Поршень бурового насоса Советский патент 1993 года по МПК F16J1/00 F16J15/32 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к буровым насосам.

Известен поршень бурового насоса, включающий металлический сердечник и расположенные на нем сменные резиновые манжеты с плоским кольцевым Каркасом из более твердого материала, прикрепленным к задним торцам манжет.

Недостаток известного поршня - его небольшая долговечность, что связано с повышенным износом манжеты в области ее контакта с поверхностью цилиндровой втулки. Этот недостаток определяется плоской формой кольцевого каркаса. При работе поршня давление рабочей жмдкости в рабочем цикле насоса передается по манжете на передний торец каркаса, что способствует выпучиванию манжеты в сторону цилиндре вой втулки и, как следствие, к быстрому ее износу. В то же время удельное давление на кромке манжеты недостаточное, что приводит к заносу под эту кромку абразивных частиц из раствора, которые, перемещаясь

в зону выпучивания манжеты, еще более увеличивают ее износ. Нагрев манжеты в . зоне износа тоже ускоряет ее износ.

Известен поршень бурового насоса, содержащий металлический сердечник с цилиндрическим буртом, сменные резиновые манжеты с жесткими кольцевыми каркасами, расположенные на металлическом сердечнике по обе стороны от бурта, и фиксаторы манжет на сердечнике, при этом в торцах каркасов, противоположных бурту, выполнены конусные углубления, в которых размещены полутороидальные выступы, высота которых превышает глубину углубления.

Однако поршень, характеризуется недостаточной долговечностью, которая определяется тем, что выступы и углубления ограничивают деформацию манжеты в месте ее контакта с каркасом в осевом и ради- альном направлениях. Ограниченная деформация полезна на наружной поверхности манжеты, но на вну-оенней поверхноЁ

VI

00

00

со сх о

сти способствует размыву манжеты, каркаса и сердечника вследствие перетока жидкости на такте нагнетания по поверхностям указанных деталей. Размыв поверхностей поршня уменьшает его долговечность.

Другой причиной уменьшения долговечности поршня является отслаивание резины в месте ее контакта с каркасом по наружной поверхности манжеты. При этом твердые частицы попадают в пространство между манжетой и цилиндровой втулкой, снижая долговечность манжеты и поршня в целом

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является увеличение долговечности поршня бурового насоса.

Заявляемый поршень бурового насоса, содержащий сердечник с цилиндрическим буртом, сменные резиновые манжеты, расположенные на сердечнике по обе стороны от бурта и зафиксированные от осевого перемещения, скрепленные с манжетами кольцевые каркасы , расположенные между буртом и манжетами и имеющие на наружных торцах коническое углубление с полуто- родиальным выступом, отличается тем, что внутренняя поверхность каждого кольцевого каркаса выполнена конической и на ней и торцевом коническом углублении каркаса выполнены кольцевые канавки, при этом внутренний диаметр каркаса превышает внутренний диаметр манжеты.

Благодаря предложенной форме каркаса и манжеты при рабочем цикле насоса обеспечивается более равномерное прижатия рабочих поверхностей манжеты к сердечнику и к цилиндровой втулке, уменьшая износ поршня и повышая его долговечность.

На чертеже изображен продольный разрез половины поршня бурового насоса.

Поршень бурового насоса содержит сердечник 1 с буртом 2, жесткие кольцевые каркасы 3, сменные резиновые манжеты 4 и фиксаторы 5 и 6, запирающие манжету на сердечнике 1. Манжеты 4 скреплены (при- вулкзнизировэны)с каркасами 3. В стенках каркасов, противоположных бурту 2, выполнены конусные углубления 7, в которых расположены полутороидальные выступы 8. Каркасы выполнены из более жесткого материала, чем манжеты. Манжеты имеют кольцевые рабочие кромки 9. Внутренний диаметр каркаса 3 больше внутреннего диаметра манжеты 4, благодаря чему резина манжет ы примыкает и к цилиндрической части сердечника 1 и к торцевым поверхностям бурта 2. На внутренней поверхности

каждого каркаса со стороны бурта выполнены конусные проточки 10. На поверхностях этих проточек и на поверхностях углублений 7 выполнены кольцевые канавки (на фиг. не

обозначены).

Поршень бурового насоса работает следующим образом.

Поршень совершает возвратно-поступательное движение по цилиндровой втулке

(на фиг. не показана), нагнетая промывочную жидкость в бурильные трубы. Под действием давления жидкости манжета 4 деформируется в осевом и радиальном направлениях на такте нагнетания и возвращается в первоначальное положение на такте всасывания, Благодаря наличию выступа 8, конусного углубления 7 и конусной проточки 10, а также выполнению внутреннего диаметра каркаса большим, чем внутренний диаметр манжеты, давление на рабочей кромке 9 и на поверхностях манжеты, примыкающих к сердечнику, повышается, не давая возможности твердым частицам раствора попадать в пространство

между манжетой и примыкающим к ней цилиндровой втулке и сердечнику. В то же

время углубление 7 ограничивает деформацию манжеты в зоне ее контакта с каркасом, предотвращая перемещение и затаскивание резины на внутреннюю поверхность цилиндровой втулки.

При знакопеременных нагрузках происходит отслаивание резины манжеты от каркаса по поверхностям углубления 7 и

проточки 10. Кольцевые канавки на указанных поверхностях предотвращают отслаивание, увеличивая тем самым долговечность.

Экспериментальные испытания поршней в промысловых условиях подтвердили их преимущества по сравнению с поршнями, принятыми за прототип: долговечность увеличилась на 10-15%, случаи промыва сердечника в месте контакта с манжетой не

наблюдались.

Формула изобретения

Поршень бурового насоса, содержащей сердечник с цилиндрическим буртом, сменные резиновые манжеты, расположенные на сердечнике по обе стороны от бурта и зафиксированные от осевого перемещения, скрепленные с манжетами кольцевые кар- кары, расположенные между буртом и манжетами и имеющие на наружных торцах коническое углубление с полутороидяльным выступом, отличающийся тем, что внутренняя поверхность каждого кольцевого каркаса выполнена конической и ни ней

и торцевом коническом углублении каркаса выполнены кольцевые канавки, при этом

внутренний диаметр каркаса превышает внутренний диаметр манжеты.

Сущность изобретения: сменные резиновые манжеты расположены на сердечнике по обе стороны от цилиндрического бурта и зафиксированы от осевого перемещения. Скрепленные с манжетами кольцевые каркасы расположены между буртом и манжетами и имеют на наружных торцах коническое углубление с полутороидальным выступом. Внутренняя поверхность каждого кольцевого каркаса выполнена конической, на ней и углублении каркаса выполнены кольцевые канавки. Внутренний диаметр каркаса превышает внутренний диаметр манжеты. 1 ил.