光杆密封盘根环总成及制备光杆密封盘根环的方法.pdf

本发明涉及油田有杆抽油井口装置专用的光杆密封盘根环总成及制备盘根环的方法。含有以纤维编织的方绳为主体和复合浸渍液组合物为辅助成分组成光杆密封盘根环；制备方法包括：编织前对纤维纱束进行预处理；用四维穿心编织机编织成方绳；方绳经复合浸渍液浸渍、烘干；盘根环按45°平行切口裁切后放入模具内热压。用特制的含有弹性体的复合浸渍液制成的本发明盘根环既具有橡胶盘根的弹性、柔韧性，又具有普通盘根的高强度、润滑性、耐磨性的特点，从而提高了使用寿命。寿命是现用产品的2～3倍；若混用芳纶纤维，寿命可达现用产品的5～6倍。是油田现有材料的换代新品，具有很好的社会和经济效益。

1、  一种光杆密封盘根环总成，其特征在于包括以纤维编织的方绳为主体和复合浸渍液组合物为辅助成份组成光杆密封盘根，所述的以纤维编织的方绳为主体的所用纤维包括：芳纶纤维、碳纤维、涤纶、锦纶、尼龙、高分子量聚乙烯纤维；所述的复合浸渍液组合物按质量比包括：聚四氟乙烯50～60％，石墨粉1～5％，润滑油5～8％，乳化剂1.5～3％，热塑性弹性体4～7％，水25～35。

2、  根据权利要求1所述的光杆密封盘根环总成，其特征在于所述的复合浸渍液组合物按质量比包括：聚四氟乙烯53～57％，石墨粉2～4％，润滑油6～7％，乳化剂2.0～2.5％，弹性体3～5％，水28～30％。

3、  根据权利要求1所述的光杆密封盘根环总成，其特征在于所述的纤维编织的方绳所用的纤维可以是其中的一种或两种或两种以上纤维同时参与编织。

4、  一种实现权利要求1所述的光杆密封盘根环的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
a、编织之前对纤维纱束进行预处理，预处理系指对并好股的纤维纱束放入复合浸渍液中浸渍并烘干、加捻成纤维纱束；
b、经预处理的纤维束用四维穿心编织机编织成方绳；
c、编织方绳经复合浸渍液至少浸渍2次以上、烘干工艺循环而制成密封盘根环；
d、将上述盘根环按两边成45°平行切口裁切后放入模具内热压而成光杆密封盘根环。其热压温度120～130℃，压力4～5MPa，，时间3～5min。

光杆密封盘根环总成及制备光杆密封盘根环的方法
技术领域
本发明属化工新材料领域，主要涉及油田有杆抽油井口装置专用的光杆密封盘根环总成及制备光杆密封盘根环的方法。
背景技术
光杆密封器是油田井口装置中重要的易损件，而光杆密封盘根则是光杆密封器的核心组件，其性能不仅直接影响使用寿命，而且对抽油设备的正常运行及现场清洁至关重要。
传统光杆密封材料因性能低、使用寿命很短，多年来，人们为延长其使用寿命，在光杆密封器、光杆密封盒上做了大量的工作和不懈的努力，包括自动纠偏、扶正、剔除毛刺、设置储油槽等等。这些虽然从导致密封失效的外界条件上改善了密封材料的工作环境，对延长其寿命有相当的改进，但这一切只是外因，没有从根本上解决问题。
目前，大多数正在使用的光杆密封盘根性能之所以差、寿命短，是因为它们只是以聚酯或尼龙线、布增强的橡胶条或橡胶圈，在此，橡胶为连续相主体，纤维材料(线、布)只是增强、耐磨剂而已。这样，以橡胶为主体的现有光杆密封盘根都存在磨损系数大、耐磨性差、撕裂强度低等不足，使用寿命短，更换频繁则是其必然结果。
发明内容
本发明的目的在于提出一种使用寿命长、价格低，密封性能好的光杆密封盘根环总成。
本发明的另一发明目的在于提出一种制备光杆密封盘根环的方法。
实现发明目的的技术方案是这样解决的：包括以编织纤维方绳为主体和复合浸渍液组合物为辅助成份组成光杆密封盘根环，所述以编织纤维为主体的方绳所用的纤维包括：芳纶纤维、碳纤维、涤纶、尼龙、锦纶、高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种；所述的复合浸渍液组合物按质量比包括：聚四氟乙烯50～60％，石墨粉1～5％，润滑油5～8％，乳化剂1.5～3％，弹性体4～7％，水25～35％。
制备光杆密封盘根环的方法，按以下步骤进行：
a、编织之前对纤维纱束进行预处理，预处理系指对并好股的纤维纱束放入复合浸渍液中浸渍并烘干、加捻成纤维纱束；
b、经预处理的纤维纱束用四维穿心编织机编织成方绳；
c、编织方绳经复合浸渍液、烘干至少2次以上工艺循环而制成密封盘根环；
d、将上述盘根环按两边成45°平行切口裁切后放入模具内热压而成光杆密封盘根环。其热压温度120～130℃，压力4～5MPa，，时间3～5min。
本发明与现有技术相比，纤维束用四维穿心编织机编织成方绳，编织方绳又通过采用复合浸渍液组合物的多次循环浸渍、烘干，再通过热压成型，使编织方绳的粘接力及密实度得以提高，同时，其复合浸渍液中添加有耐油、耐水且对纤维有强粘接力的新型弹性体，这样制成的盘根环既具有橡胶盘根的弹性、柔韧性，又具有普通盘根的高强度、滑爽性、耐磨性的特点，从而提高了使用寿命。
本发明制造的光杆密封盘根环在价格上与现有产品持平，而使用寿命却是现有技术的2～3倍；若混用芳纶纤维，寿命可达现有产品的5～6倍，是现有光杆密封盘根的换代产品，具有很好的社会和经济效益。
附图说明
图1为本发明的制备方法工艺流程图。
具体实施方式
参照图1所示，首先选择纤维纱束种类，再根据所选择的纤维纱束种类进行并股，并股好的纤维纱束经预处理后，在四维穿心编织机上编织成方绳，与此同时，按权利要求1所述的复合浸渍液配方按质量比调配复合浸渍液，将编织方绳在盛有复合浸渍液的槽内浸渍，每隔3～4小时翻动一次，浸渍12小时后捞出，沥干。在90～100℃温度下在带旋转架的烘箱上4～6小时内将浸渍过的盘根绳烘干，如此反复浸渍、烘干3～4次，直至浸渍填充料增重至少40％为止(以方绳干重为准)，将上面制成的盘根按两端成45°平行切口方向裁切后放入模具内热压，从而制成光杆密封盘根环。其热压温度120～130℃，压力4～5MPa，，时间3～5min。
综上所述，本发明提出的光杆密封盘根是真正意义上的盘根，由纤维编织主体和混配浸渍、填充料两部分构成。以纤维并股、预处理、编织成型、复合液浸渍、烘干、热定型数道工序制成光杆密封盘根填料环。
本发明中，所用的纤维根据产品的成本、价格需要可以选用芳纶纤维、碳纤维、涤纶、锦纶、尼龙、高分子量聚乙烯纤维等的一种或几种。编织、复合工艺则采用现有成熟的盘根生产工艺，使用四维穿心编织机成型，在有转动烘干机上干燥。
使用特制的复合浸渍液致密纤维编织主体是本发明的另一个技术创新点。聚四氟乙烯乳液和润滑油是盘根制造中常用的浸渍、致密、填充材料，单独使用均存在性能不足，四氟乳液浸渍的盘根发硬，往复曲折易掉块；润滑油具不干性，盘根受挤压油易析出。它们共同的弱点使所制成盘根、填充剂、润滑剂本身不具弹性且与纤维结合强度低，不能与纤维应变协调，所制成的盘根不能象橡胶那样的高弹性和柔韧性。本发明则通过采用耐油、耐水且对纤维有强粘接力的新型弹性体很巧妙地解决了以上问题，使得用添加了弹性体的复合浸渍液制成的盘根既具有橡胶盘根的弹性、柔韧性，又具有普通盘根的高强度、滑爽性、耐磨性，从而提高了使用寿命。
热成型也是盘根填料环制造的重要工序之一，成型温度、压力、时间对产品性能都有重要影响。
本发明制造的光杆密封盘根环在价格上与现有产品持平，而使用寿命却是其2～3倍；若混用芳纶纤维，寿命可达现有产品地5～6倍。
实施例1
以油田常用的φ28×φ55光杆密封盘根环为例说明制造过程。
使用四轨道24锭方形盘根编织机，将芳纶、绵纶线混合并股至底线20K，面线24K，角线22K(K为单位纤维千根数)，芯线100K。对并股纱进行预处理，随后在四轨道编织机上用14×14mm规格的工艺参数编织成方绳。
编织好的方绳在盛有复合浸渍液的槽内浸渍，每隔3小时翻动一次，浸渍12小时后捞出，沥干。在90℃温度下在带旋转架的烘箱上4小时内将浸渍过的盘根绳烘干，如此反复浸渍、烘干3次，直至浸渍填充料增重至少40％为止(以方绳干重为准)。
将上述盘根裁切成长170mm，两端呈45°平行斜切口的盘根条，70℃预热后放入模具在120℃、4MPa压力下保压3min，冷却脱模后即得成品光杆密封盘根环。
所用复合浸渍液按质量比为：
聚四氟乙烯乳液    54.5％    石墨粉           2％
普通润滑油        6％       OP乳化剂         1.5％
司盘乳化剂        1％       丙烯酸弹性体     5％
水                30％
实施例2
以油田常用的φ28×φ55光杆密封盘根环为例说明制造过程。
使用四轨道24锭方形盘根编织机，将芳纶、绵纶线混合并股至底线22K，面线22K，角线24K(K为单位纤维千根数)，芯线98K。对并股纱进行预处理，随后在四轨道编织机上用14×14mm规格的工艺参数编织成方绳。
编织好的方绳在盛有复合浸渍液的槽内浸渍，每隔4小时翻动一次，浸渍12小时后捞出，沥干。在100℃温度下在带旋转架的烘箱上6小时内将浸渍过的盘根绳烘干，如此反复浸渍、烘干4次，直至浸渍填充料增重至少40％为止(以方绳干重为准)。
将上述盘根裁切成长172mm，两端呈45°平行斜切口的盘根条，80℃预热后放入模具在120℃、5MPa压力下保压5min，冷却脱模后即得成品光杆密封盘根环。
所用复合浸渍液按质量比为：
聚四氟乙烯乳液   58％     石墨粉             3％
普通润滑油       6％      OP乳化剂           1.8％
司盘乳化剂       1.2％    丙烯酸弹性体       5％
水               25％