Основные физико-механические показатели эластомера

Эластомер должен обладать достаточной твердостью, быть стойким к воз­дейст­вию жидких и газообразных агрессивных сред, уменьшение массы образ­ца не допускается.

Транспортирование и монтаж оборудования можно производить в за­по­ляр­ных районах и в районах с тропическим климатом. Эластомер должен удов­лет­во­рять и этим специфическим требованиям.

Специальных исследований требует проблема газостойкости эластомера, т.е. стойкости к проникновению газов

При сравнении газопроницаемости различных синтетичес­ких каучуков уста­­новлено, что удельная газопроницаемость нитрильного синтетического кау­чука (СКН) в 20 раз больше фторокаучука. Однако при насыщении образцов угле­кислотой, которая по своему действию на СК близка к нефтяным попут­ным га­зам, наименьшему разрушению подвергаются образцы, обладающие большей га­зопроницаемостью. Это объясняется возможностью молекул газа выходить из меж­молекулярной решетки, не разрушая ее при резком снижении давления окру­жа­ющей среды, что происходит при подъеме насоса из скважины но время ре­монта.

Большое значение при выборе эластомера имеет коэффици­ент трения элас­то­мера по металлу. С этой точки зрения могут быть рекомендованы фто­ро­кау­чу­ки и полиуретаны.

Одним из специфических свойств эластомера является его твердость. Это свойст­во характерно не само по себе, а служит контролируемым выразителем сум­мы других физико-механичес­ких показателей, которые в готовом изделии про­контролировать бывает невозможно.

Показатели теплостойкости связаны с показателем твердости обычной за­ви­симостью: теплостойкость твердых эластомеров выше, чем более мягких.

С точки зрения повышения напорности насоса повышение твердости являет­ся полезным свойством, оно совпадает и с по­вышением теплостойкости. Одна­ко наиболее износостойки мяг­кие синтетические каучуки.

Таким образом, для износостойкой модификации насоса не­обходимы обой­мы в специальном исполнении.

После вопроса крепления к металлу износостойкость является наиболее важ­ным из требований, предъявляемых к эластомеру.

Стойкость к истиранию полиуретановых каучуков в несколь­ко раз выше стой­кости нитрильных. Однако проблема трения и износа трущихся пар с учас­тием механических примесей сложна и требует больших усилий для ее исс­ле­до­вания и решения. Пока наиболее износостойкая пара — хром по эластомеру.

Обоймы, покрытые изнутри эластомером, изготовляют, как правило, в пресс-форме. Эластомер заполняет форму и подвергается вулканизации. С по­мощью литьевых стержней с правым и левым направлением винтовых спира­лей формуются соответствую­щие обоймы — правые или левые. Перед сборкой качество и размер обойм контролируется гладкими цилиндрическими калибра­ми.

Контроль качества эластомера осуществляется с помощью сви­детелей — образцов эластомера, изготовляемых в той же пресс-форме одновременно с изделием. По торцам обоймы контроли­руется твердость эластомера.

Стабильность химического состава и физико-механических свойств элас­томера и строгое соблюдение технологического регламента на всех операциях обеспечивают гарантированный ресурс насоса.

Винт. Наиболее технологически простым является однозаходный винт с по­перечным сечением в виде правильного круга.

Винт может быть изготовлен из стали, легированной хромом, или из тита­но­во­го сплава, который примерно в 1,7 раза легче стали и не уступает ей по проч­ности. Выигрыш в массе позволяет во столько же paз снизить нагрузку на элас­томер от центробежной силы при вращении винта. Обрабатывается винт на то­­кар­ном станке, обычно с приспособлением для вихревой нарезки что поз­во­ляет получить высокую точность при наиболее высокой производительности тру­да. Поверхности винта должны удовлетворять требованиям высокой твер­дос­ти и чистоты обработки. Эти условия выполняются нанесением на по­верх­ность твердого слоя хрома и его полированием в специальном приспособлении.

Сборка сдвоенных насосов. При сборке сдвоенного насоса ра­бочие пары обой­ма — винт (как левые, так и правые) подбира­ются по возможности с оди­на­ковым монтажным натягом. Пос­ледний рассчитывается с учетом тем­пе­ра­тур­но­го исполнения насоса. Если насос предназначен для работы в скважинах с по­­вы­шенной температурой жидкости, натяг уменьшается и дол­жен быть пре­дус­мотрен предварительный зазор. Этот зазор при нагреве насоса в скважине бу­дет выбран и перейдет в стандарт­ный натяг в связи с тем, что эластомер в обой­ме расширяется больше, чем металлический корпус. Заказчик обязан своев­ре­менно известить предприятие-изготовитель о необходимом ему тем­пе­ра­турном исполнении насоса.

Необходимым условием сборки является также балансировка винтов. Пра­вый и левый винты при сборке следует располагать в одной плоскости и раз­ме­щать в обоймах так, чтобы оси винтов (приведенные к центрам тяжести массы) на­ходились в противо­положных направлениях. Тогда центробежные силы Р _ци Р' _ц(рис. 1.174) будут уравновешены, неуравновешенным останется лишь век­тор момента инерции второго порядка от пары сил Р _ци Р' _ц.

Рис. 1.174. Схема балансировки винтов

(1.49)

Абсолютная величина этого момента невелика и, как показывает практика, не влияет на прочность погружного агрегата или насосно-компрессорных труб.

Такая балансировка винтов при сборке насоса легко достигается простым вра­щением корпусов обоим при одновременном контроле положения винтов в обой­мах. Так как при вращении корпуса обоймы на угол α угловое пе­ре­ме­ще­ние винта в обойме составляет 2 α, задача балансировки винтов при сборке на­со­са не составляет труда.

Особенности конструирования универсальных шарниров. Уни­вер­саль­ные шарниры конструируются с учетом необходимого эксцентриситета винтов, пе­ре­даваемого крутящего момента и осевых сил, возникающих в насосе оглав­ле­ния. Предложенные ранее шарниры с гибким тросом, шарниры с точечным кон­­тактом между торовыми поверхностями звеньев цепи, так же как и широко извест­ные шарниры типа Кардана-Гука, или упругий вал взамен шарниров ока­за­лись ненадежными при эксплуата­ции насосов со сдвоенными винтовыми ро­то­рами.

Только конструкция (см, рис. 1.170) показалa себя достаточно надежной и ши­­роко применяется в промышленных образцах.

При изготовлении шарнира основное внимание следует обращать на па­рал­­лельность и равномерность размещения по ок­ружности канавок, в которые по­мещаются «плавающие» роли­ки, и на их термическую обработку.

Прилегание сферических поверхностей должно быть не менее 75 %. Сбор­ка шарниров должна обеспечивать их подвижность, т.е. необходим небольшой за­зор между трущимися деталями.