RU2780389C1 - Composite piston of a diaphragm pump - Google Patents

Abstract

FIELD: pumps.

SUBSTANCE: invention relates to diaphragm pumps and is intended for use in the petroleum industry, in particular, when extracting fluid from a borehole, and can also be used in other industries and branches of agriculture. Composite piston of a diaphragm pump, containing a pusher with rings installed thereon coaxially. The novel characteristic of the invention consists in the pusher being made with a surface located at an angle to the surface on the body supporting the rings; a spiral can also be installed instead of the rings.

EFFECT: structural simplification, increase in the reliability and durability, elimination of breakage of the elastic body in various types of pumps using a diaphragm and a membrane, increase in the possibility of creating high pressures on the pumped liquid and the possibility of using such pumps for installation in boreholes with significant depths.

1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к диафрагменным насосам и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины, так же может быть использовано и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.The invention relates to diaphragm pumps and is intended for use in the oil industry, in particular, in the selection of fluid from a well, it can also be used in other industries and agriculture.

Известен погружной скважинный диафрагменный насос, содержащий плунжерный насос с эксцентриковым приводом и возвратной пружиной, конический редуктор, асинхронный четырехполюсной электродвигатель, компенсатор температурного расширения масла, обратный и спускной клапаны, кабельную линию. Узлы насоса выполнены отдельными модулями и соединяются между собой при помощи фланцевых соединений, герметичность стыков обеспечивается кольцевыми радиальными уплотнениями, валы соединяются шлицевыми муфтами (см. патент RU №103144 МПК F04B 47/08).Known submersible borehole diaphragm pump containing plunger pump with eccentric drive and return spring, bevel gear, asynchronous four-pole motor, compensator for thermal expansion of oil, check and drain valves, cable line. The pump units are made in separate modules and are interconnected using flange connections, the tightness of the joints is ensured by annular radial seals, the shafts are connected by splined couplings (see patent RU No. 103144 IPC F04B 47/08).

Основным недостатком данного погружного скважинного диафрагменного насоса является сложность конструкции из-за передачи давления на перекачиваемую жидкость, используя между плунжером и мембраной рабочую жидкость, с целью исключения непосредственного контакта плунжера с мембраной.The main disadvantage of this submersible borehole diaphragm pump is the complexity of the design due to the transfer of pressure to the pumped liquid, using a working fluid between the plunger and the membrane, in order to exclude direct contact between the plunger and the membrane.

Известен перистальтический насос, состоящий из соединенных между собой отдельных секций, где каждая секция содержит внутри корпуса эластичное тело. Внутри эластичного тела установлен кулачковый вал, контактирующий с поршнями, которые связаны с эластичным телом непосредственно, или через жидкость, или газ (см. патент RU №2645862, МПК F04B 43/12).Known peristaltic pump, consisting of interconnected separate sections, where each section contains an elastic body inside the housing. A camshaft is installed inside the elastic body, which is in contact with the pistons, which are connected to the elastic body directly, or through a liquid or gas (see patent RU No. 2645862, IPC F04B 43/12).

Основным недостатком такого перистальтического насоса является значительное растягивание и возможный из-за этого разрыв эластичного тела по краям поршня, в месте соприкосновения поршня с направляющим. Поэтому, невозможно применение данного типа насоса в случаях, когда необходимо создание больших давлений, что ограничивает глубину установки такого насоса в скважине.The main disadvantage of such a peristaltic pump is the significant stretching and possible rupture of the elastic body along the edges of the piston, at the point of contact between the piston and the guide. Therefore, it is impossible to use this type of pump in cases where it is necessary to create high pressures, which limits the installation depth of such a pump in the well.

Была поставлена задача на упрощение конструкции, увеличение надежности, долговечности, исключение разрыва эластичного тела в различных видах насосов, где используется диафрагма, мембрана, а также, тем самым, увеличении возможности создания больших давлений на перекачиваемую жидкость, и, соответственно, возможности использования таких насосов для установки на скважинах на значительных глубинах.The task was to simplify the design, increase reliability, durability, eliminate the rupture of the elastic body in various types of pumps that use a diaphragm, membrane, and, thereby, increase the possibility of creating high pressures on the pumped liquid, and, accordingly, the possibility of using such pumps for installation in wells at considerable depths.

Указанная задача решается тем, что составной поршень диафрагменного насоса, содержащий толкатель с коаксиально установленными на нем кольцами, при этом толкатель выполнен с поверхностью, находящейся под углом к поверхности на корпусе, на которую опираются кольца, а также, вместо колец, возможна установка спирали.This problem is solved by the fact that the composite piston of the diaphragm pump, containing a pusher with rings coaxially mounted on it, while the pusher is made with a surface at an angle to the surface on the housing, on which the rings rest, and, instead of the rings, it is possible to install a spiral.

Выполнение поршня диафрагменного насоса составным, содержащим толкатель с коаксиально установленными на нем кольцами, с выполнением толкателя с поверхностью, находящейся под углом к поверхности на корпусе, на которую опираются кольца, или с установкой вместо колец спирали, позволяет равномерно распределять растяжение по поверхности эластичного тела диафрагм, мембран, исключая разрыв эластичного тела. Это позволяет упростить конструкцию, увеличить надежность, долговечность, а также получить возможность создания больших давлений на перекачиваемой жидкости, и, соответственно, давая возможность использования таких насосов для установки на значительных глубинах.The implementation of the diaphragm pump piston as a composite one, containing a pusher with rings coaxially mounted on it, with the execution of the pusher with a surface located at an angle to the surface on the body on which the rings rest, or with a spiral installed instead of the rings, allows you to evenly distribute tension over the surface of the elastic body of the diaphragms , membranes, excluding the rupture of the elastic body. This makes it possible to simplify the design, increase reliability, durability, and also obtain the possibility of creating high pressures on the pumped liquid, and, accordingly, making it possible to use such pumps for installation at considerable depths.

На фиг. 1 схематично изображен диафрагменный насос с составным поршнем, состоящим из толкателя и колец или спирали, продольный разрез;In FIG. 1 schematically shows a diaphragm pump with a composite piston consisting of a pusher and rings or a spiral, a longitudinal section;

На фиг. 2 схематично изображен местный вид А, отдельно только детали корпуса, на фиг. 1;In FIG. 2 schematically shows a local view A, separately only the details of the body, in Fig. one;

На фиг. 3 схематично изображен сложный разрез В-В, отдельно только детали корпуса, на фиг. 2;In FIG. 3 schematically shows a complex section B-B, separately only the details of the body, in Fig. 2;

На фиг. 4 схематично изображен вариант отдельной детали толкателя;In FIG. 4 schematically shows a variant of a separate part of the pusher;

На фиг. 5 схематично изображен вариант отдельной детали толкателя, вид Г на фиг. 4;In FIG. 5 schematically shows a variant of a separate part of the pusher, view D in Fig. four;

На фиг. 6 схематично изображен диафрагменный насос, разрез Б-Б, на фиг. 1, где составной поршень в крайнем нижнем сжатом положении;In FIG. 6 schematically shows a diaphragm pump, section B-B, in Fig. 1, where the composite piston is in the lowest compressed position;

На фиг. 7 схематично изображен диафрагменный насос, разрез Б-Б, на фиг. 1, где составной поршень в крайнем верхнем выдвинутом положении;In FIG. 7 schematically shows a diaphragm pump, section B-B, in Fig. 1, where the composite piston is in its uppermost extended position;

На фиг. 8 схематично изображен диафрагменный насос, разрез Б-Б, на фиг. 1, где между составным поршнем и диафрагмой насоса дополнительно установлена прокладка;In FIG. 8 schematically shows a diaphragm pump, section B-B, in Fig. 1, where a gasket is additionally installed between the composite piston and the pump diaphragm;

На фиг. 9 схематично изображен диафрагменный насос, разрез Б-Б, на фиг. 1, где диафрагма насоса установлена лишь над составным поршнем;In FIG. 9 schematically shows a diaphragm pump, section B-B, in Fig. 1, where the pump diaphragm is installed only above the composite piston;

На фиг. 10 схематично изображен диафрагменный насос, разрез Б-Б, на фиг. 1, где вариант составного поршня выполнен из толкателя и колец, опирающихся друг на друга вдоль оси колец.In FIG. 10 schematically shows a diaphragm pump, section B-B, in Fig. 1, where the variant of the composite piston is made of a pusher and rings resting on each other along the axis of the rings.

Составной поршень диафрагменного насоса, на примере кулачкового диафрагменного насоса, как частный случай, состоит из корпуса 1, внутри которого находится вал 2, на котором установлены эксцентрики 3, с установленными на них подшипниками 4, контактирующими с составными поршнями 5. Составные поршни 5 состоят из толкателя 6 с коаксиально установленными на него кольцами или спиралью 7. Поверх составных поршней 5 установлена диафрагма 8. Полость 9 над диафрагмой 8 заполнена перекачиваемой жидкостью. Также, к полости 9 подсоединены обратные клапаны 10 и 11.The composite piston of a diaphragm pump, on the example of a cam diaphragm pump, as a special case, consists of a housing 1, inside which there is a shaft 2, on which eccentrics 3 are installed, with bearings 4 mounted on them, in contact with the composite pistons 5. The composite pistons 5 consist of pusher 6 with rings or spiral 7 coaxially mounted on it. A diaphragm 8 is installed over the composite pistons 5. The cavity 9 above the diaphragm 8 is filled with the pumped liquid. Also, check valves 10 and 11 are connected to cavity 9.

Возможно, как вариант, изготовление составного поршня 5 в виде толкателя 6 и колец, опирающихся друг на друга вдоль оси колец.It is possible, as an option, to manufacture a composite piston 5 in the form of a pusher 6 and rings resting on each other along the axis of the rings.

Составной поршень диафрагменного насоса, на примере кулачкового диафрагменного насоса, как частный случай, работает следующим образом.The composite piston of a diaphragm pump, using the example of a lobe diaphragm pump, as a special case, works as follows.

Приводимый во вращение электродвигателем (условно не показан) вал 2, воздействует одновременно на все составные поршни 5, установленные вокруг вала 2, через эксцентрики 3, и установленными на них подшипниками 4. Когда составной поршень 5 находится в крайнем нижнем сжатом положении, кольца или спираль 7 составного поршня 5 опираются на поверхность Д корпуса 1. При движении толкателя 6 составного поршня 5 в сторону крайнего верхнего выдвинутого положения, кольца или витки спирали 7 поочередно захватываются и выдвигаются поверхностью Е толкателя 6. Угол Y поверхности Е определяет значение относительного перемещения колец или витков спирали 7 относительно друг друга после выдвижения в крайнее верхнее положение. Кольца или витки спирали 7 воздействуют на диафрагму 8. Растяжение диафрагмы 8 распределится по всей поверхности соприкосновения составного поршня 5, а не исключительно лишь по периметру составного поршня 5, если бы поршень 5 был цельный. Составные поршни 5, периодически синхронно выдвигаясь, создают в полости 9 переменное давление. Соединенные с полостью 9 обратные клапаны 10 и 11 создают односторонне направленное движение перекачиваемой жидкости под давлением.Driven by an electric motor (conditionally not shown) shaft 2 acts simultaneously on all composite pistons 5 mounted around the shaft 2, through eccentrics 3, and bearings 4 mounted on them. When the composite piston 5 is in the lowest compressed position, the rings or spiral 7 of the composite piston 5 rest on the surface D of the housing 1. When the pusher 6 of the composite piston 5 moves towards the extreme upper extended position, the rings or coils of the helix 7 are alternately captured and extended by the surface E of the pusher 6. The angle Y of the surface E determines the value of the relative movement of the rings or coils spiral 7 relative to each other after the extension to the highest position. The rings or coils of the helix 7 act on the diaphragm 8. The expansion of the diaphragm 8 will be distributed over the entire contact surface of the composite piston 5, and not only along the perimeter of the composite piston 5, if the piston 5 were solid. Composite pistons 5, periodically synchronously advancing, create a variable pressure in the cavity 9. The check valves 10 and 11 connected to the cavity 9 create a unilaterally directed movement of the pumped liquid under pressure.

В случае, когда составной поршень 5 изготовлен в виде толкателя 6 и колец, опирающихся друг на друга вдоль оси колец, толкатель 6 воздействует лишь на одно центральное кольцо, воздействие от которого по цепочке передается остальным кольцам от центра к периферии.In the case when the composite piston 5 is made in the form of a pusher 6 and rings resting on each other along the axis of the rings, the pusher 6 acts only on one central ring, the effect of which is transmitted along the chain to the rest of the rings from the center to the periphery.

Возможность осуществления изобретения и обеспечения при этом технического результата, выражающегося в упрощении конструкции, увеличении надежности, долговечности, исключении разрыва эластичного тела в различных видах насосов, где используется диафрагма, мембрана, увеличении возможности создания больших давлений на перекачиваемую жидкость, и возможности использования таких насосов для установки на скважинах на значительных глубинах, подтверждена приведенными чертежами и описанием перистальтического насоса.The possibility of carrying out the invention and at the same time providing a technical result, expressed in simplifying the design, increasing reliability, durability, eliminating the rupture of the elastic body in various types of pumps that use a diaphragm, membrane, increasing the possibility of creating high pressures on the pumped liquid, and the possibility of using such pumps for installation in wells at considerable depths, is confirmed by the drawings and description of the peristaltic pump.

Claims (1)

Составной поршень диафрагменного насоса, содержащий толкатель с коаксиально установленными на нем кольцами, отличающийся тем, что толкатель выполнен с поверхностью, находящейся под углом к поверхности на корпусе, на которую опираются кольца, а также вместо колец возможна установка спирали.A composite piston of a diaphragm pump containing a pusher with rings coaxially mounted on it, characterized in that the pusher is made with a surface at an angle to the surface on the housing on which the rings rest, and instead of the rings, a spiral can be installed.

Images