【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于活塞，具體涉及一種帶自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞及其制備方法。
技術介紹
1、石油鉆井泥漿泵是石油鉆井工程中不可或缺的重要設備之一，而活塞是泥漿泵的核心部件。泥漿泵的主要作用是將鉆井液輸送到井底，并把井底的巖屑攜帶到地面，同時起到驅動鉆井、清洗鉆具、冷卻鉆頭等作用。但是，泥漿泵活塞易在工作中損壞，需要經常性的維護和更換，因此嚴重影響鉆井效率和工程進度。
2、根據大慶石油管理局某鉆井公司2012年1月份和2月份180口油井泥漿泵和缸套的鉆井記錄（苑惠娟,郭建英,蘇子美,等.?國產鉆井泥漿泵活塞缸套摩擦副可靠性研究[j].中國機械工程,?2013,?24(11):?1425-1430.），活塞平均進深1300?m替換，缸套平均進深2600?m替換（工作壽命以鉆井進深表征），可以看出泥漿泵活塞皮碗極易容易損壞，損壞頻率過高。一方面是巨大的維修安裝成本，另一方面則是由于活塞損壞而耽誤工程進度，延長活塞皮碗的使用壽命具有很高的價值。蘭州石油機械研究所在《石油礦場往復泵》一文（張勇.?鉆井泥漿泵活塞壽命評價方法研究[d].?浙江大學,?2004.）中曾經指出：“當采用重泥漿（ρ=2.24?g/cm3）和采用清水作為鉆井液進行對比時，發現以重泥漿作為工作介質的活塞使用壽命是以清水作為工作介質的活塞的1/10，這也說明，含砂量是影響活塞皮碗使用壽命的重要因素”。因此，需要研發長壽命活塞。
3、活塞在缸套中做快速往復運動時，會與缸套發生摩擦，產生熱量。降低活塞的摩擦系數是提高壽命的關鍵。王嵐等人將纖維織物復合材
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞及其制備方法，以解決目前活塞皮碗由于磨粒磨損而失效的問題。
2、本專利技術帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞，包括活塞芯、內層皮碗和外層皮碗；
3、所述活塞芯下端為柱狀結構的塞冠，所述塞冠中部上凸為桿狀結構的塞桿，所述塞冠與所述塞桿共軸設置；
4、所述內層皮碗和所述外層皮碗均呈與所述塞桿共軸的環形結構，并由內至外依次配合套設至所述塞柱外，兩者的下端面與所述塞冠的上端面緊密接觸；所述外層皮碗以具有自潤滑性的材料制成。
5、所述內層皮碗的徑向厚度為25-30?mm；所述外層皮碗的徑向厚度為2-3?mm。
6、優選的，內層皮碗以如下原料加工澆注成型套設至所述塞桿外：
7、液體聚氨酯橡膠預聚物，3，3'-二氯-4，4'-二苯基甲烷二胺（moca），氧化鋅，硬脂酸，防老劑和碳纖維。
8、進一步，上述原料按質量份數構成為：
9、液體聚氨酯橡膠預聚物100-150份，moca?10-20份，氧化鋅0.5-1份，硬脂酸0.5-1份，防老劑0.5-1份，碳纖維0.5-2份。
10、其中液體聚氨酯橡膠預聚物是東莞市聚合橡膠制品有限公司產品，產品名稱“聚氨酯預聚體”，nco質量含量約2%。
11、優選的，外層皮碗以如下原料加工澆注成型套設至內層皮碗外：
12、液體聚氨酯橡膠預聚物，moca，多孔碳-潤滑油微粉，氧化鋅，硬脂酸，防老劑和氧化石墨。
13、進一步，上述原料按質量份數構成為：
14、液體聚氨酯橡膠預聚物100-150份，moca?10-20份，多孔碳-潤滑油微粉5-10份，氧化鋅0.5-1?份，硬脂酸0.5-1?份，防老劑0.5-1份，氧化石墨0.5-2份。
15、其中液體聚氨酯橡膠預聚物是東莞市聚合橡膠制品有限公司產品，產品名稱“聚氨酯預聚體”，nco質量含量約2%。
16、本專利技術帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞的制備方法，包括以下步驟：
17、步驟1：將液體聚氨酯橡膠預聚物、moca、氧化鋅、硬脂酸、防老劑和碳纖維攪拌混合均勻，澆注成型套設至所述塞桿外并熟化。
18、步驟?2：將多孔碳加入潤滑油中混合攪拌，使多孔碳充分吸附潤滑油。
19、步驟3：將吸附潤滑油的多孔碳放入聚乙烯醇（1788）的水溶液中，攪拌，噴霧干燥，得到多孔碳-潤滑油微粉。
20、步驟4：將液體聚氨酯橡膠預聚物、moca、氧化鋅、硬脂酸、防老劑、氧化石墨和多孔碳-潤滑油微粉攪拌混合均勻，在100℃條件下澆注成型套設至內層皮碗外，依次經預熟化和熟化成型即可。
21、步驟1中，各原料按質量份數構成為：液體聚氨酯橡膠預聚物100-150份，moca?10-20份，氧化鋅0.5-1份，硬脂酸0.5-1份，防老劑0.5-1份，碳纖維0.5-2份。
22、步驟1中，混合攪拌轉速設定為300-400?rpm，混合溫度為100℃，混合時間為20-30min；熟化溫度為120℃，熟化時間為0.5?h。
23、步驟2中，各原料按質量份數構成為：多孔碳為10-15份，潤滑油20-30份。
24、步驟2中，混合攪拌的過程中，轉速設定在120-150?rpm，攪拌時間為30-40?min。
25、步驟3中，各原料按質量份數構成為：吸附潤滑油的多孔碳10-15份，聚乙烯醇（1788）2份，水100份。
26、步驟3中，攪拌轉速80-100?rpm，時間15-20?min，噴霧干燥溫度為180-200℃。
27、步驟4中，各原料按質量份數構成為：液體聚氨酯橡膠預聚物100-150份，moca?10-20份，氧化鋅0.5-1?份，硬脂酸0.5-1?份，防老劑0.5-1份，氧化石墨0.5-2份，多孔碳-潤滑油微粉5-10份。
28、步驟4中，混合攪拌轉速設定為300-400?rpm，混合溫度為100℃，混合時間均為20-30?min；預熟化溫度為120℃，預熟化時間為0.5?h；熟化溫度為90℃，熟化時間為10?h。
29、與現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在：
30、本專利技術設計了一種新型自潤滑嵌套皮碗，雙層皮碗共同賦予了其優異的性能，一方面活塞內層皮碗含碳纖維補強填料，賦予了活塞內層皮碗高強度，高模量的性能。另一方面活塞外層皮碗中含有兩種潤滑物質，氧化石墨和多孔碳-潤滑油微粉，有助于降低活塞與缸套內壁的摩擦系數，從而減本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞，其特征在于：
4.權利要求1-3中任一項所述帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：
8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：
9.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：
10.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.一種帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞，其特征在于：
2.根據權利要求1所述的帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞，其特征在于：
4.權利要求1-3中任一項所述帶有自潤滑嵌套皮碗的泥漿泵活塞的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：楊文，徐永恒，蔣慶，梁宇皓，楊維慶，楊灝東，楊維順，楊仲書，張宏福，郝文濤，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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