книги / Поршневые буровые насосы

В точке Н напряжение о = 0 и дальше до конца уплотнения {точка Но) по направлению движения плунжера образуется между уплотнением и плунжером раскрывающаяся в сторону насосной камеры щель, которую заполняет запираемая жидкость. Попадаю­ щий вместе с ней абразив проникает в глубь уплотнения, застре­ вает в резине и усиливает изнашивание, что установлено при по­ мощи ловушек для абразива. Если нельзя поджимать уплотнение, создавая в нем регулирующим устройством (нажимным стаканом) необходимые напряжения сжатия, то может быть

При этом уплотнение будет пропускать запираемую жидкость, не обеспечивая необходимую плотность подвижного соединения, что нетрудно наблюдать на практике при применении самоуплот­ няющихся манжет в плунжерной паре. Вытекающая через уплот­ нение жидкость образует вокруг плунжера расходящуюся конусом юбку. Для предупреждения этого явления необходимо компенса­ ционное кольцо, устанавливаемое со стороны запираемой жидко­ сти, и нажимной стакан, устанавливаемый со стороны атмосферы и позволяющий создавать в материале уплотнения необходимые начальные напряжения сжатия. Плунжерное уплотнение не долж­ но быть самоуплотняющимся. Необходимо, чтобы обращенная к уплотняемой жидкости губа была поджата.

Параметры уплотнения плунжера могут быть подобраны так, чтобы выдавливание резины в уплотняемый зазор было минималь­ ным, условием чего является равенство (60).

Применение резино-металлической конструкции уплотнительной втулки позволяет полностью ликвидировать выдавливание резины в уплотняемый зазор, около которого при этом не появляются на­ пряжения сжатия. Наибольшее контактное давление на поверхно­ сти трения возникает в конце неармированной части уплотнения (точка z, рис. 44,г). В пределах армированной части уплотнения удельное давление на поверхности трения снижается, так как металлоарматура силами адгезии удерживает привулканизированную к ней резину, противодействует ее выдавливанию в зазор, а сила трения направлена навстречу давлению и вытягивает резину из уплотняемого зазора. Необходимые соотношения размеров под­ бираются опытным путем. Основной причиной отказа уплотнения в работе является гидроабразивное эрозионное повреждение, на­ ступающее после изнашивания поверхности абразивно-жидкостной

прослойкой.

Возможные преимущества плунжерного уплотнения практиче­ ски часто не реализуются. При их эксплуатации необходимо на­ блюдение за работой узла, надежность которого снижается требо­ ванием регулировки после частичного износа и появления утечки. При отсутствии контроля увеличение долговечности незначительно.

Проводится изучение автоматической компенсации изнашива­ ния плунжерного уплотнения путем его непрерывного поджима с

В монолитном резино-металлическом уплотнении увеличивается срок службы штока, трущегося о резину, а не о металлическую (чугунную или бронзовую) груидбуксу или нажимной стакан. Зер­ на абразива, утопленные в резине, меньше повреждают шток, чем перекатывающиеся и раздробляемые при относительном движении между штоком и грундбуксой или нажимным стаканом, располо­ женными по обе стороны пакета уплотнительных колец. Примене­ ние пластмассовых, например капролоновых грундбукс и нажимных стаканов устраняет трение металла о металл, снижает активность воздействия абразивных зерен, уменьшает изнашивание штока и его уплотнения, увеличивает срок службы узла.

КЛАПАНЫ

Принцип действия клапанно-распределительного устройства

Клапан поршневого насоса представляет собой запорный гид­ равлический механизм одностороннего действия, пропускающий жидкость при ее движении в заданном направлении и перекры­ вающий проход для жидкости в противоположном направлении.

Движением насосного клапана управляет поток жидкости. Из всех возможных разновидностей клапанно-распределитель­ ных устройств с подъемными, откидными и скользящими запор­ ными органами в поршневых буровых насосах применяются подъ­ емные тарельчатые клапаны с пружинной нагрузкой и эластичным

уплотнением.

Открывается и закрывается подъемный клапан в результате поступательного движения его тарелки перпендикулярно плоскости посадки.

Каждой насосной камере принадлежат всасывающий и нагне­ тательный клапаны. Клапаны в насосе служат для попеременного соединения и разъединения каждой насосной камеры с всасываю­ щим и нагнетательным трубопроводами, а также для того, чтобы жидкость, притекающую к насосу через всасывающую трубу, рас­ пределить по насосным камерам, не выпуская из них обратно в подводящий коллектор, а жидкость, нагнетаемую различными на­ сосными камерами, направить в нагнетательный коллектор и удержать от повторного попадания в цилиндры.

Из-за сложности гидравлических процессов, протекающих при работе насосного клапана, удобно рассмотреть вначале идеальную схему его действия.

1.Когда один клапан открыт, то другой закрыт.

2.Всасывающий клапан открыт во время всасывающего хода поршня, когда объем насосной -камеры увеличивается, и она за­

Коэффициент расхода

[iK а сфс,

где ас — коэффициент сжатия; фс — коэффициент скорости. Исходя из условия неразрывности потока можно мгновенную

подачу жидкости из насосной камеры приравнять расходу через цилиндрическую поверхность по окружности тарелки клапана:

= Fu ± f KvK.

Произведение fl{v1 (поправка Вестфаля) учитывает уменьшение расхода через щель на количество жидкости, заполняющее про-

Рис. 48. График зависимости коэффициента расхода от безразмерном характеристики клапанной щели.

странство под поднимающейся тарелкой клапана (знак поправки минус) и при опускании клапана — увеличение расхода через щель на количество жидкости, выходящей из-под опускающейся тарелки клапана (знак поправки плюс); vK— скорость движения тарелки; fl{— площадь тарелки клапана.