ДОЗИРОВОЧНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для дозирования химических реагентов, и может быть применена в нефтегазодобывающей промышленности, в составе оборудования для подачи химически активных веществ.
Известен агрегат насосный гидравлический дозирующий [Патент РФ №87453, МПК E21B 37/04, 2009], включающий плунжерный насос и кинематически связанный с ним привод, выполненный в виде электрогидравлического устройства с возвратно-поступательным движением исполнительного органа, при этом кинематическая связь плунжерного насоса с приводом осуществлена через систему двуплечий рычаг-подпружиненный упор, один конец двуплечего рычага шарнирно связан с исполнительным органом привода посредством цилиндрического шарнира, а второй конец взаимодействует с подпружиненным упором с помощью тяги с дополнительно установленным сферическим шарниром.
Недостатком данного агрегата является наличие внецентрового нагружения на подпружиненный упор.
Наиболее близким к заявляемому является насос-дозатор гидравлический [Патент РФ №64683, МПК E21B 37/04, 2007], включающий плунжерный насос и кинематически связанный с ним привод. Привод выполнен в виде электрогидравлического устройства с возвратно-поступательным движением исполнительного органа, при этом кинематическая связь плунжерного насоса с приводом осуществлена через систему двуплечий рычаг-подпружиненный упор. Исполнительный орган привода шарнирно связан с одним плечом рычага, конец второго плеча посредством закрепленного на нем ролика взаимодействует с подпружиненным упором.
Недостатком данного насоса-дозатора является ускоренный износ трущихся поверхностей кинематических пар рычажной системы из-за отклонения вектора усилия от оси «упор-плунжер». Кроме того, так как ролик закреплен конце двуплечего рычага, то площадь взаимодействия с подпружиненным упором мала, в результате ход плунжера мал, поэтому невозможно использовать данную конструкцию для длинноходовых насосов. В случае использования данного насоса-дозатора с длунноходовым насосом возникает значительное смещение ролика от оси упора, что создает дополнительные радиальные усилия, приводящие к износу кинематических пар.
Задача полезной модели - снижение радиальных усилий, возможность использования длинноходового насоса.
Поставленная задача решается тем, что дозировочная насосная установка включает плунжерный насос и кинематически связанный с ним привод с возвратно-поступательным движением исполнительного органа, кинематическая связь плунжерного насоса с приводом осуществлена через систему двуплечий рычаг-подпружиненный упор, причем исполнительный орган привода шарнирно связан с одним плечом двуплечего рычага, конец второго плеча двуплечего рычага взаимодействует с подпружиненным упором посредством ролика. Ролик установлен на подпружиненном упоре, а второе плечо двуплечего рычага выполнено в виде кулачка, профиль которого обеспечивает передачу нагрузки подпружиненному упору по его продольной оси. А опора двуплечего рычага выполнена с возможностью ее фиксированного перемещения относительно рычага. Дозировочная насосная установка может быть выполнена в варианте, когда кинематическая связь плунжерного насоса с приводом осуществлена через систему двуплечий рычаг-подпружиненный упор, исполнительный орган привода шарнирно связан с рычагом, а второе плечо двуплечего рычага оснащено толкателем, который одним концом шарнирно связан с двуплечим рычагом, а другим концом шарнирно связан с подпружиненным упором. Также дозировочная насосная установка может быть выполнена в варианте, когда кинематическая связь плунжерного насоса с приводом осуществлена через систему рычаг-подпружиненный упор, где рычаг выполнен одноплечим и оснащен между шарниром и опорой толкателем, который одним концом шарнирно связан с рычагом, а другим концом шарнирно связан с подпружиненным упором. Причем рычаг выполнен с возможностью фиксированного на нем перемещения шарнира, связывающего рычаг и толкатель, а толкатель является сменным элементом заданной длины, обеспечивающей заданный ход плунжера дозировочного насоса.
Варианты агрегата насосного гидравлического дозирующего
На фиг.1 схематически представлена дозировочная насосная установка с двуплечим рычагом, где
1 - исполнительный орган привода;
2 - насос;
3 -плунжер;
4 - подпружиненный упор;
5 - сферическое соединение;
6 - шарнир;
7 - двуплечий рычаг;
8 - опора;
9 - отверстия для фиксации опоры;
10 - ролик.
На фиг.2 схематически представлена дозировочная насосная установка с двуплечим рычагом и толкателем, где
1 - исполнительный орган привода;
2 - насос;
3 - плунжер;
4 - подпружиненный упор;
5 - сферическое соединение;
6 - шарнир;
7 - рычаг;
8 - опора;
11 - толкатель.
На фиг.3 схематически представлена дозировочная насосная установка с одноплечим рычагом и толкателем, где
1 - исполнительный орган привода;
2 - насос;
3 -плунжер;
4 -подпружиненный упор;
5 - сферическое соединение;
6 - шарнир;
7 - рычаг;
8 - опора;
11 - толкатель;
12 - отверстия для фиксации толкателя.
Дозировочная насосная установка действует следующим образом. Вариант 1 (фиг.1). Насос 2 кинематически связан с исполнительным органом электрогидравлического привода 7 посредством двуплечего рычага 7 и подпружиненного упора 4. Двуплечий рычаг 7 одним концом связан с исполнительным органом привода 1 посредством шарнира 6, а другим концом с подпружиненным упором 4. Возвратно-поступательное перемещение исполнительного органа привода 7 приводит в движение плечо двуплечего рычага 7, которое передает движение посредством ролика 10, закрепленного на подпружиненном упоре 4, подпружиненному упору 4 и далее плунжеру 3 насоса 2.
В длинноходовых насосах подпружиненный упор и плунжер имеют значительные осевые размеры, из-за чего возникает опасность потери устойчивости в кинематической паре, поэтому необходимо, чтобы нагрузка от двуплечего рычага 7 передавалась вдоль продольной оси подпружиненного упора 4 и плунжера 3, т.е. необходимо предотвратить внецентровое нагружение. Для этого второе плечо двуплечего рычага 7 выполнено в виде кулачка с заданным профилем, так что усилие передается плунжеру 3 по продольной оси подпружиненного упора 4.
Опора двуплечего рычага выполнена с возможностью фиксированного перемещения относительно рычага. Для этого на двуплечем рычаге 7 выполнены отверстия для фиксации 9 опоры 8. При изменении положения опоры 8 изменяется ход подпружиненного упора 4 и, следовательно, плунжера 3 насоса 2. Таким образом, данная дозировочная насосная установка выполнена с возможностью регулирования подачи насоса.
Вариант 2 (фиг.2). Кинематическая связь плунжерного насоса 2 с приводом осуществляется через систему двуплечий рычаг 7
подпружиненный упор 4. Исполнительный орган привода 1 шарнирно связан с рычагом 7, на котором установлен толкатель 11. Шарнирно один конец толкателя 11 соединен с рычагом 7, а другой конец шарнирно соединен с подпружиненным упором 4.
2
1
В случае двуплечего рычага по патенту, описанному как аналог [Патент РФ №87453, МПК E21B 37/04, 2009], по кинематической схеме при перемещении точки G (фиг.4), соответствующей точке взаимодействия рычага с подпружиненным упором, в точку G подпружиненный упор перемещается в точку G. Кроме продольного усилия по оси y на подпружиненный упор появляется радиальная составляющая усилия по оси x.
1
1
По кинематической схеме (фиг.5) для заявляемого варианта дозировочной насосной установки при том же ходе плунжера J-J, соответствующем перемещению подпружиненного упора G- G на фиг.4, усилие толкатель передает только по продольной оси подпружиненного упора и плунжера (вдоль оси y).
Вариант 3 (фиг.3). Кинематическая связь плунжерного насоса 2 с приводом осуществляется через систему рычаг 7 - подпружиненный упор 4. Рычаг 7 выполнен как одноплечий. Исполнительный орган привода 7 шарнирно связан с рычагом 7, на котором между шарниром 6 и опорой 8 установлен толкатель 11. Шарнирно один конец толкателя 11 соединен с рычагом 7, а другой конец шарнирно соединен с подпружиненным упором 4.
1
1
В заявляемом варианте дозировочной насосной установки при установке толкателя 11 между шарниром 6 и опорой 8 при том же ходе подпружиненного упора C-C, соответствующем перемещению подпружиненного упора G-G на фиг.4, усилие толкатель передает только по продольной оси подпружиненного упора и плунжера (вдоль оси y), (кинематическая схема на фиг.6).
Рычаг 7 выполнен с возможностью фиксированного на нем перемещения шарнира, связывающего рычаг 7 и толкатель 11, для чего на рычаге 7 выполнены отверстия для фиксации толкателя 12. Толкатель 11 является сменным элементом заданной длины, обеспечивающей заданный ход плунжера 3 насоса 2.
У заявленной дозировочная насосная установка осевая нагрузка передается строго по оси подпружиненного упора и плунжера, существует возможность изменения хода плунжера, в связи с чем, появляется возможность регулирования подачи насоса, а также возможно использование длинноходовых насосов.
Источники информации:
1. Патент РФ №87453, МПК E21B 37/04, 2009.
2. Патент РФ №64683, МПК E21B 37/04, 2007.