ГИДРОПРИВОДНЫЙ ДИАФРАГМЕННЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04B43/10 

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к гидроприводным диафрагменным насосам преимущественно для откачки жидкости из глубоких скважин, и может найти применение в горной промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Известна глубинная гидроприводная насосная установка [1] содержащая гидропульсатор и качающий узел с жестким сердечником, на котором размещены корпуса обратных клапанов с пакерами, внутренние полости которых сообщены через каналы, выполненные в корпусах обратных клапанов, с источником давления и сливом. Корпуса клапанов установлены на сердечнике с возможностью относительного осевого перемещения и снабжены пружинами, установленными между сердечником и корпусами клапанов, а в сердечнике выполнены кольцевые проточки для сообщения каналов в корпусах со сливом, которым служит полость обсадной трубы. Каналы в корпусах клапанов связаны с полостью сердечника через обратные клапаны. На сердечнике расположены эластичные трубчатые диафрагмы. Между пакерами в обсадной трубе образована рабочая камера насосной установки. Полость сердечника подключена к гидропульсатору.

Известен гидроприводный диафрагменный насос [2] содержащий гидропульсатор и погружную часть. Погружная часть состоит из корпуса, в котором размещено несколько диафрагм, охватывающих с натягом перфорированные трубчатые сердечники с ребрами и отделяющие их внутренние полости от полостей, образованных каждой диафрагмой и корпусом. Самая нижняя из полостей является насосной и снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами. Диафрагмы установлены последовательно между гидропульсатором и насосной полостью, а внутренняя полость сердечника каждой последующей диафрагмы подключена соединительным каналом к полости, расположенной между предшествующей диафрагмой и корпусом. Полость верхней диафрагмы подключена к гидропульсатору трубопроводом. Насос установлен в обсадной колонне на пакере. Полости сердечников, соединительные каналы и трубопровод заполнены приводной жидкостью.

Известен гидроприводный диафрагменный насос [3] содержащий гидропульсатор и погружную часть. Погружная часть содержит корпус, в центральной части которого помещена перфорированная труба. Внутренняя полость корпуса разделена трубчатой эластичной диафрагмой на продуктовую и гидроприводную камеры. Заглушенный по концам эластичный шланг навит по спирали на перфорированную трубу и образует на ее поверхности ребра, с которыми взаимодействует диафрагма. В нижнем конце погружной части установлен всасывающий клапан, а в верхней нагнетательный. Гидроприводная камера погружной части трубопроводом связана с гидропульсатором, установленным на поверхности. Перекачиваемая жидкость поступает на поверхность по напорному трубопроводу, который подключен к полости нагнетательного клапана.

Недостатки данных насосов состоят в следующем:
1. Использование обсадной трубы в качестве напорной [1,2] Это требует применения соответствующего диаметра пакеров, герметичности обсадной трубы. Применение пакеров усложняет монтаж и демонтаж насоса в скважине, а также снижает надежность работы насоса вследствие нарушения герметичности пакеров по причине их засорения или перетирания.

2. Применение двух трубопроводов: гидроприводного и напорного [2,3] что снижает надежность насоса, т.к. необходимо обеспечить герметичность стыков, требуются меры по предотвращению перетирания трубопроводов, вдвое увеличивается потребная длина трубопроводов по сравнению с глубиной скважины, а также затрудняется монтаж и демонтаж насоса.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является диафрагменный гидроприводный насос [4] содержащий гидропульсатор и погружную часть. Погружная часть содержит эластичные трубчатые диафрагмы, охватывающие с натягом перфорированные трубчатые сердечники с ребрами и отделяющие их внутренние полости от полостей, образованных каждой диафрагмой и корпусом, и, по меньшей мере, одна из полостей является насосной и снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами. Гидроприводная камера погружной части трубопроводом связана с гидропульсатором, установленным на поверхности. Перекачиваемая жидкость поступает на поверхность по напорному трубопроводу, который подключен к полости нагнетательного клапана.

Недостатком этого насоса является использование двух трубопроводов: гидроприводного и напорного, что снижает надежность насоса при эксплуатации, т. к. необходимо поддерживать герметичность двух трубопроводов и соответственно двух взаимоизолированных полостей, требуются меры по предотвращению перетирания трубороводов, вдвое увеличивается потребная длина трубопроводов по сравнению с глубиной скважины, а также затрудняется монтаж и демонтаж насоса в скважине.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности эксплуатации, упрощение монтажа и демонтажа насоса в скважине.

Указанная задача решается тем, что в гидроприводном диафрагменном насосе, содержащем гидропульсатор и погружную часть, имеющую, по меньшей мере, две эластичные трубчатые диафрагмы, охватывающие с натягом перфорированные трубчатые сердечники с ребрами и отделяющие их внутренние полости от полостей, образованных каждой диафрагмой и корпусом, и,по меньшей мере, одна из полостей является насосной и снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами, в отличие от прототипа, гидропривод и перекачивание жидкости осуществляется через один трубопровод, для чего в предлагаемом насосе погружная часть насоса разделена на нагнетательную, промежуточную и всасывающую полости, последовательно соединенные между собой и окружающей средой посредством обратных клапанов, причем между нагнетательной и всасывающей полостью, а также между промежуточной полостью и окружающей средой установлены эластичные диафрагмы с возможностью передачи давления между указанными полостями, а гидропульсатор выполнен с возможностью периодической разгерметизации нагнетательной полости.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого гидроприводного диафрагменного насоса, на фиг. 2 схема погружной части насоса, продольный разрез.

Насос состоит из цилиндрического корпуса гидропульсатора 1, в котором помещен поршень 2, и погружной части 3. Корпус гидропульсатора соединен с погружной частью трубопроводом 4. К боковой стенке корпуса гидропульсатора прикреплен выкидной патрубок 5.

Погружная часть насоса имеет цилиндрический корпус 6, в котором коаксиально и по всей длине корпуса размещена оребренная труба 7, заглушенная с верхнего конца, а нижним концом герметично соединена с корпусом, причем во впадинах между ребрами труба перфорирована. Образованное кольцевое пространство между корпусом и оребренной трубой разделено поперек на нагнетательную 8 и промежуточную 9 полости, которые сообщаются между собой через обратный клапан 10. На перфорированную трубу с заглушенного конца надета трубчатая эластичная диафрагма 11. Внутри оребренной трубы установлен обратный клапан 12, при этом между заглушенным концом и клапаном образована всасывающая полость 13, а внутренняя полость эластичной диафрагмы 14, надетой на трубу с противоположного конца, через перфорацию и нижний открытый конец трубы сообщается с окружающим пространством. Всасывающая полость сообщается с промежуточной через обратный клапан 15.

Насос работает следующим образом. Поршень 2 движется вниз, перекрывает выкидной патрубок 5 и создает давление жидкости в нагнетательной полости 8, что вынуждает эластичную трубчатую диафрагму 11 прогнуться и вытеснить жидкость через перфорацию и перепускной клапан 15 в промежуточную полость 9. Давление жидкости в этой полости прогибает диафрагму 14, которая своей внутренней поверхностью вытесняет жидкость за пределы насоса, т.к. всасывающий клапан 12 закрыт давлением во всасывающей полости 13. Затем поршень 2 движется вверх и открывает выкидной патрубок 5, при этом происходит уменьшение давления и разгерметизация нагнетательной полости 8. Мембрана 11 распрямляется, клапан 15 закрывается, а клапан 12 открывается, при этом новая порция жидкости засасывается в полость 13. После уменьшения давления мембрана 14 также распрямляется, вытесняя жидкость из полости 9 в полость 8 через клапан 10. Из полости 8 через трубопровод 4 и выкидной патрубок 5 жидкость поступает к потребителю. Далее цикл повторяется.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 987172, кл. F 04 B 43/10, F 04 B 47/04, опубл. 17.01.83. Глубинная гидроприводная насосная установка.

2. Авторское свидетельство СССР N 652346, кл. F 04 B 43/10, F 04 B 47/02, опубл. 15.03.79. Гидроприводный диафрагменный насос.

3. Авторское свидетельство СССР N 435372, кл. F 04 B 43/06, опубл, 03.06.75. Диафрагменный гидроприводный насос.

4. Информационный бюллетень "Диафрагменный насос ДН-50М". Алма-Ата Кайнар, 1971.

Использование: в горной промышленности, сельском хозяйстве. Сущность изобретения: содержит гидропульсатор и погружную часть. Погружная часть разделена на нагнетательную, промежуточную и всасывающую полости, последовательно соединенные между собой и окружающей средой посредством обратных клапанов, причем между нагнетательной и всасывающей полостью, а также между промежуточной полостью и окружающей средой установлены эластичные диафрагмы с возможностью передачи давления между указанными полостями, а гидропульсатор выполнен с возможностью периодической разгерметизации нагнетательной полости. 2 ил.

Гидроприводный диафрагменный насос, содержащий гидропульсатор и погружную часть, имеющий по меньшей мере две эластичные трубчатые диафрагмы, охватывающие с натягом перфорированные трубчатые сердечники с ребрами и отделяющие их внутренние полости от полостей, образованных каждой диафрагмой и корпусом, и по меньшей мере одна из полостей является насосной и снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами, отличающийся тем, что погружная часть насоса разделена на нагнетательную промежуточную и всасывающую полости, последовательно соединенные между собой и окружающей средой посредством обратных клапанов, причем между нагнетательной и всасывающей полостью, а также между промежуточной полостью и окружающей средой установлены эластичные диафрагмы с возможностью передачи давления между указанными полостями, а гидропульсатор выполнен с возможностью периодической разгерметизации нагнетательной полости.