Диафрагменный насос

 

Диафрагменный насос предназначен для эксплуатации нефтяных скважин. Насос состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором размещена втулка 2, охватываемая с торцевых сторон полыми дисками 3 и 4, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм 5. Последние выполнены в виде секторообразных баллонов, переходящих по концам во фланцевые участки, которые утолщены и имеют вид ласточника хвоста "а" и прижаты этими участками дисками 3 и 4 к приемному 6 и отводящему 7 дискам. Секторообразные баллоны помещены в тонкостенные оболочки 8 из упругого материала. В приемном и отводящем дисках установлены опорные подшипники 9 и 10, несущие на себе приводной вал 11 с эксцентричными, снабженными продольными шлицами, входящими в зацепление с идентичными шлицами эксцентричной втулки 12, на которую посажены нажимные подшипники 13, взаимодействующие с цилиндрическим выталкивателем 14. Корпус соединен с приемной 15 и отводящей 16 головками. В первой из них при помощи клиньев 17 закреплены всасывающие клапаны 18. В отводящем диске 7 с помощью клиньев 19 закреплены нагнетательные клапаны 20. Детали, размещенные в корпусе 1, снабжены проходными каналами, соединенными с полостями диафрагм и перекрываемыми всасывающими и нагнетательными клапанами. Седло 21 нагнетательного клапана 20 фиксируется с помощью шпильки 22. Насос соединен с погружным электродвигателем 23. Обеспечивает достижение более высоких давлений перекачки, позволяет варьировать производительность. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скважинным диафрагменным насосам, и может быть использовано для эксплуатации нефтяных скважин.

Известен скважинный диафрагменный насос, включающий корпус, приемную и отводящую головки, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками, опорные подшипники [1].

К недостаткам устройства относятся: сложность конструкции, вследствие этого его высокая стоимость; неудовлетворительная надежность из-за сложности конструкции; малая производительность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является насос для перекачивания агрессивных жидкостей, содержащий корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящий диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники [2].

Существенными недостатками насоса являются: большая трудоемкость изготовления диафрагм ввиду их конструктивной сложности, обусловленной секторно-коническим выходом их полостей в атмосферу и отсутствием сквозного прохода полости; недостаточная надежность клапанных узлов: ограниченность использования из-за отсутствия возможности менять его производительность.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности в работе и возможность варьирования производительностью.

Указанная задача достигается описываемым насосом, включающим корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящие диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники.

Новым является то, что приемные головка и диск с одной стороны и отводящие головки и диск с другой стороны установлены по противоположным концам корпуса, диафрагмы выполнены в виде секториальных баллонов, по концам утолщены и имеют форму "ласточкина хвоста" и прижаты к приемному и отводящему дискам полыми дисками, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм, причем каждая диафрагма помещена в оболочку из упругого материала; снабжен эксцентричной втулкой со шлицами на концах, входящими в зацепление с идентичными шлицами на эксцентричных участках приводного вала с одной стороны и взаимодействующей с другой через нажимные подшипники с выталкивателем; нагнетательные и всасывающие клапаны выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, причем первые из них закреплены в отводящем диске, а вторые - в приемной головке, а центральная часть клапана армирована жестким материалом.

Новым является и то, что на торце эксцентричной втулки на дуге 180 градусов выполнена шкала в градусах, а на торце приводного вала - риска, лежащая в плоскости оси опорных плоскостей подшипников и оси внутренней поверхности эксцентричной втулки, причем вторая ось от первой расположена на расстоянии величины эксцентриситета.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого насоса; на фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - конструкция клапана; на фиг. 5 и 6 - соответственно вид на торец приводного вала и эксцентричной втулки; на фиг. 7 и 8 - положение эксцентричной втулки относительно приводного вала.

Насос состоит (см. фиг. 1 - 3) из цилиндрического корпуса 1, в котором размещена втулка 2, охватываемая с торцевых сторон полыми дисками 3 и 4, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм 5. Последние выполнены в виде секториальных баллонов, переходящих по концам во фланцевые участки, которые утолщены и имеют вид "ласточкина хвоста" и прижаты этими участками дисками 3 и 4 к приемному 6 и отводящему 7 дискам. Секториальные баллоны выполнены из эластичного материала, например из резины, и помещены в тонкостенные оболочки 8 из упругого материала (например, тонкая пружинная сталь, полимерная толстая пленка или пленка на основе ткани и т.д.). В приемном и отводящем дисках установлены опорные подшипники 9 и 10, несущие на себе приводной вал 11 с эксцентричными участками "б" и "в", входящими в зацепление с идентичными шлицами эксцентричной втулки 12, на которую посажены нажимные подшипники 13, установленные в цилиндрическом выталкивателе 14.

Корпус 1 соединен с приемной 15 и отводящей 16 головками. В первой из них при помощи клиньев 17 закреплены всасывающие клапаны 18. В отводящем диске 7 с помощью клиньев 19 закреплены нагнетательные клапаны 20. Клапаны (см. Фиг. 4) выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, а центральная часть армирована жестким материалом (например, тонкостенная металлическая пластинка, полимерная пластинка и т.д.) и установлены вдоль оси насоса.

Детали 6 и 7, размещенные в корпусе 1, зафиксированы в нем с одной стороны головкой 15, а с другой - головкой 16 и снабжены проходными каналами, соединенными с каналами диафрагм, перекрываемыми всасывающими и нагнетательными клапанами. Седло 21 нагнетательного клапана 20 фиксируется с помощью шпильки 22.

Насос соединен с погружным электродвигателем 23, вал которого в свою очередь соединен с его валом с помощью муфты 24. Насос снабжен фильтром 25.

Эксцентричные участки "б" и "в" приводного вала 11, а также наружная поверхность эксцентричной втулки 12 относительно оси ее внутренней поверхности выполнены с эксцентриситетом "е" (см. фиг. 5 и 6). Общий эксцентриситет относительно оси опорных подшипников (9,10) меняется в пределах 0.....2е (см. фиг. 7 и 8) в зависимости от углового расположения эксцентриковой втулки 12 относительно приводного вала 11. При перестановке эксцентричной втулки с одного углового положения на другое (против часовой стрелки) общий эксцентриситет уменьшается. Когда указатель, определяющий 180 градусов, совпадает с риской на валу 11, общий эксцентриситет становится равным нулю (см. фиг. 8).

Насос работает следующим образом. Вращение вала эл.двигателя 23 через муфту 24 передается эксцентричному приводному валу 11 и через него эксцентричный втулке 12 и внутренним обоймам подшипников 13. При этом наружные обоймы подшипников 13 и выталкиватель 14 совершают в радиальном направлении колебательные движения, проходя по радиусу путь за один цикл (оборот) от 0 до 4х эксцентриситетов приводного вала.

Когда выталкиватель 14 начинает давить на диафрагму 5, нагнетательный клапан 20 открывается, а всасывающий 18 закрывается. Происходит нагнетание жидкости из полости диафрагмы через отводящую головку 16 в полость подающего трубопровода. Когда выталкиватель 14 доходит до предела в радиальном перемещении (4 эксцентриситета), нагнетательный клапан 20 закрывается, а всасывающий 18 открывается. Жидкость из скважины поступает в полость диафрагмы. При этом упругие оболочки 8 диафрагм деформируются, копируя форму диафрагм, и тем самым обеспечивают требуемое давление перекачки.

В дальнейшем цикл повторяется.

При использовании в насосе 3 диафрагм работа их осуществляется последовательно: одна диафрагма входит в нагнетательный цикл, вторая при этом начинает выходить из него, а третья находится во всасывающем цикле.

При необходимости изменения производительности насоса, изменяют величину общего эксцентриситета путем поворота эксцентричной втулки 12 из одного положения в другое относительно приводного вала, для чего на торце эксцентричной втулки 12 выполнена шкала в градусах и риска на приводном валу 11.

Предлагаемый насос благодаря более простому конструктивному выполнению диафрагм менее трудоемок в изготовлении, а наличие упругих оболочек обеспечивает достижение более высоких давлений перекачки; скошенные края прямоугольных пластин клапанов позволяют достичь более плотное их закрытие. Варьирование производительности насоса достигается элементарной перестановкой эксцентричной втулки из одного положения в другое.

Формула изобретения

1. Диафрагменный насос, включающий корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящий диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники, отличающийся тем, что приемные головка и диск с одной стороны и отводящие головка и диск с другой стороны установлены по противоположным концам корпуса, диафрагмы выполнены в виде секториальных баллонов, по концам утолщены, имеют форму ласточкиного хвоста и прижаты к приемному и отводящему дискам полыми дисками, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм, причем каждая диафрагма помещена в оболочку из упругого материала, снабжен эксцентричной втулкой со шлицами на концах, входящими в зацепление с идентичными шлицами на эксцентричных участках приводного вала с одной стороны и взаимодействующей с другой стороны через нажимные подшипники с выталкивателем, нагнетательные и всасывающие клапаны выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, причем первые из них закреплены в отводящем диске, а вторые - в приемной головке, центральная чась клапана армирована жестким материалом.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что на торце эксцентричной втулки на дуге 180^o выполнена шкала в градусах, а на торце приводного вала - риска, лежащая в плоскости оси опорных поверхностей подшипников и оси внутренней поверхности эксцентричной втулки, причем вторая ось от первой расположена на расстоянии величины эксцентриситета.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8