НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ Российский патент 2001 года по МПК F04B47/08 F04B43/06 

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

Известен насосный агрегат, содержащий корпус с двумя полостями, в каждой из которых установлен сильфон, причем сильфоны связаны друг с другом штоком. Шток скреплен с поршнем, установленным с возможностью возвратно- поступательного перемещения в цилиндре, выполненном в корпусе. Полости цилиндра (надпоршневая, подпоршневая) соединены магистралями с насосом, приводимым в действие электродвигателем. Распределитель имеет механизм переключения (см. патент РФ N 2145679, кл. F 04 B 47/08, 1999 г. - наиболее близкий аналог).

В результате анализа конструкции известного насосного агрегата необходимо отметить, что она не позволяет осуществлять откачку жидкости с высокой производительностью, так как рабочий такт (такт нагнетания перекачиваемой жидкости) осуществляется только при движении поршня в одну сторону. При движении поршня в противоположную сторону осуществляется такт всасывания перекачиваемой жидкости, то есть примерно половина рабочего цикла агрегата не связана с нагнетанием жидкости, что, естественно, существенно снижает производительность оборудования для откачки жидкости. Кроме того, данный принцип работы не оптимален по режиму загрузки двигателя.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции насосного агрегата, обеспечивающего высокую производительность перекачки жидкости и обеспечивающей работу механизмов в оптимальных условиях, что позволяет повысить срок их эксплуатации.

Поставленные задачи решаются тем, что в насосном агрегате, содержащем корпус, в котором имеется две полости, установленные в полостях сильфоны, гидравлический приводной насос, соединенный нагнетательной и сливной магистралями с установленным в корпусе распределителем, и механизм переключения распределителя, новым является то, что к каждой из полостей подведены по два канала, в первых из которых установлены всасывающие клапаны, а во вторых - нагнетательные, каждая полость сильфонов магистралью соединена с распределителем, а механизм переключения распределителя выполнен в виде двух штоков с выступами на концах, соединенных с подвижной частью распределителя, причем каждый из выступов расположен в полости одного из сильфонов и имеет возможность взаимодействия со своим упором, закрепленным в полости сильфона на его подвижной части.

Соединение полостей корпуса каналами с затрубным пространством и с полостью насосно-компрессорных труб, установка в каналах клапанов, позволяющих осуществлять всасывание перекачиваемой жидкости в полости и нагнетание их из полостей корпуса в полость насосно-компрессорных труб, а также соединение полостей сильфонов через распределитель с нагнетательной и сливной магистралями гидравлического насоса и выполнение механизма переключения распределителя позволяет совместить процесс нагнетания перекачиваемой жидкости в одной полости со всасыванием в другой и наоборот, то есть исключить непроизводительный такт всасывания, совместив его с тактом нагнетания другой полости, а также исключить реверсирование приводных элементов электродвигателя и гидравлического насоса, что значительно улучшает условия их работы и срок эксплуатации. Сведение к минимуму количества непосредственно контактирующих элементов также способствует повышению срока функционирования насосного агрегата.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

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

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

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

Насосный агрегат выполнен в виде корпуса 1, в котором имеются две полости 2 и 3 (соответственно, верхняя и нижняя в плоскости чертежа). Полости 2 и 3 каналами 4 и 5 (первые) связаны с затрубным пространством, а каналами 6 и 7 (вторые) - с полостью насосно-компрессорных труб. В каналах 4 и 5 установлены всасывающие клапаны 8 и 9, а в каналах 6 и 7 - нагнетательные клапаны 10 и 11. Нормальное положение клапанов 8, 9, 10, 11 - "закрыто".

В полостях 2 и 3 смонтированы сильфоны 12 и 13. В полостях сильфонов к внутренним поверхностям их подвижной части прикреплены упоры 14 и 15.

Между полостями 2 и 3 в корпусе 1 имеется гидравлический распределитель 16. К подвижной части распределителя прикреплены штанги 17 и 18, на которых выполнены выступы 19 и 20, имеющие возможность взаимодействия соответственно с упорами 14 и 15.

Для исключения протечек в конструкции насосного агрегата предусмотрены уплотнения 21 и 22.

Распределитель 16 магистралями 23 и 24 связан с полостями сильфонов (соответственно, 12 и 13).

С корпусом 1 состыкован гидравлический насос 25, приводимый в действие погружным электродвигателем 26.

Гидравлический насос 25 нагнетательной магистралью 27 и сливной магистралью 28 соединен с распределителем 16.

Насосный агрегат работает следующим образом.

Для осуществления рабочего цикла включают электродвигатель 26, который приводит в действие гидравлический насос 25. Рабочая жидкость по нагнетательной магистрали 27 поступает к гидравлическому распределителю 16. В зависимости от положения подвижной части (золотника) распределителя, рабочая жидкость поступает по магистрали 23 в полость сильфона 12, либо по магистрали 24 в полость сильфона 13.

Пусть золотник распределителя 16 находится в положении, при котором канал 23 перекрыт, а канал 24 открыт, в результате чего рабочая жидкость по магистрали 24 поступает в полость сильфона 13, увеличивая его объем. При увеличении объема сильфона 13 уменьшается свободный объем полости 3, что приводит к повышению давления перекачиваемой жидкости, находящейся в полости, и когда оно достигает расчетного значения, срабатывает (открывается) клапан 11 и перекачиваемая жидкость по каналу 7 поступает в полость насосно-компрессорных труб (такт нагнетания перекачиваемой жидкости из полости 3).

В процессе нагнетания перекачиваемой жидкости из полости 3, рабочая жидкость по магистрали 23 поступает из полости сильфона 12 через распределитель 16 в сливную магистраль 28, в результате чего давление в полости сильфона 12 уменьшается, а следовательно, уменьшается и его объем, что приводит к увеличению объема полости 2 и, следовательно, к уменьшению в ней давления, в результате чего срабатывает (открывается) всасывающий клапан 8 и перекачиваемая жидкость по каналу 4 поступает в полость 2 (такт всасывания в полость 2).

В процессе совершения такта нагнетания перекачиваемой жидкости из полости 3 и всасывания в полость 2 вступают во взаимодействие друг с другом упор 15 и выступ 20 штока 18, в результате чего перемещается подвижная часть золотника и занимает положение, при котором магистраль 24 соединяется со сливной магистралью 28, а магистраль 23 соединяется с нагнетательной магистралью 27, рабочая жидкость поступает в полость сильфона 12 и увеличивает его объем. При увеличении объема сильфона 12 уменьшается объем полости 2, в результате чего в ней увеличивается давление перекачиваемой жидкости и, когда оно достигает расчетного значения, срабатывает клапан 10 и перекачиваемая жидкость по каналу 6 поступает в полость насосно-компрессорных труб (такт нагнетания перекачиваемой жидкости из полости 2). Одновременно с тактом нагнетания перекачиваемой жидкости из полости 2 осуществляется слив рабочей жидкости из полости сильфона 13 по магистрали 24 через распределитель 16 в магистраль 28. Объем сильфона 13 уменьшается, а следовательно, увеличивается свободный объем полости 3, давление в ней уменьшается и, когда оно достигнет расчетного значения, срабатывает (открывается) всасывающий клапан 9 и перекачиваемая жидкость поступает в полость 3 (такт всасывания перекачиваемой жидкости в полость 3).

В расчетный момент времени выступ 19 вступает в контакт с упором 14 и шток 17 перемещает подвижную часть распределителя, которая соединяет магистраль 23 со сливной магистралью 28, а магистраль 24 - с нагнетательной магистралью 27.

Далее цикл повторяется.

Насосный агрегат предназначен для использования в нефтедобывающей промышленности в составе оборудования для откачки жидкостей из скважин. Насосный агрегат содержит корпус, в котором имеются две полости, в которых установлены сильфоны. Гидравлический приводной насос соединен нагнетательной и сливной магистралями с установленным в корпусе распределителем, имеющим механизм переключения. К каждой из полостей подведены по два канала, в первых из которых установлены всасывающие клапаны, а во вторых - нагнетательные. Полости сильфонов магистралями соединены с распределителем. Механизм переключения распределителя выполнен в виде двух штоков с выступами на концах, соединенных с подвижной частью распределителя. Каждый из выступов расположен в полости одного из сильфонов и имеет возможность взаимодействия со своим упором, закрепленным в полости сильфона на его подвижной части. Повышается производительность, повышается срок эксплуатации. 1 ил.

Насосный агрегат, содержащий корпус, в котором имеются две полости, установленные в полостях сильфоны, гидравлический приводной насос, соединенный нагнетательной и сливной магистралями с установленным в корпусе распределителем, и механизм переключения распределителя, отличающийся тем, что к каждой из полостей подведены по два канала, в первых из которых установлены всасывающие клапаны, а во вторых - нагнетательные, каждая полость сильфонов магистралью соединена с распределителем, а механизм переключения распределителя выполнен в виде двух штоков с выступами на концах, соединенных с подвижной частью распределителя, причем каждый из выступов расположен в полости одного из сильфонов и имеют возможность взаимодействия со своим упором, закрепленным в полости сильфона на его подвижной части.