Прибор для изучения триботехнических свойств буровых промывочных жидкостей

Полезная модель относится к испытательной технике, предназначена для определения силы трения пары «металл-металл» при возвратно-поступательном движении образцов в коррозионно-агрессивных жидких средах различной вязкости с высоким содержанием твердой фазы и может найти применение в нефтегазовой отрасли для изучения процесса взаимодействия замков бурильных труб, колонн насосно-компрессорных труб с внутренней поверхностью обсадных колонн, а также взаимодействия поршней и втулок насосов буровых установок и цементировочных агрегатов. Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение возможности проведения испытания по схеме «стержень-палец» с регистрацией силы трения между образцами в режиме реального времени. Поставленная задача решается тем, что прибор для изучения триботехнических свойств буровых промывочных жидкостей, содержащий камеру для проведения испытаний по схеме «стержень-палец», дополнительно содержит тензодатчик, закрепленный болтом в держателе, установленного с помощью резьбового соединения на резьбовом соединительном валу, соединяющий образец «стержень» с тензодатчиком, и прикрепленного к ползуну на резьбе с герметизирующим зазор резиновым уплотнением, удерживаемым прижимной резьбовой втулкой.

Полезная модель относится к испытательной технике и предназначено для определения силы трения пары «металл-металл» при возвратно-поступательном движении образцов в коррозионно-агрессивных жидких средах различной вязкости с высоким содержанием твердой фазы. К таким жидкостям относятся буровые промывочные растворы. Тем самым данная полезная модель может найти применение в нефтегазовой отрасли для изучения процесса взаимодействия замков бурильных труб, колонн насосно-компрессорных труб с внутренней поверхностью обсадных колонн, а также взаимодействия поршней и втулок насосов буровых установок и цементировочных агрегатов.

Известно изобретение «Стенд для испытания материалов на трение и износ», содержащее станину, установленные на ней держатели контробразца и образца, шток, привод возвратно-поступательного перемещения контробразца и узел нагружения (патент 2235307).

К недостаткам данного изобретения можно отнести наличие помех, вносимых герметизирующими узлами при измерении силы трения, узкий диапазон режимов испытания.

Известна универсальная машина трения 2168 УМТ, принятая нами за прототип, которая предназначена для испытания фрикционных, антифрикционных и смазочных материалов на трение и износ (см. сайт http://www.ziptest.ru/product/mashiny-dlya-ispytaniya-na-trenie-i-iznos/mashina-dlya-ispytaniya-materialov-na-trenie1/). Схемы испытаний, проводимых машиной: «диск-палец», «диск-колодка», «стержень-палец». Привод машины - электромеханический с плавным регулированием скорости. Прижим образцов - пневматический (от сети или от баллона).

Несмотря на наличие возможности измерения момента трения (при качательном движении и вращении), у машины трения УМТ 2168 отсутствует возможность измерения силы трения при испытаниях по схеме «стержень-палец» (возвратно-поступательное движение), что можно отнести к ее недостаткам.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение возможности проведения испытания по схеме «стержень-палец» с регистрацией силы трения между образцами в режиме реального времени.

Поставленная задача решается тем, что прибор для изучения триботехнических свойств буровых промывочных жидкостей, содержащий камеру для проведения испытаний по схеме «стержень-палец», согласно полезной модели, дополнительно содержит тензодатчик, закрепленный болтом в держателе, установленного с помощью резьбового соединения на резьбовом соединительном валу, соединяющий образец «стержень» с тензодатчиком, и прикрепленного к ползуну на резьбе с герметизирующим зазор резиновым уплотнением, удерживаемым прижимной резьбовой втулкой.

Техническим результатом является обеспечение возможности измерения силы трения между «стержнем» и «пальцем» в режиме реального времени.

На фигуре показана принципиальная схема полезной модели для проведения испытаний по схеме «стержень-палец».

Полезная модель состоит из камеры 1, в которой расположен ползун 2, тензодатчика 3, установленного в держателе 4 и закрепленного с помощью болта 5. С другой стороны к тензодатчику 3 прикреплен резьбовой соединительный вал 6, к которому, в свою очередь, присоединяется образец «стержень» 7. В образце «стержень» 7, совершающего возвратно-поступательное движение совместно с ползуном 2, с торца высверливается отверстие и нарезается внутренняя резьба такая же, как и наружная резьба на резьбовом соединительном валу 6. Для обеспечения соосности образца «стержень» 7 и ползуна 2 на ползуне 2 устанавливается направляющий блок 8. Направляющий блок 8 является узлом крепления образца «стержень» 7 в камере 1. Для герметизации зазора между держателем 4 тензодатчика 3 и резьбовым соединительным валом 6 на держателе 4 установлено резиновое уплотнение 9, которое прижимается к держателю 3 тензодатчика 4 прижимной резьбовой втулкой 10.

Полезная модель работает следующим образом.

Ползун 2, приводящийся в действие кривошипно-шатунным механизмом (на схеме не показан), совершает возвратно-поступательное движение вместе с держателем 4 тензодатчика 3. Возвратно-поступательное движение через тензодатчик 3 и резьбовой соединительный вал 6 передается образцу «стержень» 7. Образец «палец» (на схеме не показан) закреплен жестко относительно камеры и прижимается к образцу «стержень», тем самым при работе машины трения между образцом «стержень» и «палец» возникает сила трения, которая регистрируется тензодатчиком 3. От поперечных перемещений образец «стержень» 7 удерживается направляющим блоком 8 (в случае использования полезной модели необходимо не затягивать винты на направляющем блоке 8). Ввиду малых перемещений резьбового соединительного вала 6 относительно держателя 4 тензодатчика 3 в процессе опыта (перемещения обусловлены только линейной деформацией тензодатчика 3), изменение силы упругости сжатого резинового уплотнения 9 будет минимальным и не создаст значимых помех на показании тензодатчика 3. Показания с тензодатчика 3 снимаются по средствам использования аналого-цифрового преобразователя.

Предлагаемая полезная модель позволяет проводить испытания по изучению триботехнических свойств буровых промывочных и технологических жидкостей с регистрацией силы трения между образцами в режиме реального времени.

Прибор для изучения триботехнических свойств буровых промывочных жидкостей, содержащий камеру для проведения испытаний по схеме "стержень-палец", отличающийся тем, что прибор дополнительно содержит тензодатчик, закрепленный болтом в держателе, установленном с помощью резьбового соединения на резьбовом соединительном валу, соединяющим образец "стержень" с тензодатчиком, и прикрепленном к ползуну на резьбе с герметизирующим зазор резиновым уплотнением, удерживаемым прижимной резьбовой втулкой.