РАДИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС

Изобретение относится к радиально-плунжерным насосам и может использоваться в качестве вспомогательного насоса в составе гидроприводных погружных скважинных насосных установок для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.

Известны радиально-плунжерные насосы по патентам на изобретение: EP 0256389 A2, МПК⁶ F04B 1/04, от 30.07.1987 г.; EP 0256389 B1, МПК⁶ F04B 1/04, от 08.07.1992 г.; US 4605359, МПК⁶ F04B 27/04, F04B 49/06, от 12.08.1986 г.; US 4627793, МПК⁶ E04B 23/14, F15B 21/04, от 09.09.1986 г.; US 5295797, МПК⁶ F07B 1/04, от 22.03.1994 г.; US 5642988, МПК⁶ F04B 27/04, от 01.07.1997 г.; US 7048516 В2, МПК⁶ F04B 1/04, F04B 27/04, от 23.05.2006 г.; WO 00/71895 A1, МПК⁶ F04B 1/107, F04B 1/04, от 30.11.2000 г.

Основной недостаток этих насосов заключается в том, что подвод и отвод перекачиваемой жидкости к плунжерным парам осуществляется через разные каналы, расположенные вдоль оси одного и того же приводного вала. Очевидно, что проходное сечение каждого из каналов, расположенных вдоль оси одного и того же вала, значительно меньше, чем единственного канала, занимающего все сечение вала. Соответственно, пропускная способность единственного канала для подвода и отвода жидкости значительно больше, чем каждого канала в отдельности. Для достижения аналогичной пропускной способности жидкости через разные каналы необходимо увеличивать диаметр вала и, соответственно, диаметральный габарит насоса. Иначе подача этих насосов не удовлетворяет требованиям к подаче гидроприводных скважинных насосных установок для добычи нефти. Но увеличение диаметра радиально-плунжерных насосов требует увеличения диаметра гидроприводных скважинных насосных установок, что не позволяет их использовать в узких скважинах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является радиально-плунжерный насос, известный по патенту WO 99/14491 A1, МПК⁶ F04B 1/04, B01D 19/00, от 25.03.1999 г., содержащий корпус, в котором установлен подпитывающий насос, насос высокого давления и кулачковое кольцо с валом, внутри которого выполнен осевой канал для подвода жидкости к форсункам от насоса высокого давления, содержащего радиально расположенные плунжеры, приводимые в действие кулачковым кольцом.

Основной недостаток этого радиально-плунжерного насоса заключается в том, что подвод жидкости к плунжерам насоса высокого давления осуществляется подпитывающим насосом через дополнительные каналы, минуя осевой канал. Это не позволяет уменьшить диаметральный габарит радиально-плунжерного насоса, не снижая пропускной способности его каналов. В связи с этим использовать его в гидроприводных скважинных насосных установках в качестве вспомогательного насоса не представляется возможным.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в уменьшении диаметрального габарита радиально-плунжерного насоса не снижая пропускной способности его каналов.

Указанная задача в радиально-плунжерном насосе, содержащем корпус с кулачковым кольцом, внутри которого установлен приводной вал с осевыми каналами и с радиально расположенными плунжерными парами, решается тем, что отвод и подвод перекачиваемой жидкости к плунжерным парам осуществляется через один и тот же осевой канал, посредством впускного и выпускного клапана, каждый из которых выполнен в виде полого цилиндра с радиальными отверстиями под запорные элементы, причем впускной клапан расположен внутри выпускного клапана.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен фронтальный разрез радиально-плунжерного насоса;

на фиг. 2 изображен увеличенный фрагмент горизонтального разреза радиально-плунжерного насоса при всасывании перекачиваемой жидкости;

на фиг. 3 изображен увеличенный фрагмент фронтального разреза радиально-плунжерного насоса при нагнетании перекачиваемой жидкости;

на фиг. 4 изображен увеличенный фрагмент поперечного разреза радиально-плунжерного насоса при всасывании перекачиваемой жидкости;

на фиг. 5 изображен увеличенный фрагмент поперечного разреза радиально-плунжерного насоса при нагнетании перекачиваемой жидкости.

Радиально-плунжерный насос содержит корпус 1 с кулачковым кольцом 2, выполненным, например, в виде овала, внутри которого установлен приводной вал 3 с единственным осевым каналом 4 для подвода и отвода перекачиваемой жидкости к плунжерам 5, установленным во втулках 6 в радиальных отверстиях вала 3. Осевой канал 4 сообщен каналами 7 с полостью выпускного клапана 8. Расположение единственного осевого канала 4 в приводном валу 3 позволяет каналу 4 занять все сечение по ширине вала 3 для достижения максимально возможной пропускной способности. С целью разгрузки вала 3 от осевой силы, корпус впускного клапана 9 состыкован с валом 3 и расположен внутри выпускного клапана 8. Оба клапана 8 и 9 выполнены в виде полых цилиндров с радиальными отверстиями 10 и 11. Это позволяет неограниченно увеличить их пропускную способность при минимально допустимом диаметре. Радиальные отверстия 10 и 11 могут быть, например, круглыми, овальными, прямоугольными и т.д. В отверстия 10 и 11 могут устанавливаться запорные элементы 12 и 13, например шарики под упругими оболочками 14 и 15, прижимающие шарики 12 и 13 к отверстиям 10 и 11. Это значительно снижает инерционность работы клапанов и сокращает время их срабатывания. Упругие оболочки 14 и 15 могут самостоятельно выполнять функцию запорных элементов. Наружные концы плунжеров 5 могут быть снабжены роликами 16 для уменьшения трения при скольжении по внутренней поверхности кулачкового кольца 2.

Работает радиально-поршневой насос следующим образом: при повороте приводного вала 3, как показано на фиг. 2 и фиг. 4, плунжеры 5 под действием центробежной силы выдвигаются из втулок 6. При этом в канале 4 создается разрежение и перекачиваемая жидкость (показана стрелками) из всасывающего патрубка 17 поступает в клапан 9. Открывая радиальные отверстия 11 впускного клапана 9, жидкость, через клапан 8 и каналы 7, заполняет канал 4 и втулки 6. При этом запорные элементы 12 клапана 8 под действием упругой оболочки 13 и наружного давления жидкости плотно закрывают радиальные отверстия 10, предотвращая поступление жидкости из напорной полости. При дальнейшем повороте приводного вала 3, как показано на фиг. 3 и фиг. 5, под действием кулачкового кольца 2 плунжеры 5 вдвигаются во втулки 6 и вытесняют из них перекачиваемую жидкость (показана стрелками) через каналы 4, 7 и радиальные отверстия 10 клапана 8 в напорный патрубок 18. При этом запорные элементы 12 открывают отверстия 10, отжимая упругую оболочку 14. Одновременно запорные элементы 13 клапана 9 под действием упругой оболочки 15 и давления перекачиваемой жидкости плотно закрывают радиальные отверстия 11, предотвращая перетекания жидкости во всасывающий патрубок 17. При дальнейшем повороте вала 3 цикл повторяется.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в уменьшении диаметрального габарита радиально-плунжерного насоса не снижая пропускной способности его каналов.