Глубинная гидромашина двойного действия

 

Изобретение предназначено для подъема жидкости из скважин или в качестве глубинного гидродвигателя. Гидромашина содержит корпус с цилиндрами, поршни которых связаны штоком. Между цилиндрами размещен распределительный механизм с впускным клапаном с толкателями, выпускными клапанами и разгрузочными клапанами, установленными на общем толкателе. Жесткая связь толкателей с впускным клапаном и наличие на них выточек, сообщающих полость клапана с полостями выпускных клапанов в конце рабочего хода поршней, исключает возможность преждевременного переключения выпускных клапанов до посадки клапана на седло. Наличие дополнительных каналов, сообщающих полость с полостями, сокращает время переключения выпускных клапанов, так как их сечение превышает сечение выточек и открываются они сразу же в начале хода выпускных клапанов. Существенно упрощается конструкция и повышается надежность работы гидромашины. 3 ил.

Изобретение относится к глубинным поршневым машинам двойного действия и может быть использовано для подъема жидкости из скважины или в качестве гидродвигателя.

Известна глубинная поршневая гидромашина двойного действия, содержащая корпус с двумя силовыми цилиндрами, связанные тягой поршни и установленный между поршнями золотник, при этом между золотником и поршнями установлены пружины [1].

Известная гидромашина не обладает достаточной надежностью, что связано с заеданием золотника при работе на жидкостях с механическими примесями.

Наиболее близкой к заявляемой является гидромашина двойного действия, содержащая два поршня, связанных между собой штоком, толкатели для взаимодействия поршней с установленным между ними распределительным устройством, выполненным в виде двух кольцевых плунжеров, связанных тягами, и клапана, установленного между плунжерами [2].

Недостатками гидромашины являются сложность конструкции и возможность преждевременного переключения распределительного устройства, причина которого заключается в возникающей при изготовлении и эксплуатации незначительной асимметрии относительно среднего положения впускного клапана.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является упрощение конструкции и исключение возможности преждевременного реверсирования гидромашины.

Для решения этой задачи в глубинной гидромашине двойного действия, содержащей корпус с двумя разнесенными цилиндрами, поршни которых связаны штоком, и расположенный между цилиндрами распределительный механизм с впускным и выпускными клапанами для попеременной подачи рабочей жидкости в силовые полости цилиндров и толкателями для взаимодействия впускного клапана с поршнями, распределительный механизм снабжен дополнительными клапанами и толкателями для разгрузки силовых цилиндров и каналами, сообщающими полость впускного клапана с полостями выпускных клапанов и перекрываемыми выпускными клапанами в их крайних положениях при выпуске рабочей жидкости.

Толкатели впускного клапана жестко связаны с последним и снабжены выточками, сообщающими попеременно полости выпускных клапанов с полостью впускного клапана или с силовыми полостями цилиндров.

Толкатели разгрузочных клапанов выполнены так, что вступают во взаимодействие с поршнями с некоторой задержкой относительно толкателей выпускного клапана.

Жесткая связь толкателей с впускным клапаном и наличие на них выточек, сообщающих полости клапанов именно в конце рабочего хода поршней, исключает возможность преждевременного до герметичной посадки впускного клапана на седло переключения впускных клапанов.

Наличие дополнительных каналов, сообщающих полости впускного и выпускных клапанов, сокращает время переключения выпускных клапанов за счет того, что сечение каналов превышает сечение выточек и открываются они сразу же в начале выпускных клапанов. Сообщение через выточки на толкателе полости выпускного клапана и силовой полости, предварительно сообщенной через разгрузку с зоной низкого давления, снижает сопротивление перемещению выпускных клапанов за счет исключения замыкаемого объема рабочего агента, что снижает их износ и повышает надежность гидромашины в целом.

Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 приведена схема предлагаемой гидромашины; на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 2.

Гидромашина содержит корпус 1 с каналом 2 для подвода рабочего агента и каналами 3 и 4 для сообщения полости 5 впускного клапана 6 с полостями 7 и 8 выпускных клапанов 9 и 10, связанных стержнем 11. Впускной клапан 6 связан с толкателями 12 и 13, снабженными выточками 14 и 15, сообщающими полости 7 и 8 через каналы 16 и 17 с полостью 5 или с соответствующей силовой полостью цилиндра 18 или 19. В корпусе 1 выполнено отверстие 21 с разгрузочными клапанами 22 и 23, установленными на общем толкателе 24. Каналы 25 и 26 сообщают полости 7 и 8 с силовыми полостями цилиндров 18 и 19. Распределительный механизм установлен между разнесенными по концам гидромашины цилиндрами, в полостях которых 18 и 19 установлены поршни (силовые элементы) 27 и 28, связанные штоком (тягой) 29. Поршни могут быть выполнены с гидротормозом, образуемым за счет замыкания и утечки в технологический зазор некоторого объема рабочей жидкости при входе выступов 30 и 31 в расточки корпуса (не показаны).

Для работы в качестве насоса гидромашина оборудуется насосными всасывающими и нагнетательными клапанами (не показаны), устанавливаемыми в насосных полостях цилиндров 18 и 19, а для работы в качестве гидродвигателя - тягой (не показана), прикрепляемой к одному из поршней.

Рабочая жидкость под давлением через канал 2 поступает в полость 5 впускного клапана 6. Далее по каналам 3 и 25 жидкость поступает в силовую полость цилиндра 18, при этом впускной клапан 6 и выпускные клапана 9 и 10 находятся в крайних положениях и удерживаются давлением рабочего агента, а разгрузочный клапан 22 перекрывает выход в отверстие 21. Под действием давления на поршень 27 поршневая группа движется вверх. В это время из полости цилиндра 19 через канал 26 и отверстия 20 и 21 выбрасывается отработавшая жидкость.

При подходе поршневой группы к верхней мертвой точке поршень 28 начинает давить на толкатель 13, а затем на толкатель 24. Клапан 6 переходит в верхнее положение, разгрузочный клапан 22 открывает выход в отверстие 21, а разгрузочный клапан 23 закрывает выход в отверстие 21 и поршневая группа останавливается. В конце хода впускного клапана 6 выточки 14 и 15 на толкателях 12 и 13 устанавливаются относительно каналов 16 и 17 в положение, когда в полость 8 выпускного клапана 10 открывается доступ рабочей жидкости, а полость 7 выпускного клапана 9 сообщается с полостью 18, в которой уже открыто разгрузочное отверстие 21. Рабочая жидкость через выточку 15 и канал 17 поступает под нижний торец клапана 10 и перемещает его вместе с клапаном 9 вверх. Сразу же открывается канал 4 и основной поток жидкости ускоряет движение клапанов 9 и 10, при этом отработавшая жидкость из полости 7 вытесняется через канал 16 и выточку 14 в полость цилиндра 18 и через отверстие 21 на выход.

По мере перемещения выпускных клапанов они закрывают каналы 25 и 26, а затем открывают их. С этого момента открывается доступ рабочей жидкости через канал 26 в силовую полость 19 и поршневая группа начинает движение вниз, при этом клапанный механизм (6.9.10) занимает положение, противоположное показанному на фиг. 1.

В нижней мертвой точке реверсирование гидромашины происходит аналогичным образом.

Изобретение упрощает конструкцию и повышает надежность работы гидромашины.

Формула изобретения

Глубинная гидромашина двойного действия, содержащая корпус с двумя цилиндрами, поршни которых связаны между собой штоком, и расположенный между цилиндрами распределительный механизм с впускным и выпускными клапанами для переменной подачи рабочей жидкости в силовые полости цилиндров и толкателями для взаимодействия впускного клапана с поршнями, отличающаяся тем, что распределительный механизм снабжен клапанами с толкателями для разгрузки силовых полостей цилиндров и каналами для сообщения полости впускного клапана с полостями выпускных клапанов, перекрывающих эти каналы в крайних положениях при выпуске рабочей жидкости, а толкатели впускного клапана жестко связаны с последним и снабжены выточками для попеременного сообщения полостей выпускных клапанов с полостью впускного клапана или с силовыми полостями цилиндров, при этом толкатели разгрузочных клапанов выполнены с возможностью взаимодействия с поршнями с задержкой относительно толкателей впускного клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3