Буровий поршневий насос

1. Буровий поршневий насос, що містить буровий і гідравлічний блоки, корпус гідроблока з розміщеним у ньому робочим органом, а також пристрій для охолодження робочого органа, який відрізняється тим, що пристрій для охолодження робочого органа виконаний у вигляді окремої камери з охолоджувачем, яка охоплює зону виходу робочого органа з корпусу гідроблока і з'єднана з додатковою порожниною охолодження робочого органа, виконаного у вигляді порожнистого плунжера зі штовхальним штоком, який з'єднаний з направляючою втулкою, встановленою усередині корпусу гідроблока, і який має вихід у зону окремої камери з охолоджувачем. 2. Буровий поршневий насос за п.1, який відрізняється тим, що окрема камера з охолоджувачем виконана у вигляді циліндричного кожуха, закріпленого з ущільненням по торцю корпусу гідроблока і який має ущільнений отвір для проходу штока повзуна привідного блока. 3. Буровий поршневий насос за пп.1, 2, який відрізняється тим, що штовхальний шток одним кінцем з'єднаний з торцевой стінкою плунжера, а другим зі штоком повзуна привідного блока. Пропонована корисна модель відноситься до області конструкцій поршневих насосів і може бути використана в бурових поршневих насосах, застосовуваних при розробці нафтових і газових свердловин. До сучасних конструкцій поршневих насосів пред'являються вимоги високої надійності і ДОВГОВІЧНОСТІ вузлів приводного І гідравлічного блоків, безвідмовності роботи на всіх режимах експлуатації. Особливо високі вимоги пред'являються до бурових поршневих насосів, застосовуваним, наприклад, для нагнітання глинистого розчину при буравленні нафтових і газових свердловин. Тепловий режим таких насосів характеризується високими навантаженнями. Так, при досягненні (критичних) температур нагрівання в процесі роботи циліндро-поршневої пари настає катастрофічне зношування гумових ущільнень на поршні і вихід їх дження циліндро-поршневої пари, що має порожнину охолодження «водяну сорочку», виконану в складеній циліндровій втулці і з'єднану зі штуцером у нижній частині гідравлічної коробки і зі штуцером у верхній частині. Охолоджуюча вода надходить через штуцер у нижній частині гідравлічної коробки, омиває зовні внутрішню циліндрову втулку і виводиться через штуцер у верхній частині гідравлічної коробки, [см. А.С.Николич, «Поршневые буровые насосы», издво «Недра», 1973, стр.21-22] Найбільш близької" по технічній сутності і результату, що досягається, є конструкція бурового поршневого насоса, що містить приводний і гідравлічний блоки, корпус пдроблока з циліндровою • пяпи V чн'ачку ч ним nmnnfinPHn пял KOHcrravKum * ^_ J2 '" ^^ LO ^ з сторони диска повідомлена з кільцевою порожниною за допомогою радіального направляючого відводу в диску. Труба в зоні з'єднання з диском і штоком постачена відповідно двома маточинами і виконана у виді сорочки, що охоплює диск. [Патент Росії №2004847, 5 Р04В21/04,1993]. Підставою для вибору зазначеного патенту як прототипу є схема подачі мастильноохолоджувачої рідини безпосередньо на дзеркало ковзання циліндричної втулки, що забезпечує в порівнянні з конструкцією насоса, узятого як перший аналог, більш оптимальний тепловий режим циліндро-поршневої пари. При розгляді особливостей конструкції і роботи пристрою для охолодження робочого органа поршня і циліндрової втулки варто скасувати характер впливу мастил ьно-охолоджувачої рідини на зазначені елементи. У процесі роботи бурового поршневого насоса можливі обмивання й охолодження циліндропоршневої пари по частині периметра, наприклад, унаслідок неправильного регулювання елементів пристрою для охолодження робочого органа, чи взагалі припинення подачі охолоджувача унаслідок виходу з ладу електронасоса системи подачі охолоджувача. Крім цей обсяг подаваної охолодної рідини на дзеркало ковзання циліндрової втулки характеризується дробленням потоку на дрібні струмки, що знижує інтенсивність теплоотвода. Наявність рухливих деталей у пристрої для охолодження робочого органа погіршує умови роботи конструкції, зокрема, відбувається стирання шланга для підведення рідини. Усе це знижує експлуатаційну надійність насоса У зв'язку з цим в основу корисної моделі покладена задача - створити буровий поршневий насос, що має підвищену експлуатаційну надійність, шляхом зміни характеру впливу охолоджувача на робочий орган насоса і за рахунок технічного результату, що полягає в підвищенні інтенсивності і стабільності теплоотвода від робочого органа. Для рішення поставленої задачі у відомій конструкції бурового поршневого насоса, що містить приводний і гідравлічний блоки, корпус гідроблока з розміщеним у ньому робочим органом, а також пристрій для охолодження робочого органа, - пристрій виконаний у вигляді окремої камери з охолоджувачем, що охоплює зону виходу робочого органа з корпусу гідроблоку і з'єднаної з додатковою порожниною охолодження робочого органа, виконаного у вигляді порожнистого плунжера зі штовхальник штоком, що з'єднаний з направляючою втулкою, встановленої усередині корпусу гідроблока, і який має вихід у зону окремої* камери з охолоджувачем. Причому порожнистий плунжер у процесі роботи періодично висувається в окрему камеру з охолоджувачем, що охоплює зону виходу його з корпусу гідроблока. Таким чином, робочий орган порожнистий плунжер знаходиться в безупинному контакті з великим обсягом охолоджуючої рідини, що забезпечує безупинне охолодження тертьових деталей і підвищення інтенсивності і стабільності теплоотвода. Оптимальне конструктивне рішення окремої камери полягає у виконанні її у виді циліндричного кожуха, закріпленого з ущільненням у торці корпусу гідроблока і який має ущільнений отвір для проходу штока повзуна приводного блоку. Шток, що штовхає, одним кінцем з'єднаний з торцевой стінкою плунжера, а другим - зі штоком повзуна приводного блоку. Пропонована корисна модель пояснюється кресленням, на якому представлені: на Фіг. 1 - загальний вид пропонованого бурового поршневого насоса; на Фіг.2 - виносний елемент А на Фіг. 1, на якому представлені в розрізі окрема ізольована камера з охолоджувачем, порожнистий плунжер з додатковою порожниною охолодження й інші деталі гідравлічного блоку. Пропонований буровий поршневий насос має наступну конструкцію. На станині 1 установлений приводний блок 2 І гідравлічний блок 3, корпус гідроблоку 4 з розміщеним у ньому робочим органом, виконаним у виді порожнистого плунжера 5, що сполучається з направляючою втулкою 6, встановленої усередині корпуса гідроблоку 4. Пристрій для охолодження робочого органа виконано у виді окремої камери 7 з охолоджувачем 8, наприклад, водою, підводимой через штуцер 9, що охоплює зону виходу 10 робочого органа з корпуса гідроблоку 4 (показано пунктиром на Фіг.2). Порожнистий плунжер 5 містить додаткову порожнину охолодження 11 з охолоджувачем 8, сполучену з окремою камерою 7. Окрема камера 7 з охолоджувачем виконана у виді циліндричного кожуха, закріпленого з ущільненням на торці 12 корпуса гідроблоку 4 і який має ущільнений отвір 13 для проходу штока повзуна 14 приводного блоку 2. Порожнистий плунжер 5 містить шток, що штовхає, 15, з'єднаний одним кінцем з торцевою стінкою 16 порожнистого плунжера, а другим - зі штоком повзуна 14 приводного блоку 2. Пропонований буровий поршневий насос працює в такий спосіб. Порожнистий плунжер 5 робить зворотнопоступальне переміщення усередині корпуса гідроблоку 4 по направляючій втулці 6 під впливом штока, що штовхає, 15. переміщуваного штоком чсіїі у дида і ливіи мирижгшпі і і. і аі\. ном, робочий орган - порожнистий плунжер і ється безупинному охолодженню в процесі переміщення в корпусі гідроблоку 4, що с активному відводу тепла з нагрітих ділянок п нього плунжера і, отже, підвищенню надійь Ч 5 Фі УКРАЇНА (19) UA (11)7657 аз) U (51)7FO4B23/OO МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) БУРОВИЙ ПОРШНЕВИЙ НАСОС 1 (21)20040604646 (22)14.06.2004 (24) 15.07.2005 (46) 15.07.2005, Бюл. № 7, 2005 р. (72) Здор Геннадій Вікторович, Гордієнко Тетяна Вікторівна (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "НАУКОВО-ВИРОБНИЧЕ ПІДПРИЄМСТВО "ОСНАСТКА", Здор Геннадій Вікторович, Гордієнко Тетяна Вікторівна (57) і . Буровий поршневий насос, що містить буровий і гідравлічний блоки, корпус гідроблока з розміщеним у ньому робочим органом, а також пристрій для охолодження робочого органа, який відрізняється тим, що пристрій для охолодження робочого органа виконаний у вигляді окремої камери з охолоджувачем, яка охоплює зону виходу робочого органа з корпусу гідроблока і з'єднана з додатковою порожниною охолодження робочого органа, виконаного у вигляді порожнистого плунжера зі штовхальним штоком, який з'єднаний з направляючою втулкою, встановленою усередині корпусу гідроблока, і який має вихід у зону окремої камери з охолоджувачем. 2. Буровий поршневий насос за п.1, який відрізняється тим, що окрема камера з охолоджувачем виконана у вигляді циліндричного кожуха, закріпленого з ущільненням по торцю корпусу гідроблока і який має ущільнений отвір для проходу штока повзуна привідного блока. 3. Буровий поршневий насос за пп.1, 2, який відрізняється тим, що штовхальний шток одним кінцем з'єднаний з торцевой стінкою плунжера, а другим зі штоком повзуна привідного блока. Пропонована корисна модель відноситься до області конструкцій поршневих насосів і може бути використана в бурових поршневих насосах, застосовуваних при розробці нафтових і газових свердловин. До сучасних конструкцій поршневих насосів пред'являються вимоги високої надійності і довговічності вузлів приводного і гідравлічного блоків, безвідмовності роботи на всіх режимах експлуатації. Особливо високі вимоги пред'являються до бурових поршневих насосів, застосовуваним, наприклад, для нагнітання глинистого розчину при буравленні нафтових і газових свердловин. Тепловий режим таких насосів характеризується високими навантаженнями. Так, при досягненні (критичних) температур нагрівання в процесі роботи циліндро-поршневої пари настає катастрофічне зношування гумових ущільнень на поршні і вихід їх з ладу. У зв'язку з цим розроблено ряд конструкцій бурових поршневих насосів із пристроями для охолодження рухливого робочого органа. Так, наприклад, відомий буровий поршневий насос, що містить приводний і гідравлічний блоки, корпус гідроблока з розміщеної в ньому циліндропоршневої парою, а також пристрій для охоло дження циліндро-поршневої пари, що має порожнину охолодження «водяну сорочку», виконану в складеній циліндровій втулці і з'єднану зі штуцером у нижній частині гідравлічної коробки і зі штуцером у верхній частині. Охолоджуюча вода надходить через штуцер у нижній частині гідравлічної коробки, омиває зовні внутрішню циліндрову втулку і виводиться через штуцер у верхній частині гідравлічної коробки, [см. А.С.Николич, «Поршневые буровые насосы», издво «Недра», 1973, стр.21-22] Найбільш близької по технічній сутності і результату, що досягається, є конструкція бурового поршневого насоса, що містить приводний і гідравлічний блоки, корпус гідроблока з циліндровою втулкою і розміщеним у ній і закріпленим на штоку поршнем у вигляді сердечника з опорним буртом. Пристрій для охолодження циліндро-поршневої пари включає диск, закріплений на штоку і встановлений із зазором у циліндровій втулці з утворенням кільцевої порожнини між ним і опорним буртом сердечника поршня, причому кільцева порожнина за допомогою засобів підведення з'єднана з джерелом мастильно-охолодної рідини, а самі засоби підведення включають трубу, вхідний кінець якої закріплений на штоку і з'єднаний ео ю (О o> 7657 переходником із гнучким рукавом джерела мастильно-охолоджуваючої рідини, а її вихідний кінець закріплений на диску, при цьому порожнина труби з сторони диска повідомлена з кільцевою порожниною за допомогою радіального направляючого відводу в диску Труба в зоні з'єднання з диском і штоком постачена ВІДПОВІДНО двома маточинами і виконана у виді сорочки, що охоплює диск [Патент Роси №2004847, 5 Р04В21/04,1993] Підставою для вибору зазначеного патенту як прототипу є схема подачі мастильноохолоджувачої рідини безпосередньо на дзеркало ковзання циліндричної втулки, що забезпечує в порівнянні з конструкцією насоса, узятого як перший аналог, більш оптимальний тепловий режим циліндро-поршневої пари При розгляді особливостей конструкції і роботи пристрою для охолодження робочого органа поршня і циліндрової втулки варто скасувати характер впливу мастильно-охолоджувачої рідини на зазначені елементи У процесі роботи бурового поршневого насоса можливі обмивання й охолодження циліндропоршневої пари по частині периметра, наприклад, унаслідок неправильного регулювання елементів пристрою для охолодження робочого органа, чи взагалі припинення подачі охолоджувача унаслідок виходу з ладу електронасоса системи подачі охолоджувача Крім цей обсяг подаваної охолодної рідини на дзеркало ковзання циліндрової втулки характеризується дробленням потоку на дрібні струмки, що знижує інтенсивність теплоотвода Наявність рухливих деталей у пристрої для охолодження робочого органа погіршує умови роботи конструкції, зокрема, відбувається стирання шланга для підведення рідини Усе це знижує експлуатаційну надійність насоса У зв'язку з цим в основу корисної моделі покладена задача - створити буровий поршневий насос, що має підвищену експлуатаційну надійність, шляхом зміни характеру впливу охолоджувача на робочий орган насоса і за рахунок технічного результату, що полягає в підвищенні інтенсивності і стабільності теплоотвода від робочого органа Для рішення поставленої задачі у ВІДОМІЙ конструкції бурового поршневого насоса, що містить приводний і гідравлічний блоки, корпус пдроблока з розміщеним у ньому робочим органом, а також пристрій для охолодження робочого органа, - пристрій виконаний у вигляді окремої камери з охолоджувачем, що охоплює зону виходу робочого органа з корпусу пдроблоку і з'єднаної з додатковою порожниною охолодження робочого органа, виконаного у вигляді порожнистого плунжера зі штовхальник штоком, що з'єднаний з направляючою втулкою, встановленої усередині корпусу пдроблока, і який має вихід у зону окремої камери з охолоджувачем Причинно-наслідковий зв'язок між новою сукупністю ознак і технічним результатом полягає в наступному Окрема камера з охолоджувачем являє собою герметичний резервуар, постійно наповнений великим обсягом охолоджуваної рідини і сполучений з порожниною охолодження в порожнистому плунжері, що містить також значний обсяг охолоджувача Причому порожнистий плунжер у процесі роботи періодично висувається в окрему камеру з охолоджувачем, що охоплює зону виходу його з корпусу пдроблока Таким чином, робочий орган порожнистий плунжер знаходиться в безупинному контакті з великим обсягом охолоджуючої рідини, що забезпечує безупинне охолодження тертьових деталей і підвищення інтенсивності і стабільності теплоотвода Оптимальне конструктивне рішення окремої камери полягає у виконанні п у виді циліндричного кожуха, закріпленого з ущільненням у торці корпусу пдроблока і який має ущільнений отвір для проходу штока повзуна приводного блоку Шток, що штовхає, одним кінцем з'єднаний з торцевой стінкою плунжера, а другим - зі штоком повзуна приводного блоку Пропонована корисна модель пояснюється кресленням, на якому представлені на Фіг 1 - загальний вид пропонованого бурового поршневого насоса, на Фіг 2 - виносний елемент А на Фіг 1, на якому представлені в розрізі окрема ізольована камера з охолоджувачем, порожнистий плунжер з додатковою порожниною охолодження й ІНШІ деталі гідравлічного блоку Пропонований буровий поршневий насос має наступну конструкцію На станині 1 установлений приводний блок 2 і гідравлічний блок 3, корпус пдроблоку 4 з розміщеним у ньому робочим органом, виконаним у виді порожнистого плунжера 5, що сполучається з направляючою втулкою 6, встановленої усередині корпуса пдроблоку 4 Пристрій для охолодження робочого органа виконано у виді окремої камери 7 з охолоджувачем 8, наприклад, водою, підводимой через штуцер 9, що охоплює зону виходу 10 робочого органа з корпуса пдроблоку 4 (показано пунктиром на Фіг 2) Порожнистий плунжер 5 містить додаткову порожнину охолодження 11 з охолоджувачем 8, сполучену з окремою камерою 7 Окрема камера 7 з охолоджувачем виконана у виді циліндричного кожуха, закріпленого з ущільненням на торці 12 корпуса пдроблоку 4 і який має ущільнений отвір 13 для проходу штока повзуна 14 приводного блоку 2 Порожнистий плунжер 5 містить шток, що штовхає, 15, з'єднаний одним кінцем з торцевою стінкою 16 порожнистого плунжера, а другим - зі штоком повзуна 14 приводного блоку 2 Пропонований буровий поршневий насос працює в такий спосіб Порожнистий плунжер 5 робить зворотнопоступальне переміщення усередині корпуса пдроблоку 4 по направляючій втулці 6 під впливом штока, що штовхає, 15 переміщуваного штоком повзуна 14 приводного блоку 2 (показано стрілкою на Фіг 2) При ході поршня вправо (стосовно креслення, Фіг 2) порожній плунжер займає в окремій камері 7 положення, показане пунктиром (Фіг 2) Охолоджувач 8 робить інтенсивне відібрання тепла з нагрітого порожнистого плунжера 5 Попере 7657 дньо циліндрична стінка порожнистого плунжера 5 і направляюча втулка 6 прохолоджуються охолоджувачем у додатковій порожнині 11. Таким чином, робочий орган - порожнистий плунжер піддається безупинному охолодженню в процесі його переміщення в корпусі пдроблоку 4, що сприяє активному відводу тепла з нагрітих ділянок порожнього плунжера і, отже, підвищенню надійності і довговічності пропонованого бурового поршневого насоса. Пропонована корисна модель дозволяє значно підвищити надійність і довговічність бурового поршневого насоса і, у результаті, підвищити продуктивність при розробці нафтових і газових свердловин. Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601