Конструкция и принцип действия бурового насоса 9МГр

Насос поршневой буровой геологоразведочный 9 МГр предназначен для нагнетания промывочного раствора в скважину при ее бурении с целью выноса из скважины разбуренной породы.

Насос 9 МГр двухпоршневой, приводной, горизонтальный, двойного действия состоит из двух основных узлов: приводного и гидравлического блоков, установленных на сварной раме 12.

1) Приводной блок состоит из трансмиссионного вала 5, коренного вала 9 и шатунного механизма 10, установленных на станине 2. Последняя представляет собой массивный металлический короб, в расточках которого монтируются подшипники трансмиссионного и коренного валов. Для удобства монтажа внутренних узлов и деталей станина имеет крышку 8. Стыкуемые поверхности станины и крышки подвергаются механической обработке и уплотняются при помощи резинового шнура либо прокладки, затягиваемой болтами 11 и ввернутыми в станину шпильками 6. Положение крышки относительно станины фиксируется коническими штифтами.

Отверстия под подшипники растачивают в сборе станины с крышкой. В горловине станины устанавливают направляющие 4 ползуна 13. Оси поверхностей расточек станины под направляющие ползуна должны совпадать с отклонением не более 0,15 мм. Внутренняя полость станины окрашивается маслостойкой краской и используется в качестве резервуара для масла, смазывающего зубчатую передачу, установленную между трансмиссионным и коренным валами. Горловина станины имеет боковые люки для монтажа и осмотра ползунов. Торец горловины снабжается отверстиями для штока 3 и крепления гидравлического блока 1.

В крышке станины имеется вентиляционный колпак 7 для вытяжки масляных паров. Станины буровых насосов отливают из высокопрочных чугунов или сталей. Стальные станины легче, но дороже чугунных. Наиболее экономичны по массе буровые насосы, имеющие станины сварной конструкции.

Рисунок 1 – Трансмиссионный вал

Трансмиссионный вал – служит для передачи крутящего момента коренному валу насоса и выполнен в виде выводного вала-шестерни 8, концы которого используются для установки клиноременного шкива или цепного колеса в зависимости от принятой в приводе насоса передачи. Шкив и цепное колесо крепятся на валу шпонкой 12.

Для облегчения сборки и разборки шкивы имеют разрезную ступицу, затягиваемую болтами. Так как возможны перекосы в результате прогиба под действием нагрузки на консоли, а также вследствие технологических неточностей трансмиссионный вал устанавливается на сферических двухрядных роликоподшипниках 6, воспринимающих радиальные и осевую нагрузку от косозубой передачи.

Для предупреждения смятия и разбивания опорных поверхностей станины, а также устранения брака дорогостоящей станины из-за расслабления отверстий при растачивании и подшипники устанавливают на стальных гильзах 7, наружный диаметр которых больше диаметра шестерни. Благодаря этому при сборке насоса вал 8 свободно протаскивается через отверстия станины. Соосность наружной и внутренней поверхностей гильз обеспечивается жесткими допусками на их разностенность.

Гильзы имеют фланец небольшой высоты и притягиваются к станине сквозными крышками 1 и 10, закрепленными болтами 5. Благодаря затяжке болтами гильзы фиксируются в осевом направлении и предохраняются от проворачивания. Подшипники торцами внутренних колец упираются в буртики вала. Правый подшипник фиксируется в гильзе крышкой 10. Второй подшипник вала плавает в гильзе по наружной обойме.

Подшипники смазывают ручным насосом через пружинные тавотницы 3. Неподвижные стыки гильзы со станиной и крышкой уплотняются резиновыми кольцами 4, 9 и 13. Подвижный внутренний стык между гильзой и валом герметизируется бесконтактным щелевым уплотнением, выполненным в виде кольцевых канавок в гильзе. Между крышками и валом устанавливают контактные севанитовые уплотнения 2 и втулку 11.

Эксцентриковый коренной вал имеет сборную конструкцию. Прямой вал 15 с жестко закрепленными эксцентриками 9 опирается на коренные подшипники 6, расположенные в станине бурового насоса.

Эксцентрики, выполняющие роль шатунных шеек отливаются из углеродистой стали и соединяются сваркой. Число эксцентриков равно числу поршней бурового насоса. Угловое смещение шатунных шеек коренного вала определяется требованиями равномерной подачи. Согласно этому, в двухпоршневых насосах двустороннего действия угловое смещение эксцентриков составляет 90°, а в трехпоршневых насосах одностороннего действия – 120°. Между эксцентриками располагается зубчатое колесо 8.

Составная конструкция коренного вала удобна в технологическом отношении, так как позволяет упростить форму заготовок и облегчить их механическую обработку. Окончательная обработка наружных поверхностей коренного вала и нарезка зубьев производят после посадки эксцентриков на прямой вал и соединения венца зубчатого колеса с его ободом.

Для точной осевой фиксации зубчатого колеса коренной вал опирается на спаренные радиально-упорные конические подшипники 6, посаженные в переходные гильзы 3, установленные в расточки станины 1 и крышки 10 насоса. Наружные кольца подшипников удерживаются от продольного перемещения крышками 4, которые крепятся болтами к торцам гильз. Затяжка наружных колец подшипников регулируется мерными прокладками 14, установленными между крышкой 4 и торцом гильзы 3. Внутренние кольца подшипников затягиваются шайбами 5, крепящимися болтами к торцам вала. Осевое положение коренного вала фиксируется в нужном положении благодаря наружным кольцевым буртикам гильзы, упирающимся в торец рас-точек станины и крышки насоса.

Гильзы удерживаются от проворота с помощью дюбелей 16. Коренные подшипники смазывают ручным насосом через тавотницы, ввернутые в крышку станины. Эксцентриковые коренные валы преимущественно применяются в современных двух- и трехпоршневых буровых насосах. Коренные валы пальцевой конструкции используются реже, например в буровом насосе БрН-1.

Кольца роликовых подшипников 7 удерживаются от осевого перемещения кольцевыми шайбами 12 и 13 и буртиками вала и шатуна. Кольцевые шайбы крепятся к торцам эксцентрика болтами. Натяг подшипников регулируется прокладками, установленными между торцом шейки шатуна и шайбой 12. Разбрызгиватели 2 отбрасывают масло на подшипники мотылевых шеек шатуна при их погружении в масляную ванну.

В буровых насосах для передачи вращения от трансмиссионного вала коренному преимущественно используются косозубые зубчатые передачи, которые по сравнению с прямозубой передачей обладают большей нагрузочной способностью и плавностью зацепления, обусловливающей снижение уровня динамических нагрузок и шума при работе. Направление зуба шестерни принимается левым, а для колеса – правым. Недостаток косозубых передач по сравнению с прямозубыми заключается в том, что в зацеплении возникает дополнительная осевая сила. Шевронные зубчатые колеса, представляющие разновидность косозубых колес, не создают осевых нагрузок, однако в буровых насосах применяются реже из-за сложности изготовления.

Шестерни изготовляют из сталей марок 34ХН1М, 35ХНВ и 38ХГН в паре с венцом зубчатых колес соответственно из сталей марок 38ХГН, 35Х и 35Л. Для увеличения долговечности и улучшения прирабатываемости зубьям шестерни придается большая твердость, чем зубьям колеса. ГОСТом установлены нормы точности изготовления зубчатых колес буровых насосов.

Зубчатое зацепление подвергается односторонней обкатке в направлении рабочего вращения, указанном стрелкой на станине насоса. Направление вращения можно изменить после предварительной обкатки зубчатых колес в обратную сторону.

В большинстве конструкций буровых насосов угол наклона косозубых колес составляет 6…9°. Зубчатую пару смазывают жидким маслом путем окунания ее в масляную ванну либо с помощью масляного насоса. Важно отметить, что косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнения во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и выкрашивания наружных слоев зубьев.

Шатун передает движение от коренного вала ползуну (крейцкопфу) и представляет собой кованый или литой стержень из углеродистой стали марки 35 с противоположно расположенными большой и малой шейками. Большая шейка 11 шатуна, называемая мотылевой, охватывает коренной вал и имеет цельную либо разъемную конструкцию. Независимо от конструкций коренной вал соединяется с шатуном посредством конических роликовых подшипников. У эксцентриковых валов мотылевая шейка шатуна имеет значительно больший диаметр, чем у кривошипных и пальцевых валов. Благодаря этому в эксцентриковых валах мотылевые подшипники имеют больший диаметр и обладают более высокой долговечностью.

Рисунок 2 – Шатунный механизм

Наряду с износостойкостью сочленений шатуны буровых насосов должны обладать необходимой усталостной прочностью, так как при эксплуатации они подвергаются действию асимметричных циклических нагрузок. Стержень шатуна имеет двутавровое сечение, обеспечивающее достаточную жесткость при минимальной металлоемкости шатуна. Уменьшение массы способствует снижению инерционных нагрузок. Поэтому простые в изготовлении, но более массивные шатуны с круглым сечением стержня в буровых насосах не используются.

Малая шейка, называемая ползунной, служит для шарнирного соединения шатуна 6 с ползуном 4, скользящим в прямолинейных направляющих. Центр шарнира движется аксиально, т.е. по прямой, проходящей через ось вращения коренного вала. Дезаксиальные кривошипно-шатунные механизмы в буровых насосах не применяются. Малая шейка шатуна соединяется с корпусом ползуна при помощи полого валика 9. При ремонтных работах через отверстие в валике пропускается ломик для выпрессовки валика соседнего ползуна 13. Кроме того, пустотелая конструкция способствует более интенсивному охлаждению валика и подшипника шатуна, нагреваемых в результате их взаимного трения.

В расточку ползунной шейки запрессована втулка 8 из оловянной бронзы либо другого пластичного материала, обычно используемого для подшипников скольжения. Запрессовка не гарантирует втулку от проворачивания и осевого смещения, и поэтому она стопорится дюбелем 7. Диаметральный зазор между валиком и втулкой шатуна определяется в зависимости от диаметра валика и выбранной посадки.

Валик 9 снабжен концевым центрирующим конусом, который входит в конусное отверстие ползуна. С помощью стопорной планки //, входящей в поперечный паз торца валика, и болтов 10, ввинченных в ползун, валик запрессовывается в конусное отверстие и благодаря этому удерживается от продольного смещения и проворота относительно ползуна. В мощных насосах шейка шатуна соединяется с валиком ползуна посредством игольчатых подшипников.

Ползун состоит из литого стального корпуса и чугунных накладок 5. Накладки крепятся к цилиндрической поверхности корпуса болтами 12, застопоренными от самоотвинчивания упругими шайбами. В боковых стенках корпуса располагаются ступицы валика 9. В днище корпуса имеется резьбовое отверстие для ползунной части штока 1, представляющего собой стальной цилиндрический стержень с наружной резьбой для крепления с корпусом ползуна и внутренней резьбой для соединения с поршневой частью штока. Стопорение штока в ползуне осуществляется шплинтом 3 и гайкой 9.

Опорная поверхность днища под гайку 2 или упорный бурт штока должна быть строго перпендикулярна к оси ползуна. Ползун перемещается по чугунным либо бронзовым направляющим, установленным в станине насоса. Зазор между накладками ползуна и направляющими станины составляет 0,2…0,5 мм и регулируется прокладками из белой жести либо латуни, установленными между корпусом ползуна и накладками. Поверхности трения накладок ползуна и станины имеют шероховатость не более Rа = 2,5 мкм.

Станина насоса снабжена маслоуловителем, в котором накапливается масло, забрасываемое вращающимися зубчатыми колесами из масляной ванны насоса. Из маслоуловителя масло по радиальным и продольным канавкам самотеком поступает на трущиеся поверхности накладок и валик ползуна.

2) Гидравлический блок состоит из корпусных и сменных деталей. К корпусным деталям относятся гидрокорокоробки и их крышки, приемный и нагнетательный коллекторы. К сменным – цилиндровые втулки и поршни, седло и тарель клапана, уплотнения неподвижных и подвижных соединений.

В двухпоршневом насосе 9МГр гидравлический блок состоит из двух гидрокоробок 2, которые скрепляются со станиной 6 приводного блока шпильками 7. Сопряженные поверхности гидрокоробок и станины прилегают друг к другу без зазоров. Допускаются местные провалы щупа толщиной 0,1 мм на длину не более 10% общей длины сопряженных участков. Между собой гидрокоробки соединяются приемным 1 и нагнетательным 3 коллекторами.

Гидроблоки представляют собой отливки из углеродистой стали с горизонтальными расточками для цилиндровой втулки 12 и вертикальными гнездами для нагнетательных клапанов 5. Через общую накладную полость 4 прокачиваемая жидкость из поршневой и штоковой камер цилиндра направляется в нагнетательный коллектор. Толщина стенок 30-40 мм, что необходимо для создания прочности и герметичности гидрокоробки. Конструктивные формы обеспечивают технологичность изготовления, удобство монтажа, осмотра и регулировки деталей и узлов насоса, размещенных в гидрокоробке, В двухпоршневых насосах различают левую и правую гидрокоробки, имеющие зеркально отображенные конструктивные формы.

Рисунок 3 – Гидравлический блок бурового насоса двустороннего действие

Известны конструкции буровых насосов с взаимозаменяемыми левой и правой гидрокоробками, а также совмещенными в едином блоке.

Опыт эксплуатации насосов показывает, что гидрокоробки выходят из строя в результате повреждений клапанных гнезд, вызванных проседанием седел, фреттинг-процессом и промывом поверхности контакта гнезда с седлом клапана. Для повышения срока службы гидрокоробок поверхность гнезда, контактирующая с седлом, покрывается эластомерами. При этом устраняется фреттинг-процесс, что облегчает выпрессовку седел из гнезд гидрокоробки.

Поршневая часть штока 11 отличается от его ползунной части 10 меньшим диаметром и большей длиной, выбираемой в зависимости от хода поршня. На одном конце поршневого штока имеется наружная резьба для соединения со штоком 10 ползуна с буртиком для посадки поршня 13 и резьбой для затяжки конусного соединения с целью предотвращения утечек между стыкуемыми поверхностями. Конусное соединение облегчает разборку поршней при их замене. Контактирующие поверхности штока и поршня целесообразно покрывать мягкими металлами гальваническими либо термодиффузионным способом. Такие покрытия предотвращают наклеп и сваривание посадочных поверхностей в соединениях, подвергающихся циклическим нагрузкам, и значительно повышают их несущую способность.

Для соединения поршневой и ползунной частей штока используется специальная цилиндроконическая либо метрическая резьба. Цилиндрический участок этой резьбы служит для стопорения соединяемых штоков контргайками. За присоединительной резьбой имеются шести- либо четырехгранники под гаечный ключ для завинчивания и отвинчивания соединений штоков. Поршневой шток контактирует с промывочной жидкостью и подвергается абразивному износу, в результате чего имеет ограниченный срок службы. Ползунная часть штока изолируется от промывочной жидкости диском-отражателем 9 и из маслобензостойкой резины.

Составная конструкция штока позволяет сохранить его ползунную часть при замене изношенного поршневого штока. Для удаления абразива и снижения износа поршневой шток омывается и одновременно охлаждается проточной водой либо маслом, нагнетаемым масляным насосом.

Штоки изготавливают из сталей марок 40Х; 40ХН; 38ХШЮН; 12ХН4; 20ХНЗА.

Важное значение для повышения срока службы бурового насоса имеет соосность сочленяемых деталей. Предельное отклонение оси штока от оси поверхности посадки поршня и резьбы контргайки не должно превышать 0,15 мм. В этих же пределах должно быть отклонение осей штока и резьбы ползуна.

Приемный 1 и нагнетательный 3 коллекторы имеют литую либо сварно-литую стальную конструкцию. Для снижения гидравлических потерь и износа коллекторы имеют плавные переходы, а диаметры проходных отверстий обеспечивают скорость потока жидкости до 6 м/с. На нагнетательный коллектор устанавливают предохранительный клапан, пневмотический компенсатор и присоединяют нагнетательный патрубок манифольда. Приемный коллектор с всасывающими клапанами присоединяется к боковым приливам гидрокоробки.

Цилиндровые втулки – неподвижно установленные в горизонтальных расточках гидрокоробки, являются наиболее крупной по габаритам и металлоемкости сменной деталью буровых насосов. Конструктивное исполнение. Длина, наружные и внутренние диаметры их регламентируются отраслевыми стандартами. Цилиндровые втулки изготавливают из высокоуглеродистых и легированных сталей. Внутренняя поверхность цилиндровых втулок упрочняется закалкой с нагревом токами высокой частоты, борированием, хромированием и другими химико-термическими методами.

Для работы при давлениях более 20 МПа эффективны биметаллические цилиндровые втулки, наружная часть которых изготовляется из конструкционных углеродистых сталей, а внутренняя – из высоколегированных сталей либо чугунов. Глубина упрочненного рабочего слоя при термообработке токами высокой частоты достигает 3 мм, а поверхностная твердость не менее HRС 60.

Наружная поверхность цилиндровых втулок – гладкая либо с кольцевым буртиком. В зависимости от формы изменяется способ крепления и уплотнения их в гидрокоробке. Цилиндровая втулка, имеет гладкую наружную поверхность. В расточке гидрокоробки она крепится посредством распорных стаканов, снабженных окнами для прохода прокачиваемой жидкости. В наружный торец стакана упирается крышка поршневой полости гидрокоробки. Неподвижность втулки обеспечивается осевым натягом, создаваемым при затяжке шпилек, крепящих крышку к гидрокоробке.

Для уплотнения цилиндровой втулки в канавку гидрокоробки устанавливают манжеты, разделенные промежуточной металлической втулкой. Осевая затяжка уплотнений создается грундбуксой и дистанционной втулкой и регулируется болтами, ввинченными в крышку. Манжеты, расположенные между грундбуксой и дистанционной втулкой, служат для уплотнения крышки. При смене цилиндровой втулки и манжет крышка выпрессовывается с помощью болтов.

Также в другом исполнении цилиндровая втулка наружным кольцевым буртиком упирается в заточку гидрокоробки, поэтому для крепления втулки используется один распорный стакан, расположенный со стороны поршневой полости гидрокоробки. Осевая затяжка цилиндровой втулки регулируется гайкой, ввернутой во фланцевую втулку, которая шпильками крепится к гидрокоробке. Усилие затяжки передается цилиндровой втулке посредством крышки, упорного кольца и стакана.

Цилиндровая втулка уплотняется манжетами, которые устанавливаются между распорными кольцами и разделяются промежуточной втулкой. Осевая затяжка уплотнений регулируется винтом, ввинченным в крышку. Усилие затяжки передается манжетам посредством втулки, в днище которой имеются отверстия с перемычками, входящими в продольные пазы стакана Поэтому обеспечиваются их относительная подвижность и раздельная затяжка цилиндровой втулки и уплотнений.

Использование гайки и винта вместо шпилек и болтов, как показано на позволяет более равномерно и быстро затягивать цилиндровую втулку и ее уплотнения. Для уплотнения поршневой полости гидрокоробки кроме маннжета имеется дополнительная манжета, используемая для уплотнения зазора между крышкой и винтом. Уплотнение цилиндровой втулки контролируется по появлению утечек прокачиваемой жидкости через дренажные отверстия в гидрокоробке, сообщающиеся с кольцевыми выточками втулки.

В более ранних конструкциях буровых насосов использовался совмещенный способ крепления и уплотнения цилиндровой втулки затяжкой шпилек ее крышки. При этом способе упрощается конструкция гидравлического блока, но исключается возможность повторной затяжки уплотнений втулки при появлении утечек в процессе эксплуатации насоса. В результате ограничивается срок службы и соответственно возрастают расход уплотнений и время на ремонтные работы, связанные с их сменой. Указанные недостатки становятся особенно заметны в насосах высокого давления. Для замены поршня без нарушения крепления цилиндровой втулки в некоторых конструкциях буровых насосов в крышку для крепления и уплотнения цилиндровой втулки устанавливается дополнительная крышка для извлечения поршня.

Для уплотнения штока (рис. 4, а) используются шевронные манжеты, собираемые в пакет. Число манжет в уплотнительном пакете обычно не превышает четырех и выбирается с учетом давления насоса, диаметра штока, а также конструктивных размеров уплотнительного узла. Манжеты 12 надеваются с натягом на шток 14 и втулку 1, служащую одновременно опорой цилиндровой втулки. Для этого втулка 1 снабжена фланцем и устанавливается в гидрокоробку с внутренней стороны ее горизонтальной расточки. Благодаря плотной посадке и упругости манжет обеспечивается герметичность соединения при низких давлениях в штоковой полости насоса.

Для улучшения начального контакта с уплотняемыми поверхностями манжеты помещаются между фасонными опорными 13 и распорным 10 кольцами (манжетодержателями), изготовленными соответственно из резины и капрона. Скосы манжет поджимаются к уплотняемой поверхности конической частью распорного кольца 10. Опорное кольцо 13 сажается с минимальными радиальными зазорами (0,05…0,08 мм) для предохранения манжеты от затягивания в зазор. Затяжка манжет регулируется гайкой 7, Навинченной на втулку 1. Усилие затяжки передается манжетам посредством грундбуксы 6 и нажимных капроновых втулок 9. Неподвижное соединение втулки 1 и гидрокоробки 8 герметизируется манжетным уплотнением, состоящим из распорного кольца 2, манжеты 3 и опорного кольца 4. Затяжка уплотнения осуществляется нажимной втулкой 11 и гайкой 5.

Рисунок 4 – Уплотнение штока

Уплотнение штока (показанное на рис. 4, б) используется в гидрокоробках с односторонней торцовой опорой цилиндровой втулки. В рассматриваемой конструкции втулка 1 используется лишь в качестве корпуса манжетных уплотнений и отличается тем, что для соединения с гидрокоробкой снабжается наружным фланцем. Манжета 7 и уплотнение штока 6 затягивается с помощью грундбуксы 4 и накидной гайки 5. Неподвижное соединение фланцевой втулки и гидрокоробки герметизируется манжетой 2, затяжка которой регулируется крепежными шпильками 3. Указанные конструктивные отличия позволяют облегчить смену изношенных уплотнений штока.

При высоких давлениях и туговой затяжке уплотнительного пакета возрастают контактные давления и силы трения между манжетами и штоком. Для уменьшения трения и утечек поверхность штока, контактирующая с манжетами, как указывалось ранее, обрабатывается с высокой точностью и чистотой.

Наиболее эффективны хромовые покрытия, придающие поверхностному слою штока высокую твердость (HRС 60), теплостойкость, антифрикционные и противозадирные свойства.

Всасывающий и нагнетательный клапаны бурового насоса взаимозаменяемы и состоят (рис. 5) из седла 1 тарели 4, образующих вместе с пружиной 11, крышкой 8 и упорным винтом 9 клапанную коробку. Присоединительные размеры клапанной коробки регламентируются ОСТ-26-02-1129-75.

Седла клапанов штампуются из хромокремнистой или хромистой стали, закаленной на твердость НRС 50...56. В гидрокоробке 15 растачиваются гнезда для посадки седел. Стыкуемые поверхности гнезда и седла клапана имеют конусность 1:5, обеспечивающую разборку соединения при замене изношенных седел. Для надежного уплотнения стыка посадочные пояски седел и их гнезд в гидрокоробке обрабатываются по 2-му классу точности и имеют шероховатость не более Rа = 1,25 мкм.

Наружную поверхность седла клапана и внутреннюю поверхность гнезда в гидрокоробке контролируют парными калибрами. Прилегание указанных поверхностей к калибру при контроле на краску с толщиной слоя до 5 мкм должно быть по сплошному кольцу шириной не менее 20% длины образующей седла клапана. Нарушение этих требований приводит к промывке стыкуемых поверхностей прокачиваемой жидкостью и выводу из строя седла клапана и дорогостоящей гидрокоробки. К недостаткам рассматриваемого соединения типа металл по металлу относятся трудности разборки, возможность повреждения посадочных поверхностей при выпрессовке седел; склонность к контактной коррозии и понижение усталостной прочности соединяемых деталей вследствие концентрации напряжений.

Рисунок 5 – Клапанная коробка

Рисунок 6 – Клапан к трехпоршневому буровому насосу

Во внутренней расточке седла установлена крестовина 13 с резиновой втулкой 14 для нижнего направляющего штока тарели. Крестовина не воспринимает осевой нагрузки от тарели и удерживается в седле пружинным кольцом 12. Седло снабжено внутренним конусом для посадки тарели. Уплотнение клапана обеспечивается резиновой манжетой 3. Манжета выступает относительно внутреннего посадочного конуса седла, в связи с чем улучшается герметизация клапана, смягчаются удары при его работе, что способствует повышению срок а службы седла и тарели клапана. Металлическая обойма 2 предохраняет манжету от развала.

Седла и тарели клапана имеют угол конуса 45° либо 60°, шероховатость поверхности посадочных поясков не грубее Rа = 1,25 мкм и твердость не менее HRС 48...50. Клапанное отверстие гидрокоробки закрывается крышкой 8, снабженной ручкой. Крышка герметизируется манжетой 7, установленной в расточке гидрокоробки. Уплотнение затягивается упорным винтом 9, навернутым на фланец 10 гидрокоробки. Герметичность уплотнения контролируется по появлению утечек через контрольное отверстие в гидрокоробке. В случае повреждения резьбы фланец заменяют новым и поэтому сохраняется более дорогая гидрокоробка.

Винт 9 снабжен упорной резьбой крупного шага, обычно применяемой при больших односторонних осевых нагрузках. Дно крышки имеет прилив, в расточке которого установлена резиновая втулка 6 для верхнего направляющего штока тарели. Витая пружина 11, установленная между крышкой и тарелью, обеспечивает нормально закрытое положение клапана и своевременную посадку тарели при работе насоса. Начальная (установочная) нагрузка пружины примерно в 10 раз превышает вес тарели клапана.

Высота подъема клапана зависит от плотности и газонасыщенности промывочной жидкости, от подачи насоса и ограничивается глубиной расточки для верхнего направляющего штока 5 тарели в крышке клапана.

В буровых насосах используются клапанные устройства, отличающиеся от рассмотренных конструкцией седел, тарелей и уплотняющих элементов. На рис. 6 показан клапан, в котором уплотнительное резиновое кольцо 2 установлено на тарели 1 и закреплено гайкой 3. Тарель садится на крестовину 5, выполненную за одно целое с седлом 4. Соединение седла и крестовины в единую деталь позволяет значительно увеличить проходное отверстие клапана и благодаря этому снизить гидравлические сопротивления и улучшить условия всасывания и нагнетания промывочной жидкости.

Важный резерв повышения долговечности и экономичности клапанов буровых насосов – выбор наиболее эффективных материалов и способов упрочнения деталей, входящих в клапанный узел. «ВНИИнефтемаш» рекомендует седла клапанов изготовлять из сталей марок 38ХС либо 40Х, а тарели из стали марки 40Х взамен более дорогих и дефицитных хромоникелемолибденовых сталей. Установлено, что по сравнению с объемной закалкой более эффективно упрочнение поверхностей седла и тарели поверхностной закалкой токами высокой частоты. Уплотнение и направляющие втулки клапанов изготовляют из маслобензиностойкой резины ИРП 1293.

Поршень плотно перекрывает отверстие цилиндровой втулки и, перемещаясь по направлению ее оси, сообщает прокачиваемой жидкости избыточное давление. Поршни буровых насосов имеют резинометаллическую конструкцию и состоят из стального сердечника и резиновых самоуплотняющихся манжет. Две манжеты с воротниками, направленными в противоположные стороны, обеспечивают двустороннее уплотнение поршня в цилиндровой втулке. Сердечники снабжены конусным либо цилиндрическим отверстием для соединения поршня со штоком. Наружная часть сердечника имеет кольцевые канавки и выступы, обеспечивающие прочное соединение с привулканизированными резиновыми манжетами.

В поршнях с механическим соединением манжет сердечники имеют более простую форму. Манжеты надеваются на ступицу сердечника и закрепляются металлическими шайбами и разрезными пружинными кольцами.

Для облегчения сборки манжет ступицы имеют заходные фаски. В некоторых конструкциях затылочная часть резиновой манжеты упирается в износостойкую и более жесткую пластмассовую прокладку.

Под давлением нагнетаемой жидкости пластмассовая прокладка деформируется в радиальном направлении и затрудняет затекание резиновой манжеты в зазор между цилиндровой втулкой и разделительным пояском сердечника. В результате предотвращаются повреждения поршня из-за усталостного выкрашивания манжет.

Кольцевые консоли на разделительном пояске сердечника и коническая наружная фаска на манжетах способствуют равномерному распределению контактных давлений по длине манжеты, что благоприятно влияет на долговечность поршня и цилиндровых втулок.

В случае превышения давления в насосе сверх установленного возросшее усилие, действуя на поршень, срезает предохранительную шпильку, и поршень выбрасывается из гнезда, тем самым открывая выходное отверстие для жидкости.

Система профилактического ремонта насоса включает ремонт трех видов текущий мелкий, текущий средний и капитальный.

При мелком ремонте выполняют следующие виды работ:

1) Проверяют и подтягивают все болтовые соединения.

2) Заменяют быстроизнашивающиеся детали цилиндровые втулки, поршни, штоки, клапаны, седла и клапанные пружины. Для замены этих деталей снимают крышки гидравлической коробки, вынимают клапаны, шток с поршнем и выпресовывают специальным приспособлением втулку. Седла клапанов выпрессовывают с помощью съемников.

3) Заменяют уплотнительные манжеты цилиндровых крышек и крышек клапанов, уплотнения штоков, цилиндровых втулок и надставок штоков.

4) Регулируют направляющие и накладки крейцкопфа.

5) Проверяют крепление надставок со штоком.

6) Регулируют натяжение текстропных ремней на приводном шкиве.

7) Заменяют баллоны и промывают фильтры воздушных колпаков.

8) Смазывают все подшипники не реже одного раза в неделю. Проверяют щупом уровень смазки в картере и доливают масло. Смена масла производится не реже одного раза в 3 месяца, а также после окончания бурения скважины.

При среднем ремонте в дополнение к перечисленным работам проверяют и регулируют подшипники кривошипного и трансмиссионного валов, заменяют изношенные корпуса сальников, пальцы, втулки, направляющие и накладки крейцкопфа, а также надставки штока.

При капитальном ремонте насос полностью разбирают, промывают узлы и детали и составляют дефектную ведомость. Замене подлежат все подшипники и стаканы, шестерня и зубчатое колесо редуктора, а также все уплотнения. Гидравлическую коробку или заменяют, или восстанавливают.

Основными дефектами гидравлических коробок являются: нарушение уплотнительных поверхностей в местах уплотнений цилиндровых сменных втулок и седел клапанов, трещины в корпусе цилиндра, а также облом шпилек для крепления крышек.

Поломанные шпильки извлекаются. Стальные гидравлические коробки с промоинами могут быть восстановлены электродуговой наплавкой с последующей механической обработкой для получения необходимых размеров.

Чугунные гидравлические коробки с промоинами могут быть восстановлены расточкой гнезд клапанных седел и запрессовкой втулок с внутренней конической поверхностью для посадки седел.

Посадочные поверхности с промоинами для цилиндровых втулок восстанавливаются также расточкой и запрессовкой втулки, которая затем растачивается для получения первоначальных размеров внутренней поверхности гидравлической коробки. Посадочные поверхности валов восстанавливаются методами, рассмотренными выше.

Смазка насоса – для смазки насоса масло наливается в картер станины в количестве 25...30 л. Пополнение масла производится по мере надобности. Смена масла производится через 1400...1500 часов работы (2 месяца постоянной работы).

Летом для смазки применяется смесь из 50% индустриального масла марки 50 (машинное СУ ГОСТ 1707-51) и 50% трансмиссионного автотракторного летнего масла (ГОСТ 542-50).

Зимой следует применять индустриальное масло марки 30 (машинное Л ГОСТ 17707-51), смешанное с 10% керосина.

При смене масла поверхность ванны необходимо промыть керосином и насухо протереть.

Дата добавления: 2015-07-18