Рис. 1. Кинематическая схема трехплунжерного насоса

На нормальную работу насоса большое влияние оказывает высота всасывания, которая по возможности должна быть наименьшей. Высота всасывания зависит от высоты местности над уровнем моря, температуры жидкости, числа ходов поршня, длины всасывающего трубопровода и от массы жидкости. При увеличении значений перечисленных параметров высота всасывания снижается. Теоретически высота всасывания не более 10 м, практически — не более 7—8 м.

В колонковом бурении находят применение поршневые насосы, двухцилиндровые двойного действия: ПГрИ, 9МГр, НБ32, НГр-250/50.

За последнее время все больше внедряются в практику работ плунжерные насосы типа НБ: НБ1-25/16, НБ2-63/40, НБЗ-120/40, НБ4-320/63, ИБ5-320/100. Техническая характеристика плунжерных буровых насосов приведена в табл. 13.

Буровой насос 11ГрИ — приводной поршневой, двухцилиндровый с цилиндрами двойного действия, состоит из двух основных частей — приводной и гидравлической, соединенных между собой и смонтированных на общей раме.

1. Гидравлическая часть насоса состоит из монолитного чугунного блока цилиндров, сменных цилиндровых втулок, поршней, штоков с резиновыми уплотнениями, при выходе из камер гидроблоков клапанов, приемного коллектора, воздушного колпака, предохранительного клапана и трехходового крана. Поршни перемещаются в сменных цилиндровых втулках, которые вставляются через крышки 6 и закрепляются нажимным болтом. Уплотнение цилиндровых втулок осуществляется резиновыми прокладками. Между прокладками расположено кольцо с прорезанными в нем пазами и отверстиями. При промыве уплотнения через отверстия в кольце пробрызгивается жидкость и через отверстие в стенке блока цилиндров выбрасывается наружу, что сигнализирует о повреждении уплотнения. Уплотнение цилиндровых крышек осуществляется резиновыми кольцами круглого сечения, вставляемыми в канавки крышек. Поршни надеваются на конические поверхности штоков и крепятся гайкой со шплинтом. Клапаны насоса тарельчатого типа с резиновыми уплотнениями и с нижним перьевым направлением, всасывающие и нагнетательные клапаны, одинаковые по размерам и конструкции, полностью взаимозаменяемые.

Стальное седло клапана, имеющее коническую наружную поверхность, вставляется в коническое гнездо блока цилиндров.

На клапанной коробке установлен воздушный колпак с предохранительным клапаном, предназначенный для гашения колебаний в нагнетательной магистрали.

Предохранительный клапан поршневого типа обеспечивает безопасность работ при всех сменных цилиндровых втулках. При повышении в нагнетательной линии давления сверх нормы шпилька срезается, поршень перемещается, открывает сливное отверстие и давление резко снижается.

2. Приводная часть насоса представляет собой кривошипно-шатунныи механизм с зубчатым редуктором закрытого типа, Все элементы приводной части расположены в общем литом корпусе.

Зубчатый редуктор состоит из ведущего трансмиссионного вала-шестерни с закрепленным на нем шкивом и ведомой шестерни эксцентрикового вала. Трансмиссионный вал установлен в верхней части корпуса на двух конических- роликовых подшипниках.

Ведомый вал представляет собой цельнолитой с зубчатым венцом эксцентриковый вал, устанавливаемый в корпусе на конических роликоподшипниках. На эксцентриках ведомого вала на радиальных роликоподшипниках монтируются шатуны. Шатун своей малой головкой через биметаллическую втулку и палец соединяется с крейцкопфом.

Для доступа к узлам приводной части насоса имеется съемная крышка с маслоуказателем. Через боковые окна в станине, закрываемые легкосъемными крышками, осуществляется разборка и сборка крейцкопфов с шатунами, осмотр поверхностей трения направляющих крейцкопфов.

Штоки поршней соединяются с крейцкопфами резьбовыми втулками. Уплотнение штоков осуществляется: со стороны гидравлической части посредством самоуплотняющих резиновых манжет; со стороны приводной части — посредством резиновой набивки сальника. Чрезмерная затяжка сальников ведет к преждевременному износу штоков и уплотнений. На каждом штоке укреплен резиновый диск-отбойник, препятствующий попаданию глинистого раствора в сальники приводной части и на направляющие крейцкопфов.

Смазываются все детали приводной части маслом, заливаемым в картер станины. Зубчатая передача смазывается окунанием в масляную ванну, мотылевые и опорные подшипники коренного и опорные подшипники трансмиссионного валов смазываются разбрызгиванием. Направляющие крейцкопфов, а также пальцы крейцкопфов смазываются маслом.

Рис. 2. Буровой насос

Насосная установка НБ2-63/40 разработана СКВ ВПО «Союзгеотехннка» и предназначена для промывки скважин водой и глинистыми растворами. Она может применяться при бурении скважин до 200 м твердосплавными и алмазными коронками диаметрами 36, 46, 59 и 76 мм.

Установка НБ2-63/40 состоит из трехплунжерного, горизонтального, однородного действия насоса и двухскоростного электродвигателя А02-42-6/4 мощностью 2,1/3,0 кВт с частотой вращения 1000/1500 об/мин, смонтированных на общей раме. Передача клиноременная.

Насос состоит из гидравлической и механической частей. В механическую часть входят двухскоростная коробка передач с механизмом и рукояткой переключения и кривошипно-шатунные механизмы, сообщающие плунжерам возвратно-поступа-тельное движение. В гидравлическую часть входят быстросъемные сальниковые стаканы с плунжерами, три всасывающих и напорных клапана, предохранительный клапан, сбросной вентиль и манометр с демпфирующим устройством. Для уплотнения плунжеров используют резиновые манжеты 45×65 или мягкую сальниковую набивку квадратного сечения.

Основным достоинством насосной установки является возможность оперативного регулирования подач 16—63 л/мин с помощью встроенной коробки передач и двухскоростного электродвигателя.

Насосная установка НБЗ-120/40 разработана СКВ ВПО «Со-юзгеотехника» и предназначена для промывки буровых скважин водой и глинистым раствором. Насос может быть использован установками соответствующих типоразмеров (УКБ-200/300—УКБ-300/500) при бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые долотами шарошечного и режущего типов, твердосплавными, дробовыми и алмазными коронками.

Установка выпускается в двух исполнениях: с приводом от электродвигателя (исполнение I); без электродвигателя под дизельный привод (исполнение II).

Насос НБЗ-120/40 состоит из двух основных частей — приводной и гидравлической, соединенных между собой при помощи шпилек. В корпусе гидравлической части насоса находятся три всасывающих клапана с седлами. Клапаны нагружены витыми пружинами. Пружины нагнетательных клапнов верхними торцами упираются в крышки, а пружины всасывающих клапанов — в планки, установленные и зафиксированные в кольцевой проточке корпуса гидроблока. Крышки всасывающих и напорных клапанов уплотнены круглыми резиновыми кольцами. Конические седла уплотнены также круглыми резиновыми кольцами. Тарельчатые клапаны состоят из тарели с нижним перьевым направлением, резинового конического уплотнения, укрепленного на тарели прижимной гайкой с шайбой. К корпусу гидроблока со стороны привода крепятся три быстросъемных узла «сальник с плунжером». Плунжеры в этих узлах уплотнены резиновыми манжетами. При необходимости замены изношенных деталей узла «сальник с плунжером» с насоса снимается целиком узел и заменяется запасным. Хвостовики плунжеров соединены с хвостовиками ползунов кривошипно-шатунных механизмов с помощью быстросъемных хомутов. В корпусе приводной части насоса расположены входной вал-шестерня, эксцентриковый вал. Корпус приводной части выполнен с учетом возможности установки входного вала с любой стороны.

Уплотняющие манжеты 25 препятствуют выносу масла из корпуса привода ползунами и проникновению посторонних веществ в корпус.

Корпус залит маслом до уровня контрольной пробки. В летнее время заливается масло индустриальное, зимой — масло индустриальное 30. Смазка деталей и механизмов приводной части насоса осуществляется разбрызгиванием при помощи крыльчатки, укрепленной на эксцентриковом валу. Контроль за состоянием механизмов приводной части насоса и заливка масла осуществляются через окно, закрытое крышкой.

Насос буровой как I, так и II исполнений комплектуется линией всасывания и линией нагнетания с манометром. Всасывающая линия насоса снабжена воздушным колпаком, через который при необходимости можно производить заливку насоса Линия нагнетания включает в себя предохранительный клапан — пружинный дифференциальный. Для контроля давления на гибком шланге установлен манометр, который снабжен разделителем от попадания в него перекачиваемой жидкости. Нагнетательный шланг крепится к корпусу с помощью штуцера, имеющего откидные болты. Седло и клапан изготовлены из твердого сплава ТМ-20, что обеспечивает их достаточно высокую долговечность при работе на высокоабразивных жидкостях. Клапан соединен со штоком, позволяющим производить принудительный подъем его и в случае необходимости произвести слив жидкости из нагнетательной линии при остановке насоса. Для ликвидации колебания стрелки в системе защиты манометра предусмотрены демпфирующие устройства. Полость трубки манометра, шланга и разделителя заполняется гидротормозной жидкостью ГТЖТУ 482—63.

Рис. 3. Насос НБЗ-120/40

Рис. 4. Линия нагнетания

Рис. 5. Насосная установка НБ4-320/63

При необходимости демонтажа манометра с насоса снимается целиком вся система без разборки.

Насос буровой НБЗ-120/40 в исполнении I для своего монтажа не требует сооружения специального фундамента; насос буровой НБЗ-120/40С в исполнении II требует обязательного крепления к основанию буровой.

В комплект поставки насоса входят: принадлежности — съемник для сальника и съемник седел клапанов; инструмент и запасные части.

Насосная установка НБ4-320/63 разработана СКВ ВПО «Союзгеотехника» и используется станками (УКБ-300/500, УКБ-1200/2000 и др.) при бурении всеми типами породоразрушающего инструмента. При этом можно использовать бурильные трубы диаметром 42; 50 и 63,5 мм.

Насосная установка НБ4-320/63 укомплектована асинхронным электродвигателем А2-72-6 мощностью 22 кВт, напряжением 220/380 В. Вращение от электродвигателя к насосу передается тремя приводными ремнями типа В-2800Т, которые закрыты ограждением. Насос установлен на раме, которая соединена болтами с рамой.

Насос трехплунжерный, реверсивный, горизонтальный с прямоточной гидравлической частью, которая позволяет достигнуть высоких гидравлических показателей. Насос состоит из гидравлической и приводной частей.

В камерах гидравлической части находятся клапаны и седла. Клапаны тарельчатые, с резиновым протектором на тарели, нагружены цилиндрическими витыми пружинами.

К корпусу гидроблока прикреплены три быстросъемных узла «сальник с плунжером». Плунжеры уплотнены резиновыми манжетами. При значительном износе плунжера в качестве уплотнения может применяться сальниковая набивка сечением 13×13 мм. Внутри приводной части насоса помещены трехступенчатая коробка скоростей и кривошипно-шатунные механизмы, ползуны которых соединены с плунжерами при помощи быстросъемных хомутов. Такое соединение обеспечивает оперативную сборку-разборку узла «сальник с плунжером». На замену узла требуется не более 20 мин.

Смазка механической части осуществляется шестеренным маслонасосом Г11-11. Доступ к механизму привода насоса и заливка масла в картер идут через люк в корпусе. Слив отработанного масла производится через специальное отверстие с пробкой.

Насос снабжен пружинным предохранительным дифференциальным клапаном, седло и наконечник которого изготовлены из твердого сплава, это обеспечивает длительный срок службы при их работе на высокоабразивных жидкостях.

Для контроля за давлением имеется манометр, который смонтирован на гибком бронированном шланге и расположен на буровой в месте, удобном для наблюдения за его показаниями. У манометра имеется система защиты от проникновения в него перекачиваемой жидкости и от пульсации давления промывочной жидкости.

В комплект поставки входят насосная установка, запасные части и инструмент.

Насос НБ5-3201100 разработан СКВ ВПО «Союзгеотехника». Он может быть использован станками соответствующих типоразмеров УКБ7-1200/2000, УКБ8-2000/3000 при бурении геологоразведочных скважин вращательным и ударно-вращательным способами на твердые полезные ископаемые долотами шарошечного и режущего типов, твердосплавными и алмазными коронками, с промывкой глинистым раствором, водой и эмульсиями.

В конструктивном отношении насос НБ5-320/100 аналогичен насосу НБ4-320/100. Отличительной особенностью этого насоса является принудительная промывка межманжетной полости уплотнения плунжеров.