194977. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kerámiabetétes hengerpersely előállítására geológiai fúrások fúrószivattyúi részére
3 194977 4 A találmány szerinti eljárás legfontosabb előnye, hogy lehetővé vált nagyteljesítményű geológiai fúrások fúrószivattyúinak kerámiapersellyel való ellátása folytán az eddig elérhető optimálisan 200 óra élettartam helyett legalább 800-1000 órás élettartam biztosítása. További jelentős előny, hogy a kisteljesítményű szivattyúkban alkalmazott kerámiaperselyek gyártásához eddig szükséges utómegmunkálás idejét — a nagyteljesítményű és méretű kerámiabetétek gyártásánál is — kb. tízedére sikerült csökkentenünk annak kihangsúlyozásával, hogy a találmány szerint javasolt kerámiabetétek addig sorozatgyártásban meg nem valósítható módon a nagyteljesítményű szivattyúknál is alkalmazást nyerhetnek. Fontos előnyként említjük kerámiának a hengerperselybe való általunk javasolt beragasztását, ami az esetleg előadódó külső hengerpalást-túlméretének kényszerű leköszörűlését teszi feleslegessé. A találmány szerinti eljárás foganatosításának módját a kiviteli példák kapcsán ismertetjük részletesebben. 1. példa Geológiai fúrások fúrószivattyúi részére kerámiabetétes hengerperselyt készítünk. A szerkezeti acélból előzetesen kimunkált hengerpersely kerámiabetétjének kialakítását első lépésben úgy végezzük, hogy a minimálisan 96% aluminíumoxidot tartalmazó kerámia szuszpenzió formázását gipszöntéssel zárt fenekű tégely alakjában készítjük. Az ily módon leformázott kerámia szuszpenziót az első kiégetés ciklusában 1450°C hőmérsékleten addig égetjük, amíg a maradék porozitás értéke 3-6%-ra áll be. Minthogy ezen a hőmérsékleten a kerámia még nem éri el a végleges keménységét, a kemencéből kivett és lehűtött kerámiát az előírt kerámiaértéknek megfelelően könnyen munkálhatjuk meg. Ezután a kerámiát kemencében egy második kiégetési ciklusban 1500-1700°C hőmérsékletre teljesen kiégetjük és végül a tégelyfal fenékrészét a kész kerámiában gyémántkoronggal leszúrjuk. Készrezsugorításkor keletkező torzulások mértéke tapasztalataink szerint 95-98%-os arányban az előírt mérettűrésbe esik. Amennyiben az elkészült kerámiának valamelyik mérete a tűrésmezőn kívül esne, úgy a méreteItérést köszörüléssel korrigáljuk. A kerámiát ezután önmagában ismert zsugorkötéssel rögzítjük a hengerperselyben. A zsugorkötéshez szükséges túlfedés mértéke: 0,02-0,03 mm. Az elkészült hengerpersely műszaki paraméterei a következők: — a kerámiabetét falvastagsága: 15 mm; — a furat felületi érdessége (Ra érték: min 0,32 mikron; — a kerámia alumíniumoxid tartalma: min 96%, hajlítószilárdsága: min 350-400 N/mm2, szakítószilárdsága: min. 250-300 N/mm2, keménysége: min 85-90 HRa, hőállósága: min. 1600°C, vegyi anyagokkal obrazív, koptató hatásokkal szemben ellenálló — a kerámiabetét 200-250°C hőlökést, a hengerpersely pedig tartós hőterhelést zsugorkötés esetén —40----(-200°C-ig képes elviselni. 2. példa Az előzetesen kimunkált nagyszilárdságú acél hengerpersely kerámiabetétet az 1. példa szerinti eljárással azzal az eltéréssel alakítjuk ki, hogy a kerámia külső méretét úgy választok meg, hogy az a szerkezeti acél-hengerperselybe laza illesztéssel legyen behelyezhető. Az 1. példa kapcsán részletesen ismertetett eljárással elkészült kerámiabetét — amennyiben a kerámia a teljes kiégetés után hengerperselybe laza illesztéssel helyezhető be —, csak a belső méretek szempontjából szükséges ellenőrizni és adott esetben a pontos méretremunkálást ott elvégezni. A zárt tégelyfal leszúrását az első kiégetési ciklus után végezzük. A hengerperselyt a kerámiával egy térhálósodé műgyanta ragasztóval kötjük össze. A ragasztóanyag a hengerpersely és a kerámia közötti laza illesztés közötti hézagot tökéletesen kitölteni képes. Az ily módon készített hengerperselyek műszaki jellemzői, azaz az eltéréssel egyeznek meg az 1. példa kapcsán leírt paraméterektől, hogy a 2. példa szerinti kerámiabetét falvastagsága 2 mm, és hogy a ragasztásos kötés meglazúlás nélkül —40 — -J-120°C hőmérsékleti határok közötti tartós hőterhelést és 200-250°C hőlökéseket képes elviselni. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás kerámiabetétes hengerpersely előállítására, geológiai fúrások fúrószivattyúi részére, amelynek során maximálisan 180 mm átmérőjű, 280 mm hosszúságú, 2-15 mm falvastagságú, legalább 96% alumíniumoxid tartalmú minimálisan 3000 N/mm2 nyomószilárdságú és 1600°C hőállóságú kerámiabetét adott esetben zsugorkötéssel foglalunk be a hengerperselybe, azzal jellemezve, hogy a kerámia szuszpenzió formázását zárt fenekű tégely alakban végezzük, amelyet a kiégetés első fázisában 1450-1500°C hőmérsékleten égetünk ki 3-6%-os maradék porozitás értékig, és a kerámiatest belső, valamint külső pontos méretremunkálását elvégezzük; majd ezt követően végezzük a kiégetés második, befejező fázisát 1500-1700°C hőmérsékleten, majd ezután a zárt tégelyalak fenékrészét leszúrjuk, majd az így elkészített kerámiabetét a hengerperselyben önmagában ismert zsugorkötéssel rögzítjük. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kerámiatest külső átmérőjét úgy méretezzük, hogy a készre kiégetett 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
