GARDNER DENVER PX-11 - 7500 PSI OEM モジュール ポンプ

 

ラックの構造と材料力学

• PZ-11の設計思想は、高強度と軽量化のバランスを重視しています。従来の溶接鋼板フレームとは異なり、**ダクタイル鉄** 鋳造フレームが特徴です。
• 材料の利点: ダクタイル鋳鉄は、優れた振動減衰を実現しながら、鋳鋼に匹敵する強度を維持します。全負荷（1600 HP ～ 2000 HP）で動作すると、ポンプ本体は複雑な振動スペクトルを生成します。ダクタイル鋳鉄のグラファイト形態は高周波振動を効果的に吸収し、応力集中を防ぎます。-疲労亀裂-は、長時間の交互荷重にさらされる構造コンポーネントにとって重要な機能です。

重量データ: この設計により、PZ-11 は同じクラスの他のポンプよりも軽量になります。

ポンプ本体の乾燥重量 (ベースを除く) は約 37,000 ポンド (16,783 kg) です。

大型のスチール製ベースの総重量は約 41,400 ポンド (18,779 kg) です。

エンジニアリングの洞察: 同クラスの溶接フレーム ポンプと比較して、約 25% の軽量化は、掘削リグの移設コストの削減を意味します。これは、特にクラスター坑井の操作を頻繁に移動する場合に大きな経済的メリットがあります。

伝動チェーンの運動学的特性

伝達システムの核心は、回転トルクを強力なコンロッド推力に変換することです。 PZ-11 のトランスミッション設計パラメータは次のとおりです。

• 定格入力電力: 1,600 BHP (1,193 kW)。
• 定格ストローク数: 115 ストローク/分 (SPM)。
• ストローク長：11インチ（279mm）。

設計上の考慮事項: 11- インチのストロークは中短ストローク設計に属します。 14インチや16インチのロングストロークポンプに比べ、ショートストローク設計によりポンプ本体がコンパクトになり、同じ要求容量でもピストン線速が緩やかなため、シリンダライナやピストンの長寿命化、流体脈動の低減に貢献します。

• ギア比: 4.38:1。

この速度比は、標準の掘削モーター (定格約 1000-1200 RPM) 向けに最適化されています。 **二重螺旋 (ヘリンボーン) ギア設計**を特徴とするこのギアは、高強度合金鋼 (ANSI 4340 など) から鍛造され、熱処理されています。{6}らせん構造が自動的に軸方向の推力を打ち消し、低騒音でスムーズな動作を保証します。歯接触面積が大きいため、耐トルク衝撃性に優れています。

• 最大ロッド負荷:

PZ-11: 150,300 ポンド (68,175 kg)。

PX-11: 186,875 ポンド (84,765 kg)。

主な違い: これは、PZ-11 と PX-11 の根本的な違いです。 PX-11はベアリング、クランクシャフト、コンロッドの強化素材によりコンロッドの耐荷重性を約24％向上。これにより、PX-11 は、同じサイズのシリンダー ライナーでより高い排気圧力に耐えたり、同じ圧力でより大きなシリンダー ライナーを使用してより大きな排気量を達成したりすることができます。

 

クランクシャフトとベアリングシステム

PZ-11 は、分割式クランクシャフトの代わりに一体型の鍛造偏心クランクシャフトを採用しており、複列自動調心ころ軸受でサポートされています。-

• 軸受選択の論理は、自動調心ころ軸受には調心機能があり、高負荷時のクランクシャフトのわずかなたわみ変形を許容できるということです。ベアリングが硬い場合、シャフトのわずかな曲がりによりエッジ応力集中が発生し、ベアリングが急速に焼損してしまいます。この設計により、パワーエンドの耐久性が大幅に向上しました。
• コネクティングロッド構造：コンロッドヘッドも二重円筒ころ軸受を採用しており、クランクピンの低摩擦動作を保証します。

 

潤滑および冷却システム

重負荷時に機械効率を維持するために、PZ-11 は二重潤滑戦略を採用しています。

1. スプラッシュ潤滑: クランクシャフトの回転によりオイル リザーバーが撹拌され、クロスヘッド、スライド パス、選択されたギアに一次潤滑が行われます。
2. 加圧潤滑: システムには外部電動潤滑ポンプ 2 が装備されています。濾過さ​​れた潤滑剤が、内部油路を通じて重要な摩擦ペア (メイン ベアリング、コネクティング ロッド ベアリング、クロスヘッド ピンなど) に供給されます。このシステムには、潤滑状態をリアルタイムで監視するための交換可能なフィルターと圧力計が含まれています。

クランクケースオイル：約85ガロン。

オプション機能: 高温環境や極度の負荷運転の場合、オプションでオイル クーラー (熱交換器) を取り付けて油温を制御し、油膜の破断を防ぐことができます。

 

 

モジュラー冶金と製造技術

• 7500 PSI モジュールは、優れた引張強度と疲労耐性を備えていなければなりません。

材料仕様: 研究データによると、これらのモジュールは通常、高品質の合金鋼鍛造品で作られています。-一般的な材料グレードには、AISI 4135、AISI 8630、中国標準の 35CrMo または 40CrMnMo などがあります。

鍛造と鋳造: 7500 PSI モジュールの製造に鋳造を使用することは固く禁止されています。鍛造は、鋳造金属の結晶粒構造を効果的に破壊し、微細構造を微細化し、モジュールの輪郭に沿って結晶粒の流れを整え、それによって衝撃靱性と疲労亀裂伝播に対する耐性を最大化します。

熱処理: モジュールは焼き入れと焼き戻しによって処理され、硬度は通常 HB 285-330 の範囲に制御されます。この硬度範囲は、強度と靱性の最適なバランスです。硬すぎると脆くて脆性破壊が起こりやすく、柔らかすぎると強度が不足し、塑性変形やブリージング効果が発生しやすくなります。

• 自動フレッタージュ: ハイエンド モジュール (特に OEM およびプレミアム- グレード) は通常、この自己強化技術を採用しています。-製造中、超高圧がモジュールの内部空洞に加えられ、内壁に塑性変形が引き起こされます。圧力解放後に残る残留圧縮応力は、動作中の引張フープ応力を打ち消すため、モジュールの疲労寿命が大幅に延長されます。

L 型-とバルブ-オン-

PZ-11 の 7500 PSI モジュールは通常、バルブ-オーバーバルブ構成としても知られる **「L」タイプ (ミッション L スタイル) 設計を特徴としています。

• 幾何学的利点: バルブの設計は垂直に積み重ねられています。

1. コンパクトな構造: モジュールの体積と重量を削減します。
2. 高い体積効率: この構成によりデッドボリュームが最小限に抑えられます。 7500 PSI の圧力下では、スラリーは圧縮性を示します。デッドボリュームが過剰になると、ピストンのストロークが大幅に消費され、体積効率が大幅に低下します。 L- 字型の設計により、この問題が効果的に軽減されます。
3. 流体力学: 流体の乱流を低減するために内部流路が最適化されており、それによってバルブシート領域の磨耗が低減されます。

バルブカバーシステム

低圧ポンプで一般的に使用されます。-

• 設計原理: ねじ付きリング (フランジ、部品番号 4488-25) は、モジュールのねじ全体に巨大な端荷重を均等に分散し、ボルト接続における潜在的な力の不均衡を防ぎます。
• プラグ: 部品番号 4688-25、バルブ チャンバーの上部シール コンポーネントとして機能します。
• シール リング: これは高圧漏れに対する防御の第一線です。-

部品番号: P115 (ニトリルゴム) または P115U (ポリウレタン)。

技術的推奨事項: 7500 PSI 条件下では、耐押出し性に優れているため、通常はポリウレタン シール リングが推奨されます。

• バルブガイド (部品番号 4788-25R) と交換可能なライナー (部品番号 4700I)。ライナーは通常、バルブステムの摩耗を最小限に抑えるために耐摩耗性ポリウレタンで作られています。

シリンダーライナー保持システム

高圧下では、シリンダーライナーがわずかに動くだけで、シールが即座に破壊される可能性があります。 PZ-11 は頑丈なシリンダー ライナー グランド システムを採用しています。

• シリンダーライナーリテーナー（ライナーリテーナー）：品番6490-25、ナット6590-25付。
• ウェアプレート (ウェアプレート): 部品番号 8477-30 または 301PZL234。この犠牲コンポーネントは、高圧流体によるモジュール端面の浸食を防ぐために、モジュールとシリンダーライナーの間に取り付けられます。
• アライメント リング (部品番号 8477-29) の場合: ピストンの不均一な摩耗を防ぐために、シリンダー ライナーがピストン ロッドと完全に同心であることを確認してください。

 

 

パフォーマンス データ マトリックス (1600 HP @ 115 SPM)

90% の機械効率と 100% の体積効率に基づいた理論上の性能データを以下の表にまとめます。

シリンダーライナーサイズ(インチ)	シリンダーライナーサイズ(mm)	最大使用圧力 (PSI)	理論変位 (GPM) @ 115 SPM	GPR (回転シリンダーあたりのガロン)
5.0"	127	7,500	323	2.80
5.5"	140	6,324	390	3.40
6.0"	152	5,314	465	4.04
6.5"	165	4,527	545	4.74
6.75"	171	4,200	588	5.11
7.0"	178	3,905	632	5.50

 

 

A. 坑口サービス用途（高圧タスク）-

このポンプの間欠定格と最大 10,000 PSI の圧力容量は、坑口サービス部門におけるその専門的な位置付けを明確に示しています。

酸性化と化学物質の注入: 小さなプランジャー (3.5 ～ 4.0 インチ) と耐食性の消耗品を使用すると、深層貯留層の浸透性や坑井の洗浄のために 10,000 PSI の圧力が達成されます。-

セメンティング: 水層を隔離したり、ケーシングの漏れを修復したりするために、セメント スラリーを高圧で塗布すること。-このため、ポンプは高固形分や研磨性のスラリーを処理するために特殊なバルブ インサートを使用する必要があります。-

破砕サポート: 小規模な段階的な破砕操作においてブースターまたはメイン ポンプとして機能し、現地生産のニーズを満たすのに十分な 310 BHP の出力を備えています。

B. 掘削および循環サービス

PA8/PAH プラットフォームは、一般的な主な掘削泥水ポンプ（750 BHP PZ8 など）よりも小さいですが、改修リグ、小口径掘削作業、補助サービスに非常に効果的であることが証明されています。-

この役割では、ポンプは通常、掘削液を循環させるための体積流量を最大化するために、より大きなピストン/ライナー構成 (4.5 ～ 5.0 インチ) を使用し、動作圧力は通常、安全しきい値の 4,000 PSI を下回ります。

C. フィールドの統合とモビリティ

PA8/PAH プラットフォームはモビリティ向けに特別に設計されており、通常は堅牢なフィールド スキッドに取り付けられ、頑丈な機械駆動システム（ディーゼル エンジンと多段変速機）と組み合わせられます。-この構成は、困難な地形でも信頼性の高いトルク出力を提供するため、高度な電気インフラストラクチャが不足している遠隔操作には不可欠です。

接続仕様: ポンプは、吐出マニホールド接続と吸込マニホールド接続の両方に標準 API フランジを採用しています。高圧用途では通常、低流量/高圧要件に適した小さな吐出フランジ (例: 2-) が使用されます。-この装置は有名な産業用ディーゼル エンジン (デトロイト 8V71/60 シリーズなど) と互換性があり、全体的な耐久性と再販価値が向上します。

 

 

ピストンとロッドのシステム

• ピストン: 標準的なゴム製ピストンは、7500 PSI の高温と高いせん断力の下で急速に破損し、その結果、かかとの押し出しが発生します。

Recommended Selection: The Bonded Urethane Piston (e.g., Green Duo or Supreme series) is mandatory. Polyurethane offers superior tear resistance and thermal stability. For oil-based mud or high-temperature wells (>200 °F) の場合は、水素化ニトリルゴム (HNBR) の使用を検討してください。

設計: -高圧ピストンは通常、ストローク中の正確なセンタリングを確保するためのブルノーズ設計を特徴としています。

• ピストンロッド：品番6278-25。

腐食や摩耗に耐えるために、表面をクロムまたはセラミックでコーティングする必要があります。

接続方法: クロスヘッドはサブロッドを介して接続されます。-サブロッド-はクランプ式（部品番号6279-1）とネジ式-（部品番号6280-1）の2種類があります。クランプ式なので組立・分解が素早く行えます。

冷却装置: 冷却剤がピストンロッドの背面に直接スプレーされ、摩擦熱が除去されるように、ウォーター ジャケット付きのピストン ロッド クランプ (部品番号 1277CW) を用意する必要があります。

 

ライナー技術

• 材料革命: 5000 PSI の時代には、バイメタル ライナー (高クロム鋳鉄ライナー付き) が業界標準でした。-ただし、耐用年数は 7500 PSI で大幅に短縮されました。ジルコニア セラミック ライナーは現在、7500 PSI 用途の標準となっています。

性能比較: セラミックシリンダーライナーの内壁は HRC 90 以上の硬度に達し、表面は非常に滑らかで、摩擦係数は非常に低くなります。その耐用年数は通常金属製シリンダーライナーの 5 ～ 10 倍であり、交換のための停止頻度が大幅に減少します。

• シーリング: ライナー シール (部品番号 2930-XXU) はポリウレタン製である必要があります。通常のゴム製 O- リングは、高圧ギャップに瞬時に「食い込んで」しまいます。

 

バルブとシート

• 仕様：PZ-11はAPI-7規格のバルブボディを採用しています。
• 構造: 推奨されるバルブのタイプは全開 (全開 / ウィング ガイド付き) 設計です。{0}{1}従来のリブ付きシートバルブは、高い流れ抵抗により乱流や浸食が発生しやすいため、7500 PSI では段階的に廃止されました。フルオープン設計によりスムーズな流路が確保され、バルブ本体はガイド爪で確実に位置決めされ、優れた安定性を実現します。
• ゴム: バルブゴム (インサート) はシールに重要です。接着ウレタンを推奨します。接着設計により、高速の逆流衝撃によってゴムがバルブ本体から剥がれるのを防ぎます。-

 

 

主要なアフターセールス サプライヤーと互換性-

OEM (Gardner Denver) に加えて、いくつかの有名なメーカーが完全に交換可能な油圧エンド コンポーネントを提供しています。

• Southwest Oilfield Products: OEM 仕様に完全に準拠した、部品番号 8477-25A の油圧エンド アセンブリを提供します。
• プレミアム油田およびリグ部品: Mission L 設計と独自の Calibre シリーズ モジュールを特徴とし、すべて PZ-11 および PX-11 の互換性が明示的に認定されています。
• TSC Manufacturing: WF1600L ポンプの油圧エンド モジュールは PZ-11 と互換性があります。

 

 

表 1: PZ-11 パワーエンドの一般仕様

パラメータ	仕様値
ポンプの種類	三重単動ピストン ポンプ-
定格入力電力	1,600 BHP (1,193 kW)
最高速度	115 RPM (SPM)
ストローク長さ	11 インチ (279 mm)
減速比	4.38:1
コネクティングロッドの最大荷重	150,300 ポンド (68,175 kg)
吸入管フランジ	10 "または 12" (通常)
吐出管フランジ	5 "5000 PSI または 4" 10000 PSI (モジュール構成による)

 

表 2: 7500 PSI の主要な油圧コンポーネントの部品番号 (Southwest/OEM を参照)

コンポーネント名	代表的な部品番号	注意事項
油圧エンドモジュール（両頭ボルトタイプ）	300PZL2039 / 8477-25A	定格 7500 PSI、鍛造合金鋼
セラミックシリンダーライナー	1367Y-XX (XX はサイズを表します)	「Y」はタイプを表し、セラミック材料仕様で使用する必要があります。
ピストンロッド	6278-25	クロムまたはコーティング、ナット付き
ピストンロッドナット	API-4 ESN	弾性ストップナット
キャップシールリング	P115 / P115U	P115 はニトリル、P115U はポリウレタンです (推奨)。
マニホールドガイドブッシュ	4700I	代替プラグイン
ウェアプレート	8477-30	重要なコンポーネントのモジュール保護
シリンダーライナーシールリング	2930-XXU	ポリウレタン材料、高圧押出耐性

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