Уплотнения, конструкции основных узлов

Тема 1.4 Конструкции поршневых (плунжерных) насосов.

В настоящее время в процессе бурения и капитального ремонта скважин, а также для проведения гидроразрыва пласта и других промывочно-продавочных работ используются насосные установки типа УНБ, оснащенные насосами типа НЦ, НТП, НП.

Примеры обозначений: УНБ 125х32 (У, К, Кр),

где УНБ – установка насосная буровая,

УН – установка насосная (без водоподающего блока);

125 – потребляемая мощность, л.с;

32 – максимальное давление, МПа;

У – на шасси а/ля УРАЛ 4320;

К – на шасси КАМАЗ 43118;

Кр – на шасси КрАЗ 65053

НЦ 320 –насос цементировочный с максимально развиваемым давлением 40 МПа;

НТП 175х50(Л)– насос трехплунжерный,

175 (128) – потребляемая мощность, л.с (кВт);

50 – наибольшее давление, МПа;

(Л) - конец вала расположен с левой стороны (без буквы – с правой);

НП 500х50 – насос трехплунжерный со сменными плунжерами.

Поршневые насосы состоят из механической и гидравлической частей. Механическая часть служит для передачи механической энергии от двигателя (ДВС либо электродвигатель) к поршням, движущимся возвратно-посту­пательно.

Гидравлическая часть служит для преобразования механической энергии поршней в гидравлическую энергию перекачиваемой жид­кости и для придания жидкости необходимого направления.

Наиболее широко применяются поршневые приводные насосы с двумя цилиндрами двухстороннего действия или с тремя плунже­рами одинарного действия, с кривошипно-шатунным механизмом и зубчатым редуктором (рис. 1).

Приводная часть насоса состоит из ведущего вала 1, получающе­го вращающий момент от двигателя, соединенного с ним клиноременной или цепной передачей. Ведущий вал связан с коренным ва­лом 2 зубчатым редуктором 3. Коренной вал с кривошипно-шатунным механизмом 4 преобразует вращательное движение вала в воз­вратно-поступательное движение ползуна. Приводная часть разме­щается в закрытом корпусе, предотвращающем попадание влаги и абразива в масляный картер.

Для предотвращения попадания бурового раствора в картер штоки поршней соединяют не непосредственно с крейцкопфом, а через до­полнительный шток, соединенный со штоком цилиндра посредством специального отбойника. Он предотвращает попадание бурового ра­створа, выливающегося через уплотнение штока в приводную часть.

Гидравлическая часть насоса состоит из приемного коллектора 5, клапанно-распределительного механизма, включающего всасываю­щие 6 и нагнетательные 7 клапаны, цилиндропоршневой группы 8, включающей цилиндровую втулку, поршень, его шток 9 с уплотне­нием, нагнетательный коллектор 10.

Гидравлическая часть поршневого бурового насоса состоит из кор­пусных деталей постоянного применения, ресурс которых равен ре­сурсу всего насоса в целом, и сменных деталей с ресурсом около 100 ч, в зависимости от условий работы. К числу быстроизнашивающихся сменных деталей поршневого насоса относятся цилиндры, поршни (плунжеры), клапаны и сальниковые уплотнения

Клапанная коробкаотносится к гидравлической части насоса. В ней размещены рабочие камеры насоса и клапаны; ее также назы­вают цилиндром насоса. Большей частью клапанную коробку выпол­няют отдельно от станины. В многоцилиндровых насосах клапанные коробки изготавливают отдельно друг от друга или в общем блоке.

В зависимости от рабочего давления, температуры и коррозион­ных свойств перекачиваемой жидкости клапанные коробки изготав­ливают литыми из чугуна или стали (углеродистой, нержавеющей). Для высоких давлений клапанные коробки выполняют коваными, например, у насосов для гидроразрыва пласта (на 50...70 МПа).

У насосов перекачивающих загрязненные жидкости (содержащие песок), как, например буровых или промывочных, рабочая поверх­ность клапанной коробки (цилиндра), по которой перемещается пор­шень, быстро изнашивается. Поэтому для таких насосов применяют сменные цилиндровые втулки, внутренняя поверхность которых об­рабатывается по высокому классу точности и подвергается термохи­мической обработке для увеличения износостойкости.

У насосов, перекачивающих щелочные и химически разъедающие жидкости, рабочие поверхности защищают специальными облицов­ками.

Поршниизготавливают из чугуна, а для высоких давлений из ста­ли. Для уплотнения поршня в цилиндре используют кожу, резину, металл и другие предметы. Кожа и резина хорошо работают при пе­рекачке холодных загрязненных жидкостей. Так, у насосов, перека­чивающих под значительным давлением жидкость, содержащую аб­разивные частицы (песок), поршни снабжают резиновыми самоуп­лотняющимися манжетами.

Иногда манжеты закрепляют на металлическом корпусе, и они являются сменными; в других конструкциях резиновые манжеты привулканизируют к сердечнику и при износе заменяют весь поршень. Поршни насосов, перекачивающих нефтепродукты, снабжают чугун­ными пружинящими уплотняющими кольцами

Плунжерыизготавливают из чугуна или стали. Плунжеры не­большого диаметра делают сплошными, а плунжеры диа­метром более 100 мм - в виде полого стакана. В на­сосе плунжер передвигается в короткой втулке и в набивке уп­лотняющего сальника.

Сальникиустанавливают в месте прохода штока или плун­жера через стенку цилиндра для предотвращения утечки жидко­сти. Фонарь сальника выполня­ют в виде кольца с радиальными отверстиями для подачи и отво­да смазывающей жидкости.

Нормального уплотнения можно достигнуть только при аккуратно уложенной и затяну­той набивке. Шток должен быть ровным и с очень гладкой повер­хностью. Сальник требует боль­шого внимания при работе насо­са, так как он может оказаться источником потерь перекачива­емой жидкости и загрязнения помещения насосной, а также причиной пожаров при перекач­ке легковоспламеняющейся жидкости.

Для набивки сальника при­меняют асбестовый шнур, кожа­ные или резиновые манжеты, металлические кольца в зависи­мости от рода перекачиваемой жидкости, ее температуры и давления.