RU2105193C1

RU2105193C1 - Hydraulically-driven pump

Info

Publication number: RU2105193C1
Application number: RU96112246A
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Галеев; Ш.Ф. Тахаутдинов; Е.П. Жеребцов; М.М. Загиров; И.Ф. Калачев; А.К. Пономарев; В.Б. Метлин; И.И. Андреев
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-02-20

Abstract

FIELD: hydraulically-driven positive-displacement pumps; equipment of pumping plants and stations in various industries; oil fields for maintenance of pressure in oil strata. SUBSTANCE: pump includes housing with systems of seals built up from members interconnected together. Working member reciprocating in housing is made in form of disk with plungers secured on it. Plungers are provided with shock absorbers. Disk has drain holes and circular member for engagement with working member position sensors mounted on housing. At least one plunger and respective member of housing may be changeable; changeable parts differ in diameters of sealing surfaces. Systems of seals may be mounted in separate bushes secured in housing for replacement. EFFECT: enhanced reliability. 9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, а конкретно к насосам объемного вытеснения с гидравлическим приводом, и может быть использовано в качестве оборудования насосных установок и станций в различных отраслях промышленности, например на нефтепромыслах для поддержания давления в нефтяных пластах. The invention relates to pump engineering, and specifically to hydraulic displacement volume displacement pumps, and can be used as equipment for pumping units and stations in various industries, for example, in oil fields, to maintain pressure in oil reservoirs.

Известен объемный насос, содержащий установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения рабочий орган с двумя поршнями. Один из поршней рабочего органа размещен во втулке с образованием рабочей камеры. В корпусе и на рабочем органе имеется система уплотнений, предназначенная для исключения протечек жидкостей. В корпусе выполнены отверстия для подсоединения к приводной гидросистеме и к всасывающей и нагнетательной магистралям перекачиваемой жидкости [1]. Known volumetric pump containing mounted in the housing with the possibility of reciprocating movement of the working body with two pistons. One of the pistons of the working body is placed in the sleeve with the formation of the working chamber. In the case and on the working body there is a sealing system designed to prevent leakage of liquids. Holes are made in the housing for connection to the drive hydraulic system and to the suction and discharge lines of the pumped liquid [1].

Анализ данной конструкции насоса свидетельствует о сложности его изготовления и эксплуатации, что характерно для поршневых насосов. Это обусловливает высокую стоимость и небольшой ресурс работы. Отсутствие амортизаторов между периодически контактирующими элементами насоса снижает надежность его работы. Кроме того, устройство имеет ограниченные эксплуатационные возможности, поскольку его конструкция не допускает переналадки насоса на другие условия работы (например, по подаче и давлению). An analysis of this design of the pump indicates the complexity of its manufacture and operation, which is typical for piston pumps. This leads to high cost and a small resource of work. The absence of shock absorbers between the periodically contacting elements of the pump reduces the reliability of its operation. In addition, the device has limited operational capabilities, since its design does not allow the pump to be readjusted to other operating conditions (for example, for supply and pressure).

Известен насос, содержащий корпус, внутри которого в гильзе размещен плунжер, и прикрепленную к торцу корпуса головку с установленными в ней всасывающим и нагнетательным клапанами, связанными с рабочей камерой насоса [2] - наиболее близкий аналог. A known pump containing a housing, inside of which a plunger is located in the sleeve, and a head attached to the end of the housing with a suction and discharge valves installed in it, connected with the working chamber of the pump [2] is the closest analogue.

Данная конструкция плунжерного насоса тоже сложна в изготовлении и эксплуатации, что повышает стоимость насоса и снижает его ресурс. Взаимодействие между поверхностями скольжения гильзы и плунжера происходит на большой длине, что обусловливает значительные силы трения и износ. Этот насос характеризуется увеличенными габаритами и массой, поскольку диаметр корпуса значительно больше диаметра плунжера и имеет ограниченные эксплуатационные возможности ввиду отсутствия сменных деталей других размеров. This design of the plunger pump is also difficult to manufacture and operate, which increases the cost of the pump and reduces its service life. The interaction between the sliding surfaces of the liner and the plunger occurs over a long length, which leads to significant friction and wear. This pump is characterized by increased dimensions and weight, since the diameter of the casing is much larger than the diameter of the plunger and has limited operational capabilities due to the absence of replaceable parts of other sizes.

Задачами, решаемыми настоящим изобретением, являются упрощение и удешевление изготовления насоса, повышение срока его службы, а также расширение эксплуатационных возможностей. The tasks solved by the present invention are the simplification and cheapening of the manufacture of the pump, increasing its service life, as well as expanding operational capabilities.

Поставленные задачи решаются благодаря тому, что в гидроприводном насосе, содержащем корпус с системами уплотнений и размещенным в его полости с возможностью возвратно-поступательного перемещения рабочим органом, а также прикрепленные к торцам корпуса крышки, в одной из которых выполнено по крайней мере одно отверстие для подсоединения к приводной гидросистеме, а во второй - по крайней мере одно отверстие для подсоединения к всасывающей и нагнетательной магистралям, корпус насоса выполнен сборным, а рабочий орган представляет собой диск с закрепленными на его торцах плунжерами. Диск имеет дренажные отверстия и по крайней мере один кольцевой элемент (например, выступ или канавку), предназначенный для взаимодействия с датчиками положения рабочего органа, установленными на корпусе. На торцах рабочего органа установлены амортизаторы. Расширение эксплуатационных возможностей устройства достигается тем, что по крайней мере один из плунжеров выполнен сменным, причем сменные плунжеры имеют различные диаметры, по крайней мере один из элементов корпуса также выполнен сменным, причем сменные элементы корпуса имеют диаметры уплотняющей поверхности, соответствующие диаметрам сменных плунжеров. По крайней мере одна из систем уплотнений плунжеров может быть установлена во втулке, закрепленной в корпусе, втулка может быть выполнена сменной, причем сменные втулки имеют диаметры уплотняющей поверхности, соответствующие диаметрам сменных плунжеров. The tasks are solved due to the fact that in a hydraulic pump containing a housing with sealing systems and placed in its cavity with the possibility of reciprocating movement of the working body, as well as lids attached to the ends of the housing, in one of which at least one hole for connection is made to the drive hydraulic system, and in the second at least one hole for connection to the suction and discharge lines, the pump housing is prefabricated, and the working body is a di to a fixed at its ends by plungers. The disk has drainage holes and at least one annular element (for example, a protrusion or groove), designed to interact with position sensors of the working body mounted on the housing. At the ends of the working body shock absorbers are installed. The expansion of the operational capabilities of the device is achieved by the fact that at least one of the plungers is replaceable, and the replaceable plungers have different diameters, at least one of the housing elements is also replaceable, and the replaceable housing elements have diameters of the sealing surface corresponding to the diameters of the replaceable plungers. At least one of the plunger seal systems can be installed in a sleeve fixed in the housing, the sleeve can be replaceable, and the replaceable bushings have sealing surface diameters corresponding to the diameters of the replaceable plungers.

При проведении патентных исследований не обнаружены технические решения, полностью соответствующие предложенному, а следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". When conducting patent research, no technical solutions were found that fully comply with the proposed one, and therefore, the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Анализ известных технических решений показывает, что сущность предложенного изобретения не следует явным образом из известных, а следовательно, заявляемая конструкция насоса соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". Analysis of the known technical solutions shows that the essence of the proposed invention does not follow explicitly from the known, and therefore, the claimed design of the pump meets the criteria of the invention "inventive step".

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для использования изобретения, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию изобретения "промышленная применимость". The information set forth in the application materials is sufficient to use the invention, and therefore, the proposed solution meets the criteria of the invention "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен гидроприводной насос в разрезе; на фиг. 2 иллюстрируется возможность использования сменных деталей; на фиг. 3 показано исполнение узлов уплотнений. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a hydraulic drive pump in section; in FIG. 2 illustrates the use of interchangeable parts; in FIG. 3 shows the design of the seal assemblies.

Гидроприводной насос содержит корпус и установленный в корпусе рабочий орган. К корпусу насоса с одного его торца прикреплена крышка 1, причем сам корпус выполнен сборным, из корпусных элементов, например цилиндров 2, 3 и 4, а к другому торцу корпуса прикреплена крышка 5. В крышке 1 выполнены входное 6 и выходное 7 отверстия, а в крышке 5 - отверстие 8. Детали корпуса соединены друг с другом известным образом, например посредством фланцев с крепежными элементами (позициями не обозначены). Герметизацию корпуса обеспечивают уплотнения 9-11. Корпусные элементы, например, 2 и 4 снабжены системами уплотнений 12 и 13. В корпусе насоса выполнено дренажное отверстие 14. На корпусе насоса установлены датчики 15 положения рабочего органа. The hydraulic pump contains a housing and a working body mounted in the housing. A cover 1 is attached to the pump casing from one end of the casing, the casing being made prefabricated from casing elements, for example, cylinders 2, 3, and 4, and a cover 5 is attached to the other end of the casing. Inlet 1 and inlet 7 and outlet 7 a hole 8 in the lid 5. Housing parts are connected to each other in a known manner, for example by means of flanges with fasteners (positions are not indicated). Sealing the housing provide a seal 9-11. Housing elements, for example, 2 and 4 are equipped with sealing systems 12 and 13. In the pump housing, a drain hole 14 is made. Sensors 15 of the position of the working body are installed on the pump body.

Рабочий орган насоса содержит два плунжера 16 и 17, смонтированных на диске 18, который снабжен кольцевым выступом 19 и дренажными отверстиями 20 и 21. Плунжер 16 закреплен на диске 18 посредством крышки 22, стяжки 23 и гаек 24 и 25. Герметизация полости плунжера обеспечивается уплотнениями 26 и 27. На крышке 22 установлен амортизатор 28. Другой плунжер 17 закреплен на диске 18 посредством крышки 29, стяжки 30, гаек 31 и 32. Герметизация полости плунжера обеспечивается уплотнениями 33 и 34. На крышке 29 установлен амортизатор 35. Амортизаторы 28 и 35 могут быть установлены на крышках 1 и 5. The working body of the pump contains two plungers 16 and 17 mounted on the disk 18, which is equipped with an annular protrusion 19 and drainage holes 20 and 21. The plunger 16 is mounted on the disk 18 by means of a cover 22, a coupler 23 and nuts 24 and 25. The seal of the plunger cavity is provided by seals 26 and 27. A shock absorber 28 is installed on the cover 22. Another plunger 17 is mounted on the disk 18 by means of a cover 29, a tie 30, nuts 31 and 32. The seal of the plunger cavity is provided by seals 33 and 34. A shock absorber 35 is installed on the cover 29. Shock absorbers 28 and 35 can be installed on lids 1 and 5.

Предложенная конструкция допускает возможность использования сменных плунжеров разных диаметров, например плунжера 17, и соответствующих сменных элементов корпуса, например цилиндра 4 с системой уплотнений 13, при сохранении общих деталей рабочего органа, например, 18 и 29 и корпуса (см. фиг. 2). The proposed design allows the use of interchangeable plungers of different diameters, for example, plunger 17, and the corresponding interchangeable housing elements, for example cylinder 4 with sealing system 13, while maintaining common parts of the working body, for example, 18 and 29 and the housing (see Fig. 2).

Системы уплотнений 12 и 13 (или какая-либо одна из них) могут быть установлены в отдельных втулках 36 и 39 (см. фиг.3), закрепленных в корпусе, например, в цилиндрах 2 и 4 и зафиксированных, например, сегментными упорами 37 и 40 с крепежными деталями (не показано). Герметизация между стенками втулок 36 и 39 и внутренними поверхностями элементов корпуса 2 и 4 обеспечивается уплотнениями 38 и 41. Указанные втулки могут быть выполнены сменными в комплекте со сменными плунжерами. Корпус насоса может быть выполнен без элемента 3. Seal systems 12 and 13 (or one of them) can be installed in separate bushings 36 and 39 (see figure 3), mounted in the housing, for example, in cylinders 2 and 4 and fixed, for example, by segment stops 37 and 40 with fasteners (not shown). Sealing between the walls of the sleeves 36 and 39 and the inner surfaces of the elements of the housing 2 and 4 is provided by seals 38 and 41. These sleeves can be made interchangeable complete with interchangeable plungers. The pump housing can be made without element 3.

Необходимо отметить, что выполнение в крышке 1 двух отверстий, а в крышке 5 одного отверстия не является единственным условием функционирования гидроприводного насоса. Конструктивно подача и слив рабочей жидкости, а также соединение с всасывающей и нагнетательной магистралями перекачиваемой жидкости могут быть решены различными способами, в том числе и путем размещения соответствующих клапанов в самих крышках (не показано). It should be noted that the implementation in the cover 1 of two holes, and in the cover 5 of one hole is not the only condition for the functioning of the hydraulic pump. Structurally, the supply and discharge of the working fluid, as well as the connection with the suction and discharge lines of the pumped liquid, can be solved in various ways, including by placing the corresponding valves in the caps themselves (not shown).

Системы уплотнений 12 и 13 плунжеров, как правило, включают компенсаторы износа - направляющие скольжения. Выполнение систем уплотнений может быть различным, оно не является предметом защиты и поэтому в материалах заявки не раскрыто. Амортизаторы 28 и 35 изготовлены из полиамида или другого упругого материала, отвечающего условиям работы в определенных жидкостях. Seal systems 12 and 13 of the plungers, as a rule, include wear compensators - sliding guides. The implementation of sealing systems may be different, it is not subject to protection and therefore is not disclosed in the application materials. Shock absorbers 28 and 35 are made of polyamide or other elastic material that meets the conditions of work in certain liquids.

Данное устройство устанавливается, как правило, вертикально. This device is usually installed vertically.

Гидроприводной насос работает следующим образом. Hydraulic pump operates as follows.

Отверстия 6 и 7, выполненные в крышке 1, подсоединяют соответственно к клапанам на всасывающей и нагнетательной магистралях перекачиваемой жидкости (не показано). Клапаны могут быть встроены непосредственно в крышку 1. Отверстие 8, выполненное в крышке 5, соединяют с гидрораспределителем системы гидропривода (не показано). The holes 6 and 7, made in the cover 1, are connected respectively to the valves on the suction and discharge lines of the pumped liquid (not shown). The valves can be integrated directly into the cover 1. The hole 8, made in the cover 5, is connected to the hydraulic distributor of the hydraulic drive system (not shown).

При подаче рабочей жидкости (масла) через отверстие 8 в полость цилиндра 4 осуществляется перемещение плунжерного рабочего органа в направлении к крышке 1, в результате чего плунжер 16 вытесняет перекачиваемую жидкость из полости цилиндра 2 через отверстие 7 в нагнетательную магистраль. Обратный ход рабочего органа осуществляется за счет давления жидкости, втекающей в полость цилиндра 2 через отверстие 6 из всасывающей магистрали. При этом рабочая жидкость из цилиндра 4 через отверстие 8 сливается обратно в систему гидропривода. When the working fluid (oil) is supplied through the hole 8 into the cavity of the cylinder 4, the plunger working body is moved towards the cover 1, as a result of which the plunger 16 displaces the pumped liquid from the cavity of the cylinder 2 through the hole 7 into the discharge line. The return stroke of the working body is carried out due to the pressure of the fluid flowing into the cavity of the cylinder 2 through the hole 6 from the suction line. In this case, the working fluid from the cylinder 4 through the hole 8 is drained back into the hydraulic drive system.

Ход плунжерного рабочего органа контролируется датчиками 15, которые фиксируют прохождение кольцевого выступа на диске 18. Сигналы от датчиков обеспечивают управление системой гидропривода. Амортизаторы 28 и 35 предназначены для смягчения контакта плунжерного рабочего органа с крышками 1 и 5 в случаях нарушения управления системой гидропривода. При нормальной работе насоса между амортизаторами и крышками обеспечивается определенный зазор. The stroke of the plunger working body is controlled by sensors 15, which record the passage of the annular protrusion on the disk 18. The signals from the sensors provide control of the hydraulic drive system. Shock absorbers 28 and 35 are designed to soften the contact of the plunger working body with covers 1 and 5 in cases of violation of the hydraulic drive system control. During normal operation of the pump, a certain clearance is provided between the shock absorbers and the covers.

Наличие в диске 18 дренажных отверстий 20 и 21 позволяет сохранить близкое к атмосферному давление воздуха в полостях плунжеров 16 и 17 при высоких давлениях в жидкостных полостях цилиндров 2 и 4. Кроме того, контроль утечек через дренажное отверстие 14 в корпусе позволяет следить за работоспособностью систем уплотнений 12, 13 и уплотнений 26, 27, 33, 34. The presence in the disk 18 of the drainage holes 20 and 21 allows you to maintain close to atmospheric air pressure in the cavities of the plungers 16 and 17 at high pressures in the fluid cavities of the cylinders 2 and 4. In addition, leakage control through the drainage hole 14 in the housing allows you to monitor the performance of the seal systems 12, 13 and seals 26, 27, 33, 34.

В случае необходимости работы насоса в другом режиме (по подаче и давлению) осуществляют его переналадку. Для этого на диске 18 монтируют другой плунжер, например, 17 заданного диаметра и устанавливают другой цилиндр 4 с соответствующим диаметром уплотняющей поверхности. Снабженная системой уплотнений 13 уплотняющая поверхность цилиндра 4 обеспечивает герметизацию полости этого цилиндра и соосное перемещение рабочего органа. Системы уплотнений 12 и 13 могут быть установлены в отдельных втулках 36 и 39, закрепляемых в корпусных элементах. Каждая сменная втулка имеет определенный диаметр внутренней уплотняющей поверхности в соответствии с диаметром сменного плунжера. If it is necessary to operate the pump in a different mode (by supply and pressure), it is readjusted. To do this, another plunger is mounted on the disk 18, for example, 17 of a given diameter and another cylinder 4 is installed with the corresponding diameter of the sealing surface. Equipped with the sealing system 13, the sealing surface of the cylinder 4 provides sealing of the cavity of this cylinder and coaxial movement of the working body. Sealing systems 12 and 13 can be installed in separate bushings 36 and 39, fixed in the housing elements. Each replaceable sleeve has a specific diameter of the inner sealing surface in accordance with the diameter of the replaceable plunger.

Вертикальное положение насоса обеспечивает осевую симметрию нагрузок на детали насоса, равномерность хода плунжерного рабочего органа, а также равномерный износ плунжеров и систем уплотнений, особенно при перекачивании жидкостей с механическими примесями. The vertical position of the pump provides axial symmetry of the loads on the pump parts, the uniform stroke of the plunger working body, as well as the uniform wear of the plungers and sealing systems, especially when pumping liquids with mechanical impurities.

Использование плунжеров вместо поршней упрощает и удешевляет изготовление насоса ввиду отсутствия точной обработки внутренней поверхности цилиндров на большой длине. The use of plungers instead of pistons simplifies and reduces the cost of manufacturing a pump due to the lack of precise machining of the inner surface of the cylinders over a long length.

Предложенная конструкция обеспечивает удобство сборки-разборки и возможность использования сменных плунжеров. The proposed design provides ease of assembly-disassembly and the ability to use interchangeable plungers.

Введение в конструкцию насоса сменных втулок существенно упрощает контроль и замену систем уплотнений 12 и 13, а также позволяет обеспечить применение сменных плунжеров без замены основных элементов корпуса. Introduction to the design of the pump replaceable sleeves greatly simplifies the control and replacement of seal systems 12 and 13, and also allows for the use of replaceable plungers without replacing the main body elements.

Наличие амортизаторов 28 и 35 повышает надежность работы и ресурс насоса. The presence of shock absorbers 28 and 35 increases the reliability and service life of the pump.

Контроль за перемещением плунжерного рабочего органа с помощью датчиков положения 15 обеспечивает возможность автоматического управления системой гидропривода и, следовательно, работой насоса по заданной программе в составе насосной установки или станции. Control over the movement of the plunger working body using position sensors 15 provides the ability to automatically control the hydraulic drive system and, therefore, the pump according to a given program as part of a pump installation or station.

Раскрытые выше особенности конструкции гидроприводного насоса позволяют значительно расширить его эксплуатационные возможности, упростить изготовление и монтаж элементов насоса, повысить срок их службы, снизить стоимость изготовления и эксплуатации насоса. The design features of the hydraulic drive pump disclosed above can significantly expand its operational capabilities, simplify the manufacture and installation of pump elements, increase their service life, and reduce the cost of manufacturing and operating the pump.

Claims

1. A hydraulic drive pump comprising a housing with sealing systems and a working body arranged in its cavity with the possibility of reciprocating movement, as well as covers attached to the ends of the housing, in one of which at least one hole is made for connection to the hydraulic drive system, and the second at least one hole for connection to the suction and discharge lines, characterized in that the pump casing is prefabricated, and the working body is a disk mounted on its end x plungers.

2. The pump according to claim 1, characterized in that the disk has drainage holes.

3. The pump according to claim 1, characterized in that the sensors of the position of the working body are installed on the housing.

4. The pump according to claim 1, characterized in that the disk has at least one annular element designed to interact with position sensors.

5. The pump according to claim 1, characterized in that at the ends of the working body shock absorbers are installed.

6. The pump according to claim 1, characterized in that at least one of the plungers is removable, and the replaceable plungers have different diameters.

7. The pump according to claim 1, characterized in that at least one of the housing elements is removable, and the replaceable elements have diameters of the sealing surface corresponding to the diameters of the replaceable plungers.

8. The pump according to claim 1, characterized in that at least one of the sealing systems is installed in a sleeve fixed in the housing.

9. The pump according to claim 8, characterized in that the sleeve is replaceable, and the replaceable sleeves have diameters of the sealing surface corresponding to the diameters of the replaceable plungers.