НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04B17/04 F04F1/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для извлечения жидкостей из глубоких скважин и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли, а также для обеспечения водой городов, населенных пунктов и фермерских хозяйств.

Известна глубинно-насосная установка, содержащая два плунжерных насоса, соединенных между собой металлической штангой по длине, равной глубине скважины, и в которой выкачивается вода или нефть (SU, а. с. N 245559, кл. 6 F 04 B 47/00, 1969). Эта установка имеет недостатки:
сложность конструкции плунжерных насосов,
большой вес штанги, которая находится в постоянном колебательном движении,
износ подвижных механизмов за счет трения между штангой и обсадными трубами скважины.

Наиболее близким к изобретению является насос, содержащий корпус с рабочей камерой, полые центральный и фазные электроды, подключенные к источнику питания и установленные коаксиально, патрубки подвода и отвода перекачиваемой среды, первый из которых установлен в нижней части центрального электрода и снабжен запорным клапаном, причем центральный электрод имеет радиальные отверстия на разных уровнях и служит стенкой рабочей камеры (SU, а. с. N 1532776, кл. 6 F 94 F 1/04, 1989).

Это устройство имеет ряд существенных недостатков:
высокие затраты электроэнергии при перекачке жидкости, т.е. при использовании устройства в качестве глубинного насоса, поскольку вытеснение жидкости происходит после нагрева всей жидкости до кипения 100^oС. Таким образом, чем глубже скважина, тем выше энергозатраты, т.к. с повышением давления растет температура кипения воды.

сложность конструкции, обусловленная системой клапанов и их работой при больших давлениях и температуре, т.к. давление в системе находится в пропорциональной зависимости от глубины скважины (если глубина скважины 300 м, то давление в ней около 30 атм). При давлении в 30 атм образование пара происходит при температуре 235^oC. Таким образом извлечение воды из глубоких скважин связано с большим расходом тепловой энергии.

Задачей, решаемой с помощью изобретения, является упрощение конструкции, уменьшение потребляемой энергии.

Поставленная задача решается за счет того, что в насосе с установленными на наружной поверхности центрального электрода изоляторами, посредством которых фазные электроды укреплены на центральном электроде, патрубок отвода установлен в верхней части последнего, причем в части изоляторов выполнены осевые отверстия, а в остальных уплотнительные канавки.

На фиг. 1 схематично изображен описываемый насос, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Насос содержит центральный электрод 1 с отверстиями 2. К верхней части центрального электрода 1 приварен переходный патрубок 3, а к нижней части - седло 4 и ограничитель хода клапана 5. Запорный клапан 6 установлен в седле 4. На центральном электроде 1 установлены изоляторы 7 с осевыми отверстиями 8, а также изоляторы 9 с уплотнительными канавками 10. На изоляторах 7 и 9 установлены фазные электроды 11 с токоподводящими клеммами 12, стянутыми гайками 13. На переходный патрубок 3 и седло 4 установлен корпус насоса 14, а питание от сети переменного тока осуществлено электрическим кабелем 15. На переходный патрубок 4 установлен выходной трубопровод воды 16.

Насос работает следующим образом. При погружении насоса в воду, находящуюся в скважине, за счет ее давления через отверстие в седле 4 и запорный клапан 6 вода поступает в рабочий объем насоса, образованный центральным электродом 1, переходным патрубком 3, фазными электродами 11, изоляторами 7 с осевыми отверстиями 8, и частично заполняет выходной трубопровод 16 до естественного уровня воды в скважине. Затем к фазным электродам 11 через токоподводящие клеммы 12 по кабелю 15 подается электропитание. При прохождении тока вода, находящаяся между центральным электродом 1 и фазными электродами 11, интенсивно нагревается с выделением пара из верхних отверстий 2 в рабочую камеру насоса. В результате этого происходит увеличение давления в рабочей камере и запорный клапан 6 закрывается и одновременно вытесняется паром из переходного патрубка 3 в выходной трубопровод 16 и затем в емкость на поверхность.

В результате давление в рабочем объеме насоса падает и под естественным давлением воды, находящейся в скважине, клапан открывается и внутренний объем насоса заполняется водой и процесс перекачивания воды повторяется автоматически по принципу "гейзера".

Снижение энергозатрат обеспечивается за счет неполного заполнения трубопровода 16 и частично нагрева воды. Например, из скважины глубиной 300 м, т. е. длина трубопровода 16 равна 300 м, последний заполняется водой на высоту 20 м, а остальные 280 м паром. Таким образом, давление внутри рабочей камеры насоса составляет всего 20 атм, а для обычных двухклапанных насосов оно составит 30 атм. При этом температура парообразования составит 119^oС, а нагреваемая вода до этой температуры находится между центральным электродом 1, фазными электродами 11 и изоляторами 7 с осевыми отверстиями 8.

Использование: в машиностроении, в частности в устройствах для извлечения жидкостей из глубоких скважин в нефтедобывающей отрасли и для обеспечения питьевой водой потребителей. Сущность изобретения: рабочая камера образована центральным электродом, в верхней части которого установлен переходный патрубок, в нижней - запорный клапан, на внешней поверхности установлены изоляторы, на которых установлены фазные электроды. 2 ил.

Насос, содержащий корпус с рабочей камерой, полые центральный и фазные электроды, подключенные к источнику питания и установленные коаксиально, патрубки подвода и отвода перекачиваемой среды, первый из которых установлен в нижней части центрального электрода и снабжен запорным клапаном, причем центральный электрод имеет радиальные отверстия на разных уровнях и служит стенкой рабочей камеры, отличающийся тем, что насос снабжен установленными на наружной поверхности центрального электрода изоляторами, посредством которых фазные электроды укреплены на центральном электроде, патрубок отвода установлен в верхней части последнего, причем в части изоляторов выполнены осевые отверстия, а в остальных уплотнительные канавки.