Основные физико-механические показатели эластомера

Сопротивление разрыву, кгс/см^2	≥ 100
Относительное удлинение, %	≥ 150
Относительное остаточное удлинение, %	≤ 20
Изменение массы образца в нефтяной среде, %:
за 24 ч	≤ 3
за 72 ч	≤ 4

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 фторкаучука. 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 во 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 раз 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.

Н еобходимым условием сборки является также балансировка винтов. Правый и левый винты при сборке следует располагать в одной плоскости в обоймах так, чтобы оси винтов (приведенные к центрам тяжести массы) находились в противоположных направлениях. Тогда центробежные силы Р_ц и Р'_ц (рис. 7.15) будут уравновешены, неуравновешенным останется лишь вектор момента инерции второго порядка от пары сил Р_ц и Р'_ц

(7.6) 

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 обойм при одновременном контроле положения винтов в обоймах. Так как при вращении корпуса обоймы на угол α угловое перемещение винта в обойме составляет 2α, 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 от давления. 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.

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.