насос плунжерный для перекачивания жидкостей

Формула изобретения

Насос плунжерный для перекачивания жидкостей, содержащий привод с устройством возвратно-поступательного и вращательного движения и связанного с ним плунжера, гидравлическую часть, состоящую из цилиндра, плунжера, комплекта уплотнений плунжера, каналов линии всасывания и линии нагнетания перекачиваемой жидкости, отличающийся тем, что каналы линий всасывания и нагнетания выполнены в боковых стенках цилиндра, разнесены по длине цилиндра и постоянно перекрыты плунжером, а плунжер оснащен центральным каналом, открытым со стороны, противоположной приводу, и на наружной поверхности герметично отделенными всасывающей и нагнетательной выборками, которые сообщены с центральным каналом плунжера при помощи соответствующих всасывающего и нагнетательного отверстий, которые разнесены по длине плунжера, при этом всасывающая и нагнетательная выборки выполнены с возможностью поочередного сообщения соответственно с каналами линии всасывания при вытягивании плунжера из цилиндра и линии нагнетания при входе плунжера в цилиндр.

Описание изобретения к патенту

Предложение относится к машиностроительной промышленности, в частности к насосостроению, и может быть использовано в различных отраслях, в том числе и нефтедобывающей, для перекачивания жидких вязких продуктов, содержащих механические примеси.

Известен скважинный плунжерный насос (патент RU № 2243412 от 10.07.2003 г., МПК F 04 B 47/00, 53/14, опубл. БИ № 36 за 2004 г.), содержащий заглушенный снизу цилиндр с расположенными сбоку всасывающим и нагнетательным клапанами, плунжер, при этом плунжер имеет кольцевые проточки, подплунжерная область сообщается с надплунжерной областью всасывающими и нагнетательными клапанами через дополнительный клапан, расположенный между всасывающим и нагнетательным клапанами, при этом дополнительный клапан образован взаимодействием кольцевых проточек плунжера с боковыми каналами цилиндра, образованными всасывающими и нагнетательными клапанами, а всасывающий и нагнетательный клапаны образованы взаимодействием боковых отверстий цилиндра с плунжером, причем всасывающие и нагнетательные каналы выполнены с возможностью перекрытия в верхней и нижней точках хода плунжера.

Насос позволяет перекачивать продукцию скважины независимо от содержания в ней газа.

Недостатками данной конструкции являются большие металлоемкость, габариты и, как следствие, высокая стоимость, так как для обеспечения нормальной работы и высокого коэффициента полезного действия (КПД) необходимо наличие длинного плунжера с большим количеством кольцевых проточек, что требует длинного корпуса, как минимум, в два раза большей длины, чем длины плунжера, а также использование длиноходного привода, обеспечивающего ход плунжера в пределах корпуса.

Известен также плунжерный насос (патент RU № 2202050 от 18.08.2000 г., F 04 B 15/02, опубл. 10.04.2003 г.), содержащий корпус с окнами для всасывания и нагнетания, поворотный затвор в виде полого цилиндра с боковым окном, расположенный в корпусе с возможностью периодического совмещения своего бокового окна с окном всасывания корпуса, и вытеснительный элемент, установленный в затворе, причем окно для всасывания в корпусе и боковое окно в затворе имеют длину, соизмеримую длине рабочего хода вытеснительного элемента, причем вытеснительный элемент выполнен в виде гидроцилиндра, шток которого соединен с корпусом, а цилиндр установлен соосно с поворотным затвором с возможностью совершать возвратно-поступательные движения, окно нагнетания выполнено в боковой поверхности корпуса под углом от окна всасывания не менее угла поворота поворотного затвора, при котором его боковое окно перекрывает окно нагнетания в корпусе, а боковая поверхность закрывает окно всасывания в корпусе, и наоборот, а в корпусе над окном для всасывания установлен ворошитель, выполненный в виде гребенки, с возможностью синхронного вращения с вращением затвора.

Недостатками данной конструкции являются низкая надежность, сложность в изготовлении и применении, так как это устройство выполнено из большого количества точно и герметично сопрягаемых деталей, при этом возвратно-поступательного перемещения привода, длина хода которого в два раза больше рабочего хода вытеснительного элемента, должны быть точно согласованы с вращательным движением поворотного затвора, которое обеспечивается отдельным приводом поворота, для чего требуется точная настройка и постоянный приборный или визуальный контроль.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является насос дозировочный плунжерный для перекачивания жидкости (патент RU № 2195578 от 08.08.2000 г., МПК F 04 B 13/00, опубл. БИ № 36 за 2002 г.), содержащий привод с устройством возвратно-поступательного и вращательного движения ползуна и связанного с ним плунжера, гидравлическую часть, состоящую из цилиндра, плунжера, комплекта уплотнений плунжера, каналов линии всасывания и линии нагнетания перекачиваемой жидкости, при этом плунжер насоса соединен с возможностью относительного перемещения вдоль общей оси и совместного вращения с шибером цилиндрической формы, имеющим основания различного диаметра, большее из которых своей плоскостью примыкает к плоскости головки насоса, перпендикулярной оси плунжера, имеющей каналы, расположенные симметрично относительно оси, соединенные с линиями всасывания и нагнетания жидкости, имеющим канал, один конец которого постоянно соединен с камерой насоса, а второй в начале такта всасывания соединяется с каналом линии всасывания, а в конце такта всасывания, после поворота плунжера с шибером вокруг оси, с каналом линии нагнетания, имеющим уплотнение меньшего диаметра, размещенное в цилиндре с образованием кольцеобразной камеры между головкой насоса, цилиндром и шибером, соединенной открытым каналом с линией нагнетания.

Недостатками данной конструкции являются низкая надежность, сложность в изготовлении, так как это устройство выполнено из большого количества точно и герметично сопрягаемых деталей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и снижение материальных затрат за счет малого числа сопрягаемых элементов конструкции.

Техническая задача решается насосом плунжерным для перекачивания жидкостей, содержащим привод с устройством возвратно-поступательного и вращательного движения и связанного с ним плунжера, гидравлическую часть, состоящую из цилиндра, плунжера, комплекта уплотнений плунжера, каналов линии всасывания и линии нагнетания перекачиваемой жидкости.

Новым является то, что каналы линий всасывания и нагнетания выполнены в боковых стенках цилиндра, разнесены по длине цилиндра и постоянно перекрыты плунжером, а плунжер оснащен центральным каналом, открытым со стороны, противоположной приводу, и на наружной поверхности герметично отделенными всасывающей и нагнетательной выборками, которые сообщены с центральным каналом плунжера при помощи соответствующих всасывающего и нагнетательного отверстий, которые в свою очередь разнесены по длине плунжера, при этом всасывающая и нагнетательная выборки выполнены с возможностью поочередного сообщения соответственно с каналами линии всасывания при вытягивании плунжера из цилиндра и линии нагнетания при входе плунжера в цилиндр.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства с осевым разрезом.

Насос плунжерный для перекачивания жидкостей содержит привод (на чертеже не показан) с устройством возвратно-поступательного и вращательного движения и связанного с ним плунжера 1, гидравлическую часть, состоящую из цилиндра 2, плунжера 1, комплекта уплотнений плунжера 3, каналов линии всасывания 4 и линии нагнетания 5 перекачиваемой жидкости (полностью линии всасывания и нагнетания на чертеже не показаны). Каналы линий всасывания 4 и нагнетания 5 выполнены в боковых стенках цилиндра 2, разнесены по длине цилиндра 2 и постоянно перекрыты плунжером 1. Плунжер 1 оснащен центральным каналом 6, открытым со стороны, противоположной приводу, и на наружной поверхности герметично отделенными уплотнением 7 всасывающей 8 и нагнетательной 9 выборками. Всасывающая 8 и нагнетательная 9 выборки сообщаются с центральным каналом 6 плунжера 1 при помощи соответствующих всасывающего 10 и нагнетательного 11 отверстий, которые разнесены по длине плунжера 1. Всасывающая 8 и нагнетательная 9 выборки выполнены с возможностью поочередного сообщения соответственно с каналами линии всасывания 4 при вытягивании плунжера 1 из цилиндра 2 и линии нагнетания 5 при входе плунжера 1 в цилиндр 2. Цилиндром 2 и плунжером 1 со стороны, обратной приводу плунжера 1, образована подплунжерная полость 12.

Принцип работы устройства разделяется на два постоянно чередующихся во время работы цикла:

во-первых, цикл всасывания;

во-вторых, цикл нагнетания.

Цикл всасывания.

При полном входе плунжера 1 в цилиндр 2 за счет вращения плунжера нагнетательная выборка 9 выходит из сообщения с каналом линии нагнетания 5, а всасывающая выборка 8 начинает сообщаться с каналом линии всасывания 4. При вращении и выдвижении плунжера 1 из цилиндра 2 всасывающая выборка 8 сообщается с каналом линии всасывания 4, из которой жидкость через всасывающую выборку 8, всасывающее отверстие 10 и центральный канал 6 поступает в подплунжерную полость 12 цилиндра 2.

Цикл нагнетания.

При максимальном выдвижении плунжера 1 из цилиндра 2 за счет вращения плунжера 1 всасывающая выборка 8 выходит из сообщения с каналом линии всасывания 4, а нагнетательная выборка 9 начинает сообщаться с каналом линии нагнетания 5. При входе плунжера 1 в цилиндр 2 жидкость из подплунжерной полости 12 цилиндра 2 через центральный канал 6, нагнетательное отверстие 11 и нагнетательную выборку 9 выталкивается в канал нагнетательной линии 5.

Далее циклы всасывания и нагнетания повторяются, а несанкционированные перетоки жидкости исключаются благодаря уплотнениям 3 и 7. Так как ход плунжера 1 остается постоянным во время работы предлагаемого устройства, то и объем жидкости, закачиваемой и выталкиваемой из подплунжерной полости 12 цилиндра 2, постоянен, поэтому данный насос можно использовать для дозированной подачи жидкости.

Использование предлагаемой конструкции насоса плунжерного для перекачивания жидкостей упрощает конструкцию и повышает надежность из-за малого количества сопрягаемых элементов, что в результате снижает стоимость изготовления и обслуживания.