Плунжер скважинного насоса

Полезная модель относится к конструктивным элементам насосов, специально предназначенных для подъема из скважин жидкостей, содержащих абразивные примеси.
Известен плунжер скважинного насоса (патент RU 11845 U1, МПК F04B 47/02 (1995.01), опубл. 1999 г.), содержащий полый корпус и шток, соединенный с корпусом в верхней части.
Недостатком такого плунжера является низкая надежность работы плунжера и насоса, в котором он установлен. Этот недостаток объясняется действием растягивающих нагрузок на плунжер и динамических изгибающих нагрузок на шток. Такой плунжер не приспособлен к работе в насосе для подъема из скважин жидкостей с содержанием абразивных примесей.
Известен плунжер скважинного насоса (патент RU 13067 U1, МПК F04B 47/02 (2000.01), опубл. 2000 г.), содержащий полый корпус шток, центраторы штока и клапан, посредством которого шток соединен с плунжером в нижней части только при ходе штанг вверх. Надежность работы плунжера и насоса с таким плунжером не достаточна, что объясняется действием на шток ударных динамических нагрузок, до нескольких тонн, при закрытии установленного на шток клапана, приводящим к обрыву штока. Кроме того, такой плунжер не приспособлен к работе в насосе для подъема из скважин жидкостей с содержанием абразивных примесей, так как жестко закрепленный запорный элемент нагнетательного клапана, установленный на штоке будет подвержен одностороннему и, следовательно, быстрому износу в жидкости с абразивными частицами.
Известен плунжер скважинного насоса (патент RU 2140570 С1, МПК F04B 47/00 (1995.01), опубл. 1999 г.), содержащие полый корпус, в верхней части которого выполнен конус с острой кромкой, и шток, соединенный с корпусом в нижней части.
В качестве прототипа принят плунжер скважинного насоса (патент RU 2147082 С1, МПК F04B 47/00 (2000.01), опубл. 2000 г.), содержащий полый корпус с наружной цилиндрической поверхностью, верхний торец которого выполнены в виде конуса, обращенного вовнутрь полости плунжера с образованием острой кромки в месте сопряжения с наружной цилиндрической поверхностью, и шток.
Наличие конуса с острой кромкой препятствует проникновению абразивных частиц между плунжером и цилиндром и износу пары плунжер - цилиндр, а также исключает действие растягивающих нагрузок на плунжер, что повышает надежность работы плунжера и насоса с таким плунжером.
Однако надежность работы плунжера и насоса с таким плунжером не достаточна, что объясняется действием на шток динамических изгибающих нагрузок от потери устойчивости, при движении плунжера вниз, приводящим к обрыву штока в месте его крепления к плунжеру, как правило по резьбовой части.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы плунжера и скважинного насоса за счет снижения динамических изгибающих нагрузок при возвратно-поступательном движении, действующих на шток при работе насоса.
Поставленная задача решается за счет усовершенствования плунжера скважинного насоса, содержащего полый корпус с наружной цилиндрической поверхностью, верхний торец которого выполнены в виде конуса, обращенного вовнутрь полости плунжера с образованием острой кромки в месте сопряжения с наружной цилиндрической поверхностью, и шток.
Это усовершенствование заключается в том, что шток неподвижно соединен с корпусом в нижней его части, а в верхней части между корпусом и штоком установлен центратор.
Такое конструктивное выполнение плунжера скважинного насоса позволяет повысить надежность работы плунжера и насоса, в котором он установлен за счет надежного центрирования штока как в нижней части, так и в верхней и снижения динамических изгибающих нагрузок от потери устойчивости при возвратно-поступательном движении, действующих на шток при работе насоса в условиях подъема из скважин жидкостей с содержанием абразивных примесей.
Кроме того, центратор может быть жестко закреплен на корпусе, что позволяет во-первых повысить усталостную прочность за счет исключения концентраторов напряжений в виде конструкционных элементов для крепления центратора, а во-вторых упростить его конструкцию и использовать круглый прокат без дополнительной обработки тела штока.
Кроме того, центратор может быть жестко закреплен на штоке, что позволяет упростить операцию сборки плунжера, упростить конструкцию тела плунжера, тем самым обеспечив возможность использования более тонкостенной трубы, снижая стоимость.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображен заявляемый плунжер скважинного насоса.
Плунжер скважинного насоса содержит содержащий полый корпус 1 с наружной цилиндрической поверхностью 2, верхней торец которого выполнены в виде конуса 3, обращенного вовнутрь полости плунжера с образованием острой кромки 4 в месте сопряжения с наружной цилиндрической поверхностью 2, и шток 5. Шток 5 неподвижно соединен с корпусом 1 в нижней его части, а в верхней части между корпусом 1 и штоком 5 установлен центратор 6. Центратор 6 может быть жестко закреплен на корпусе 1 или на штоке 5.
Плунжер скважинного насоса работает следующим образом.
При работе скважинного насоса плунжер совершает возвратно-поступательное движение. При движении плунжера вверх острая кромка 4, образованная по всей окружности плунжера, обеспечивает срезание и сбор твердых частиц абразивных примесей по кольцевому зазору между штоком 5 и корпусом 1, исключая их скапливание и обеспечивая полное очищение внутренней поверхности цилиндра скважинного насоса от механических примесей. При этом центратор 6, установленный в верхней части плунжера обеспечивает центрирование штока 5, снижая изгибающие нагрузки от потери устойчивости, действующие на шток 5. Неподвижное соединение штока 5 с корпусом 1 плунжера в нижней части исключает при возвратно-поступательном движении плунжера действие растягивающих нагрузок. Для исключения повреждения острой кромки 4 при использовании заявляемого плунжера во вставном насосе служит протектор 7.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволяет повысить надежность работы плунжера и насоса, в котором он установлен, за счет снижения динамических изгибающих нагрузок от потери устойчивости при возвратно-поступательном движении, действующих на шток при работе насоса в условиях подъема из скважин жидкостей с содержанием абразивных примесей, так как шток 5 надежно центрирован соединением с корпусом 1 в нижней и центратором 6 в верхней части.