ПОРШЕНЬ БУРОВОГО НАСОСА Российский патент 1995 года по МПК F16J1/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к буровым насосам.

Известен поршень бурового насоса, включающий металлический сердечник с цилиндрическим буртом и сменные резиновые манжеты с плоскими и жесткими кольцевыми каркасами, расположенные по обе стороны от бурта [1]
Недостаток известного поршня его небольшая долговечность, что связано с повышенным износом манжеты в местах ее контакта с поверхностью цилиндровой втулки. Этот недостаток определяется в рабочем цикле насоса, передается по манжете на передний торец каркаса, что способствует выпучиванию манжеты в сторону цилиндровой втулки и, как следствие, к быстрому ее износу. В то же время удельное давление резины в месте ее контакта с сердечником недостаточно, что приводит к разрыву внутренней поверхности манжеты и каркаса.

Известен поршень бурового насоса, включающий металлический сердечник с цилиндрическим буртом, сменные резиновые манжеты с жесткими кольцевыми каркасами, расположенные по обе стороны от бурта, и кольца, фиксирующие их на сердечнике [2]
Недостатком известного поршня является его малая долговечность, она определяется тем, что наружная поверхность выступа каркаса способствует в такте нагнетания радиальной деформации резины в направлении цилиндровой втулки, затаскиванию резины манжеты на наружную поверхность каркаса. Затаскивание резины способствует повышенному износу поршня и цилиндровой втулки. Кольцевой карман между выступом и наружной частью конусного углубления может только частично компенсировать этот недостаток, так как высота выступа превышает глубину углубления. Кольцевой же карман между выступом и внутренней частью конусного углубления аккумулирует резину в такте нагнетания, уменьшая силу ее прижатия к сердечнику, что создает условия для размыва места соединения манжеты с каркасом и сердечника.

Технической задачей изобретения является повышение долговечности поршня бурового насоса.

Задача изобретения достигается тем, что в известном поршне бурового насоса, содержащем металлический сердечник с цилиндрическим буртом, сменные резиновые манжеты с жесткими кольцевыми каркасами, расположенные по обе стороны от бурта, и кольца, фиксирующие их на сердечнике, поверхность каждого каркаса, контактирующая с манжетой, выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса с вершиной, обращенной в сторону бурта, и в ее средней части выполнена кольцевая канавка.

Предложенная форма каркаса на стыке с манжетой в такте нагнетания уменьшает радиальную деформацию манжеты, перемещение и затаскивание резины манжеты на наружную поверхность каркаса, в результате уменьшается износ манжеты и цилиндровой втулки, что способствует увеличению долговечности поршня в целом. На стыке каркаса, манжеты и сердечника предложенная форма способствует увеличению прижатия манжеты к сердечнику, уменьшая возможность промыва поршня по внутреннему диаметру. Кольцевая канавка выполняет функцию аккумулятора резиновой массы манжеты в такте нагнетания, разделяя наружный слой резины манжеты и внутренний, имеющие разную степень деформации.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный разрез половины поршня бурового насоса.

Поршень бурового насоса содержит металлический сердечник 1 с цилиндрическим буртом 2, кольцевые каркасы 3, сменные резиновые манжеты 4 с рабочими кромками 5 и кольца 6 и 7, фиксирующие их на сердечнике 1. Каркас 3 выполнен из более жесткого материала, чем манжеты 4 (полиамид, резиноткань и т.д.) и привулканизирован или приклеен к ней. Поверхность 8 каждого каркаса 3, соприкасающаяся с манжетой 4, имеет форму боковой поверхности усеченного конуса с вершиной, обращенной в сторону бурта 2. В средней части поверхности 8 выполнена кольцевая канавка 9.

Поршень бурового насоса работает следующим образом.

Поршень совершает возвратно-поступательное движение по цилиндровой втулке, нагнетая промывочную жидкость в буровые трубы. При этом манжета 4 деформируется в осевом и радиальном направлениях на такте нагнетания и возвращается в первоначальное положение на такте всасывания.

На также нагнетания рабочие кромки 5 манжет плотно прижимаются к внутренней поверхности цилиндровой втулки. Рабочее давление деформирует манжету в осевом и радиальном направлениях. Конусная поверхность 8 каркаса 3 уменьшает радиальную деформацию наружной части манжеты. Одновременно радиальная деформация внутренней части манжеты увеличивает прижатие резины к сердечнику. Резина в средней части конусной поверхности 8 аккумулируется в кольцевой канавке, разделяя наружный и внутренний слои резины, имеющие разную степень деформации. Таким образом, рабочие кромки 5 манжет 4 совместно с конической поверхностью 8 и канавкой 9 обеспечивают долговечную работу поршня бурового насоса за счет оптимального распределения усилий, возникающих в различных элементах поршня.

Сущность изобретения: жесткие кольцевые каркасы резиновых манжет расположены по обе стороны от цилиндрического бурта металлического сердечника. Кольца фиксируют манжеты на сердечнике. Поверхность каждого каркаса, контактирующая с манжетой, выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса с вершиной, обращенной в сторону бурта, в ее средней части выполнена кольцевая канавка. 1 ил.

ПОРШЕНЬ БУРОВОГО НАСОСА, содержащий металлический сердечник с цилиндрическим буртом, сменные резиновые манжеты с жесткими кольцевыми каркасами, расположенные по обе стороны от бурта, и кольца, фиксирующие их на сердечнике, отличающийся тем, что поверхность каждого каркаса, контактирующая с манжетой, выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса с вершиной, обращенной в сторону бурта, а в ее средней части выполнена кольцевая канавка.