НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2000 года по МПК F04B47/08 F04B43/06 

Изобретение относится к насосостроению и может найти применение в нефтедобывающей промышленности в составе оборудования для откачки жидкостей из скважин.

Известен объемный насос, содержащий рабочую и приводную камеры, в которых расположен шток с выступами, соединенными с сильфонами, установленными в приводной и рабочей камерах, причем в рабочей камере смонтированы всасывающий и нагнетательный клапаны, а в приводной камере - привод возвратно-поступательного перемещения штока, причем полости сильфонов заполнены рабочей средой (а.с. СССР N 687254, кл. F 04 B 43/00, 1979 г.).

В результате анализа конструкции данного насоса необходимо отметить, что он без значительных конструктивных доработок не может быть использован в составе насосных агрегатов (в том числе и погружных), причем известный насос обладает невысокой надежностью, обусловленной утечкой рабочей среды из полости сильфонов. При эксплуатации насоса необходимы дополнительные затраты энергии на сжатие рабочей среды в полости между сильфонами.

Известен насосный агрегат, содержащий корпус с размещенным в нем штоком, имеющим возможность взаимодействовать с подвижным органом приводного насоса, механизм возвратно-поступательного перемещения штока, а также распределитель, напорную и сливную магистрали, подведенные к распределителю и соединенные с рабочим насосом, а в корпусе рабочего насоса размещен фланец с отверстием, в котором установлен шток, механизм возвратно-поступательного перемещения которого выполнен в виде установленных с двух сторон относительно фланца и соединенных со штоком сильфонов, полости которых через установленный во фланце распределитель соединены с напорной и сливной магистралями (см. патент США N 2464095, кл. F 04 B 43/12, 1949 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа данной конструкции необходимо отметить, что при работе насосного агрегата возможно попадание перекачиваемой жидкости в зону приводных элементов, что приводит к выходу из строя уплотнений, снижает надежность наносного агрегата и срок его службы.

Задачами, решаемыми настоящим изобретением, является повышение надежности работы насосного агрегата, а также срока его эксплуатации.

Поставленные задачи решаются тем, что в насосном агрегате, содержащем корпус с размещенными в нем штоком, имеющим возможность взаимодействия с подвижным органом приводного насоса, механизм возвратно-поступательного перемещения штока, а также распределитель, к которому подведена напорная и сливная магистрали, имеющие возможность соединения с рабочим насосом, причем корпус разделен на две части фланцем с отверстием, через которое пропущен шток, с двух сторон относительно фланца в корпусе установлены сильфоны, соединенные со штоком, новым является то, что насосный агрегат снабжен крышкой с отверстием для штока, установленной в одной из частей корпуса и образующей с его внутренней поверхностью и фланцем полость, а механизм возвратно-поступательного перемещения выполнен в виде установленного в упомянутой полости скрепленного со штоком поршня, разделяющего полость на две части, имеющие возможность соединения через распределитель с напорной и сливной магистралями, причем разделенные фланцем части корпуса соединены друг с другом, а сильфоны друг с другом и со сливной магистралью.

Необходимо отметить, что выполнение привода возвратно-поступательного перемещения штока в виде полости с поршнем, связанным со штоком, позволяет частично уменьшить нагрузки на сильфоны, а следовательно. улучшить условия их работы и повысить срок эксплуатации. Заполнение полостей сильфонов рабочей жидкостью и сообщение их друг с другом, а также заполнение полостей корпуса жидкостью (например. водой) и их соединение позволяет повысить плавность работы насоса, исключить попадание перекачиваемой жидкости в рабочую систему насосного агрегата, улучшить условия работы уплотнений. Все это позволяет повысить надежность работы насосного агрегата и увеличить срок его службы.

При проведении патентных исследований заявителем не обнаружены решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "новизна".

Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на котором представлен насосный агрегат, осевой разрез.

Насосный агрегат состоит из корпуса, содержащего две гильзы 1 и 2, зафиксированные торцами на фланце 3. Фланец 3 делит корпус на две полости и имеет центральное отверстие 4.

В одной из полостей корпуса установлена крышка 5, образующая с его внутренней поверхностью и фланцем 3 полость цилиндра (позицией не обозначена).

Полости гильз соединены друг с другом магистралью 6.

В крышке 5 выполнено отверстие (позицией не обозначено). В отверстия фланца и крышки пропущен шток 7, размещенный в полости гильз 1 и 2.

Одним концом шток 7 связан с подвижным органом приводного насоса (например, возвратно-поступательного типа - показан фрагментарно) насосного агрегата.

На штоке имеются два выступа 8 и 9, один из которых (а именно 8) находится в полости гильзы 1, а второй (а именно 9) - в полости гильзы 2. Между выступом 8 и крышкой 5 установлен сильфон 10, а между выступом 9 и фланцем 3 установлен сильфон 11.

Во фланце 3 расположен распределитель 12, к которому подведены напорная 13 и сливная 14 магистрали. Распределитель 12 магистралями 15 и 16 связан с частями (полостями) 17 и 18, образованными полостью цилиндра и установленным в ней поршнем 19, скрепленным со штоком 7.

На выступе 9 штока 7 установлена планка 20 с пазом (паз не обозначен), через который проходит закрепленный на ползуне 21 толкатель 22, контактирующий с распределителем 12. Ползун 21 размещен на штоке 7 и подпружинен упругим элементом 23 относительно фланца 3, на котором закреплен фиксатор 24, имеющий возможность взаимодействия с выступами 25 ползуна 21.

Для исключения перетечек рабочей жидкости во фланце 3 и крышке 5 имеются уплотнения 26 и 27.

Нагнетательная магистраль 13 связана с выходом рабочего насоса 28 насосного агрегата. Насос 28 связан с маслозаполненным электродвигателем 29. В нагнетательную магистраль встроен предохранительный клапан 30. Сливная магистраль 14 связана через масляный бак 31, имеющий эластичную диафрагму (диафрагмы) 32 (компенсатор объема) и фильтр (фильтры) 33 со входом насоса 28 насосного агрегата.

Сливная магистраль имеет предохранительный клапан 34.

Полости сильфонов 10 и 11 соединены магистралью 35, которая магистралью 36 связана со сливной магистралью 14.

Насосный агрегат работает следующим образом.

Рабочая жидкость насосом 28 (приводимым в действие электродвигателем 29) по нагнетательной магистрали 13 подается к распределителю 12, который соединяет нагнетательную магистраль 13 с магистралью 16, с полостью 17, а сливную магистраль 14 с магистралью 15 и полостью 18.

Рабочая жидкость, попадая в полость 17, увеличивает ее объем, что приводит к перемещению поршня 19 и штока 7.

В процессе нагнетания рабочей жидкости в полость 17, сопровождающемся, как это было отмечено выше, увеличением объема полости 17 и уменьшением объема полости 18, планка 20 перемещается вверх (в плоскости чертежа) вместе со штоком 7 и, упираясь в толкатель 22, перемещает последний и связанный с ним ползун 21 в направлении перемещения штока 7 до тех пор, пока один из выступов 25 ползуна 21 не вступит во взаимодействие с фиксатором 24. При этом толкатель 22 перемещает золотник (не показан) распределителя и переключает распределитель 12, осуществляя связь полости 17 со сливной магистралью, а полости 18 - с напорной магистралью, в результате чего рабочая жидкость нагнетается в полость 18, увеличивая его объем, а, следовательно, шток 7 совершает обратное перемещение. При этом поршень приводного насоса также перемещается вниз, совершая ход всасывания перекачиваемой жидкости.

Из полости 17 рабочая жидкость вытесняется в сливную магистраль 14, по которой, пройдя через фильтры (фильтр) 33, попадает в бак 31 и на вход насоса 28.

Далее цикл повторяется.

Благодаря тому, что полости сильфонов 10 и 11 соединены магистралью 35, находящаяся в них среда (рабочая жидкость) имеет возможность перетекать в процессе работы агрегата из одной полости в другую (при сжатии сильфона, она перетекает в другой сильфон, объем которого в это время увеличивается).

Это позволяет защитить подвижные уплотнения от контакта с перекачиваемой средой и обеспечить надежность их работы.

В случае возникновения в процессе работы агрегата нештатной ситуации, например разогрева находящейся в полости сильфона среды, последняя известным образом, например при срабатывании клапана (не показан), через магистраль 36 подается в сливную магистраль 14.

Полости гильз 1 и 2 соединены друг с другом магистралью 6 и заполнены перекачиваемой средой (например, водой). При увеличении объема, например, сильфона 10, жидкость из полости гильзы 1 перетекает по магистрали 6 в полость гильзы 2, и наоборот при увеличении сильфона 11.

Это позволяет исключить попадание перекачиваемой жидкости в полости сильфонов, цилиндра и, естественно, улучшить условия работы уплотнений 27 и 26, а в конечном счете увеличить срок эксплуатации насосного агрегата и повысить надежность его работы.

Использование в конструкции насосного агрегата сильфонного механизма перемещения штока позволяет исключить применение протекторов, что значительно повышает надежность и срок службы насосного агрегата.

Насосный агрегат предназначен для использования в нефтедобывающей промышленности в составе оборудования для откачки жидкостей из скважин. Содержит корпус со штоком, соединенным с подвижным органом приводного насоса, механизм возвратно-поступательного перемещения штока, а также распределитель, к которому подведены нагнетательная и сливная магистрали, соединенные с рабочим насосом. Корпус разделен на две части фланцем с отверстием, через которое пропущен шток, с двух сторон относительно фланца в корпусе установлены сильфоны, соединенные со штоком. В корпусе агрегата установлена крышка, образующая с внутренней поверхностью корпуса и фланцем полость. Механизм возвратно-поступательного перемещения выполнен в виде установленного в полости скрепленного со штоком поршня, разделяющего полость на две части, имеющие возможность соединения через распределитель с напорной и сливной магистралями. Разделенные фланцем части корпуса соединены друг с другом, а сильфоны - друг с другом и со сливной магистралью. Значительно повышается надежность работы насосного агрегата, а также срок его эксплуатации. 1 ил.

Насосный агрегат, содержащий корпус с размещенными в нем штоком, имеющим возможность взаимодействия с подвижным органом приводного насоса, механизм возвратно-поступательного перемещения штока, а также распределитель, к которому подведены напорная и сливная магистрали, имеющие возможность соединения с рабочим насосом, причем корпус разделен на две части фланцем с отверстием, через которое пропущен шток, с двух сторон относительно фланца в корпусе установлены сильфоны, соединенные со штоком, отличающийся тем, что насосный агрегат снабжен крышкой с отверстием для штока, установленной в одной из частей корпуса и образующей с его внутренней поверхностью и фланцем полость, а механизм возвратно-поступательного перемещения выполнен в виде установленного в упомянутой полости скрепленного со штоком поршня, разделяющего полость, на две части, имеющие возможность соединения через распределитель с напорной и сливной магистралями, причем разделенные фланцем части корпуса соединены друг с другом, а сильфоны - друг с другом и со сливной магистралью.