ХОМУТ ДЛЯ БАНДАЖА ДИАФРАГМ ГИДРОЗАЩИТЫ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Полезная модель представляет собой хомут для бандажа диафрагм любого диаметра гидрозащиты установок электрических центробежных насосов (УЭЦН) и может быть использована как в нефтедобывающей промышленности, так и при бандажировании в других отраслях техники.
На сегодняшний день известны различные конструкции хомутов для бандажирования, в качестве заготовок для которых используют полоску или полосы из тонкого стального листа, равно как и различные системы фиксации затянутого состояния. Так, наиболее близкой к заявленному хомуту является конструкция хомута для бандажа диафрагм УЭЦН Альметьевского насосного завода «Алнас» - одного из основных производителей погружных насосов в России (см., например, http://www.sts.rmd.ru/cache/rus/cnt27.php). Основным его недостатком является использование для бандажа каждого размера диафрагмы хомута, рассчитанного на конкретный диаметр диафрагмы, вследствие чего для комплектации диафрагм разного размера необходимо иметь большое количество хомутов. Кроме того, конструкция применяемых в известных хомутах фиксаторов недостаточно надежна - основой фиксации при затягивании хомута являются зацепы, которые несут всю нагрузку от усилия затяжки и внутреннего давления. Зацепы отогнуты от полоски с концентратором напряжения в месте изгиба, что приводит иногда при затягивании, демонтаже или эксплуатации УЭЦН к поломке зацепов и выходу гидрозащиты из строя. Следует также учесть, что использование в качестве заготовки для хомута полоски, вырубленной из тонкого листа, нетехнологично, так как требует дополнительной операции по закруглению кромок. Острые кромки, остающиеся после вырубки полоски, могут повредить материал диафрагм и привести к выходу из строя гидрозащиты.
Разная высота зацепов и разные углы их отгибания от полоски, разное направление кромок выступов, регламентированный угол загиба направляющего язычка приводят к тому, что изготовление хомута производится за большое количество операций штамповки, что технически и экономически нерационально.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание хомута, пригодного для бандажа всех размеров диафрагм гидрозащиты, как отечественных, так и зарубежных УЭЦН. При этом конструкция хомута должна быть простой, технически и экономически целесообразной и обеспечивать надежное бандажирование диафрагм гидрозащиты. Технический результат, который может быть получен при ее реализации, состоит в упрощении конструкции хомута при сохранении его эксплуатационных и прочностных характеристик и одновременная возможность бандажирования диафрагм различных диаметров.
Поставленный технический результат решается созданием хомута для бандажа диафрагм гидрозащиты установок электрических центробежных насосов (УЭЦН), выполненного в виде полоски стали с отверстиями на одном ее конце и фиксаторами затянутого состояния - на другом, при этом фиксаторы выполнены в виде системы выступов с кромкой и зацепов, расположенных из условия их вхождения при затягивании хомута в любые из четырех упомянутых отверстий.
Предпочтительные, но не обязательные варианты исполнения хомута предполагают выполнение фиксаторов в виде двух зацепов и двух выступов с кромкой, а отверстий - прямоугольными, отштампованными на равном расстоянии друг от друга, при этом число отверстий может составляет одиннадцать для бандажирования всех известных размеров диафрагм УЭЦН. Оба зацепа могут быть выполнены в виде пластинчатых крючков и образованы прямоугольным незамкнутым контуром с закругленными краями, вырубленным штампом внутри полоски по ее продольной оси на расстоянии 4 шагов фиксирующих отверстий друг от друга, так что
2
надрезанная часть по радиусу отогнута от полоски, а конец крючка направлен в сторону фиксирующих отверстий на другом конце полоски. Оба выступа с кромкой могут иметь одинаковую полусферическую форму и расположены по продольной оси полоски, вытянуты штампом из полоски в ту же сторону, что и зацепы, на высоту большую толщины полоски, так что образуются фиксирующие кромки под углом 90° к ее поверхности с расстоянием между ними равным шагу прямоугольных отверстий и направлены в их сторону. В качестве заготовки хомута может быть использована плющеная лента из нержавеющей хромоникелевой стали аустенитного класса, стабилизированной титаном или ниобием, имеющей предел прочности не менее 50 кГс/мм и относительное удлинение не менее 30%. Кромки ленты могут быть плавно закруглены, а контуры хомута, система фиксаторов и отверстий выполняют за три штамповочных операции.
Модель иллюстрируется видом хомута сбоку (фиг.1) и сверху (фиг.2).
Хомут выполнен в виде полоски длиной, соответствующей максимальному известному диаметру диафрагмы гидрозащиты УЭЦН. С одного конца он имеет одиннадцать фиксирующих прямоугольных отверстий К, отштампованных по оси полоски на равном расстоянии друг от друга с определенным шагом, которые вместе с фиксаторами позволяют в затянутом состоянии бандажировать диафрагмы от максимального до минимального диаметра. С другого конца полоски хомута выполнены фиксаторы, состоящие из двух зацепов Л и двух выступов с кромкой М, которые при затягивании хомута входят в любые четыре из одиннадцати прямоугольных отверстий, а затянутое состояние фиксируется с помощью зацепов кромками выступов М и упомянутых отверстий, чем обеспечивается надежное бандажирование независимо от диаметра диафрагмы.
Зацепы имеют одинаковую форму в виде пластинчатых крючков и образованы прямоугольными незамкнутыми контурами с закругленными краями, вырубленными штампом внутри полоски по ее продольной оси на
расстоянии 4 шагов фиксирующих отверстий друг от друга, так что надрезанная штампом часть по радиусу отогнута от полоски, а конец крючка направлен в сторону фиксирующих отверстий на другом конце полоски.
Выступы с кромкой имеют одинаковую полусферическую форму, расположены по продольной оси полоски, вытянуты штампом из полоски в ту же сторону, что и зацепы, на высоту больше толщины полоски, так что образуются фиксирующие кромки под углом 90° к поверхности с расстоянием между ними равным шагу фиксирующих отверстий на другом конце полоски и направленные в сторону этих отверстий.
2
Хомут в затянутом состоянии находится под действием растягивающих напряжений в контакте с агрессивной рабочей жидкостью месторождений, включающей кроме нефтепродуктов водные растворы солей, в том числе с ионами хлора, растворенный сероводород. Поэтому используемая сталь должна обладать высокой стойкостью против коррозии в указанной среде, и особенно, против коррозии под напряжением, то есть под напряжением не ниже 0,8 от предела текучести материала хомута. Материал хомута, кроме того, должен быть достаточно пластичным и вязким, чтобы обеспечивать отсутствие значительных напряжений в местах концентрации напряжений после штамповки и при затягивании, а также обладать достаточно высокой прочностью, чтобы выдерживать растягивающие напряжения до 50 кг при затяжке и внутреннего давления до 60 МПа при сравнительно небольшом поперечном сечении. Указанным требованиям отвечают нержавеющие хромоникелевые стали аустенитного класса, имеющие предел прочности не ниже 50 кГс/мм и относительное удлинение не ниже 30%. Эти стали для ликвидации склонности к межкристаллитной коррозии должны быть стабилизированы титаном или ниобием. Для увеличения коррозионной стойкости сталь должна быть по возможности с минимальным содержанием углерода.
Использование плющеной ленты в качестве заготовки для хомута обеспечивает плавно закругленные кромки благодаря благоприятному
течению металла при плющении. Закругленные кромки не прорезают материал диафрагм гидрозащиты при бандажировании и при эксплуатации УЭЦН.
Простота конструкции хомута, использование плющеной ленты в качестве заготовки позволяют отштамповать его контуры, систему фиксаторов и отверстий всего за три штамповочные операции, что минимизирует затраты на изготовление.
Пример использования полезной модели
2
Были изготовлены хомуты для бандажирвоания диафрагм серии ГБ 5.02.021-Р диаметром 69 мм для гидрозащиты УЭЦН 5-100-2000. В качестве заготовки для хомута была выбрана плющеная лента сечением 0,8×9 мм из стали 08Х18Н10Т. Плющеная лента была изготовлена на плющильном стане из холоднотянутой термообработанной проволоки диаметром 5,5 мм с суммарным обжатием 40% с термообработкой в печи с защитной атмосферой после плющения. Точность изготовления плющеной ленты по толщине - минус 0,07 мм, по ширине - минус 0,4 мм, шероховатость поверхности не хуже 1,25 мкм. Предел прочности ленты в состоянии поставки 65 кГс/мм, удлинение 30%. Штамповку хомута производили на кривошипно-шатунном прессе марки КД 2322 усилием 16 тн с помощью штамповой оснастки за 3 штамповочных перехода. Эти же хомуты были использованы для бандажировнаия диафрагм гидрозащиты диаметром 62 мм серии 8ТЩ456.039-Р.