ДИАФРАГМЕННЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к перекачивающим насосам и насосам высокого давления.
Известен диафрагменный насосный агрегат с цилиндрической эластичной диафрагмой, всасывающим и нагнетательным шариковыми клапанами и механическим приводом, включающим электродвигатель, кривошипно-шатунный механизм с плунжером, взаимодействующим с цилиндрической эластичной диафрагмой, осуществляющей перекачку среды (см. заявку ЕР №1520988, кл. F04В 43/107, 06.04.2005).
Недостатком данного насосного агрегата является отсутствие резервирования при выходе из строя диафрагмы и необходимости остановки насосного агрегата для замены, а также низкий ресурс шариковых клапанов.
Наиболее близким к полезной модели техническим решением является диафрагменный насосный агрегат, содержащий рабочий насос с гидроприводной цилиндрической диафрагмой и установленными на входном и выходном концах цилиндрической диафрагмы всасывающим и нагнетательным шариковыми клапанами, причем последняя установлена в корпусе, заполненном рабочей жидкостью и соединенном трубопроводом с гидроцилиндром гидропривода (см. заявку DE №19948277, кл. F04В 43/06, 12.04.2001)
К недостаткам данного агрегата относится сложность конструкции и отсутствие резервирования при выходе из строя диафрагмы, требующее остановки агрегата для ее замены, а также низкий ресурс шариковых клапанов.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение технологических возможностей диафрагменного насосного агрегата и увеличение ресурса всасывающих и нагнетательных клапанов.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей диафрагменного насосного агрегата.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что диафрагменный насосный агрегат содержит рабочий насос с гидроприводной цилиндрической диафрагмой и установленными на входном и выходном концах цилиндрической диафрагмы всасывающим и нагнетательным клапанами, причем последняя установлена в корпусе, заполненном рабочей жидкостью и соединенном трубопроводом с гидроцилиндром гидропривода, при этом гидропривод дополнительно включает маслонасос, электродвигатель для привода маслонасоса, маслобак, фильтр, предохранительный клапан, теплообменник, гидрораспределитель и установленные в гидроцилиндре два поршня, соединенные между собой штоком, причем гидрораспределитель и маслонасос расположены в маслобаке, гидроцилиндр разделен перегородкой на две полости, шток проходит через перегородку, поршни расположены по обе стороны от перегородки, каждая из полостей сообщена с гидрораспределителем и снабжена подключенными к последнему датчиками крайнего положения поршней в гидроцилиндре, гидрораспределитель соединен входом с маслонасосом, а агрегат снабжен вторым рабочим насосом аналогичным первому, при этом маслобак расположен между рабочими насосами, одна из полостей гидроцилиндра подключена трубопроводом к корпусу первого рабочего насоса, а вторая полость гидроцилиндра подключена трубопроводом к корпусу второго рабочего насоса, оба рабочих насоса входом со стороны всасывающего клапана подключены к общему всасывающему трубопроводу и выходом со стороны нагнетательного клапана - к общему нагнетательному трубопроводу, на входе всасывающего трубопровода установлен подпитывающий насос с электроприводом, диафрагмы снабжены датчиком электропроводности рабочей жидкости, а всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены золотникового типа.
Выполнение диафрагменного насосного агрегата с двумя рабочими насосами, в которых установлены клапаны золотникового типа, и расположенным между ними гидродвигателем дает возможность изменять производительность насосного агрегата в заданных пределах, увеличить надежность его работы и расширить технологические возможности за счет возможности резервирования одного из рабочих насосов.
На чертеже представлен схематически продольный разрез диафрагменного насосного агрегата.
Диафрагменный насосный агрегат содержит рабочий насос 1 с гидроприводной цилиндрической диафрагмой 2 и установленными на входном и выходном концах цилиндрической диафрагмы 2 всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами. Цилиндрическая диафрагма 2 установлена в корпусе 5, заполненном рабочей жидкостью и соединенном трубопроводом 6 с гидроцилиндром 7 гидропривода 8. Последний дополнительно включает маслонасос 9, электродвигатель 10 для привода маслонасоса 9, маслобак 11, фильтр 12, предохранительный клапан 13, теплообменник 14, гидрораспределитель 15 и установленные в гидроцилиндре 7 два поршня 16 и 17, соединенные между собой штоком 18. Гидрораспределитель 15 и маслонасос 9 расположены в маслобаке 11. Гидроцилиндр 7 разделен перегородкой 19 на две полости 20 и 21. Шток 18 проходит через перегородку 19. Поршни 16 и 17 расположены по обе стороны от перегородки 19. Каждая из полостей 20 и 21 сообщена с гидрораспределителем 15 и снабжена подключенными к последнему датчиками (не показаны) крайнего положения поршней 16 и 17 в гидроцилиндре 7. Гидрораспределитель 15 соединен входом с маслонасосом 9, а агрегат снабжен вторым рабочим насосом 22 аналогичным первому - 1. Маслобак 11 расположен между рабочими насосами 1 и 22. Одна из полостей 20 гидроцилиндра 7 подключена трубопроводом 6 к корпусу 5 первого рабочего насоса 1, а вторая полость 21 гидроцилиндра 7 подключена трубопроводом 23 к корпусу 24 второго рабочего насоса 22. Оба рабочих насоса 1 и 22 входом со стороны всасывающего клапана, соответственно, 3 и 25 подключены к общему всасывающему трубопроводу 26 и выходом со стороны нагнетательного клапана, соответственно 4 и 27, - к общему нагнетательному трубопроводу 28. На входе всасывающего трубопровода 26 установлен подпитывающий насос 29 с электроприводом 30. Диафрагмы, соответственно 2 и 31, снабжены датчиком электропроводности рабочей жидкости (не показан), а всасывающий 3 и 25 и нагнетательный 4 и 27 клапаны выполнены золотникового типа.
Диафрагменный насосный агрегат может быть выполнен в виде самостоятельной секции, при этом путем набора секций можно собрать насосный агрегат практически любой производительности, а также за счет установки резервных секций повысить надежность работы всего насосного агрегата.
Диафрагменный насос работает следующим образом.
При включении электродвигателей 30 и 10 перекачиваемая среда поступает от насоса 29 во всасывающий трубопровод 26. Одновременно рабочая жидкость насосом 11 из маслобака 11 через гидрораспределитель 15 трубопроводу поступает в полость 20 гидроцилиндра 7 и вызывает перемещение поршней 16 и 17 вправо. При этом рабочая жидкость из подпоршневой части полости 20 гидроцилиндра 7 вытесняется рабочим насосом 1 в корпус 5, а рабочая жидкость из корпуса 24 рабочего насоса 22 в результате перемещения поршня 17 вправо и создания в подпоршневой части полости 21 пониженного давления поступает в подпоршневую часть полости 21 гидроцилиндра 7. Как результат перекачиваемая среда, которая поступила в диафрагму 2 через всасывающий клапан 3 из всасывающего трубопровода 26, выдавливается через нагнетательный клапан 4 в нагнетательный трубопровод 28, а в диафрагму 31 поступает перекачиваемая среда через всасывающий клапан 25 из всасывающего трубопровода 26, при этом перекачиваемая среды заполняет диафрагму 31 и вытесняет рабочую среду из корпуса 24 в подпоршневую часть полости 21. При достижении поршнями 16 и 17 крайнего правого положения датчики крайнего положения поршней 16 и 17 подают сигнал в гидрораспределитель 15, что приводит к подаче масла в надпоршневую часть полости 21 гидроцилиндра 7 и вызывает движение поршней 16 и 17 влево и выдавливание масла поршнем 16 из надпоршневой части полости 20 в маслобак 11. При этом рабочая жидкость из подпоршневой части полости 21 выдавливается в корпус 24, вызывая сдавливание диафрагмы 31 и подачу перекачиваемой среды из диафрагмы 31 через нагнетательный клапан 27 в нагнетательный трубопровод 28, и одновременно за счет движения поршня 16 влево снижается давление в подпоршневой части полости 20, в которую поступающая через всасывающий клапан 3 в диафрагму 2 перекачиваемая среда вытесняет рабочую жидкость из корпуса 5. Далее процесс работы повторяется как описано выше.
В случае выхода из строя, например диафрагмы 2, датчик электропроводности рабочей жидкости зафиксирует рост электропроводности жидкости и подаст сигнал на отключение электродвигателя 10 и остановку маслонасоса 9.
Диафрагменный насосный агрегат может найти применение в нефтяной отрасли для поддержания пластового давления путем закачивания пластовой жидкости из отстойников в пласт под высоким давлением (20-25 МПа) и перекачки пластовой жидкости от нефтесборных резервуаров в отстойники, а также для перекачки других агрессивных сред.