗疲劳性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
(单螺杆泵装置结构)
一种单螺杆泵装置，包括：1.出料口、2.防沙帽、3.螺杆套、4.螺杆、5.上固定板、6.下固定板、7.泵筒、8.万向节、9.连接、10.网罩、11.螺钉、12.电机。
(丁腈橡胶)
根据本发明的丁腈橡胶组合物可以通过本领域公知的方法制备。
表1
表1中，纳米复合氧化物为Si0.5Fe0.4Ba0.3Zn0.2OX。
对试样1‐5进行纯柴油老化、纯疲劳老化和柴油老化后疲劳老化测试，测试结果见表2。表2
疲劳条件为：室温条件下，试样的拉伸比λ＝100％，测试频率500r/min,疲劳时间为6小时。
老化条件为：介质为0号柴油，老化温度为70℃，腐蚀时间为168小时。
采用表1试样2所示的配方，通过调整纳米氧化物填料的组成，对丁腈橡胶的各项性能进行比较。
表3
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种单螺杆泵装置，包括螺杆、螺杆套、万向节、防沙帽，所述螺杆套前端连接有防沙帽，内部设置有螺杆，所述万向节与螺杆后端相连接，其特征在于，螺杆套由丁腈橡胶加工而成，所述丁腈橡胶的组成按重量份计为：丁腈橡胶100份、高耐磨炭黑25-45份、聚氨酯5-10份、聚氯乙烯2-8份、硬脂酸0.5-1份、邻苯二甲酸二辛脂2-3份、硫磺1-2份、对苯二胺类防老剂0.5-1.5份、表面改性纳米填充料4.6-12.3份；所述表面改性纳米填充料是将纳米填充料经由大分子表面改性剂改性而成，纳米填充料与大分子表面改性剂的重量比为79:1，其中纳米填充料由纳米碳化硅和纳米复合氧化物按重量比1:4混合而成，所述纳米复合氧化物由下列通式表示，SiaFebBacZndOX，其中a＝0.1-0.5，b＝0.3-0.7，c＝0.2-0.5，d＝0.1-0.3，X≥1。
2.根据权利要求1的单螺杆泵装置，其特征在于，所述大分子表面改性剂为甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-丙烯腈三元共聚物。
3.根据权利要求1的单螺杆泵装置，其特征在于，所述纳米填充料的表面改性方法，包括下述步骤：将1重量份大分子表面改性剂加入140重量份丙酮中形成溶液，将79重量份纳米填充料加入上述溶液中，在氮气气氛的保护下高速搅拌，60℃下真空干燥8小时，取出后过120目筛。
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