RU2117822C1

RU2117822C1 - Diaphragm pump

Info

Publication number: RU2117822C1
Application number: RU96119579A
Authority: RU
Inventors: М.Т. Козлов; Е.И. Богомольный; В.Г. Лебедев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Удмуртнефть"
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-08-20

Abstract

FIELD: oil industry. SUBSTANCE: diaphragm pump has cylindrical housing 1, sleeve 2 disposed in housing 1 and embraced at end sides by hollow disks 3 and 4, each having slots, with number of slots being equal to number of diaphragms 5. Diaphragms 5 are made in the form of sector-shaped balloons with ends continued by thickened dovetail-shaped flange portions "a" and pressed through these portions by disks 3 and 4 to feeding disks 6 and discharge disks 7. Balloons are positioned within thin-wall flexible enclosures 8. Support bearings 9 and 10 are mounted in feeding and deflecting disks and carry drive shaft 11 with eccentrics provided with longitudinal slots engageable with similar slots of eccentric sleeve 12. Pressing bearings 13 are seated onto sleeve 12 and cooperate with cylindrical ejector 14. Cylindrical housing 1 is connected with feeding head 15 and discharge head 16. Suction valves 18 are secured in feeding head 15 by means of wedges 17. Delivery valves 20 are fixed in discharge disk 7 by means of wedges 19. Parts positioned in housing 1 are provided with channels connected with diaphragm cavities and closed by suction and delivery valves. Seat 21 of delivery valve 20 is fixed by stud 22. Pump is connected with immersion engine 23. EFFECT: increased efficiency by higher pump pressure and variable output. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скважинным диафрагменным насосам, и может быть использовано для эксплуатации нефтяных скважин. The invention relates to hydraulic engineering, in particular to borehole diaphragm pumps, and can be used for the operation of oil wells.

Известен скважинный диафрагменный насос, включающий корпус, приемную и отводящую головки, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками, опорные подшипники [1]. Known borehole diaphragm pump, comprising a housing, a receiving and a retracting head, diaphragm, ejector, suction and discharge valves, a drive shaft with eccentric sections, thrust bearings [1].

К недостаткам устройства относятся: сложность конструкции, вследствие этого его высокая стоимость; неудовлетворительная надежность из-за сложности конструкции; малая производительность. The disadvantages of the device include: design complexity, as a result of its high cost; poor reliability due to design complexity; low productivity.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является насос для перекачивания агрессивных жидкостей, содержащий корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящий диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники [2]. The closest in technical essence to the proposed one is a pump for pumping aggressive liquids, containing a housing, a receiving and a retracting head, a receiving and exhaust discs, diaphragms, an ejector, suction and discharge valves, a drive shaft with eccentric sections and thrust bearings [2].

Существенными недостатками насоса являются: большая трудоемкость изготовления диафрагм ввиду их конструктивной сложности, обусловленной секторно-коническим выходом их полостей в атмосферу и отсутствием сквозного прохода полости; недостаточная надежность клапанных узлов: ограниченность использования из-за отсутствия возможности менять его производительность. Significant disadvantages of the pump are: the high complexity of the manufacture of diaphragms due to their structural complexity, due to the sector-conical exit of their cavities into the atmosphere and the absence of a through passage of the cavity; insufficient reliability of valve assemblies: limited use due to the lack of the ability to change its performance.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности в работе и возможность варьирования производительностью. The objective of the invention is to simplify the design, increase operational reliability and the ability to vary performance.

Указанная задача достигается описываемым насосом, включающим корпус, приемную и отводящую головки, приемный и отводящие диски, диафрагмы, выталкиватель, всасывающие и нагнетательные клапаны, приводной вал с эксцентричными участками и опорные подшипники. This task is achieved by the described pump, which includes a housing, receiving and discharging heads, receiving and discharging disks, diaphragms, an ejector, suction and discharge valves, a drive shaft with eccentric sections and thrust bearings.

Новым является то, что приемные головка и диск с одной стороны и отводящие головки и диск с другой стороны установлены по противоположным концам корпуса, диафрагмы выполнены в виде секториальных баллонов, по концам утолщены и имеют форму "ласточкина хвоста" и прижаты к приемному и отводящему дискам полыми дисками, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм, причем каждая диафрагма помещена в оболочку из упругого материала; снабжен эксцентричной втулкой со шлицами на концах, входящими в зацепление с идентичными шлицами на эксцентричных участках приводного вала с одной стороны и взаимодействующей с другой через нажимные подшипники с выталкивателем; нагнетательные и всасывающие клапаны выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, причем первые из них закреплены в отводящем диске, а вторые - в приемной головке, а центральная часть клапана армирована жестким материалом. What is new is that the receiving head and disk on one side and the outlet heads and disk on the other side are mounted at opposite ends of the housing, the diaphragms are made in the form of sectorial cylinders, are thickened at the ends and have the shape of a “dovetail” and pressed against the receiving and discharge disks hollow discs, in each of which there are grooves in the number of diaphragms, with each diaphragm placed in a shell of elastic material; equipped with an eccentric sleeve with splines at the ends that engage with identical splines in eccentric sections of the drive shaft on one side and interacting with the other through pressure bearings with an ejector; discharge and suction valves are made in the form of rectangular plates, the non-pinched ends of which are beveled on the side opposite to the adjacent surface, the first of which are fixed in the outlet disk, and the second in the receiving head, and the central part of the valve is reinforced with rigid material.

Новым является и то, что на торце эксцентричной втулки на дуге 180 градусов выполнена шкала в градусах, а на торце приводного вала - риска, лежащая в плоскости оси опорных плоскостей подшипников и оси внутренней поверхности эксцентричной втулки, причем вторая ось от первой расположена на расстоянии величины эксцентриситета. New is the fact that at the end of the eccentric sleeve on an arc of 180 degrees the scale in degrees is made, and at the end of the drive shaft - the risk lying in the plane of the axis of the bearing support planes and the axis of the inner surface of the eccentric sleeve, and the second axis is located at a distance of eccentricity.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого насоса; на фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1; на фиг. 3 - сечение по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - конструкция клапана; на фиг. 5 и 6 - соответственно вид на торец приводного вала и эксцентричной втулки; на фиг. 7 и 8 - положение эксцентричной втулки относительно приводного вала. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed pump; in FIG. 2 is a section along AA of FIG. one; in FIG. 3 is a section along BB in FIG. one; in FIG. 4 - valve design; in FIG. 5 and 6 are respectively a view of the end face of the drive shaft and the eccentric sleeve; in FIG. 7 and 8 - the position of the eccentric sleeve relative to the drive shaft.

Насос состоит (см. фиг. 1 - 3) из цилиндрического корпуса 1, в котором размещена втулка 2, охватываемая с торцевых сторон полыми дисками 3 и 4, в каждом из которых имеются пазы по количеству диафрагм 5. Последние выполнены в виде секториальных баллонов, переходящих по концам во фланцевые участки, которые утолщены и имеют вид "ласточкина хвоста" и прижаты этими участками дисками 3 и 4 к приемному 6 и отводящему 7 дискам. Секториальные баллоны выполнены из эластичного материала, например из резины, и помещены в тонкостенные оболочки 8 из упругого материала (например, тонкая пружинная сталь, полимерная толстая пленка или пленка на основе ткани и т.д.). В приемном и отводящем дисках установлены опорные подшипники 9 и 10, несущие на себе приводной вал 11 с эксцентричными участками "б" и "в", входящими в зацепление с идентичными шлицами эксцентричной втулки 12, на которую посажены нажимные подшипники 13, установленные в цилиндрическом выталкивателе 14. The pump consists (see Fig. 1 - 3) of a cylindrical housing 1, in which a sleeve 2 is placed, covered from the end sides by hollow disks 3 and 4, in each of which there are grooves in the number of diaphragms 5. The latter are made in the form of sectorial cylinders, passing at the ends to the flange sections, which are thickened and have the appearance of a "dovetail" and pressed by these sections of the disks 3 and 4 to the receiving 6 and diverting 7 disks. Sectorial cylinders are made of an elastic material, for example rubber, and are placed in thin-walled shells 8 of elastic material (for example, thin spring steel, a thick polymer film or a film based on fabric, etc.). In the receiving and outlet disks, thrust bearings 9 and 10 are mounted, bearing a drive shaft 11 with eccentric sections "b" and "c" engaged with identical splines of the eccentric sleeve 12, onto which the thrust bearings 13 mounted in the cylindrical ejector 14.

Корпус 1 соединен с приемной 15 и отводящей 16 головками. В первой из них при помощи клиньев 17 закреплены всасывающие клапаны 18. В отводящем диске 7 с помощью клиньев 19 закреплены нагнетательные клапаны 20. Клапаны (см. Фиг. 4) выполнены в виде прямоугольных пластин, незащемленные торцы которых скошены со стороны, противоположной к прилегаемой поверхности, а центральная часть армирована жестким материалом (например, тонкостенная металлическая пластинка, полимерная пластинка и т.д.) и установлены вдоль оси насоса. The housing 1 is connected to the receiving 15 and outlet 16 heads. In the first of them, suction valves 18 are fixed by means of wedges 17. Pressure valves 20 are fixed by means of wedges 19 in the outlet disk 7. Valves (see Fig. 4) are made in the form of rectangular plates, the non-clamped ends of which are beveled from the side opposite to the adjacent surface, and the central part is reinforced with rigid material (for example, a thin-walled metal plate, a polymer plate, etc.) and installed along the axis of the pump.

Детали 6 и 7, размещенные в корпусе 1, зафиксированы в нем с одной стороны головкой 15, а с другой - головкой 16 и снабжены проходными каналами, соединенными с каналами диафрагм, перекрываемыми всасывающими и нагнетательными клапанами. Седло 21 нагнетательного клапана 20 фиксируется с помощью шпильки 22. Parts 6 and 7, placed in the housing 1, are fixed in it on one side by a head 15, and on the other - by a head 16 and equipped with passage channels connected to the channels of the diaphragms, blocked by suction and discharge valves. The seat 21 of the discharge valve 20 is fixed using a stud 22.

Насос соединен с погружным электродвигателем 23, вал которого в свою очередь соединен с его валом с помощью муфты 24. Насос снабжен фильтром 25. The pump is connected to a submersible motor 23, the shaft of which is in turn connected to its shaft using a coupling 24. The pump is equipped with a filter 25.

Эксцентричные участки "б" и "в" приводного вала 11, а также наружная поверхность эксцентричной втулки 12 относительно оси ее внутренней поверхности выполнены с эксцентриситетом "е" (см. фиг. 5 и 6). Общий эксцентриситет относительно оси опорных подшипников (9,10) меняется в пределах 0.....2е (см. фиг. 7 и 8) в зависимости от углового расположения эксцентриковой втулки 12 относительно приводного вала 11. При перестановке эксцентричной втулки с одного углового положения на другое (против часовой стрелки) общий эксцентриситет уменьшается. Когда указатель, определяющий 180 градусов, совпадает с риской на валу 11, общий эксцентриситет становится равным нулю (см. фиг. 8). The eccentric sections "b" and "c" of the drive shaft 11, as well as the outer surface of the eccentric sleeve 12 relative to the axis of its inner surface, are made with the eccentricity "e" (see Fig. 5 and 6). The total eccentricity relative to the axis of the thrust bearings (9.10) varies within 0 ..... 2e (see Figs. 7 and 8) depending on the angular location of the eccentric sleeve 12 relative to the drive shaft 11. When moving the eccentric sleeve from one corner position to another (counterclockwise) overall eccentricity decreases. When the pointer defining 180 degrees coincides with the risk on the shaft 11, the total eccentricity becomes equal to zero (see Fig. 8).

Насос работает следующим образом. Вращение вала эл.двигателя 23 через муфту 24 передается эксцентричному приводному валу 11 и через него эксцентричный втулке 12 и внутренним обоймам подшипников 13. При этом наружные обоймы подшипников 13 и выталкиватель 14 совершают в радиальном направлении колебательные движения, проходя по радиусу путь за один цикл (оборот) от 0 до 4х эксцентриситетов приводного вала. The pump operates as follows. The rotation of the shaft of the electric motor 23 through the clutch 24 is transmitted to the eccentric drive shaft 11 and through it the eccentric sleeve 12 and the inner race of the bearings 13. In this case, the outer race of the bearings 13 and the ejector 14 make oscillating movements in the radial direction, passing along the radius in one cycle ( revolution) from 0 to 4 drive shaft eccentricities.

Когда выталкиватель 14 начинает давить на диафрагму 5, нагнетательный клапан 20 открывается, а всасывающий 18 закрывается. Происходит нагнетание жидкости из полости диафрагмы через отводящую головку 16 в полость подающего трубопровода. Когда выталкиватель 14 доходит до предела в радиальном перемещении (4 эксцентриситета), нагнетательный клапан 20 закрывается, а всасывающий 18 открывается. Жидкость из скважины поступает в полость диафрагмы. При этом упругие оболочки 8 диафрагм деформируются, копируя форму диафрагм, и тем самым обеспечивают требуемое давление перекачки. When the ejector 14 begins to press on the diaphragm 5, the discharge valve 20 opens and the suction 18 closes. There is an injection of fluid from the cavity of the diaphragm through the discharge head 16 into the cavity of the feed pipe. When the ejector 14 reaches its limit in radial movement (4 eccentricities), the discharge valve 20 closes and the suction 18 opens. The fluid from the well enters the cavity of the diaphragm. When this elastic shell 8 of the diaphragms are deformed, copying the shape of the diaphragms, and thereby provide the required pumping pressure.

В дальнейшем цикл повторяется. Subsequently, the cycle repeats.

При использовании в насосе 3 диафрагм работа их осуществляется последовательно: одна диафрагма входит в нагнетательный цикл, вторая при этом начинает выходить из него, а третья находится во всасывающем цикле. When using 3 diaphragms in the pump, their operation is carried out sequentially: one diaphragm enters the discharge cycle, the second at the same time starts to leave it, and the third is in the suction cycle.

При необходимости изменения производительности насоса, изменяют величину общего эксцентриситета путем поворота эксцентричной втулки 12 из одного положения в другое относительно приводного вала, для чего на торце эксцентричной втулки 12 выполнена шкала в градусах и риска на приводном валу 11. If necessary, change the pump performance, change the total eccentricity by turning the eccentric sleeve 12 from one position to another relative to the drive shaft, for which a scale in degrees and risk on the drive shaft 11 are made at the end of the eccentric sleeve 12.

Предлагаемый насос благодаря более простому конструктивному выполнению диафрагм менее трудоемок в изготовлении, а наличие упругих оболочек обеспечивает достижение более высоких давлений перекачки; скошенные края прямоугольных пластин клапанов позволяют достичь более плотное их закрытие. Варьирование производительности насоса достигается элементарной перестановкой эксцентричной втулки из одного положения в другое. The proposed pump due to a simpler design of the diaphragms is less laborious to manufacture, and the presence of elastic shells ensures the achievement of higher pumping pressures; the beveled edges of the rectangular valve plates allow for a tighter closure. Variation in pump performance is achieved by elementary rearrangement of the eccentric sleeve from one position to another.

Claims

1. A diaphragm pump including a housing, a receiving and a retracting head, a receiving and a retracting disc, a diaphragm, an ejector, a suction and discharge valves, a drive shaft with eccentric portions and thrust bearings, characterized in that the receiving head and the disk on one side and the retracting head and the disk on the other hand is mounted at opposite ends of the case, the diaphragms are made in the form of sectorial cylinders, at the ends are thickened, have the shape of a dovetail and are pressed against the receiving and discharge disks by hollow disks, in each of which has slots in the number of diaphragms, each diaphragm placed in a shell of elastic material, equipped with an eccentric sleeve with splines at the ends that engage with identical splines on eccentric sections of the drive shaft on the one hand and interacting on the other hand through pressure bearings with pusher, discharge and suction valves are made in the form of rectangular plates, the non-pinched ends of which are beveled from the side opposite to the adjacent surface, and the first e are fixed in the offtake disk, and the second - in the receiving head, the central valve chas reinforced rigid material.

2. The pump according to claim 1, characterized in that at the end of the eccentric sleeve on an arc of 180 ^{o there} is a scale in degrees, and at the end of the drive shaft there is a risk lying in the plane of the axis of the bearing support surfaces and the axis of the inner surface of the eccentric sleeve, the second axis eccentricity is located from the first one.