ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ БУРОВОГО НАСОСА.

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 27Следующая ⇒

В гидравлической части бурового насоса происходит передача энергии от поршней жидкости. Гидравлические части выполняются по различным схемам и отличаются по конструкции. Они различаются расположением всасывающего и нагнетательного клапанов — несоосное в разных коробках или соосное в одной, — а также конструкцией элементов крепления втулки, поршня и штока.

На рис. 7. 3 приведены конструкции гидравлической части трехпоршневого насоса одностороннего действия. Показана конструкция, где всасывающий и нагнетательный клапаны расположены на параллельных осях и имеют различные крышки; втулка и поршень закреплены на быстросъемных устройствах, благодаря чему осмотр и смена этих элементов достаточно просты и не требуют много времени (насос НБТ-600). Не достаток конструкции — удлиненный канал нагнетательного клапана.

Гидравлическая коробка служит для образования рабочих камер и каналов, по которым жидкость подводится к рабочим камерам и отводится от них, а также для размещения и крепления клапанов и остальных элементов. Гидравлическая коробка может быть литой из стали, кованой и сварной из отдельных элементов. Преимущества кованой коробки — простота изготовления, небольшая масса при значительных давлениях насоса.

В гидравлических коробках двухпоршневых насосов цилиндры изготовляют литыми вместе с клаванными коробками из качественной углеродистой стали с толщиной стенок 20—30 мм. В клапанных коробках нагнетательные клапаны располагаются или над гидравлическим цилиндром, или с небольшим смещением относительно его оси. Всасывающие клапаны находятся внизу с внешней стороны гидравлических цилиндров. Объем рабочей камеры в конце хода нагнетания (или так называемое вредное пространство) должен быть минимальным.

Клапаны, поршни, втулки цилиндров, сальники и штоки работают при высоких давлениях в среде высокоабразивной жидкости и сильно изнашиваются, поэтому эти детали не могут обеспечить срока службы в несколько тысяч часов, как это требуется от бурового насоса. Эти детали изготовляют наиболее простой конструктивной формы, что обеспечивает их быструю замену.

Цилиндровые втулки насосов — наиболее ответственные сменные детали насоса. Для каждого насоса предусматривается комплект втулок, отличающихся внутренними диаметрами, что позволяет ступенчато регулировать подачу насоса. Большое число промежуточных подач способствует улучшению использования мощности насосов при бурении.

Наружная посадочная часть втулок изготовляется цилиндрической одного диаметра с расточкой в клапанной коробке. Втулка имеет бурт для крепления и предохранения ее от осевого сдвигу. В зависимости от конструкции упорный бурт располагают з различных частях по длине втулки. Для уменьшения износа внутреннюю поверхность втулки тщательно шлифуют. Поверхностная твердость внутренней части втулки очень высокая.

_; Для насосов, работающих при высоких давлениях, цилиндровые втулки изготовляют двухслойными, т. е. внутренняя часть их выполнена из высокохромистых сталей.

Такие втулки изготовляют либо центробежным литьем, либо запрессовыванием тонкостенной гильзы (толщина стенки 5, 5— 6 мм) во втулку из стали марки 65Г с толщиной стенки 10 мм и более. Для увеличения стойкости на внутреннюю поверхность трения стальной втулки наносят слой металлического хрома толщиной 0, 6—0, 7 мм. Благодаря этим мероприятиям поверхность трения цилиндра долго сохраняет хорошее состояние при высоких давлениях и сопротивление коррозии, что также благоприятно влияет на долговечность поршней насоса.

Крепление и уплотнение втулки в гидравлической коробке необходимо, чтобы втулка была неподвижна, герметична. Крепление и герметичность не должны нарушаться при смене поршня. Конструкция креплений и уплотнений должна допускать быструю и легкую смену втулки и обладать необходимой долговечностью.

Рис. 9.3. Гидравлическая часть насоса одностороннего действия:

1, 4 — всасывающий и нагнетательный коллекторы; 2— клапанная коробка; 3, 13 — на-гнетательный и всасывающий клапаны; 5 — коронка крышки; в — гидрозажим; 7 — пор-шень; 8 — стакан; 9 — втулка; 10 — цилиндровая втулка; 11 — шток поршня; 12-станина.

Поршень насоса не только обеспечивает уплотнение, но и быструю смену его при изменении диаметра втулки или при износе. Для обеспечения уплотнения, удобства разборки и быстрой смены поршня соединение его со штоком в насосах двустороннего действия осуществляется на конической посадке, а в насосах одностороннего действия — на цилиндрической посадке с манжетным уплотнением.

Поршень состоит из стального сердечника и одной или двух съемных или привулканизированных к нему резиновых манжет. Увеличение диаметра манжет поршня относительно диаметра отверстия втулки создает предварительный натяг, обеспечивающий правильное действие самоуплотняющейся манжеты. Под действием давления жидкости резина манжеты еще плотнее прижимается к рабочей поверхности втулки, создавая надежное уплотнение

В поршнях буровых насосов наружный диаметр манжеты в свободном состоянии на 2—3 мм больше внутреннего диаметра втулки, а длина конической части каждой манжеты составляет 25—27 мм при общей длине поршня 135—150 мм.

Шток насоса, присоединяемый одним концом к удлинителю, а другим к поршню, служит для передачи мощности от приводной части к гидравлической. В насосах двустороннего действия шток уплотняется сальником на выходе из гидравлической коробки.

В разделительной перегородке приводной части устанавливается сальник для уплотнения контрштока. Больше всего изнашивается шток в сальнике гидравлической коробки, где он находится под действием больших давлений на поверхности трения и в условиях неизбежного присутствия абразивных частиц.

Сальниковые уплотнения штоков насосов двустороннего действия предназначены для уплотнения штока поршня и делятся на нажимные и самоуплотняющиеся. Нажимные сальники затягивают для создания между штоком и набивкой большего давлении, чем давление жидкости. Для высоких давлений такие сальники не применяют. Самоуплотняющиеся сальники не надо сильно затягивать, так как происходит самоуплотнение. Они работают даже при износе штока на 1—1, 5 мм. Для уменьшения износа сальника и штока последний надо обмывать чистой водой или смесью машинного масла с дизельным топливом. Обычно в насосе предусматривается трубка, непрерывно подающая на шток вблизи сальника тонкую струю воды из водопроводной сети или масла из бачка, установленного над насосом.

Для уплотнения штоков при низких давлениях применяют резинотканевые кольца, при высоких давлениях — различные комбинированные сальники, состоящие из резиновых колец с металлическим каркасом. Для уплотнения штоков при давлениях насоса 20—30 МПа используют преимущественно сальники с самоуплотняющимися манжетами различных конструкций.

Клапаны насосов предназначены для периодического открытия и закрытия всасывающих и нагнетательных отверстий камер. В поршневых насосах применяют самоподъемные клапаны тарельчатого типа, т. е. с одной выходной щелью.

Клапан (рис. 9. 4) состоит из седла 1, тарелки со штоком 2, уплотняющего кольца 3, элементов его крепления 4 и пружины 5. Уплотняющая поверхность — коническая с углом наклона 30—60°.

При прокачке буровых растворов, содержащих абразивные частицы, особенно утяжеленных растворов, срок службы клапанов значительно сокращается, а в ряде случаев вместо 300— 500 ч составляет всего 20—30 ч работы, поэтому конструкция клапанов должна допускать быструю их смену и осмотр. Для удобства эксплуатации всасывающие и нагнетательные клапаны изготовляют взаимозаменяемыми.

Тарелка клапана снабжается направлением, обеспечивающим точную посадку на седло одновременно по всей поверхности посадочного пояска. Для увеличения опорной поверхности тарелка клапана нижней плоскостью садится на перемычку седла, что значительно повышает срок службы клапана.

Наиболее ответственный элемент, определяющий долговечность клапана, — сопряжение уплотняющего элемента посадочных поверхностей седла и тарелок. Пластические материалы и резины при всестороннем сжатии почти не меняют своего объема, но легко меняют форму и заполняют свободное пространство под действием разности давлений.

Рис. 9.4. Детали клапана насоса.

⇐ Предыдущая 10 11 12 13 141516 17 18 19 Следующая ⇒