Буровой поршневой насос одностороннего действия

 

Сущность изобретения: труба в зоне соединения с диском и штоком снабжена соответственно двумя ступицами и выполнена в виде рубашки, охватывающей шток. Диск зафиксирован относительно первой ступицы рубашки и снабжен дополнительными отводами в виде торцевых радиальных пазов, расположенных в угловом направлении по обе стороны направляющего отвода. Первая ступица в зоне соединения с диском снабжена отводами с угловой ориентацией, идентичной направлению направляющего и дополнительных отводов диска. Переходник гибкого рукава соединен с второй ступицей Переходник и направляющий отвод в диске выполнены в одной плоскости и ориентированы вертикально вверх Отводы в первий ступице выполнены в виде продольных пазов, переходящих в радиально направленные. Отводы первой ступицы и диска выполнены в пределах углов 30-45° по обе стороны от направляющего отвода диска. 2 злф-яы, 4 ил.

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4934566/29 (22) 18.03.91 (46) 15.12.93 Бюл. ¹ 45 — 46 (71) Производственное объединение Уралмаш" (72) Горонович Л.Н.; Корнильцев Ю.С. (73) Акционерное общество открытого типа Уральский завод тяжелого машиностроения" (54) БУРОВОЙ ПОРШНЕВОЙ НАСОС ОДНОСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ (57) Сущность изобретения: труба в зоне соединения с диском и штоком снабжена соответственно двумя ступицами и выполнена в виде рубашки, охватывающей шток Диск зафиксирован относительно первой ступицы рубашки и снабжен дополнительными отводами в виде торцевых радиальных (в) RU (и) 2О04847 CI (51) 5 Р 04 В 21 04 пазов, расположенных в угловом направлении по обе стороны направляющего отвода. Первая сту— лица в зоне соединения с диском снабжена отводами с угловой ориентацией, идентичной направлению направляющего и дополнительных отводов диска. Переходник гибкого рукава соединен с второй ступицей. Переходник и направляющий отвод в диске выполнены в одной плоскости и ориентированы вертикально вверх. Отводы в flepsvA ступице выполнены в виде продольных пазов, переходящих в радиально направленные. Отводы первой ступицы и диска выполнены в пределах углов 30 — 45 по обе стороны от направляющего отвода диска. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

2004847

20

45

55

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к буровым поршневым насосам одностороннего действия, для которых по условиям эксплуатации требуется подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) к цилиндропоршневой паре.

Известен буровой поршневой насос одностороннего действия, содержащий цилиндровую втулку и размещенный в ней поршень, выполненный в виде сердечника с опорным буртом и манжеты и установленный на штоке, снабженном буртом со стороны опорного бурта сердечника поршня, и кольцевую полость, сообщенную с системой подвода СОЖ, Кроме того, в опорном бурте сердечника поршня выполнены специальные каналы, по которым СОЖ под давлением подается в упомянутую кольцевую полость, имеющую небольшой обьем, при этом давление СОЖ, с которым она подается в кольцевую полость бурта сердечника поршня, намного мекьше давления бурового раствора во время его нагнетания, Недостаток такого насоса состоит в том, что малый объем кольцевой полости и нарушение его геометрии по мере износа, а также недостаточное давление СОЖ не позволяют поддерживать стабильную и равномерную подачу СОЖ по всему периметру поршня, Известен буровой поршневой насос одностороннего дсйствия, который содержит станину, приводной и гидравлический блоки, раму, цилиндропоршневую пару, шток и систему подачи СОЖ. Поршень, размещенный в цилиндровой втулке, содержит эластичную манжету и сердечник с опорным буртом, между опорными буртаь «сердечника и штока смонтирован диск, причем, между наружным диаметром диска и внутренним диаметром цилиндровой втулки выполнен кольцевой зазор, а между торцами сердечника и диска образована кольцевая полость, которая сообщается с системой подвода СОЖ при помощи отверстия, выполненного в опорном бурте штока.

Подвод СОЖ от неподвижного коллектора системы подачи СОЖ в кольцевую полость выполнен при помощи трубки, расположенной вдоль штока и соединекной одним концом с отверстием в опорном бурте штока, а другим — с переходником. Переходник закреплен на движущемся штоке и соединен с неподвижным коллектором при помощи шарнира с вертикальной осью и гибкого рукава.

В процессе возвратно-поступательного движения штока в теле рукава возникают знакопеременные изгибающие напряжения. При этом существует идеальное поло>кение штока, когда ось шарнира располагается строго вертикально, В этом случае изгибающие напряжения возникают. только в дугообразной средней части рукава, а в месте соединения рукава с шарниром (в заделке рукава) изгибающие напряжения отсутствуют, Однако при монтаже штока и поршня такого положения добиться практически невозможно. Поэтому в реальных условиях в заделке рукава всегда имеются изгибающие напряжения, Причем, чем больше угол отклонения оси шарнира от вертикали, тем выше знакопеременные изгибающие напряжения в заделке рукава и соответственно меньше срок службы рукава, Разрыв рукава приводит к нарушению нормального режима работы насоса и его отказу, Внезапный отказ насоса можно предотвратить путем профилактической замены рукавов в системе подвода СОЖ, что приводит к соответствующему увеличению эксплуатационных расходов, Другой причиной внезапного отказа насоса может стать попадакие случайных мелких предметов в канал системы подвода

СОЖ, Случайные мелкие предметы вносятся в смазочно-охлаждающую жидкость вместе с буровым раствором, который в небольших количествах сливается в штоковую камеру Б (см, фиг, 1) при каждой замене изношенной цилиндропоршневой пары. В штоковой камере Б буровой раствор смешивается с

СОЖ. Тяжелые твердые частицы осаждаются в баке системы подачи СОЖ, легкие частицы вовлекаются в циркуляцию, Детали системы подвода СОЖ, установленные на штоке и совершающие со штоком возвратно-поступательное движение внутри цилиндровой втулки, имеют внутренний диаметр (диаметр канала) в пределах 6 — 8 мм. Увеличить диаметр трубки, переходников не представляется возможным ввиду ограниченности радиальных размеров штока и деталей цилиндропоршневой пары. В результате система подвода СОЖ, включающая несколько деталей с малым условным проходом, соединенных под углом через переходники, в реальных условиях нередко становится причиной отказа бурового насоса.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности бурового поршневого насоса одностороннего действия, а также улучшение монтажеспособности и условий технического обслуживания насоса без увеличения эксплуатационных расходов.

Это достигается тем, что в буровом поршневом насосе одностороннего действия, 2004847

30

55 содержащем цилиндровую втулку с размещенным в ней и закрепленным на штоке поршнем в виде сердечника с опорным буртом, диск, закрепленный на штоке и установленный с зазором в цилиндровой втулке с образованием кольцевой полости между ним и опорным буртом сердечника поршня, причем кольцевая полость при помощи средств подвода сообщена с источником

СОЖ, а сами средства подвода включают трубу, входной конец которой закреплен на штоке и соединен переходником с гибким рукавом источника СОЖ, а ее выходной конец закреплен на диске, при этом полость трубы со стороны диска сообщена с кольцевой полостью при помощи радиального направляющего отвода в диске, труба в зоне соединения с диском и штоком снабжена соответственно двумя ступицами и выполнена в виде рубашки, охватывающей шток, диск зафиксирован относительно первой ступицы рубашки и снабжен дополнительными отводами в виде торцевых радиальных пазов, расположенных в угловом направлении по обе стороны направляющего отвода, первая ступица в зоне соединения с диском снабжена отводами с угловой ориентацией, идентичной направлению направляющего и дополнительных отводов диска, переходник гибкого рукава соединен со второй ступицей, при этом переходник и направляющий отвод в диске выполнены в одной плоскости и ориентированы вертикально вверх. Кроме того, отводы в первой ступице выполнены в виде продольных пазов, переходящих в радиально направленные, при этом отводы первой ступени и диска выполнены в пределах углов 30 — 45 по обе стороны от направляющего отвода диска.

По сравнению с известными техническими решениями предлагаемый буровой поршневой насос одностороннего действия обладает следующими преимуществами: включение в конструкцию насоса дополнительного устройства — рубашки позволяет улучшить монтажеспособность и условия технического обслуживания насоса, а также повысить надежность и долговечность насоса за счет обеспечения оптимального рабочего положения гибких рукавов системы подачи СОЖ; одновременно использование в качестве канала для подвода СОЖ к цилиндропоршневой паре кольцевого пространства, образованного рубашкой, охватывающей шток по всей его длине между опорными буртами сердечника и штока позволяет увеличить надежность и долговечность цилиндропоршневой пары и насоса в целом за счет исключения из системы подвода СОЖ труб и переходников с малым условным проходом, уменьшения общей длины трубопровода системы подвода СОЖ, а также существенного увеличения суммарного условного прохода канала для прохода СОЖ вдоль оси штока в условиях ограниченных габаритных размеров; применение на торце диска направляющего отвода и фиксация диска относительно рубашки, обеспечивающая расположение в одной плоскости подвода СОЖ и направляющего отвода, позволяет устранить риск отказа цилиндропоршневой пары, а следовательно, и насоса в условиях недостаточной квалификации обслуживающего персонала.

Указанные преимущества повышают надежность, долговечность, улучшают монтажеспособность и условия технического обслуживания насоса без увеличения эксплуатационныхых расходов.

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающее заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия", На фиг, 1 изображен буровой поршневой насос одностороннего действия; на фиг.

2 — в увеличенном масштабе показаны цилиндропоршневая пара и шток бурового поршневого насоса одностороннего действия; на фиг. 3 — установка диска и ступицы со; на фиг. 4 — направляющий отвод и пазы на торце диска, совмещенные с пазами на ступице.

Буровой поршневой насос одностороннего действия (фиг. 1) содержит станину 1, приводной 2 и гидравлический 3 блоки, раму

4, цилиндропоршневую пару 5, шток 6, систему подачи СОЖ 7. Цилиндропоршневая пара (фиг. 2) включает цилиндровую втулку

8 и размещенный в ней поршень 9, выполненный в виде сердечника с опорным буртом 10 и установленной на сердечнике эластичной манжеты 11. Шток 6 снабжен диском 12, установленным в цилиндровой втулке 8 с зазором "а". Под диском между опорными буртами 10 и 13 соответственно сердечника и штока установлена рубашка

14 с минимальным зазором "б", достаточным для ее поворота относительно оси штока 6, Рубашка 14 выполнена в виде трубы со ступицами на концах, через ступицу 15 выполнен подвод СОЖ через резьбовое отверстие 16 при помощи переходника гибкого рукава 17. кольцевая полость между штоком

2004847

15

40 и ступицей.15 уплотнена эластичным кольцом 18. Через ступицу 19 (фиг. 3), расположенную со стороны поршня 9, выполнены отводы СОЖ в кольцевую полость "В" в виде продольных пазов 20, переходящих в радиарьные пазы 21. Диск 12 снабжен направляющим отводом 22 и пазами 23 на торце, при этом направляющий отвод 22 и пазы 23 совмещены с пазами 20 и 21, выполненными на ступице 19; Диск 12 зафиксирован относительно ступицы 19 при помощи шпонки 24 таким образом, что нап равляющий отвод 22, один из отводов 20 и 21 ступицы и реэьбовое отверстие 16 подвода СОЖ {фиг. 2) расположены в одной плоскости и ориентированы вертикально вверх.

В процессе сборки насоса, а также во время профилактических ремонтов гидравлической части насоса шток 6 в сборе с поршнем 9 и рубашкой 14 монтируются в ципиндровой втулке произвольно, затем при помощи рычага, установленного в отверстие 25, рубашка 14 поворачивается таким образом, чтобы ось резьбового отверстия:16 заняла вертикальное положение, при этом направляющий отвод 22 на торце диска 12 также займет вертикальное положение. Крезьбовомуотверстию 16присоединяется переходник гибкого рукава 17.

Расположение переходника гибкого рукава в вертикальной плоскости, проходящей через ось штока, совершающего возвратнопоступательное движение, позволяет снизить напряжения в теле рукава и повысить его срок службы.

В процессе работы бурового поршневого насоса одностороннего действия цилиндропоршневая пара 5 подвзргается интенсивному гидроабразивному износу.

При обмыве и охлаждении зеркала скольжения цилиндровой втулки по части периметра, например только в нижней ее части, или поекращении подачи СОЖ вследствие выхода из строя электронасоса системы подачи СОЖ долговечность цилиндропоршневой пары снижается в 8-10 раэ. Поэтому в управляющей цепи привода насоса выполнена блокировка, обеспечивающая отключение привода бурового насоса при выходе из строя электронасоса системы подачи

СОЖ.

При эксплуатации бурового насоса возможно случайное уменьшение подачи СОЖ при работающем электронасосе, например вследствие неправильной регулировки подачи при помощи вентиля на коллекторе 27 (фиг. 1). В этом случае обмыв и охлаждение цилиндропоршневой пары по части периметра не будут исключены, так как СОЖ по направляющему каналу 22 (фиг. 3) будет подводиться с небольшим напором к самой высокой точке кольцевой полости "В" вследствие разбрызгивания СОЖ в верхней части кольцевой полости цилиндровая втулка будет обмываться стекающей жидкостью и охлаждаться по всей поверхности скольжения.

При пуске в работу поршневого насоса одностороннего действия первым автоматически включается электронасос системы подачи СОЖ, затем через 10-20 с включается буровой насос.

Электронасос забирает СОЖ из бака 26 (фиг, ) и подает через коллектор 27 системы подачи СОЖ 7 к цилиндропоршневой паре

5, Через переходник гибкого рукава 17{фиг.

2) кольцевой канал Т" и далее через продальные пазы 20 {фиг. 3) и радиальные пазы

21 СОЖ поступает в кольцевую полость "В", заполняя весь обьем. Отработанная СОЖ сливается через кольцевой зазор "а" в штоковую камеру "Б" (фиг. 1) и далее в бак 26.

Цикл повторяется.

{56) Авторское свидетельство СССР

М 747214, кл. F 04 В 21/04, 1979, 10

2004847

7б

Аг l

Формула изобретения

1. БУРОВОЙ ПОРШНЕВОЙ НАСОС

ОДНОСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ, содержащий цилиндровую втулку с размещенным в ней и закрепленным на штоке поршнем в виде сердечника с опорным буртом, диск, закрепленный на штоке и установленный с зазором в цилиндровой втулке с образованием кольцевой полости между ним и опорным буртом сердечника поршня, причем кольцевая полость при помощи средств подвода сообщена с источником смазочно-охлаждающей жидкости, а сами средства подвода включают трубу, входной конец которой закреплен на штоке и соединен переходником с гибким рукавом источника смазочно-охлаждающей жидкости, а ее выходной конец закреплен на диске, при этом полость трубы со стороны диска сообщена с кольцевой полостью при помощи радиального направляющего о вода в диске, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности насоса и улучшения условий его обслуживания, труба в зоне соединения с диском и штоком снабжена соответственно двумя ступицами и выполнена в виде, рубашки. охватывающей шток, диск зафиксирован относительно первой ступицы рубашки и снабжен дополнительными отводами s виде торцевых радиальных пазов, расположенных в угловом направлении по обе стороны направляющего отвода, первая ступица в зоне соединения с диском

10 снабжена отводами с угловой ориентацией, идентичной направлению направляющего и дополнительных отводов диска, переходник гибкого рукава соединен с второй ступицей, при этом переходник и на"5 правляющий отвод в диске выполнены в одной плоскости и ориентированы вертикально вверх, 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что

20 отводы в первой ступице выполнены в виде продольных пазов, переходящих в ради- ально направленные.

3. Насос по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отводы первой ступицы и диска

2 выполнены в пределах углов 30- 45 по обе стороны от направляющего отвода диска.

2004847

Уиг. 5

Составитель В.Глушкина

Редактор W.Ôåäoðoâà Техред МЛоргентал Корректор А,Мотыль

Заказ 3392

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Произволс воино-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101