194977. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kerámiabetétes hengerpersely előállítására geológiai fúrások fúrószivattyúi részére
1 A találmány tárgya eljárás kerámiabetétes hengerpersely előállítására geológiai fúrások fúrószivattyúi részére. Mint ismeretes, a geológiai fúrásoknál (víz, olaj, bauxit, stb.) alkalmazott szivattyúkat öblítő-fúró oldatoknak vagy víznek a fúrólyukba való sajtolására, vagy más esetekben bányáknál a bányavíz kivezetésére alkalmazzák. Ismeretes továbbá, hogy a geológiai fúrások szivattyúi külső meghajtású, vízszintes állású, kéthengeres, kettős működésű hengerekkel kialakított szerkezetek, amelyekben fogaskerék reduktor van beépítve. A szivattyúk elméleti teljesítőképessége és maximális nyomása a hengerperselyek belső átmérőjének függvényében: (0 80,90,100mm) 13,5-, 18-, 23,4 m3/h; 6,2 MN/Mm2-,4,9MN/ M2-, 3,9 MN/M2 értékű. A geológiai fúrásokhoz alkalmazott szivattyúknak két fő típúsa ismeretes: Kisteljesítményű szivattyúkban a fent vázolt jelentősen nagy nyomásértékek a kopás csökkentésére, valamint a szivattyú élettartamának növelésére olyan hengerperselyeket fejlesztettek ki, amelyekben nyomás- és kopásálló kerámiabetétet alkalmaztak. A kerámia ugyanis az acélszerkezetű hengerperselyek élettartamának 5—10-szeresére való növelését teszi lehetővé. Nagyteljesítményű szivattyúknál kerámiabetétet eddig nem lehetett alkalmazni. A nagyméretű, illetve nagyteljesítményű szivattyúk hengerperselyének hossza ugyanis kb. 270 mm átmérője 80-160 mm közötti érték. Ezek a méretek ugyanis kerámiabetétek készítésénél, a formázási problémák, a mérettartási követelmények, a szigorú mérettűrés, a megfelelő porozitási-keménységi-paraméterek kézbentartása szempontjából sorozatgyártásban nem voltak realizálhatók. Az eddigi kísérletek szerint az ilyen nagyméretű kerámiabetétek kiégetésénél elkerülhetetlenül jelentkező ovalítások kiküszöbölése olyan köszörűlési igényeket jelentett, amelyeket — sok esetben — csak napokig tartó köszörüléssel lehetett kiküszöbölni. A nagyméretű kerámiáknak a megkövetelt szigorú tűréshatárokkal való gyártását az is nehezítette, hogy szűk tűrésmezők kézbentartását elősegítő berendezések nem állnak rendelkezésre. Ismeretes ugyanis, hogy a legkorszerűbb extruderek is csak maximálisan 160- 180 mm-es ^méretekig, maximálisan 10 mm falvastagságig hatékonyak. A fent említett technológiai nehézségek következtében a nagyteljesítményű szivattyúknál a hengerperselyek élettartamának növelésére a kerámia anyagú betét helyett különlegesen kemény és kopásálló acélokat alkalmaztak, amelyeknek felületét keményréteg kialakítással, például cementálással, nitridálással vagy más hasonló kemény és kopásálló felület kialakítással készítettek elő. Ennek eredményeképpen a kezeletlen felületű acélok 48-50 órás élettartamát az említett 2 felület kezeléssel maximálisan 200 órára lehetett növelni. Célunk, hogy a találmány szerinti eljárással a nagyteljesítményű szivattyúk hengerperselyei részére lehetővé tegyük a 800-1000 órás élettartamot biztosító kerámiaperselyek alkalmazását, és hogy a kerámiacsőnek nagyteljesítményű szivattyúk által igényelt mérettartással való olyan formázására találjunk megoldást, amely a kerámiacsőnek 0,5-1,0 mm nél belüli mérettűréssel való sorozatgyártása esetén igen kevés, sok esetben semmilyen utómunkálást nem igényel a külső és/vagy a belső csőátmérő végső méretének kialakítását illetően. A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen alapszik, hogy ha a kerámia szuszpenzió formázását zárt fenekű tégely alakjában végezzük, akkor a zárt fenékrész a zsugorításkor a kerámiacső hengeres részét elfogadható mérettűrésen belül torzulásmentesen méreten tartja. A találmányi gondolathoz tartozik az a felismerés is, hogy ha első fázisban a leformázott kerámia szuszpenziót először csak részben, azaz kb. 1400-1500°C hőmérsékleten égetjük, akkor a kerámia még nem érte el a végleges keménységet, mert a maradék porozitás értéke ekkor 3-6%-os. Ezért ez a teljesen ki nem égetett kerámia könnyen méretre munkálható. Ezután a második, azaz a végső kiégetési fázisban a már méretre munkált kerámiát kb. 1500-1700°C hőmérsékleten égetjük ki teljesen, és a tégely alakzat zárt fenékrészét gyémántkoronggal leszúrjuk. Ezt a leszúrási műveletet azonban az első kiégetési ciklus után is elvégezhetjük. A kész kerámiában a készrezsugorításkor keletkező torzulások mértéke tapasztalataink szerint 95-98%-os arányban esik a megengedett tűrésmezőbe. Ugyancsak a találmányi gondolat részét képezi az a felismerés, hogy a kerámiabetétet í hengerperselybe bezsúgorítás helyett térhálósodó epoxi alapú ragasztóanyaggal beragasztva is rögzíthetjük. Minimálisan 96% ílumíniumoxid tartalmú timföld esetében a szakítószilárdság értéke 25-30 kg/mm2. A vastagfalú csöveknél elméletileg kiszámított, maximálisan megengedett belső nyomás a kerámiára vonatkoztatva a szakítószilárdság í /10 része (2,5-3 mm2), ami 250-300 kg/cm2 megengedett maximális üzemi nyomást jelent. Minthogy a valóságos üzemi nyomás értéke 50-100 kg/cm2, ezért belátható, hogy a zsugorkötés alkalmazása indokoltan mellőzhető, és a kerámiacsőnek epoxi gyantával való beragasztása kielégítő nyomásparamétereket biztosít. A kerámiabetét beragasztásának előnyét még az is alátámasztja, hogy a hengerpersely és a kerámiacső közötti laza illesztés miatt (amelyet a ragasztóanyag tölt ki), az elkészített kerámia külső méretének esetleges eltérését korrigálni — azaz hosszantartó köszörűlési műveleteket végezni — nem szükséges. 194977 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
