УСТАНОВКА ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2007 года по МПК F04B13/00 

Изобретение относится к области машиностроения для использования в различных отраслях промышленности для дозированной подачи текучих сред.

Известны плунжерные дозаторные насосы и установки для дозирования жидкостей на их основе /1/.

Для плунжерных насосов характерно наличие утечек через зазор между отверстием в корпусе и плунжером /2 (п.6.6), 3 (п.5.15)/, в связи с чем существуют рекомендации по выбору перекачиваемой жидкости, подтяжке уплотнения и устройству системы отвода утечек, для чего, например, в полу или в дне установки рекомендуется выполнять желоба с наклоном в сторону сбора утечек /3 (п.5.15)/. Перекачиваемая жидкость предпочтительно должна обладать смазывающими свойствами по уплотнению, подтяжка уплотнения не должна быть чрезмерной /2 (п.9, табл., п.3), 3 (п.9, табл.)/, при подаче несмазывающих и опасных жидкостей жидкостей рекомендуется устройство гидравлического затвора между зазором между корпусом насоса и плунжером и плунжерным уплотнением для подвода смазки к уплотнению, что представляет дополнительную гидравлическую линию в дозаторной установке.

Измерение объема подачи производится по уровню жидкости в баке для жидкости, измерение объема утечек связано с техническими трудностями. К примеру, по регламенту обработки нефтяных скважин на одном из месторождений жидким ингибитором коррозии трубопроводов объем подачи ингибитора составляет от 1,5 до 9,0 л/сутки, тогда как допустимый объем утечек составляет до 7,2 л/сутки /2 (п.6.6)/, в связи с чем обоснован вопрос об эффективности насосного оборудования и о достоверности расходных измерений. Все это усложняет эксплуатацию дозаторной установки.

Основными направлениями борьбы с утечками, которые снижают производительность насоса /4/, являются модернизация и совершенствование плунжерных уплотнений, заключающиеся, в основном, в усложнении конструкции уплотнения /5-7/, а также создание плунжерно-сильфонных насосов /8/, имеющих сложную конструкцию.

Прототипом заявляемого решения является дозаторная установка /9/, предназначенная для дозированной подачи жидких ингибиторов парафино- и солеотложений, коррозии и деэмульгаторов в нефтяные скважины и состоящая из корпуса с баком для жидкости, электронасосного дозировочного агрегата, шкафа управления и нагнетательных трубопроводов, для которой характерны обычные проблемы, связанные с утечками дозируемой жидкости из плунжерного уплотнения.

Техническим результатом изобретения является разработка комплекса конструктивных решений, направленных на расширение функциональных возможностей отдельных частей установки, на оптимизацию ее конструкции, с одновременным обеспечением ее работоспособности и удобства в эксплуатации.

Технический результат достигается путем комбинирования системы отвода утечек с системой подвода жидкости к насосу, а именно тем, что в установке, содержащей корпус, плунжерный насос, проточная часть которого гидравлически сообщена с баком для жидкости и нагнетательной магистралью, привод возвратно-поступательного действия, взаимодействующий с плунжером насоса, и систему отвода утечек жидкости через зазор между корпусом насоса и плунжером, система отвода утечек содержит диафрагменную камеру, присоединенную к корпусу насоса, шток диафрагменной камеры по существу выполнен за одно целое с плунжером, а полость диафрагменной камеры, прилегающая к корпусу насоса, гидравлически сообщена с емкостью для сбора утечек, при этом дополнительно:

- на линии связи полости диафрагменной камеры с емкостью для сбора утечек установлен нагнетательный клапан, в корпусе диафрагменной камеры, в его нижней части выполнено отверстие, через которое полость диафрагменной камеры сообщена с емкостью для сбора утечек, которая может быть совмещена с баком для жидкости;

- на плунжере выполнен кольцевой уступ, на который установлен диафрагменный блок, состоящий из двух шайб и диафрагмы из эластичного гидравлически непроницаемого материала, закрепленный на плунжере гайкой, а на концевой участок плунжера установлен переходник между плунжером и приводом насоса;

- установка снабжена системой выравнивания давления в полости диафрагменной камеры с атмосферным давлением в конце обратного хода плунжера, включающей всасывающий клапан на линии связи полости диафрагменной камеры с атмосферой;

- корпус установки выполнен прямоугольной формы и состоит из разделенных между собой герметичной перегородкой бака для жидкости и агрегатного отсека, в котором размещены насос, привод, система отвода утечек, трубопроводная и запорная арматура и приборы контроля за работой установки, при этом агрегатный отсек снабжен дверцей, установленной с противоположной стороны от бака для жидкости, на внутренней стороне которой могут быть установлены носители эксплуатационной информации.

Комбинированием системы отвода утечек с системой подвода жидкости к насосу, а именно тем, что в установке, содержащей корпус, плунжерный насос, проточная часть которого гидравлически сообщена посредством всасывающего клапана с баком для жидкости и посредством нагнетательного клапана с нагнетательной магистралью, привод возвратно-поступательного действия, взаимодействующий с плунжером насоса, и систему отвода утечек жидкости через зазор между корпусом насоса и плунжером, которая содержит диафрагменную камеру, присоединенную к корпусу насоса, шток которой выполнен заодно целое с плунжером, а полость диафрагменной камеры, прилегающая к корпусу насоса, гидравлически сообщена с емкостью для сбора утечек, создается оборотная система отвода утечек в бак для жидкости, исключающая необходимость выполнения в корпусе дозатора элементов и устройств для сбора утечек, с одновременным повышением точности измерения расхода жидкости, поскольку, обычно, расход жидкости контролируется по уровню жидкости в баке.

Во-первых, установка на линии связи полости диафрагменной камеры с емкостью для сбора утечек нагнетательного клапана, выполнение в корпусе диафрагменной камеры в его нижней части отверстия, через которое полость диафрагменной камеры сообщена с емкостью для сбора утечек, которая может быть выполнена совмещенной с баком для жидкости, и,

во-вторых, выполнение на плунжере кольцевого уступа, на который установлен диафрагменный блок, состоящий из двух шайб и диафрагмы из эластичного гидравлически непроницаемого материала, закрепленный на плунжере гайкой, и установка на концевой участок плунжера переходника между плунжером и приводом насоса, а также,

в-третьих, наличие системы выравнивания давления в полости диафрагменной камеры с атмосферным давлением в конце обратного хода плунжера, включающей всасывающий клапан на линии связи полости диафрагменной камеры с атмосферой,

представляет собой комплекс конструктивных решений, направленных на расширение функциональных возможностей отдельных частей установки, на оптимизацию ее конструкции, на обеспечение ее работоспособности и удобства в эксплуатации.

При обслуживании известных установок открывается дверца с боковой стороны, прилегающей к баку для жидкости, причем для некоторых операций обслуживания требуется снятие задней стенки с противоположной стороны. Исполнение корпуса установки прямоугольной формы, состоящего из разделенных между собой герметичной перегородкой бака для жидкости и агрегатного отсека, в котором размещены насос, привод, система отвода утечек, трубопроводная и запорная арматура и приборы контроля за работой установки, при установке на агрегатный отсек дверцы, установленной с противоположной стороны от бака для жидкости, на внутренней стороне которой могут быть установлены носители эксплуатационной информации, улучшает компоновку установки и повышает удобство в обслуживании, так как при таком расположении дверцы улучшается доступ к оборудованию агрегатного отсека.

На фиг.1 показана конструктивная схема установки, на фиг.2 - ее общий вид.

Установка (фиг.1) содержит бак для жидкости 1 и плунжерный насос, в корпусе 2 которого выполнено отверстие, в которое установлен плунжер 3, выполненный заодно целое со штоком диафрагменной камеры, корпус 4 которой может составлять одно целое с корпусом 2 насоса или быть сборным с корпусом насоса. На рабочем участке плунжера 3 имеются кольцевые канавки. Диаметр d концевого участка 5 плунжера меньше, чем его рабочий диаметр D. На кольцевой уступ, образованный разными диаметрами, установлены диафрагма 6 из эластичного гидравлически непроницаемого материала, герметично прикрепленная по периметру к корпусу 4 кольцевой деталью 7, две шайбы 8 с закругленными краями, которые герметично зажимают диафрагму 6 на кольцевом уступе, и гайка 9. На резьбовой концевой участок плунжера установлен переходник 10 между плунжером и приводом возвратно-поступательного действия, рабочие ходы которого показаны стрелками 11, одновременно являющийся контргайкой.

В нижней части корпуса 4 выполнено отверстие 12, к которому подсоединен трубопровод 13 с нагнетательным клапаном 14, соединяющий полость диафрагменной камеры с емкостью для сбора утечек, в качестве которой используется бак 1. На нем установлен приемный патрубок 15, к которому подсоединен трубопровод 13.

В верхней части корпуса 4 выполнено отверстие 16, к которому подсоединен трубопровод 17, сообщающий через всасывающий клапан 18 полость диафрагменной камеры с атмосферой при обратном рабочем ходе плунжера. Клапан 18, который может быть лепестковым, работает на всасывание и предотвращает выпуск воздуха из полости диафрагменной камеры при рабочем ходе плунжера на сжатие или нагнетание жидкости.

Проточная часть 19 насоса через трубопровод 20 и соответствующее отверстие в корпусе насоса сообщена с баком для жидкости 1. На гидравлической линии связи насоса и бака установлены вентиль 21 и всасывающий клапан 22, который предотвращает перетекание жидкости из проточной части 19 в бак 1. Через другое соответствующее отверстие проточная часть 19 сообщена трубопроводом 23 с нагнетательным клапаном 24 с нагнетательной магистралью.

Корпус установки (фиг.2) имеет прямоугольную форму в виде параллелепипеда, состоит из боковых стенок, нижнего днища и верхней крышки и содержит герметичную перегородку 25, разделяющую бак для жидкости 26 и агрегатный отсек 27, в котором установлены электронасосный агрегат, система отвода утечек, трубопроводная и запорная арматура и приборы контроля за работой установки. Дверца 28 выполнена со стороны, противоположной от бака 26, а на обратной стороне дверцы установлены носители эксплуатационной информации 29.

Установка работает следующим образом.

На ходе всасывания (обратном ходе) плунжер 3 выдвигается из отверстия корпуса 2. В проточной части 19 создается разрежение, всасывающий клапан 22 открывается, и жидкость 30 заполняет проточную часть. На ходе нагнетания плунжер 3 вытесняет жидкость из проточной части насоса, клапан 22 при этом закрывается, под давлением открывается нагнетательный клапан 24, сообщающий проточную часть насоса с нагнетательной магистралью, при этом, вследствие повышенного давления в рабочей полости насоса, небольшая часть 31 жидкости через технологический зазор между отверстием корпуса 2 и плунжером 3 выдавливается в полость диафрагменной камеры, прилегающую к корпусу насоса. На следующем ходе всасывания жидкость вновь заполняет полость проточной части насоса, а поскольку в полости диафрагменной камеры создается разрежение, то открывается клапан 18, вследствие чего давление в этой полости выравнивается с атмосферным давлением. На очередном рабочем ходе нагнетания в полости диафрагменной камеры, прилегающей к корпусу 2 насоса, создается подпор (повышенное давление), и утечки жидкости 31 через отверстие 12, клапан 14 и трубопровод 13 перекачиваются в бак 1, клапан 18 при этом закрыт. Комбинированный плунжерно-диафрагменный насос выполняет одновременно две функции - дозированную подачу жидкости в нагнетательную магистраль и перекачку утечек через зазор между корпусом и плунжером обратно в емкость для жидкости.

При обслуживании установки отрывается дверца 28, открывается доступ к эксплуатационной информации и проводятся все необходимые действия с аппаратурой установки.

Источники информации

1. Видинеев Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия. - М.: Энергия, 1978, с.80-81.

2. Агрегаты электронасосные дозировочные типа ДП(Э), ДПМ(Э) мощностью 0,25 кВт и многонасосные дозировочные агрегаты на их основе мощностью 0,37 кВт. Паспорт Н52.001.00.000 ПС (АО "Дозировочные насосы и системы", Пермь).

3. Насос дозировочный плунжерный. Паспорт Н444.00.000 ПС (ОАО "Свесский насосный завод").

4. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справ. пособие. - М.: Машгиз, 1963, с.122.

5. Захаров Б.С.и др. Модернизация поршневых насосов для добычи нефти. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2004, №12, с.20-23.

6. Механическое уплотнение плунжерного насоса. Заявка РФ №2003125236, 2003, F 16 J 15/16.

7. Насос дозировочный плунжерный с шиберным затвором для перекачивания жидкостей. Патент РФ №2195578, 2002, F 04 B 13/00.

8. Насос с дозированной подачей. Патент РФ №2170853, 2001, F 04 B 13/00.

9. Установка комплексная дозировочная электронасосная УДЭ 1,6/6,3. Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности, 2001, №2, с.5.

Установка предназначена для использования в области машиностроения для дозированной подачи текучих сред. Установка содержит корпус, плунжерный насос, проточная часть которого гидравлически сообщена посредством всасывающего клапана с баком для жидкости и посредством нагнетательного клапана с нагнетательной магистралью. Привод возвратно-поступательного действия взаимодействует с плунжером насоса. Система отвода утечек жидкости через зазор между корпусом насоса и плунжером содержит диафрагменную камеру, присоединенную к корпусу насоса, шток которой выполнен за одно целое с плунжером. Полость диафрагменной камеры, прилегающая к корпусу насоса, гидравлически сообщена с емкостью для сбора утечек. На линии связи полости диафрагменной камеры с емкостью для сбора утечек установлен нагнетательный клапан. В корпусе диафрагменной камеры в его нижней части выполнено отверстие, через которое полость диафрагменной камеры сообщена с емкостью для сбора утечек, которая может быть совмещена с баком для жидкости. На плунжере выполнен кольцевой уступ, на который установлен диафрагменный блок, состоящий из двух шайб и диафрагмы из эластичного гидравлически непроницаемого материала, закрепленный на плунжере гайкой. На концевой участок плунжера установлен переходник между плунжером и приводом насоса. Расширяются функциональные возможности установки. обеспечивается ее работоспособность и удобство в эксплуатации. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка для дозированной подачи жидкости, содержащая корпус, плунжерный насос, проточная часть которого гидравлически сообщена посредством всасывающего клапана с баком для жидкости и посредством нагнетательного клапана с нагнетательной магистралью, привод возвратно-поступательного действия, взаимодействующий с плунжером насоса, и систему отвода утечек жидкости через зазор между корпусом насоса и плунжером, отличающаяся тем, что система отвода утечек содержит диафрагменную камеру, присоединенную к корпусу насоса, шток диафрагменной камеры, по существу, выполнен за одно целое с плунжером, а полость диафрагменной камеры, прилегающая к корпусу насоса, гидравлически сообщена с емкостью для сбора утечек.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на линии связи полости диафрагменной камеры с емкостью для сбора утечек установлен нагнетательный клапан, в корпусе диафрагменной камеры в его нижней части выполнено отверстие, через которое полость диафрагменной камеры сообщена с емкостью для сбора утечек.3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что емкость для сбора утечек выполнена совмещенной с баком для жидкости.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на плунжере выполнен кольцевой уступ, на который установлен диафрагменный блок, состоящий из двух шайб и диафрагмы из эластичного гидравлически непроницаемого материала, закрепленный на плунжере гайкой, а на концевой участок плунжера установлен переходник между плунжером и приводом насоса.5. Установка по п.2, отличающаяся тем, что она снабжена системой выравнивания давления в полости диафрагменной камеры с атмосферным давлением в конце обратного хода плунжера, включающей всасывающий клапан на линии связи полости диафрагменной камеры с атмосферой.6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что корпус установки выполнен прямоугольной формы и состоит из разделенных между собой герметичной перегородкой бака для жидкости и агрегатного отсека, в котором размещены насос, привод, система отвода утечек, трубопроводная и запорная арматура и приборы контроля за работой установки, при этом агрегатный отсек снабжен дверцей, установленной с противоположной стороны от бака для жидкости, на внутренней стороне которой установлены носители эксплуатационной информации.