Тепловой привод

 

О П И С А Н И Е (»829890

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскни

Соцналнстнческнк

Республнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М Кq,з (22) Заявлено 28.05.79 (21) 2771429/22-03,.

Е 21 В 47/00 с присоединением заявки №вЂ”

Гееуддрстееиимк кемитет (23) Приоритет—

СССР (53),У. Д K 550.83 (088.8) Опубликовано 15.05.81. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.81 по делам иэобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Попов и П. А. Бродский

-конструкгорскпй

Всесоюзный научно-исследовательский и проектн (71) Заявитель институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (54) ТЕПЛОВОЙ ПРИВОД

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано в скважинных приборах с механизмами возвратно-поступательного действия.

Известны электромеханические и гидравлические приводы, применяемые в скважинных приборах (1).

Однако они не могут быть использованы при температурах выше 473 К.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобре, тению является устройство теплового привода, содержащее корпус, камеру с рабочей жидкостью, теплоизолирующий элемент, пор шень-толкатель с силовым штоком и электронагреватель (2).

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие и большое потребление энергии при его работе.

Цель изобретения — увеличение быстродействия работы привода и уменьшение потребляемой им энергии.

Указанная цель достигается тем, что тепловой привод снабжен размещенной ниже камеры с рабочей жидкостью дополнительной камерой, заполненной жидкостью с высоким коэффициентом теплопроводности, в которой установлен поршень-разделитель, связанный с поршнем-толкателем посредством телескопических гильз, причем теплоизолирующий элемент выполнен в корпусе в виде кольцевой камеры, заполненной газом и гидравлически связанной с дополнительной камерой.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство в начале рабочего хода, общий вид; на фиг. 2 — тоже, в конце рабочего хода; на фиг. 3 — то же, в начале обратного хода силового штока.

Устройство состоит из корпуса 1, боковыми стенками которого являются концентрично расположенные цилиндрические поверхности 2 ч 3. Между стенками имеется кольцевая камера А, заполненная при рабочем ходе привода воздухом. В нижней части корпуса имеется камера Б, которая сообщена с камерой А и заполнена жидкостью с высоким коэффициентом теплопроводности.

В камере Б установлен разделительный поршень 4 с уплотнениями 5 и 6 и фиксаторами

7. Камера Г над разделительным поршнем

5 заполнена сжатым газом (воздухом) под давлением 2 — 5 кгс/см при нормальной тем829890 о

Формула изобретения

so

55 пературе или рабочей жидкостью. Поршень

4 при помощи телескопических гильз 8 соединен с поршнем-тол кателем 9 и уплотняется элементами 5 и 6. Рабочая площадь поршня 9 больше площади поршня 4. Камера В над поршнем 9 заполнена не более чем на 20"!О ее объема (при крайнем нижнем положении поршня 9) рабочей жидкостью с размещенным в ней электронагревателем

10. Поршень 9 уплотнен элементом 11, а его шток уплотнен элементом 12. Днища кор пуса теплоизолированы от скважинной среды. Интенсивность отвода тепла в окружающую среду зависит при прочих равных условиях от теплопроводности многослойной стенки корпуса, которая зависит от того, каким веществом заполнена камера А.

Устройство работает следующим образом.

Кольцевая камера А заполнена воздухом. При включении электронагревателя 10 рабочая жидкость над поршнем 9 нагревается до кипения, испаряется, и за счет этого создается избыточное давление паров, под действием которого он начинает перемещаться вниз. Нагревателю 10 сообщают мощность, достаточную для испарения рабочей жидкости в большем количестве, чем конденсирующаяся, чтобы поршень 9 перемещался под действием избыточного давления в камере B. При рабочем ходе привода ,камера Л заполнена воздухом, теплопроводность которого во много раз меньше теплопроводности жидкости, заполняющей камеру А при обратном ходе привода. Поэтому тепловой поток, а значит и потери тепла в окружающую среду через стенку корпуса при рабочем ходе привода значительно меньше, чем при обратном ходе.

Остановка привода в нужном положении может осуществляться снижением подводимой к нагревателю мощности до величины, обеспечивающей испарение рабочей жидкости в количестве, равном конденсирую щейся. В этом случае поршень-разделитель

4 находится в положении, показанном на фиг. 2, камера А заполнена воздухом. Для осуществления обратного хода нужно подвести к нагревателю мощность, обеспечивающую испарение рабочей жидкости в количестве, большем конденсирующейся, чтобы поршень-толкатель переместился под дей ствием избыточного давления в камере В вниз до упора. При достижении поршнем 9 крайнего нижнего положения (см. фиг. 3) отключается электронагреватель 10, фиксаторы 7 убираются и поршень 4 под действием давления сжатого воздуха (или паров рабочей жидкости) над ним перемещается вниз и вытесняет жидкость из камеры

Б в камеру А. Так как коэффициент теплопроводности этой жидкости во много раз больше, чем у воздуха, то из камеры В начинается интенсивный отвод тепла к скважинной среде. Над поршнем 9 пар начинает

Зо

45 интенсивно конденсироваться, а следовательно, снижается и давление паров над ним и поршень 9 начинает двигаться вверх.

Когда зазоры в телескопических гильзах выбраны, то поршень 9 при своем движении начинает перемещать вверх и поршень 5.

Жидкость из камеры А перетекает в камеру

Б под действием силы тяжести и разности давлений в камерах А и Б. При достижении поршнем 9 крайнего верхнего положения (см. фиг. 1.) фиксаторы 7 поршня 4 раскрываются, удерживая его от перемещения вниз, при этом жидкость из камеры А полностью перетекает в камеру Б. Далее работа привода повторяется как изложено выше.

В предлагаемом устройстве рабочий ход, осуществляется при очень малой потере тепла, так как теплопередача через стенку мала, а обратный ход наоборот осуществляется при интенсивном отводе тепла. Поэтому как рабочий ход, так и обратный ход осуществляется быстро. Причем при обратном ходе потребления энергии нет.

В качестве жидкости, заполняющей камеру Б, для работы в средах с высокой температурой могут использоваться легкоплавкие сплавы (например, сплав ВУДА). Можно для этой цели применять любые жидкости с большим коэффициентом теплопроводности. Для заполнения камеры А, при рабочем ходе привода, можно применять (кроме воздуха) и другие жидкости или газы с малым коэффициентом теплопроводности. В качестве рабочей жидкости над поршнем 9 может применяться вода или другая жидкость.

Необходимость в остановке привода может быть исключена, если управляемый элемент (клапан, прижимное устройство и т.д.) снабжен фиксатором, удерживающим его в нужном положении. В этом случае потребление энергии приводом при выполнении управляемым элементом своей функции не будет, так как поршень 9 не нужно удерживать в промежуточном между верхним и нижним положениями и он, дойдя вниз до упора, возвращается в верхнее положение.

Экономический эффект от использования предлагаемого устройства выражается в повышении эффективности исследования за счет его быстродействия и уменьшения потребления энергии.

Тепловой привод, содержащий корпус, камеру с рабочей жидкостью, теплопроизолирующий элемент, поршень-толкатель с силовым штоком и электронагреватель, отличаюи1ийся тем, что, с целью увеличения быст родействия работы привода и уменьшения потребляемой им энергии, он снабжен размещенной ниже камеры с рабочей жидкостью дополнительной камерой, заполненной

829890

62.1 жидкостью с высоким коэффициентом теплопроводности, в которой установлен поршеньразделитель, связанный с поршнем-толкателем посредством телескопических гильз, причем теплоизолирующий элемент выполнен в корпусе в виде кольцевой камеры, заполненной газом и гидравлически связанной с дополнительной камерой.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Куповых П. Н. Выбор принципиальных схем блоков привода геофизических приборов. Сб. Геофизическая аппаратура, вып.

60 Л., «Недра», 1977, с. 185 — 189.

2. Авторское свидетельство СССР № 204272, кл. Е 21 В 47/022, 1968.

17

Составитель Н. Кривко

Редактор Н. Ромжа Техред А. Бойкас Корректор Н.Швыдкая

Заказ 2658/8 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4