RU136116U1

RU136116U1 - HYDRAULIC PUMP BOX

Info

Publication number: RU136116U1
Application number: RU2013129380/06U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Игоревич Сафонов; Сергей Евгеньевич Варламов; Николай Николаевич Атрощенко
Original assignee: Дмитрий Игоревич Сафонов; Сергей Евгеньевич Варламов; Николай Николаевич Атрощенко
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-12-27

Abstract

1. Коробка насоса гидравлическая с корпусом, в котором выполнены отверстия, в одном из отверстий установлена крышка, расположенная напротив плунжера насоса, соединенного через ползун, коленчатый вал и передачу с двигателем, а в других отверстиях установлены нагнетательный и всасывающий клапаны, соединенные с нагнетательной и всасывающей линиями гидроблока, отличающаяся тем, что площадь проходного сечения нагнетательного клапана выполнена равной площади проходного сечения всасывающего клапана, а также площади проходного сечения нагнетательной линии гидроблока.2. Коробка насоса гидравлическая по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен из закаленной легированной стали.3. Коробка насоса гидравлическая по п.1, отличающаяся тем, что клапаны выполнены из алюминиевого сплава, а их рабочая поверхность обработана с использованием микродугового оксидирования.1. A hydraulic pump box with a housing in which openings are made, in one of the openings there is a cover located opposite the pump plunger connected through a slider, a crankshaft and a transmission with an engine, and discharge and suction valves connected to the discharge and the suction lines of the valve body, characterized in that the area of the orifice of the discharge valve is equal to the area of the orifice of the suction valve, as well as the area of the orifice atelnoy gidrobloka.2 line. The hydraulic pump box according to claim 1, characterized in that the casing is made of hardened alloy steel. The hydraulic pump box according to claim 1, characterized in that the valves are made of aluminum alloy, and their working surface is processed using microarc oxidation.

Description

Полезная модель относится к гидромашиностроению и предназначено для использования в поршневых насосах, применяющихся при бурении и при эксплуатации нефтяных скважин.The utility model relates to hydraulic engineering and is intended for use in piston pumps used in drilling and in the operation of oil wells.

Известна коробка гидравлическая насоса по патенту РФ на полезную модель №42595. Коробка гидравлическая, содержащая клапанную группу деталей, которая удерживается винтом и фланцем через шпильки, ввернутые в коробку, цилиндропоршневую группу, которая удерживается в коробке цилиндровой крышкой и корпусом станины через шпильки, отличающаяся тем, что в коробке гидравлической насоса для надежного удержания клапанной и цилиндровой групп деталей от случайных перегрузок при эксплуатации установлены шпильки увеличенных диаметров. Недостатком коробки гидравлической насоса является быстрый износ нагнетательных и всасывающих клапанов.Known hydraulic pump box according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 42595. A hydraulic box containing a valve group of parts that is held by a screw and a flange through studs screwed into the box, a piston and cylinder group that is held in the box by a cylinder cover and the frame body through studs, characterized in that in the hydraulic pump box for reliable holding of the valve and cylinder groups parts from accidental overloads during operation are installed studs of increased diameters. The disadvantage of the hydraulic pump box is the rapid wear of the discharge and suction valves.

Известна L-образная коробка гидравлическая насосов по патенту РФ на полезную модель №59165. Гидравлическая L-образная коробка насосов, представляющая собой сборочный узел и содержащая коробку нагнетательную, коробку всасывающую, клапаны, цилиндропоршневую группу, отличающаяся тем, что она снабжена шпильками, винтом упорным, удерживающим цилиндропоршневую группу, и дистанционным кольцом, расположенным между корпусом нагнетательной клапанной коробки и корпусом станины, при этом винт упорный удерживается шпильками. Недостатком L-образной коробки гидравлической насосов является низкий ресурс работы.Known L-shaped box hydraulic pumps according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 59165. A hydraulic L-shaped pump box, which is an assembly and contains a pressure box, a suction box, valves, a piston and cylinder group, characterized in that it is equipped with studs, a thrust screw holding the piston group, and a spacer ring located between the body of the valve box and the frame body, while the thrust screw is held by studs. The disadvantage of the L-shaped box of hydraulic pumps is the low service life.

Известна клапанная группа бурового поршневого насоса по патенту РФ на изобретение №2223435. Изобретение относится к гидромашиностроению и предназначено для использования в поршневых насосах, применяющихся при бурении и при эксплуатации нефтяных скважин. Клапанная группа бурового поршневого насоса состоит из седла с конической уплотняющей поверхностью и клапана с упругим диском. На клапане ниже уплотняющей конической поверхности выполнен цилиндрический поясок-плунжер высотой 3-5 мм. Цилиндрический поясок имеет в нижней части острую отсечную кромку. Верхняя часть отверстия седла обработана с высокой точностью для обеспечения гарантированного диаметрального зазора между цилиндрическим пояском и отверстием седла в пределах δ≤0,2 мм. Изобретение направлено на увеличение ресурса работы насоса с двухфазной средой за счет защиты от разрушения упругого диска клапана воздействием высокоскоростных струй жидкости и снижения интенсивности разрушения уплотнительных конических поверхностей седла и клапана. Недостатком клапанной группы бурового поршневого насоса является быстрый абразивного износ рабочей поверхности клапанов.Known valve group of a boring piston pump according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2223435. The invention relates to hydraulic engineering and is intended for use in piston pumps used in the drilling and operation of oil wells. The valve group of the mud piston pump consists of a seat with a conical sealing surface and a valve with an elastic disk. On the valve below the sealing conical surface, a cylindrical plunger belt is made with a height of 3-5 mm. The cylindrical girdle has a sharp cutoff edge at the bottom. The upper part of the hole of the saddle is machined with high accuracy to ensure a guaranteed diametrical clearance between the cylindrical girdle and the hole of the saddle within δ≤0.2 mm. The invention is aimed at increasing the life of the pump with a two-phase medium due to protection against destruction of the elastic disk of the valve by the action of high-speed jets of liquid and reducing the rate of destruction of the sealing conical surfaces of the seat and valve. The disadvantage of the valve group of the mud piston pump is the rapid abrasive wear of the valve working surface.

Известен клапан бурового насоса по патенту РФ на полезную модель №117553. Клапан бурового насоса, содержащий седло, тарель с направляющим штоком, уплотнение и пружину, отличающийся тем, что тарель с направляющим штоком, выполненная разъемной, состоит из верхней и нижней частей, соединенных между собой посредством резьбы, при этом верхняя часть тарели с направляющим штоком выполнена в виде шток-гайки, состоящая из тарельчатой головки с цилиндрическим выступом, выполненной заодно со штоком, на котором установлена пружина, а концы направляющего штока обработаны под ключ, уплотнение размещено между верхней поверхностью нижней части разъемной тарели и нижней поверхностью тарельчатой головкой шток-гайки, причем форма нижней поверхности тарельчатой головкой шток-гайки ответна к форме верхней поверхности нижней части разъемной тарели. Недостатком клапана бурового насоса является сложность его конструкции.Known valve mud pump according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 117553. A mud pump valve comprising a seat, a plate with a guide rod, a seal and a spring, characterized in that the plate with a guide rod, made detachable, consists of upper and lower parts interconnected by thread, while the upper part of the plate with a guide rod is made in the form of a rod-nut, consisting of a disk head with a cylindrical protrusion made integral with the rod on which the spring is mounted, and the ends of the guide rod are turnkey machined, the seal is placed between the top awn bottom of the split of a plate and the lower surface of diaphragm head stem-nut, wherein the shape of the lower surface of the diaphragm head stem-nut response to the shape of the upper surface of the lower portion of the split tareli. A drawback of the mud pump valve is its design complexity.

Известен клапан бурового насоса по патенту РФ на полезную модель №110158. Клапан бурового насоса, включающий седло, тарель, уплотнительное кольцо тарели, прижимную втулку, упорную гайку, крестовину, хвостовик тарели, ограничитель подъема, отличающийся тем, что клапан размещен в корпусе, а седло виброизолировано от корпуса клапана при помощи эластичного элемента. Недостатком клапана бурового насоса является низкий ресурс работы.Known valve mud pump according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 110158. A mud pump valve including a seat, a plate, a plate o-ring, a pressure sleeve, a thrust nut, a spider, a plate shank, a lift limiter, characterized in that the valve is located in the body and the seat is vibration-insulated from the valve body using an elastic element. A drawback of the mud pump valve is its low life.

Известен клапан бурового насоса по заявке на изобретение №93015428. Клапан бурового насоса относится к гидромашиностроению, в частности к клапанам буровых насосов, перекачивающих чистые и абразиво-содержащие жидкости при высоких давлениях. Клапан бурового насоса состоит из седла, тарели, эластичной манжеты, закрепленной на тарели гайкой с фиксатором, и пружины. Гайка установлена на тарели с возможностью ограниченного осевого перемещения. Это достигается увеличением среднего диаметра резьбы гайки. Фиксатор предупреждает произвольное отворачивание гайки, не препятствует ее осевому перемещению. Манжета также имеет возможность осевого перемещения, демпфирует удары при посадке тарели на седло, что исключает разрушение их рабочих поверхностей. Клапан бурового насоса обладает повышенной надежностью и обеспечивает высокую герметичность. Недостатком клапана бурового насоса является сложность конструкции.A known mud pump valve according to the application for the invention No. 93015428. The mud pump valve refers to hydraulic engineering, in particular to mud pump valves pumping clean and abrasive fluids at high pressures. The mud pump valve consists of a seat, a plate, an elastic cuff secured to the plate with a lock nut, and a spring. The nut is mounted on a plate with limited axial movement. This is achieved by increasing the average diameter of the nut thread. The latch prevents arbitrary loosening of the nut, does not prevent its axial movement. The cuff also has the possibility of axial movement, dampens impacts when landing plates on the saddle, which eliminates the destruction of their working surfaces. The mud pump valve is highly reliable and provides high tightness. The drawback of the mud pump valve is the design complexity.

Известен поршень бурового насоса по заявке на изобретение №93012840. Поршень относится к машиностроению, в частности к буровым насосам. Изобретение обеспечивает повышение долговечности поршня. Поршень бурового насоса состоит из сердечника с цилиндрическим буртом, кольцевых каркасов, соединенных с резиновыми манжетами. Наружные поверхности каркасов имеют коническую форму и кольцевую проточку. В такте нагнетания насоса рабочие кромки манжет прижимаются у цилиндровой втулке. Поверхность уменьшает прижатие манжеты к втулке и увеличивает их прижатие к сердечнику, снижая износ манжеты и обеспечивая возможность промыва поршня. Недостатком поршня бурового насоса является быстрый абразивный износ подвижных деталей.A known piston of a mud pump according to the application for the invention No. 93012840. The piston relates to mechanical engineering, in particular to mud pumps. EFFECT: invention increases piston durability. The piston of the mud pump consists of a core with a cylindrical collar, annular frames connected to rubber cuffs. The outer surfaces of the frames are conical in shape and have an annular groove. In the pumping stroke, the working edges of the cuffs are pressed against the cylinder sleeve. The surface reduces the pressure of the cuff on the sleeve and increases their pressure on the core, reducing cuff wear and allowing rinsing of the piston. The disadvantage of the piston of the mud pump is the rapid abrasive wear of moving parts.

Известен насос буровой трехпоршневой одностороннего действия типа 8Т-650 по патенту РФ на полезную модель №92698. Насос буровой трехпоршневой одностороннего действия типа 8Т-650, содержащий корпус, приводную и гидравлическую части, системы смазки, охлаждения поршневой группы и подогрева масла в картере насоса, предохранительную и контрольную аппаратуру, в котором приводная часть содержит приводной вал и кривошипно-шатунный механизм, а гидравлическая часть состоит из трех гидрокоробок с цилиндровыми втулками и расположенными в них поршнями, связанными штоками с приводной частью и образующими три камеры с всасывающим и нагнетательным клапанами в каждой из них, взаимосвязанными с всасывающим и напорным манифольдами, отличающийся тем, что приводной вал выполнен в виде вала-шестерни с унифицированными концами, передающего вращение на кривошипно-шатунный механизм посредством размещенной в приводной части шевронной передачи, всасывающий и нагнетательный клапаны расположены соосно в камере гидрокоробки, разделяя ее на области всасывания и нагнетания, при этом гидрокоробки соединены между собой всасывающим манифольдом, выполненным из сварных трубных элементов, и муфтами, образуя напорный манифольд внутри корпусов гидрокоробок, система смазки содержит шестеренчатый насос с автономным электроприводом, установленные вне картера насоса, и внутреннюю систему трубопроводов, а система охлаждения содержит электронасосный агрегат с автономным электроприводом, расположенные вне корпуса насоса. Недостатком бурового трехпоршневого насоса одностороннего действия является сложность конструкции.A well-known single-acting three-piston drilling pump of type 8T-650 according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 92698. A single-acting three-piston drilling pump of type 8T-650, comprising a housing, drive and hydraulic parts, lubrication systems, piston group cooling and oil heating in the pump crankcase, safety and control equipment, in which the drive part contains a drive shaft and a crank mechanism, and the hydraulic part consists of three hydroboxes with cylinder bushes and pistons located in them, connected by rods to the drive part and forming three chambers with suction and discharge valves in each one of them interconnected with the suction and pressure manifolds, characterized in that the drive shaft is made in the form of a gear shaft with unified ends, transmitting rotation to the crank mechanism by means of a chevron gear located in the drive part, the suction and discharge valves are located coaxially in the chamber hydroboxes, dividing it into suction and discharge areas, while the hydroboxes are interconnected by a suction manifold made of welded pipe elements, and couplings, forming ny manifold inside housings gidrokorobok, the lubrication system comprises a gear pump with an independent electric drive installed outside the pump casing, and an inner pipe system, the cooling system comprises an electric pump unit with an autonomous electric disposed outside the pump housing. The disadvantage of a single-acting three-piston mud pump is the design complexity.

Известен клапан бурового насоса по патенту РФ на полезную модель №41825. Клапан бурового насоса, включающий седло, тарель, упорную гайку, крестовину, хвостовик тарели, ограничитель подъема, отличающийся тем, что клапан снабжен седлом, имеющим посадочное гнездо в форме цилиндра, переходящего в конус, и тарелью, имеющей форму конического диска, в котором размещено уплотнительное кольцо круглого сечения, взаимодействующее с прижимной втулкой, с возможностью вертикального перемещения относительно ограничителя, на котором размещена упорная гайка. Недостатком клапана бурового насоса является быстрый абразивный износ рабочей поверхности клапанов.Known valve mud pump according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 41825. A mud pump valve including a seat, a plate, a thrust nut, a crosspiece, a plate shank, a lift limiter, characterized in that the valve is equipped with a seat having a seat in the form of a cylinder turning into a cone and a plate having the shape of a conical disk in which O-ring, interacting with the clamping sleeve, with the possibility of vertical movement relative to the stopper on which the thrust nut is placed. The disadvantage of the valve of the mud pump is the rapid abrasive wear of the working surface of the valves.

Известна коробка гидравлическая насоса по патенту РФ на полезную модель №42572 (прототип). Коробка гидравлическая насоса, имеющая расточенные отверстия под корпуса клапанов и под уплотнения цилиндровых втулок, отличающаяся тем, что коробка гидравлическая насоса имеет запрессованные втулки с предварительно выполненными в них внутренними отверстиями под корпуса клапанов и под уплотнения цилиндровых втулок. Недостатком коробки гидравлической насоса является низкий ресурс работы.Known hydraulic pump box according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 42572 (prototype). A hydraulic pump box having bored holes for valve bodies and for cylinder bushings seals, characterized in that the hydraulic pump box has pressed bushings with internal holes pre-made in them for valve bodies and for cylinder bushings seals. The disadvantage of the hydraulic pump box is its low life.

Задачами создания полезной модели являются: повышение ресурса работы гидравлической коробки, а также снижение кавитации и абразивного износа рабочей поверхности клапанов.The tasks of creating a utility model are: increasing the life of the hydraulic box, as well as reducing cavitation and abrasive wear of the valve working surface.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что в коробке насоса гидравлической с корпусом, в котором выполнены отверстия, в одном из отверстий установлена крышка, расположенная напротив плунжера насоса, соединенного через ползун, коленчатый вал и передачу с двигателем, а в других отверстиях установлены нагнетательный и всасывающий клапана, соединенные с нагнетательной и всасывающей линией гидроблока, причем площадь проходного сечения нагнетательного клапана выполнена равной площади проходного сечения всасывающего клапана, а также площади проходного сечения нагнетательной линии гидроблока. Корпус выполнен из закаленной легированной стали. Клапаны выполнены из алюминиевого сплава, а их рабочая поверхность обработана с использованием микродугового оксидирования.The solution to these problems was achieved due to the fact that in the hydraulic pump box with the housing in which the holes are made, a cover is installed in one of the holes, located opposite the pump plunger connected through a slider, a crankshaft and a transmission with an engine, and a discharge is installed in other holes and a suction valve connected to the discharge and suction line of the valve body, and the area of the passage section of the discharge valve is made equal to the area of the passage section of the suction valve, and that the passage area in the discharge line of the hydraulic unit. The casing is made of hardened alloy steel. The valves are made of aluminum alloy, and their working surface is processed using microarc oxidation.

Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна технического решения подтверждается проведенными патентными исследованиями. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении коробки насоса гидравлической применяются недефицитные материалы и известные технологии.The proposed technical solution has novelty and industrial applicability, i.e. all the criteria of a utility model. The novelty of the technical solution is confirmed by patent research. Industrial applicability is due to the fact that non-deficient materials and well-known technologies are used in the manufacture of a hydraulic pump box.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1…4, где:The essence of the utility model is illustrated in figure 1 ... 4, where:

На фиг.1 приведена кинематическая схема горизонтального трехплунжерного насоса.Figure 1 shows the kinematic diagram of a horizontal three-plunger pump.

На фиг.2 приведена коробка насоса гидравлическая в разрезе.Figure 2 shows the hydraulic pump box in the context.

На фиг.3 приведен вид на коробку насоса гидравлическую со стороны крышки, расположенной напротив плунжера насоса.Figure 3 shows a view of the hydraulic pump box from the side of the lid opposite the pump plunger.

На фиг.4 приведен вид «А» на коробку насоса гидравлическую со стороны всасывающего клапана.Figure 4 shows the view "A" on the pump box hydraulic from the side of the suction valve.

Коробка насоса гидравлическая состоит из корпуса 1, в котором выполнены отверстия, в одном из отверстий установлена крышка 2, расположенная напротив плунжера 3 насоса, соединенного через ползун 4, коленчатый вал 5 и передачу 6 с двигателем 7, а в других отверстиях установлены нагнетательный 8 и всасывающий 9 клапана, соединенные с нагнетательной 10 и всасывающей 11 линией гидроблока 12, причем площадь проходного сечения нагнетательного клапана 8 выполнена равной площади проходного сечения всасывающего клапана 9, а также площади проходного сечения нагнетательной линии 10 гидроблока 12. Корпус 1 выполнен из закаленной легированной стали. Клапаны 8 и 9 выполнены из алюминиевого сплава, а их рабочая поверхность обработана с использованием микродугового оксидирования.The hydraulic pump box consists of a housing 1 in which openings are made, a cover 2 is installed in one of the openings, located opposite the plunger 3 of the pump, connected through a slider 4, a crankshaft 5 and gear 6 with an engine 7, and a discharge 8 and a suction valve 9 connected to the discharge 10 and the suction line 11 of the valve body 12, the passage area of the discharge valve 8 being made equal to the passage area of the suction valve 9, as well as the passage area I discharge line 10 of the valve body 12. Housing 1 is made of hardened alloy steel. Valves 8 and 9 are made of aluminum alloy, and their working surface is processed using microarc oxidation.

Коробка насоса гидравлическая работает следующим образом. От двигателя 7 вращение передается через передачу 6 коленчатому валу 5. Коленчатый вал 5 приводит в возвратно-поступательное движение ползун 4 и плунжер 3. Плунжер 3 при ходе влево создает разряжение в коробке насоса гидравлической 1. При этом нагнетательный клапан 8 закрывается, а всасывающий клапан 9 открывается. Жидкость под действием атмосферного давления по всасывающей линии 11 гидроблока 12, через всасывающий клапан 9, поступает в коробку насоса гидравлическую 1. Плунжер 3, дойдя до крайнего левого положения, начинает двигаться вправо и доходит до правого крайнего положения. При этом в коробке насоса гидравлической 1 создается сжатие жидкости, всасывающий клапан 9 закрывается, а нагнетательный 8 открывается и пропускает жидкость в нагнетательную линию 10 гидроблока 12. В гидроблоке 12 установлено три коробки насоса гидравлических 1, а шейки коленчатого вала сдвинуты на 120°. За счет этого происходит поочередное движение плунжеров 3 во всех трех коробках насоса гидравлических, что снижает пульсации давления в нагнетательной линии 10 и обеспечивает постоянное всасывание и нагнетание жидкости. Кавитация и как следствие быстрый износ деталей возникает при изменении площади проходного сечения. Сужение проходного сечения и резкое расширение приводит к образованию зон с круговой циркуляцией жидкости, которая вызывает местное разрушение металла, также в этих зонах происходит интенсивный абразивный износ. Для снижения кавитации и абразивного износа рабочей поверхности клапанов 8 и 9, площадь проходного сечения нагнетательного клапана 8, выполнена равной площади проходного сечения всасывающего клапана 9, а также площади проходного сечения нагнетательной линии гидроблока.The hydraulic pump box operates as follows. From engine 7, rotation is transmitted through transmission 6 to crankshaft 5. Crankshaft 5 drives reciprocating slide 4 and plunger 3. Plunger 3, when moving to the left, creates a vacuum in the pump box of hydraulic 1. At the same time, discharge valve 8 closes and the suction valve 9 opens. The liquid under the influence of atmospheric pressure through the suction line 11 of the valve body 12, through the suction valve 9, enters the hydraulic box 1. The plunger 3, reaching the leftmost position, begins to move to the right and reaches the right extreme position. In this case, a compression of the fluid is created in the hydraulic pump box 1, the suction valve 9 is closed, and the discharge valve 8 opens and passes the fluid into the discharge line 10 of the hydraulic unit 12. Three hydraulic pump boxes 1 are installed in the hydraulic unit 12, and the crankshaft necks are shifted by 120 °. Due to this, the plungers 3 move alternately in all three hydraulic pump boxes, which reduces pressure pulsations in the discharge line 10 and ensures constant liquid suction and discharge. Cavitation and, as a consequence, rapid wear of parts occurs when the passage area changes. The narrowing of the bore and sharp expansion leads to the formation of zones with circular circulation of the liquid, which causes local destruction of the metal, and intense abrasive wear also occurs in these zones. To reduce cavitation and abrasive wear of the working surface of the valves 8 and 9, the area of the passage section of the discharge valve 8 is made equal to the area of the passage section of the suction valve 9, as well as the area of the passage section of the discharge line of the valve body.

Применение полезной модели позволило:Application of the utility model allowed:

1. Повысить ресурс работы гидравлической коробки.1. Increase the life of the hydraulic box.

2. Снизить кавитацию и абразивный износ рабочей поверхности клапана и седла.2. To reduce cavitation and abrasive wear of the working surface of the valve and seat.

3. Оптимизировать нагрузки на поршень.3. Optimize piston loads.

4. Повысить эффективность работы насоса.4. Improve pump efficiency.

5. Увеличить межремонтный период.5. Increase the overhaul period.

6. Снизить расходы на техническое обслуживание.6. Reduce maintenance costs.

Claims

1. A hydraulic pump box with a housing in which openings are made, in one of the openings there is a cover located opposite the pump plunger connected through a slider, a crankshaft and a transmission with an engine, and discharge and suction valves connected to the discharge and the suction lines of the valve body, characterized in that the area of the orifice of the discharge valve is equal to the area of the orifice of the suction valve, as well as the area of the orifice atelnoy the hydraulic line.

2. The hydraulic pump box according to claim 1, characterized in that the housing is made of hardened alloy steel.

3. The hydraulic pump box according to claim 1, characterized in that the valves are made of aluminum alloy and their working surface is processed using microarc oxidation.