RU2643881C1 - Piston pump - Google Patents
Piston pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2643881C1 RU2643881C1 RU2017115541A RU2017115541A RU2643881C1 RU 2643881 C1 RU2643881 C1 RU 2643881C1 RU 2017115541 A RU2017115541 A RU 2017115541A RU 2017115541 A RU2017115541 A RU 2017115541A RU 2643881 C1 RU2643881 C1 RU 2643881C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw
- housing
- inclination
- angle
- piston
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
- F04B47/02—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level
Abstract
Description
Изобретение представляет собой насос объемного типа, предназначено для перекачки жидких тел с возможностью размещения в скважинах. Может использоваться в насосных агрегатах.The invention is a volumetric type pump designed for pumping liquid bodies with the possibility of placement in wells. It can be used in pumping units.
Изобретение может использоваться во всех отраслях промышленности, в том числе:The invention can be used in all industries, including:
в нефтедобывающей в процессе бурения, эксплуатации, ремонта скважин, для повышения нефтеоотдачи пласта;in oil production during drilling, operation, well repair, to increase oil recovery;
в химической и нефтехимической отраслях для перекачивания кислот, аммиака, карбамида, меламина, подачи реагентов под давлением;in the chemical and petrochemical industries for pumping acids, ammonia, urea, melamine, and supplying reagents under pressure;
в энергетике в качестве питательного насоса котельной установки парогенератора;in the energy sector as a feed pump for a boiler plant of a steam generator;
в пищевой промышленности в составе оборудования для гомогенизации;in the food industry as a part of equipment for homogenization;
в машиностроении, для гидравлических прессов;in mechanical engineering, for hydraulic presses;
в производствах, требующих высоких давлений, в том числе взрыво- и пожароопасных;in industries requiring high pressures, including explosion and fire hazard;
в коммунальном хозяйстве при ремонте, опрессовке гидросистем и трубопроводов, при промывке канализации;in public utilities during repair, pressure testing of hydraulic systems and pipelines, during washing of the sewage system;
в паровых промысловых установках в качестве питательного насоса;in steam field installations as a feed pump;
в газовой отрасли;in the gas industry;
в сельском хозяйстве.in agriculture.
Кроме того, устройство может монтироваться на спецтехнике, а также применяться на судах и плавсредствах всех классов в качестве трюмных, зачистных и прочих насосов.In addition, the device can be mounted on special equipment, and can also be used on ships and boats of all classes as bilge, cleanup and other pumps.
Известны поршневые насосы с возвратно-поступательным движением - станок-качалка. [Нефтепромысловое оборудование. «ЦентрЛитНефтеГаз» 2006 г.]Known reciprocating piston pumps - rocking machine. [Oilfield equipment. TsentrLitNefteGaz 2006]
Известны поршневые паровые насосы [http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/118688/]. Их недостатками являются необходимость генерации и подачи пара к насосу, а также необходимость утилизации отработанного пара, что существенно снижает к.п.д. устройства.Known reciprocating steam pumps [http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/118688/]. Their disadvantages are the need for generating and supplying steam to the pump, as well as the need for disposal of exhaust steam, which significantly reduces the efficiency. devices.
Известен (RU 2133875, опубликовано: 27.07.1999) привод скважинного штангового насоса, содержащий электродвигатель, кинематически связанный с ним двухходовый винт с гайкой, ролики с тяговым элементом, характеризующийся тем, что гайка установлена с возможностью осевого перемещения по вертикальной направляющей, непосредственно соединена со штанговой колонной снизу, а сверху - колонной насосно-компрессорных труб тягой, выполненной в виде гибкой связи, кроме того, снабжен уравновешивающим контргрузом, размещенным на стойке, расположенной соосно с винтом, причем высота стойки больше длины хода гайки.Known (RU 2133875, published: 07.27.1999) a borehole sucker-rod pump drive containing an electric motor, kinematically coupled two-way screw with a nut, rollers with a traction element, characterized in that the nut is mounted with the possibility of axial movement along a vertical guide, directly connected to rod string from below and from above - tubing string made in the form of a flexible connection; in addition, it is equipped with a balancing counterweight placed on a rack located coaxially with the that, with the rack height is greater than the length of the nut turn.
Недостатками устройства являются: сложность конструкции; необходимость вертикального размещения по меньшей мере приводной части устройства, а также возможность его размещения только вне скважины; невысокая производительность.The disadvantages of the device are: design complexity; the need for vertical placement of at least the drive part of the device, as well as the possibility of its placement only outside the well; low productivity.
Для поршневых насосов, как и для других объемных насосов, характерны пульсации подачи и давления, что является недостатком. Для уменьшения пульсаций несколько поршней располагают в ряд, соединяют их с одним валом, при этом циклы работы должны быть сдвинуты относительно друг друга по фазе на равные углы. Такая конструкция увеличивает поперечные габариты насоса.Piston pumps, as well as other volumetric pumps, are characterized by supply and pressure pulsations, which is a drawback. To reduce ripple, several pistons are arranged in a row, connected to one shaft, and the operation cycles should be shifted relative to each other in phase by equal angles. This design increases the transverse dimensions of the pump.
Для уменьшения пульсаций также используют дифференциальную схему включения насоса. Здесь, за счет соединения между собой основной рабочей и штоковой полостей, происходит нагнетание жидкости и во время прямого хода поршня, и во время обратного хода. Но у таких насосов отсутствует своя клапанная система распределения.To reduce ripple, a differential pump switching circuit is also used. Here, due to the interconnection of the main working and rod cavities, fluid injection occurs both during the forward stroke of the piston and during the reverse stroke. But such pumps do not have their own valve distribution system.
Двухсторонний насос имеет свою клапанную систему распределения. Такие насосы в отличие от насосов одностороннего действия имеют более низкий коэффициент пульсаций, а к.п.д. более высокий.The double-sided pump has its own valve distribution system. Such pumps, unlike single-acting pumps, have a lower ripple coefficient, and the efficiency higher.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание поршневого насоса, обеспечивающего высокие технические показатели (напор, подачу) при низком коэффициенте пульсаций, обладающего незначительными поперечными габаритами, способного функционировать вместе с любым двигателем, позволяющим получать крутящий момент с вала, соответственно обладающего более высоким к.п.д. и автономностью.The problem to which the claimed invention is directed is to create a piston pump that provides high technical indicators (pressure, flow) with a low ripple coefficient, having insignificant transverse dimensions, capable of functioning together with any engine that allows to obtain torque from the shaft, respectively, having more high efficiency and autonomy.
Задача решена за счет использования в конструкции поршневого насоса винтового (привода) механизма, обеспечивающего возможность преобразования однонаправленного вращательного движения ведущего вала в возвратно-поступательное движение двухсторонних поршней в едином корпусе, а также клапанной системы распределения, обеспечивающей возможность равномерного распределения перекачиваемой жидкости или газа. Винтовым механизмом такая возможность достигается за счет использования эффекта заклинивания, в различные одноподвижные винтовые структурные группы при вращении ведущего звена - винта.The problem is solved through the use of a screw (drive) mechanism in the design of a piston pump, which provides the possibility of converting the unidirectional rotational movement of the drive shaft into reciprocating motion of the two-sided pistons in a single housing, as well as a valve distribution system that enables the uniform distribution of the pumped liquid or gas. Such a possibility is achieved by the screw mechanism due to the use of the jamming effect in various single-moving screw structural groups during rotation of the driving link - the screw.
Задача достигается тем, что согласно изобретению поршневой насос содержит корпус с всасывающими и напорными клапанами, внутри которого с возможностью вращения и с возможностью взаимного, относительного вдоль оси корпуса перемещения установлены два двухсторонних поршня, связанных между собой и корпусом винтовым приводом, образованным и представляющим собой установленный, с возможностью вращательного движения, в корпусе, ведущее звено-винт, имеющий угол наклона α1 винтовой линии, связанный образованием винтовой кинематической пары с ведомым звеном - двухсторонним поршнем, посредством отверстия с винтовой нарезкой с углом наклона α1 винтовой линии, выполненного по центру его днища, при этом этот двухсторонний поршень, кроме винтовой нарезки с углом наклона α1 винтовой линии, по центру своего противоположного днища имеет отверстие с винтовой нарезкой с углом наклона α2 винтовой линии, которой он связан образованием винтовой кинематической пары, с выходным звеном-винтом, на свободном конце которого установлен другой двухсторонний поршень, выходное звено-винт имеет, кроме винтовой нарезки с углом наклона α2 винтовой линии, винтовую нарезку с углом наклона α3 винтовой линии, посредством которой он связан образованием винтовой кинематической пары, с корпусом, при этом все винтовые нарезки одного направления, для винтовых линий углы наклона: α3<α1<α2., а линейные размеры винтовых нарезок взаимозависимы перемещениям звеньев.The objective is achieved by the fact that according to the invention, the piston pump comprises a housing with suction and pressure valves, inside of which, with the possibility of rotation and with the possibility of mutual, relative along the axis of the housing movement, two double-sided pistons are installed, connected to each other and the housing by a screw drive, formed and representing an installed , with the possibility of rotational motion, in the housing, a leading link-screw having an inclination angle α 1 of a helix connected by the formation of a helical kinematic pair with yedoma link - two-sided piston through a hole with a screw thread with an angle of inclination α 1 helix, taken along the center of its bottom, while the two-way piston, apart screw thread with an angle of inclination α 1 helix, the keeper its opposite bottom has an opening with screw thread with an angle of inclination α helix 2, which it is connected form a kinematic screw pair, with the output member, the screw, at the free end of which is mounted the other two-way piston-screw output link has kro e screw thread with an angle of inclination α 2 helix screw thread with an angle of inclination α 3 helix, through which it is connected form a helical kinematic pair, with a housing, with all screw threads in one direction, for screw lines inclination angles: α 3 < α 1 <α 2. , and the linear dimensions of the screw threads are interdependent on the movements of the links.
Для снижения трения, увеличения к.п.д. винтовой механизм может быть шарико-винтовым или ролико-винтовым.To reduce friction, increase efficiency the screw mechanism may be a ball screw or roller screw.
Для поддержки и фиксации в корпусе ведущего вала винтового привода, а также обеспечения вращения с наименьшим сопротивлением, восприятия радиальной и осевой нагрузок ведущий вал винтового привода может быть снабжен радиально-упорным подшипником.To support and fix the screw drive in the drive shaft housing, as well as to provide rotation with the least resistance, and to absorb radial and axial loads, the drive shaft of the screw drive can be equipped with an angular contact bearing.
Корпус поршневого насоса может быть выполнен цилиндрическим.The piston pump housing may be cylindrical.
В корпусе поршневого насоса могут быть выполнены каналы для охлаждающей, смазывающей, др. жидкости.In the housing of the piston pump can be made channels for cooling, lubricating, other liquids.
Материалом для изготовления корпуса поршневого насоса может быть сталь.The material for the manufacture of the piston pump housing may be steel.
Материалом для изготовления двухсторонних поршней может служить бронза.Material for the manufacture of double-sided pistons can be bronze.
Двухсторонние поршни могут быть снабжены радиальными уплотнениями.Double-sided pistons can be equipped with radial seals.
На фиг. 1, фиг. 2 схематично представлен поршневой насос в составе насосного агрегата. Насосный агрегат содержит кинематически связанные двигатель 1 и поршневой насос посредством его винтового привода. Двигатель 1 и поршневой насос с винтовым приводом могут быть установлены в одном (общем) корпусе либо на общей раме. Возможно выполнение насосного агрегата, в котором двигатель и поршневой насос с винтовым приводом установлены каждый в своем корпусе. Например, поршневой насос с винтовым приводом может быть установлен в одном корпусе, а двигатель установлен в другом (своем) корпусе или на отдельной раме. Возможно использование поршневого насоса и без применения двигателя. В этом случае, для приведения в движение винтового привода, соответственно поршней, используется мускульная сила.In FIG. 1, FIG. 2 schematically shows a piston pump as a part of a pumping unit. The pump unit contains a kinematically connected
Корпус 3 насоса может быть цилиндрическим и может быть выполнен разъемным в различных вариантах. Например, съемными могут быть обе торцевые крышки или одна из них, корпус может разъединяться в какой-либо плоскости. С поршневым насосом может использоваться любой двигатель, конструкция которого обеспечивает возможность снимать крутящий момент с вала. Это может быть электродвигатель, двигатель, функционирующий посредством жидкости или газа, двигатель внутреннего сгорания и др. В зависимости от исполнения, двигатель 1 может быть снабжен гидрозащитой, другой защитой, либо защита двигателю может быть не нужна. По степени взрывозащищенности электрооборудования может применяться электродвигатель в общепромышленном исполнении либо электродвигатель во взрывозащищенном исполнении.The
Поршневой насос содержит приводную часть и гидравлическую часть. Приводная часть содержит винтовой привод (механизм) для преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней. Гидравлическую часть содержит цилиндр (цилиндрическая проточка выполнена в корпусе 3), двухсторонние поршни, всасывающие и нагнетательные клапаны, может содержать уплотнения поршней, предохранительные клапаны.The piston pump comprises a drive part and a hydraulic part. The drive part contains a screw drive (mechanism) for converting the rotational movement of the shaft into reciprocating motion of the pistons. The hydraulic part contains a cylinder (a cylindrical groove is made in the housing 3), double-sided pistons, suction and discharge valves, may contain piston seals, safety valves.
В случае использования в насосном агрегатеIn case of use in the pump unit
С валом двигателя 1, выходной частью, функционирующей в качестве входного вала, связан винт 2 винтового привода (механизма). Соответственно винт 2 является ведущим в винтовом приводе. Возможно соосное и не соосное соединение вала двигателя 1 с винтом 2. Для передачи крутящего момента с двигателя может использоваться карданная передача, шарнир равных угловых скоростей, зубчатая муфта, ременная передача. Для увеличения срока службы используемая передача может быть герметизирована. Для компенсации динамических нагрузок соединение «вал двигателя 1 - винт 2» может быть снабжено гибкой или упругой муфтой, например, втулочно-пальцевой. Могут применяться эластичные муфты со стороны насоса с защитой, со стороны двигателя с защитой. Также возможно соединение вала двигателя с винтом 2 через редуктор, через редуктор с подогреваемым корпусом. Торцевая крышка (либо перегородка, если двигатель и поршневой насос находятся в едином корпусе) корпуса 3 выполняет функцию опоры выходной части винта 2. Для поддержки и фиксации выходной части винта 2 в корпусе 3, а также обеспечения вращения с наименьшим сопротивлением, восприятия радиальной и осевой нагрузок может применятся радиально-упорный подшипник. Для защиты подшипника, для предотвращения просачивания жидкости, газа, паров на выходной части, функционирующей в качестве вала, с двух сторон подшипника, могут быть установлены уплотнения: механические; с ручной регулировкой; с пружинным нажимом; сальниковые; манжетные; с запорной камерой и указателями утечек.A
В наземных поршневых насосах для предотвращения утечек жидкости в атмосферу к механическому уплотнению может быть добавлено манжетное. Также утечка может быть направлена во всасывающую линию насоса. При этом жидкость, которая в небольшом количестве просачивается через механическое уплотнение, служит смазкой и охлаждает трущиеся детали уплотнения, соответственно, дополнительно подавать масло в уплотнение не требуется.In ground piston pumps, lip seals can be added to the mechanical seal to prevent fluid leakage into the atmosphere. Also, leakage can be directed to the suction line of the pump. In this case, the liquid, which in small amounts seeps through the mechanical seal, serves as a lubricant and cools the friction parts of the seal; accordingly, it is not necessary to additionally supply oil to the seal.
С винтом 2, своей первой винтовой нарезкой 4 (с углом наклона α1 винтовой линии) в отверстии, выполненном по центру днища, связан поршень 5, установленный с возможностью вращения в корпусе 3. Поршень 5 имеет два днища (т.е. является двухсторонним), в центре каждого из которых имеется резьбовое отверстие. Поршень 5 своей второй винтовой нарезкой (с углом наклона α2 винтовой линии) в отверстии, выполненном по центру противоположного днища, связан с винтом 7, имеющим две винтовые нарезки, одна из которых с углом наклона α2 винтовой линиии, другая - α3 винтовой линии. Таким образом, поршень 5 можно представить, как «гайку» с двумя разными винтовыми нарезками. Поршень 5 и винт 7 образуют винтовую кинематическую пару винтовой нарезкой 6 (с углом наклона α2 винтовой линии). Винт 7 и корпус 3 (внутренняя перегородка в корпусе, являющаяся опорой винта 7, имеет резьбовое отверстие по центру, с углом наклона α3 винтовой линии) образуют винтовую кинематическую пару винтовой нарезкой 8. Все винтовые нарезки одного направления, для винтовых линий углы наклона α3<α1<α2, а линейные размеры винтовых нарезок взаимозависимы перемещениям звеньев.A
На свободном конце винта 7 с возможностью вращения относительно корпуса 3 установлен поршень 9. Поршень 9 является двухсторонним и соединен с винтом 7 шарнирно или жестко. В случае шарнирного соединения винт 7 имеет возможность вращения относительно поршня 9. В случае жесткого соединения винт 7 вращается заодно с поршнем 9.A
Для предотвращения (уменьшения) утечки газа, жидкости между поршнями и цилиндром в проточках (канавках), выполненных на цилиндрической части поршней 5 и 9, могут быть установлены радиальные уплотнения. Поршни 5 и 9 в корпусе 3 формируют три камеры «А», «В», «С», которые могут быть соединены напорной магистралью 10. Камеры посредством всасывающих клапанов 11, 12, 13 имеют возможность сообщаться с пространством вне корпуса 3. Клапаны 11, 12, 13 функционируют посредством разрежения в камерах «А», «В», «С». Также эти клапана могут быть снабжены фильтрами и соединены всасывающей магистралью с фильтром на входе. Клапаны 14, 15, 16 функционируют посредством давления в камерах «А», «В», «С», т.е. являются напорными, и обеспечивают возможность сообщения камер с напорной магистралью 10. Для уменьшения радиальных размеров устройства сечения магистралей могут быть выполнены сегментными. Могут применяться всасывающие и нагнетательные патрубки, одинарные, сдвоенные и т.п., выполненные из углеродистой стали, цветных металлов, их сплавов, пластика. Клапаны 14, 15 могут быть расположены в цилиндре таким образом (фиг. 2), что в момент замыкания звеньев поршни перекрывают эти клапана. Тем самым создается замкнутый демпфирующий объем, что способствует снижению динамических нагрузок. Последовательность перемещения поршней, в результате чего происходит изменение объема камер «А», «В», «С», определится кинематикой винтовых пар, с которыми связаны поршни. Для устранения трения скольжения в винтовом механизме (винтовой передаче), последний может быть исполнен шарико-винтовым или ролико-винтовым.To prevent (reduce) leakage of gas, liquid between the pistons and the cylinder in the grooves (grooves) made on the cylindrical part of the
Поршневой насос может быть снабжен предохранительным клапаном, например, пружинным. В нормальном режиме работы он может быть отрегулирован как на номинальное, так и другое рабочее давление. В зависимости от исполнения поршневой насос может быть без гидрозатвора или с гидрозатвором.The piston pump may be equipped with a safety valve, for example, a spring valve. In normal operation, it can be adjusted to both nominal and other operating pressures. Depending on the design, the piston pump can be without a water seal or with a water seal.
В зависимости от области применения поршневой насос может оснащаться обогревом или охлаждением. Для этого гидравлическая часть по конструкции может быть:Depending on the application, the piston pump can be equipped with heating or cooling. For this, the hydraulic part in design can be:
без охлаждения (обогрева) гидравлической части с подводом к цилиндру (к внешней его поверхности) охлаждающей, промывочной или гидрозатворной жидкости;without cooling (heating) the hydraulic part with the supply to the cylinder (to its outer surface) of cooling, flushing or hydrolock fluid;
с охлаждением (обогревом) гидравлической части, с подводом к цилиндру (к внешней его поверхности) промывочной, охлаждающей или гидрозатворной жидкости через каналы, выполненные в корпусе насоса.with cooling (heating) of the hydraulic part, with the supply to the cylinder (to its outer surface) of flushing, cooling or hydrolock fluid through channels made in the pump casing.
Материальное исполнение насосаMaterial design of the pump
К материалам, применяемым для изготовления гидравлической части поршневого насоса, предъявляются следующие требования: высокая механическая прочность; малый коэффициент линейного расширения; высокая коррозионная стойкость; хорошие антифрикционные свойства.The materials used for the manufacture of the hydraulic part of the piston pump have the following requirements: high mechanical strength; low coefficient of linear expansion; high corrosion resistance; good anti-friction properties.
Для изготовления скользящих пар (цилиндр, поршни) возможно применение стали, чугуна, бронзы, сплавов, причем в различных сочетаниях, одна деталь может быть изготовлена из стали или чугуна, а парная ей - из бронзы, и наоборот.For the manufacture of sliding pairs (cylinder, pistons), it is possible to use steel, cast iron, bronze, alloys, and in various combinations, one part can be made of steel or cast iron, and a pair of it can be made of bronze, and vice versa.
Материалы для цилиндра и поршней:Materials for cylinder and pistons:
хромистые стали типа 20X13 или 40X13 ГОСТ 5632-72; хромоникелевые стали типа 12Х18Н10Т ГОСТ 5632-72; серые чугуны СЧ 20, СЧ 15; антифрикционные чугуны АЧК-2, АЧВ-2; кованые углеродистые стали; дуплексные нержавеющие стали; сплав «никель-алюминий-бронза»;chrome steel type 20X13 or 40X13 GOST 5632-72; GOST 5632-72 type 12X18H10T chromium-nickel steels; gray
бронзы: Бр ОФ10-1, Бр ОЦС 6-6-3, Бр АЖ 9-4 и др., серые чугуны СЧ 20, СЧ 15, антифрикционные чугуны АЧК-2, АЧВ-2.bronzes: Br OF10-1, Br OTsS 6-6-3, Br AZh 9-4, etc., gray
Поршни могут иметь покрытие из карбида вольфрама; поршни для воды выполнены с наплавкой 45Ni60. Поршни могут быть выполнены из керамики или с покрытием из керамики.Pistons may have a tungsten carbide coating; pistons for water are 45Ni60 surfaced. Pistons can be made of ceramic or coated with ceramic.
КлапаныValves
Конические. Каждый из них может быть выполнен с направляющей и нагружен пружиной. По конструкции клапана на всасывании и клапана на нагнетании могут быть идентичными, что облегчает обслуживание.Conical. Each of them can be made with a guide and loaded with a spring. By design, the suction valve and the discharge valve can be identical, which facilitates maintenance.
Материалы для клапанов и седел: нержавеющая сталь, например сталь 316.Valve and seat materials: stainless steel, e.g. 316 steel.
Для дозирующих насосов могут применяться шаровые клапаны из нержавеющих сталей.Stainless steel ball valves can be used for metering pumps.
Уплотнение поршней в цилиндреPiston seal in cylinder
За счет размещения поршней и их привода в едином (общем для них) цилиндре поршневой насос способен функционировать и без каких-либо дополнительных уплотнительных элементов между поршнями и цилиндром.Due to the placement of the pistons and their drive in a single (common to them) cylinder, the piston pump is able to function without any additional sealing elements between the pistons and the cylinder.
Для предотвращения (уменьшения) утечки газа, жидкости между поршнями и цилиндром поршни могут быть выполнены с радиальными проточками (канавками, выступами) и снабжены радиальными уплотнениями.To prevent (reduce) leakage of gas and liquid between the pistons and the cylinder, the pistons can be made with radial grooves (grooves, protrusions) and equipped with radial seals.
Материалы и виды уплотнений:Materials and types of seals:
фтор-каучук (FKM);fluorine rubber (FKM);
NBR (бутадиен-нитрильный каучук);NBR (nitrile butadiene rubber);
самонатягивающееся уплотнение поршня двойная сальниковая набивка с мягким уплотнением обратная утечка на стороне всаса материал: ПТФЕ (PTFE); FPM.self-tightening piston seal double stuffing box with soft seal back leak on suction side material: PTFE; FPM
Винтовой привод (механизм) преобразует вращательное движение вала двигателя в поступательное движение поршней. Винтовой привод (винтовой механизм) поршневого насоса допускает возможность вращения винтов 2 и 7 в любую сторону. В зависимости от исполнения, для винтового механизма (передачи винт-гайка) может использоваться резьба: трапецеидальная (при реверсивной нагрузке), упорная (при нереверсивной нагрузке), а также прямоугольная, треугольная, круглая, полукруглая, арочная. Также в зависимости от исполнения резьба может быть правой, левой, одно- и многозаходной, несамотормозящейся.A screw drive (mechanism) converts the rotational motion of the motor shaft into the translational motion of the pistons. The screw drive (screw mechanism) of the piston pump allows the rotation of
Винты 2, 7 могут быть выполнены цельными, либо каждый из них может быть выполнен составным, например, путем свинчивания. Винты могут быть выполнены из сталей 45, 50, У10, 40Х, 40ХГ, 40ХГВ, А40Г, 65Г, и др. с последующей закалкой до твердости HRC 50-55 и шлифованием рабочих поверхностей.
Каждая «гайка» может быть выполнена в виде бронзовой втулки неразъемной или разъемной. Две втулки установлены в тело поршня 5, а одна - в перегородку в корпусе 3 (перегородка также может быть разъемной).Each "nut" can be made in the form of a bronze sleeve one-piece or detachable. Two bushings are installed in the body of the
Втулки могут быть запрессованы или установлены с возможностью относительно быстрого снятия. В последнем случае втулки могут быть зафиксированы в теле поршня и в перегородке корпуса при помощи прижимных винтов или штифтов. Разъемные «гайки» - втулки, разъемная перегородка обеспечивают возможность осуществлять разборку (сборку) быстрее.The bushings can be pressed in or mounted with the possibility of relatively quick removal. In the latter case, the bushings can be fixed in the body of the piston and in the baffle of the housing using clamping screws or pins. Detachable "nuts" - bushings, a split partition provide the ability to disassemble (assembly) faster.
Материал «гайки»: бронзы Бр ОФ10-1, Бр ОЦС 6-6-3, Бр АЖ 9-4 и др., серые чугуны СЧ 20, СЧ 15, антифрикционные чугуны АЧК-2, АЧВ-2.Material of the “nut”: bronzes Br ОФ10-1, Br ОЦС 6-6-3, Бр АЖ 9-4, etc., gray
Также сами поршни, торцевые крышки, перегородки в корпусе 3 могут быть выполнены из этих материалов и без каких-либо втулок.Also, the pistons themselves, end caps, partitions in the
Возможно выполнение винтового механизма шарико-винтовым. В таком случае передача винт-гайка качения образуется шариками, размещенными между винтовыми поверхностями винта и гайки. При вращении винта в одном направлении шарики перекатываются и по обводному каналу в гайке (обводные каналы могут быть выполнены в теле поршня и в перегородке) возвращаются в рабочую зону.It is possible to perform a screw mechanism with a ball screw. In this case, the rolling screw-nut transmission is formed by balls placed between the screw surfaces of the screw and nut. When the screw rotates in one direction, the balls roll over and through the bypass channel in the nut (bypass channels can be made in the piston body and in the baffle) are returned to the working area.
Такая винтовая пара не является самотормозящейся и может применяться как для преобразования вращательного движения в поступательное, так и наоборот. Кроме того, для такой передачи характерны высокие жесткость и точность, возможность полной выборки зазора, возможность работы без смазки, небольшая скорость изнашивания, высокий К.П.Д. Материалом винта может служить сталь 8ХФ, «гайки» - сталь 9ХС, термообработка - поверхностная закалка до твердости HRC 58-62.Such a helical pair is not self-braking and can be used both to convert rotational motion to translational, and vice versa. In addition, such a transmission is characterized by high rigidity and accuracy, the possibility of a complete selection of the gap, the ability to work without lubrication, low wear rate, high KPD The material of the screw can be steel 8XF, nuts - steel 9XC, heat treatment - surface hardening to hardness HRC 58-62.
Функционирование винтового приводаScrew Drive Function
Винтовой привод поршневого насоса представляет собой механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, то есть винтовой механизм, схематично представленный на фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5, фиг. 6, где его функционирование представляется несколькими кинематическими сочетаниями подвижных звеньев.The screw drive of the piston pump is a mechanism for converting rotational motion into reciprocating, that is, a screw mechanism, schematically shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, where its functioning is represented by several kinematic combinations of mobile links.
Такой винтовой механизм содержит ведущее звено-винт 2, установленный с возможностью вращения в опоре (в «левой» торцевой крышке корпуса 3). Винт 2 образует с опорой вращательную кинематическую пару (Вр.КП3-2),Such a screw mechanism comprises a leading link-
α1 - угол наклона винтовой линии винта 2.α 1 - the angle of inclination of the helix of the
С ведущим звеном-винтом 2 посредством винтовой нарезки с углом наклона α1 винтовой линии связано выходное звено - дифференциальная гайка (поршень 5), имеющая(-ий) две винтовые нарезки, где:An output link - a differential nut (piston 5), having (th) two screw threads, is connected to the
α1 - угол наклона винтовой линии гайки (винтовой нарезки поршня 5, "левой" части);α 1 - the angle of inclination of the helix of the nut (helical thread of the
α2 - угол наклона винтовой линии гайки (винтовой нарезки поршня 5, "правой" части).α 2 - the angle of inclination of the helix of the nut (screw thread of the
Гайка (поршень 5) посредством винтовой нарезки с углом наклона α2, винтовой линии связана с выходным звеном-винтом 7, имеющим две винтовые нарезки, одна из которых с углом наклона α2 винтовой линиии, другая - α3 винтовой линии.A nut (piston 5) by means of a screw thread with an angle of inclination α 2 , a helical line is connected to the output link-
Таким образом, гайка (поршень 5) образует первую винтовую кинематическую пару (ВКП2-5) с ведущим звеном-винтом 2 и вторую винтовую кинематическую пару (ВКП5-7) с выходным звеном-винтом 7.Thus, the nut (piston 5) forms the first helical kinematic pair (VKP 2-5 ) with the leading screw-
Винт 7 посредством своей второй винтовой нарезки с углом наклона α3 винтовой линии связан с опорой (с внутренней перегородкой в корпусе, являющейся опорой винта 7), имеющей винтовую нарезку с углом наклона α3 винтовой линии, образуя третью винтовую кинематическую пару (ВКП7-3).The
Все винтовые нарезки одного направления, при этом углы наклона винтовых линий:All screw cuts in one direction, while the angles of inclination of the helix lines:
α3<α1<α2,. Линейные размеры винтовых нарезок взаимозависимы перемещениям звеньев.α 3 <α 1 <α 2 ,. The linear dimensions of the screw threads are interdependent on the movements of the links.
Винтовые кинематические пары могут образовывать между собой различные сочетания, что и позволяет при одностороннем вращении ведущего звена-винта 2 обеспечивать возвратно-поступательные движения выходных звеньев - гайки (поршня 5) и винта 7. Обеспечение возможности преобразования однонаправленного вращательного движения ведущего звена в возвратно-поступательные движения выходных звеньев решено за счет получения возможности при вращении ведущего звена-винта преобразовывать механизм структурно, при использовании эффекта заклинивания, в различные одноподвижные винтовые структурные группы.Kinematic screw pairs can form various combinations between themselves, which allows one-way rotation of the leading screw-
При вращении винта 2 поршень 5 из крайнего положения перемещается на величину хода винта 2 в направлении уменьшения объема камеры «А». За счет этого происходит нагнетание рабочего тела через клапан 14 в магистраль 10. Поршень 5 своей винтовой нарезкой 6 приводит в движение винт 7 с поршнем 9. При этом увеличиваются объемы камер «В» и «С». При увеличении объема камеры «В» идет процесс всасывания рабочего тела в эту камеру через клапан 12. При увеличении объема камеры «С» идет процесс всасывания рабочего тела в эту камеру через клапан 13.When the
Поршень 5 замкнется с винтом 2, тем самым будет образовано вращательное звено (винт - поршень). Вращение поршня 5 преобразуется в поступательные составляющие винта 7 с поршнем 9, камера «С» увеличивается, соответственно, происходит всасывание, камера «В» уменьшается, соответственно, происходит нагнетание. Объем камеры «А» не изменится.The
В конце хода винта 7 поршень 5 и винт 7 замкнутся друг с другом и вместе с поршнем 9 получат поступательную составляющую перемещения, в результате чего будет увеличиваться объем камеры «А», соответственно, будет идти процесс всасывания в эту камеру, объем камеры «С» будет уменьшаться, соответственно, будет идти процесс нагнетания из этой камеры. Объем камеры «В» будет оставаться неизменным.At the end of the stroke of the
Перемещение поршня 5 и винта 7 приведет к замыканию винта 7 на корпус 3. Винт 7, замкнувшись на корпус 3, становится стойкой. С вращением винта 2 поступательная составляющая винтового движения поршня 5 приведет к увеличению объема камеры «В» и уменьшению объема камеры «А». Объем камеры «С» не изменится. Далее циклы повторяются.Moving the
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115541A RU2643881C1 (en) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Piston pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017115541A RU2643881C1 (en) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Piston pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2643881C1 true RU2643881C1 (en) | 2018-02-06 |
Family
ID=61173861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017115541A RU2643881C1 (en) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Piston pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2643881C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796712C1 (en) * | 2023-03-30 | 2023-05-29 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д.Шашина | Rod pump for oil production from wells with wash-over of mechanical impurities |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105196C1 (en) * | 1995-04-12 | 1998-02-20 | Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" | Pumping unit (versions) |
RU2133875C1 (en) * | 1998-01-05 | 1999-07-27 | Акционерная нефтяная компания Башнефть | Well sucker-rod pump drive |
CN1415858A (en) * | 2002-10-29 | 2003-05-07 | 李华林 | Electric oil-immersed plunger pump |
CN2906131Y (en) * | 2006-06-13 | 2007-05-30 | 大庆油田有限责任公司 | Ground driving gear of direct-drive type screw pump without retarder |
RU2449171C2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-04-27 | Николай Валентинович Степанов | Pumping unit |
RU2482332C1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" (ОАО "ТатНИИнефтемаш") | Beamless pumping unit |
-
2017
- 2017-05-02 RU RU2017115541A patent/RU2643881C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2105196C1 (en) * | 1995-04-12 | 1998-02-20 | Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" | Pumping unit (versions) |
RU2133875C1 (en) * | 1998-01-05 | 1999-07-27 | Акционерная нефтяная компания Башнефть | Well sucker-rod pump drive |
CN1415858A (en) * | 2002-10-29 | 2003-05-07 | 李华林 | Electric oil-immersed plunger pump |
CN2906131Y (en) * | 2006-06-13 | 2007-05-30 | 大庆油田有限责任公司 | Ground driving gear of direct-drive type screw pump without retarder |
RU2449171C2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-04-27 | Николай Валентинович Степанов | Pumping unit |
RU2482332C1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-05-20 | Открытое акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" (ОАО "ТатНИИнефтемаш") | Beamless pumping unit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796712C1 (en) * | 2023-03-30 | 2023-05-29 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д.Шашина | Rod pump for oil production from wells with wash-over of mechanical impurities |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5013219A (en) | Positive displacement piston pump | |
US8696337B2 (en) | Plunger type water pump | |
RU2683005C2 (en) | External gear pump integrated with two independently driven prime movers | |
EA022650B1 (en) | Device with rotary pistons | |
US3958901A (en) | Axial piston pump | |
KR20210102391A (en) | Lobe pump with inner bearing | |
RU2643881C1 (en) | Piston pump | |
US20090107328A1 (en) | Reciprocating Pump | |
RU2654560C1 (en) | Plunger unit | |
EP0207212A1 (en) | Double acting diaphragm pump | |
RU195413U1 (en) | GEAR PUMP | |
US8133036B2 (en) | Fluid powered motor | |
KR101342001B1 (en) | Automatic pneumatic piston pumps | |
CN107120254B (en) | Drilling apparatus | |
CN113107799B (en) | Piston pump suitable for high-pressure cleaning equipment | |
CN111520306B (en) | Novel power reciprocating mud pump | |
RU2739103C1 (en) | Three-piston drilling machine of unilateral action | |
KR20090014797A (en) | Pressure recovery mechanism using hydrostatic power transmission | |
CN205559819U (en) | Hydraulic pressure weight butterfly valve | |
US11486372B2 (en) | Rotary barrel pump having separate guiding means and centering means for the barrel | |
EP0835384B1 (en) | Hydraulic rotary activator | |
CN104981607A (en) | Hydraulic gear motor, gear pump and gearbox with continuously variable parameters | |
CA2992209C (en) | Torque absorber for absorbing a torque and an apparatus comprising such a torque absorber | |
US11703063B2 (en) | Pump gland with rotary dynamic seal | |
US11788505B2 (en) | Hydraulic assembly device, system and method |