Вибронасос Гарипова Советский патент 1993 года по МПК F04F7/00 

Изобретение относится к области насо- сос гроения и может быть использовано в различных областях техники, в том числе

для

подъема жидкости из эксплуатационных

сквэжин.

Цель изобретения - повышение производительности вибронасоса.

I На чертеже дана схема предложенного вибронасоса.

Вибронасос сЪдержит корпус 1 с нагнетательным патрубком 2 и отверстием 3 для приема (всасывания) жидкости из окружающего пространства, например из нефтяной эксплуатационной скважины. Отверстие 3 предпочтительно выполнить в виде щелевого фильтра для очистки жидкости от механических примесей. В полости корпуса 1 соосно патрубку 2 установлен магнито- стрикционНый преобразователь, включающий обмотку возбуждения 4 и стержень 5 с

концентратором 6. Обмотка возбуждения 4 связана кабелем с генератором 7 высокочастотных колебаний, который при спуске вибронасоса в скважину устанавливают на поверхности.

Концентратор может быть любой формы (цилиндрический, ступенчатый, конический и т.п.). Для рассматриваемого примера вибронасоса взят концентратор, выполненный ступенчатым. В торце концентратора, расположенном под нагнетательным патрубком 2, выполнена цилиндрическая выемка (углубление) 8, а в теле концентратора вы- полненны наклонные к его оси каналы 9, сообщающие полость выемки с полостью корпуса вибронасоса. Каналы 9 выходят на боковую поверхность выемки 8 и боковую поверхность концентратора 6. на которой имеются продольные (вертикальные) глухие пазы 10, в верхнюю часть (вершину) которых

со

с

оо со

00

о ю

СА)

выходят каналы. Максимальное проходное сечение канала 9 определяется тем, что высота его сечения по вертикали равна глубине выемки 8.

Концентратор может быть выполнен не с одним, а с несколькими торцевыми выемками, каждая из которых сообщается с полостью вибронасоса канала в концентраторе.

Вибронасос работает следующим образом.

При подаче высокочастотных электрических колебаний от генератора 7 на обмотку 4 стержень 5, выполненный из магнитострикционного материала, удлиняясь и укорачиваясь, передает эти колебания концентратору б, торец которого создает у среза нагнетательного патрубка 2 попеременно зоны повышенного давления и глубо- кого разрежения. Импульс давления выталкивает жидкость в колонну труб, к которой при спуске в скважину вибронасос присоединяют патрубком 2, а при разрежении в зону между торцами нагнетательного патрубка и концентратора из полости насоса всасывается перекачиваемая жидкость. Из-за высокой частоты колебаний жидкость не успевает в полном объем,е проникнуть через кольцевой зазор между патрубком 2 и торцом концентратора 6. Жидкость, поступающая в кольцевой зазбр,заполняет лишь краевые участки зоны разрежения, не достигая ее центральной части. В центральную часть зоны жидкость поступает по каналам 9 и выемке 8.

Наличие выемки 8 не снижает импульса, передаваемого концентратором жидкости, так как ее дно работает как торцевая повер-, хность, а наличие прорезей 10 способствует принудительной подаче жидкости в каналы 9, входные отверстия которых при сокращении концентратора движутся относительно жидкости и как бы захватывают ее.

Пример расчета параметров вибронасоса.

При рабочей резонансной частоте генератора магнитострикционного преобразователя из пермендюра (сплав марки 49К2Ф) 18 кГц длина преобразбвате ля (стержня) составит

f

Li -yj- 14,4см,

где Ci -- скорость продольных волн для пермендюра, равная 5,2 х 103 м/с.

Резонансная длина ступенчатого--концентратора составит

I о °2

L2 -ур пень),

14,2 см (по 7,1 см на стугде Са-скорость продольных волн для стали марки 40Х, равная 5,1 х 103 м/с.

С учетом того, что магнитострикционная деформация преобразователя равна

.Dk, 50x10-0,

удлинение преобразователя составит Dl Li х50х10 72х10 5см.

Для ступенчатого концентратора с входным диаметром (диаметр большой степени) DI 4 сми выходным 02 2 см коэффициент усиления будет равен

20

к - i Р М К l D2

4.

С учетом К удлинение виброэлемента (стержень преобразователя с онцентратсг- ром) составит

D LB DLi х К 72 х х 4 28.8 х . ,

Объем зоны разрежения над торцем концентратора равен

V

pD%x h 4

35 3,14x4x28,8x10

- 4

9 х 10 3 см3

0

5

где h DLB.

Поскольку одно колебание происходит в течение 1/1800 с, то время всасывания жидкости равно 1/36 х 103 с. За это время жидкость успевает заполнить весь объем и при отсутствии выемки в торце концентратора и каналов, сообщающих ее с полостью вибронасоса, как показывают расчеты по формуле Дюпюи он будет заполнен примерно на 35% (расчеты делались для воды при перепаде давлений, равном 1 атм).

Наличие выемки и каналов способствует более полному заполнению зоны разрежения жидкости. В примере площадь выемки не должна превышать 65% площади торца концентратора (диаметр выемки равен примерно 0.8 диаметра концентратора), а глубина ее не меньше величины удлинения всего виброэлемента.

При достижении полного заполнения подача насоса составит

Q Vxf; 14м3/сут.

9х 10 JX 18 х 1(T 162cMJ/c

.з,

Реализация изобретения повышает Производительность вибронасоса в 2,5 раза.

Формула изобретения 1. Вибронасос, содержащий корпус с Нагнетательным патрубком и магнитострик- ционный преобразователь, установленный в полости Корпуса соосно нагнетэтельному патрубку и включающий стержень с концентратором и обмотку возбуждения, подклю

10

15

чаемую к генератору высокочастотных1 колебаний, о тличающийся тем, что на торцевой поверхности концентратора выполнена выемка с наклонными к его оси каналами, выходящими на боковые поверхности выемки и концентратора и сообщающими полость выемки с полостью кСрпуса.

2. Вибронасос по п.1, отличающий- с я тем, что на боковой поверхности концентратора выполнены продольные глухие пазы, вершины которых сообщены с наклонными каналами.

3. Вибронасос по пп.1 или 2, о т л и ч а- ю щ и.,й с я тем, что высота сечения наклонного канала по вертикали равна глубине выемки.

Использование: для подъема жидкости из скважин. Сущность изобретения: мэгнито- стрлкционный преобразователь установлен в полости корпуса соосно нагнетательному пат зубку и содержит стержень с концентратором и обмотку возбуждения. Обмотка подключена к генератору высокочастотных колебаний. На торцевой поверхности концентратора выполнена выемка с наклонными к его оси каналами, выходящими на боковые поверхности в ыемки и концентратора и сообщающими полость выемки с полостью корпуса. На боковой поверхности концентратора выполнены продольные глухие пазы, вершины к-рых сообщены с наклонными каналами. Высота сечения наклонного канала по вертикали равна глубине выемки. 2 з.п. ф-лы, 1,ил.