ПНЕВМОГИДРОАККУМУЛЯТОР

Полезная модель относится к устройствам, а именно, к быстродействующим пневмогидроаккумуляторам, используемым в качестве источника гидравлической энергии в гидравлических системах управления противовыбросовым и другим нефтегазовым оборудованием при добыче и транспортировке нефти и газа.
о
макс
мин
ПГА представляет собой сосуд высокого давления, заполненный сжатым газом с начальным давлением заправки Р. При зарядке ПГА происходит сжатие газа до максимального давления в гидравлической системе Р поступающей в сосуд рабочей жидкостью. При разрядке ПГА рабочая жидкость вытесняется под действием расширяющегося газа до заданного давления в гидравлической системе Р. ПГА поршневого типа не имеют ограничений по максимальному расходу отдаваемой в гидросистему жидкости.
В ПГА конструкции поршневого типа разделителем сред является поршень. Быстродействие гидросистемы зависит от быстродействия ПГА, а быстродействие ПГА зависит от конструкции уплотнений поршня и его массы.
Решающим фактором при выборе быстродействующих ПГА является условие обеспечения надежности.
Если пренебречь упругостью корпуса, влиянием насыщенности рабочей жидкости газом, а быстродействие ПГА определить как величину, обратную промежутку времени от момента сообщения жидкостной полости ПГА с гидросистемой до начала поступления рабочей жидкости из него, то составляющую быстродействия ПГА в начальный момент разрядки при страгивании поршня можно определить по формуле:
р
Т - время разгона поршня;
mp
Т - время на преодоление трения поршня о стенки корпуса;
ж
Т - время разгона рабочей жидкости и газа.
m
Как видно из уравнения (1) быстродействие ПГА напрямую зависит от времени на преодоление трения поршня о стенки корпуса T.
С уменьшением трения разделителя сред (поршня) о стенки корпуса уменьшается время на преодоление трения, а, следовательно, увеличивается его быстродействие.
В качестве ближайшего аналога принят пневмогидроаккумулятор, содержащий корпус и разделитель сред, выполненный в виде поршня с уплотнением для герметизации относительно корпуса, включающем установленное с предварительным поджатием кольцо круглого сечения в прямоугольной канавке поршня (см Л.Б.Богданович «Объемные гидроприводы», Вопросы проектирования, издательство «Техника», Киев, 1971 г. стр.146, рис 93, а).
Известный ПГА содержит уплотнение, выполненное в виде двух колец круглого сечения размещенных по обе стороны от кольца прямоугольного сечения. Наличие кольца прямоугольного сечения повышает трение поршня о корпус, так как оно имеет большую площадь контакта с поверхностью корпуса ПГА и подвержено «залипанию» при длительном режиме ожидания, что резко увеличивает силу трения в начальный момент страгивания поршня и снижает быстродействие ПГА в начальный момент его разрядки.
В известном пневмогидроаккумуляторе уплотнение ненадежно в работе. Резиновые кольца круглого сечения, используемые в качестве основного уплотнения, подвержены скручиванию, в результате чего возможны утечки.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности работы ПГА.
Техническая задача решается тем, что пневмогидроаккумулятор, содержащий корпус и разделитель сред, выполненный в виде поршня с уплотнением для герметизации относительно корпуса, включающем установленное
с предварительным поджатием кольцо круглого сечения в канавке поршня, дополнительно содержит манжеты V-образного сечения, размещенные на поршне в канавках по обе стороны от кольца круглого сечения.
Предлагаемая конструкция уплотнений позволяет обеспечить быстродействие ПГА, за счет уменьшения трения (величины начального поджатия уплотнений), а, следовательно, и время на преодоление трения поршня о стенки корпуса ПГА.
Предлагаемое уплотнение надежно в работе, так как обеспечивает работу пневмогидроаккумулятора как при «нулевых» (низких начальных давлениях), так и при высоких рабочих давлениях.
В начальный момент, при низких давлениях, в момент страгивания поршня, начальную герметичность поршня относительно корпуса обеспечивает только кольцо круглого сечения уплотнения, так как оно обладает минимальной величиной поджатия и трения за счет малой площади контакта.
2
2
Манжеты практически не создают трения при страгивании поршня. Манжеты имеют минимальное поджатие (усики свернуты) и обеспечивают герметичность только после достижения давления большего, чем 1 кгс/см(см. ГОСТ 14896-84 «...обеспечивают герметичность соединения при избыточном давлении не менее 1 кгс/см...), вследствие чего обеспечивается высокое быстродействие ПГА. Кроме того, предлагаемое уплотнение повышает срок службы ПГА за счет применения манжет с большим ресурсом, чем у колец прямоугольного сечения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен общий вид устройства;
на фиг.2 - тоже, выносной элемент А.
Пневмогидроаккумулятор содержит корпус 1 и разделитель сред, выполненный в виде поршня 2 с уплотнением для герметизации (фиг.1).
Уплотнение включает кольцо 3 круглого сечения, установленное с предварительным поджатием в прямоугольной канавке поршня 2 и две манжеты
4 и 5 V-образного сечения, расположенные по обе стороны от кольца 3 круглого сечения усиками наружу (фиг.2).
В канавке по обе стороны от кольца 3 установлены защитные шайбы 6 для предотвращения его скручивания.
В канавках со стороны обратной расположению усиков установлены защитные шайбы 7 для предотвращения изгиба манжет 4 и 5.
Работа пневмогидроаккумулятора складывается из трех этапов: зарядки пневмогидроаккумулятора, режима ожидания и его разрядки.
2
2
В режиме зарядки пневмогидроаккумулятора его поршень размещен в крайнем нижнем положении, при этом при заправке газовой полости газом до давления равного 1 кгс/см, герметичность обеспечивает только кольцо 3, затем, после достижения давления больше 1 кгс/см, работает манжета 4. Манжета 5 при этом не работает.
2
При заправке ПГА жидкостью (газовая полость заряжена) поршень 2 пневмогидроаккумулятора перемещается вверх (в сторону газовой полости), при этом работают кольцо 3 и манжеты 4 и 5, причем манжета 5 начинает работать только после того, как давление в гидравлической полости превысит 1 кгс/см.
При разрядке ПГА (страгивании поршня) манжета 5 работает при пониженном давлении (сила трения о стенки корпуса 1 уменьшена за счет падения давления в гидравлической полости), при этом работают манжета 4 и кольцо 3.