本实用新型专利技术公开一种纤维增强复合材料连续抽油杆的制备装置，属于石油工业采油设备技术领域，该制备装置包括放丝架(1)、预处理加热炉(2)、注射模具(4)、注射机(5)、模具冷却装置(6)、拉挤模具(7)、模具加热装置(8)、控制装置(9)、后固化加热炉(10)、牵引装置(11)、卷绕装置(12)，还包括缠绕机或编织机(3)，缠绕机或编织机(3)设置在注射模具(4)前方。本实用新型专利技术的制备装置采用缠绕或编织与拉挤组合成型工艺制备抽油杆，提供了稳定科学的纤维层分布，保证横向缠绕或编织层纤维有效的提供横向强度，避免了横向纤维进入固化模具时，与模具产生摩擦导致纤维方向发生变化的可能，一次成型，生产效率高。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种制备装置，特别涉及一种纤维增强复合材料连续抽油杆的制 备装置，属于石油工业采油设备
技术介绍
石油工业生产中，腐蚀问题是油田采油工艺亟待解决的问题。抽油杆是连接抽油 机和抽油栗的关键部件，其受力复杂，工作环境恶劣，易因受腐蚀而严重影响自身使用寿 命，给油田生产造成极大的成本浪费。由于具备轻质、高强、耐腐蚀的特点，复合材料抽油杆 已开始逐步取代传统的金属抽油杆，目前采用的复合材料抽油杆主要包括玻璃钢抽油杆和 碳纤维增强复合材料连续抽油杆两大类。 玻璃钢抽油杆采用玻璃纤维增强热固性树脂的拉挤工艺一次成型制备，已广泛应 用，但随着现代采油的可靠性要求不断提高，玻璃钢抽油杆已不能满足要求，主要存在以下 问题：1)抽油杆耐偏磨性不好；2)轴向拉伸模量低，变形大，导致抽油栗有效行程大幅减 少，采油效率降低明显；3)玻璃钢抽油杆均定长，两端各有一个金属接头，根与根之间采用 金属抽油杆应用的金属接箍进行连接，由于结构复杂，导致加工难度大，同时每一根玻璃钢 抽油杆用两个金属接头，成本昂贵；另外与传统金属抽油杆相比，玻璃钢抽油杆除了杆体部 分更换了材质，整个抽油杆柱的其他部分并无改变，传统金属抽油杆中存在的柱接头多，断 脱几率高，活塞效应明显等问题并未得到解决。 碳纤维增强复合材料连续抽油杆的研究也有很多，如中国专利CN1461870公开了 一种碳纤维增强复合材料连续抽油杆及制备方法，采用碳纤维为增强材料，并由横向排列 的芳纶或超高分子量聚乙烯纤维束和纵向的玻璃纤维组成整体包覆复合，试图增加抽油杆 横向层间剪切强度，同时也提高杆体的耐偏磨性和强度。但实际应用中发现，该抽油杆采用 拉挤、包覆的一次整体加工方法（包括放丝-浸树脂胶-包覆层包覆-预成型-固化-盘 绕工序），包覆层为纤维织物增强热固性树脂，不仅加大了材料成本，而且纤维织物包覆层 的耐偏磨性不够理想；包覆层为纤维织物，看似完整包裹杆体一周，但一直存在织物接缝问 题，接缝处存在搭接宽度不均匀，挤压内部单向纤维，横向强度低等问题；另外，由于该碳纤 维增强复合材料连续抽油杆截面形状为矩形或椭圆形，且其厚度只有3~5_，在应用专用 设备起下井作业时，夹持部分的材料几乎无法选择，而且只能采用两片式夹持，左右方向无 法限位，很容易发生杆体偏出夹持部分的现象。因此其专用下井作业设备夹持部分结构及 材料开发难度较大，成为应用中的技术瓶颈，限制了该产品大规模推广应用。 另外还有中国专利技术专利CN201210501186. X公开了一种纤维增强复合材料防偏磨 连续抽油杆及其制备装置和方法，使用单向增强纤维拉挤、包覆热塑性耐磨层的方法，采用 的纤维只为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种，未明确杆体截面形状及尺寸，因为只采 用单一纵向纤维，其横向强度低，存在径向压缩、弯曲性能差等问题；采用单一玻璃纤维或 玄武岩纤维，其轴向拉伸模量低，变形大，类似玻璃钢抽油杆，会导致抽油栗有效行程大幅 减少，采油效率降低明显；采用单一碳纤维，其杆体材料成本非常高，增大轴向拉伸模量的 同时，弯曲模量也变大，导致弯曲困难，不能满足道路运输要求及作业要求，限制了其推广 应用。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种纤维增强复合材料连续抽油 杆的制备装置，通过该装置保证纤维增强复合材料连续抽油杆杆体生产的连续稳定性，保 证了一次成型，生产效率高，结合强度大，避免了分层、脱落现象的发生。 为了实现上述目的，本技术采用的一种纤维增强复合材料连续抽油杆的制备 装置，该抽油杆采用依次层叠的三层结构，由内到外依次为内碳纤维层、中间玻璃纤维层和 外玻璃纤维层，所述内碳纤维层采用沿杆体轴向设置的单向碳纤维，所述中间玻璃纤维层 采用沿杆体横向设置的Η级玻璃纤维，中间玻璃纤维层双向缠绕或编织在所述内碳纤维层 上，所述外玻璃纤维层采用沿杆体轴向设置的单向Η级玻璃纤维； 该制备装置包括放丝架、预处理加热炉、注射模具、注射机、模具冷却装置、拉挤模 具、模具加热装置、控制装置、后固化加热炉、牵引装置、卷绕装置，还包括缠绕机或编织机， 所述缠绕机或编织机设置在注射模具前方； 通过控制装置控制，从放丝架中引出多束碳纤维和Η级玻璃纤维，在牵引装置的 牵引下经过注射模具，注射模具内充满注射机注入的环氧树脂基体胶液，在内层的单向碳 纤维和外层的单向Η级玻璃纤维之间，使用缠绕机或编织机在内外层纤维间缠绕或编织中 间层，经注射模具内胶液浸渍的纤维束再经拉挤模具固化成型，拉挤模具的入口处设有用 于模具降温的模具冷却装置，所述模具冷却装置后侧位于拉挤模具周围分布有三段模具加 热装置，固化成型后纤维束经模具加热装置加热后制成复合材料杆体，该复合材料杆体进 入后固化加热炉进行热应力处理及后固化后，通过牵引装置将其卷绕在卷绕装置的圆盘 上。 作为改进，所述注射模具包括静态混料器、注胶孔、过滤板、树脂腔、放胶孔、保温 加热器； 所述静态混料器与注胶孔连接，注胶孔的下端通过过滤板与树脂腔连通，所述注 胶孔的外侧设有保温加热器，所述树脂腔的下端设有放胶孔，静态混料器将经注胶孔注入 树脂腔内的环氧树脂基体胶液混合，配合注胶孔外侧的保温加热器，胶液经过滤板落入树 脂腔内，经树脂腔内纤维充分浸润后，胶液最终经放胶孔流出。 作为改进，所述编织机包括控制系统、伺服电机、减速机、主轴驱动系统、纤维轴驱 动系统、张紧装置、纤维放置轴； 通过控制系统控制，所述伺服电机通过减速机连接主轴驱动系统，所述主轴驱动 系统与纤维轴驱动系统连接，所述纤维轴驱动系统通过张紧装置与用于放置纤维的纤维放 置轴连接。 与现有技术相比，本技术的制备装置采用缠绕或编织与拉挤组合成型工艺制 备抽油杆，提供了稳定科学的纤维层分布，保证横向缠绕或编织层纤维有效的提供横向强 度；同时制备的抽油杆的横向层在中间，避免了横向纤维进入固化模具时，与模具产生摩擦 导致纤维方向发生变化的可能；抽油杆的三层结构同时固化成型，保证纤维增强复合材料 连续抽油杆杆体生产的连续稳定性，保证了一次成型，生产效率高，结合强度大，避免了分 层、脱落现象的发生。【附图说明】 图1为本技术的纤维增强复合材料连续抽油杆的结构示意图； 图2为本技术的制备装置的流程示意图； 图3为本技术的注射拉挤工艺中注射模具的结构示意图； 图4为本技术的编织拉挤工艺中编织机的结构示意图； 图5为本技术中编织机的正面视图； 图中：A、内碳纤维层，B、中间玻璃纤维层，C、外玻璃纤维层； 1、放丝架，2、预处理加热炉，3、编织机，3a、控制系统，3b、伺服电机，3c、减速机， 3d、主轴驱动系统，3e、纤维轴驱动系统，3f、张紧装置，3g、纤维放置轴，3h、纤维轴运行轨迹 槽，4、注射模具，4a、静态混料器，4b、注胶孔，4c、过滤板，4d、树脂腔，4e、纤维，4f、放胶孔， 4g、保温加热器，5、注射机，6、模具冷却装置，7、拉挤模具，8、模具加热装置，9、控制装置， 10、后固化加热炉，11、牵引装置，12、卷绕装置。【具体实施方式】 为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施 例，对本技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纤维增强复合材料连续抽油杆的制备装置，其特征在于，该抽油杆采用依次层叠的三层结构，由内到外依次为内碳纤维层(A)、中间玻璃纤维层(B)和外玻璃纤维层(C)，所述内碳纤维层(A)采用沿杆体轴向设置的单向碳纤维，所述中间玻璃纤维层(B)采用沿杆体横向设置的H级玻璃纤维，中间玻璃纤维层(B)双向缠绕或编织在所述内碳纤维层(A)上，所述外玻璃纤维层(C)采用沿杆体轴向设置的单向H级玻璃纤维；该制备装置包括放丝架(1)、预处理加热炉(2)、注射模具(4)、注射机(5)、模具冷却装置(6)、拉挤模具(7)、模具加热装置(8)、控制装置(9)、后固化加热炉(10)、牵引装置(11)、卷绕装置(12)，还包括缠绕机或编织机(3)，所述缠绕机或编织机(3)设置在注射模具(4)前方；通过控制装置(9)控制，从放丝架(1)中引出多束碳纤维和H级玻璃纤维，在牵引装置(11)的牵引下经过注射模具(4)，注射模具(4)内充满注射机(5)注入的环氧树脂基体胶液，在内层的单向碳纤维和外层的单向H级玻璃纤维之间，使用缠绕机或编织机(3)在内外层纤维间缠绕或编织中间层，经注射模具(4)内胶液浸渍的纤维束再经拉挤模具(7)固化成型，拉挤模具(7)的入口处设有用于模具降温的模具冷却装置(6)，所述模具冷却装置(6)后侧位于拉挤模具(7)周围分布有三段模具加热装置(8)，固化成型后纤维束经模具加热装置(8)加热后制成复合材料杆体，该复合材料杆体进入后固化加热炉(10)进行热应力处理及后固化后，通过牵引装置(11)将其卷绕在卷绕装置(12)的圆盘上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔昌瑞，赵得智，
申请(专利权)人：江苏众成复合材料有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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