АГРЕГАТ ЭЛЕКТРОНАСОСНЫЙ ДОЗИРОВОЧНЫЙ

Полезная модель относится к насосостроению, в частности к агрегатам электронасосным дозировочным, предназначенным для дозирования малых объемов жидкостей, в том числе химически активных жидкостей, например, в нефтегазодобывающей промышленности в составе оборудования для подачи в скважину химического реагента, например, поверхностно-активных веществ, ингибиторов соле- и парафиноотложений, ингибиторов коррозии, деэмульгаторов и т.п.
Известны агрегаты электронасосные дозировочные (далее в тексте для упрощения восприятия будет также использоваться сокращенный термин «агрегат»), содержащие насосную головку возвратно-поступательного действия плунжерного, мембранного или сильфонного типа, и кинематически связанный с ней электрогидравлический привод, соединенный с рабочим органом указанной насосной головки, например, плунжером, мембраной или сильфоном (например, патенты RU 2142553, 64683, 90119).
В агрегатах рассматриваемого типа регулирование объемной подачи выполняют заданием числа ходов рабочего органа насосной головки с помощью блоков управления (в состав агрегатов блоки управления не входят).
Известно, что в таких агрегатах требуемое усилие на рабочий орган насосной головки определяется давлением в полости (например, трубопровод, скважина, паровой котел и пр), в которую осуществляют дозирование (заданное рабочее давление) и величиной объемной подачи дозируемой жидкости.
Известен, например, агрегат электронасосный дозировочный по патенту RU 64683, включающий насосную головку возвратно поступательного действия плунжерного типа и электрогидравлический привод, выполненный в виде серийно выпускаемого электрогидравлического толкателя. Усилие, развиваемое серийно выпускаемым толкателем, определяется его техническими параметрами и не может выбираться проектантом агрегата.
Кроме того, используемый в описанном агрегате толкатель может быть установлен лишь вертикально, что ограничивает возможности его применения в указанных агрегатах. При этом, такой толкатель имеет достаточно большие габариты, что обуславливает большие габариты всего агрегата. Также, поскольку электродвигатель толкателя размещен в одном корпусе с остальными его узлами, усложняются ремонтные работы при выходе из строя узлов толкателя.
Известен агрегат электронасосный дозировочный по патенту RU 90119, принятый в качестве ближайшего аналога.
Известный агрегат включает насосную головку возвратно поступательного действия плунжерного или мембранного типа и электрогидравлический привод, содержащий гидравлический насос с электродвигателем, и гидроцилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом. В одном варианте, указанный гидравлический насос выполнен в виде крыльчатки, размещенной в одном корпусе с гидроцилиндром, в другом - в виде масляного или шестеренчатого насоса.
Шток гидроцилиндра соединен (или выполнен за одно целое) с рабочим органом (плунжером или мембраной) указанной насосной головки. Однако, в известном агрегате усилие, развиваемое приводом на рабочем органе насосной головки, варьируется в достаточно узком диапазоне и, поэтому, такой агрегат конструируют из расчета максимально возможного (для заданной области применения) рабочего давления, что приводит к повышенному расходу электроэнергии и, как правило, обуславливает большие габариты агрегата.
В частности, в варианте использования в приводе крыльчатки, которая, как известно, обладает низким гидравлическим КПД и, соответственно, не может развивать высокое давление, поршень гидроцилиндра должен иметь достаточно большую площадь для развития требуемого усилия на рабочем органе насосной головки.
При этом, поскольку крыльчатка и гидроцилиндр выполнены в одном корпусе, изменение площади поршня гидроцилиндра с целью создания требуемого усилия на рабочем органе насосной головки, потребует изменений всей конструкции привода, что осложняет технологию изготовления таких агрегатов и ограничивает их эксплуатационные характеристики.
В основу настоящей полезной модели положена задача уменьшить габариты агрегата электронасосного дозировочного, а также обеспечить возможность создания требуемого усилия на рабочем органе насосной головки с тем, чтобы повысить эксплуатационные характеристики агрегата и обеспечить его оптимальные габариты и энергозатраты.
Поставленная задача решается тем, что в агрегате электронасосном дозировочном, включающем насосную головку возвратно поступательного действия и электрогидравлический привод, содержащий гидравлический насос, приводимый в действие от электродвигателя, и гидроцилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом, шток которого соединен с рабочим органом указанной насосной головки, согласно предлагаемому решению, гидравлический насос выполнен в виде многоступенчатого центробежного насоса.
Многоступенчатый центробежный насос способен развивать достаточно высокое давление, что позволяет выполнить поршень гидроцилиндра и агрегат электронасосный дозировочный в целом, существенно меньших габаритов, чем в известных агрегатах, в том числе по патенту №90119.
Каждая ступень центробежного насоса представляет собой компактный узел и увеличение числа ступеней не приводит к существенному изменению размеров всей конструкции агрегата.
Целесообразно, количество ступеней центробежного насоса определять в зависимости от требуемого усилия на рабочий орган насосной головки агрегата с тем, чтобы обеспечить оптимальные энергозатраты агрегата в каждом конкретном случае использования.
Целесообразно, чтобы центробежный насос и гидроцилиндр были выполнены раздельно и соединены между собой гидравлически.
Такое выполнение позволяет изменять компоновку агрегата, в том числе, осуществлять, при необходимости, пространственное разделение электродвигателя с центробежным насосом и гидроцилиндра с насосной головкой.
При этом центробежный насос выполнен в отдельном корпусе, гидравлически соединенном с гидроцилиндром.
Благодаря тому, что ступени центробежного насоса размещены в отдельном корпусе, изменение количества ступеней в центробежном насосе не требует внесения изменений в конструкцию других узлов агрегата, при этом монтаж центробежного насоса с разным количеством ступеней является достаточно простой и известной операцией.
Кроме того, многоступенчатый насос позволяет создать более простую конструкцию агрегата, чем в варианте патента №90119.
Целесообразно снабдить агрегат компенсационным бачком, установленным выше гидроцилиндра и соединенным с его штоковой полостью через клапан-воздухоотделитель.
Компенсационный бачок предназначен для заполнения рабочей жидкостью гидросистемы привода (а именно центробежного насоса и гидроцилиндра) и компенсации потерь рабочей жидкости. Клапан-воздухоотделитель позволяет удалять воздух из гидросистемы привода, что повышает КПД установки.
Целесообразно, чтобы гидроцилиндр был снабжен регулируемым упором, выполненным с возможностью выдвижения в поршневую полость.
Регулируемый упор в задней крышке гидроцилиндра позволяет изменять величину хода рабочего органа насосной головки (плунжера, мембраны, сильфона) и, следовательно, регулировать объемный расход агрегата, не увеличивая вредный объем в насосной головке.
В дальнейшем предполагаемое изобретение будет более подробно раскрыто на примерах его выполнения со ссылками фигуру 1, на которой изображен схематично агрегат электронасосный дозировочный.
Показанный на Фиг.1 агрегат электронасосный дозировочный содержит насосную головку 1 возвратно поступательного действия, например плунжерного типа, и электрогидравлический привод, выполненный с возможностью изменения в широком диапазоне усилия на рабочий орган насосной головки.
Возможно выполнение агрегата с другим типом насосной головки, например мембранного или сильфонного типа.
Электрогидравлический привод включает многоступенчатый центробежный насос 2, который приводится в действие электродвигателем 3, и гидроцилиндр 4 одностороннего действия с пружинным возвратом. Центробежный насос 2 и гидроцилиндр 4 выполнены раздельно, каждый в своем корпусе, и соединены между собой гидравлически.
Многоступенчатый центробежный насос 2 содержит корпус 21, в котором размещены ступени 22, полость 23 высокого давления и полость 24 низкого давления. Каждая ступень 22 такого насоса содержит колесо 25 и направляющий аппарат 26.
Количество ступеней 22 центробежного насоса 2 определяют известными методами в зависимости от требуемого усилия на рабочий орган насосной головки (в рассматриваемом примере - на плунжер 11).
Гидроцилиндр 4 содержит поршень 41, шток 42 и возвратную пружину 43. Поршневая полость 44 гидроцилиндра 4 через канал 5 соединена с полостью 23 высокого давления центробежного насоса 2, а его штоковая полость 45 трубопроводом 6 соединена с полостью 24 низкого давления центробежного насоса 2. Шток 42 гидроцилиндра 4 жестко соединен (или выполнен за одно целое) с рабочим органом (плунжером 11) насосной головки. В задней крышке 46 гидроцилиндра 4 установлен регулируемый упор 47, выполненный с возможностью выдвижения в поршневую полость 44 с целью ограничения обратного хода поршня 41 гидроцилиндра. Например, регулируемый упор 47 может быт выполнен в виде винта.
Кроме того, агрегат содержит компенсационный бачок 7, установленный выше гидроцилиндра 4. Полость бачка 7 соединена со штоковой полостью 45 через клапан-воздухоотделитель 71, например, шарикового типа.
Предлагаемый агрегат может быть реализован с использованием известных, промышленно изготавливаемых деталей и узлов (насосная головка, ступени центробежного насоса, гидроцилиндр, электродвигатель и пр).
Увеличение или уменьшение количества ступеней центробежного насоса не представляет технологических трудностей и, при этом, практически не приводит к изменению габаритов всего электронасосного дозировочного агрегата, а также не требует изменения конструкции других узлов агрегата, что существенно упрощает технологию изготовления предлагаемого агрегата для разных заданных значений рабочих давлений и объемного расхода и повышает его эксплуатационные характеристики. При этом, в каждом конкретном случае использования обеспечиваются оптимальные энергозатраты агрегата.
Работа предлагаемого агрегата в основном осуществляется известным образом, как в указанных известных агрегатах, например по патенту №90119.
Дополнительно, в процессе работы агрегата через клапан-воздухоотделитель 71 осуществляется отвод воздуха из гидросистемы. При этом, рабочей жидкостью из бачка 7 компенсируются существующие потери рабочей жидкости из гидросистемы.
В показанном на Фиг.1 агрегате регулирование объемной подачи можно выполнять, как заданием числа ходов рабочего органа насосной головки с помощью блока управления, так и путем перемещения регулируемого упора 57. В частности, можно уменьшить объемную подачу жидкости путем выдвижения упора 47 в поршневую полость 44.
Приведенный выше пример предпочтительного осуществления полезной модели, содержащий указания на отдельные варианты выполнения, не исчерпывают возможных изменений и дополнений, очевидных специалисту в данной области техники, которые не затрагивают существа технического решения, охарактеризованного формулой полезной модели.