НАСОС ДЛЯ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к области буровой техники, преимущественно к устройствам для подачи промывочной жидкости в скважину и может быть использована в системах смазки плунжерных и поршневых пар буровых насосов.
Особенностью использования буровых насосов со стандартной оснасткой является необходимость перекачивании жидкостей с температурой до 100°C при высоких давлениях, а также газосодержащих, взрывоопасных или неингибированных корродирующих жидкостей. Все это требует использования узлов набивки уплотнений стойких в условиях перекачки специфических жидкостей и проведения операций при разнообразных окружающих условиях.
Известные буровые насосы содержат полость для размещения зубчатой передачи и кривошипно-шатунного механизма и полость для возвратно-поступательного перемещения поршня, разделенные, в зоне штока поршня, уплотнительным устройством. Первая полость предназначена для размещения масла, вторая для промывочной жидкости (Николич А.С. Поршневые буровые насосы. М., Недра, 1973, С. 30-32, 105-111)
Недостатком известных насосов является быстрый износ уплотнительного устройства, приводящий к проникновению промывочной жидкости в полость для размещения масла, что еще больше способствует нарушению уплотнения.
Известен, например, насос буровой двухпоршневой УНБ-600 (см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 4066.53.000.ТО, Уралмашзавод, 1987 г. ), содержащий коренной вал зубчатой передачи, установленный в масляной ванне, в верхней части которой установлена крышка люка для заливки масла, а в нижней части резьбовое отверстие для слива масла. Недостатком этого насоса также является быстрое загрязнение масла инородными примесями, приводящее к интенсификации износа уплотнений и других трущихся поверхностей.
Общей задачей для технических решений в области конструирования буровых насосов является снижение степени износа уплотнительных устройств и трущихся поверхностей бурового насоса.
Известен насос для буровой установки, содержащий коренной вал зубчатой передачи, установленный в масляной ванне, имеющей верхний люк с крышкой для заливки масла и нижнее отверстие для слива масла, снабжен установленной между верхним люком и нижним отверстием, внешней системой очистки масла, включающей, по крайней мере, фильтр, отстойник, трубопроводы с запирающим устройством. Внешняя система очистки масла содержит фильтр грубой очистки, подающий насос шестеренчатого типа, фильтр тонкой очистки, отстойник, причем вход фильтра грубой очистки соединен со сливным отверстием масляной ванны, а его выход с входом подающего насоса, выход которого, посредством фильтра тонкой очистки, соединен с входом отстойника, расположенным в средней части последнего. Верхняя часть отстойника установлена выше люка для заливки масла и соединена с масляной ванной трубопроводом, а нижняя часть отстойника имеет сливное отверстие, расположенное ниже его входа. На торце коренного вала выполнены посадочные места для приводного колеса трансмиссии на подающий насос, а трубопровод, соединяющий верхнюю часть отстойника с масляной ванной, имеет внутри ванны распределительную систему труб для подачи масла к критическим местам кинематических пар (патент РФ на полезную модель №28890, Е21В 21/06, Е21В 21/10, 20.04.2003).
Недостатком известного насосов является возможность проникновения промывочной жидкости в полость размещения коренного вала и масляную ванну со стороны поршней или плунжеров бурового насоса чему способствует нарушение их уплотнения при перекачивании жидкостей с высокими температурой и давлением, приводящее к интенсификации износа уплотнений и других трущихся поверхностей.
Ввиду природы буровых операций наивысшие давления и нагрузки насоса возникают при очень маленьких скоростях работы насоса. Эта характеристика эксплуатации бурового насоса обуславливает необходимость предоставления максимальных объемов смазочного масла при высоких скоростях двигателя, несмотря на низкие скорости насоса.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности и долговечности бурового насоса, за счет уменьшения износа его уплотнительных и трущихся поверхностей.
Технический результат достигается тем, что в насосе для буровой установки, содержащем корпус, в котором размещена зубчатая передача в масляной среде, выходной вал зубчатой передачи кинематически связан посредством коленчатого вала и кривошипно-шатунного механизма с тремя плунжерами, установленными в соответствующих уплотнительных узлах в виде гаек набивки уплотнительных колец со смазочными фитингами для подключения внешней бесперебойной системы подачи масла.
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлен общий вид насоса для буровой установки с тремя плунжерами;
на фиг. 2 представлен вид на плунжерную пару установленную в уплотнительном узле;
на фиг. 3 - представлен вид на уплотнительный узел в виде гайки набивки уплотнительных колец с отверстием под смазочный фитинг;
на фиг. 4 - представлена схема внешней системы подачи масла.
Насос для буровой установки, содержит корпус 1, в котором размещена зубчатая передача 2 в масляной среде с внешней системой подачи масла. Выходной вал 3 зубчатой передачи кинематически связан посредством коленчатого вала 4 и кривошипно-шатунного механизма 5 с тремя плунжерами 6, установленными в соответствующих уплотнительных узлах 7 в виде гаек 8 набивки уплотнительных колец 9 со смазочными фитингами 10 (фиг. 3) для подключения внешней бесперебойной системы подачи масла.
В насосе для буровой установки используется так называемый «Самонастраивающийся» тип набивки плунжеров в сборе. Прецизионно прессованные упрочненные волокнами V-образные уплотнительные кольца 9 поджаты прецизионно выточенными бронзовыми адаптерными кольцами (см. фиг. 3). Имеются разные комплекты для большинства буровых жидкостей: соляной кислоты, цемента, песочных растворов ГРП, углеводородов, толуола и т.д., а также широкого диапазона окружающей среды и температур жидкости.
Буровой насос работает следующим образом. Входной вал зубчатой передачи 2 соединяется муфтой с валом двигателя (не показан) (см. фиг. 1). После включения двигателя выходной вал 3 зубчатой передачи вращает коленчатый вал 4, который через кривошипно-шатунный механизм 5 преобразует это вращение в возвратно-поступательное перемещение трех плунжеров 6. Движение плунжеров изменяет объем и давление жидкости в рабочей полости 21 насоса, который перекачивает промывочную жидкость с помощью всасывающее-нагнетательной системы клапанов 22.
Пример выполнения внешней бесперебойной системы подачи масла приведен ниже (форма выполнения бесперебойной системы подачи масла не ограничивается только этим примером).
Внешняя система подачи масла может содержать масляный бак 11 с установленным на нем пневматическим вертикальным насосом 12, перепускной клапан 13, смазочный коллектор 14, три регулируемые игольчатые клапана 15, три обратных клапана 16, регулятор давления воздуха 17, манометр давления воздуха 18, манометр давления масла 19 и запорный вентиль 20. Этот вентиль 20 через регулятор давления воздуха 17 подключен к входу пневматического вертикального насоса 12, выход которого через смазочный коллектор 14 и соответствующие последовательно включенные пары регулируемых игольчатых клапанов 15 и обратных клапанов 16 подсоединен к смазочным фитингам 10 уплотнительных узлов 7. Манометр давления масла 19 и перепускной клапан 13 подключены между этим выходом насоса 12 и масляным баком 11. Манометр давления воздуха 18 подключен между регулятором давления воздуха 17 и пневматическим вертикальным насосом 12. Все подсоединения, включения и подключения внешней системы подачи масла могут быть выполнены трубопроводами с внутренним диаметром 1/4".
Обильная смазка плунжеров 6 и набивки уплотнительных колец 9 может быть достигнута при помощи указанной выше сравнительно недорогой, бесперебойной, пневматической системы низкого давления. Масляный бак 11 должен быть емкостью приблизительно 20 л и оборудован крепежом для вертикальной установки пневматического насоса 12, а также смотровым стеклом или стержневым указателем. Предпочтительно должен иметь крышку заливной горловины с встроенным фильтром предварительной (грубой) очистки для предотвращения поступления грязи в бак. Вертикальный пневматический смазочный насос 12 может быть ориентировочно с производительностью 0,35 л в минуту. Регулятор давления воздуха 17 выполняется настраиваемым для регулировки скорости насоса 12 и расхода смазочного масла. Низ насоса 12 располагают не ближе 15-20 мм от дна бака. Перепускной клапан 13 должен иметь такое давление срабатывания (2,1-2,5 атм.), которое исключит повреждение маслосъемных колец при скачках давления масла и обеспечит возврат масла в масляный бак 11 по обратной линии (см. пунктир фиг. 4). Регулируемые игольчатые клапана 15 должны быть настроены и зафиксированы в заданной позиции после настраивания. Обратные клапана 16 должны быть рассчитаны на максимальное значение давления плунжерного бурового насоса или выше и установлены в смазочные отверстия 10 набивки так, чтобы поток масла был направлен в сторону рабочей полости 21 насоса. Это обеспечивает уменьшение износа его уплотнительных и трущихся поверхностей, исключая переток промывочной жидкости в буровой насос.
На практике рекомендуется подача не менее 0,47 л масла в час на каждый плунжер для адекватной смазки набивки.
Таким образом, предлагаемой полезной моделью обеспечивается технический результат, которым является повышение надежности и долговечности бурового насоса, за счет уменьшения износа его уплотнительных и трущихся поверхностей.