RU2145679C1 - Pumping unit - Google Patents

Abstract

FIELD: oil producing industry; pumping fluid out of wells. SUBSTANCE: pumping unit includes housing with rod connected with movable member of drive pump, mechanism for reciprocating motion of rod and distributor connected with delivery and drain lines which are connected with working pump. Housing is divided into two parts by means of flange with hole through which rod is passed; bellows connected with rod are mounted in housing on both sides of flange. Housing of pumping unit cover forming cavity together with inner surface and flange. Reciprocating motion mechanism is made in form of piston mounted in cavity and secured to rod; this piston divides cavity into two parts which may be connected with delivery and drain lines through distributor. Parts of housing divided by flange are interconnected; bellows are interconnected and are connected with drain line. EFFECT: enhanced reliability; increased service life. 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению и может найти применение в нефтедобывающей промышленности в составе оборудования для откачки жидкостей из скважин. The invention relates to a pump engineering and may find application in the oil industry as a part of equipment for pumping fluids from wells.

Известен объемный насос, содержащий рабочую и приводную камеры, в которых расположен шток с выступами, соединенными с сильфонами, установленными в приводной и рабочей камерах, причем в рабочей камере смонтированы всасывающий и нагнетательный клапаны, а в приводной камере - привод возвратно-поступательного перемещения штока, причем полости сильфонов заполнены рабочей средой (а.с. СССР N 687254, кл. F 04 B 43/00, 1979 г.). Known volumetric pump containing a working and driving chambers, in which the rod is located with protrusions connected to bellows installed in the driving and working chambers, and the suction and discharge valves are mounted in the working chamber, and the reciprocating rod actuator is mounted in the driving chamber, moreover, the bellows cavities are filled with a working medium (AS USSR N 687254, class F 04 B 43/00, 1979).

В результате анализа конструкции данного насоса необходимо отметить, что он без значительных конструктивных доработок не может быть использован в составе насосных агрегатов (в том числе и погружных), причем известный насос обладает невысокой надежностью, обусловленной утечкой рабочей среды из полости сильфонов. При эксплуатации насоса необходимы дополнительные затраты энергии на сжатие рабочей среды в полости между сильфонами. As a result of the analysis of the design of this pump, it should be noted that without significant structural modifications it cannot be used as part of pumping units (including submersible ones), moreover, the known pump has low reliability due to leakage of the working medium from the bellows cavity. When operating the pump, additional energy costs are required to compress the working medium in the cavity between the bellows.

Известен насосный агрегат, содержащий корпус с размещенным в нем штоком, имеющим возможность взаимодействовать с подвижным органом приводного насоса, механизм возвратно-поступательного перемещения штока, а также распределитель, напорную и сливную магистрали, подведенные к распределителю и соединенные с рабочим насосом, а в корпусе рабочего насоса размещен фланец с отверстием, в котором установлен шток, механизм возвратно-поступательного перемещения которого выполнен в виде установленных с двух сторон относительно фланца и соединенных со штоком сильфонов, полости которых через установленный во фланце распределитель соединены с напорной и сливной магистралями (см. патент США N 2464095, кл. F 04 B 43/12, 1949 г.) - наиболее близкий аналог. A pump assembly is known, comprising a housing with a rod located in it having the ability to interact with a movable member of the drive pump, a reciprocating rod movement mechanism, as well as a distributor, pressure and drain lines, connected to the distributor and connected to the working pump, and in the working case the pump has a flange with an opening in which a rod is installed, the reciprocating movement of which is made in the form of mounted on both sides relative to the flange and connected x and rod bellows cavity through which the valve mounted in the flange connected with the pressure and return line (see US Patent N 2464095, Cl F 04 B 43/12, 1949 g...) - closest analog.

В результате анализа данной конструкции необходимо отметить, что при работе насосного агрегата возможно попадание перекачиваемой жидкости в зону приводных элементов, что приводит к выходу из строя уплотнений, снижает надежность наносного агрегата и срок его службы. As a result of the analysis of this design, it should be noted that during the operation of the pumping unit, the pumped liquid may enter the area of the drive elements, which leads to failure of the seals, reduces the reliability of the spreading unit and its service life.

Задачами, решаемыми настоящим изобретением, является повышение надежности работы насосного агрегата, а также срока его эксплуатации. The tasks solved by the present invention is to increase the reliability of the pump unit, as well as its life.

Поставленные задачи решаются тем, что в насосном агрегате, содержащем корпус с размещенными в нем штоком, имеющим возможность взаимодействия с подвижным органом приводного насоса, механизм возвратно-поступательного перемещения штока, а также распределитель, к которому подведена напорная и сливная магистрали, имеющие возможность соединения с рабочим насосом, причем корпус разделен на две части фланцем с отверстием, через которое пропущен шток, с двух сторон относительно фланца в корпусе установлены сильфоны, соединенные со штоком, новым является то, что насосный агрегат снабжен крышкой с отверстием для штока, установленной в одной из частей корпуса и образующей с его внутренней поверхностью и фланцем полость, а механизм возвратно-поступательного перемещения выполнен в виде установленного в упомянутой полости скрепленного со штоком поршня, разделяющего полость на две части, имеющие возможность соединения через распределитель с напорной и сливной магистралями, причем разделенные фланцем части корпуса соединены друг с другом, а сильфоны друг с другом и со сливной магистралью. The tasks are solved by the fact that in the pump unit containing the housing with a rod placed in it that has the ability to interact with the movable member of the drive pump, a reciprocating rod movement mechanism, as well as a distributor to which the pressure and drain lines are connected, with the ability to connect to a working pump, moreover, the housing is divided into two parts by a flange with an opening through which the stem is passed, bellows connected to the stem are installed on both sides of the flange in the housing, is that the pump unit is equipped with a cover with a hole for the rod installed in one of the parts of the housing and forming a cavity with its inner surface and flange, and the reciprocating movement mechanism is made in the form of a piston mounted in the said cavity, which divides the cavity into a rod two parts that can be connected through the distributor to the pressure and drain lines, the parts of the housing separated by the flange are connected to each other, and the bellows to each other and to the drain magis ralyu.

Необходимо отметить, что выполнение привода возвратно-поступательного перемещения штока в виде полости с поршнем, связанным со штоком, позволяет частично уменьшить нагрузки на сильфоны, а следовательно. улучшить условия их работы и повысить срок эксплуатации. Заполнение полостей сильфонов рабочей жидкостью и сообщение их друг с другом, а также заполнение полостей корпуса жидкостью (например. водой) и их соединение позволяет повысить плавность работы насоса, исключить попадание перекачиваемой жидкости в рабочую систему насосного агрегата, улучшить условия работы уплотнений. Все это позволяет повысить надежность работы насосного агрегата и увеличить срок его службы. It should be noted that the execution of the actuator of the reciprocating movement of the rod in the form of a cavity with a piston connected to the rod, allows to partially reduce the load on the bellows, and therefore. to improve their working conditions and increase the service life. Filling the bellows cavities with a working fluid and communicating with each other, as well as filling the body cavities with a liquid (for example, water) and their connection allows to increase the smoothness of the pump, to prevent the pumped liquid from entering the working system of the pumping unit, and to improve the working conditions of the seals. All this allows to increase the reliability of the pump unit and increase its service life.

При проведении патентных исследований заявителем не обнаружены решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "новизна". When conducting patent research, the applicant did not find solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."

Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". The essence of the claimed invention does not follow explicitly from the known solutions, and therefore, the proposed invention meets the criterion of "inventive step".

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения. We believe that the information set forth in the application materials is sufficient for the practical implementation of the invention.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на котором представлен насосный агрегат, осевой разрез. The invention is illustrated by drawings, which shows the pump unit, axial section.

Насосный агрегат состоит из корпуса, содержащего две гильзы 1 и 2, зафиксированные торцами на фланце 3. Фланец 3 делит корпус на две полости и имеет центральное отверстие 4. The pump unit consists of a housing containing two sleeves 1 and 2, fixed by the ends on the flange 3. Flange 3 divides the housing into two cavities and has a Central hole 4.

В одной из полостей корпуса установлена крышка 5, образующая с его внутренней поверхностью и фланцем 3 полость цилиндра (позицией не обозначена). A cover 5 is installed in one of the body cavities, which forms a cylinder cavity with its inner surface and flange 3 (the position is not indicated).

Полости гильз соединены друг с другом магистралью 6. The cavity cavities are connected to each other by highway 6.

В крышке 5 выполнено отверстие (позицией не обозначено). В отверстия фланца и крышки пропущен шток 7, размещенный в полости гильз 1 и 2. A hole is made in the cover 5 (not indicated by the position). A rod 7 located in the cavity of the sleeves 1 and 2 is passed into the holes of the flange and the cover.

Одним концом шток 7 связан с подвижным органом приводного насоса (например, возвратно-поступательного типа - показан фрагментарно) насосного агрегата. At one end, the rod 7 is connected to a movable member of a drive pump (for example, a reciprocating type — shown fragmentarily) of a pump assembly.

На штоке имеются два выступа 8 и 9, один из которых (а именно 8) находится в полости гильзы 1, а второй (а именно 9) - в полости гильзы 2. Между выступом 8 и крышкой 5 установлен сильфон 10, а между выступом 9 и фланцем 3 установлен сильфон 11. On the stem there are two protrusions 8 and 9, one of which (namely 8) is in the cavity of the sleeve 1, and the second (namely 9) is in the cavity of the sleeve 2. Between the protrusion 8 and the cover 5 is a bellows 10, and between the protrusion 9 and flange 3 is installed bellows 11.

Во фланце 3 расположен распределитель 12, к которому подведены напорная 13 и сливная 14 магистрали. Распределитель 12 магистралями 15 и 16 связан с частями (полостями) 17 и 18, образованными полостью цилиндра и установленным в ней поршнем 19, скрепленным со штоком 7. In the flange 3 there is a distributor 12, to which a pressure line 13 and a drain line 14 are connected. The distributor 12 by lines 15 and 16 is connected with parts (cavities) 17 and 18 formed by the cylinder cavity and the piston 19 installed in it, fastened to the rod 7.

На выступе 9 штока 7 установлена планка 20 с пазом (паз не обозначен), через который проходит закрепленный на ползуне 21 толкатель 22, контактирующий с распределителем 12. Ползун 21 размещен на штоке 7 и подпружинен упругим элементом 23 относительно фланца 3, на котором закреплен фиксатор 24, имеющий возможность взаимодействия с выступами 25 ползуна 21. A bar 20 with a groove (a groove is not indicated) is installed on the protrusion 9 of the rod 7, through which a pusher 22 mounted on the slide 21, which is in contact with the distributor 12, passes. The slide 21 is placed on the rod 7 and is spring loaded with an elastic element 23 relative to the flange 3, on which the latch is fixed 24, having the ability to interact with the protrusions 25 of the slider 21.

Для исключения перетечек рабочей жидкости во фланце 3 и крышке 5 имеются уплотнения 26 и 27. To eliminate the leakage of the working fluid in the flange 3 and the cover 5 there are seals 26 and 27.

Нагнетательная магистраль 13 связана с выходом рабочего насоса 28 насосного агрегата. Насос 28 связан с маслозаполненным электродвигателем 29. В нагнетательную магистраль встроен предохранительный клапан 30. Сливная магистраль 14 связана через масляный бак 31, имеющий эластичную диафрагму (диафрагмы) 32 (компенсатор объема) и фильтр (фильтры) 33 со входом насоса 28 насосного агрегата. The discharge line 13 is connected with the output of the working pump 28 of the pump unit. The pump 28 is connected to an oil-filled electric motor 29. A pressure relief valve 30 is integrated in the discharge line. The drain line 14 is connected through an oil tank 31 having an elastic diaphragm (diaphragms) 32 (volume compensator) and a filter (filters) 33 with the pump inlet 28 of the pump unit.

Сливная магистраль имеет предохранительный клапан 34. The drain line has a safety valve 34.

Полости сильфонов 10 и 11 соединены магистралью 35, которая магистралью 36 связана со сливной магистралью 14. The cavities of the bellows 10 and 11 are connected by a line 35, which is connected by a line 36 to a drain line 14.

Насосный агрегат работает следующим образом. The pump unit operates as follows.

Рабочая жидкость насосом 28 (приводимым в действие электродвигателем 29) по нагнетательной магистрали 13 подается к распределителю 12, который соединяет нагнетательную магистраль 13 с магистралью 16, с полостью 17, а сливную магистраль 14 с магистралью 15 и полостью 18. The working fluid is pumped by a pump 28 (driven by an electric motor 29) through a discharge line 13 to a distributor 12, which connects a discharge line 13 to a line 16, with a cavity 17, and a drain line 14 with a line 15 and a cavity 18.

Рабочая жидкость, попадая в полость 17, увеличивает ее объем, что приводит к перемещению поршня 19 и штока 7. The working fluid, getting into the cavity 17, increases its volume, which leads to the movement of the piston 19 and the rod 7.

В процессе нагнетания рабочей жидкости в полость 17, сопровождающемся, как это было отмечено выше, увеличением объема полости 17 и уменьшением объема полости 18, планка 20 перемещается вверх (в плоскости чертежа) вместе со штоком 7 и, упираясь в толкатель 22, перемещает последний и связанный с ним ползун 21 в направлении перемещения штока 7 до тех пор, пока один из выступов 25 ползуна 21 не вступит во взаимодействие с фиксатором 24. При этом толкатель 22 перемещает золотник (не показан) распределителя и переключает распределитель 12, осуществляя связь полости 17 со сливной магистралью, а полости 18 - с напорной магистралью, в результате чего рабочая жидкость нагнетается в полость 18, увеличивая его объем, а, следовательно, шток 7 совершает обратное перемещение. При этом поршень приводного насоса также перемещается вниз, совершая ход всасывания перекачиваемой жидкости. In the process of pumping the working fluid into the cavity 17, accompanied, as noted above, by increasing the volume of the cavity 17 and decreasing the volume of the cavity 18, the bar 20 moves upward (in the plane of the drawing) together with the rod 7 and, resting against the pusher 22, moves the latter and the associated slider 21 in the direction of movement of the rod 7 until one of the protrusions 25 of the slider 21 interacts with the latch 24. In this case, the pusher 22 moves the spool (not shown) of the distributor and switches the distributor 12, communicating via spine with the drain line 17, and the cavities 18 - with the pressure line, whereby the hydraulic fluid is pumped into the cavity 18, by increasing its volume, and consequently rod 7 makes a return movement. In this case, the piston of the drive pump also moves downward, making a suction stroke of the pumped liquid.

Из полости 17 рабочая жидкость вытесняется в сливную магистраль 14, по которой, пройдя через фильтры (фильтр) 33, попадает в бак 31 и на вход насоса 28. From the cavity 17, the working fluid is displaced into the drain line 14, through which, passing through the filters (filter) 33, it enters the tank 31 and the inlet of the pump 28.

Далее цикл повторяется. Next, the cycle repeats.

Благодаря тому, что полости сильфонов 10 и 11 соединены магистралью 35, находящаяся в них среда (рабочая жидкость) имеет возможность перетекать в процессе работы агрегата из одной полости в другую (при сжатии сильфона, она перетекает в другой сильфон, объем которого в это время увеличивается). Due to the fact that the bellows cavities 10 and 11 are connected by a highway 35, the medium inside them (working fluid) has the ability to flow from one cavity to another during unit operation (when the bellows is compressed, it flows to another bellows, the volume of which increases at this time )

Это позволяет защитить подвижные уплотнения от контакта с перекачиваемой средой и обеспечить надежность их работы. This allows you to protect the moving seal from contact with the pumped medium and to ensure the reliability of their work.

В случае возникновения в процессе работы агрегата нештатной ситуации, например разогрева находящейся в полости сильфона среды, последняя известным образом, например при срабатывании клапана (не показан), через магистраль 36 подается в сливную магистраль 14. In the event of an abnormal situation during the operation of the unit, for example, heating of a medium located in the bellows cavity, the latter in a known manner, for example, when a valve (not shown) is actuated, is fed through line 36 to a drain line 14.

Полости гильз 1 и 2 соединены друг с другом магистралью 6 и заполнены перекачиваемой средой (например, водой). При увеличении объема, например, сильфона 10, жидкость из полости гильзы 1 перетекает по магистрали 6 в полость гильзы 2, и наоборот при увеличении сильфона 11. The cavity cavities 1 and 2 are connected to each other by a highway 6 and filled with a pumped medium (for example, water). With an increase in the volume, for example, of the bellows 10, the liquid from the cavity of the sleeve 1 flows along the line 6 into the cavity of the sleeve 2, and vice versa with an increase in the bellows 11.

Это позволяет исключить попадание перекачиваемой жидкости в полости сильфонов, цилиндра и, естественно, улучшить условия работы уплотнений 27 и 26, а в конечном счете увеличить срок эксплуатации насосного агрегата и повысить надежность его работы. This eliminates the ingress of the pumped liquid into the cavities of the bellows, cylinder and, of course, improves the operating conditions of the seals 27 and 26, and ultimately increases the life of the pump unit and increases the reliability of its operation.

Использование в конструкции насосного агрегата сильфонного механизма перемещения штока позволяет исключить применение протекторов, что значительно повышает надежность и срок службы насосного агрегата. The use of a bellows mechanism for moving the rod in the design of the pumping unit eliminates the use of protectors, which significantly increases the reliability and service life of the pumping unit.

Claims (1)

Насосный агрегат, содержащий корпус с размещенными в нем штоком, имеющим возможность взаимодействия с подвижным органом приводного насоса, механизм возвратно-поступательного перемещения штока, а также распределитель, к которому подведены напорная и сливная магистрали, имеющие возможность соединения с рабочим насосом, причем корпус разделен на две части фланцем с отверстием, через которое пропущен шток, с двух сторон относительно фланца в корпусе установлены сильфоны, соединенные со штоком, отличающийся тем, что насосный агрегат снабжен крышкой с отверстием для штока, установленной в одной из частей корпуса и образующей с его внутренней поверхностью и фланцем полость, а механизм возвратно-поступательного перемещения выполнен в виде установленного в упомянутой полости скрепленного со штоком поршня, разделяющего полость, на две части, имеющие возможность соединения через распределитель с напорной и сливной магистралями, причем разделенные фланцем части корпуса соединены друг с другом, а сильфоны - друг с другом и со сливной магистралью. A pump assembly comprising a housing with a rod located in it, which has the ability to interact with the movable member of the drive pump, a reciprocating rod movement mechanism, as well as a distributor to which the pressure and drain lines are connected, having the ability to connect to the working pump, the housing being divided into two parts with a flange with an opening through which the rod is passed, bellows connected to the rod are installed on both sides of the flange in the housing, characterized in that the pump unit is equipped with n a cover with a hole for the rod installed in one of the parts of the housing and forming a cavity with its inner surface and flange, and the reciprocating movement mechanism is made in the form of a piston that is attached to the rod and is connected to the rod and separates the cavity into two parts, with the possibility connections through the distributor to the pressure and drain lines, the parts of the housing separated by the flange being connected to each other, and the bellows to each other and to the drain line.