Результат интеллектуальной деятельности: ДИАФРАГМЕННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области насосостроения и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, в частности для перекачивания жидких сред к потребителям, нагнетания жидкости в нефтяные пласты для поддержания пластового давления, а также для подъема продукции пласта из скважины.

Известен скважинный гидроприводной диафрагменный насос (см. описание к А.С. №1038569, МПК F04B 43/00, 47/02, опубл. в БИ №32 30.08.83), содержащий корпус с установленной в нем перфорированной опорной трубой и трубчатую, эластичную диафрагму, размещенную в корпусе с образованием насосной и приводной камер и с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с поверхностью опорной трубы. Поперечное сечение опорной трубы имеет форму овала Кассини. Насосная камера снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами соответственно. Нагнетательный клапан установлен в напорном трубопроводе. Приводная камера посредством трубопровода гидравлически связана с гидроприводом.

Недостатком известной насосной установки является большая металлоемкость, а его изготовление вызывает также большие технологические трудности.

Известна также скважинная гидроприводная насосная установка (см. Патент РФ №2237195, МПК F04B 43/00, 47/04, опубл. в БИ №27 27.09.04), содержащая корпус, внутри которого расположена центральная труба, нижний участок которой представляет из себя металлическую трубчатую диафрагму, которая вместе с корпусом образует основную рабочую ступень. Над рабочей ступенью расположена дополнительная рабочая ступень, образованная центральной трубой, а по периферии - трубчатой диафрагмой. Рабочие диафрагмы тонкостенные и изготовлены из легированной стали. Она содержит также всасывающий и нагнетательный клапаны, гидропривод с гидроцилиндром с размещенным внутри поршнем, гидролинию, сообщенную с гидроприводом, для подачи жидкости в корпус, приемную и нагнетательную линии.

Известная насосная установка по технической сущности более близка к предлагаемому и может быть принята в качестве прототипа.

Недостатком известной насосной установки является сложность конструкции, нетехнологичность в изготовлении, большая металлоемкость, обладает малой производительностью.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеприведенных недостатков прототипа.

Поставленная техническая задача решается описываемой насосной установкой, включающей трубчатый корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами, трубчатую упругодеформируемую диафрагму, гидропривод с приводным гидроцилиндром с размещенным внутри поршнем, гидролинию, сообщенную с гидроприводом, для подачи жидкости в корпус, приемную и нагнетательную линии.

Новым является то, что полость корпуса разделена на две равные части перегородкой с центральным отверстием с вмонтированным в нем седлом для промежуточного клапана, а в указанных частях корпуса размещены диафрагмы, выполненные из неметаллического материала типа эластомера, одними концами закрепленными кольцами к перегородке, а другими - аналогичными кольцами к торцам переходников, с которыми соединены приемная и нагнетательная линии, а также направляющие конусы с перфорированными отверстиями, конусными частями выступающими в полости диафрагм, и направленными в сторону всасывающего и промежуточного клапанов, один из которых основанием закреплен к перегородке, а другой - основанием к переходнику корпуса, с которым соединена нагнетательная линия, при этом поршень гидроцилиндра выполнен двухстороннего действия, надпоршневые камеры которых сообщены с приводными камерами гидролиниями для попеременной подачи жидкости под давлением для деформирования диафрагм.

Представленные чертежи поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображена диафрагменная насосная установка в разрезе. На фиг.2 - вид на А по фиг.1, на фиг.3 - вид на В по фиг.1.

Диафрагменная насосная установка включает трубчатый корпус 1 (см. фиг.1) с всасывающим и нагнетательным клапанами 2 и 3 соответственно. Полость корпуса разделена на две равные части I и II перегородкой 4 с центральным отверстием с вмонтированным в нем седлом 5 для промежуточного клапана 6. В частях I и II корпуса размещены диафрагмы 7 и 8 цилиндрической формы соответственно, изготовленные из неметалллического упругодеформируемого материала типа эластомера, например из резины или из другого аналогичного материала, в исходном положении облегающие внутренние стенки корпуса, но с образованием небольших зазоров, являющиеся приводными камерами 9 и 10 (см. фиг.2 и 3), а полости диафрагм образуют насосные камеры. Диафрагмы 7 и 8 одними концами закреплены с помощью колец 11 и 12 к перегородке 4, а другими концами - аналогичными кольцами 13 и 14, что и кольца 11 и 12, к утолщенным концам переходников 15 и 16 корпуса 1, к которым присоединены приемная и нагнетательная линии 17 и 18 соответственно. Полости диафрагм 7 и 8 снабжены направляющими конусами 19 и 20 соответственно с перфорированными отверстиями, выступающими коническими частями в их полости и обращенными в сторону всасывающего и промежуточного клапанов 2 и 6. Основание конуса 19 закреплено к перегородке 4, а основание другого конуса 20 - к переходнику 16.

Полость гидроцилиндра разделена перегородкой 21 с отверстием в центре на две герметичные камеры 22 и 23, в каждой из которых установлены поршни 24 и 25, связанные между собой стержнем 26, герметично пропущенным через выше упомянутое отверстие. Подпоршневые камеры 27 и 28 сообщены гидролиниями 29 и 30 соответственно с гидросистемой гидропривода (принципиальная схема гидропривода на фигурах не изображена), а надпоршневые камеры 31 и 32 гидролиниями 33 и 34 - с приводными камерами 9 и 10 через отводы 35 и 36. По объему насосные камеры равны объемам надпоршневых камер 31 и 32.

Насосная установка работает следующим образом.

После окончания монтажных работ и проверки герметичности соединений по команде из блока управления согласно заданной программе запускают двигатель гидропривода (блок управления, двигатель гидропривода на фигурах не показаны), при котором через одну из гидролиний 29 или 30 (на чертеже через гидролинию 29) основная жидкость из гидросистемы гидропривода под давлением поступает в подпоршневую камеру 27 поршня 24 приводного гидроцилиндра. Под действием давления жидкости поршень 24 начинает перемещаться в поступательном направлении, одновременно вытесняя рабочую жидкость из надпоршневой камеры 31 в приводную камеру 9 через гидролинию 33 и отвод 35. При достижении указанного поршня 24 в левое крайнее положение, как это изображено на фиг.1, концевой выключатель 37 срабатывает и дает сигнал на блок управления, откуда дается команда на переключение гидрораспределителя на гидролинию 30. Основная жидкость, попадая теперь в подпоршневую камеру 28, под действием давления начинает перемещать поршень 25 в поступательном направлении, вытесняя рабочую жидкость из надпоршневой камеры 32 в приводную камеру 10 через гидролинию 34 и отвод 36, при котором диафрагма 8, деформируясь также, как это было с диафрагмой 7, начинает вытеснять транспортируемую среду через направляющий конус 20 и далее через нагнетательный клапан 3 в нагнетательную линию 18. При этом промежуточный клапан 6 закрыт. Тем временем рабочая жидкость из приводной камеры 9 за счет созданного разрежения в надпоршневой камере 31 через отвод 35 и гидролинию 33 начинает поступать и заполнит надпоршневую камеру 31, диафрагма 7 при этом примет исходное положение, при котором происходит всасывание транспортируемой среды через всасывающий клапан 2 в насосную камеру диафрагмы 7. При достижении поршня 25 в крайнее правое положение срабатывает концевой выключатель 38 и дает сигнал на переключение гидрораспределителя гидропривода основной жидкости на гидролинию 29. Далее цикл повторяется.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.

Предлагаемая насосная установка в сравнении с аналогами проще по конструкции, обладает малой металлоемкостью и повышенной производительностью и технологической возможностью. Она может быть использована и в скважинных условиях для подъема продукции пласта из скважины.