SU1716191A1

SU1716191A1 - Well diaphragm pump

Info

Publication number: SU1716191A1
Application number: SU894648485A
Authority: SU
Inventors: Александр Васильевич Лягов; Байрак Закиевич Султанов; Анатолий Иосифович Кравцов; Иван Нилович Конюхов; Александр Робертович Брот; Лев Иванович Коротков
Original assignee: Уфимский Нефтяной Институт
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к технике подъема жидкости из скважин, а именно к объемным погружным насосам, и может быть использовано при эксплуатации нефт ных скважин. Целью изобретени вл етс повышение производительности насоса. Сква- жинный диафрагменный насос включает корпус 1 с картером, в котором соосно расположен кулачковый вал 4, диафрагмы 7, установленные в расточных корпусах по обе стороны кулачкового вала и образующие насосные камеры, св занные с наружным пространством корпуса через всасывающие клапаны 11 и коллектором с нагнетательными клапанами 14. Нагнетательный коллектор 13 выполнен в виде двух каналов в корпусе, параллельных его оси. Каждый канал гидравлически св зан с одной группой рабочих камер, образованных диафрагмами , установленными по одну сторону кулачкового вала, и снабжен нагнетательным клапаном 14. Кулачки 6 выполнены с возможностью радиального перемещени относительно кулачкового вала 4 и снабжены радиальными и осевыми каналами, соедин ющими их наружную поверхность с полостью , образованной валом и кулачком. Во внутренних радиальных каналах кулачков размещены подпружиненные плунжеры с возможностью перемещени и перекрыти осевых каналов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л СThe invention relates to the technique of lifting fluid from wells, namely, to volumetric submersible pumps, and can be used in the operation of oil wells. The aim of the invention is to improve the performance of the pump. The downhole diaphragm pump includes a housing 1 with a crankcase, in which the cam shaft 4 is coaxially located, diaphragms 7 installed in the boring housings on both sides of the camshaft and forming pump chambers connected to the outer space of the housing through suction valves 11 and a manifold with injection valves 14. The discharge manifold 13 is made in the form of two channels in the housing, parallel to its axis. Each channel is hydraulically connected to one group of working chambers formed by diaphragms mounted on one side of the camshaft and equipped with an injection valve 14. The cams 6 are radially displaceable relative to the camshaft 4 and provided with radial and axial channels connecting their outer surface with a cavity formed by a shaft and cam. In the inner radial channels of the cams there are spring-loaded plungers with the ability to move and overlap the axial channels. 2 hp f-ly, 4 ill. (Ls

Description

Изобретение относитс к технике пода-; .. -., ема скважинной жидкости, а именно к объемным погружным насосам.The invention relates to a feeding technique; .. -., ema well fluid, namely to volumetric submersible pumps.

Известны погружные диафрагменные. насосы 1, включающие корпус, диафрагмы, клапаны и преобразователь движени .Known submersible diaphragm. pumps 1, including a housing, diaphragms, valves, and a motion transducer.

К недостаткам известных конструкций следует отнести то, что их применение ограничено малодебитными скважинами, из-за ограниченной подачи.The disadvantages of the known structures include the fact that their use is limited to low-yield wells, due to the limited flow.

Наиболее близким по технической сущности вл етс диафрагменный насос, прин тый за прототип, включающий цилиндрический корпус с картером, в котором расположен кулачковый вал, диафраг- The closest in technical essence is a diaphragm pump, adopted for a prototype, including a cylindrical body with a crankcase in which a camshaft is located, a diaphragm

мы установленные в расточках корпуса по обе стороны кулачкового вала и образующие насосные камеры, св занные с наружным пространством корпуса через всасывающие клапаны и коллектором с нагнетательными клапанами.we are installed in the bore of the housing on both sides of the camshaft and forming pump chambers connected to the outer space of the housing through suction valves and a manifold with pressure valves.

К недостаткам прототипа следует отнести небольшую производительность и соот- ветственно ограниченность применени (малодебитными скважинами).The disadvantages of the prototype include low productivity and, accordingly, limited use (low-yield wells).

Целью изобретени вл етс повышение производительности насоса за счет увеличени числа диафрагм.The aim of the invention is to increase pump performance by increasing the number of diaphragms.

Цель достигаетс тем. что нагнетательный коллектор выполнен в виде двух канаXIThe goal is achieved by those. that the discharge manifold is made in the form of two kanaXI

jtjt

О ЮO u

лов в корпусе, параллельных его оси, причем каждый канал гидравлически св зан с одной группой рабочих камер, образованных диафрагмами, установленными по одну сторону кулачкового вала, и снабжен нагнетательным клапаном. При этом кулачки выполнены с возможностью радиального перемещени относительно кулачкового вала и снабжены радиальными и осевыми каналами , соедин ющими их наружную поверхность с полостью, образованной валом и кулачком. Во внутренних радиальных каналах кулачков размещены подпружиненные плунжеры с возможностью перемещени и перекрыти осевых каналов.fishing in the housing parallel to its axis, each channel being hydraulically connected with one group of working chambers formed by diaphragms mounted on one side of the camshaft, and provided with a discharge valve. In this case, the cams are made with the possibility of radial movement relative to the camshaft and are provided with radial and axial channels connecting their outer surface with the cavity formed by the shaft and the cam. In the inner radial channels of the cams there are spring-loaded plungers with the ability to move and overlap the axial channels.

Анализ прототипа и изобретени указывает на наличие новых признаков: нагнетательный коллектор выполнен в виде двух каналов в корпусе параллельных его оси; в выполнении гидравлической св зи нагнетательного коллектора с рабочими камерами диафрагм; кулачки выполнены подвижными относительно кулачкового вала; кулачки снабжены радиальными каналами, в которых размещены подпружиненные плунжеры с возможностью перемещени и перекрыти осевых каналов.Analysis of the prototype and invention indicates the presence of new features: the discharge manifold is made in the form of two channels in a housing parallel to its axis; in the implementation of the hydraulic connection of the injection manifold with the working chambers of the diaphragms; cams are movable relative to the camshaft; The cams are provided with radial channels in which spring-loaded plungers are placed with the possibility of moving and closing off axial channels.

Анализ известных аналогичных конструкций и изобретени показывает, что количество диафрагм, у известных конструкций ограничено и не.превышает двух, в изобретении - практически не ограничено. При этом достигаетс повышение производительности насоса за счет увеличени числа диафрагм.Analysis of the known similar structures and inventions shows that the number of diaphragms, in known structures is limited and does not exceed two, in the invention it is practically unlimited. This results in an increase in pump performance by increasing the number of diaphragms.

На фиг. 1, фиг. 2 показаны сечени насоса по А-А и Б-Б; на фиг. 3 (а,б,в,г) - варианты исполнени кулачков, f родольный разрез; на фиг. 4 - сечени конструкции по В-В и Г-Г.FIG. 1, fig. 2 shows sections of the pump along A-A and BB; in fig. 3 (a, b, c, d) are cams, f is a parental section; in fig. 4 - sections of the construction according to В-В and Г-Г.

Конструкци состоит из корпуса 1, картера 2, в котором размещены преобразователь движени 3, включающий кулачковый вал 4. посаженный на подшипниках 5 в корпусе 1, и кулачки 6, взаимодействующие с диафрагмами 7, установленными в карманах 8 корпуса 1 и закрепленными крышками 9, снабженными пружинами 10, всасывающих подпружиненных клапанов 11, установленных в крышке 9, рабочих камер 12, причем кажда образована внутренней поверхностью крышки 9 и диафрагмой 7, и сформированы в две группы, сообщенные с областью нагнетани нагнетательными ка- валзми 13, снабженными клапанами 14 и выполненными в корпусе параллельно его оси, образующими нагнетательный коллектор 15, предохранительного поршн 16, установленного с возможностью перемещени по нагнетательной линии 13,The design consists of a housing 1, a crankcase 2 in which a motion converter 3 is placed, including a cam shaft 4. seated on bearings 5 in housing 1, and cams 6 interacting with diaphragms 7 mounted in pockets 8 of housing 1 and fixed with covers 9, fitted with springs 10, suction spring-loaded valves 11 installed in the lid 9, working chambers 12, each being formed by the inner surface of the lid 9 and the diaphragm 7, and formed into two groups communicated with the injection area by the injection calamies 13, nabzhennymi valves 14 and formed in the body parallel to its axis, forming a discharge manifold 15, the safety piston 16 mounted for movement on the discharge line 13,

подпружиненного клапана 17 размещенного в теле предохранительного поршн 16, срезной шайбы 18, фиксирующей предохранительный поршень 16 и зажатой междуspring-loaded valve 17 placed in the body of the safety piston 16, shear washer 18, fixing the safety piston 16 and clamped between

корпусом 1 и переводником 19, привинченным к корпусу 1, отверсти 20, выполненного в теле переводника 19,housing 1 and the sub 19, screwed to housing 1, holes 20, made in the body of the sub 19,

Конструкции кулачков 6, представленные на фиг. 3 (а,б,в,г), состо т из собственноThe designs of the cams 6 shown in FIG. 3 (a, b, c, d), consists of the actual

0 кулачка б с радиальным пазом 21, плунжера 22, закрепленного одной или двум пружинами 23 в радиальном пазу 21, кулачка 6, подвижных клапанов в теле кулачка 6; 24 - дл поступлени масла в радиальный паз 210 cam b with a radial groove 21, a plunger 22 fixed to one or two springs 23 in a radial groove 21, a cam 6, movable valves in the body of the cam 6; 24 - for entering oil into radial groove 21

5 кулачка б и 25 - дл подачи масла на рабочую поверхность трени 26 диафрагмы 7.5 cams b and 25 - for supplying oil to the working surface of friction 26 of the diaphragm 7.

Устройство работает следующим образом ,The device works as follows

При вращении кулачкового вала 4 кулачBy rotating the cam shaft 4 cam

0 ки 6 периодически взаимодействуют с рабочей поверхностью трени 26 диафрагмы 7, отгиба ее в максимальной точке на величину эксцентриситета (фиг.Зб). За счет уменьшени рабочей камеры 12 добываема 0 ki 6 periodically interact with the working surface of the friction 26 of the diaphragm 7, bending it at the maximum point by the amount of eccentricity (fig.Zb). By reducing the working chamber 12 is mined

5 жидкость поступает по нагнетательному коллектору 15 и нагнетательным каналам 13 за клапаном 14. Всасывание происходит за счет сокращени объема добываемой жидкости в рабочей камере .12, нагнетательном5, the fluid enters the discharge manifold 15 and the discharge channels 13 behind the valve 14. Suction occurs by reducing the volume of produced fluid in the working chamber .12, the discharge

0 коллекторе 15 и нагнетательном канале 13 после такта нагнетани , Работа другой (или других, если установлено большее число диафрагм ) диафрагмы 7 осуществл етс аналогично .0, the collector 15 and the discharge channel 13 after the pumping stroke. The operation of the other (or other, if a larger number of diaphragms is installed) diaphragm 7 is carried out similarly.

5 Асимметричное расположение кулачков 6 уравновешивает нагрузки на кулачковый вал 4, а смещение рабочих циклов нагнетани позвол ет компенсировать изменение объема масла, заполн ющего картер 2, не0 работающей (неработающими, если установлено большее число диафрагм) диафрагмой 7.5 The asymmetrical arrangement of the cams 6 balances the loads on the camshaft 4, and the displacement of the injection work cycles allows to compensate for the change in the volume of oil filling the crankcase 2, which is not working (not working if a larger number of diaphragms is installed) with a diaphragm 7.

При увеличении давлени в колонне на- сосно-компрессорныхтруб больше допусти5 мого предохранительный поршень 16 срезает шайбу 18 и перемещаетс вниз, со- о.бща посредством отверсти 20 нагнетательную линию насоса со всасывающей. Жидкость из полости С через подпружинен0 ный клапан 17 перетекает в пространство над предохранительным поршнем 16, Применение предохранительного поршн 16 позвол ет предупредить преждевременный выход из стро диафрагм 7 и повысить срокAs the pressure in the column of the pump-compressor pipe exceeds the allowable one, the safety piston 16 cuts the washer 18 and moves downward, coaxially, through the opening 20, the discharge line of the pump from the suction side. The fluid from the cavity C through the spring-loaded valve 17 flows into the space above the safety piston 16. The use of the safety piston 16 allows you to prevent premature failure of diaphragms 7 and increase the life

5 службы устройства.5 device service.

Одна из возможных конструкций кулач- кз представлена на фиг. За. При. вращении кулачка 6 центробежными силами он удерживаетс в крайнем положении. При взаимодействии с рабочей поверхностью трени One of the possible structures of the cam-kz is shown in FIG. Behind. At. when the cam is rotated by 6 centrifugal forces, it is held in the extreme position. When interacting with the friction work surface

26 диафрагмы 7 кулачок 6 перемещаетс на величину X (фиг. 36) перекрыва подвижный канал 24, вытесн ет масло из радиального паза 21 кулачка 6 по подвижному каналу 25 на рабочую поверхность трени 26 диафраг- мы 7. При прохождении точки контакта центробежна сила вернет кулачок 6 в исходное положение. По подвижному каналу 24 возместитс объем масла в радиальном пазу 21 кулачка 6. Дл регулировани объема масла, поступающего на рабочую поверхность трени 26 диафрагмы 7, или при незначительной величине центробежной силы, недостаточной дл возврата кулачка 6 в крайнее положение, возможно установле- ние пружины 23 (фиг. Зв)..26 of the diaphragm 7, the cam 6 moves by an amount X (FIG. 36) closing the movable channel 24, displaces the oil from the radial groove 21 of the cam 6 through the movable channel 25 to the working surface of the friction 26 of the diaphragm 7. When passing the point of contact, the centrifugal force returns the cam 6 to the starting position. The movable channel 24 will compensate for the amount of oil in the radial groove 21 of the cam 6. To adjust the volume of oil entering the working surface of the friction 26 of the diaphragm 7, or with a small amount of centrifugal force insufficient to return the cam 6 to the extreme position, it is possible to install the spring 23 (Fig. Sound) ..

На фиг. Зг представлен вариант конструктивного исполнени кулачка 6 с установлением дополнительного плунжера 22 с возможностью инерционно-колебательно- го движени . Под действием центробежных сил колеблющийс плунжер 22 подает масло по подвижному каналу 25 на рабочую поверхность трени 26 диафрагмы 7, а по подвижному каналу 24 возмещаетс израс- ходованный объем масла в радиальном пазу 21 кулачка 6.FIG. Zg is a variant of the design of the cam 6 with the installation of an additional plunger 22 with the possibility of inertial oscillatory motion. Under the action of centrifugal forces, the oscillating plunger 22 delivers oil through the movable channel 25 to the working surface of the friction 26 of the diaphragm 7, and through the movable channel 24 it compensates for the volume of oil consumed in the radial groove 21 of the cam 6.

Применение изобретени позвол ет повысить работоспособность, увеличить производительность, значительно упро- стить изготовление и сборку скважинных .диафрагменных насосов, качественно улучшить ремонтопригодность устройства.The application of the invention allows to increase the operability, increase productivity, greatly simplify the manufacture and assembly of borehole diaphragm pumps, and qualitatively improve the maintainability of the device.

Claims

1. A borehole diaphragm pump, comprising a housing with a crankcase, in which a camshaft is located coaxially, diaphragms installed in the bores of the housing on both sides of the camshaft and forming pump chambers connected to the outer space of the housing through suction valves and a collector — with pneumatic valves, so that, in order to increase pump performance by increasing the number of diaphragms, the discharge manifold is made in the form of two channels in the housing, parallel to its axis, each channel l hydraulically coupled to one group of working chambers formed by the diaphragms mounted on one side of the cam shaft and is provided with a discharge valve.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the cams are configured to radially move relative to the camshaft and are provided with radial and axial channels connecting their outer surface with a cavity formed by the shaft and cam.

3. The pump according to claim 2, which is distinguished by the fact that spring-loaded plungers are arranged in the inner radial channels of the cams with the possibility of moving and closing off the axial channels.

"L

FIG ..

BA 15

YU

ЈL§15

Fig. 3

Yu

FIG. but

Editor - Y.ol yes

Compiled by A.L gov Tehred M. Morgenthal

M

15

FIEM $

Proofreader L. Patay