Опис конструкції, принципу роботи бурового

насоса У8–6МА2

Буровий насос У8–6МА2 горизонтального типу, двопоршневий двосторонньої дії складається з гідравлічної і привідної частин. Кінематична схема бурового насоса У8–6МА2 приведена на рисунку 2.1.

Гідравлічна частина насоса розміщена в двох гідро коробках, приєднаних до станини і до рами насоса. В кожній гідро коробці змонтовані вставні деталі: поршень, циліндрова втулка, клапани, шток і інше.

Циліндрова втулка закріплюється в гідрокоробці лобовою кришкою і приставкою циліндричної або конічної форми. Ущільнення циліндрової втулки в гідрокоробці здійснено еластичними кільцями.

Поршень насоса – гумометалевий з’єднаний з штоком своєю внутрішньою конічною поверхнею і скріплений з ним з допомогою гайки. Торцеві отвори гідрокоробки в місцях виходу штока ущільнюються сальниками.

Клапани насоса – тарілчасті конічні підпружинені. Тарілка направляється по двох циліндричних поверхнях (отвори в сідлі і кришці клапана). Сідло клапана запресоване в конічному отворі гідрокоробки. Ущільнення між сідлом і тарілкою досягається гумовою манжетою.

Кожен клапан виконаний так, щоб до нього був вільний доступ для швидкого огляду і ремонту. Вхідні і вихідні клапани насоса одинакові.

Всі ущільнюючі деталі насоса виконані з гуми, пластмаси і інших еластичних матеріалів.

В зв’язку з неперервною зміною миттєвої подачі бурового розчину і необхідності забезпечити неперервний потік його в трубопроводі, в насосі використовуються компенсатори подачі, які встановлюються на колекторах. В даний час переважно використовуються діафрагмові компенсатори, тому що повітряні ковпаки з низьким тиском повітря не забезпечують необхідної рівномірності подачі.

Повітряний діафрагмовий компенсатор являє собою ємність, розділену еластичною діафрагмою. Одна частина ємності заповнена газом під тиском рівним половині робочого, друга – з’єднуються з нагнітальною лінією.

1 – привідний шків двигуна; 2 – клинонасосова передача; 3 – трансмісійна вал; 4 – ексцентрик; 5 – зубчаста передача; 6 – крейцкопф; 7 – компаратор; 8 – вихідний клапан; 12 – компенсатор; 13 – циліндр.

Рисунок 2.1 – кінематична схема У8 – 6МА2

Коли в лінії немає тиску, газ розширюється і заповнює весь об’єм компенсатора, а діафрагма закриває отвір, зв’язаний з напірною лінією. Коли в лінії збільшується тиск розчину газ в компенсаторі стискується, діафрагма деформується і відкриває отвір, який зв’язує нагнітальну лінію з порожниною компенсатора, яка заповнюється буровим розчином. При пульсаціях тиску в напірній лінії діафрагма переміщується і стиснутий газ над діафрагмою то стискується, то розширюється, підтримуючи тим самим більш рівномірний тиск у вихідній лінії.

На кожному поршневому насосі повинен бути запобіжний клапан, який встановлений на вихідному патрубку бурового насоса.

Привідний механізм насоса розміщений в станині. Станина має верхню і декілька бокових кришок, призначених для проведення огляду механізму і спрощення його ремонту. Привідний механізм включає: трансмісійний і корінний вали, понижаючий редуктор, кривошипно-шатунні механізми і інші деталі.

Трансмісійний вал насоса приводяться в рух з допомогою клинопасової передачі. Він встановлений на підшипниках і передає з допомогою зубчастої передачі крутний момент корінному валу.

Корінний вал обертається на підшипниках ,приводячи в рух ексцентриковий механізм.

Контршток з’єднаний крейцкопфом, здійснює зворотно-поступальний рух в направляючих станинах. В місці виходу з станини він ущільнюється сальником. Змащування зубчастої передачі здійснюється зануренням в масляну ванну.

Станина насоса кріпиться до рами за допомогою восьми болтів. Для зручності транспортування рама виконується у вигляді саней.

Транспортування насоса здійснюється в зібраному вигляді. На невеликі віддалі насос перевозиться волоком. В цьому випадку насос рекомендовано встановити на спеціальні сани або металевий лист.

По своїй механічній характеристиці буровий насос, що проектується, суттєво не відрізняється від серійного, вже застосованого в бурінні насоса У8–6МА2, за винятком деяких запропонованих удосконалень з метою збільшення їх ресурсу роботи і зменшення тривалості і складності ремонту.

В привідній частині насоса, що проектується немає конструктивних змін.

В гідравлічній частині насоса пропонуються наступні удосконалення:

застосування модернізованого клапана типу КСК;

використання збірних поршнів з підкладними пластмасовими кільцями;

шток поршня рекомендується ? 70 мм, замість 80 мм;

на гумовій діафрагмі сферичного пневмокомпенсатора встановити металеве стабілізуюче кільце для зменшення втомних напружень в найбільш циліндрично-навантаженій частині гумової діафрагми;

для знімання циліндрових втулок при їх заміні застосовувати модернізований пристрій для знімання циліндрових втулок.

Спеціальна частина

Модернізація вузлів гідравлічної частини

Аналіз роботи і модернізація клапанної групи

Промисловими дослідженнями встановлено, що середній ресурс клапанів бурових насосів в різних умовах експлуатації складає 100-250 годин. Пояснюється це недосконалістю конструкції і матеріалів, що застосовуються, а також видами зміцнення опорних поверхонь тарілки і сідла, що не забезпечують однорідності поверхні. В результаті досліджень розроблена нова конструкція клапана типу КСК. На відміну від серійних, клапани нової конструкції мають наступні переваги:

конічна форма тарілки і сідла замінена площинно-конічною, що виключає прогин тарілки клапана;

манжета клапана виготовляється з гуми НРП–1396–2 і має краплеподібну форму з збільшеним об’ємом ущільнюючої частини, в результаті чого значно виключено її витискання в ущільнюючий зазор, а величина тангенційних і розтягуючих напружень в цій зоні зменшена в 4-5 раз;

тарілка і сідло клапана виготовлені з сталі 40ХН2МА з зміцнюючим об’ємним гартуванням з відпуском до твердості HRC48-53, що підвищує їх міцність.

Але є необхідність висвітлити один з недоліків клапанів КСК і варіант його практичного вдосконалення. В процесі роботи клапанів КСК на поверхню посадки клапана і сідло попадають абразивні частинки, які роблять на металі тарілки і сідла пошкодження у вигляді подряпин, вм’ятин, рисок, які в подальшому процесі роботи розростаються в раковини, що приводить до негерметичності клапанної пари і необхідності її