Прибор к пневматическому насосу для регулирования интервала рабочего времени Советский патент 1933 года по МПК F04B49/00 

Изобретение относится к насосам для колодцев или скважин с баком, помещенным в глубине колодца и снабженным трубой для впуска сжатого газа или давящей среды и трубой для выбрасывания жидкости избака.

Согласно изобретению прадесс выкачивания регулируется прибором, приводимым в движение от двигателя и дающим выдержку определенного времени. Интервал времени выдерживается с таким расчетом, чтобы колодезный бак успел наполниться нефтью или другою жидкостью раньше, чей начнется впуск в бак свежей порции сжатого газа для выталкивания жидкости из бака.

Основная задача изобретения-создание Е1ыдерживающего интервалы времени аппарата, который управляет выпускным клапаном, оперативно связанным с главным клапаном насоса. Вторая задача - дать возможность давлению выходить из бака через выпускной клапан в течение всего времени, требующегося для того, чтобы бак снова наполнился выкачиваемою жидкостью.

Насос может работать при помощи сжатого воздуха или естественного газа,

(521)

или люоои давящей среды, в зависимости от характера выкачиваемой жидкости. В случае применения естественного газа не должно быть выпуска в атмосферу; вместо этого выпуск должен производиться в бак или приемник со значительно бол1е низким давлением, чем давление в главной подающей трубе.

Одна из форм выполнения изобретения изображена на прилагаемом чертеже, где схематически показаны, отчасти в разрезе, колодец и насос.

Бак А помещен в глубине колодца В, снабженного обсадной трубой С. К баку подходят подающ,ая давящая среду труба D и выбрасывающая выкачиваемую жидкость труба Е, в нижней части которой сделана небольщая отдущина F, чере которую давящая среда проникает в выбрасываемый столб нефти, помогая последней подниматься пб принципу аэролифта.

Точное местоположение отдущины F зависит в некоторой степени от длины бака Л, но практика показала, что хорощие результаты получаются, если отдушина F помещена, ближе к дну бака, чем к верхней стенке. Благодаря такому

устройству столб нефти в трубе может быть поднят на довольно большую высоту раньше, чем в трубу войдет через отдушину / давящая среда, которая насытит жидкость газом и расширит ее в сторону выпускного отверстия трубы Е. Через отдушину F и трубу Е не будет происходить потери давящей среды до тех пор, пока нефть в трубе Е не поднимется до такой высоты, при которой давяЩая среда начнет содействовать дальнейшему подъему нефти на поверхность земли.

Подача главной давяшей среды в бак из резервуара регулируется главным или дроссельным клапаном Н, помещающимся Б коробке J, а выпуск давления из колодезного бака управляется выпускным клапаном К коробки L. Основная полость клапана ЛГполностью остается соединенною с атмосферой с того момента, как весь запас нефти выкачан из бака, и до момента следующей выкачки, так что свежая нефть может беспрепятственно накопляться в баке.

Выпускной клапан состоит из тела, снабженного с обоих концов поршнями или головками 22, 23, соединенными стержнем 24. Тело 25 клапана зажато между заплечиками 26 и 27 головкой и движется вместе с , а винт 28, входящий в прорезь 29 тела клапана, «грает роль направляющей этого тела и препятствует вращений) последнего. Отверстие 30 в головке 25 позволяет давящей среде проходить из центрального пространства клапанной коробки в боковое пространство коробки, находящееся за головкой 25, и способствует понижению давления в указанном пространстве лри понижении давления в центральной части коробки. Если к наружной поверхности головки 22 приложено полное давление давящей среды, поступающей из главного резервуара, то выпускной клапан передвигается влево в положе«ие, изображенное на чертеже, если противодействующее давление, приложенное к наружной поверхности головки 25, понижено. Когда выпускной клапан находится в показанном на чертеже положении, то сообщение источника давящей среды с баком прервано, и бак сообщен с атмосферой через окно 31 выпускного клапана и через трубку /2,

соединяющую клапанную коробку с атмосферой.

Прибор О. регулирующий интервалы времени и приводимый в движение от двигателя, работающего при помощи главной давящей среды, устроен таким образом, что скорость двигателя может быть изменяема ручным вентилем для того, чтобы регулировать по желанию величину промежутка времени, в которое бак должен заполняться выкачиваемой жидкостью.

Пневматический двигатель Р вращает кулачковый диск Q, который через определенные интервалы времени приводит при помощи соответствующего механизма в движение клапан R, регулирующий работу выпускного клапана R. Двигатель Р управляется клапаном S, который, в свою очередь, управляется движениями выпускного клапана К. Поршень Т, двигающийся в коробке И, помогает кулачному диску Q управлять пружинным клапаном R. Последний нормально держится в поднятом положении, как показано на чертеже, и позволяет давящей среде проходить из резервуара G по трубкам Ки 1 в правое боковое пространство коробки выпускного клапана и этим удерживать выпускной клапан в сообщении с атмосферой до тех пор, пока поршень Т кулачкового клапана находится под давлением.

Между коробкой U поршня Г и главной подающей трубой D бака включен при помощи труб небольшой резервуар X В трубе b помещен возвратный клапан с, позволяющий давящей среде быстро течь по направлению от колодезной трубы D к резервуару -3, но замедляющий прохождение этой среды в обратном направлении. В то время, как в баке А. давление выталкивающей среды понижено (после разряда бака), давление в резервуаре X понижается ничтожно, благодаря возвратному клапану с, и таким образом под порщнем Т Сохраняется достаточно большое давление для того, чтобы поршень был прижат книзу и нажимал вниз рычаг d против действия сжатой пружины е. Рычаг d вращается на цапфе /, прикрепленной к кронштейну g, а противоположный конец рычага соединен шарниром /г с защелкой у, которая снаожена пружиной Айв которой скользит стержень о прижимающийся « шаровому каналу /. Стержень q, прилегает к клапану р и надавливает на шаровой клапан г, на который с противоположной | стороны нажимает пружина s. Когда рычаг d находится в изображенном на чертеже положении, т.-е. в период накапливания нефти в баке Л, клапанные шарики РИГ клапана / находятся в своем верхнем положении. Кода давление в резервуаре X исчезнет благодаря истечению давящей среды через возвратный клапан с, поршень Т поднимется под действием пружины е, двигатель Р придет в движение, а защелка у не упадет в выемку t кулачкового диска Q, а будет скользить по периферии этого диска до тех пор, пока по истечении одного оборота диска выемка t не окажется против защелки. В течение указанного оборота диска клапан / продолжает оставаться в поднятом положении.

Скорость двигателя Р регулируется дросселем и таким образом, что кулачковый диск Q делает один оборот в течение такого промежутка времени, который необходим, чтобы в баке А накопилась нефть. За этот промежуток времени давление над порщнем Т понизится, вследствие чего, когда выемка t подойдет под защелку /, последняя упадет в выемку и позволит стержню о опуститься, так что оба клапанных шарика / и г изменят свое положение. В результате получается передвижение выпускного клапана К в обратную сторону и, следовательно, начнется подача давящей среды в бак А.

В течение .периода времени, когда происходит накопление нефти в баке А, главный клапан /f остается открытым, а выпускной клапан /С отрезает подачу давящей среды в бак до тех пор, пока не подействует клапан кулачкового диска /.

Главный клапан Н состоит из цилиндрической чашки v, плотно прилегающей к направляющему стержню w и скользящей по нему, причем внутренняя полость чашки соединена трубкой л : буферным резервуаром Y, который, при помощи трубки у и возвратного «лапана Z, соединен с главной трубой D,

подающей сжатую среду в бак Л. Возвратный клапан Z снабжен сужением, позволяющим давящей среде быстро проходить из трубы D в чащ«у v главного клапана Н (для уравновешивания клапана ; но когда давление в баке А прекратится и начнется накопление нефти в баке, то, благодаря сужению возвратного клапана Z, давление в чашке главного клапана Н уменьшается медленно. Задача сужения в возвратном клйпане Z заключается в выдержке времени с тем расчетом, чтобы изменение давления внутри чашки V главного клапана Н всегда запаздывало относительно давления в баке Л. Когда в бак подается полное давление для выталкивания из него нефти, то давление это более или менее быстро проникает внутрь чашки О; когда же давление в баке исчезает, то давление в чашке f понижается медленно.

Главный клапан Л имеет фланец 3, прилегающий к седлу 4; кроме того, у клапана N имеется шейка 5 для того, чтобы получить суженное пространство между упомянутой шейкой и стенками клапанной коробки. Пружина 6 стремится открывать клапан, когда давление внутри чашки V достаточно уменьшается вследствие уменьшения давления в колодезном баке после выбрасывания из него нефти. Когда бак А вполне опорожнится, сжатый газ или давящая среда, направляющаяся из главного резервуара G через трубу 7 и через суженное место, образуемое шейкой 5, и далее по трубе , через выпускной клапан Л, по трубе Р в бак А,-заставляет главный клапан /У быстро закрыться. После того, как во время заполнения бака нефтью главный клапан // снова откроется и когда давящая среда будет снова впущена в бак Л, клапан Н уже не закроется под этим вторым внезапным толчком давящей среды, так как в это время чашка клапана уже успела потерять давление и пружина 6 удерживает клапан в открытом положении. Другими словами, высокое давление внутри коробки J с большой силой держит чашку U в поднятом положении, если внутри чашки давление отсутствует.

Коробка / главного клапана снабжена небольшой отдушиной или пропускным каналом 10, благодаря которому при падении давления -в трубах 8, 9 vi D по окончании периода выкачки просачивающаяся сквозь канал JO давящая среда помогает быстрому поднятию давления в трубе 5 и в коробке L выпускного клапана /С.

Предположим, что все части находятся в положении, которое изображено на чертеже, т.-е. давящая среда не поступает в колодец и что выпускной клапан К находится в положении выпуска в атмосферу. Восстанавливающееся, благодаря каналу JO, давление в-нижней стороне главного клапана Я будет стремиться уравновесить давление с внутренней и с наружной стороны клапана и, вследствие этого, клапан будет открываться пружиной 6. Образующееся же в клапанной коробке L давление не приведет выпускной клапан К в движение, так как все внутренние подвижные части этого клапана испытывают одинаковое давление со всех сторон, кроме нижнего окна клапана, когда последнее соединено с атмосферой через трубу 72. Но давящая среда, просачивающаяся через канал W коробки главного клапана, пройдет вслед, затем из коробки выпускного клапана через трубку 13 в коробку J4 управляющего двигателем клапана 5. Поршень /5 клапана S придет в движение и заставит клапанные шарики 76 и /7 вместе с разделяющим их стержнем 75 передвинуться вправо, преодолевая давление пружины J9, и таким образом позволит давящей среде пройти в двигатель Р по трубе 20, соединенной с источником давящей среды через коробку У главного клапана. Двигатель -Р придет в движение и заставит вращаться кулачный диск Q. Спустя один оборот диска по направлению часовой стрелки от показанного на чертеже положения диска, поршень Т будет поднят пружиной е благодаря исчезновению давления над поршнем, и защелка у упадет в выемку t диска. Нажимаемая пружиной пластинка 27 служит упругим упором для защелки j, предохраняющим части от поломки в том случае, если бы двигатель не остановился после западания защелки в выемку. При падении защелки у клапанные шарики риг приходят

в положение, обратное тому, которое изображено на чертеже, так что труба W соединенная с коробкой L выпускного клапана, начинает сообщаться с атмосферой через трубу 22, а накопивщееся в коробке L давление заставляет выпускной клапан К передвинуться вправо, т.-е. в такое положение, в котором давящая среда пройдет через трубу D в бак А для выкачки из него жидкости. В общем действие насоса происходит следующим образом.

Предположим, что все части находятся в таком положении, которое показано на чертеже, причем бак А только что опорожнен и в нем снова начинает накопляться свежая нефть. Главный клапан П открыт и удерживается в открытом состоянии пружиной б, так как давление внутри клапанной чашки г понизилось или вышло обратно через трубку X, через буферный резервуар У, возвратный клапан Z и трубку у. Выпускной клапан К передвинут в левое положение (положение выпуска) и удерживается в этом положении главной давящей средой, нажимающей на клапанную головку 22. Подающие трубы D и 9 сообщены с атмосферой через выпускную трубу 72, так как главное тело 25 клапана / перекрывает своим окном отверстия труб 9 и 72.

Давление над поршнем Т, производимое сжатой средой, поступающей по трубе а из вспомогательного резервуара X, еще не успело значительно понизиться от вытекания через возвратный клапан с, и поэтому не позволяет поршню Т подняться под действием пружины е, так что клапан /, включая клаnaHHbie шарики / и г, находится в изображенном на чертеже положении, пропуская сжатую среду к головке 22 выпускного клапана К и удерживая его таким образом в положении выпуска в атмосферу.

Раньше, чем главный клапан//снова откроется, сжатая среда просочится через канал W в коробку главного клапана и создаст давление в коробке выпускного клапана, откуда по трубке 13 давление передается к поршню 75 управляющего двигателем клапана S и заставит клапанные шарики 76 и 7/ передвинуться

и выпустить давящую среду из трубы 20 в двигатель для пуска в ход последнего.

В течение времени,необходимого для гговорота кулачкового диска Q ка один оборот, поршень Т освобождается от давления и защелка у скользит по периферии диска до тех пор, пока t не станет против защелки; тогда защелка падает в выемку и останавливает двигатель, позволяя в то же время клапанным шарикам / и г переменить свое положение. В результате труба W получит сообщение с атмосферой через

трубку , вследствие чего давление внутри коробки выпускного клапана передвинет выпускной клапан .ZT вправо, пока головка 22 не упрется в лобовую стенку клапанной коробки.

После этого выпускной клапан стоит в положении нагнетания. При этом предполагается, что был выдержан интервал времени, достаточный для того, чтобы в баке успела накопиться нефть. В рассматриваемый момент сжатая среда из главного источника проходит через главный клапан Я, который теперь открыт, через трубу 8, огибает выпускной клапан К и далее по трубам Р и D поступает в бак А для выбрасывания нефти из последнего. Труба 13 сообщена теперь с атмосферой через трубку 72 клапанной коробки, и поэтому клапан S двигателя преграждает впуск давящей среды в двигатель.

В чашке У главного клапана Н давление создается сжатой средой, поступающей из буферного резервуара Y, так что происходящий при окончании выкачки бака вследствие падения давления в баке А внезапный прилив сжатой среды, устремляющейся мимо шейки 5, быстро закроет клапан Н. Однако, этот клапан опять откроется, когда давление внутри чашки v снова упадет.

Процесс газирования нефти во время прохождения последней по трубе Е на поверхность земли происходит следующим образом.

По мере поднятия уровня выкачиваемой жидкости в колодце, а, следовательно, и в баке А, а также и в трубе , жидкость покрывает- отверстие F и будет продолжать подниматься до тех пор, пока не начнут действовать приборы.

предназначенные для выталкивания ее из бака. Тогда сжатая сргда начнет проходить в бак Л и, производя давление на поверхность жидкости, будет вытеснять ее через трубу Е и, следовательно, понижать уровень жидкости в баке Л. Когда отверстие F обнажится, сжатая среда проникнет s трубу Д где переместится со столбом жидкости и будет способствовать подъему жидкости, расширяя ее по направлению к выпускному отверстию трубы.

Предмет патента.

1.Прибор к пневматическому насосу для регулирования интервала рабочего времени с применением подающей сжатый газ трубы, соединенной с устройством, состоящим из пропускающего сжатый газ главного клапана, из выпускного клапана, включенного в главную подающую трубу после главного клапана, и из двигателя, служащего для приведения в действие самого прибора, отличающийся тем, что выпускной клапан К, предназначенный для перерыва прохождения сжатого газа по подающему газ трубопроводу G-7-8-9-D, сообщает этот трубопровод с атмосферой через трубу 12, помещенную между главным клапаном Н и местом подачи газа в бак Л колодца.

2.Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что выпускной клапан /С предназначен для управления подачи сжатого газа в двигатель Р с выпуском его из двигателя, для чего коробка L клапана соединена трубою 13 с управляющим работой двигателя Р клапаном 5, сообщающимся с трубою 20, подающей к нему сжатый газ, поступающий через главный клапан из резервуара G.

3.Применение при приборе по п.п. 1 и 2 регулирующего подачу газа приспособления, состоящего из кулачкового диска Q, имеющего вырез t и приводимого в периодическое вращение двигателем Р, каковой диск предназначен для перестановки, находящегося под воздействием пружины клапана R, управляющего перемещением выпускного клапана К, для чего клапан /С сообщает

«оробку L клапана К с резервуаром О через трубу V или же с атмосферою трубу 22 путем западания соединенной с клапаном защелки у в вырез t диска, с целью приостановки вращения -его на требуемый интервал времени, j «аковая защелка j выдвигается из выреза t при помощи приспособления, действующего независимо от диска и состоящего из цилиндра с поршнем Т, находящегося под действием сжатого газа и имеющего щток, соединенный двуплечим рычагом с защелкою у.