Клапанный механизм скважинного центробежного насоса Советский патент 1981 года по МПК F04D15/02 

(54) КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ СКВАЖИННОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

I

Изобретение относится к гидромашиностроению, более конкретно к устройствамдля запуска и надежной эксплуатации скважинных центробежных насосов в системах водоснабжения и водопонижения.

Известен клапанный механизм скважинного центробежного насоса, содержащий корпус со сливными окнами и размещенные в нем запорный элемент, перекрывающий сливные окна при работе насоса, стаканообразный золотник, перекрывающий его радиальные отверстия в корпусе при неработающем насосе, и демпферную камеру /.

Недостатком известного механизма является недостаточная надежность его работы.

Известен также клапанный механизм скважиннрго центробежного насоса, содержащий корпус со сливными окнами и размещенные в нем запорный элемент, перекрывающий сливные окна при работе насоса, неподвижный направля|Ьщнй цилиндр, установленный на выходе последнего и снабженный радиальными отверстнямн, стаканообразный золотник, телескопически связанный с направляющим цилиндром и перекрывающий его радиальные отверстия прч

неработающем насосе, и демпферную камеру, в которой размещен поршень, снабженный дроссельным каналом, и связанный с запорным элементом н золотником 2.

Однако известный клапанный механизм не обеспечивает плавное нарастание подачн насоса в процессе запуска, также невысока его надежность. Кроме того, известный механизм не обеспечивает гашения гидравлического удара при резкой остановке насоса. Цель изобретения - улучшение условий J- запуска насоса и повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что золотник расположен коаксиально направляющему цилиндру, радиальные отверстия размещены в несколько рядов по высоте последнего, а демпферная камера выполнена J5 герметичной и заполнена жидкостью, не смещивающейся с перекачиваемой средой.

Кроме того, для гашения гидравлического удара при остановках насоса, запорный элемент подпружинен и связан с поршием и золотником с возможностью относительного го осевого перемещения.

На фиг. представлен продольный разрез клапанного механизма в исходном положении при выключенном насосе; на фнг. 2 -

то же, в рабочем положении (при работающем насосе).

Клапанный механизм скважинного центробежного насоса 1 содержит корпус 2 со сливными окнами 3 и размещенные в нем запорный элемент 4, перекрывающий сливные окна 3 при работе насоса 1, неподвижный направляющий цилиндр 5; установленный на выходе последнего и снабженный радиальными отверстиями 6, стаканообразный золотник 7, телескопически связанный с направляющим цилиндром 5 и перекрывающий его радиальные отверстия 6 при неработающем насосе , и демпферную камеру 8, в которой размещен порщень 9, снабженный дроссельным каналом 10 и связанный с запорным элементом 4 и золотником 7. Золотник 7 расположен коаксиально направляющему цилиндру 5,. радиальные отверстия 6 размещены в несколько рядов по высоте последнего, а демпферная камера 8 выполнена герметичной и заполнена жидкоетью, не смещивающейся с перекачиваемой средой: Запорный элемент 4 посредством пружины 1 подпружинен и связан с поршнем 9 и золотником 7 с возможностью относительного осевого перемещения.

Корпус 2 в верхней части присоединен к колонне подъемных труб 12, а неподвижный направляющий цилиндр 5посредством присоединительного элемента 13 - к напорному патрубку 4 насоса 1. При этом внутренние диаметры направляющего цилиндра 5 и подъемных труб 12 равны между собой.

Порщень 9 связан с золотником 7 и запорным элементом 4 посредством щтока 15, а в запорном элементе 4 выполнены проходные отверстия 16.

Насос 1 с присоединенным к нему клапанным механизмом на колонне труб 12 устанавливается в обсадной колонне 17 скважины.

Клапанный механизм работает следую цим образом.. .

На поверхности перед спуском заполняют демпферную камеру 8 жидкостью, не смещивающейся с перекачиваемой средой, и устанавливают порщень 9 в крайнее нижнее положение. После этого насос 1с клапанным механизмом и колонной подъемных труб 12 спускают в скважину и устанавливают в обсадной колонне 17. В это время золотник 7 находится в крайнем нижнем положении и перекрывает радиальные отверстия 6 направляющего цилиндра 5, разобщая таким образом напорный патрубок 14 насоса с полостью колонны подъемных труб 12.

При включении насоса I, давление рабочей среды, соответствующее напору насоса 2 при нулевой подаче, через отверстия 6 в направляющем цилиндре 5 передается во внутреннюю полость золотника 7, вследствие чего он вместе со штоком 15 начинает перемещаться вверх по наружной поверхности направляюи1его цилиндра 5. Скорость его

перемещения ограничена за счет перетока жидкости, заполняющей демпферную камеру 8, через дроссельный канал 10 поршня 9. Вместе с золотником 7 и штоком 15 перемещается запорный элемент 4 с пружиной П. По истечении некоторого времени, определяемого скоростью перемещения золотника 7 и расстоянием до нижнего ряда отверстий б в направляющем цилиндре 5, и необходимого для пуска насоса I в режиме нулевой подачи, золотник 7 начинает от( крывать отверстия 6 в направляющем циI линдре 5. К этому моменту запорный элемент 4 перекрывает сливные окна 3 в кор-. пусе 2. При дальнейшем движении золотника 7 по направляющему цилиндру 5 (фиг. 2) открываются последующие, вышеs лежащие ряды отверстий 6, за счет чего происходит пл,авное нарастание подачи насоса I до максимальной эксплуатационной величины, определяемой характеристикой внешней сети. При этом рабочая среда пе. ремещается из направляющего цилиндра 5 через отверстия 6 по кольцевому каналу, образованному внешней поверхностью золотника 7и внутренней поверхностью корпуса 2 и, далее, через отверстия 16 в запорном элементе 4 в подъемные трубы 12.

При выключении насоса 1 и последующем резком снижении его напора, давление в полости золотника 7 также резко снижается.

.За счет сил веса и упругости пружины 11 золотник 7 начинает опускаться, ослабляя при этом силу прижатия запорного элемента 4 к корпусу 2 в зоне сливных окон 3. Появляющаяся, волна повышенного давления, образованная в результате обратного тока рабочей среды в подъёмньтх трубах 12,

J воздействует на запорный элемент 4, который,сжимая пружину 11, откроет сливные окна 3, ускорив при этом движение золотника 7. Через открывшиеся сливные окна 3 сбрасывается рабочая среда, гася тем самым гидравлический удар. При полном опускании золотника 7 все отверстия 6 в направляющем цилиндре 5 вновь перекрыты, и клапанный механизм возвращается в исходное положение. .

Применение клапанного механизма позволяет осуществлять запуск и работу скважинных электронасосов без присутствия обслуживающего персонала и создает условия для полной автоматизации повторных запусков электронасосов в системах водопонижения и, особенно, водоснабжения.

Формула изобретения

. Клапанный механизм скважинного центробежного насоса, содержащий корпус со сливными окнами и размещенные в нем запорный элемент, перекрывающий сливные окна при работе насоса, неподвижный на