1. Принцип действия и схема поршневого бурового насоса

Принцип работы насоса одностороннего действия (рис. 1.1) следующий. Через трансмиссию 1 от двигателя вращение передается коренному валу с кривошипами 2, на которых смонтированы шатуны 5, соединенные с ползунами 4.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение коренного вала в возвратно-поступательное ползуна 4, штока 5 и поршня 6. Поршень движется в цилиндре 7, в нижней части которого расположен всасывающий 10, а в верхней нагнетательный 8 клапаны. Полость всасывающего клапана через трубопровод соединена с приемной емкостью, заполненной раствором, а нагнетательного - с напорной линией.

При движении поршня вправо (к коренному валу) в рабочей камере 9 создается разрежение (рис.1.1), в результате которого возникает разница давления под и над клапаном, последний открывается и в камеру засасывается раствор. В этот период нагнетательный клапан закрыт под действием разности давлений над и под клапаном, так как в нагнетательном трубопроводе давление выше, чем в рабочей камере.

При ходе поршня влево (от коренного вала) в камере повышается давление, всасывающий клапан закрывается, как только давление внутри камеры станет выше давления во всасывающем трубопроводе нагнетательный клапан откроется, так как давление в камере будет выше давления в нагнетательном трубопроводе, происходит выталкивание жидкости.

Нетрудно заметить, что скорость поршня во время хода меняется от нуля в мертвой точке до максимума. Наибольшую скорость поршень имеет, когда кривошип перпендикулярен к шатуну. Поскольку нагнетание жидкости происходит за счет вытеснения ее из рабочей камеры поршнем, очевидно, количество жидкости, вытесняемой в единицу времени подача насоса, будет изменяться по тому же закону, что и скорость поршня, как показано на графике рис. 1.1

Рисунок 1.1- Принцип работы насоса одностороннего действия

2. Типы буровых насосов

Поршневые насосы с различными структурными схемами делятся на:

-прямодействующие двустороннего действия, двухцилиндровые паровые;

-приводные, двустороннего действия, двух- и трехцилиндровые;

-одностороннего действия с тремя, пятью и шестью цилиндрами.

2.1 Прямодействующие двухцилиндровые насосы

Насос состоит из гидравлической части, т. е. собственно поршневого двухцилиндрового насоса, и паровой горизонтальной двух- цилиндровой поршневой машины. Гидравлический и паровой цилиндры расположены на одной оси, а поршни укреплены на общем штоке. Подача раствора осуществляется попеременно то одним, то другим поршнем.

Этот насос весьма прост по конструкции, не требует каких-либо промежуточных трансмиссий, обладает гибкой характеристикой и большой равномерностью подачи, что позволяет применять насосы без компенсаторов.

Однако низкая экономичность (к. п. д. около 5%), высокий расход пара (до 60 кг/кВт), необходимость снабжения котлов чистой водой привели к тому, что в настоящее время насосы этого типа в буровых установках не применяются. Они уступили место приводным.

2.2 Приводные поршневые насосы двустороннего действия

С созданием мощных двигателей внутреннего сгорания, трансмиссий, способных передавать большие мощности, в буровых установках стали сначала применять приводные поршневые двухцилиндровые насосы двустороннего действия. Насос состоит из двух частей: гидравлической и трансмиссионной - приводной.

Приводная часть представляет собой кривошипно-шатунный механизм с ползуном, соединенным с зубчатым редуктором, сни- жающим частоту вращения коренного вала. Вращение и мощность от двигателя, установленного отдельно от насоса, передаются на тран- смиссионный вал, а от него через зубчатую передачу на главный кривошипный вал.

Несмотря на сложную конструкцию, большую неравномерность подачи, достигающую 55% и более, эти насосы благодаря большой экономичности получили широкое распространение. Большая пуль- сация мгновенной подачи является результатом преобразования вращательного движения в возвратно-поступательном кривошипно-шатунным механизмом. Для уменьшения вредного влияния пуль- сации подачи эти насосы применяют с диафрагменными ком- пенсаторами, амортизирующими колебание раствора.