ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к насосному оборудованию и может быть использована для перекачивания различных сред, в частности в технике для испытаний трубопроводной арматуры и для гидравлических испытаний иного оборудования.
Известен агрегат насосный плунжерный пневмоприводной, содержащий плунжерный насос с двумя обратными клапанами со штуцерами входа и выхода рабочей жидкости насоса, пневмоцилиндр, состоящий из корпуса в виде гильзы, на торцах которой размещены каналы подвода и отвода газа, и поршня, установленного в упомянутой гильзе, образующего две рабочие пневматические полости, пневмораспределитель, полости которого связаны с соответствующими полостями пневмоцилиндра при помощи соответствующих магистралей, причем поршень пневмоцилиндра механически связан с плунжером насоса, при этом плунжерный насос, пневмоцилиндр и пневмораспределитель расположены коаксиально и выполнены в моноблочном исполнении, при этом пневмораспределитель, управляющий работой пневмоцилиндра, выполнен в виде ступенчатого плунжера, расположенного в седле с системой отверстий, с возможностью автоматического переключения подачи газа поочередно в рабочие полости пневмоцилиндра, при этом рабочая полость пневмоцилиндра сообщается с замкнутой рабочей полостью пневмораспределителя через отверстие в штоке пневмоцилиндра, причем в корпусе пневмораспределителя выполнены отверстия входа и дренажа газа, а также перепускные отверстия, при этом в магистрали подачи газа в пневмоцилиндр дополнительно установлен клапан, регулирующий объемный расход газа в полости пневмоцилиндра (патент на изобретение № 2699598, МПК F04B 9/12, 2019 г., БИ № 25, 2019 г.). Данному изобретению присущи следующие недостатки:
- возможность заклинивания золотника в корпусе обратных клапанов плунжерного насоса после воздействия на него избыточного давления перекачиваемой среды;
- ограничение использования в стендах для проведения гидро- и иных испытаний оборудования ввиду значительных габаритов;
- низкая производительность из-за одного плунжера.
Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемое изобретение является гидропневматическая станция для гидравлических испытаний и опрессовки противовыбросового оборудования, характеризующаяся тем, что включает:
- гидравлический контур для испытаний гидроприводов превентора, содержащий бак, предназначенный для заполнения рабочей жидкостью, гидропневматический насос, соединенный с баком и подключенный к блоку подготовки воздуха, напорный испытательный трубопровод, предназначенный для подачи рабочей жидкости в гидроприводы превентора, соединенный с гидропневматическим насосом, подключенные к напорному испытательному трубопроводу: манометр, пневмогидроаккумулятор, двухсекционные гидрораспределители; выходы с быстроразъемным соединением, подключенные к гидрораспределителям; напорный испытательный трубопровод оснащен краном шаровым для перекрытия подачи рабочей жидкости в напорный испытательный трубопровод и предохранительным клапаном, связанным с дренажным трубопроводом;
- гидравлический контур сверхвысокого давления для опрессовки, содержащий напорный опрессовочный трубопровод, предназначенный для подачи рабочей жидкости в гидросистему опрессовки, подключенный в напорный испытательный трубопровод на участок перед краном шаровым, включающий манометр высокого давления, запорную арматуру высокого давления, предохранительный клапан, связанный с дренажным трубопроводом, выход высокого давления;
- блок подготовки воздуха, содержащий источник сжатого воздуха, регулятор давления, манометр воздушный;
- панель управления, на которой смонтированы органы управления потоком рабочей жидкости и элементы контроля параметров рабочей жидкости для управления гидроприводами превентора и опрессовки, включая рукоятки гидрораспределителя, рукоятки запорной арматуры, регулятора давления, манометры (патент на изобретение № 2720429, МПК E21B 33/03, G01M 3/00, 2019 г., БИ № 13, 2020 г.). Недостатками данного технического решения являются:
- ограниченность применения в части испытаний противовыбросового оборудования, оснащенного гидравлическими приводами запорных рабочих органов;
- наличие вентилей, повышающих негативное влияние человеческого фактора при закрытии вентилей из-за их «перетягивания», которое приводит к повреждению седла вентиля.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, является короткий срок службы оборудования, которое может быть использовано для испытаний трубопроводной арматуры или иной техники.
Сущность полезной модели заключается в том, что пневмогидравлическая насосная станция включает корпус, мультипликатор, представляющий собой пневмоприводной двухплунжерный гидравлический насос, ресивер, пневмоуправляемые вентили, манометры и датчики давления, пнемораспределители, пневматический регулятор давления, блок подготовки воздуха, блок подготовки воды, пневматические трубопроводы, гидравлические трубопроводы, при этом всасывающий и нагнетательный клапаны мультипликатора объединены в общий блок клапанов с герметизацией, выполненной путем радиального уплотнения с помощью резиновых и защитных колец, крепление блока клапанов осуществляется с помощью гайки, угол и площадь привалочных поверхностей золотников всасывающего и нагнетательного клапана находятся, соответственно в диапазонах значений 80°±5', переключение пневмоуправляемого распределителя с пружинным возвратом осуществляют с помощью двух концевых пневмораспределителей.
Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы полезной модели, что подтверждает соответствие полезной модели условию патентоспособности - новизна.
Наибольший технический результат достигается за счет особой конструкции мультипликатора, представляющего собой пневмоприводной двухплунжерный гидравлический насос. Увеличенные угол и площадь привалочных поверхностей золотников всасывающего и нагнетательного клапана позволяют предотвратить возможность заклинивания золотника в корпусе клапана после воздействия на него избыточного давления перекачиваемой среды. Измененный способ крепления всасывающего и нагнетательного клапана к корпусу с помощью гайки исключает воздействие на нее нагрузки от избыточного давления перекачиваемой среды. Новый способ переключения пневмоуправляемого распределителя, который управляет работой мультипликатора, заключается в том, что при нажатии на первый концевой пневмораспределитель поршнем пневмоцилиндра во время движения происходит нагнетание давления в управляющий канал пневмоуправляемого распределителя и его переключение, тогда полости пневмоцилиндра, в которую подается давление и из которой сбрасывается давление, меняются местами, а пневмоцилиндр движется в другую сторону до нажатия второго концевого пневмораспределителя, после чего осуществляется сброс давления из управляющего канала пневмоуправляемого распределителя и его переключение, тогда полости пневмоцилиндра, в которую подается давление и из которой сбрасывается давление, снова меняются местами, а пневмоцилиндр движется обратно до нажатия первого концевого пневмораспределителя. Это возвратно-поступательное движение пневмоцилиндра прекращается после отключения подачи воздуха оператором. Указанный способ переключения пневмоуправляемого распределителя устраняет у мультипликатора момент «зависания» в средней точке вызванный двухсторонним действием распределителя: «зависание» происходит в момент выключения оператором мультипликатора при переключении пневматического распределителя, что приводит к неполному переключению распределителя и лишает возможности в дальнейшем запустить работу мультипликатора без ремонтных работ.
Замена вентилей на пневмоуправляемые позволяет исключить влияние человеческого фактора при закрытии вентиля, продлевая тем самым его срок службы. Увеличению долговечности также способствует отсутствие в пневмоуправляемых вентилях вращательного движения штока.
Целесообразно на корпусе установить кнопку «АВАРИЯ», при нажатии которой происходит моментальная блокировка станции и сброс давления.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:
- фиг. 1-3 - пневмоприводной двухплунжерный гидравлический насос (мультипликатор) (фиг. 1 - вид спереди, фиг. 2 - разрез А-А, фиг. 3 - разрез Б-Б);
- фиг. 4 - общий вид пневмогидравлической насосной станции;
- фиг. 5 - пневмогидравлическая схема насосной станции
с использованием следующих обозначений:
1 - пневмоцилиндр;
2 - гидроцилиндр;
3 - поршень пневмоцилиндра;
4 - плунжер;
5 - пневмоуправляемый распределитель;
6 - концевой пневмораспределитель;
7 - трубопровод низкого давления;
8 - трубопровод высокого давления;
9 - блок клапанов;
10 - золотник нагнетательного клапана;
11 - золотник всасывающего клапана;
12 - корпус;
13 - панель контроля;
14 - панель управления;
15 - блок подготовки воздуха;
16 - блок подготовки испытательной жидкости;
17 - манометры контроля давления испытательной жидкости;
18 - штуцер для подключения контрольного манометра;
19 - пневмоприводной двухплунжерный гидравлический насос (мультипликатор);
20 - блок вентилей;
21 - пневмоуправляемый вентиль «ТЕСТ»;
22 - пневмоуправляемый вентиль «СБРОС ДАВЛЕНИЯ»;
23 - пнемораспределитель «ВКЛЮЧЕНИЕ МУЛЬТИПЛИКАТОРА»;
24 - пнемораспределитель включения вентиля «ТЕСТ»;
25 - пнемораспределитель включения вентиля «СБРОС ДАВЛЕНИЯ»;
26 - регулятор давления воздуха;
27 - пнемораспределитель «АВАРИЙНЫЙ СТОП»;
28 - пнемораспределитель блокировки насосной станции.
29 - пневмоуправляемый клапан.
Мультипликатор, представленный на фиг. 1-3, состоит из пневмоцилиндра 1 и гидроцилиндров 2. Поршень пневмоцилиндра 3 жестко скреплен с плунжерами 4, перемещающимися в гидроцилиндрах 2. Переключение хода пневмоцилиндра 1 производится пневмоуправляемым распределителем 5 с пружинным возвратом от концевых пневмораспределителей 6. Для подвода потока испытательной жидкости служит трубопровод низкого давления 7, поток испытательной жидкости под давлением отводится по трубопроводу высокого давления 8. Для обеспечения свободного пропускания потока испытательной жидкости в одном направлении и перекрытия в обратном направлении предназначен блок клапанов 9, в корпусе которого установлены золотники всасывающего 11 и нагнетательного 10 клапанов.
Мультипликатор функционирует следующим образом: поток испытательной жидкости по трубопроводу низкого давления 7 через золотник всасывающего клапана 11 попадает в гидроцилиндр 2, откуда под действием плунжера 4 выталкивается через золотник нагнетательного клапана 10 в трубопровод высокого давления 8. Возвратно-поступательное движение плунжеров 4 обеспечивается за счет поочередной подачи давления воздуха в одну из полостей пневмоцилиндра 1 с помощью пневмоуправляемого распределителя. С помощью регулировки давления воздуха, подаваемого в полости пневмоцилиндра 1, можно получать различное давление испытательной жидкости в трубопроводе высокого давления 8.
Пневмоприводной двухплунжерный гидравлический насос (мультипликатор) 19 является основным узлом предложенной пневмогидравлической насосной станции, представленной на фиг. 4 и включающей корпус 12, внутри которого также смонтирован блок вентилей 20 и трубопроводы высокого и низкого давления (не обозначены). С лицевой стороны насосной станции расположены панель контроля 13 и панель управления 14, с левой стороны - блоки подготовки воздуха 15 и испытательной жидкости 16, на правой стороне - штуцер подачи давления и штуцер сброса давления (слива) (не обозначены). В верхней части корпуса 12 смонтирован штуцер подключения контрольного манометра 18.
Заявленное устройство функционирует по пневмогидравлической схеме насосной станции на фиг. 5 следующим образом. При включении пнемораспределителя «ВКЛЮЧЕНИЕ МУЛЬТИПЛИКАТОРА» 23 происходит подача сжатого воздуха из блока подготовки воздуха 15 на регулятор давления 26, пневмоуправляемый клапан 29 и мультипликатор 19. Пневмоуправляемый клапан 29 при подаче к нему воздуха открывается, предоставляя доступ потоку испытательной жидкости к мультипликатору 19, который, в свою очередь, повышает давление испытательной жидкости. Регулировка давления испытательной жидкости происходит с помощью регулятор давления воздуха 26. Контроль давления осуществляется по манометрам контроля давления испытательной жидкости 17. При проведении испытаний с помощью пнемораспределителя включения вентиля «ТЕСТ» 24 закрывается пневмоуправляемый вентиль «ТЕСТ» 21 для отсечения мультипликатора 19 от испытываемого изделия, увеличивая достоверность испытаний. Для сброса давления испытательной жидкости пнемораспределителем включения вентиля «СБРОС ДАВЛЕНИЯ» 25 открывается пневмоуправляемый вентиль «СБРОС ДАВЛЕНИЯ» 22. При возникновении аварийной ситуации нажимается пнемораспределитель «АВАРИЙНЫЙ СТОП» 27, после чего осуществляется подача сжатого воздуха из блока подготовки воздуха 15 к пнемораспределителю блокировки насосной станции 28 и открытие пневмоуправляемых вентилей «ТЕСТ» 21 и «СБРОС ДАВЛЕНИЯ» 22.
Корпус станции может быть увеличен и оснащен дополнительными испытательными гидравлическими и пневматическими каналами, а также различными вспомогательными системами, например, компьютерно-измерительной регистрационной системой СТ-RS, блоком автоматической регистрации, капельным индикатором утечки, а также пузырьковым индикатором утечки.
Заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности промышленная применимость, так как в материалах заявки описаны средства и методы, с помощью которых возможно ее осуществление.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает увеличение срока службы оборудования, которое может быть использовано для испытаний трубопроводной арматуры или иной техники, за счет снижения влияния человеческого фактора и увеличения межсервисного интервала.