Буровой насос трехпоршневой одностороннего действия в автотранспортном исполнении Российский патент 2024 года по МПК F04B19/22 

Изобретение относится к области насосостроения и применяется в составе нефтегазового оборудования для бурения скважин.

Одна из технических проблем в данной области связана с модернизацией бурового насоса мощностью 1180 кВт в качестве крупногабаритного тяжеловесного груза для минимизации его габаритов, обусловливающую возможность перевозки такого насоса с помощью автотранспорта.

Из патента RU 2739103 (опубликовано 21.12.2020) известен насос буровой трехпоршневой одностороннего действия, включающий корпус (станину) с приводной частью, функционально связанной с гидравлической частью, имеющей три гидрокоробки, причем приводная часть содержит приводной вал, имеющий хвостовик (выходная часть вала), и кривошипный вал. Как следует из чертежей (фиг. 1 и фиг. 2), корпус насоса выполнен с литыми выступающими частями на боковых сторонах корпуса, обеспечивающих образование места для размещения подшипниковых опор кривошипого вала. Вместе с тем, крышка корпуса выполнена идентичной конфигурации корпуса в проекции на опорную поверхность, обрамляющую проем станины.

Известный из соответствующего патента насос не подлежит перевозке автотранспортном из-за несоответствия установленным габаритам для этой цели. Например, для размещения бурового насоса на полуприцепе седельного тягача имеющиеся хвостовики приводного вала увеличивают в поперечном направлении габарит бурового насоса. Также и выступающие боковые части насоса, сопряженные с крышкой, сказываются на увеличении габарита в поперечном направлении.

В патентном описании RU 2739103 не содержатся сведения о конструктивных приемах, направленных на уменьшение трехмерных габаритов насоса, следовательно, имеется потенциал для поиска решений, приводящих к техническому результату, обеспечиваемому заявляемым изобретением.

Из патента RU 2324069 (опубликовано 10.05.2008) известна приводная часть насоса, которая присуща, в частности, буровому насосу трехпоршневому прямого действия. Так, буровой насос включает корпус (станину) с приводной частью, функционально связанной с гидравлической частью, имеющей три гидрокоробки. Приводная часть насоса состоит из неразъемной станины коробчатого типа с монолитно соединенными между собой: днищем, продольными вертикальными боковыми и внутренними и поперечной задней стенками, а также верхними листами, в передней части станины имеется вертикальный лобовой лист. В задней части продольных боковых и внутренних стенок станины выполнены кольцевые приливы с цилиндрическими расточками, в которые вставлены роликовые подшипники с цилиндрическими роликами, причем в разъем между рабочими поверхностями роликов вставлены соответствующие опорные диски кривошипного вала. Сверху приводная часть снабжена теплоизолирующим тентом, который определяет поперечный габарит насоса с учетом хвостовика кривошипного вала, имеющегося с одной боковой стороны насоса. Кроме того, с противоположной стороны от хвостовика (на одной оси) имеется выступающий вход нагнетательного трубопровода системы смазки.

В патентном описании RU 2324069 отсутствуют данные о габаритах приводной части насоса и о техническом результате, связанным с уменьшением ее габаритов. Однако допуская, что приводная часть имеет стандартный габарит для такого вида насосов, наличие выходной части кривошипного вала с одной боковой стороны не решает проблему уменьшения габарита в поперечном направлении, т.к. с противоположной стороны от указанной выходной части имеется выступающий вход трубопровода системы смазки.

С учетом вышесказанного, наличие четырех опорных дисков кривошипного вала свидетельствуют о наличии технической проблемы уменьшения габаритов, как минимум, приводной части насоса.

Из патента RU 62174 «Корпус кривошипного насоса» известно исполнение станины (корпуса), представляющей собой сварную конструкцию с крышкой. Крышка и станина характеризуются местом разъема, проходящим по установочной рамке станины и соответствующей установочной рамке крышки. Указанные рамки выполнены одинаковой конфигурации и имеют выступы по противоположным сторонам, которые соответствуют боковым сторонам станины (см. фиг. 4 к патенту RU 62174). В закрытом положении крышки края указанных выступов находятся заподлицо с соответствующей поверхностью выступающих частей, при этом каждая подшипниковая опора размещена внутри корпуса (станины). Подшипниковые опоры выполнены составными (разъемными) и каждая такая опора представляет собой бугель, выполненный в виде основной части с концевыми фланцами и расположенной между ними вставки; соединение основной части и вставки выполнено внутри станины посредством крепежных деталей, стягивающих фланцы основной части бугеля и таким образом фиксирующих вставку (в описании RU 62174 вставка имеет название «съемный вкладыш»). Плоскость разъема станины и крышки станины находится выше места установки вставки (съемного вкладыша).

В указанном патенте станина выполнена из стального листа методом сварки с плоскими боковыми стенками, но из изображения на фиг. 4 следует, что расточки выполнены на выступающих частях боковых сторон насоса по патенту RU 62174 и как было указано выше монтажная станины и крышки имеет выступающие части, которые соответствуют выступам на боковых сторонах станины бурового насоса.

Принимая во внимание назначение известной из патента RU 62174 станины (корпуса), является очевидной возможность привести отрицательные свойства бурового насоса, проявляемые при его использовании с указанной станиной.

Наличие выступов на боковых сторонах насоса и крышки характеризует насос в качестве проблемного с точки зрения минимизации габарита в поперечном направлении, определяющим возможность перевозки автотранспортом. Так, размещение подшипниковых опор внутри станины свидетельствует об отсутствии решения, связанного с уменьшением длины кривошипного вала, приводящего к уменьшению габарита бурового насоса в поперечном направлении.

Место выполнения расточки для установки составной (разъемной) подшипниковой опоры с расположением вставки вровень с торцами фланцев - не проходящей по линии разъема станины и крышки, - определяет наличие «мертвого» свободного пространства в полости корпуса (станины). Следовательно, в корпусе (станине) приводные средства установлены не компактно и такой корпус является металлоемким.

Из патента RU 145837 (опубликовано 27.09.2014) известен буровой насос трехпоршневой одностороннего действия, включающий приводную часть, функционально связанную с гидравлической частью. Приводная часть со сварной станиной, имеющей крышку, включает приводной (трансмиссионный) вал, выполненный в виде вала-шестерни, передающий вращение на кривошипно-шатунный механизм посредством шевронной передачи. Зубчатые венцы шевронной передачи разнесены по разные стороны от среднего шатуна кривошипно-шатунного механизма. Данный конструктивный прием ставит своей целью уменьшение ширины приводной части на ширину сдвоенного блока зубчатых венцов шевронной передачи и как следствие, уменьшение габаритов насоса и снижение его массы. Гидравлическая часть насоса состоит из трех раздельных взаимозаменяемых прямоточных клапанных коробок, соединенных (сопряженных) с частично входящими в них цилиндровыми втулками. Кривошипно-шатунный механизм соединен со штоками с поршнями, расположенными в цилиндровых втулках. Клапанные коробки с цилиндровыми втулками образуют камеры с соосными всасывающим и нагнетательным клапанами в каждой.

Направленность известного технического решения на снижение габаритов и массы бурового насоса за счет разнесения зубчатых венцов шевронной передачи не исключает проявление и отрицательных особенностей. Так, разнесение зубчатых венцов предусматривает совмещение зубьев разнесенных зубчатых венцов в одной плоскости для обеспечения передачи крутящего момента от трансмиссионного вала к кривошипному валу. Однако на практике выполнение этого условия проблематично из-за необходимости постоянной настройки шевронной передачи.

В отношении возможности уменьшения габарита продольного направления описание и чертежи известного технического решения не содержит какие-либо сведения, равно как и сведения об организации подшипниковых опор трансмиссионного и кривошипного валов, присущих конструкции приводной части бурового насоса.

Из каталога сборочных единиц к оборудованию Буланашского машиностроительного завода известен буровой насос трехпоршневой УНБТ-1180 L1 (L2) (каталог создан в 2013 г., опубликован на веб-странице http://ongpo.ru/f/katalog_unbt-11801112_bulanash.pdf). Буровой насос трехпоршневой одностороннего действия мощностью 1180 кВт включает механическую часть, функционально соединенную с гидравлической частью. Механическая часть имеет сварную станину с крышкой, также соединенные посредством шевронной передачи трансмиссионный вал и кривошипный вал, входящий в состав кривошипно-шатунного механизма, включающего шатунно-ползунные группы; станина и крышка выполнены с соответствующей установочной рамкой, обеспечивающей монтаж/демонтаж крышки. Указанные валы установлены в соответствующих подшипниковых опорах. Следует отметить, корпус (станина) выполнен литым с выступающими частями, выполненными на боковых сторонах корпуса (станины), в которых выполнены расточки с установленными подшипниковыми опорами кривошипного вала. Гидравлическая часть включает гидрокоробки, цилиндропоршневые группы, в которых цилиндровые втулки связаны через штоки с шатунно-ползунными группами, причем каждая цилиндровая втулка, входящая в состав соответствующего узла крепления гидрокоробки к станине, зафиксирована в соответствующем корпусе с фланцем с помощью монтажного средства, выполненного в виде хомута, состоящего из двух частей. Причем хомут выполнен разъемным таким образом, что при его установке на корпус цилиндровой втулки составные части разводятся в стороны и затем смыкаются, охватывая корпус для выполнения разъемного соединения.

При использовании бурового насоса УНБТ-1180L обнаруживаются причины, связанные с невозможностью его перевозки автотранспортом из-за габаритов, превышающих допустимые значения.

Одной из таких причин является значения ширины корпуса (станины) бурового насоса, зависящей от параметров кривошипно-шатунного механизма, в том числе кривошипного вала, рассчитанных с учетом мощности 1180 кВт.

Кроме того, узлы крепления гидрокоробок к станине при наличии хомутов предусматривают достаточное расстояние между гидрокоробками ввиду необходимости монтажа хомутов при разведенном положении. Следовательно, решая задачу снижения габаритов насоса, использование таких средств крепления как хомуты недопустимо.

Техническое решение бурового насоса УНБТ-1180L из вышеуказанного каталога 2013 г. Буланашского машиностроительного завода выбрано в качестве прототипа.

Следует отметить, вышеуказанные термины «корпус» и «станина» для бурового насоса являются практически синонимам, т.к. при установке в корпус необходимых приводных средств указанный корпус выполняет функцию станины. В настоящем описании далее используется термин «станина».

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении возможности перевозки автотранспортом бурового насоса трехпоршневого одностороннего действия с достижением технического результата, обеспечивающего уменьшение габаритов насоса в поперечном направлении.

Предлагаемое изобретение, направленное на решение технической проблемы, включает механическую часть, функционально соединенную с гидравлической частью, механическая часть включает сварную станину с крышкой, соединенные посредством шевронной передачи трансмиссионный вал и кривошипный вал, входящий в состав кривошипно-шатунного механизма, имеющего шатунно-ползунные группы, указанные валы установлены в соответствующих подшипниковых опорах, при этом станина и крышка выполнены с соответствующей установочной рамкой для обеспечения монтажа/демонтажа крышки; гидравлическая часть включает гидрокоробки, цилиндро-поршневые группы, в которых цилиндровые втулки связаны через штоки с шатунно-ползунными группами, причем каждая цилиндровая втулка, входящая в состав соответствующего узла крепления гидрокоробки к станине, зафиксирована в корпусе с фланцем с помощью установочного средства.

Новым в изобретении является выполнение шеек подшипниковых опор шатунов кривошипного вала максимально приближенными друг к другу с возможностью сборки цилиндропоршневых групп и шатунно-ползунных групп, причем для сборки цилиндропоршневых групп в каждом узле крепления установочное средство выполнено в виде неразъемного средства, установленного посредством резьбового соединения с корпусом цилиндровой втулки, для сборки шатунно-ползунных групп соответствующие канавки шевронной передачи шестерни трансмиссионного вала и шестерни зубчатого колеса выполнены шириной не более 20 мм или выполнены без канавок при заданных значениях ширины полушевронов для мощности 1180 кВт; подшипниковые опоры кривошипного вала выполнены непосредственно в плоских стенках сварной станины и представляют собой соответствующие разъемные бугели, каждый бугель имеет основную часть и вставку, установленную между двумя фланцами, представляющими собой концевые участки основной части бугеля, причем вставка зафиксирована между соответствующими фланцами с помощью крепежных деталей так, что обращенная вверх наружная поверхность вставки выполнена заподлицо с поверхностью установочной рамки станины, а высота вставки в сечении, проходящем через радиус подшипниковой опоры, перпендикулярный линии разъема крышки, выбрана исходя из обеспечения возможности установки указанных крепежных деталей.

Конструктивные варианты бурового насоса заключаются:

- в выполнении кривошипного вала так, что шейки подшипниковых опор максимально приближены на расстояние не более 400 мм, представляющее собой расстояние между осями шатунно-ползунных групп по числу поршней;

- в оснащении малой головки каждого шатуна четырехрядным подшипником, внутренняя обойма которого опирается на ось, проходящую через ползун и закрепленную на данном ползуне;

- в выполнении гидрокоробок с толщиной стенки не более 80 мм при расстоянии между указанными гидрокоробками равным не более 10 мм;

- в выполнении неразъемного средства в виде винта, имеющего радиальные монтажные гнезда и цилиндрическую часть с резьбой;

- в выполнении подшипниковых опор закрытыми с наружной боковой стороны крышками, при этом наружная поверхность каждой подшипниковой опоры выполнена заподлицо с краем соответствующей установочной рамки станины; крепежные детали выполнены в виде соединения болт-гайка, причем болт проходит насквозь через отверстия, выполненные во фланцах и в теле вставки;

- в выполнении трансмиссионного вала с одним хвостовиком для установки приводного средства.

Уменьшение габарита бурового насоса в поперечном направлении определяется уменьшением длины кривошипного вала при условии максимального приближения шеек подшипниковых опор (по числу поршней бурового насоса), предназначенных для установки шатунов.

Укорочение кривошипного вала предусматривает изменение его длины относительно расчетной длины, принятой при изготовлении промышленно освоенного бурового насоса мощностью 1180 кВт, которая обусловливает такое расчетное расстояние между геометрическими осями цидлиндро-поршневых и шатунно-ползунных групп трехпоршневого бурового насоса.

Таким образом, сборка бурового насоса с укороченным кривошипным валом предусматривает сохранение согласованного уменьшенного расстояния между указанными выше геометрическими осями.

С этой целью сборка шатунно-ползунных групп становится возможной при выполнении шевронной передачи с канавкой шириной не более 20 мм или без канавки между полушевронами. Из технической литературы известно, что шевронные зубчатые колеса отличаются от других колес большей шириной. При этом наиболее часто шевронные колеса изготавливают с канавкой посередине для выходя червячной фрезы, нарезающей зубья (авторы Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое проектирование: Учеб. пособие для машиностроит. спец. техникумов, изд. Высшая школа, 1990, на странице 66). Следовательно, при сохранении расчетных значений шевронной передачи с учетом прочностных характеристик от действия нагрузок при заданной мощности 1180 кВт и геометрии шевронной передачи, выполнение канавки между полушевронами, имеющей ширину не более 20 мм или отсутствие канавки обеспечивает уменьшение ширины шестерни трансмиссионного вала и зубчатого колеса кривошипного вала на 90 мм без изменения ширины рабочей части зубчатой передачи.

Кроме того, при укорочении кривошипного вала за счет максимального приближения шеек подшипниковых опор прочность данного вала увеличивается за счет уменьшения изгибающего момента вследствие уменьшения расстояния плеча от точки опоры до точки приложения силы.

Оптимальное расстояние между геометрическими осями с точки зрения конструктивного исполнения сборочных единиц кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы принято равным 400 мм.

Принятое расстояние диктует возможность применения четырехрядного подшипника в малой головке каждого шатуна, обеспечивающего минимизацию поперечного размера ползуна.

Таким образом, применение четырехрядных подшипников в малых головках шатунов приводит к уменьшению широкой части (в поперечном направлении) шатунно-ползунных групп.

Сборка гидравлической части бурового насоса при уменьшении расстояния между геометрическими осями цилиндропоршневых групп и шатунно-ползунных групп становится возможной благодаря отказу от использования разъемных хомутов в узлах крепления гидравлических коробок к станине и применению неразъемных средств, например, винтов. Размеры винтов выбирают исходя из обеспечения монтажеспопсобности и прочности резьбового соединения винта и соответствующего корпуса цилиндровой втулки. Кроме того, применение винтов способствует сокращению времени на обслуживание гидравлической части в случае, например, замены цилиндропоршневой группы.

При этом гидравлические коробки выполнены с уменьшенной толщиной стенок не более 80 мм и уменьшенным расстоянием между гидрокоробками, принятым 10 мм по сравнению с конструктивным исполнением гидравлической части выпускаемых насосов мощности 1180 кВт.

Выполнение подшипниковых опор для установки укороченного кривошипного вала предопределяет их выполнение составными (разъемными) непосредственно в плоских боковых стенках сварной станины.

В данной области техники разъемное соединение подшипниковых опор, как например, в станине бурового насоса по патенту RU 62174 - обозначается термином «бугель». Так, основная часть разъемного бугеля имеет кольцеобразную стенку с концевыми участками в виде фланцев, а вторая его часть выполнена в виде вставки, установленной между указанными фланцами, при этом минимальный размер вставки в ее узком месте, определен тем, что обращенная вверх наружная поверхность данной вставки расположена заподлицо с поверхностью монтажной рамки станины при обеспечении крепления вставки к фланцам.

Из соображений надежности соединения основной части и вставки каждой подшипниковой опоры - два комплекта крепежных деталей соединяют указанные фланцы и вставку соответственно с внутренней и внешней стороны боковой стенки станины бурового насоса.

С учетом вышесказанного следует, что конструктивное выполнение бугелей, представляющих собой разъемные (составные) подшипниковые опоры, каждая из которых организована на соответствующей боковой плоской стенке станины, не приводит к увеличению поперечного габарита станины бурового насоса в отличие от исполнения анализируемого признака в выступах боковых стенок станины насоса УНБТ-1180L.

В предлагаемом буровом насосе место выполнения расточек под подшипниковые опоры трансмиссионного и кривошипного валов осталось без изменений (также, как в насосе УНБТ-1180L), однако выполнение бугелей со вставками минимальной высоты, установленными заподлицо с поверхностью установочной рамки станины притом, что конфигурации крышки осталась без изменения, приводит к исключению свободного «мертвого» пространства в полости станины за счет максимально близкой организации места разъема крышки и станины к подшипниковой опоре. Обращаясь к выполнению подшипниковой опоры в патенте RU 62174, место разъема крышки и станины выполнено на удаленном расстоянии от наружной поверхности вставки (обращенной вверх к месту разъема крышки и станины) также, как и в насосе-прототипе УНБТ-1180L. Следовательно, выполнение подшипниковых опор непосредственно в плоских стенках сварной станины при уменьшении поперечного габарита бурового насоса трехпоршневого одностороннего действия мощностью 1180L обеспечивает компактное размещение приводных средств в станине.

Минимизация высоты вставки определяется высотой фланцев основной части бугелей для возможности организации разъемного соединения каждой вставки и фланцев основной части бугеля.

Для уменьшения габарита бурового насоса возможно выполнение трансмиссионного вала с одним хвостовиком для установки приводного средства. Однако уменьшение поперечного размера станины с укороченным кривошипным валом создает условия для применения трансмиссионного вала и с двумя хвостовиками.

Исходя из вышесказанного следует, что в предлагаемом буровом насосе трехпоршневом одностороннего действия мощностью 1180 кВт совокупность существенных признаков обеспечивает уменьшение габарита насоса в поперечном направлении:

- за счет выполнения кривошипного вала укороченным (по сравнению с заданной длиной такого вала в используемом буровом насосе УНБТ-1180L) при максимальном приближении шеек подшипниковых опор шатунов с возможностью сборки шатунно-ползунных групп и цилиндропоршневых групп; выполнение расстояния между коренными шейками кривошипного вала уменьшенным до 400 мм является оптимальным для обеспечения сборки шатунно-ползунных и цилиндропоршневых групп;

- за счет применения шевронной передачи с шириной канавки не более 20 мм или без канавки при сохранении заданной ширины полушевронов, как в буровом насосе УНБТ-1180L; уменьшение ширины канавки шевронной передачи или применение такой передачи без канавки приводит к снижению металлоемкости шестерни трансмиссионного вала и зубчатого колеса кривошипного вала;

- за счет выполнения подшипниковых опор в плоских боковых стенках сварной станины при обеспечении компактной сборки приводных средств в станине, влияющей на снижение металлоемкости станины, следовательно, всего бурового насоса.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

- на фигуре 1 - общий вид бурового насоса, вид сбоку;

- на фигуре 2 - общий вид бурового насоса, вид сверху;

- на фигуре 3 - узел подшипниковой опоры, вид сбоку;

- на фигуре 4 - узел крепления гидрокоробки к станине, вид сбоку;

- на фигуре 5 - ползун с четырехрядным подшипником, вид сверху.

Буровой насос трехпоршневой одностороннего действия мощностью 1180 кВт включает механическую (приводную) часть со сварной станиной 1, закрытой крышкой 2; механическая (приводная) часть функционально связана с гидравлической частью.

Механическая (приводная) часть включает трансмиссионный (приводной) вал 3, связанный с помощью зубчатой шевронной передачи с кривошипным валом 4, входящим в кривошипно-шатунный механизм, выполненный с шатунно-ползунными группами. Соответственно шестерня (позицией не обозначена) установлена на трансмиссионном валу, зубчатое колесо (позицией не обозначено) - на кривошипном валу; каждая шатунно-ползунная группа включают шатун 5, ползун 6, установленный в направляющих (позицией не обозначены).

Гидравлическая часть включает цилиндропоршневые группы с цилиндровыми втулками 7 с установленными в них поршнями 8, связанных штоками 9 с кривошипно-шатунным механизмом.

Возможность укорочения кривошипного вала 4 по сравнению с кривошипным валом заданной длины для выпускаемого насоса УНБТ-1180L поясняется следующим образом.

Заданная в насосе УНБТ-1180L ширина шестерни и зубчатого колеса определяется шириной зубчатой части шестерни и зубчатого колеса и вместе с канавкой 110 мм составляет 370 мм.

При сокращении ширины канавки между полушевронами до 20 мм шевронной передачи, появляется возможность выполнить кривошипный вал укороченным на величину 170 мм, уменьшив расстояние между осями на 100 мм. Таким образом, шатунно-ползунные группы и цилиндропоршневые группы в сборе находятся на осевом расстоянии 400 мм. При использовании шевронной передачи без канавки шатунно-ползунные группы и цилиндропоршневые группы в сборе находятся также на осевом расстоянии 400 мм.

Сборка шатунно-ползунных групп при укорочении кривошипного вала 4 по сравнению с его заданной длиной обусловлена, во-первых, возможностью установки вышеуказанной шевронной передачи, во-вторых, использованием четырехрядных подшипников 10, каждый из которых установлен в малой головке шатуна 5 шатунно-ползунных групп.Для установки такого четырехрядного подшипника 10 применяется ось 11, походящая через его обойму. Закрепление оси 11 выполнено с наружной стороны ползуна 6 с использованием крепежных деталей 12 (см. фиг. 5).

Сборка цилиндропоршневых групп определяется возможностью монтажа гидравлических коробок 13 с организацией узлов крепления данных коробок 13 к станине 1. Каждый узел крепления (фиг. 4) включает вышеуказанные цилиндровую втулку 7, поршень 8, шток 9; цилиндровая втулка 7 установлена в корпусе 14, выполненным заодно целое с фланцем 15, с помощью которого осуществляется крепление соответствующей гидрокоробки 13 к станине 1. Для фиксации цилиндровой втулки 7 в корпусе 14 используется винт 16 с радиальными гнездами (позицией не обозначены) для его монтажа; корпус 14 цилиндровой втулки 7 имеет ответную резьбу для установки винта 16.

С учетом уменьшения расстояния между гидрокоробками 13 до 10 мм и выполнения гидрокоробок 13 со стенками толщиной 80 мм фланцы 15 корпуса 14 выполнены усеченными в поперечном направлении станины 1.

Для организации подшипниковых опор на плоских боковых стенках сварной станины 1 выполнены расточки, имеющие форму, конгруэнтную форме основной части 17 соответствующей подшипниковой опоры с фланцами 18.

Как было указано выше, бугель в данной обрасти техники представляет собой соединение основной части 17 и вставки 19 с помощью крепежных деталей «болт-гайка», причем болт 20 проходит насквозь через отверстия, выполненные во фланцах

18 и в теле вставки 19. Для надежности соединения основной части 17 и вставки 19 каждого бугеля крепежные детали устанавливаются с наружной и внутренней стороны соответствующей стенки станины 1.

Минимальная высота вставки 19, имеющей дугообразную форму, принята равной 203 мм, при этом ее длина (L) определяется длиной дуги, которая соответствует углу α⁰ в проекции на вертикальную плоскость и принимается равной в зависимости от радиуса (R) подшипниковой опоры:

L=π*R*α⁰/180⁰.

Таким образом, при значении угла α⁰ равным 90 градусов основная часть 17 каждого бугеля соответствует 270 градусам, что является оптимальным для установки кривошипного вала в составные подшипниковые опоры.

Таким образом, основная часть 17 каждого бугеля соответствует 270 градусам, что является оптимальным для установки кривошипного вала в составные подшипниковые опоры.

С наружной стороны станины 1 бугели закрыты плоскими крышками (позицией не обозначены).

Вставки 19 выполнены так, что обращенная вверх наружная поверхность каждой вставки находится вровень с поверхностью установочной рамки 21 станины 1.

Кривошипный вал 4 устанавливается в основную часть 17 бугеля, затем закрывается вставкой 19; крепежные детали стягивают фланцы 18 основной части 17 бугеля и вставку 19.

При минимизации размера вставки 19 подшипниковой опоры и сохранении конфигурации и размера крышки 2 место разъема указанной крышки и станины 1 оказывается максимально приближенным к подшипниковым опорам, следовательно, свободные «мертвые» зоны внутри станины 1 минимизированы и приводные средства в станине размещены компактно.

Трансмиссивный вал 2 выполнен с хвостовиком 22, предназначенным для установки приводного двигателя с одной боковой стороны станины 1 бурового насоса.

Сборка бурового насоса с укороченным кривошипным валом, следовательно, со сближенными осями 23 цилиндропоршневых групп и шатунно-ползунных групп (по сравнению с заданным расстоянием между указанными осями в буровом насосе УНБТ-1180L) осуществляется штатным образом, за исключением описанных выше конструктивных особенностей, относящихся к ползунам с четырехрядными подшипниками, узлам крепления гидрокоробок к станине.

Для перевозки автотранспортом заявляемый буровой насос мощностью 1180 кВт содержит механическую и гидравлические части, причем гидравлическая часть включает пневмокомпенсатор 24 высокого давления и пневмокомпенсатор 25 низкого давления. В такой компоновке подлежащий перевозке автотранспортом буровой насос имеет следующие габариты: 4777*2161*2756 мм (длина * ширина * высота). Таким образом, в поперечном направлении габарит насоса-прототипа УНБТ-1180L, составляющий 2880 мм, в заявляемом насосе выполнен с уменьшением на 719 мм.

На площадке монтажа буровой насос мощностью 1180 кВт оснащают системой смазки, системой подачи охлаждающей жидкости (не показаны на фигурах).

На основании вышесказанного следует, создание бурового насоса трехпоршневого одностороннего действия мощностью 1180 кВт для решения технической проблемы уменьшения габарита в поперечном направлении для перевозки автотранспортом привело к достижению следующих технических результатов:

- к повышению надежности бурового насоса за счет повышения прочности кривошипного вала;

- к снижению металлоемкости бурового насоса за счет появления свойства компактности размещения приводных средств в станине с исключением свободного пространства «мертвых» зон, также за счет выполнения кривошипного вала укороченным с шевронной передачей, имеющей минимальную канавку для инструмента или выполненную без канавки при заданной ширине зубчатой части соответствующих полушевронов.

Варианты выполнения предлагаемого насоса призваны также обеспечивать снижение металлоемкости за счет уменьшения толщины гидравлических коробок, также за счет использования винтов в узле крепления гидрокоробок к станине.

Изобретение относится к области насосостроения и применяется в составе нефтегазового оборудования для бурения скважин. Буровой насос выполнен в автотранспортном исполнении. Насос включает механическую часть с приводными средствами, включающими шатунно-ползунные группы, и гидравлическую часть с гидрокоробками 13 и цилиндропоршневыми группами. Механическая часть выполнена с укороченным кривошипным валом 4 с максимальным приближением шеек подшипниковых опор. Для сборки шатунно-ползунных групп шестерня трансмиссионного вала 3 и зубчатое колесо кривошипного вала 4, составляющие шевронную передачу, выполнены с канавкой между полушевронами, не превышающей 20 мм, или без канавки. Для сборки цилиндропоршневых групп входящие в них узлы крепления гидрокоробок 13 к сварной станине 1 выполнены с использованием неразъемных установочных средств, каждое из которых фиксирует с помощью резьбового соединения соответствующую цилиндровую втулку 7 с корпусом 14, в котором установлена втулка 7. Подшипниковые опоры трансмиссионного и кривошипного валов 3 и 4 выполнены непосредственно в плоских стенках станины 1. Подшипниковые опоры кривошипного вала 4 представляют собой разъемную конструкцию. Каждая такая опора выполнена со вставкой, установленной заподлицо с установочной рамкой 21 станины 1. Высота вставки выполнена минимальной. Изобретение направлено на уменьшение габаритов насоса в поперечном направлении. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Буровой насос трехпоршневой одностороннего действия, включающий механическую часть, функционально соединенную с гидравлической частью, механическая часть включает сварную станину с крышкой, соединенные посредством шевронной передачи трансмиссионный вал и кривошипный вал, входящий в состав кривошипно-шатунного механизма, имеющего шатунно-ползунные группы, указанные валы установлены в соответствующих подшипниковых опорах, при этом станина и крышка выполнены с соответствующей установочной рамкой для обеспечения монтажа/демонтажа крышки; гидравлическая часть включает гидрокоробки, цилиндропоршневые группы, в которых цилиндровые втулки связаны через штоки с шатунно-ползунными группами, причем каждая цилиндровая втулка, входящая в состав соответствующего узла крепления гидрокоробки к станине, зафиксирована в корпусе с фланцем с помощью установочного средства, отличающийся тем, что шейки подшипниковых опор шатунов кривошипного вала максимально приближены друг к другу с возможностью сборки цилиндропоршневых групп и шатунно-ползунных групп, причем для сборки цилиндропоршневых групп в каждом упомянутом узле крепления установочное средство выполнено в виде неразъемного средства, установленного посредством резьбового соединения с корпусом цилиндровой втулки, а для сборки шатунно-ползунных групп соответствующие канавки шевронной передачи шестерни трансмиссионного вала и шестерни зубчатого колеса выполнены шириной не более 20 мм или выполнены без канавок при заданных значениях ширины полушевронов для мощности 1180 кВт; подшипниковые опоры кривошипного вала выполнены непосредственно в плоских стенках сварной станины и представляют собой соответствующие разъемные бугели, каждый бугель имеет основную часть и вставку, установленную между двумя фланцами, представляющими собой концевые участки основной части бугеля, причем вставка зафиксирована между соответствующими указанными фланцами с помощью крепежных деталей так, что обращенная вверх наружная поверхность вставки выполнена заподлицо с поверхностью установочной рамки станины, а высота вставки в сечении, проходящем через радиус подшипниковой опоры, перпендикулярный линии разъема крышки, выбрана исходя из обеспечения возможности установки указанных крепежных деталей.

2. Буровой насос по п. 1, отличающийся тем, что шейки подшипниковых опор максимально приближены на расстояние не более 400 мм, представляющее собой расстояние между осями шатунно-ползунных и цилиндропоршневых групп по числу поршней.

3. Буровой насос по п. 1, отличающийся тем, что малая головка каждого шатуна оснащена четырехрядным подшипником, внутренняя обойма которого опирается на ось, проходящую через ползун и закрепленную на данном ползуне.

4. Буровой насос по п. 1, отличающийся тем, что гидрокоробки выполнены с толщиной стенки не более 80 мм, а расстояние между указанными гидрокоробками имеет значение не более 10 мм.

5. Буровой насос по п. 1, отличающийся тем, что неразъемное средство выполнено в виде винта, имеющего радиальные монтажные гнезда и цилиндрическую часть с резьбой.

6. Буровой насос по п. 1, отличающийся тем, что подшипниковые опоры закрыты с наружной боковой стороны крышками, при этом наружная поверхность каждой подшипниковой опоры выполнена заподлицо с краем соответствующей установочной рамки станины; крепежные детали выполнены в виде соединения болт-гайка, причем болт проходит насквозь через отверстия, выполненные во фланцах и в теле вставки.

7. Буровой насос по п. 1, отличающийся тем, что трансмиссионный вал выполнен с одним хвостовиком для установки приводного средства.