Сильфонный насос с гидравлическим приводом

Изобретение относится к машинам с гидравлическим приводом, в частности для перекачивания воды и сложно перекачиваемых текучих материалов. Машина содержит по меньшей мере два насосных блока, расположенных рядом друг с другом. Каждый насосный блок содержит нагнетающий цилиндр 1, 2 с гидравлическим приводом и отдельный не нагнетающий цилиндр 9, 10 гидравлического привода. Нагнетающий цилиндр 1, 2 имеет нижний первый конец с первым входом и выходом для перекачиваемой текучей среды и верхний второй конец со вторым входом и выходом для рабочей жидкости. Нагнетающий цилиндр 1, 2 содержит сильфон 3, 4 с закрытым нижним концом и открытым верхним концом для сообщения с рабочей жидкостью. Снаружи от сильфона 3, 4 предусмотрено пространство для перекачиваемой текучей среды. Сильфон 3, 4 нагнетающего цилиндра 1, 2 под действием рабочей жидкости, подаваемой на его верхний конец, растягивается и сжимается. Цилиндр 9, 10 расположен рядом с нагнетающим цилиндром 1, 2 и имеет нижний первый конец, соединенный с гидравлическим приводом, и верхний второй конец, содержащий рабочую жидкость, которая сообщается с верхним вторым концом нагнетающего цилиндра 1, 2. Гидравлический привод имеет на верхнем конце приводной поршень 19, 20, установленный с возможностью скольжения в цилиндре 9, 10. Гидравлические приводы цилиндров 9, 10 двух насосных блоков имеют гидромеханическое соединение 25, 27, предназначенное для управления перемещением рабочей жидкости с целью выдвижения и втягивания поршней 19, 20 каждого цилиндра 9, 10. Упрощается конструкция, повышается надежность, удобство эксплуатации и срок службы. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к машинам с гидравлическим приводом, предназначенным, в частности, для перекачивания воды и сложноперекачиваемых текучих материалов, типа тонкодисперсных минералов и руд, донных осадков, суспензий, жидких шламов, гелей и других вязких материалов. Такие насосные машины могут называться в данном описании просто насосами или машинами.

Уровень техники

Традиционные насосные машины, который могут быть использованы для сложноперекачиваемых материалов, содержат органы вытеснения, в частности, поршни, плунжеры, перистальтические шланги и т.п. Однако такие органы вытеснения подвержены фрикционному износу, а привод машины не имеет надлежащей изоляции от перекачиваемого материала.

Патент США 8,096,785 раскрывает многоцилиндровую мембранную насосную машину с гидравлическим приводом, предназначенную, в частности, для сложноперекачиваемых материалов. Данная насосная машина содержит множество цилиндров, каждый из которых имеет один конец с предусмотренным входом и выходом для перекачиваемой текучей среды и другой конец с предусмотренным входом и выходом для рабочей жидкости. Эти входы и выходы могут представлять собой отдельный вход и выход (для рабочей жидкости) или комбинированный вход/выход (для перекачиваемого текучего материала). Указанные входы и выходы связаны с соответствующими входными и выходными клапанами.

В каждом насосном цилиндре таких машин предусмотрен, сепаратор, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Перемещаемый сепаратор имеет одну сторону, обращенную к концу цилиндра с перекачиваемым материалом, и другую сторону, обращенную к концу цилиндра с рабочей жидкостью. Этот перемещаемый сепаратор соединяется с внутренней частью конца цилиндра с перекачиваемым материалом первой гибкой мембраной в виде гармошки, которая может растягиваться и сжиматься внутри цилиндра в его продольном направлении, в то время как перемещаемый сепаратор совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре. Перемещаемый сепаратор образует в первой гофрированной гибкой мембране границу первой камеры, которая имеет переменный объем для перекачиваемой текучей среды, сообщающийся через вход и выход с трубопроводом и контуром перекачиваемой текучей среды. Перемещаемый сепаратор соединяется также с внутренней частью второго конца цилиндра второй гибкой мембраной в виде гармошки, которая может растягиваться и сжиматься в продольном направлении цилиндра в соответствии с растяжением и сжатием первой гибкой мембраны. Вторая сторона перемещаемого сепаратора образует во второй растягиваемой и сжимаемой мембране границу второй камеры для переменного объема рабочей жидкости, сообщающейся со вторым входом и выходом. Между наружной стороной первой и второй мембран и внутренней стенкой цилиндра насоса образуется кольцевой зазор, в котором во время работы находится жидкость, представляющая собой ту же самую рабочую жидкость или имеющая аналогичные гидравлические характеристики.

Такая двухсильфонная насосная машина имеет прямой насосный гидропривод, что в большой степени упрощает конструкцию машины и обеспечивает простое устройство для изменения и управления подаваемым потоком перекачиваемой текучей среды. Кроме того, двойная мембранная конструкция обеспечивает двойную защиту рабочей жидкости от перекачиваемой текучей среды.

Дополнительные исследования таких машин показали возможность улучшения различных аспектов, в частности, надежности функционирования сильфонных мембран, что привело к созданию усовершенствованного двухсильфонного насоса, раскрытого в патенте США 8,591,201.

Опыт работы с такими двухсильфонными насосами показал, что они обладают превосходными техническими характеристиками и, в частности, обеспечивают особенно плавное перекачивание, однако, в случае прокола сильфона его замена требует существенного ремонта машины, который может занимать один рабочий день или более.

При этом традиционные поршневые насосы прямого вытеснения, предназначенные для применения на нефтяных промыслах и морских платформах, имеют множество недостатков. Во-первых, они содержат много механических подвижных частей, подверженных износу, нагреванию и действию трения. Кроме того, наиболее распространенные насосы являются слишком большими для простой транспортировки на грузовом автомобиле и не выпускаются для работы в классифицированных условиях. Традиционные насосы вызывают также преждевременный вибрационный износ клапанов и проблемы с прокладками/уплотнениями. Большинство насосов являются слишком тяжелыми для транспортировки по нефтяным промыслам и морским платформам. Традиционные насосы работают при скорости более 300 тактов в минуту, что приводит к увеличению трения, нагрева и износа. Традиционные насосы работают с высокими уровнями шума, что является большой проблемой в случае присутствия обслуживающего персонала. Ни один из известных насосов прямого вытеснения не может перекачивать широкий спектр жидкостей без частой замены поршней, втулок и других компонентов.

Из вышесказанного следует, что имеется потребность в усовершенствовании традиционных поршневых насосов прямого вытеснения.

В ЕР-0419695 А1 раскрыт насосный агрегат для перекачивания шлама, содержащий два насосных узла, расположенных рядом. Каждый насосный узел содержит гидравлический цилиндр, присоединенный к нагнетающему цилиндру мембранного типа и составляющий с ним единое целое. Гидравлические цилиндры содержат двойное поршневое устройство и соединяются поршнями для поочередной и повторяющейся подачи шлама из шламосборника в перерабатывающее оборудование через нагнетающие цилиндры.

Сущность изобретения

Согласно изобретению обеспечена мембранная насосная машина («насос») с гидравлическим приводом, в частности, для перекачивания воды и сложноперекачиваемых материалов, при этом указанный насос содержит по меньшей мере два насосных блока, которые расположены рядом друг с другом. Каждый насосный блок содержит нагнетающий цилиндр с гидравлическим приводом и цилиндр гидравлического привода, который отделен от нагнетающего цилиндра и расположен снаружи от него, при этом цилиндр гидравлического привода и нагнетающий цилиндр расположены рядом.

Нагнетающий цилиндр с гидравлическим приводом имеет нижний первый конец с первым входом и выходом для перекачиваемой текучей среды и верхний второй конец со вторым входом и выходом для рабочей жидкости. Нагнетающий цилиндр содержит сильфон с закрытым нижним концом и открытым верхним концом для сообщения с рабочей жидкостью, при этом снаружи от сильфона предусмотрено пространство для перекачиваемой текучей среды. Сильфон нагнетающего цилиндра выполнен в виде гармошки с возможностью растяжения и сжатия под действием рабочей жидкости для перемещения перекачиваемой текучей среды возле нижнего первого конца нагнетающего цилиндра.

Цилиндр гидравлического привода, расположенный рядом с нагнетающим цилиндром, имеет нижний первый конец, соединенный с гидравлическим приводом, и верхний второй конец, содержащий рабочую жидкость, которая сообщается с верхним вторым концом нагнетающего цилиндра. Гидравлический привод имеет на верхнем конце приводной поршень, установленный с возможностью скольжения в цилиндре гидравлического привода для перемещения рабочей жидкости на верхнем конце цилиндра гидравлического привода.

Гидравлические приводы цилиндров гидравлического привода двух насосных блоков имеют гидромеханическое соединение, которое предназначено для управления перемещением рабочей жидкости с целью выдвижения и втягивания поршней каждого цилиндра гидравлического привода.

Расположение рядом насосных блоков согласно изобретению, а также их нагнетающих цилиндров с гидравлическим приводом и цилиндров гидравлического привода фундаментально отличается от конструкции, раскрытой в патенте США 8,096,785, где гидравлический привод расположен над насосными блоками, и каждый насосный блок содержит цилиндр гидравлического привода с первым сильфоном, при этом цилиндр гидравлического привода, выполнен как единое целое и наложен на другую часть нагнетающего цилиндра, снабженного вторым сильфоном. В настоящем изобретении, цилиндр гидравлического привода не является нагнетающим цилиндром в том смысле, что он не производит непосредственного перекачивания материала, который перекачивается в самом цилиндре гидравлического привода, однако, тем не менее, он приводит в действие нагнетающий цилиндр с гидравлическим приводом, который непосредственно перекачивает указанный материал.

Мембранная насосная машина с гидравлическим приводом согласно настоящему изобретению имеет ряд преимуществ по сравнению с известными насосами, и, в частности, с известными двухсильфонными насосами:

Она имеет очень простую конструкцию: несколько поршней, никаких втулок и коленчатых валов.

Имеется очень мало подвижных частей и несколько деталей, подвергаемых трению. Кроме того, для машины требуется только один сильфон в каждом нагнетающем цилиндре.

Насос имеет модульную конструкцию и позволяет легко модифицировать давления/объемы путем добавления цилиндров.

Благодаря применению гидравлического поршневого цилиндра в сочетании с отдельным сильфонным нагнетающим цилиндром, насос может работать от нулевого входного давления без дополнительного бустерного насоса. Блок поршневого цилиндра принимает на себя всю дополнительную нагрузку, связанную с необходимостью увеличения давления в гидравлической системе, чтобы обеспечить надежное и плавное функционирование регулирующих клапанов и гидравлического поршневого цилиндра.

Кроме того, работой насоса можно управлять при помощи механического переключающего клапана без применения электронных компонентов. Это упрощает конструкцию и повышает надежность, удобство эксплуатации и срок службы.

Применение поршня с гидравлическим приводом, расположенным снаружи от сильфона, позволяет полностью защитить рабочую жидкость от негативного воздействия воды в маловероятном случае повреждения сильфона. Благодаря такой конструкции, вода не может попадать в привод ни при каких обстоятельствах. Цилиндры гидравлического привода работают на чистом масле и содержат облегченные поршни, при этом они являются гидравлически сбалансированными и, следовательно, имеют низкую стоимость.

Гидравлическая передача от поршня в цилиндре гидравлического привода к поршню сильфонного цилиндра позволяет уменьшить механические нагрузки при растяжении и сжатии, поскольку его движущая сила вызывает небольшое избыточное давление, которое равномерно распределяется по всей поверхности сильфона.

Перепад давлений, который требуется для перемещения сильфона при растяжении/сжатии, измеряется сотнями бар, поэтому сильфон почти всегда находится в состоянии равновесия и не испытывает чрезмерного напряжения при растяжении или сжатии.

Конструкция сильфонного цилиндра обеспечивает минимальные нагрузки на сильфон, поскольку вся его поверхность постоянно находится в гидравлически уравновешенном состоянии. Расчеты показывают, что для растяжения и сжатия эластомерного сильфона с толщиной стенки 2-3 мм достаточно приложения избыточного давления, измеряемого сотнями бар. Этот перепад давления фактически не зависит от общего рабочего давления.

При нормальной эксплуатации сильфон расположен в вертикальном положении. Подача сверху масла в сильфон и поток перекачиваемой текучей среды снизу и снаружи от сильфона - между сильфоном и внутренней стенкой цилиндра - позволяют просто удалять воздух из масла и перекачиваемой текучей среды через боковое отверстие в стенке цилиндра. Кроме того, подача перекачиваемой текучей среды в нижнюю часть сильфонного цилиндра обеспечивает хорошее удаление из цилиндра пыли, содержащейся в этой текучей среде.

Все клапаны управляются механически и не требуют электронного управления, что приводит к повышению надежности.

Машина может одновременно использоваться как нагнетательный насос и как откачивающий насос.

Отсутствует необходимость в бустерном насосе. Насос согласно изобретению может быть самозаполняющимся и работать, начиная почти с нулевого давления на входе без дополнительного бустерного насоса. Это упрощает конструкцию и повышает надежность.

Насос работает плавно, еще более плавно, чем лучшие двухсильфонные насосы.

Он может иметь очень низкий временной цикл, составляющий примерно от 8 до 15 ход/мин, например, 10 ход/мин, что уменьшает трение и износ и, следовательно, обеспечивает длительный срок службы.

Он легче, чем большинство традиционных насосов, что позволяет легко транспортировать его по нефтяным промыслам и морским платформам.

Он имеет очень большие межсервисные интервалы, в то время как традиционные насосы имеют короткие межсервисные интервалы в особенности, если требуются большие изменения объема или давления или при перекачивании загрязненных жидкостей.

Он является простым в изготовлении и техническом обслуживании и очень гибким в эксплуатации.

Он может быть легко адаптирован к любой опорной конструкции и к любым размерам, а также может быть легко расширен до многокаскадной насосной машины. Он имеет гораздо меньшую площадь основания (размеры), чем традиционные насосы и может просто транспортироваться по нефтяным промыслам и морским платформам.

Сильфоны испытывают гораздо меньшее напряжение при одинаковом давлении.

На внутреннюю поверхность сильфонного цилиндра может быть простым способом нанесено покрытие в соответствии с перекачиваемым материалом, например, с учетом его абразивной природы или кислотности. Материалы покрытия включают, например, бронзу, керамику и специальные стали, Сильфоны могут быть изготовлены из натурального или синтетического каучука с нанесенным покрытием в соответствии с перекачиваемым материалом.

Насос работает почти бесшумно.

Насос обеспечивает непрерывный поток, что является частью нормального режима эксплуатации при исключении пульсации и кавитации.

Предусмотрено управление в текущем режиме производительностью насоса во всем диапазоне от 0 до максимума, а также управление в текущем режиме давлением во всем диапазоне от 0 до максимума без необходимости остановки насоса и изменения размеров поршня или скорости.

Насос может перекачивать почти любую жидкость, в том числе жидкий CO2 и химикаты, полимеры, разбавленные кислоты и коррозионно-активные текучей среды.

Предусмотрен полностью замкнутый гидравлический контур.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:

на фиг. 1 - общая принципиальная схема примера осуществления насоса согласно изобретению;

на фиг. 2 - вид в аксонометрии насоса с фиг. 1, показывающий два насосных блока, расположенных рядом;

на фиг. 3 - вид в поперечном разрезе нагнетающего цилиндра и цилиндра гидравлического привода одного насосного блока, при этом сильфон полностью нажат вниз;

на фиг. 4 - схематический вид сверху насоса; и

на фиг. 5 - схема переключения. Подробное раскрытие изобретения

Изобретение обеспечивает мембранную насосную машину с гидравлическим приводом («насос»), предназначенную, в частности, для воды и сложноперекачиваемых материалов. В приведенном примере насос содержит два расположенных рядом насосных блока, однако, возможно, также использование любого количества насосных блоков. Каждый насосный блок содержит нагнетающий цилиндр или сильфонный цилиндр 1, 2 с гидравлическим приводом и отдельный цилиндр 9, 10 гидравлического привода, расположенный рядом с нагнетающим цилиндром 1, 2, как показано на чертежах.

Нагнетающий цилиндр или сильфонный цилиндр 1, 2 имеет нижний первый конец с первым входом и выходом для перекачиваемой текучей среды и верхний второй конец со вторым входом и выходом для рабочей жидкости. В любом случае может быть предусмотрен единый вход/выход или отдельный вход и выход. Нагнетающий цилиндр 1, 2 содержит сильфон 3, 4 с закрытым нижним концом и открытым верхним концом для сообщения с рабочей жидкостью. Снаружи от сильфона 3, 4 предусмотрено пространство для перекачиваемой текучей среды. Сильфон 3, 4 нагнетающего цилиндра 1, 2 приводится в действие рабочей жидкостью, подаваемой на его верхний конец и вызывающей его растяжение и сжатие подобно гармошке, для перемещения перекачиваемой текучей среды возле нижнего первого конца нагнетающего цилиндра 1, 2.

Цилиндр 9, 10 гидравлического привода, расположенный рядом с нагнетающим цилиндром 1, 2, имеет нижний первый конец, соединенный с гидравлическим приводом, и верхний второй конец, содержащий рабочую жидкость, которая сообщается с верхним вторым концом нагнетающего цилиндра 1, 2. Гидравлический привод имеет на верхнем конце приводной поршень 19, 20, который установлен с возможностью скольжения в цилиндре 9, 10 гидравлического привода. Рабочая жидкость находится в верхней части цилиндра 9, 10 гидравлического привода над приводным поршнем 19, 20, которым она перемещается.

Гидравлические приводы цилиндров 9, 10 гидравлического привода двух насосных блоков имеют гидромеханическое соединение 25, 27, предназначенное для управления перемещением рабочей жидкости с целью выдвижения и втягивания поршней 19, 20 каждого цилиндра 9, 10 гидравлического привода.

Верхние части нагнетающего или сильфонного цилиндра 1, 2 и соседнего цилиндра 9, 10 гидравлического привода соединены трубопроводом 48 для рабочей жидкости.

Гидравлический привод каждого цилиндра 9, 10 гидравлического привода («первый цилиндр гидравлического привода»), предпочтительно, содержит второй цилиндр 13, 14 гидравлического привода меньшего диаметра, чем первый цилиндр 9, 10 гидравлического привода, расположенный под первым цилиндром 9, 10 гидравлического привода и имеющий гидравлическое соединение с ним. Приводной поршень 19, 20 представляет собой первый поршень, установленный в первый гидравлический цилиндр 9, 10 и соединенный штоком 17 со вторым поршнем 15, 16 меньшего диаметра, расположенным во втором цилиндре 13, 14 гидравлического привода. Гидравлический привод цилиндра 13, 14 гидравлического привода содержит устройство 27 для подачи рабочей жидкости во второй цилиндр 13, 14 гидравлического привода выше и ниже второго поршня 15, 16 второго цилиндра 13, 14 гидравлического привода.

В показанном варианте осуществления два расположенных рядом насосных блока установлены на прямоугольном основании 50, при этом нагнетающие цилиндры 1, 2 расположены рядом на передней части основания 50, а цилиндры 9, 10 гидравлического привода расположены рядом на опоре 50 позади нагнетающих цилиндров 1, 2. Насос может быть, разумеется, установлен на основаниях любой пригодной формы и размера и иметь любую пригодную компоновку.

Насос обычно содержит также выпускные клапаны 7, 8 и всасывающие клапаны 5, 6 для выпуска перекачиваемого материала из нагнетающих цилиндров 1, 2 и его подачи в нагнетающие цилиндры 1,2. Как показано на фиг. 2, выпускные клапаны и всасывающие клапаны могут быть расположены на передней части основания 50 спереди и возле нижней части нагнетающих цилиндров 1, 2.

Как показано на фиг. 3, в верхней части нагнетающего цилиндра 1, 2 может быть предусмотрено вентиляционное отверстие 46 для отвода воздуха/газа из перекачиваемого материала.

Устройство для подачи рабочей жидкости во второй цилиндр 13, 14 гидравлического привода может представлять собой гидромеханический соединитель 27, расположенный между цилиндрами 9, 10 гидравлического привода двух соседних насосных блоков.

Более подробно, насос состоит из двух сильфонных цилиндров 1, 2, каждый из которых содержит один сильфон 3, 4 и два клапана: всасывающий клапан 5, 6 и выпускной клапан 7, 8. Насос содержит также два поршневых цилиндра 9, 10 гидравлического привода, которые имеют гидравлическое соединение с сильфонными цилиндрами 1, 2. Каждый цилиндр 9, 10 гидравлического привода содержит гидравлический рабочий цилиндр 11, 12 и второй цилиндр 13, 14, поршень 15, 16 которого соединяется с поршнем 19, 20 гидравлического рабочего цилиндра штоком 17. Концевые части 21, 22 штоков цилиндров 13, 14 имеют гидравлическое соединение с общим пневмогидравлическим аккумулятором 23.

Насос содержит также клапан 26 управления поршнем рабочей жидкости, соединенный с цилиндром 9, 10 ниже поршня 19, 20, и ограничитель 24 хода поршня, установленный между пневмогидравлическим аккумулятором 23 и цилиндрами 13,14 гидравлического привода. Он также содержит механически управляемый гидравлический переключатель 25 питания, гидравлически соединенный с клапаном 26 управления перемещением рабочей жидкости и механически соединенный при помощи тяги 27 с двумя поршневыми цилиндрами 9, 10 гидравлического привода. Кроме того, насосная машина содержит поршневой гидравлический насос 28, имеющий гидравлическое соединение с клапаном 26 управления перемещением рабочей жидкости. Силовой привод для всех компонентов может быть реализован в виде электрического, газового или дизельного привода (не показан). Питание насоса осуществляется при помощи масляного бака в виде аккумулятора 29 (или резервуара) низкого давления, а также аккумулятора 30 высокого давления, чтобы ослабить флуктуации давления при переключении масляного трубопровода 31, водяного впускного трубопровода 32 и водяного выпускного трубопровода 33. Для очистки и охлаждения масла главный гидравлический насос 28 оснащен вспомогательным гидравлическим насосом 34, а также системой 35 очистки и охлаждения.

Как указано выше, гидромеханическое соединение 25, 27 может быть расположено между цилиндрами 9, 10 гидравлического привода двух соседних насосных блоков.

Сильфон 3, 4 и приводной поршень 19, 20 каждого насосного блока приводятся в действие синхронно, в то время как приводные поршни 19, 20 двух насосных блока приводятся в действие асинхронно, т.е., не происходит одновременного изменения направления движения поршней 19, 20 двух насосных блоков на противоположное. Как показано на фиг. 2, задняя часть основания 50 может быть занята вспомогательным оборудованием, в частности, охлаждающей системой (теплообменником) 35.

Описанный насос может иметь максимальное рабочее давление, например, около 34.5 МПа, максимальный сквозной поток по меньшей мере 500 и, возможно, 1000 л/мин, минимальное абсолютное давление на входе при максимальной производительности 0,02 МПа, и мощность 200-240 кВт. Как правило, насос согласно изобретению может работать при гораздо больших или меньших значениях.

Работа насоса

Насос входит в контакт с водой или иным текучим материалом, подлежащим перекачиванию и всасываемым во входной трубопровод 32. Перекачиваемый материал всасывается в нагнетающие цилиндры 1, 2 при перемещении сильфонов 3, 4 вверх под действием гидравлического привода. Когда сильфоны 3, 4 гидравлически перемещаются вниз, перекачиваемый материал вытесняется и выводится по выпускному трубопроводу 33.

Механически управляемый гидравлический переключатель 25 питания может находиться в одном из двух фиксированных положений "А" или "В". Когда он находится в положении "А", жидкость под высоким давлением проходит от поршневого гидравлического насоса 28 через трубопровод 36 и клапан 26 управления перемещением рабочей жидкости к концу "С2" штока гидравлического рабочего цилиндра 12 и перемещает его поршень 20 вверх. Жидкость из полости "D2" вытесняется во внутреннюю полость "Е2" сильфона 4, перемещая вниз его разделительную тарелку 37. При этом перекачиваемая текучая среда выводится в трубопровод 33 через выпускной клапан 8. Поршень 16 цилиндра 14 также перемещается вверх, вытесняя жидкость от конца 22 штока цилиндра 14 к концу 21 штока цилиндра 13. Шток цилиндра 13, в свою очередь, двигаясь вниз, перемещает вниз также поршень 19 рабочего цилиндра 11, вытесняя при этом жидкость от конца "С1" поршня в аккумулятор 29 (или в цистерну). Под действием давления в аккумуляторе 23 поршни цилиндра 9 получают преимущество над поршнями цилиндра 10 в перемещении на величину, пропорциональную объему ограничителя 24 хода поршней. Благодаря этому, они доходят до конца их рабочего хода прежде, чем коническая втулка 38 поршня 16 цилиндра 14 достигнет ролика 39 (начало перехода гидравлического переключателя 25 питания из положения "А" в положение "В"). В начале переключения втулка 38 начинает активировать ролик 39, перемещая его тягу 40 и тягу 27 влево, что приводит к переходу гидравлического переключателя 25 питания в положение "В" и к гидравлическому включению клапана 26 управления перемещением рабочей жидкости. В соответствии со схемой переключения, показанной на фиг. 5, включение клапана 26 происходит таким образом, что вначале закрывается дренажный канал "G1" цилиндра 9, а затем одновременно открывается входной канал "Н1" цилиндра 9 высокого давления и закрывается входной канал "Н2" цилиндра 10 высокого давления. Это обеспечивает плавное переключение и минимальные колебания давления в нагнетательном трубопроводе 33.

После закрытия входного канала Н2 высокого давления дренажный канал G2 цилиндра 10 открывается. При этом процесс переключения заканчивается. В период времени от t1 до t2 (см. схему переключения на фиг. 5, где показано относительное время переключения для двух цилиндров 9, 10), когда оба дренажных канала G1, G2 закрыты, гидравлический приводной насос питается от аккумулятора 29 (или резервуара).

В этот период оба нагнетательных канала Н1, Н2 также являются открытыми, и оба поршня 19, 20 рабочих цилиндров 11, 12 перемещаются вверх, при этом рабочая жидкость вытесняется из цилиндров 13, 14 в гидропневматический аккумулятор 23 через ограничитель 24 движения поршней, который возвращается в свое предыдущее начальное положение. После открытия дренажного канала G2 цилиндра 10 жидкость из гидропневматического аккумулятора 23 под действием небольшого избыточного давления быстро перемещает вниз поршень 20 рабочего цилиндра 12. Это перемещение происходит в объеме ограничителя 24 хода поршней. Таким образом, обеспечивается асинхронное функционирование двух насосных блоков, при этом рабочий поршень 20 цилиндра 12 достигает конечного рабочего положения раньше, чем поршень 19 цилиндра 11. Затем, когда втулка 41 поршня 13 доходит до ролика 42 (начало переключения), переключение происходит аналогично описанному выше. Асинхронность работы двух цилиндров гидравлического привода можно видеть на схеме переключения, показанной на фиг. 5.

1. Мембранная насосная машина с гидравлическим приводом, в частности, для перекачивания воды и сложно перекачиваемых материалов, при этом указанный насос содержит по меньшей мере два насосных блока, которые расположены рядом друг с другом, и каждый из которых содержит:

нагнетающий цилиндр (1, 2) с гидравлическим приводом, имеющий нижний первый конец с первым входом и выходом для перекачиваемой текучей среды и верхний второй конец со вторым входом и выходом для рабочей жидкости, при этом указанный нагнетающий цилиндр (1, 2) содержит сильфон (3, 4) с закрытым нижним концом и открытым верхним концом 10 для сообщения с рабочей жидкостью, снаружи сильфона предусмотрено пространство для перекачиваемой текучей среды, сильфон (3, 4) нагнетающего цилиндра (1, 2) выполнен с возможностью под действием рабочей жидкости растягиваться и сжиматься наподобие гармошки, чтобы перемещать перекачиваемую текучую среду возле нижнего первого конца нагнетающего цилиндра (1, 2); и

не нагнетающий цилиндр (9, 10) гидравлического привода, который отделен от нагнетающего цилиндра (1, 2) и расположен снаружи от него, при этом цилиндр гидравлического привода и нагнетающий цилиндр расположены рядом друг с другом, цилиндр (9,10) гидравлического привода имеет нижний первый конец, соединенный с гидравлическим приводом, и верхний второй конец, содержащий рабочую жидкость, сообщающуюся с верхним вторым концом нагнетающего цилиндра (1, 2), при этом указанный гидравлический привод имеет на верхнем конце приводной поршень (19, 20), выполненный с возможностью скольжения в цилиндре (9, 10) гидравлического привода для перемещения указанной рабочей жидкости на верхнем конце цилиндра (9, 10) гидравлического привода,

причем гидравлические приводы цилиндров (9, 10) гидравлического привода двух насосных блоков соединены посредством гидромеханического соединения (25, 27), предназначенного для управления перемещением рабочей жидкости, чтобы выдвигать и втягивать приводные поршни (19, 20) обоих цилиндров (9, 10) гидравлического привода.

2. Насосная машина по п. 1, в которой гидравлический привод каждого цилиндра (9, 10) гидравлического привода, называемого далее «первым цилиндром гидравлического привода», содержит второй цилиндр (13, 14) гидравлического привода, который имеет диаметр меньше, чем у первого цилиндра гидравлического привода, расположен под первым цилиндром (9, 10) гидравлического привода и гидравлически соединен с ним, при этом приводной поршень (19, 20), который является первым поршнем и установлен в первом гидравлическом цилиндре, соединен штоком (17) со вторым поршнем (15, 16) меньшего диаметра, установленным во втором цилиндре (13, 14) гидравлического привода.

3. Насосная машина по п. 2, в которой гидравлический привод цилиндров (9, 10) гидравлического привода содержит устройство для подачи рабочей жидкости во второй цилиндр (13, 14) гидравлического привода выше и ниже второго поршня (15, 16) второго цилиндра гидравлического привода.

4. Насосная машина по любому из пп. 1-3, в которой два соседних насосных блока установлены на основании (50), при этом нагнетающие цилиндры (1, 2) расположены рядом на передней части основания (50), а цилиндры (9, 10) гидравлического привода расположены рядом на основании позади нагнетающих цилиндров (1, 2).

5. Насосная машина по п. 4, в которой указанный насос содержит также выпускные клапаны (7, 8) и всасывающие клапаны (5, 6) для выпуска и подачи перекачиваемого материала из нагнетающих цилиндров (1, 2) и в нагнетающие цилиндры, при этом указанные выпускные клапаны и всасывающие клапаны расположены на передней части основания (50), спереди и возле нижней части нагнетающих цилиндров (1, 2).

6. Насосная машина по любому из пп. 1-5, в которой указанное гидромеханическое соединение (25, 27) расположено между цилиндрами (9, 10) гидравлического привода двух соседних насосных блоков.

7. Насосная машина по любому из пп. 1-6, в которой сильфон (3, 4) и приводной поршень (19, 20) каждого насосного блока являются синхронно приводимыми в действие, а приводные поршни (19, 20) двух насосных блоков являются приводимыми в действие асинхронно.

8. Насосная машина по любому из пп. 1-7, в которой указанный насос представляет собой многоцилиндровый насос, содержащий несколько насосных блоков.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к скважинному насосному узлу, предназначенному для введения в скважину внутрь обсадной колонны и погружения в текучую среду скважины, причем скважинный насосный узел вытянут в продольном направлении и выполнен с возможностью соединения с кабелем.

Предложены варианты насосной системы и способ добычи текучих сред из пласта с использованием скважины. Система содержит вертикальную секцию с обсадной колонной, определяющей затрубное пространство, переходную секцию и горизонтальную секцию, и эксплуатационную колонну, имеющую вертикальную секцию и горизонтальную секцию.

Предложены варианты насосной системы и способ добычи текучих сред из пласта с использованием скважины. Система содержит вертикальную секцию с обсадной колонной, определяющей затрубное пространство, переходную секцию и горизонтальную секцию, и эксплуатационную колонну, имеющую вертикальную секцию и горизонтальную секцию.

Изобретение относится к насосной системе для перемещения первой текучей субстанции, используя вторую текучую субстанцию. .

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для перекачивания трудных для перекачивания текучих материалов. .

Изобретение относится к многоцилиндровым диафрагменным насосам с гидроприводом, в частности, предназначенным для перекачки тяжелых жидких сред, таких как: жидкие смеси минералов и руд, грязевые массы, суспензии, жидкие глины и гели; а также - к способам функционирования таких насосов.

Изобретение относится к машинам с гидравлическим приводом, в частности для перекачивания воды и сложно перекачиваемых текучих материалов. Машина содержит по меньшей мере два насосных блока, расположенных рядом друг с другом. Каждый насосный блок содержит нагнетающий цилиндр 1, 2 с гидравлическим приводом и отдельный не нагнетающий цилиндр 9, 10 гидравлического привода. Нагнетающий цилиндр 1, 2 имеет нижний первый конец с первым входом и выходом для перекачиваемой текучей среды и верхний второй конец со вторым входом и выходом для рабочей жидкости. Нагнетающий цилиндр 1, 2 содержит сильфон 3, 4 с закрытым нижним концом и открытым верхним концом для сообщения с рабочей жидкостью. Снаружи от сильфона 3, 4 предусмотрено пространство для перекачиваемой текучей среды. Сильфон 3, 4 нагнетающего цилиндра 1, 2 под действием рабочей жидкости, подаваемой на его верхний конец, растягивается и сжимается. Цилиндр 9, 10 расположен рядом с нагнетающим цилиндром 1, 2 и имеет нижний первый конец, соединенный с гидравлическим приводом, и верхний второй конец, содержащий рабочую жидкость, которая сообщается с верхним вторым концом нагнетающего цилиндра 1, 2. Гидравлический привод имеет на верхнем конце приводной поршень 19, 20, установленный с возможностью скольжения в цилиндре 9, 10. Гидравлические приводы цилиндров 9, 10 двух насосных блоков имеют гидромеханическое соединение 25, 27, предназначенное для управления перемещением рабочей жидкости с целью выдвижения и втягивания поршней 19, 20 каждого цилиндра 9, 10. Упрощается конструкция, повышается надежность, удобство эксплуатации и срок службы. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх