НАСОС-ДОЗАТОР ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к технике дозирования жидких сред дозировочными устройствами, преимущественно, плунжерного или мембранного типа, предназначенными для дозирования химически активных жидкостей, и может быть применена, преимущественно, в нефтегазодобывающей промышленности в составе оборудования для подачи химического реагента, например, поверхностно-активных веществ, ингибиторов соле- и парафиноотложений, ингибиторов коррозии, деэмульгаторов и т.п.
Известен насос-дозатор гидравлический плунжерного типа, устанавливаемый на арматуре скважины (Патент РФ №2142553, кл. Е21В 37/04, от 1995 г.). Регулирование подачи реагента в скважину осуществляется изменением диаметра плунжера насоса и путем настройки регулируемого упора.
Недостатком указанного известного насоса является сложность регулирования подачи реагента в скважину, поскольку для каждой новой обработки скважины для настройки требуется разбирать насос.
Также известны насосы-дозаторы гидравлические плунжерного типа для объемного напорного дозирования различных жидкостей, в том числе, и химически активных, состоящие из нагнетателя в виде плунжерного насоса и связанного с ним привода (Паспорт Н52.001.00.000 ПС «Агрегаты электронасосные дозировочные типа ДП(Э)» (изготовитель ООО «Дозировочные системы и насосы» г.Пермь). Регулирование подачи химического реагента в этих известных насосах-дозаторах производится путем изменения длины хода плунжера. Кроме этого подача может регулироваться автоматически дистанционно путем изменения числа ходов плунжера при помощи частотного преобразователя за счет бесступенчатого изменения частоты вращения вала двигателя привода.
Однако указанные известные насосы-дозаторы имеют следующие недостатки:
- в их состав включен сложный механизм для преобразования вращательного движения вала электродвигателя привода в возвратно-поступательное движение плунжера и механизм для изменения длины хода плунжера;
- регулирование подачи реагента путем изменения длины хода плунжера, можно производить только при остановленном двигателе;
- для регулирования подачи, за счет изменения частоты вращения вала двигателя привода, необходимо дополнительно использовать сложный и дорогой электронный частотный преобразователь. Причем при таком регулировании меняется скорость движения плунжера, а, следовательно, меняются условия работы клапанной системы (камер всасывания и нагнетания), что приводит к сложной зависимости подачи от частоты;
- конструкции известных насосов являются сложными, больших габаритов, что снижает степень возможностей пространственного размещения насоса в зависимости от технологических требований процесса.
Наиболее близкими к предлагаемой полезной модели является насос-дозатор гидравлический (Патент РФ №64683, кл. Е21В 37/04, от 2006 г.), включающий нагнетатель в виде объемного возвратно-поступательного насоса - плунжерного насоса, и кинематически связанного с ним привода, при этом нагнетатель дополнительно содержит камеры всасывания и нагнетания, плунжерный насос содержит корпус, в котором размещен плунжер, а между ними установлены эластичный элемент и прижим, причем последний размещен с возможностью взаимодействия с эластичным элементом для изменения герметичности рабочей камеры насоса, привод выполнен в виде электрогидравлического устройства, преобразующего электрическую энергию в механическую, с возвратно-поступательным движением исполнительного органа, при этом кинематическая связь плунжерного насоса с приводом осуществлена через систему двуплечий рычаг-подпружиненный упор, закрепленные на стойке, причем исполнительный орган привода шарнирно связан с одним плечом упомянутого рычага, конец второго плеча которого посредством закрепленного на нем ролика находится во взаимодействии с размещенным в стакане подпружиненным упором, а двуплечий рычаг размещен на стойке с возможностью поворота, при этом корпус плунжерного насоса и стакан, в котором размещен подпружиненный упор, жестко закреплены на стойке таким образом, что их продольные оси расположены на одной прямой. Указанный насос обеспечивает высокую эксплуатационную надежность, обеспечивает удобство управления процессом дозирования и снижает материальные затраты.
Однако известный насос характеризуется несколько усложненной конструкцией и может быть установлен в промысловых условиях лишь вертикально, что снижает его технологические возможности. Кроме того, за счет размещения всего привода, т.е. источника энергии - двигателя и передаточного механизма для передачи энергии нагнетателю, в одном корпусе, усложняются ремонтные работы при выходе из строя указанных узлов. Это приводит к повышенным материальным затратам.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в упрощении конструкции, в уменьшении габаритов, в обеспечении ремонтопригодности и в расширении возможностей пространственного размещения насоса в зависимости от технологических промысловых требований за счет возможности установки как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
Указанный технический результат решается предлагаемым насосом-дозатором гидравлическим, включающим нагнетатель, содержащий камеру всасывания, камеру нагнетания и объемный возвратно-поступательный насос с рабочим органом, рабочая камера которого сообщена с указанными камерами, и связанный с нагнетателем привод, выполненный в виде электрогидравлического устройства, преобразующего электрическую энергию в механическую, и состоящий из электродвигателя - и передаточного механизма для передачи энергии нагнетателю, при этом согласно полезной модели, в качестве объемного возвратно-поступательного насоса он содержит плунжерный или мембранный насос, а привод выполнен в виде соединенных друг с другом передаточного механизма, заключенного в корпусе, и электродвигателя, размещенного вне указанного корпуса, в качестве передаточного механизма насос содержит соединенный с электродвигателем узел, преобразующий электрическую энергию в механическую, и подпружиненный шток с поршнем, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием указанной механической энергии, при этом подпружиненный шток соединен непосредственно с рабочим органом объемного возвратно-поступательного насоса.
Узел, преобразующий электрическую энергию в механическую, выполнен в виде крыльчатки или в виде масляного или шестеренчатого насоса.
В качестве рабочего органа плунжерный насос содержит плунжер со штоком.
В качестве рабочего органа мембранный насос содержит мембрану с механизмом ее перемещения.
Между корпусом и рабочим органом объемного возвратно-поступательного насоса дополнительно установлены с возможностью взаимодействия эластичный элемент и прижим для изменения герметичности рабочей камеры указанного насоса.
Электродвигатель снабжен блоком управления.
В качестве блока управления используют в зависимости от технологических требований дозирования контроллер, реле времени, таймер работы в циклическом режиме, тепловую токовую защиту, панель индикации, органы управления.
Достигаемый технический результат обеспечивается за счет следующего.
Благодаря тому, что в заявляемом насосе-дозаторе привод выполнен в виде соединенных друг с другом передаточного механизма для передачи энергии нагнетателю, заключенного в корпусе, и электродвигателя, размещенного вне указанного корпуса, обеспечивается упрощение ремонтных работ за счет простоты замены вышедшего из строя узла, в то время как в прототипе источник энергии (двигатель) и передаточный механизм для передачи энергии нагнетателю размещены в одном корпусе, что усложняет ремонт. Благодаря такому конструктивному решению облегчается обслуживание, регулировка и ремонт этих узлов независимо друг от друга, а значит - обеспечивается снижение материальных затрат.
Размещение передаточного механизма для передачи энергии нагнетателю и электродвигателя вне общего корпуса, а также благодаря тому, что подпружиненный шток соединен непосредственно с рабочим органом объемного возвратно-поступательного насоса, обеспечивается расширение возможностей пространственного размещения предлагаемого насоса в зависимости от технических и технологических требований промысловых условий за счет возможности установки как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Кроме того, такая связь нагнетателя и привода приводит к упрощению конструкции, что делает насос-дозатор более надежным в работе.
Вместе с этим предлагаемая конструкция насоса-дозатора сохраняет все положительные свойства, присущие прототипу, а именно: введение в конструкцию насоса-дозатора привода, выполненного в виде электрогидравлического устройства, преобразующего электрическую энергию в механическую, с возвратно-поступательным движением подпружиненного штока, позволяет производить регулирование подачи химического реагента не в объемном возвратно-поступательном насосе, а путем изменения режимов в приводе. Это позволило регулирование подачи реагента осуществлять изменением частоты перемещения рабочего органа объемного насоса при постоянном объеме нагнетания химического реагента за один ход рабочего органа, чем обеспечивается дозирование требуемого объема реагента для данных условий дозирования.
Возможность использования в предлагаемом устройстве плунжерного или мембранного насоса расширяет его технологические и технические возможности за счет различных характеристик. На эту же цель работает и то, что в качестве узла, преобразующего электрическую энергию в механическую, можно использовать варианты: крыльчатку или масляный или шестеренчатый насосы.
Снабжение объемного насоса эластичным элементом и прижимом, размещенными между корпусом и рабочим органом, с установлением прижима с возможностью взаимодействия с эластичным элементом, позволяет изменять герметичность рабочей камеры насоса, что влияет на работоспособность насоса в целом и на его надежную работу при дозировании.
Сущность предлагаемой полезной модели характеризуется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид заявляемого насоса-дозатора с плунжерным насосом; на фиг.2 - общий вид заявляемого насоса-дозатора с мембранным насосом.
Предлагаемый насос-дозатор содержит нагнетатель и связанный с ним привод, выполненный в виде электрогидравлического устройства, преобразующего электрическую энергию в механическую, и состоящий из электродвигателя 1 и из передаточного механизма для передачи энергии нагнетателю. Указанный передаточный механизм заключен в корпус 2 и состоит из соединенного с электродвигателем 1 узла 3 (например, крыльчатка или плунжерный насос), преобразующего электрическую энергию в механическую, и из подпружиненного пружиной 4 штока 5 с поршнем 6, выполненным с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием указанной механической энергии, Указанный подпружиненный шток 5 приводится в возвратно-поступательное движение посредством напора жидкости, которая подается узлом 3, работающим от электродвигателя 1. При этом электродвигатель 1, размещен вне указанного корпуса 2 и может быть снабжен блоком управления 16, в качестве которого можно использовать, анпример, контроллер, реле времени, таймер работы в циклическолм режиме, тепловая токовая защита, панель индикации, органы управления и т.п.
Нагнетатель содержит камеру 7 нагнетания и камеру 8 всасывания, а также - объемный возвратно-поступательный насос 9, в качестве которого можно использовать плунжерный насос (фиг.1) или мембранный насос (фиг.2). Плунжерный насос содержит корпус 10, в котором размещен плунжер 11, при этом его рабочая камера сообщена с камерой 8 всасывания и камерой 7 нагнетания. Между корпусом 10 и плунжером 11 насоса может располагаться эластичный элемент 12 и прижим 13. При этом степень герметичности упомянутой рабочей камеры насоса определяется усилием поджатия эластичного элемента 12 с помощью прижима 13.
Подпружиненный шток 5 передаточного механизма соединен непосредственно с рабочим органом - плунжером 11 плунжерного насоса.
При использовании в нагнетателе мембранного насоса имеются следующие особенности в конструкции (фиг.2). В качестве рабочего органа он содержит мембрану 14, которая приводится в движение механизмом 15, представляющим собой плунжер. Механизм 15 соединен непосредственно с подпружиненным штоком 5 передаточного механизма.
Предлагаемый насос-дозатор работает следующим образом.
Устанавливают насос-дозатор пространственно в зависимости от требуемых промысловых условий. Корпус 2 передаточного механизма при эксплуатации рекомендуется жестко закрепить на опоре. Подсоединяют указанный насос-дозатор к емкости для химического реагента (через камеру 8 всасывания) и к линии нагнетания (через камеру 7 нагнетания). Определяют объем закачки реагента за одно качание объемного насоса (плунжерного или мембранного). Производят настройку блока управления передаточного механизма для передачи энергии на требуемую частоту перемещения подпружиненного штока 5. Шток 5 приводит в возвратно-поступательное перемещение плунжер 11 (если установлен плунжерный насос) или мембрану 14 (если установлен мембранный насос) с требуемой для данных условий дозирования подачей химического реагента. Рабочий орган объемного насоса - плунжер 11 или мембрана 14, при одном (обратном) ходе осуществляет заполнение гидравлической части объемного насоса через камеру 8 всасывания из емкости с химическим реагентом, а при другом (прямом) ходе рабочего органа - плунжера 11 или мембраны 14, данный объем химического реагента из гидравлической части через камеру 7 нагнетания подается в линию нагнетания в зону обработки.
Таким образом, регулирование подачи реагента предлагаемым насосом-дозатором осуществляется просто и надежно. Значительно упрощается конструкция по сравнению с известными, благодаря чему повышается надежность работы. Обеспечивается универсальность и многократность использования при различных технологических промысловых режимах, простота замены вышедшего из строя любого блока насоса. Кроме того, расширяются технологические возможности появления вариантов его установки как в горизонтальном, так и в вертикальном положении в зависимости от требуемых промысловых условий.