ПОРШНЕВОЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH-PRESSURE PISTON PUMP

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в нефтяной промышленности для откачивания нефти из скважин и закачивания воды и эмульсий в нефтяные пласты на большие глубины.
Известен пневмо-гидроприводной насос, содержащий две противоположно расположенные спаренные приводные камеры, разделенные с рабочими камерами диафрагмой и отделенные друг от друга общей перегородкой, в которых на общем штоке установлены два комбинированных поршня с эластичными наконечниками, при этом в пространство между диафрагмой и поршнем залита буферная жидкость. (RU 2067217 С1, 27.09.1996).
В указанном насосе усилие, создаваемое сжатым воздухом на поверхности только одной диафрагмы, передаваемое через буферную жидкость на торец поршня, не позволяет получить высокого давления нагнетаемой жидкости.
Известен диафрагменный насос, состоящий из двух насосных камер и одной приводной камеры. Насосная диафрагма в насосной камере и диафрагма в приводной камере делят эти камеры на две полости. Насосная камера разделена на воздушную полость, которая соединена с устройством распределения сжатого воздуха, и рабочую полость, в которой установлены клапаны всасывающий и нагнетающий. Приводная камера делится диафрагмой на две воздушные полости, которые соединены через устройство распределения сжатого воздуха с воздушными полостями насосных камер. Все диафрагмы соединены между собой штоком (GB 2257481 А, 13.01 1993).
Указанный насос, имея определенные преимущества перед другими аналогами, все же не лишен некоторых недостатков. Напор насоса увеличен за счет суммирования усилия, создаваемого диафрагмами, которое передается через шток на насосную диафрагму, а ее прочность ограничена, и поэтому достижение высокого давления в этом насосе невозможно. Глубина всасывания этого насоса также ограничена, поскольку разряжение создается усилием давления воздуха, подаваемого только на одну диафрагму.
Задачей изобретения является создание насоса с большой глубиной всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости при сохранении его высокой надежности и производительности.
Поставленная задача решается посредством того, что установленные с двух сторон корпусы, поршни и диафрагмы, которые собраны попарно в диафрагменные блоки, закреплены на общем штоке и закрыты с двух сторон крышками с каналами подвода сжатого воздуха, в образованные ими воздушные полости, от устройства распределения сжатого воздуха, которое установлено в этом же корпусе, при этом внутренние крышки образуют с корпусом дренажные полости, которые соединены между собой дренажным каналом.
Техническим результатом изобретения является простота конструкции за счет блочного изготовления и сборки, увеличение напора в сочетании с увеличением глубины всасывания за счет суммирования усилия, создаваемого сжатым воздухом, на поверхностях диафрагм и передаваемого общим штоком на поршни. Кроме того, насос имеет высокую надежность из-за отсутствия вращающихся деталей и пожаробезопасен.
На Фиг.1 и Фиг.2 представлен описываемый насос. Он состоит из корпуса 1, в котором с двух сторон от перегородки установлены два поршня 2 и 3, торцы которых образуют с корпусом рабочие полости 4 и 5, каждая из которых соединена с клапанами всасывания 6, 9 и нагнетания 7, 8. На общем штоке 10, кроме поршней, установлены диафрагмы 11 и 12, которые закреплены попарно в диафрагменных блоках 13, закрытых с двух сторон крышками 14 и 15 с каналами подвода сжатого воздуха. Шток 10, на котором установлены все диафрагмы и поршни, может быть выполнен из отдельных частей, которые закреплены между собой в единую деталь. Крышки 14 образуют с диафрагмами 11 и 12 воздушные полости 20 и 21, а с корпусом 1 - дренажные полости 25. Крышки 15 образуют с диафрагмами воздушные полости 17 и 24. Воздушные полости 18, 19 и 22, 23 образованы внутренней поверхностью диафрагм и корпусами блоков. Устройство распределения сжатого воздуха 16 установлено в корпусе или в диафрагменных блоках и соединено каналами 26, 27, 28, 29 со всеми воздушными полостями. Дренажные полости 25 соединены между собой дренажным каналом 30.
Фиг.3 представлен поршневой насос высокого давления, в котором устройство распределения сжатого воздуха установлено в каждом диафрагменном блоке и соединено каналами с воздушными полостями, образованными корпусами блоков, диафрагмами и крышками.
Принцип работы указанного насоса состоит в том, что сжатый воздух подается на распределительное устройство 16 и по каналам 27 и 28 поступает в воздушные полости 17, 19, 21, 23. Под воздействием суммарного усилия, создаваемого сжатым воздухом на поверхностях всех диафрагм, которые закреплены на общем штоке 10 с поршнями 2 и 3, они приводятся в движение. При этом поршень 2 движется от перегородки корпуса, создавая разрежение в рабочей полости 4, в которую через клапан 9 всасывается перекачиваемая жидкость при закрытом клапане 6, а поршень 3 движется в сторону перегородки, вытесняя из рабочей полости 5 при закрытом клапане 8 через нагнетающий клапан 7 находящуюся в ней жидкость. При смещении устройства распределения в другую сторону сжатый воздух поступает в каналы 26 и 29 и подается в полости 18, 20, 22, 24. Усилие, создаваемое сжатым воздухом на поверхностях диафрагм 11 и 12, суммируется и передается через общий шток на поршни, которые начинают движение в другую сторону. При этом клапан 9 закрывается, а находящаяся в рабочей полости 4 жидкость вытесняется через клапан 6 поршнем 2 в напорный канал. При движении поршня 3 от перегородки клапан 7 закрыт, а клапан 8 открыт, и под действием высокого разряжения жидкость заполняет рабочую полость 5. Далее цикл повторяется.
Источники информации
1. Патент России №2067217 кл. F04B 43/06.
2. Патент Англии №9210004.9 кл. F04B 43/06, 43/02.