RU2422675C1

RU2422675C1 - Diaphragm pump unit

Info

Publication number: RU2422675C1
Application number: RU2010103863/06A
Authority: RU
Inventors: Альберт Фатхелович Каримов (RU); Альберт Фатхелович Каримов; Ринат Раисович Хузин (RU); Ринат Раисович Хузин; Рустам Рафаилович Тухватуллин (RU); Рустам Рафаилович Тухватуллин
Original assignee: Альберт Фатхелович Каримов; Ринат Раисович Хузин; Рустам Рафаилович Тухватуллин
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-06-27

Abstract

FIELD: engines and pumps. ^ SUBSTANCE: diaphragm pump unit includes tubular housing with suction and delivery valves, cylindrical elastic deformable diaphragms, drive chambers, hydraulic drive with drive hydraulic cylinder with piston arranged inside it, hydraulic line interconnected with hydraulic drive, for supply of liquid to the housing and receiving and delivery lines. Cavity of the housing is divided into two equal parts with a partition with central hole with a seat mounted in it for intermediate valve. Diaphragms made from non-metal material of elastomer type are arranged in the above parts of the housing, some of their ends are attached through rings to the partition and the other ends are attached through similar rings to edges of transition pieces to which receiving and delivery lines are connected. There are guide cones with perforated holes the cone parts of which protrude to cavities of diaphragms and are directed towards suction and intermediate valves, the bottom of one of which is connected to the partition, and the bottom of the other one is connected to transition piece of the housing, to which delivery line is connected. Piston of hydraulic cylinder is bilateral; above-piston chambers are interconnected with drive chambers through hydraulic lines for alternating supply of liquid under pressure for deformation of diaphragms. ^ EFFECT: simplifying the design and improving efficiency. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к области насосостроения и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства, в частности для перекачивания жидких сред к потребителям, нагнетания жидкости в нефтяные пласты для поддержания пластового давления, а также для подъема продукции пласта из скважины.The invention relates to the field of pump engineering and can be used in various sectors of the economy, in particular for pumping liquid media to consumers, pumping liquid into oil reservoirs to maintain reservoir pressure, as well as for raising reservoir products from the well.

Известен скважинный гидроприводной диафрагменный насос (см. описание к А.С. №1038569, МПК F04B 43/00, 47/02, опубл. в БИ №32 30.08.83), содержащий корпус с установленной в нем перфорированной опорной трубой и трубчатую, эластичную диафрагму, размещенную в корпусе с образованием насосной и приводной камер и с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с поверхностью опорной трубы. Поперечное сечение опорной трубы имеет форму овала Кассини. Насосная камера снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами соответственно. Нагнетательный клапан установлен в напорном трубопроводе. Приводная камера посредством трубопровода гидравлически связана с гидроприводом.A well-known hydraulic borehole diaphragm pump (see description to AS No. 1038569, IPC F04B 43/00, 47/02, published in BI No. 32 08/30/83), comprising a housing with a perforated support pipe and a tubular installed therein, an elastic diaphragm located in the housing with the formation of the pump and drive chambers and with the possibility of interaction of its inner surface with the surface of the support pipe. The cross section of the support pipe has the shape of an oval Cassini. The pump chamber is equipped with suction and discharge valves, respectively. The discharge valve is installed in the pressure pipe. The drive chamber by means of a pipeline is hydraulically connected to the hydraulic actuator.

Недостатком известной насосной установки является большая металлоемкость, а его изготовление вызывает также большие технологические трудности.A disadvantage of the known pump installation is the large metal consumption, and its manufacture also causes great technological difficulties.

Известна также скважинная гидроприводная насосная установка (см. Патент РФ №2237195, МПК F04B 43/00, 47/04, опубл. в БИ №27 27.09.04), содержащая корпус, внутри которого расположена центральная труба, нижний участок которой представляет из себя металлическую трубчатую диафрагму, которая вместе с корпусом образует основную рабочую ступень. Над рабочей ступенью расположена дополнительная рабочая ступень, образованная центральной трубой, а по периферии - трубчатой диафрагмой. Рабочие диафрагмы тонкостенные и изготовлены из легированной стали. Она содержит также всасывающий и нагнетательный клапаны, гидропривод с гидроцилиндром с размещенным внутри поршнем, гидролинию, сообщенную с гидроприводом, для подачи жидкости в корпус, приемную и нагнетательную линии.Also known is a borehole hydraulic pumping unit (see RF Patent No. 2237195, IPC F04B 43/00, 47/04, published in BI No. 27.09.09.04), comprising a housing, inside which there is a central pipe, the lower portion of which is a metal tubular diaphragm, which together with the body forms the main working stage. Above the working stage there is an additional working stage formed by the central pipe, and on the periphery - a tubular diaphragm. The working diaphragms are thin-walled and made of alloy steel. It also contains suction and discharge valves, a hydraulic actuator with a hydraulic cylinder with a piston located inside, a hydraulic line in communication with the hydraulic actuator for supplying fluid to the housing, a receiving and a discharge line.

Известная насосная установка по технической сущности более близка к предлагаемому и может быть принята в качестве прототипа.The known pumping unit in technical essence is closer to the proposed one and can be adopted as a prototype.

Недостатком известной насосной установки является сложность конструкции, нетехнологичность в изготовлении, большая металлоемкость, обладает малой производительностью.A disadvantage of the known pump installation is the design complexity, low manufacturing technology, high metal consumption, has low productivity.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение вышеприведенных недостатков прототипа.The technical task of the present invention is to remedy the above disadvantages of the prototype.

Поставленная техническая задача решается описываемой насосной установкой, включающей трубчатый корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами, трубчатую упругодеформируемую диафрагму, гидропривод с приводным гидроцилиндром с размещенным внутри поршнем, гидролинию, сообщенную с гидроприводом, для подачи жидкости в корпус, приемную и нагнетательную линии.The stated technical problem is solved by the described pump installation, including a tubular casing with suction and discharge valves, a tubular elastically deformable diaphragm, a hydraulic actuator with a hydraulic drive cylinder with a piston located inside, a hydraulic line in communication with the hydraulic actuator for supplying fluid to the housing, the intake and discharge lines.

Новым является то, что полость корпуса разделена на две равные части перегородкой с центральным отверстием с вмонтированным в нем седлом для промежуточного клапана, а в указанных частях корпуса размещены диафрагмы, выполненные из неметаллического материала типа эластомера, одними концами закрепленными кольцами к перегородке, а другими - аналогичными кольцами к торцам переходников, с которыми соединены приемная и нагнетательная линии, а также направляющие конусы с перфорированными отверстиями, конусными частями выступающими в полости диафрагм, и направленными в сторону всасывающего и промежуточного клапанов, один из которых основанием закреплен к перегородке, а другой - основанием к переходнику корпуса, с которым соединена нагнетательная линия, при этом поршень гидроцилиндра выполнен двухстороннего действия, надпоршневые камеры которых сообщены с приводными камерами гидролиниями для попеременной подачи жидкости под давлением для деформирования диафрагм.What is new is that the body cavity is divided into two equal parts by a partition with a central hole with a seat for the intermediate valve mounted in it, and in these parts of the body diaphragms are made, made of non-metallic material such as elastomer, with one end fixed by rings to the partition, and the other similar rings to the ends of the adapters, to which the receiving and discharge lines are connected, as well as guide cones with perforated holes, conical parts protruding in the cavity diaphragms, and directed towards the suction and intermediate valves, one of which is fixed to the partition by the base, and the other by the base to the housing adapter, to which the discharge line is connected, while the piston of the hydraulic cylinder is double-acting, the over-piston chambers of which are connected to the drive chambers by hydraulic lines for alternating flow of fluid under pressure to deform the diaphragms.

Представленные чертежи поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображена диафрагменная насосная установка в разрезе. На фиг.2 - вид на А по фиг.1, на фиг.3 - вид на В по фиг.1.The presented drawings explain the essence of the invention, where Fig. 1 shows a sectional diaphragm pump unit. In Fig.2 is a view of A in Fig.1, Fig.3 is a view of B in Fig.1.

Диафрагменная насосная установка включает трубчатый корпус 1 (см. фиг.1) с всасывающим и нагнетательным клапанами 2 и 3 соответственно. Полость корпуса разделена на две равные части I и II перегородкой 4 с центральным отверстием с вмонтированным в нем седлом 5 для промежуточного клапана 6. В частях I и II корпуса размещены диафрагмы 7 и 8 цилиндрической формы соответственно, изготовленные из неметалллического упругодеформируемого материала типа эластомера, например из резины или из другого аналогичного материала, в исходном положении облегающие внутренние стенки корпуса, но с образованием небольших зазоров, являющиеся приводными камерами 9 и 10 (см. фиг.2 и 3), а полости диафрагм образуют насосные камеры. Диафрагмы 7 и 8 одними концами закреплены с помощью колец 11 и 12 к перегородке 4, а другими концами - аналогичными кольцами 13 и 14, что и кольца 11 и 12, к утолщенным концам переходников 15 и 16 корпуса 1, к которым присоединены приемная и нагнетательная линии 17 и 18 соответственно. Полости диафрагм 7 и 8 снабжены направляющими конусами 19 и 20 соответственно с перфорированными отверстиями, выступающими коническими частями в их полости и обращенными в сторону всасывающего и промежуточного клапанов 2 и 6. Основание конуса 19 закреплено к перегородке 4, а основание другого конуса 20 - к переходнику 16.The diaphragm pump installation includes a tubular body 1 (see figure 1) with suction and discharge valves 2 and 3, respectively. The body cavity is divided into two equal parts I and II by a partition 4 with a central hole with a seat 5 mounted in it for the intermediate valve 6. In parts I and II of the body are placed diaphragms 7 and 8 of a cylindrical shape, respectively, made of a non-metallic elastically deformable material such as an elastomer, for example made of rubber or other similar material, in the initial position they fit the inner walls of the housing, but with the formation of small gaps, which are driving chambers 9 and 10 (see Figs. 2 and 3), and the diaphragm cavities form pump chambers. The diaphragms 7 and 8 are fixed at one end using rings 11 and 12 to the partition 4, and at the other ends, similar rings 13 and 14, like rings 11 and 12, to the thickened ends of the adapters 15 and 16 of the housing 1, to which the receiving and discharge are connected lines 17 and 18, respectively. The cavities of the diaphragms 7 and 8 are equipped with guide cones 19 and 20, respectively, with perforated holes protruding conical parts in their cavities and facing the suction and intermediate valves 2 and 6. The base of the cone 19 is fixed to the partition 4, and the base of the other cone 20 to the adapter 16.

Полость гидроцилиндра разделена перегородкой 21 с отверстием в центре на две герметичные камеры 22 и 23, в каждой из которых установлены поршни 24 и 25, связанные между собой стержнем 26, герметично пропущенным через выше упомянутое отверстие. Подпоршневые камеры 27 и 28 сообщены гидролиниями 29 и 30 соответственно с гидросистемой гидропривода (принципиальная схема гидропривода на фигурах не изображена), а надпоршневые камеры 31 и 32 гидролиниями 33 и 34 - с приводными камерами 9 и 10 через отводы 35 и 36. По объему насосные камеры равны объемам надпоршневых камер 31 и 32.The hydraulic cylinder cavity is divided by a partition 21 with an aperture in the center into two airtight chambers 22 and 23, in each of which pistons 24 and 25 are mounted, interconnected by a rod 26, hermetically passed through the aforementioned aperture. The piston chambers 27 and 28 are connected by hydraulic lines 29 and 30 respectively to the hydraulic drive system (the hydraulic circuit diagram is not shown in the figures), and the piston chambers 31 and 32 by hydraulic lines 33 and 34 through the drive chambers 9 and 10 through the taps 35 and 36. The pump volume the chambers are equal to the volumes of the piston chambers 31 and 32.

Насосная установка работает следующим образом.The pump installation operates as follows.

После окончания монтажных работ и проверки герметичности соединений по команде из блока управления согласно заданной программе запускают двигатель гидропривода (блок управления, двигатель гидропривода на фигурах не показаны), при котором через одну из гидролиний 29 или 30 (на чертеже через гидролинию 29) основная жидкость из гидросистемы гидропривода под давлением поступает в подпоршневую камеру 27 поршня 24 приводного гидроцилиндра. Под действием давления жидкости поршень 24 начинает перемещаться в поступательном направлении, одновременно вытесняя рабочую жидкость из надпоршневой камеры 31 в приводную камеру 9 через гидролинию 33 и отвод 35. При достижении указанного поршня 24 в левое крайнее положение, как это изображено на фиг.1, концевой выключатель 37 срабатывает и дает сигнал на блок управления, откуда дается команда на переключение гидрораспределителя на гидролинию 30. Основная жидкость, попадая теперь в подпоршневую камеру 28, под действием давления начинает перемещать поршень 25 в поступательном направлении, вытесняя рабочую жидкость из надпоршневой камеры 32 в приводную камеру 10 через гидролинию 34 и отвод 36, при котором диафрагма 8, деформируясь также, как это было с диафрагмой 7, начинает вытеснять транспортируемую среду через направляющий конус 20 и далее через нагнетательный клапан 3 в нагнетательную линию 18. При этом промежуточный клапан 6 закрыт. Тем временем рабочая жидкость из приводной камеры 9 за счет созданного разрежения в надпоршневой камере 31 через отвод 35 и гидролинию 33 начинает поступать и заполнит надпоршневую камеру 31, диафрагма 7 при этом примет исходное положение, при котором происходит всасывание транспортируемой среды через всасывающий клапан 2 в насосную камеру диафрагмы 7. При достижении поршня 25 в крайнее правое положение срабатывает концевой выключатель 38 и дает сигнал на переключение гидрораспределителя гидропривода основной жидкости на гидролинию 29. Далее цикл повторяется.After completing the installation work and checking the tightness of the connections, the hydraulic drive engine is started from the control unit according to the specified program (the control unit, the hydraulic drive engine are not shown in the figures), in which the main fluid from hydraulic systems of the hydraulic drive under pressure enters the piston chamber 27 of the piston 24 of the drive hydraulic cylinder. Under the action of fluid pressure, the piston 24 begins to move in the translational direction, at the same time displacing the working fluid from the above-piston chamber 31 into the drive chamber 9 through the hydraulic line 33 and the outlet 35. Upon reaching the specified piston 24 in the left extreme position, as shown in figure 1, the end the switch 37 is triggered and gives a signal to the control unit, from where a command is issued to switch the control valve to the hydraulic line 30. The main fluid, now entering the under-piston chamber 28, begins to move under pressure the piston 25 in the translational direction, displacing the working fluid from the over-piston chamber 32 into the drive chamber 10 through the hydraulic line 34 and the outlet 36, in which the diaphragm 8, deforming as well as the diaphragm 7, begins to displace the transported medium through the guide cone 20 and further through the discharge valve 3 to the discharge line 18. In this case, the intermediate valve 6 is closed. Meanwhile, the working fluid from the drive chamber 9 due to the created vacuum in the supra-piston chamber 31 through the outlet 35 and the hydraulic line 33 begins to flow and fill the supra-piston chamber 31, the diaphragm 7 assumes the initial position at which the transported medium is sucked through the suction valve 2 into the pump diaphragm chamber 7. When the piston 25 is reached in the extreme right position, the limit switch 38 is activated and gives a signal for switching the hydraulic distributor of the hydraulic drive of the main liquid to hydraulic line 29. Then ikl is repeated.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в следующем.The technical and economic advantage of the invention is as follows.

Предлагаемая насосная установка в сравнении с аналогами проще по конструкции, обладает малой металлоемкостью и повышенной производительностью и технологической возможностью. Она может быть использована и в скважинных условиях для подъема продукции пласта из скважины.The proposed pump unit in comparison with analogues is simpler in design, has low metal consumption and increased productivity and technological capability. It can also be used in borehole conditions to lift formation products from the well.

Claims

A diaphragm pump installation comprising a tubular housing with suction and discharge valves, cylindrical elastically deformable diaphragms, drive chambers, a hydraulic actuator with a hydraulic actuator with a piston located inside, a hydraulic line communicated with a hydraulic actuator for supplying fluid to the housing, a receiving and discharge line, characterized in that the body cavity is divided into two equal parts by a partition with a central hole with a seat mounted for an intermediate valve, and in these parts of the body size diaphragms made of a non-metallic material such as an elastomer, with one end fixed by rings to the septum, and the other by similar rings to the ends of the adapters, to which the receiving and discharge lines are connected, as well as guide cones with perforated holes, conical parts protruding in the cavity of the diaphragms, and directed towards the suction and intermediate valves, one of which is fixed to the partition by the base, and the other by the base to the housing adapter, to which the pump is connected atelnaya line, wherein the cylinder piston is double-acting, above the piston chamber which communicated with the actuation chamber to alternately hydraulic lines supplying pressurized fluid to deform the diaphragms.