ПНЕВМОНАСОС ЕЖОВА Российский патент 2024 года по МПК F04F1/18 

Область техники

Настоящее изобретение относится к механизмам, используемым для водоснабжения как частного сектора, так и для производственных помещений, а также для промышленной добычи нефти и газа.

Уровень техники

В настоящее время известны многочисленные механизмы, выполненные в виде насоса для скважин. Последние различаются по принципам действия и количеству фаз, например самовсасывающий, штанговый, умный, механический, циркуляционный, промышленный, инжекторный, вакуумный, трехфазный, с нижним и верхним забором воды и другие.

Известен эрлифт (RU128682U1 от 22.10.2012, класс МПК F04F1/18), состоящий из компрессора, ресивера, подающей и подъемной трубы, распределительного устройства (содержит: клапан, управляющее устройство и плунжер), обратного клапана. Под воздействием управляющего устройства, приводимого в действие электрическим, механическим или иным приводом, клапан закрывается, при этом в подъемной трубе устанавливается столб жидкости, уровень которого равен уровню жидкости во внешнем резервуаре. При отключении управляющего устройства плунжер под воздействием сжатого воздуха перемещается влево, открывая соединенный с ним клапан. Сжатый воздух из компрессора через ресивер и подающую трубу устремляется в подъемную трубу, поднимая столб жидкости, находящийся в трубе. При этом клапан закрывается, предотвращая выход воздуха в резервуар.

Недостатком технического решения является сложность конструкции, из-за использования плунжера, который при малой высоте подъема и насыщенности воды воздушными пузырьками воздуха, приводит к прерывистому потоку воды, выходящему из эрлифта, что влияет на бесперебойную работу последнего.

Известен также скважинный вакуумный насос (RU190548 U1 от 16.04.2019, класс МПК F04F1/02, F04F1/08) состоящий из размещенной в обсадной колонне камеры, на входе в которую установлен всасывающий обратный клапан с возможностью демонтажа, а на боковых стенках установлены съемные нагнетательные обратные клапаны для сообщения с колонной насосно-компрессорных труб, при этом во внутрь камеры помещен герметично взаимодействующий со стенками поршень, с возможностью свободного перемещения, и ограничен в нижней ее части упорами, жестко соединенными с камерой, в верхней части которой, посредством резьбового соединения, при помощи насадки под ключ, закреплена крышка из нержавеющей стали с отверстием круглой формы для входа и выхода газа, закрепленная при помощи муфты к вакуумной колонне, соединенной с компрессором и отводом, на выходе из которого установлен съемный клапан сброса давления. Устройство работает следующим образом. При создании отрицательного давления в камере вакуумного насоса, под действием свободно перемещающегося поршня в крайнее верхнее положение до контакта с вакуумной колонной, проходящей через отверстие крышки, происходит открытие всасывающего обратного клапана и заполнение нефтью пустотного пространства под поршнем с движением ее по колонне насосно-компрессорных труб к устью скважины. Отрицательное давление достигается путем стравливания газа, занимаемого объем камеры над поршнем, через клапан сброса давления по отводу вакуумной колонны. При перемещении поршня в крайнее нижнее положение под действием нагнетания газа компрессором в камеру, по вакуумной колонне, происходит закрытие всасывающего клапана, открытие нагнетательного обратного клапана, и вытеснение нефти, занимаемой пространство под поршнем, в колонну насосно-компрессорных труб.

Недостатком технического решения является сложность конструкции, из-за множества комплектующих, таких как: клапанная система и поршень, трос, приводной реверсивный барабан с полым штоком, вакуумная колонна, что ведет к сложности монтажа и демонтажа устройства во время эксплуатации самого заявленного устройства (скважинного вакуумного насоса).

Известен еще один эрлифт (RU2482340C2 от 19.07.2011, класс МПК F04F 1/18) состоящий из компрессора, ресивера, подающей и подъемной трубы, распределительного устройства. Подъемная труба снабжена насадкой, выполненной из внешней и внутренней труб. Трубы сообщаются через клапан, содержащий втулку, соединенную с поплавком. Труба сообщена через обратный клапан с внешней средой, а труба через обратный клапан с подающей трубой. Компрессор соединен с подъемной трубой посредством дросселя. Всасывающий патрубок компрессора посредством трубы, снабженной кранами и обратными клапанами, сообщается с распределителем и с подъемной трубой. Насадка снабжена датчиком давления и датчиком уровня. Подпиточный клапан соединяет трубу с атмосферой при падении давления ниже установленного уровня. Указанное техническое решения взято за прототип.

Недостатком технического решения является сложность конструкции, из-за множества комплектующих, например, таких как контрольно - измерительные приборы, автоматика, пять клапанов и других. При этом из-за снижения плотности газожидкостной смеси при насыщении ее пузырьками газа во время очистки скважины, как показывает практика - происходит прерывание потока воды, выходящей из устройства. Исследования проводились на скважине малой глубины 16 м, при этом на глубинах от 40 м - эрлифт не выдает воду на поверхность ни в каком объеме.

Задачей заявляемого технического решения является разработка пневмо-реперный насос Ежова, обеспечивающий бесперебойную работу во время эксплуатации на глубинах, не более 200 м, с одновременной возможность замены комплектующих.

Раскрытие сущности технического решения

Техническое решение вышеприведенной задачи, является разработка пневмонасоса, состоящего из корпуса внутри которого расположена линия отвода жидкой среды с по меньше мере одним обратным клапаном и линия нагнетания воздуха, при этом внизу корпуса расположен шарик, где сам шарик исполнен в виде запирающего шара и представляет собой округлое изделие, вес которого обеспечивает его опускание вниз, при этом днище корпуса заявленного насоса выполнено в виде изгиба, выполненного в виде конуса, с углом наклона от 20° до 50°, а для очистки входного отверстия с запирающим шаром и для размытия дна используется связывающее звено для двух частей механизма, которое позволяет изогнутой трубке вращаться вокруг своей оси от выходящего из нее сжатого воздуха. Указанное техническое решение обеспечивает долговечную работу, простоту и надежность механизмов, а также их самостоятельную профилактическую очистку даже в загрязненной среде (неприхотливость насоса). А использование химически стойких материалов - работе в агрессивной среде.

При этом управление насоса, осуществляется за счет управления давления линии нагнетания под управлением механического шибера с электрическим приводом, питаемый от wi-fi розетки управляемый с планшетом или телефоном.

Краткий перечень чертежей

Следует отметить, что приложенные фиг. 1 показывают наиболее предпочтительный вариант выполнения технического решения и не могут рассматриваться в качестве ограничения содержания технического решения, которое включает и другие варианты осуществления.

На фиг.1 изображен пневмонасос Ежова, где

поз. 1 - шарик, представляет собой округлое изделие из металла, полуметалла (оболочка металл, внутри воздух), или ударопрочных полимеров, например, но не ограничиваясь полиамид, полисульфон, полимер с рубленым стекловолокном - выполненные на 3D печати, при этом вес шарика обеспечивает его опускание вниз заявляемого устройства;

поз. 1 - или вместо шарика устанавливается изделие в виде обратного клапана с пружиной под седлом или без пружины, который будет создавать сопротивление захода воды;

поз. 2 - линия нагнетания, представляющая собой трубу, например, но не ограничиваясь 15мм-1d ПП, ПНД (до 10 атмосфер использования), металлическая сварная до 20 атмосфер и цельнолитая до 50 атмосфер;

поз. 3 - спускной клапан, представляет собой коническое устройство, расположенное в верхней части крышки устройства, которое при повороте резьбы закрывает отверстие, и регулирует стравливание воздуха (большее или меньшее) из камеры, расположенной в стенках патрубка 11 устройства для отделения его от воды;

поз.4 - вентиль, выполненный в виде крана (краника) и изготовленный из разного материала: металлический, латунный, ПП (полипропилен), сам вентиль 4, расположен на конечной части трубки стравливания 7;

поз. 5 - изгиб, расположенный на днище внешнего патрубка 11, выполнен из различных материалов, например, но не ограничиваясь: из алюминия, любого другого металла, композитного материала, ударопрочного полимера (полиамид, полисульфон, полимер с рубленым стекловолокном - выполненные на 3D печати) и выполнен в виде конуса, с углом наклона от 20° до 50° для направления потока воды с частицами загрязнения при размыве дна скважины или частичным тартанием;

поз. 6 - спускное отверстие, которое технологически может соединяться тройником с линией нагнетания и трубкой стравливания 7. Само спускное отверстие 6 представляет собой выемку - равной внутреннему диаметру самой трубки.

поз. 7 - трубка стравливания воздуха, обеспечивающая переключающимся вентилем 4 на размыв дна скважины или очистки запорной системы 1 и 5. При этом сама трубка 7 выполнена в соотношение к линии подачи воздуха к насосу, примерно 1:4 или 1:5 величины диаметров, чтобы подаваемый объем воздуха в заявляемый насос, перепускался или стравливался для отделения воды от воздуха. Линия подачи воздуха к насосу - представляет собой компрессор и расположена на поверхности.

поз. 8 - сеточка, предотвращающая загрязнение трубки 7 и выполненная в виде цилиндра с отверстиями меньшими в 3-5 раз диаметра трубки 7. При этом отверстия могут быть любой формы

поз. 9 - отверстие, через которое выходит вода из стенок внешнего патрубка 11 в линию отвода 12. Само отверстие, в сечение может быть выполнено круглым, овальным прямоугольным. Основным условием, то, что в сумме проходное сечение выполняется с диаметром не ниже диаметра внутреннего патрубка 10.

поз. 10 - внутренний патрубок, представляет собой трубку из пластика, композитного материала, оргстекла, металла;

поз. 11 - корпус пневмо-реперного насоса или внешнего патрубка, где оба представляют собой цилиндр в диапазоне от 50 до 400, при этом корпус или патрубок 11 выполнен из алюминия, и/или металла, в зависимости от запаса прочности, для обеспечения соответствия выбранному давлению;

поз. 12 - обратный клапан линии отвода, расположен на внешнем патрубке 11 или корпусе 11;

поз. 13 - механическое реле, расположенное на линии нагнетания 2 насоса выше уровня скважины; также управление давление линии 2 может быть под управлением механического шибера с электрическим приводом, питаемый от wi-fi розетки управляемый с планшетом или телефоном;

поз. 14 - планка для отвода пузырьков воздуха от входящих отверстий 9, расположенная на внутреннем патрубке 10 для выхода к трубке стравливания воздуха 7;

поз. 15 - запирающий клапан, предотвращающий засорение трубки 7 при наполнении насоса;

поз. 16 - вертлюг вращения, вращающийся при прохождении сжатого воздух и очищающий шар 1 от загрязнения. При низком опускании ко дну скважины - очищает резервуар от отложений.

Осуществление технического решения

В техническом решении под используемыми терминами понимаются следующие понятия:

Пневмо - устройство технологически используется с установкой нагнетания воздуха для его работы.

Реперный - точка давления на которой основывается расчет и работа заявленного насоса.

Заявленное техническое решение, а именно насос опускается в воду и вода заходит внутрь патрубка 11 или корпуса 11, поднимая шарик 1, при этом часть воздуха проходит отбойник 14 не попадая в выходное отверстие 9, уходит через спускной клапан 3 или вентиль 4, отделяясь от воды.

Спускной клапан 3, как вариант может закрываться для промывки входного устройства 5 или очистки шарика 1 от налипания частиц грязи, а также для вспучивания скважины для очистки.

Изгиб 5, расположенный на днище внешнего патрубка 11 или корпуса 11, способствует направлению поднимаемых частиц песка и отложений со дна скважины к центру всасывания, расположенному на днище внешнего патрубка 11 (корпуса 11) и может вспучивать дно скважины, за счет вмонтированной коронки (на фиг. не показана), если последняя присутствует в конструкции. Сама коронка, представляет собой проходной цилиндр с резьбой с одной стороны и зубцами острыми или плоскими с другой и устанавливается в нижнюю часть внешнего патрубка 11 (корпуса 11) насоса - закручиванием. Конус с углом наклона от 20° до 50° изгиба обеспечивает направление частиц для входа в заявляемый насос при функции очистки дна устройства, вмещающего жидкую среду.

Спускное отверстие 6 защищено сеточкой 8, которое при засорение автоматически прочищается каждый раз при подаче воздуха из линии 2 и при очередном цикле загрязнения, взвешенные в воде, выводятся через внутренний патрубок 9 на поверхность. Подается расчетная порция воздуха по линии 2 регулируемая реле 13, шарик 1 запирается, и вода проталкивается по внутреннему патрубку 10 через обратный клапан линии отвода из скважины исходящей линии вверх. При замыкании линии нагнетания 2 механическим реле 13 давление воды в патрубке 11 (корпуса 11) нормализуется за счет стравливания трубкой 7 клапан 12 закрывается, а шарик 1 готов пропустить очередную порцию воды. Цикл повторяется. При этом для очистки входного отверстия насоса с шариком 1 и для размытия дна, например очищаемой скважины, используется вертлюг вращения 16. Сам вертлюг вращения 16 представляет собой связывающее звено для двух частей одного механизма и позволяет изогнутой трубке вертлюга 16 вращаться вокруг своей оси от выходящего из нее сжатого воздуха.

Заявляемый насос изготавливается из материалов, таких как нержавеющая сталь, оцинкованный металл и т.п.

При этом если давление высокое в скважине насос изготавливается из цельнотянутой трубы или из материалов и/или металлов, используемых в агрессивных средах.

При низком давление в скважине используется материал, такой как: алюминий, трубы буровые, ПВХ толстостенные и т.п.

Дистанционное управление осуществляется за счет управления давления линии нагнетания под управлением механического шибера с электрическим приводом, питаемый от wi-fi розетки управляемый с планшетом или телефоном. На расстояние равном 100-200 метров при идеальных условиях. Однако, если на пути действия сигнала расположены толстые стены, то радиус покрытия может снизиться до 50 метров.

При этом параметры насоса, такие как объем воздуха, давление количество и частота - включений и отключений с продолжительностью паузы задается программой типа “Умный дом”, достигая желаемого объема жидкой среды, а именно воды при подъеме.

Заявляемое техническое решение работает и используется, например, но не ограничиваясь в скважинах диаметром более 133 мм или технологических емкостях, а также может применяться в аквапарках, бассейнах и тому подобное.

Заявляемое техническое решение обеспечивает надежную работу системы затвора - выполненных из современных полимерных материалов и отпечатанных на 3D-принтере, простота конструкции, эксплуатации и профилактики. Универсальность и неприхотливость использования - в чистой и грязной среде, как для откачки среды, так и для очистки дна скважины от загрязнения (частичное тартание-желонирование).

Настоящее изобретение относится к механизмам, используемым для водоснабжения как частного сектора, так и для производственных помещений, а также для промышленной добычи нефти и газа. Задачей заявляемого технического решения является разработка пневмореперного насоса Ежова, обеспечивающего бесперебойную работу во время эксплуатации на глубинах не более 200 м, с одновременной возможностью замены комплектующих. Техническим решением вышеприведенной задачи является разработка пневмонасоса, состоящего из корпуса, внутри которого расположена линия отвода жидкой среды с по меньше мере одним обратным клапаном и линия нагнетания воздуха, при этом внизу корпуса расположен шарик, где сам шарик исполнен в виде запирающего шара и представляет собой округлое изделие, вес которого обеспечивает его опускание вниз, при этом днище корпуса заявленного насоса выполнено в виде изгиба, при этом последний выполнен в виде конуса с углом наклона от 20° до 50°, а для очистки входного отверстия с запирающим шаром и для размытия дна используется связывающее звено для двух частей механизма, которое позволяет изогнутой трубке вращаться вокруг своей оси от выходящего из нее сжатого воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пневмонасос, состоящий из корпуса, внутри которого расположена линия отвода жидкой среды с по меньше мере одним обратным клапаном и линия нагнетания воздуха, при этом внизу корпуса расположен шарик, отличающийся тем, что сам шарик исполнен в виде запирающего шара и представляет собой округлое изделие, вес которого обеспечивает его опускание вниз, при этом днище корпуса заявленного насоса выполнено в виде изгиба, а для очистки входного отверстия с запирающим шаром и для размытия дна используется связывающее звено для двух частей механизма, которое позволяет изогнутой трубке вращаться вокруг своей оси от выходящего из нее сжатого воздуха.

2. Пневмонасос по п. 1, отличающийся тем, что изгиб выполнен в виде конуса с углом наклона от 20° до 50°.