本發(fā)明屬于機(jī)械采油設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及有桿泵機(jī)械采油使用的空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭及其自動焊接設(shè)備。

背景技術(shù)：

抽油桿主要用于油田注采輸系統(tǒng)中的機(jī)械采油工序，一般多采用金屬制成，但是由于作業(yè)環(huán)境惡劣，金屬抽油桿在使用過程中會出現(xiàn)腐蝕、偏磨、能耗高等問題，需要不斷更換，導(dǎo)致采油效率低且成本提高。碳纖維連續(xù)抽油桿系拉擠成型碳纖維復(fù)合材料，外覆耐蝕抗磨之熱塑性塑料，具備輕質(zhì)高強(qiáng)、耐疲勞強(qiáng)度高、防腐蝕、防偏磨、節(jié)能降耗等特點(diǎn)，主要用于油田注采輸系統(tǒng)中的機(jī)械采油工序，從根本上解決金屬抽油桿使用中的腐蝕、偏磨、能耗高等問題。在有桿泵采油領(lǐng)域具有廣闊市場前景。

工作人員根據(jù)實際作業(yè)環(huán)境和工況的影響，依據(jù)井深、泵的沉沒度等參數(shù)，截取適當(dāng)長度的碳纖維連續(xù)抽油桿代替金屬抽油桿使用，即碳纖維連續(xù)抽油桿上端需與金屬的光桿連接，下端需與金屬的抽油泵柱塞連接，通過抽油機(jī)驢頭的上下運(yùn)動帶動有桿抽油泵的往復(fù)運(yùn)動實現(xiàn)機(jī)械采油。現(xiàn)有技術(shù)中，碳纖維連續(xù)抽油桿上、下與金屬桿連接常通過接頭的特殊結(jié)構(gòu)，如倒刺、防滑紋、錐體夾塊或楔形夾緊塊等對碳纖維連續(xù)抽油桿和金屬桿進(jìn)行夾緊，或者直接采用碳纖維連續(xù)抽油桿與金屬桿進(jìn)行膠粘接，但是在實際應(yīng)用過程中，碳纖維連續(xù)抽油桿與金屬桿連接處需要承受巨大的交變載荷、振動載荷、沖擊載荷等復(fù)雜的外力作用，大大縮短了碳纖維連續(xù)抽油桿的壽命，對碳纖維連續(xù)抽油桿的推廣應(yīng)用造成了較大的阻礙。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭及其自動焊接設(shè)備，本發(fā)明所述接頭是將金屬桿端部制成管狀與空心碳纖維連續(xù)抽油桿（即碳纖維管）進(jìn)行膠粘接，同時還利用保護(hù)套筒對接頭處碳纖維管與金屬管端部的膠粘部位進(jìn)行加固防護(hù)，提高金屬管與碳纖維管粘接處的機(jī)械強(qiáng)度和壽命，而且制備工藝簡單并智能化，符合市場和作業(yè)環(huán)境的需求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭，所述接頭包括對接的碳纖維管和金屬管，金屬管一體設(shè)置于金屬桿端部，且金屬管于其對接口處的管體外壁上焊接設(shè)有保護(hù)套筒，碳纖維管與保護(hù)套筒和金屬管之間的間隙配合并粘接。

本發(fā)明中的接頭采用管式膠粘結(jié)構(gòu)，取代了現(xiàn)有技術(shù)中夾頭夾緊或單層膠粘接的連接方式，使得接頭處的碳纖維管只承受軸向力，其周向、徑向受力較小，避免現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維桿的端部在對接處受到過大的負(fù)荷導(dǎo)致斷裂，提高了碳纖維連續(xù)抽油桿與金屬管桿的連接穩(wěn)定性，同時也正是由于碳纖維與金屬連接處的負(fù)荷多為軸向，所以采用空心的碳纖維抽油桿取代現(xiàn)有技術(shù)中的實心碳纖維桿使用，并且可以很好的用于非常規(guī)油氣多氣合采，空心碳纖維連續(xù)抽油桿內(nèi)作為頁巖氣產(chǎn)氣通道，碳纖維連續(xù)抽油桿和油管形成的桿管環(huán)空作為煤層氣產(chǎn)液通道，油管和套管形成的油套環(huán)空作為煤層氣的產(chǎn)氣通道。

所述空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭的自動焊接設(shè)備，包括傳送對接機(jī)構(gòu)，傳送對接機(jī)構(gòu)包括兩段對向設(shè)置的傳送輥，兩段傳送輥之間設(shè)有噴膠機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，兩段傳送輥的輥筒分別周向設(shè)有與碳纖維管和金屬管配合的缺口。傳送輥上設(shè)有缺口，可以保證管件直線移動，防止管件晃動造成后續(xù)管口對接時精準(zhǔn)性下降。

優(yōu)選的，所述噴膠機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于第一支座上的第一固定環(huán)，第一固定環(huán)的環(huán)體一側(cè)與第一從動齒輪同軸榫接，環(huán)體頂部固設(shè)有第一電機(jī)，第一電機(jī)的轉(zhuǎn)桿與第一主動齒輪連接，第一主動齒輪與第一從動齒輪嚙合，第一從動齒輪的內(nèi)環(huán)面上設(shè)有噴膠頭，噴膠頭與膠液源管道連接。

優(yōu)選的，所述焊接機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于第二支座上的第二固定環(huán)，第二固定環(huán)的環(huán)體一側(cè)與第二從動齒輪同軸榫接，環(huán)體頂部固設(shè)有第二電機(jī)，第二電機(jī)的轉(zhuǎn)桿與第二主動齒輪連接，第二主動齒輪與第二從動齒輪嚙合，第二從動齒輪的內(nèi)環(huán)面上設(shè)有焊接頭。

優(yōu)選的，所述從動齒輪通過楔形鍵與相應(yīng)的固定環(huán)環(huán)面上的楔形鍵槽配合。從動齒輪可以利用楔形鍵做周向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動相應(yīng)的噴膠頭或焊接頭對相應(yīng)管作環(huán)繞式作業(yè)。

優(yōu)選的，所述噴膠頭和焊接頭分別通過長度可調(diào)節(jié)的伸縮構(gòu)件與相應(yīng)的從動齒輪的內(nèi)環(huán)面連接，伸縮構(gòu)件沿從動齒輪徑向設(shè)置。伸縮構(gòu)件的設(shè)置，可以調(diào)整噴膠頭或焊接頭與相應(yīng)管的間距，以適應(yīng)不同管徑的管制備作業(yè)，而且在完成噴膠或焊接作業(yè)后，噴膠頭或焊接頭可以快速與管拉開距離，不阻礙管件移動并進(jìn)行下道工序。

優(yōu)選的，第一固定環(huán)和第二固定環(huán)同軸設(shè)置，且第一從動齒輪和第二從動齒輪背向設(shè)置于相應(yīng)的固定環(huán)上。

優(yōu)選的，工作狀態(tài)下，放置于傳送輥上的金屬管和碳纖維管與固定環(huán)同軸設(shè)置。

優(yōu)選的，所述噴膠頭包括上下設(shè)置且連通的上膠頭和下膠頭，上膠頭與下膠頭的出膠方向相同且兩者之間的間隙與碳纖維管的管壁配合。噴膠頭在工作時，將碳纖維管的管壁置于上膠頭和下膠頭之間的間隙處，可以一次性對碳纖維管的內(nèi)、外壁進(jìn)行噴膠。

本發(fā)明在使用時，首先將根據(jù)油井深度所定制長度的碳纖維管和金屬管分別放置于噴膠機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)一側(cè)的相應(yīng)傳送輥上，然后利用傳送輥將碳纖維管和金屬管對向移動。當(dāng)碳纖維管移動至噴膠頭下方時，相應(yīng)的伸縮構(gòu)件如液壓缸或氣缸等伸長，將噴膠頭移動至碳纖維管的管口處，利用上、下膠頭同時對碳纖維管的內(nèi)、外壁進(jìn)行噴噴膠液，噴膠完畢后的噴膠頭在傳送輥的帶動下繼續(xù)移動至與金屬管對接；同樣的，當(dāng)金屬管移動至焊接頭下方時，將保護(hù)套筒套至金屬管上，然后相應(yīng)的伸縮構(gòu)件伸長，將焊接頭對保護(hù)套筒和金屬管進(jìn)行焊接，焊接完畢后的金屬管在傳送輥的帶動下移動至金屬管與碳纖維管對接處，碳纖維管的噴膠管體插入金屬管與保護(hù)套筒的間隙內(nèi)實現(xiàn)膠粘接。

所述金屬管和保護(hù)套筒進(jìn)行焊接或碳纖維管進(jìn)行噴膠時，相應(yīng)固環(huán)上的電動機(jī)啟動，利用主動齒輪帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動，從動齒輪受到楔形鍵的固定，只能做周向轉(zhuǎn)動，繼而帶動相應(yīng)的焊接頭或噴膠頭繞金屬管的焊接處或碳纖維管的管體進(jìn)行環(huán)式焊接或噴膠。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）本發(fā)明所述碳纖維連續(xù)抽油桿接頭，將金屬管與碳纖維管采用膠粘接，取代了現(xiàn)有技術(shù)中夾頭夾緊或單層粘接的連接方式，同時還利用保護(hù)套筒對碳纖維管與金屬管的膠粘部位進(jìn)行加固防護(hù)，使得保護(hù)套筒先于碳纖維管與金屬管的膠粘部位破壞而破壞，延長金屬管與碳纖維管的粘接處的機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命。

2）利用所述自動焊接設(shè)備制備空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭過程簡便，噴膠機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)采用電機(jī)驅(qū)動齒輪，從而帶動相應(yīng)的噴膠頭或焊接頭繞傳送輥上的管件作圓周運(yùn)動并周向作業(yè)，機(jī)械化控制不僅可以提高噴膠均勻性和焊接水平，而且節(jié)省人工、提高了生產(chǎn)效率；

3）在本領(lǐng)域首次采用空心的碳纖維桿結(jié)構(gòu)，不僅降低抽油桿質(zhì)量，同時也能保證抽油桿的整體強(qiáng)度維持在工藝要求標(biāo)準(zhǔn)之上，降低抽油能耗。

附圖說明

圖1為具體實施方式中空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為具體實施方式中空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭自動焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中噴膠機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2中第一固定環(huán)與第一從動齒輪的連接結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖5為圖2中焊接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)注為：傳送輥1、輥筒101、支架102，噴膠機(jī)構(gòu)2、第一電機(jī)201、第一主動齒輪202、第一固定環(huán)203、第一從動齒輪204、第一液壓缸205、第一支座207、噴膠頭208，焊接機(jī)構(gòu)3、第二電機(jī)301、第二主動齒輪302、第二固定環(huán)303、第二從動齒輪304、第二液壓缸305、第二支座307、焊接頭308，碳纖維管4，保護(hù)套筒5，金屬管6，楔形鍵7。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭，所述接頭包括對接的碳纖維管4和金屬管6，金屬管6一體設(shè)置于金屬桿端部，且金屬管6于其對接口處的管體外壁上焊接設(shè)有保護(hù)套筒5，碳纖維管4的管口與保護(hù)套筒5和金屬管6之間的間隙配合并粘接。

如圖2-5所示，所述的空心碳纖維連續(xù)抽油桿接頭的自動焊接設(shè)備，所述設(shè)備包括包括兩段對向設(shè)置的傳送輥1，兩段傳送輥1之間設(shè)有噴膠機(jī)構(gòu)2和焊接機(jī)構(gòu)3，兩段傳送輥的輥筒101與支架102轉(zhuǎn)動連接，且相應(yīng)傳送輥上的輥筒101分別周向設(shè)有與碳纖維管和金屬管配合的缺口。

所述噴膠機(jī)構(gòu)2包括設(shè)置于第一支座207上的第一固定環(huán)203，所述第一從動齒輪204通過楔形鍵7與第一固定環(huán)203環(huán)面上的楔形鍵槽配合。第一固定環(huán)203頂部通過第一電機(jī)座固定連接第一電機(jī)201，第一電機(jī)201的轉(zhuǎn)桿與第一主動齒輪202連接，第一主動齒輪202與第一從動齒輪204嚙合，第一從動齒輪204的內(nèi)環(huán)面上通過徑向設(shè)置的第一液壓缸205與噴膠頭208，噴膠頭208與膠液源管道連接。噴膠頭208包括上下設(shè)置且連通的上膠頭和下膠頭，上膠頭與下膠頭的出膠方向相同且兩者之間的間隙與碳纖維管4的管壁配合。

所述焊接機(jī)構(gòu)3包括設(shè)置于第二支座307上的第二固定環(huán)303，所述第一從動齒輪304通過楔形鍵7與第一固定環(huán)303環(huán)面上的楔形鍵槽配合。第二固定環(huán)303頂部通過第二電機(jī)座固定連接第二電機(jī)301，第二電機(jī)301的轉(zhuǎn)桿與第二主動齒輪302連接，第二主動齒輪302與第二從動齒輪304嚙合，第二從動齒輪304的內(nèi)環(huán)面上通過徑向設(shè)置的第二液壓缸305與焊接頭208。

第一固定環(huán)203和第二固定環(huán)303同軸設(shè)置，且第一從動齒輪204和第二從動齒輪304背向設(shè)置于相應(yīng)的固定環(huán)上，工作狀態(tài)下，放置于傳送輥1上的金屬管和碳纖維管與固定環(huán)同軸設(shè)置。

本發(fā)明在使用時，首先將根據(jù)油井深度所定制長度的空心碳纖維抽油桿（即碳纖維管）和金屬管分別放置于噴膠機(jī)構(gòu)和焊接機(jī)構(gòu)一側(cè)的相應(yīng)傳送輥上，然后利用傳送輥將空心碳纖維抽油桿和金屬管對向移動。當(dāng)碳纖維管移動至噴膠頭下方時，相應(yīng)的伸縮構(gòu)件如液壓缸或氣缸等伸長，將噴膠頭移動至碳纖維管的管口處，利用上、下膠頭同時對碳纖維管的內(nèi)、外壁進(jìn)行噴噴膠液，噴膠完畢后的噴膠頭在傳送輥的帶動下繼續(xù)移動至與金屬管對接；同樣的，當(dāng)金屬管移動至焊接頭下方時，將保護(hù)套筒套至金屬管上，然后相應(yīng)的伸縮構(gòu)件伸長，將焊接頭對保護(hù)套筒和金屬管進(jìn)行焊接，焊接完畢后的金屬管在傳送輥的帶動下移動至金屬管與碳纖維管對接處，碳纖維管的噴膠管體插入金屬管與保護(hù)套筒的間隙內(nèi)實現(xiàn)膠粘接。

所述金屬管和保護(hù)套筒進(jìn)行焊接或碳纖維管進(jìn)行噴膠時，相應(yīng)固環(huán)上的電動機(jī)啟動，利用主動齒輪帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動，從動齒輪受到楔形鍵的固定，只能做周向轉(zhuǎn)動，繼而帶動相應(yīng)的焊接頭或噴膠頭繞金屬管的焊接處或碳纖維管的管體進(jìn)行環(huán)式焊接或噴膠。

傳送輥上設(shè)有缺口，可以保證管件直線移動，防止管件晃動造成后續(xù)對接時精準(zhǔn)性下降。伸縮構(gòu)件的設(shè)置，可以調(diào)整噴膠頭或焊接頭與相應(yīng)管件的間距，以適應(yīng)不同管徑的管件制備作業(yè)，而且在完成噴膠或焊接作業(yè)后，噴膠頭或焊接頭可以快速與管件拉開距離，不阻礙管件移動并進(jìn)行下道工序。