ДИАФРАГМЕННЫЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК F04B43/00 F04B47/06 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скважинным диафрагменным насосам, и может быть использовано для эксплуатации нефтяных скважин.

Известен скважинный диафрагменный насос, включающий корпус, приемную и отводящую головки, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками, опорные подшипники [1].

К недостаткам устройства относятся: сложность конструкции, вследствие этого его высокая стоимость; неудовлетворительная надежность из-за сложности конструкции; малая производительность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является насос для перекачивания агрессивных жидкостей, содержащий корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящий диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники [2].

Существенными недостатками насоса являются: большая трудоемкость изготовления диафрагм ввиду их конструктивной сложности, обусловленной секторно-коническим выходом их полостей в атмосферу и отсутствием сквозного прохода полости; недостаточная надежность клапанных узлов: ограниченность использования из-за отсутствия возможности менять его производительность.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности в работе и возможность варьирования производительностью.

Указанная задача достигается описываемым насосом, включающим корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящие диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники.

Новым является то, что приемные головка и диск с одной стороны и отводящие головки и диск с другой стороны установлены по противоположным концам корпуса, диафрагмы выполнены в виде секториальных баллонов, по концам утолщены и имеют форму "ласточкина хвоста" и прижаты к приемному и отводящему дискам полыми дисками, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм, причем каждая диафрагма помещена в оболочку из упругого материала; снабжен эксцентричной втулкой со шлицами на концах, входящими в зацепление с идентичными шлицами на эксцентричных участках приводного вала с одной стороны и взаимодействующей с другой через нажимные подшипники с выталкивателем; нагнетательные и всасывающие клапаны выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, причем первые из них закреплены в отводящем диске, а вторые - в приемной головке, а центральная часть клапана армирована жестким материалом.

Новым является и то, что на торце эксцентричной втулки на дуге 180 градусов выполнена шкала в градусах, а на торце приводного вала - риска, лежащая в плоскости оси опорных плоскостей подшипников и оси внутренней поверхности эксцентричной втулки, причем вторая ось от первой расположена на расстоянии величины эксцентриситета.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого насоса; на фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - конструкция клапана; на фиг. 5 и 6 - соответственно вид на торец приводного вала и эксцентричной втулки; на фиг. 7 и 8 - положение эксцентричной втулки относительно приводного вала.

Насос состоит (см. фиг. 1 - 3) из цилиндрического корпуса 1, в котором размещена втулка 2, охватываемая с торцевых сторон полыми дисками 3 и 4, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм 5. Последние выполнены в виде секториальных баллонов, переходящих по концам во фланцевые участки, которые утолщены и имеют вид "ласточкина хвоста" и прижаты этими участками дисками 3 и 4 к приемному 6 и отводящему 7 дискам. Секториальные баллоны выполнены из эластичного материала, например из резины, и помещены в тонкостенные оболочки 8 из упругого материала (например, тонкая пружинная сталь, полимерная толстая пленка или пленка на основе ткани и т.д.). В приемном и отводящем дисках установлены опорные подшипники 9 и 10, несущие на себе приводной вал 11 с эксцентричными участками "б" и "в", входящими в зацепление с идентичными шлицами эксцентричной втулки 12, на которую посажены нажимные подшипники 13, установленные в цилиндрическом выталкивателе 14.

Корпус 1 соединен с приемной 15 и отводящей 16 головками. В первой из них при помощи клиньев 17 закреплены всасывающие клапаны 18. В отводящем диске 7 с помощью клиньев 19 закреплены нагнетательные клапаны 20. Клапаны (см. Фиг. 4) выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, а центральная часть армирована жестким материалом (например, тонкостенная металлическая пластинка, полимерная пластинка и т.д.) и установлены вдоль оси насоса.

Детали 6 и 7, размещенные в корпусе 1, зафиксированы в нем с одной стороны головкой 15, а с другой - головкой 16 и снабжены проходными каналами, соединенными с каналами диафрагм, перекрываемыми всасывающими и нагнетательными клапанами. Седло 21 нагнетательного клапана 20 фиксируется с помощью шпильки 22.

Насос соединен с погружным электродвигателем 23, вал которого в свою очередь соединен с его валом с помощью муфты 24. Насос снабжен фильтром 25.

Эксцентричные участки "б" и "в" приводного вала 11, а также наружная поверхность эксцентричной втулки 12 относительно оси ее внутренней поверхности выполнены с эксцентриситетом "е" (см. фиг. 5 и 6). Общий эксцентриситет относительно оси опорных подшипников (9,10) меняется в пределах 0.....2е (см. фиг. 7 и 8) в зависимости от углового расположения эксцентриковой втулки 12 относительно приводного вала 11. При перестановке эксцентричной втулки с одного углового положения на другое (против часовой стрелки) общий эксцентриситет уменьшается. Когда указатель, определяющий 180 градусов, совпадает с риской на валу 11, общий эксцентриситет становится равным нулю (см. фиг. 8).

Насос работает следующим образом. Вращение вала эл.двигателя 23 через муфту 24 передается эксцентричному приводному валу 11 и через него эксцентричный втулке 12 и внутренним обоймам подшипников 13. При этом наружные обоймы подшипников 13 и выталкиватель 14 совершают в радиальном направлении колебательные движения, проходя по радиусу путь за один цикл (оборот) от 0 до 4х эксцентриситетов приводного вала.

Когда выталкиватель 14 начинает давить на диафрагму 5, нагнетательный клапан 20 открывается, а всасывающий 18 закрывается. Происходит нагнетание жидкости из полости диафрагмы через отводящую головку 16 в полость подающего трубопровода. Когда выталкиватель 14 доходит до предела в радиальном перемещении (4 эксцентриситета), нагнетательный клапан 20 закрывается, а всасывающий 18 открывается. Жидкость из скважины поступает в полость диафрагмы. При этом упругие оболочки 8 диафрагм деформируются, копируя форму диафрагм, и тем самым обеспечивают требуемое давление перекачки.

В дальнейшем цикл повторяется.

При использовании в насосе 3 диафрагм работа их осуществляется последовательно: одна диафрагма входит в нагнетательный цикл, вторая при этом начинает выходить из него, а третья находится во всасывающем цикле.

При необходимости изменения производительности насоса, изменяют величину общего эксцентриситета путем поворота эксцентричной втулки 12 из одного положения в другое относительно приводного вала, для чего на торце эксцентричной втулки 12 выполнена шкала в градусах и риска на приводном валу 11.

Предлагаемый насос благодаря более простому конструктивному выполнению диафрагм менее трудоемок в изготовлении, а наличие упругих оболочек обеспечивает достижение более высоких давлений перекачки; скошенные края прямоугольных пластин клапанов позволяют достичь более плотное их закрытие. Варьирование производительности насоса достигается элементарной перестановкой эксцентричной втулки из одного положения в другое.

Диафрагменный насос предназначен для эксплуатации нефтяных скважин. Насос состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещена втулка 2, охватываемая с торцевых сторон полыми дисками 3 и 4, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм 5. Последние выполнены в виде секторообразных баллонов, переходящих по концам во фланцевые участки, которые утолщены и имеют вид ласточника хвоста "а" и прижаты этими участками дисками 3 и 4 к приемному 6 и отводящему 7 дискам. Секторообразные баллоны помещены в тонкостенные оболочки 8 из упругого материала. В приемном и отводящем дисках установлены опорные подшипники 9 и 10, несущие на себе приводной вал 11 с эксцентричными, снабженными продольными шлицами, входящими в зацепление с идентичными шлицами эксцентричной втулки 12, на которую посажены нажимные подшипники 13, взаимодействующие с цилиндрическим выталкивателем 14. Корпус соединен с приемной 15 и отводящей 16 головками. В первой из них при помощи клиньев 17 закреплены всасывающие клапаны 18. В отводящем диске 7 с помощью клиньев 19 закреплены нагнетательные клапаны 20. Детали, размещенные в корпусе 1, снабжены проходными каналами, соединенными с полостями диафрагм и перекрываемыми всасывающими и нагнетательными клапанами. Седло 21 нагнетательного клапана 20 фиксируется с помощью шпильки 22. Насос соединен с погружным электродвигателем 23. Обеспечивает достижение более высоких давлений перекачки, позволяет варьировать производительность. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Диафрагменный насос, включающий корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящий диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники, отличающийся тем, что приемные головка и диск с одной стороны и отводящие головка и диск с другой стороны установлены по противоположным концам корпуса, диафрагмы выполнены в виде секториальных баллонов, по концам утолщены, имеют форму ласточкиного хвоста и прижаты к приемному и отводящему дискам полыми дисками, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм, причем каждая диафрагма помещена в оболочку из упругого материала, снабжен эксцентричной втулкой со шлицами на концах, входящими в зацепление с идентичными шлицами на эксцентричных участках приводного вала с одной стороны и взаимодействующей с другой стороны через нажимные подшипники с выталкивателем, нагнетательные и всасывающие клапаны выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, причем первые из них закреплены в отводящем диске, а вторые - в приемной головке, центральная чась клапана армирована жестким материалом. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что на торце эксцентричной втулки на дуге 180^o выполнена шкала в градусах, а на торце приводного вала - риска, лежащая в плоскости оси опорных поверхностей подшипников и оси внутренней поверхности эксцентричной втулки, причем вторая ось от первой расположена на расстоянии величины эксцентриситета.