[发明专利]一种多层复合防偏磨连续抽油杆及其制备装置和方法

权利要求书

1.一种多层复合防偏磨连续抽油杆，其特征是：在纤维增强树脂基体复合材料杆体的外表面的一段或几段覆有一层热固性耐磨层（D），所述的热固性耐磨层（D）为聚氨酯、氟碳涂层、改性环氧树脂、乙烯基脂树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂中的一种制成，热固性耐磨层（D）的厚度为0.5～10mm，所述的纤维增强树脂基体复合材料杆体采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维的一种或多种制成，采用多层复合缠绕与拉挤或者编织与拉挤的制造工艺，由内到外依次是内层纵向纤维（A），缠绕层或编织层（B），外层纵向纤维（C），所有缠绕层、编织层和纵向纤维均为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种，采用的树脂基体为环氧树脂、聚氨酯树脂或乙烯基酯树脂的一种，制成的杆体的连续长度为0～5000m。

2.一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，包括放丝架（1）、预热系统（2）、缠绕机或编织机（3）、注射机（5）、注射模具（4）、模具冷却装置（6）、拉挤模具（7）、模具加热装置（8）、控制部分（9）、后固化加热炉（10）、牵引装置（11）、卷绕装置（14）组成注射拉挤成型设备，在注射模具（4）的底部装有一或两个注胶嘴（4.1），顶部装有一或两个真空嘴（4.2），真空嘴（4.2）外接真空管，真空管与真空罐连接；所述的注射机（3）通过底部的注胶嘴（4.1）向注射模具内部注入树脂基体胶液（4.3）；其特征是：在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间使用编织机或缠绕机（2）编织一层增强的缠绕层或编织层（B），注射拉挤成型设备的牵引装置（11）和卷绕装置（14）之间设置有一台热固性树脂喷涂设备（12）和固化装置（13），利用热固性树脂喷涂设备（12）在成型抽油杆体的一段或几段的表面附着一层热固性耐磨层，然后经过固化装置（13）固化，形成纤维增强复合材料防偏磨连续抽油杆；所述的热固性树脂喷涂设备（12）包括树脂泵（12a）、静态混料器（12b）、过滤板（12c）、树脂腔（12d）、过滤器（12e）、喷嘴（12f）、加热器（12g），树脂泵（12a）的输出端连接到静态混料器（12b），静态混料器（12b）的下端通过过滤板（12c）与树脂腔（12d）连通，静态混料器（12b）的外部设有加热器（12g），过滤板（12c）的下端设有喷嘴（12f），所述的树脂腔（12d）的两侧设有过滤器（12e）。

3.根据权利要求2所述的多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是：所述的喷嘴（12f）由树脂流道（12h）和喷射孔板（12i）组成，所述的树脂流道（12h）采用360度螺旋结构，喷射孔板（12i）采用锥度星形喷孔结构。

4.根据权利要求2所述的多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是：所述的缠绕机包括控制系统（3a），伺服电机（3b），减速机（3c），双轴换向系统（3d），缠绕纤维放置盘（3e），张紧装置（3f），纤维放置轴（3g），伺服电机（3b）通过减速机（3c）连接双轴换向系统（3d），双轴换向系统（3d）的两端分别连接缠绕纤维放置盘（3e），缠绕纤维放置盘（3e）的外侧通过张紧装置（3f）连接纤维放置轴（3g）。

5.根据权利要求2所述的多层复合防偏磨连续抽油杆的制备装置，其特征是：所述的编织机包括控制系统（3a）、伺服电机（3b）、减速机（3c）、张紧装置（3f）、纤维放置轴（3g）、缠绕分轴驱动系统（3h）、缠绕轴换向系统（3i），伺服电机（3b）通过减速机（3c）连接缠绕分轴驱动系统（3h），缠绕分轴驱动系统（3h）与缠绕轴换向系统（3i）连接，缠绕轴换向系统（3i）外侧通过张紧装置（3f）连接纤维放置轴（3g）。

6.一种多层复合防偏磨连续抽油杆的制作方法，其特征是包括以下步骤制成：

（a）从放丝架（1）引出多束纤维，在牵引装置（11）的牵引下经过注射模具（5），注射模具（5）内充满注射机（4）注入的树脂基体胶液（4.3），树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂或聚氨酯树脂；

（b）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间使用编织机或缠绕机（2）编织一层增强的缠绕层或编织层（B），其中，通过缠绕机（3）缠绕一层或多层0.1～2mm厚度，缠绕角度为15～85°的缠绕层；或者使用编织机（3）在内层纵向纤维（A）与外层纵向纤维（C）之间，缠绕一层或多层厚度为0.1～2mm，交叉角度为15～85°的编织层；

（b）经注射模具（4）内胶液浸渍的纤维束再经过拉挤模具（7）固化成型，拉挤模具（7）的入口处设有模具冷却装置（6），用于降低模具入口温度，避免模具温度传导至注射模具（5）；在拉挤模具（7）周围、模具冷却装置（6）的后面，分布有模具加热装置（8），在2～4段加热，固化温度在95～180℃之间，呈梯度升温方式，拉挤速度在0.08～1.5米/分钟之间，拉挤出复合材料杆体；拉挤出的复合材料杆体进入后固化加热炉（9）进行热应力处理及后固化，后固化结束，通过牵引装置（11）；

（c）在注射拉挤设备的牵引装置（11）和卷绕装置（14）之间，设置一台套热固性树脂喷涂设备装置（12）和固化装置（13），利用塑料挤出装置（12）在成型抽油杆体上的一段或几段的表面附着一层热固性耐磨层，然后经过固化装置（13）；经充分固化后，利用卷绕装置（11）将其卷绕在直径为1.5m～3.5m的圆盘上。