Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12681
.pdf
устойчивостью к разрыву, чем резина, полученная предыдущим методом.
ПРИМЕР II.
Хлор-2-бутадиен-1,3 эмульгируют и полимеризуют, как описано в Примере I, за исключением того, что
температуру поддерживают на уровне 10 °C или ниже путем соответствующего охлаждения на протяжении
всего процесса полимеризации. В этих условиях полимеризация завершается за 24–36 часов, тогда как при
температурных условиях Примера I полимеризация завершается за 2–8 часов. Пленки, полученные из этого
латекса методом испарения, обладают большей устойчивостью к разрыву, чем пленки, полученные при
полимеризации латекса при более высокой температуре, как в примере I.
Ускоряющее воздействие давления на полимеризацию эмульсии иллюстрируется следующим примером:
ПРИМЕР III.
Эмульгированный по способу из Примера 1 хлор-2-бутадиен-1,3-раствор подщелачивают аммиаком и
подвергают давлению 6400 атмосфер в течение одного часа. Температура поддерживается на уровне около
25°C. По истечении этого времени хлор-2-бутадиен-1,3 полностью полимеризуется, образуя однородный
латекс, сходный по свойствам с латексом, полученным в Примере I.
Стандартный хлор-2-бутадиен-1,3-латекс, приготовленный как в Примере I, может быть слегка кислым из-за
следов соляной кислоты, выделяющейся в процессе полимеризации 70 хлор-2-бутадиен-1,3. Было
установлено, что кислотность или щелочность исходной эмульсии и конечного латекса оказывает очень
существенное влияние на свойства самого латекса 75 и производимой из него резины, и что, как правило,
выгодно иметь более или менее щелочной латекс.
Щелочь может добавляться в различных формах, например, в виде гидроксида натрия, аммиака, карбоната
натрия и т. д., до, во время или после полимеризации.
Влияние добавления щелочи к готовому латексу иллюстрируется следующим примером: 85 ПРИМЕР IV.
К 800 мл стандартного латекса, приготовленного, как в Примере I, добавляют шестнадцать граммов обычного
концентрированного раствора гидроксида аммония. Полученный латекс можно хранить неограниченно долго
при обычных температурах без коагуляции. Обычный латекс, напротив, самопроизвольно застывает при
обычных температурах в течение нескольких недель. 95 Кроме того, щелочной латекс обладает гораздо
лучшими смачивающими свойствами, чем стандартный, и поэтому его легче использовать для пропитки
тканей и т. д., а также он образует гораздо более гладкие и прозрачные пленки при 100% испарении.
Влияние добавления щелочи перед полимеризацией иллюстрируется приведенным ниже примером, а также
рядом последующих примеров. 105 ПРИМЕР V.
Девяносто граммов хлор-2-бутадиена1,3 эмульгируют, как в Примере I, в 135 граммах воды, содержащей 3
грамма карбоната натрия и 2,7 грамма олеата натрия110. Эмульсия хранится при температуре 100 °C.
Через два дня полимеризация завершается. Пленки, образованные из этого латекса путем испарения,
остаются мягкими и достаточно пластичными в течение нескольких дней. Материал в этом состоянии легко
поддается формованию, а затем может быть сделан эластичным и непластичным путем нагревания до 0°C
или путем выдержки при обычных температурах. Конечный продукт по механическим свойствам аналогичен
продукту из Примера I и обладает большей устойчивостью к износу в результате старения.
Как указано в вышеупомянутой заявке № 21 160/31, 125 (серийный номер 387 363), полимеризация
хлор-2-бутадиен-1,3 может быть ингибирована или контролирована присутствием определенных ингибиторов
полимеризации, таких как катехол, йод, пирогаллол, гидрохлорид, которые образуются в каучуке при
определенных условиях и которые в свободном состоянии вызывают ухудшение качества каучука. К ним
относятся щелочи, такие как гидроксид натрия и карбонат натрия 70, основные оксиды, такие как оксид цинка,
и мыла, такие как олеат натрия. Как будет видно, многие из этих консервантов для синтетического каучука
также относятся к другим классам веществ, используемых при производстве синтетического латекса, и,
следовательно, могут выполнять двойную функцию. Таким образом, многие антиоксиданты также являются
ингибиторами полимеризации, в то время как многие акцепторы кислот также функционируют в качестве
стабилизаторов эмульсии против спонтанной коагуляции (карбонат натрия), или в качестве пигментов (оксид
цинка), или в качестве эмульгирующих агентов (олеат натрия).
Если синтетический консервант для каучука растворим, он может растворяться непосредственно в воде
эмульсии и оставаться с каучуком после испарения. Если вещество нерастворимо, можно использовать
дисперсии консерванта в воде, как в следующем примере. 90 ПРИМЕР VIII.
Стандартную эмульсию полимеризованного хлор-2-бутадиена-1,3, приготовленную и полимеризованную при
100 °C, обрабатывают достаточным количеством аммиака, чтобы сделать ее слегка щелочной, а затем
смешивают с суспензией очень мелкодисперсного фенил-бета-нафтиламина (полученного измельчением в
шаровой мельнице с раствором олеата натрия в воде) в количестве, равном 1% от использованного
хлор-2-бутадиена-1,3. Фильмы до.
Пленки, полученные из полученной смеси, не проявляют признаков разрушения после воздействия воздуха
при температуре 800 °C в течение трех недель, в то время как пленка, приготовленная из того же латекса до
добавления фенил-бета-нафтиламина, в тех же условиях заметно разрушается за две недели, а пленка,
приготовленная из коммерческого вулканизированного натурального латекса, разрушается менее чем за одну
неделю. 110 Использование оксида цинка в качестве пигмента и консерванта показано в примере XI ниже.
Соотношение хлор-2-бутадиена1,3 к воде может варьироваться в широком диапазоне, при этом вязкость
дисперсии увеличивается с увеличением доли хлорсодержащего соединения. Следующий пример
иллюстрирует приготовление очень концентрированного латекса. 120 ПРИМЕР IX.
К 49 граммам воды, к которой добавлены один грамм концентрированного гидроксида аммония и шесть
граммов олеата натрия, медленно при постоянном механическом перемешивании добавляют 150 граммов
хлор-2-бутадиен-1,3-бутадиена.
Полученная однородная дисперсия неполимеризованного хлорсодержащего соединения хранится в течение
одного дня при температуре 0-10°C. Полный набор полихинона и фенил-бета-нафтиламина.
Ингибиторы этого типа могут также применяться при проведении полимеризации с использованием
хлор-2-бутадиен-1,3 в форме эмульсии. Использование таких ингибиторов не только значительно
увеличивает время, необходимое для завершения полимеризации, но и оказывает существенное влияние на
свойства полностью полимеризованного продукта. Это иллюстрируется следующими примерами:
ПРИМЕР VI.
Хлор-2-бутадиен-1,3, содержащий 1% от массы катехола, эмульгируется стандартным методом, описанным в
Примере I. Эмульсия выдерживается в обычных условиях. Через несколько дней полимеризуется 43%
хлор-2-бутадиена1,3. Пленки, полученные путем сушки образовавшегося латекса, демонстрируют
значительно улучшенную устойчивость к разрыву по сравнению с пленками, полученными из стандартного
латекса. Кроме того, такие пленки разрушаются при воздействии воздуха гораздо медленнее.
ПРИМЕР VII.
Хлор-2-бутадиен-1,3, содержащий 1% йода по массе, эмульгируется стандартным методом, а затем
обрабатывается достаточным количеством гидроксида аммония для получения однозначно щелочного
раствора. После месяца выдержки при обычной температуре полимеризуется около 30% хлор-2-бутадиен-1,3.
Коагуляция эмульсии на этом этапе или удаление воды путем испарения приводит к образованию
синтетического каучука, который является пластичным и растворимым в бензоле. Если исходную эмульсию из
этого примера оставить при температуре 400 °C, превращение завершится за два дня, и полученная резина
также станет пластичной и растворимой в бензоле.
Этот пластиковый продукт может быть измельчен и обработан подобно неотвержденному натуральному
каучуку, а затем окончательно превращен в непластичный и нерастворимый под воздействием тепла.
Материалы, способные продлить срок службы синтетического каучука при воздействии воздуха, могут быть
добавлены как до, так и после полимеризации. К таким веществам относятся обычные антиоксиданты для
каучука:
ароматические амины, такие как анилин, фенилбета-нафтиламин и дифенилэтилендиамин, фенолы, такие как
п-гидроксидифенил и гидрохинон, а также антиоксиданты натурального каучука, которые могут быть
извлечены из различных видов натурального каучука, например, с помощью ацетона. Эти вещества
действуют, подавляя окисление полимера хлор-2-бутадиен-1,3.
Помимо этого, в качестве консервантов для синтетического каучука также действуют соединения, известные
как акцепторы кислот, то есть основные вещества и другие вещества, способные соединяться с кислотами. В
результате соединения со следами водорода происходит меризация, в результате чего образуется густая
однородная паста, представляющая собой концентрированную дисперсию пелимера в воде. Испарение воды
приводит к образованию упругого твердого вещества, подобного продукту из Примера I. Добавление большего
количества воды к пасте позволяет получить дисперсии любой желаемой консистенции, находящейся между
густой пастой и жидкой консистенцией.
Напротив, разбавленные дисперсии могут быть концентрированы путем испарения воды в вакууме или
другими способами после надлежащей стабилизации щелочью.
В дополнение к ингредиентам, описанным выше, различные компоненты компаундирования, обычно
используемые с натуральным каучуком и натуральным латексом, могут быть компаундированы с
эмульгированным хлор-2-бутадиен-1,3.
В качестве наполнителей и пигментов можно привести такие вещества, как сажа, оксид цинка, мел, глина и т.
д., которые могут быть добавлены в эмульсию до или после полной полимеризации. Применение пигментов
иллюстрируется следующими примерами.
ПРИМЕР X.
Хлор-2-бутадиен-1,3 смешивают с 10% от его массы сажи, перемешивая обе смеси в присутствии
смачивающего агента, такого как натриевая соль алкилнафталенсульфоновой кислоты, и небольшого
количества аммиака. Полученную пасту диспергируют, перемешивая ее с удвоенным объемом воды,
содержащей 1% от ее веса олеата натрия. После выдержки в течение одного дня при 10°C полимеризация
практически завершается. Полученный латекс при нанесении на поверхность и высыхании образует
однородную черную пленку с очень хорошей устойчивостью к разрыву.
ПРИМЕР XL
Десять граммов оксида цинка диспергируют в 150 граммах воды с помощью изопропилнафталенсульфоновой
кислоты, и полученную дисперсию добавляют к стандартному полимеризованному латексу, приготовленному
из 200 граммов хлор-2-бутадиен-1,3-. В результате получаются пленки, в которых оксид цинка равномерно
распределен. Такие пленки очень прочные и более устойчивы к разрушению, чем пленки в отсутствие оксида
цинка. Эта устойчивость может быть дополнительно повышена за счет включения антиоксидантов.
15а Также было обнаружено, что добавление защитных коллоидов, белков и смол в эмульсию до или после
полимеризации благоприятно влияет на свойства получаемого из нее каучука.
Среди таких материалов можно упомянуть следующее.
Например, пектины, такие как клей, казеин, желатин, яичный белок, сыворотка крови, сыворотка молока;
пектины, такие как экстракт каррагина, и смолы, такие как смола, выделенная из каучука гуавулы путем
экстракции ацетоном, арабская камедь и трагакантовая камедь. К другим материалам, которые оказались
подходящими для этой цели, относятся латексная сыворотка и сок апельсина сорта Осейдж.
Применение этих материалов проиллюстрировано в следующих примерах.
ПРИМЕР XII.
Раствор клея в воде слегка подщелачивают гидроксидом аммония, и добавляют достаточное количество
этого раствора 75.
к стандартному полимеризованному латексу, чтобы получить одну часть клея на каждые четыре части
хлор-2-бутадиен-1,3. К полученной однородной эмульсии добавляют небольшое количество коллоидного
раствора фен-бетанафтиламина. Полученный таким образом латекс образует жесткую пленку, очень
устойчивую к разрыву.
ПРИМЕР XIII.
Хлор-2-бутадиен-1,3 смешивают с 85,5% от его массы смол, выделенных из каучука гвайулы путем экстракции
ацетоном, и полученную смесь эмульгируют и полимеризуют стандартным методом. Затем его обрабатывают
небольшим избытком 90%-ного раствора гидроксида аммония. Полученный латекс при испарении образует
эластичную пленку с хорошей устойчивостью к старению.
Было также установлено, что включение в хлор-2-бутадиен-13 до или после эмульгирования определенных
разбавителей или растворителей придает конечному продукту большую мягкость, эластичность и
податливость. Среди таких разбавителей использование 100 из которых полностью раскрыто в Заявке №
21160/31. (Серийный номер 387,313) может содержать упоминание указанных органических растворителей,
масел, пластификаторов и смягчителей. Включение таких разбавителей проиллюстрировано в следующих
примерах (1 из 5).
ПРИМЕР XIV.
Хлор-2-бутадиен-1,3 смешивают с половиной его объема хлорида натрия и эмульгируют в равном объеме
2%-ного раствора олеата натрия, после чего полимеризуют стандартным методом. Полученный латекс после
высыхания образует эластичную, податливую пленку с хорошей устойчивостью к разрыву.
ПРИМЕР XV. 115 К латексу, приготовленному и полимеризованному стандартным способом, при
перемешивании добавляют ксилол в количестве, равном 20% от использованного хлор-2-бутадиен-1,3, и
полученную однородную эмульсию сначала обрабатывают достаточным количеством гидроксида аммония,
чтобы сделать ее отчетливо щелочной, а затем коллоидной водной суспензией фен-1-бета-нафтиламина в
количестве, равном 1% от использованного хлор-2-бутадиен-1,3. Полученный латекс при высыхании образует
мягкую, податливую пленку.
ПРИМЕР XN 1.
Хлор-2-бутадиен-1,3 смешивается с 10% от его веса (дилбутилфталата 130 3 87,340 1 _ что делает его более
полезным в более широком смысле. 65 Эмульгирование хлор-2-бутадиен-1,3 легко осуществляется
механическим перемешиванием на высокой скорости. Для эмульгирования могут также использоваться
другие методы, например, пропускание через так называемую коллоидную мельницу или интенсивное
встряхивание в закрытом контейнере. При приготовлении эмульсии может быть целесообразно уменьшить
размер эмульгирующих частиц до практически одинакового значения. Этого можно достичь, пропуская
эмульсию до или после полимеризации через любой из обычно используемых гомогенизаторов, например,
через подходящие фильтры.
Как уже было сказано, полимеризация 80 эмульсии может проводиться в различных условиях температуры,
давления, тепла и света. Как описано в заявке № 21160/31 (серийный номер).
387,363) Полимеризацию хлор-2-бутадиен-1,3 можно ускорить при необходимости с помощью таких
катализаторов, как пероксид бензоила и перекись водорода.
Это относится и к хлор-2-бутадиен-1,3 в эмульгированном состоянии. 90 Из приведенных выше примеров и
обсуждения видно, что хлор-2-бутадиен-1,3 может быть полимеризован в виде водной эмульсии с
образованием синтетических латексов с самыми разными свойствами, и что те латексы, в которых
хлор-2-бутадиен-1,3 полностью полимеризован, дают непосредственно прочные, эластичные продукты, очень
похожие на вулканизированный натуральный каучук, в то время как другие, в которых хлор-2-бутадиен-1,3 не
доведен до конечной стадии полимеризации, дают пластичные, растворимые в бензоле продукты, которые
очень похожи на невулканизированный натуральный каучук и которые могут быть преобразованы в полностью
полимеризованную, эластичную форму под действием тепла. Кроме того, свойства этих двух общих типов
синтетического каучука могут быть изменены путем изменения метода полимеризации и добавления
большого разнообразия модифицирующих агентов. Таким образом, возможно множество разнообразных
способов применения этих продуктов.
Таким образом, латексы полностью полимеризованного хлор-2-бутадиена-1,3, подобные тем, что образуются
в большинстве приведенных выше примеров, если их нанести тонким слоем в условиях, позволяющих
удалить содержащуюся в них воду, образуют связные, прочные, эластичные, без запаха листы или пленки.
Таким образом, эти латексы пригодны для использования в качестве лакокрасочных составов, а также для
производства листов и тонкостенных изделий, таких как резиновые перчатки и пневматические контейнеры.
125 Кроме того, абсорбирующие материалы, такие как ткань или бумага, могут быть пропитаны латексом, и
после высыхания образуются новые водонепроницаемые ткани и композиции.
а затем эмульгировали и полимеризовали по стандартной методике. Полученный латекс сначала
обрабатывают небольшим избытком гидроксида аммония, а затем водной эмульсией
фенил-бетанафтиламина таким образом, чтобы на каждые 100 частей хлор-2-бутадиен-1,3 приходилось одна
часть последней. Пленки, изготовленные из этого латекса, прочные и податливые.
Аналогичным образом для производства мягкой и податливой резины можно использовать хлопковое масло,
рафинированное парафиновое минеральное масло или веретенное масло.
В состав также может входить натуральный каучук в виде латекса, как показано в следующем примере.
ПРИМЕР XVII.
Стандартный латекс после полимеризации смешивают с полутора объемами натурального каучукового
латекса гевеи, после чего смесь обрабатывают небольшим избытком гидроксида аммония и небольшим
количеством водной эмульсии фенилбета-нафтиламина. Полученный латекс стабилен и при обработке
кислотами или сушке превращается в каучук, частично обладающий пластичностью, характерной для
натурального невулканизированного каучука.
Вместо эмульгирующих агентов, описанных в приведенных выше примерах, могут быть использованы агенты
самого разнообразного рода, известные в данной области техники. Успешные результаты были получены не
только с олеатом натрия, но и с олеатом калия, олеатом триэтаноламина, сульфированным касторовым
маслом, натриевой солью сульфированного нефтяного масла, обычным мылом и линолеатом магния.
Линолеат магния растворяется в хлор-2-бутадиен-1,3-, но не в воде, однако, тем не менее, он выполняет свою
функцию удовлетворительно.
То есть, эмульгирующий агент может быть растворен в любой из фаз на начальном этапе.
Также возможно создать условия, при которых эмульгирующий агент образуется при контакте двух фаз. Таким
образом, олеиновую кислоту можно растворить в хлор-2-бутадиен-1,3 и гидроксиде натрия в воде. При
смешивании двух растворов образуется однородная эмульсия.
Внешнюю фазу эмульсии может составлять либо хлор-2-бутадиен-1,3, либо вода. Таким образом, в общем
случае, если хлор-2-бутадиен-1,3 размешать в воде, содержащей эмульгирующий агент, то вода будет
внешней фазой. С другой стороны, если воду, содержащую эмульгирующий агент, перемешать с
хлор-2-бутадиен-1,3, то хлор-2-бутадиен-1,3 будет внешней фазой.
В любом случае полимеризация протекает быстро, но эмульсии, в которых вода является внешней фазой,
легче обрабатывать, и полученные латексы в большинстве случаев являются чистыми. Поскольку
синтетический каучук, образованный из латексов этого типа, находится в полностью полимеризованном
состоянии, эластичный, непластичный синтетический каучук получают непосредственно из латекса без
дополнительного этапа вулканизации, который обычно необходим при аналогичном использовании
натурального латекса.
Хотя дисперсии эластичного, полностью полимеризованного хлор-2-бутадиен-1,3 образуются в большинстве
условий, изложенных в предыдущих примерах, дисперсии пластичных, растворимых в бензоле полимеров
могут быть получены с использованием некоторых ингибиторов полимеризации, таких как йод, как показано в
примере VII. Пластичный синтетический каучук, полученный из таких латексов, например, путем коагуляции
кислотой, практически идентичен пластиковым полимерам, описанным в заявке №.
21,160/ 31, (Серийный номер 387,363) и может использоваться соответствующим образом, как указано в нем.
Таким образом, они могут быть дополнительно полимеризованы под действием тепла с образованием
прочных, эластичных, непластичных полимеров, напоминающих вулканизированный натуральный каучук. В
пластичном состоянии их можно использовать так же, как и невулканизированный натуральный каучук: их
можно измельчать, смешивать с компаундирующими ингредиентами, формовать до любой желаемой формы
и, наконец, с помощью нагрева придавать им эластичную форму. Полученные таким образом изделия могут
использоваться для многих целей, для которых применяется вулканизированный натуральный каучук.
Например, покрытия, ластики, шины, пневматические контейнеры, амортизаторы, эластичные ленты, шланги,
трубки, листы, прокладки, пробки и электроизоляционные материалы. В качестве альтернативы, листы
пластичного синтетического каучука могут быть осаждены из соответствующих латексов путем испарения
воды, а затем преобразованы путем нагревания в эластичную форму, или же растворимые 4а-пластиковые
полимеры, полученные путем коагуляции, могут быть растворены в бензоле, толуоле, четыреххлористом
углероде или других подходящих растворителях и использованы в качестве составов для покрытий или клеев.
Кроме того, при определенных условиях, например, в тех, которые изложены в Примере V, временно
пластичный продукт получают путем испарения большей части воды из некоторых дисперсий непластичного,
полностью полимеризованного хлор-2-бутадиен-1,3. Вероятно, пластичность этих пластиковых изделий
обусловлена наличием воды, а не природой самого полимера, и путем полного удаления воды их можно
превратить в эластичный, непластичный синтетический каучук.
Таким образом, подобные временно пластичные массы пригодны для производства формованных изделий из
синтетического каучука.
Независимо от способа получения эластичного, полностью полимеризованного хлор-2-бутадиен-1,3-каучука в
соответствии с настоящим изобретением, он, как правило, имеет светлый цвет, не имеет запаха, обладает
высокой эластичностью, прочностью и износостойкостью. Он является хорошим электроизолятором, лишь
незначительно набухает под воздействием таких веществ, как бензин, которые сильно набухают под
воздействием вулканизированного натурального каучука, и устойчив к воздействию солнечного света и
химических реагентов, включая кислород и озон.
Бромсодержащее соединение, соответствующее хлор-2-бутадиен-1,3 и родственным галогензамещенным
бутадиенам, получаемое, как описано в Спецификации № 21159 1'31, 80 (серийный номер 387325), может
быть эмульгировано методами, раскрытыми в настоящей спецификации и применимыми к хлорсодержащему
соединению, и может быть полимеризовано в условиях, по существу, тех же, которые характеризуют
полимеризацию эмульсии хлор-2-бутадиен-1,3. При такой эмульгированной и полимеризованной форме
получается синтетический латекс, обладающий в целом свойствами латекса, полученного из
хлор-2-бутадиецие-1,3-. 90 Процессы эмульгирования и полимеризации бромсодержащего соединения
проиллюстрированы в следующем примере:
ПРИМЕР XVIII.
Один объем бром-2-бутадиен-1,3 эмульгируют, перемешивая его с одним объемом воды, содержащей 2%
олеата натрия и 1% катехола. После трех дней при обычной температуре эмульсия полностью
полимеризуется. Когда полученный жидкий латекс распределяется тонким слоем по пластине из пористого
фарфора, вода испаряется, и остается непрозрачная, кремового цвета, прочная, жесткая, гибкая, несколько
эластичная пленка или лист, имеющий гладкую, мягкую поверхность. При свободном воздействии воздуха в
течение одного месяца его свойства не изменяются.
Полимеризация эмульсии, описанной в этом примере, в отсутствие катехола (110) происходит гораздо
быстрее, и продукт получается гораздо более твердым.
Добавление различных типов материалов, изменяющих скорость полимеризации или характер продукта,
может быть произведено в эмульсии бром-2-бутадиен-1,3 либо до, либо после завершения полимеризации.
Описанные модифицирующие материалы в связи с полимеризацией 120 эмульсий хлор-2-бутадиена-1,3 в
целом действуют аналогично при применении к эмульсиям бром-2-бутадиена-1,3.
Пропорции, описанные в примере 125 XVIII, конечно, могут быть изменены, как станет ясно из рассмотрения
полного описания полимеризации эмульсий хлор-2-бутадиена-1,3.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_387341.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=387341&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB387341A
[]
-;-fl=- - l --!
Дата проведения Конвенции по патентным спецификациям (Германия): ноябрь. 3, 1930.
т __- -7.
3837,341 Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): 24 июля 1931 года. № 21,262/31.
Завершено: Янв. 24, 933М.
Полная спецификация.
Усовершенствования в насосах для подъема жидкости.
Я, Фиксипуик Дифц, проживающий по адресу: Людвигштрассе, 46, Нюрнберг, Германия, гражданин Германии,
настоящим заявляю, что характер данного изобретения и способ его осуществления будут подробно описаны
и определены в следующем заявлении:
Добывать минеральное топливо 1 из скважин особенно сложно, когда сырая нефть содержит большое
количество песка. Поскольку нефть необходимо поднимать с больших глубин, высокая удельная плотность
песка и медленная скорость потока приводят к тому, что часть песка оседает в столбе жидкости в скважинной
трубе, тем самым засоряя клапаны и препятствуя их функционированию. В этом случае насос переходит в
режим холостого хода, то есть перестает поднимать жидкость. В случае с некоторыми песчаными грунтами
такое состояние наступает уже после двадцати четырех часов работы насосов, поэтому их приходится
демонтировать. Эта операция предполагает несколько дней работы по повторной настройке завода и влечет
за собой производственные потери в течение этого периода. Аналогичные проблемы возникают при подъеме
минерального масла, сильно насыщенного газом, где из-за вакуума, образующегося под плунжером во время
такта всасывания, газ высвобождается из сырой нефти и, расширяясь, препятствует открытию всасывающего
клапана.
Насос, соответствующий данному изобретению, позволяет избежать этих недостатков.
Согласно изобретению, предусмотрены средства для предотвращения или удаления засоров, вызванных
песком, включающие в себя в сочетании автоматические средства промывки и удаления песка и клапаны,
приспособленные для принудительного открывания.
Согласно изобретению, всасывающий клапан может, кроме того, принудительно управляться во время
работы насоса, и это принудительное управление может осуществляться с помощью плунжера, находящегося
под давлением столба жидкости.
Согласно изобретению, плунжер насоса также может быть приспособлен для опускания ниже своего обычного
нижнего положения и удара о плунжер, открывающий всасывающий и напорный клапаны, так что жидкость,
остающаяся в насосе и скважинной трубе, может стекать обратно и промывать насос и клапаны.
[Цена 1/-] Согласно изобретению, кроме того, шток насоса может быть снабжен полым отверстием 55, и
промывочная жидкость может подаваться через него промывочным насосом, приводимым в действие
совместно с скважинным насосом, тем самым обеспечивая положительное открытие напорного клапана и
одновременно промывку обоих клапанов 60.
Согласно изобретению, кроме того, седла клапанов и уплотнительные поверхности предпочтительно
изготавливаются из карбида вольфрама. Устройство, созданное в соответствии с изобретением,
проиллюстрировано в качестве примера на прилагаемых чертежах.
Рисунок 1 представляет собой фронтальный разрез скважинного насоса с устройством для откачки.
На рисунке 2 представлен соответствующий вид, на котором насос снабжен регулирующим клапаном.
На рисунке 3 представлен соответствующий вид, на котором насос модели 1975 года снабжен регулируемым
всасывающим и напорным клапаном, а также устройством для промывки.
На рисунке 4 представлен соответствующий вид, на котором насос снабжен управляемым клапаном сброса
давления и устройством для отвода отработанных газов.
На рисунке 5 представлен соответствующий вид, на котором насос снабжен управляемым клапаном подачи и
давления, а также устройством для промывки и откачки. 85 На рисунке 6 представлена схематическая
иллюстрация всей насосной станции.
На рисунке 7 показана конструкция шарового клапана.
Когда насос, изображенный на рисунке 1 9, забивается песком, насос и скважинную трубу можно полностью
или частично опорожнить, опустив поршень, при этом насос и клапаны освобождаются от песка, скопившегося
в результате нисходящего потока 95 уже поднятой жидкости.
Процесс очистки выглядит следующим образом:
Плунжер 3, закрепленный на штоке 2 в цилиндре насоса 1, опускается до тех пор, пока шарик напорного
клапана не упрется в плунжер 1, выступающий из корпуса всасывающего клапана 6. Шарик 4 напорного
клапана, таким образом, поднимается с седла, и плунжер 5 опускается, вытесняя жидкость из канала 7,
которая, в свою очередь, смещает плунжер 18, поднимая таким образом шарик 9 всасывающего клапана
I-387,341 с седла. Оба клапана открыты, и жидкость находится в насосе и канале.
Труба может заливать воду обратно в скважину, тем самым промывая насос и клапаны и освобождая их от
песка. После завершения промывки поршень 3 поднимается, в результате чего шарик 4 опускается обратно, и
предохранительный клапан закрывается. Пружина 10 возвращает плунжер 5 в нейтральное положение, при
этом плунжер S также возвращается в нейтральное положение, позволяя шарику 9 опуститься и закрыть
всасывающий клапан.
Данное устройство для откачки жидкости выполняет двойную функцию: помимо описанной выше промывки,
его можно с успехом использовать для полного опорожнения насоса и скважинной трубы, чтобы столб
жидкости не поднимался во время такта всасывания насоса.
На рисунке 2 показано насосное устройство, в котором всасывающий клапан поднимается при каждом такте
всасывания под действием давления жидкости в скважинной трубе, воздействующего через плунжер.
Как и в описанном выше насосе, 1 обозначает цилиндр, 2 — шток, 3 — плунжер с предохранительным
клапаном 4, 6 — корпус всасывающего клапана и 9 — сам всасывающий клапан. Обводной трубопровод 11
соединяет камеру высокого давления 12, расположенную над плунжером 3, с цилиндром 13, расположенным
под всасывающим клапаном и содержащим плунжер 14.
Принцип работы данного насосного устройства следующий: во время опускания плунжера 3 открывается
предохранительный клапан 4, позволяющий жидкости, втянутой в пространство под плунжером 3 во время
предыдущего рабочего хода, пройти вверх через клапан 4. При обратном ходе поршня плунжера 3 сначала
закрывается предохранительный клапан 4, и жидкость над ним поднимается. Одновременно с подъемом
поршня 3 клапан подачи жидкости 9 поднимается, с одной стороны, за счет эффекта суфионального
давления, вызванного подъемом поршня, а с другой — за счет поршня 14, находящегося под давлением
столба жидкости. Когда плунжер 3 начинает опускаться после завершения подъема, клапан давления 4
открывается, и поскольку давление во всасывающей и напорной камерах теперь равно, всасывающий клапан
9 закрывается под действием веса столба жидкости и возвращает плунжер 14 в нейтральное положение.
В насосе, оснащенном этим устройством, любое засорение всасывающего клапана песком или газами,
выделяющимися из сырой нефти, не может повлиять на его работу, поскольку он имеет действующую систему
управления.
В дополнение к положительному контролю всасывающего клапана, описанному со ссылкой на рисунок 2,
насос согласно рисунку 53 снабжен устройством для положительного давления в напорном клапане и для
промывки обоих клапанов откачиваемой жидкостью, которая подается откачивающим насосом,
расположенным на поверхности и приводимым в действие тем же приводным механизмом, что и насос 70p, и
проходит вниз через полый шток.
На рисунке 3 плунжер 3 закреплен на полом стержне 2: в плунжере 3 размещается не только клапан давления
4, но и управляющий плунжер 15, конус клапана 16 (со шпинделем 17, выполненным в виде плунжера) и
плунжер 18 для подъема клапана. Входные каналы обозначены цифрой 19, а распределительные каналы для
промывочной жидкости — цифрами 20 и 21. Рисунок (на рисунке) представляет собой схематическое
изображение полной насосной установки с качающимся приводом. Ии, ! В данном случае насос 1 подвешен к
трубе 22, в которой перемещается полый стержень 2, через который промывочная жидкость, подаваемая
промывочным насосом 123, подается к подающему насосу 1.
Этот насос, оснащенный промывочным устройством, работает следующим образом: во время подъема 9°
плунжера 3 жидкость, хранящаяся над напорным клапаном 4, поднимается, и свежая жидкость всасывается
через всасывающий клапан 9. Во время движения поршня 3 вниз промывочный насос 23 (рис. 95 6),
расположенный на уровне земли, сначала проталкивает промывочную жидкость через полый стержень 2 к
управляющему поршню 15 (рис. 3), который, в свою очередь, опускает конус клапана 16 с его седла.
Шпиндель 17 конуса 16 клапана 100 (выполненного в виде плунжера) вытесняет жидкость из канала 24,
поднимает плунжер 18 и, таким образом, открывает предохранительный клапан 4. По мере дальнейшего
опускания управляющего плунжера 15 он открывает каналы 19 и позволяет промывочной жидкости проходить
через промывочный клапан 16 в каналы 20, 21, а оттуда к всасывающему клапану 9, шар которого был поднят
плунжером 14, так что одновременно происходит промывка напорного клапана 4 и всасывающего клапана 9.
Жидкость flUShinw вытекает вместе с ранее втянутой жидкостью, которую необходимо поднять через
выходные отверстия 2,5 клапана.
При движении поршня 3 клапан 4 закрывается, и одновременно поршень 18 поднимает конус клапана 16, 17 и
управляющий поршень 15, перекрывая подачу промывочной жидкости в трубки 19. 120 Устройство,
показанное на рисунке 4, объединяет устройства, изображенные на рисунках 1 и 2, и, таким образом,
позволяет опорожнять и промывать насос, а также потенциально открывать всасывающий клапан. 125 В
дополнение к цилиндру 1, штоку 2, плунжеру и напорному клапану 4, подъемному плунжеру напорного
клапана 5, корпусу клапана 6 с каналом 7, всасывающему клапану 9, плунжеру и байпасу 11, упомянутым
выше X 387,341, при подъеме минерального масла на большие глубины столб жидкости над клапаном
приобретает очень значительный вес, так что под высоким давлением (до 200 атмосфер) скорость обратного
потока жидкости, смешанной с песком, чрезвычайно высока, и первоначально крошечный зазор в
уплотнительной линии быстро увеличивается и делает клапан непригодным для использования.
Опытные производители имеют показатель 0,75.
Для изготовления клапанов использовались самые высокопрочные стали, однако полностью устранить
упомянутые выше недостатки не удалось.
Согласно изобретению, седло клапана 80 и шарик изготовлены из карбида вольфрама, который почти так же
тверд, как алмаз, его твердость составляет около 9, тогда как твердость кварца составляет всего 7, поэтому
карбид не может быть стерт кварцем. 85Ввиду высокой стоимости карбида вольфрама, целесообразнее и
экономичнее использовать лишь вставной элемент из этого материала.
На рисунке 7 показана одна из конструкций такого клапана 90а, в которой кольцо клапана обозначено цифрой
33, вставка из карбида вольфрама — цифрой 34, а шарик — цифрой 35. Следует понимать, что посадочная и
уплотнительная поверхность также может быть изготовлена из карбида вольфрама в клапанах 9 и других
типов.
В данном заявлении не содержится никаких общих утверждений относительно использования давления
жидкости для управления клапанами, ни относительно предоставления механических средств для подъема
клапанов 10Q насосов с их седел, ни относительно промывки клапанов насоса жидкостью, подаваемой
вспомогательным устройством.
Теперь, подробно описав и определив природу моего изобретения, 105.
и каким образом это делается
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_387342.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=387342&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
Соседние файлы в папке патенты