RU2215206C1 - Friction couple and impeller of immersed multiple-impeller centrifugal pump provided with friction couple - Google Patents
Friction couple and impeller of immersed multiple-impeller centrifugal pump provided with friction couple Download PDFInfo
- Publication number
- RU2215206C1 RU2215206C1 RU2002116657A RU2002116657A RU2215206C1 RU 2215206 C1 RU2215206 C1 RU 2215206C1 RU 2002116657 A RU2002116657 A RU 2002116657A RU 2002116657 A RU2002116657 A RU 2002116657A RU 2215206 C1 RU2215206 C1 RU 2215206C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- friction
- paragraphs
- polyester fiber
- filler
- fiber filler
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в узлах трения, работающих в сложных условиях, например, при создании погружных центробежных насосов для добычи нефти, в частности износостойких погружных насосов, предназначенных для работы в скважинах с высоким содержанием механических примесей в пластовой жидкости, а также в условиях повышенной температуры и химической агрессивности пластовой жидкости. The invention relates to mechanical engineering and can be used in friction units operating in difficult conditions, for example, when creating submersible centrifugal pumps for oil production, in particular wear-resistant submersible pumps designed to work in wells with a high content of solids in the reservoir fluid, and in conditions of elevated temperature and chemical aggressiveness of the reservoir fluid.
Основной причиной выхода из строя погружных насосов для добычи нефти является преждевременный износ трущихся поверхностей ступеней насосов, главным образом деталей пары трения, образуемой опорным буртом направляющего аппарата и текстолитовой антифрикционной износостойкой шайбой, запрессованной в расточку рабочего колеса (см. А. А. Богданов Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти, М., Недра, 1968, с. 47). Текстолитовые шайбы не обладают в полной мере износостойкостью, механической прочностью и химической стойкостью, требуемой для обеспечения надежной работы тяжелонагруженных и высокоскоростных узлов трения. Текстолиты, содержащие в своем составе хлопчатобумажную ткань, не обладают стойкостью к воздействию химически агрессивных веществ, содержащихся в пластовой жидкости, а использование стеклотекстолитовых антифрикционных шайб приводит к быстрому износу ответной металлической поверхности пары трения вследствие абразивного воздействия стекловолокна. The main reason for the failure of submersible pumps for oil production is the premature wear of the rubbing surfaces of the pump stages, mainly the friction pair parts formed by the supporting collar of the guide apparatus and the textolite antifriction wear-resistant washer pressed into the impeller bore (see A. A. Bogdanov Submersible centrifugal electric pumps for oil production, M., Nedra, 1968, p. 47). Textolite washers do not fully possess the wear resistance, mechanical strength and chemical resistance required to ensure reliable operation of heavily loaded and high-speed friction units. Textolites containing cotton fabric are not resistant to chemically aggressive substances contained in the reservoir fluid, and the use of fiberglass antifriction washers leads to rapid wear of the response metal surface of the friction pair due to the abrasive effect of fiberglass.
Известен антифрикционный композиционный материал для подшипников скольжения различного назначения (см. патент RU 2137790 С1, С 08 L 61/10, 20.09.1999), представляющий собой композиционный материал, выполненный в виде монолитной структуры, состоящей из термореактивного полимерного связующего и нескольких слоев ткани, изготовленной из полиоксадиазольных волокон. Known anti-friction composite material for sliding bearings for various purposes (see patent RU 2137790 C1, 08 L 61/10, 09/20/1999), which is a composite material made in the form of a monolithic structure consisting of a thermosetting polymer binder and several layers of fabric, made from polyoxadiazole fibers.
Применение описанного композиционного материала для изготовления антифрикционных шайб позволит получить ряд преимуществ: уменьшить коэффициент трения, повысить износостойкость и, следовательно, повысить долговечность ступени погружного насоса. Однако низкий коэффициент трения и высокая износостойкость подобных композитов определяются специфическими процессами, протекающими на поверхности трения, в частности эффектом фрикционного переноса на участки ответной поверхности трения полиоксадиазольной составляющей композита с формированием на этих участках поверхностного слоя, который обеспечивает снижение коэффициента трения и, как следствие, понижение температуры в зоне трения. Интенсивность описанного процесса в значительной степени определяется свойствами ответной поверхности, образующей пару трения с композитом, то есть в полной мере свои свойства композит может проявить только в составе определенной пары трения. The use of the described composite material for the manufacture of anti-friction washers will provide a number of advantages: reduce the coefficient of friction, increase wear resistance and, therefore, increase the durability of the submersible pump stage. However, the low coefficient of friction and the high wear resistance of such composites are determined by specific processes occurring on the friction surface, in particular, the effect of frictional transfer to the sections of the reciprocal friction surface of the polyoxadiazole component of the composite with the formation of a surface layer in these sections, which ensures a decrease in the friction coefficient and, as a result, a decrease temperature in the friction zone. The intensity of the described process is largely determined by the properties of the response surface forming a friction pair with the composite, that is, the composite can fully manifest its properties only as part of a certain friction pair.
Наиболее близким аналогом для каждого изобретения заявленной группы изобретений по совокупности существенных признаков является ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса, описанная в патенте US 5,133,639 А, 28.07.1992, F 04 D 29/02, содержащая направляющий аппарат, рабочее колесо и шайбу, имеющую поверхностный антифрикционный износостойкий слой, образованный композиционным материалом на основе термореактивного полимерного связующего, при этом антифрикционная износостойкая шайба зафиксирована на одной из деталей с образованием пары трения с опорной поверхностью второй детали, сформированной керамической вставкой. The closest analogue for each invention of the claimed group of inventions for the combination of essential features is the step of a submersible multistage centrifugal pump described in US patent 5,133,639 A, 07/28/1992, F 04 D 29/02, containing a guiding apparatus, an impeller and a washer having a surface antifriction a wear-resistant layer formed by a composite material based on a thermosetting polymer binder, while the anti-friction wear-resistant washer is fixed on one of the parts with the formation of pa friction rods with the supporting surface of the second part formed by the ceramic insert.
Основными недостатками прототипа являются недостаточная надежность и долговечность шайбы, так как в паре трения, образуемой указанными выше материалами не возникает эффект фрикционного переноса полимерной составляющей композита. The main disadvantages of the prototype are the lack of reliability and durability of the washer, since in the friction pair formed by the above materials there is no effect of frictional transfer of the polymer component of the composite.
Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в создании износостойкой пары трения и ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса с этой парой трения, предназначенной для работы в скважинах с высоким содержанием механических примесей в пластовой жидкости, а также в условиях повышенной температуры и химической агрессивности пластовой жидкости. Thus, the problem to which the present invention is directed is to create a wear-resistant friction pair and stage submersible multistage centrifugal pump with this friction pair, designed to work in wells with a high content of mechanical impurities in the reservoir fluid, as well as at elevated temperatures and chemical aggressiveness of formation fluid.
Технический результат, достигаемый при реализации каждого изобретения заявленной группы изобретений, заключается в уменьшении коэффициента трения и обеспечении стабильности триботехнических характеристик при повышенных температурах и жестких режимах нагружения, а также в увеличении срока службы ступени погружного насоса за счет уменьшения износа и снижения темпов коррозии опорных поверхностей деталей ступени, повышения износостойкости, прочности, ударной вязкости и усталостной прочности антифрикционной износостойкой шайбы осевой опоры ступени и повышения стойкости шайбы к воздействию агрессивной среды. The technical result achieved during the implementation of each invention of the claimed group of inventions is to reduce the friction coefficient and ensure the stability of tribological characteristics at elevated temperatures and severe loading conditions, as well as to increase the service life of the submersible pump stage by reducing wear and lowering the corrosion rate of the supporting surfaces of parts steps, increasing wear resistance, strength, toughness and fatigue strength of an anti-friction wear-resistant axial washer second support stage and increase the resistance of the washer to corrosion.
Согласно изобретению пара трения состоит из двух деталей, при этом, по крайней мере, поверхностная часть первой детали со стороны второй детали выполнена из композиционного материала, представляющего собой монолитную структуру, состоящую из термореактивного полимерного связующего и, по крайней мере, одного слоя полиэфирного волокнистого наполнителя. По крайней мере, поверхностная часть второй детали со стороны первой детали выполнена из сплава железа, содержащего свободный углерод. According to the invention, the friction pair consists of two parts, at least the surface part of the first part from the side of the second part is made of a composite material that is a monolithic structure consisting of a thermosetting polymer binder and at least one layer of polyester fiber filler . At least the surface part of the second part from the side of the first part is made of an alloy of iron containing free carbon.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может состоять из полиоксадиазольных волокон. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler may consist of polyoxadiazole fibers.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения термореактивное полимерное связующее может представлять собой фенолоформальдегидную смолу. In addition, in the particular case of the invention, the thermosetting polymer binder may be a phenol-formaldehyde resin.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения термореактивное полимерное связующее может представлять собой отвержденную эпоксидную смолу. In addition, in the particular case of the invention, the thermosetting polymer binder may be a cured epoxy resin.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может быть выполнен в виде ткани с полотняным переплетением нитей. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler can be made in the form of a fabric with a plain weave of threads.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может быть выполнен в виде ткани с саржевым переплетением нитей. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler can be made in the form of a fabric with a twill weave of threads.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может быть выполнен в виде войлочного полотна. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler can be made in the form of a felt fabric.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения вторая деталь может быть выполнена из сплава железа, содержащего не менее 1 мас.% свободного углерода. In addition, in the particular case of the invention, the second part may be made of an iron alloy containing at least 1 wt.% Free carbon.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения вторая деталь может быть выполнена из чугуна типа нирезист. In addition, in the particular case of the invention, the second part may be made of cast iron of the Nresist type.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения вторая деталь может быть выполнена из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. In addition, in the particular case of the invention, the second part can be made of ductile cast iron with spherical graphite.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения композиционный материал может содержать не менее 3 мас.% твердосмазочного наполнителя. In addition, in the particular case of the invention, the composite material may contain at least 3 wt.% Solid lubricant filler.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения твердосмазочный наполнитель может представлять собой графит. In addition, in the particular case of the invention, the solid lubricant filler may be graphite.
Согласно изобретению ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит, по крайней мере, две детали, представляющие собой направляющий аппарат и рабочее колесо, а также, по крайней мере, одну антифрикционную износостойкую шайбу, выполненную из композиционного материала. Композиционный материал представляет собой монолитную структуру, состоящую из термореактивного полимерного связующего и, по крайней мере, одного слоя полиэфирного волокнистого наполнителя. Антифрикционная износостойкая шайба зафиксирована на одной из деталей с возможностью скольжения по опорной поверхности второй детали, выполненной из сплава железа, содержащего свободный углерод. According to the invention, the submersible multi-stage centrifugal pump stage contains at least two parts, which are a guide apparatus and an impeller, as well as at least one anti-friction wear-resistant washer made of composite material. The composite material is a monolithic structure consisting of a thermosetting polymer binder and at least one layer of polyester fiber filler. An anti-friction wear-resistant washer is fixed on one of the parts with the possibility of sliding on the supporting surface of the second part made of an alloy of iron containing free carbon.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может состоять из полиоксадиазольных волокон. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler may consist of polyoxadiazole fibers.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения антифрикционная износостойкая шайба может быть выполнена таким образом, что при трении антифрикционной износостойкой шайбы по опорной поверхности второй детали обеспечивается перенос части материала полиоксадиазольных волокон на чугунную поверхность второй детали, находящуюся в зоне трения. In addition, in the particular case of the invention, the anti-friction wear-resistant washer can be made in such a way that by friction of the anti-friction wear-resistant washer along the supporting surface of the second part, part of the polyoxadiazole fiber material is transferred to the cast-iron surface of the second part located in the friction zone.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения опорная поверхность второй детали может быть выполнена таким образом, что при трении по ней антифрикционной износостойкой шайбы обеспечивается перенос части материала полиоксадиазольных волокон на чугунную поверхность второй детали, находящуюся в зоне трения. In addition, in the particular case of the invention, the supporting surface of the second part can be made in such a way that, by friction on it with an anti-friction wear-resistant washer, part of the polyoxadiazole fiber material is transferred to the cast-iron surface of the second part located in the friction zone.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения термореактивное полимерное связующее может представлять собой фенолоформальдегидную смолу. In addition, in the particular case of the invention, the thermosetting polymer binder may be a phenol-formaldehyde resin.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения термореактивное полимерное связующее может представлять собой отвержденную эпоксидную смолу. In addition, in the particular case of the invention, the thermosetting polymer binder may be a cured epoxy resin.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может быть выполнен в виде ткани с саржевым переплетением нитей. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler can be made in the form of a fabric with a twill weave of threads.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может быть выполнен в виде ткани с полотняным переплетением нитей. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler can be made in the form of a fabric with a plain weave of threads.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиэфирный волокнистый наполнитель может быть выполнен в виде войлочного полотна. In addition, in the particular case of the invention, the polyester fiber filler can be made in the form of a felt fabric.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения содержание полиэфирного волокнистого наполнителя в композиционном материале может находиться в пределах от 55 до 85 мас.%. In addition, in the particular case of the invention, the content of the polyester fiber filler in the composite material can be in the range from 55 to 85 wt.%.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения полиоксадиазольные волокна могут быть сформированы путем вытяжки при температуре, находящейся в пределах от 400 до 500oС.In addition, in the particular case of the invention, polyoxadiazole fibers can be formed by drawing at a temperature in the range from 400 to 500 o C.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения материал полиоксадиазольных волокон может содержать бром в количестве от 3 до 6 мас.%. In addition, in the particular case of the invention, the material polyoxadiazole fibers may contain bromine in an amount of from 3 to 6 wt.%.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения, вторая деталь может быть выполнена из сплава железа, содержащего не менее 1 мас.% свободного углерода. In addition, in the particular case of the invention, the second part can be made of an alloy of iron containing at least 1 wt.% Free carbon.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения направляющий аппарат и рабочее колесо могут быть выполнены из чугуна типа нирезист. In addition, in the particular case of the invention, the guiding apparatus and the impeller can be made of cast iron of the Niresist type.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения направляющий аппарат и рабочее колесо могут быть выполнены из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. In addition, in the particular case of the invention, the guiding apparatus and the impeller can be made of ductile iron with spherical graphite.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения композиционный материал может содержать не менее 3 мас.% твердосмазочного наполнителя
Кроме того, в частном случае реализации изобретения твердосмазочный наполнитель может представлять собой графит.In addition, in the particular case of the invention, the composite material may contain at least 3 wt.% Solid lubricant filler
In addition, in the particular case of the invention, the solid lubricant filler may be graphite.
На фиг. 1 изображена ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса. In FIG. 1 shows the stage of a submersible multistage centrifugal pump.
На фиг. 2 изображены графики зависимостей изменения коэффициента трения от приложенной нагрузки для двух разных пар трения. In FIG. 2 shows graphs of the dependences of the change in the coefficient of friction on the applied load for two different pairs of friction.
На фиг.3 изображены графики зависимостей мощности трения от приложенной нагрузки для тех же пар трения. Figure 3 shows graphs of the dependences of the friction power on the applied load for the same friction pairs.
Ступень 1 погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит направляющий аппарат 2 и рабочее колесо 3, выполненные из чугуна типа нирезист. Рабочее колесо установлено в направляющем аппарате и опирается на опорный бурт 4 через антифрикционную износостойкую шайбу 5, запрессованную в расточку, выполненную в нижнем диске рабочего колеса 3. Вторая антифрикционная износостойкая шайба 6, выполненная из того же материала, что и шайба 5, но имеющая меньшую толщину, запрессована в расточку, выполненную в верхнем диске рабочего колеса 3. Stage 1 of a submersible multistage centrifugal pump comprises a guiding apparatus 2 and an impeller 3 made of cast iron of the Nresist type. The impeller is installed in the guide apparatus and rests on the supporting collar 4 through an anti-friction wear-resistant washer 5, pressed into a bore made in the lower disk of the impeller 3. The second anti-friction wear-resistant washer 6, made of the same material as the washer 5, but having a smaller thickness, pressed into the bore made in the upper disk of the impeller 3.
Антифрикционные износостойкие шайбы 5 и 6 выполнены из композиционного материала типа "карбонит" ("оксалон"), представляющего собой монолитную структуру, состоящую из термореактивного полимерного связующего, нескольких слоев полотна, представляющего собой синтетическую ткань, полотняного плетения и 3 мас.% графита, выполняющего функцию твердосмазочного наполнителя. Anti-friction wear-resistant washers 5 and 6 are made of a composite material of the carbonite (oxalon) type, which is a monolithic structure consisting of a thermosetting polymer binder, several layers of fabric, which is a synthetic fabric, plain weaving and 3 wt.% Graphite, performing solid lubricant filler function.
Количество ткани в составе композиционного материала находится в пределах от 55 до 85 мас.%, так как дальнейшее увеличение содержания армирующей ткани приведет к недостатку связующего для образования непрерывной бездефектной пленки полимера на нитях ткани, снижению текучести при прессовке материала, образованию дефектов и перенапряжений в системе, нарушению монолитности композита, что вызывает снижение прочности материала. При содержании тканого наполнителя ниже 55 мас.% не происходит формирования армирующего каркаса, прослойка полимерной матрицы между нитями и слоями ткани утолщается, что приводит к повышению усадочных напряжений и количества микротрещин в ней, нарушается однородность материала, усиливается дефектность системы, ее напряженность, что вызывает снижение прочности композита. The amount of fabric in the composition of the composite material is in the range from 55 to 85 wt.%, Since a further increase in the content of reinforcing fabric will lead to a lack of a binder for the formation of a continuous defect-free polymer film on the fabric threads, decrease in fluidity during pressing of the material, and the formation of defects and overvoltages in the system , violation of the solidity of the composite, which causes a decrease in the strength of the material. When the content of the woven filler is lower than 55 wt.%, The formation of a reinforcing skeleton does not occur, the layer of the polymer matrix between the threads and layers of the fabric thickens, which leads to an increase in shrink stresses and the number of microcracks in it, the homogeneity of the material is violated, the defectiveness of the system, its tension, which causes decrease in composite strength.
Ткань изготовлена из нитей, выработанных из полиоксадиазольных волокон. Материал полиоксадиазольных волокон содержит бром в количестве от 3 до 6 мас. %, экспериментально установлено, что при указанном содержании брома в материале полиоксадиазольного волокна наблюдается резкое увеличение его термостойкости. Кроме того, на свойства композита оказывает влияние температура вытяжки полиоксадиазольных волокон, оптимальное значение которой находится в пределах от 400 до 500oС.The fabric is made from threads made from polyoxadiazole fibers. The material of polyoxadiazole fibers contains bromine in an amount of from 3 to 6 wt. %, it was experimentally established that at the indicated bromine content in the material of the polyoxadiazole fiber there is a sharp increase in its heat resistance. In addition, the properties of the composite are influenced by the drawing temperature of polyoxadiazole fibers, the optimum value of which is in the range from 400 to 500 o C.
Термореактивное полимерное связующее представляет собой фенолоформальдегидную или эпоксидную смолу. Эпоксидные связующие обладают высокой стойкостью к растворителям и щелочам, отличаются повышенной термостабильностью (до 280oС), износостойкостью, прочностью и безусадочностью, а фенолоформальдегидные связующие отличаются высоким модулем упругости при изгибе, в том числе при высоких температурах, высокой прочностью при сжатии, обладают низким коэффициентом теплового расширения, размерной стабильностью в интервале температур до 210oС, химической стойкостью, сопротивлением ползучести, огнестойкостью.A thermosetting polymer binder is a phenol-formaldehyde or epoxy resin. Epoxy binders have high resistance to solvents and alkalis, are characterized by increased thermal stability (up to 280 o C), wear resistance, strength and non-shrinking, and phenol-formaldehyde binders are characterized by a high modulus of elasticity in bending, including at high temperatures, high compressive strength, and low coefficient of thermal expansion, dimensional stability in the temperature range up to 210 o C, chemical resistance, creep resistance, fire resistance.
Существенное влияние на возникновение эффекта фрикционного переноса полиоксадиазольной составляющей композита оказывает характер строения межфазного слоя в композите, зависящий от химической природы волокон тканого наполнителя и полимерного связующего. Межфазный слой формируется за счет взаимодействия связующего с наполнителем с образованием гибридных полимерных слоев, состоящих из фрагментов обоих компонентов, кроме того, происходит сорбция связующего поверхностным слоем наполнителя. Использование эпоксидного или фенолоформальдегидного связующего обеспечивает максимальную скорость и глубину взаимодействия с полиоксадиазольными волокнами тканого наполнителя. A significant influence on the occurrence of the effect of frictional transfer of the polyoxadiazole component of the composite is exerted by the nature of the structure of the interfacial layer in the composite, depending on the chemical nature of the fibers of the woven filler and the polymer binder. The interfacial layer is formed due to the interaction of the binder with the filler with the formation of hybrid polymer layers consisting of fragments of both components, in addition, sorption of the binder by the surface layer of the filler. The use of an epoxy or phenol-formaldehyde binder provides maximum speed and depth of interaction with polyoxadiazole fibers of the woven filler.
Описанный композиционный материал характеризуется хорошей тепло- и температуропроводностью, что обеспечивает диссипацию тепла, выделяющегося в зоне трения, и способствует повышению износостойкости материала, таким образом, композит сохраняет работоспособность при жестких режимах нагружения и контактной температуре до 250oС. Кроме того, материал обладает стабильными триботехническими характеристиками при одновременном воздействии высоких давлений (около 50 МПа) и температур (около 250oС), при этом коэффициент трения практически не изменяется при увеличении температуры и давления (см. фиг.2 кривая В).The described composite material is characterized by good heat and thermal diffusivity, which ensures the dissipation of heat generated in the friction zone, and helps to increase the wear resistance of the material, thus, the composite remains operable under severe loading conditions and contact temperature up to 250 o C. In addition, the material has stable tribotechnical characteristics while exposed to high pressure (about 50 MPa) and temperatures (about 250 o C), the friction coefficient hardly edited nyaetsya with increasing temperature and pressure (see FIG. 2 curve B).
Технология изготовления антифрикционной износостойкой шайбы из предложенного композиционного материала включает в себя пропитку ткани смолой и последующее прессование при нагреве изделия с заданными геометрической формой и размерами. The manufacturing technology of an anti-friction wear-resistant washer from the proposed composite material includes impregnation of the fabric with resin and subsequent pressing when the product is heated with a given geometric shape and size.
При работе насоса рабочее колесо 3 ступени приводится во вращение относительно направляющего аппарата 2, при этом между наружной поверхностью шайбы 5 и поверхностью опорного бурта 4 образуется пара трения чугун нирезист-полиоксадиазольный композит, в которой происходит фрикционный перенос на чугунную деталь полиоксадиазольной составляющей композита и формирование на, по крайней мере, части чугунной поверхностности полимерного слоя, таким образом происходит самосмазывание трущихся поверхностей, что обеспечивает низкий коэффициент трения (около 0,10) при отсутствии на поверхностях каких-либо внешних смазочных компонентов. Кроме того, за счет снижения мощности трения обеспечивается также снижение рабочей температуры поверхности трения. Формирование на трущейся чугунной поверхности слоя из полиоксадиазольной составляющей композита практически сводит к нулю износ чугунной поверхности и существенно замедляет процесс коррозии, происходящей под действием попадающей в зону трения пластовой жидкости, что также положительно сказывается на износостойкости чугунной поверхности и повышает общую долговечность ступени насоса, а также позволяет производить капитальный ремонт насоса путем замены антифрикционных шайб 5 и осуществлять его повторную эксплуатацию с рабочими колесами и направляющими аппаратами, установленными в насосе при изготовлении. When the pump is operating, the impeller 3 of the stage is rotated relative to the guide apparatus 2, while between the outer surface of the washer 5 and the surface of the support collar 4, a friction pair is formed of a niresist-polyoxadiazole composite, in which friction is transferred to the cast iron part of the polyoxadiazole component of the composite and the formation on at least part of the cast iron surface of the polymer layer, thus self-lubrication of the rubbing surfaces, which ensures a low coefficient of fr Nia (about 0.10) on surfaces in the absence of any external lubricant components. In addition, by reducing the friction power, a decrease in the working temperature of the friction surface is also provided. The formation of a layer of the polyoxadiazole component of the composite on the rubbing cast iron surface practically reduces to zero wear on the cast iron surface and significantly slows down the corrosion process that occurs under the influence of the formation fluid falling into the friction zone, which also positively affects the wear resistance of the cast iron surface and increases the overall durability of the pump stage, as well as allows overhaul of the pump by replacing anti-friction washers 5 and re-operating it with working rings themselves and guides installed in the pump during manufacture.
Экспериментально установлено, что эффект фрикционного переноса полиоксадиазольной составляющей, необходимый для достижения указанного выше технического результата, проявляется только в том случае, если полиоксадиазольная составляющая композита взаимодействует с материалами, содержащими не менее 1 мас. % свободного углерода, такими как чугун типа нирезист или высокопрочный чугун с шаровидным графитом. На фиг.2 и 3 представлены кривые зависимостей изменения коэффициента трения и мощности трения от приложенной нагрузки для двух вариантов пар трения, построенные по результатам испытаний, где кривая А соответствует паре трения полиоксадиазольный композит - среднеуглеродистая коррозионно-стойкая сталь (40•13), а кривая В соответствует паре трения полиоксадиазольный композит - чугун нирезист. It was experimentally established that the effect of the frictional transfer of the polyoxadiazole component, necessary to achieve the above technical result, manifests itself only if the polyoxadiazole component of the composite interacts with materials containing at least 1 wt. % free carbon, such as Nresist cast iron or ductile iron. Figures 2 and 3 show the curves of the dependences of the change in the coefficient of friction and friction power on the applied load for two variants of friction pairs, constructed according to the test results, where curve A corresponds to the friction pair of a polyoxadiazole composite - medium carbon corrosion-resistant steel (40 • 13), and curve B corresponds to a pair of friction polyoxadiazole composite - cast iron niresist.
Кроме того, взаимодействие полиоксидиазольных волокон с металлом, содержащим значительное количество свободного углерода, существенно уменьшает абразивные свойства волокон. In addition, the interaction of polyoxydiazole fibers with a metal containing a significant amount of free carbon significantly reduces the abrasive properties of the fibers.
На некоторых режимах работы, например, во время его запуска при открытой задвижке осевые силы, действующие на рабочее колесо 3, могут быть направлены вверх, что приводит к так называемому "всплытию" рабочего колеса, верхний диск которого упирается в направляющий аппарат расположенной выше ступени, в этом случае шайба 6 работает аналогично шайбе 5. In some operating modes, for example, during its start-up with an open gate valve, the axial forces acting on the impeller 3 can be directed upward, which leads to the so-called “ascent” of the impeller, the upper disk of which abuts against the guide apparatus of the higher stage, in this case, the washer 6 works similarly to the washer 5.
Claims (28)
12. Пара трения по п. 11, характеризующаяся тем, что твердосмазочный наполнитель представляет собой графит.11. A friction pair according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the composite material contains at least 3 wt. % solid lubricant filler
12. The friction pair according to claim 11, characterized in that the solid lubricant filler is graphite.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002116657A RU2215206C1 (en) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | Friction couple and impeller of immersed multiple-impeller centrifugal pump provided with friction couple |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002116657A RU2215206C1 (en) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | Friction couple and impeller of immersed multiple-impeller centrifugal pump provided with friction couple |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2215206C1 true RU2215206C1 (en) | 2003-10-27 |
Family
ID=31989267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002116657A RU2215206C1 (en) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | Friction couple and impeller of immersed multiple-impeller centrifugal pump provided with friction couple |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2215206C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675156C2 (en) * | 2014-07-16 | 2018-12-17 | Х.Е.Ф. | Self-lubricating friction composite part |
| CN114278605A (en) * | 2021-12-13 | 2022-04-05 | 扬州大学 | Hub friction pair of vertical centrifugal pump with floating impeller |
-
2002
- 2002-06-24 RU RU2002116657A patent/RU2215206C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675156C2 (en) * | 2014-07-16 | 2018-12-17 | Х.Е.Ф. | Self-lubricating friction composite part |
| CN114278605A (en) * | 2021-12-13 | 2022-04-05 | 扬州大学 | Hub friction pair of vertical centrifugal pump with floating impeller |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5664890A (en) | Bearing arrangement having a polyimide graphite-fiber reinforced composite embedded therein | |
| Gu et al. | Influence of weave structures on the tribological properties of hybrid Kevlar/PTFE fabric composites | |
| Martsynkovskyy et al. | Technology support for protecting contacting surfaces of half-coupling—shaft press joints against fretting wear | |
| Evans et al. | Self-lubricating materials for plain bearings | |
| Nau | Mechanical seal face materials | |
| CN201053449Y (en) | Water-lubricated bearing | |
| US8967875B2 (en) | Bearing and method of inhibiting crack propagation in a bearing component | |
| RU2215206C1 (en) | Friction couple and impeller of immersed multiple-impeller centrifugal pump provided with friction couple | |
| EP0470155A1 (en) | Wear-resistant laminated articles. | |
| RU2274769C1 (en) | Stage of submersible multistage centrifugal pump | |
| CN112277399A (en) | Basalt fiber-based self-lubricating fabric liner material and preparation method thereof | |
| Choe et al. | Study of the endurance performance of composite journal bearings under the oil cut situation | |
| RU62672U1 (en) | FRICTION PAIR IN THE STEP OF A SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP | |
| US2983562A (en) | Oilless non-corrosive bearing | |
| Qiu et al. | Effect of ambient temperature on the formation mechanism of PTFE liner transfer film of spherical plain bearings | |
| JP2004514105A (en) | Plain bearing | |
| CN200985957Y (en) | Water lubricating silicon fossil ink thrust bearing | |
| CN113915158A (en) | Pump and method of operating the same | |
| Guseppe | Technology-driven design of MMC squeeze cast connecting-rods | |
| RU63003U1 (en) | SUBMERSIBLE DRIVE WASHER OF STEP OF SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP FOR OIL PRODUCTION | |
| BRPI0921224B1 (en) | bearing material, bearing and method for making a bearing | |
| CN204692329U (en) | Inlay curing carbon fiber graphite bearing | |
| KR100190237B1 (en) | Process of manufacturing carbon fiber reinforced composite material | |
| CN105299049A (en) | Carbon fiber-wound graphite bearing | |
| Rafique | Paper 15: Failures of Plain Bearings and Their Causes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090623 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110625 |