SU883563A1

SU883563A1 - Bore-hole centrifugal pump valve mechanism

Info

Publication number: SU883563A1
Application number: SU792856266A
Authority: SU
Inventors: Юрий Константинович Рейсбих; Игорь Семенович Черников
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1981-11-23

Description

(54) КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ СКВАЖИННОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА(54) VALVE MECHANISM WELL CENTRIFUGAL PUMP

II

Изобретение относитс к гидромашиностроению , более конкретно к устройствамдл запуска и надежной эксплуатации скважинных центробежных насосов в системах водоснабжени и водопонижени .The invention relates to hydraulic engineering, more specifically to devices for starting and reliable operation of downhole centrifugal pumps in water supply and dewatering systems.

Известен клапанный механизм скважинного центробежного насоса, содержащий корпус со сливными окнами и размещенные в нем запорный элемент, перекрывающий сливные окна при работе насоса, стаканообразный золотник, перекрывающий его радиальные отверсти в корпусе при неработающем насосе, и демпферную камеру /.Known valve mechanism downhole centrifugal pump, comprising a housing with drain Windows and placed in it, the locking element, overlapping the drain window when the pump is running, glass-shaped spool, blocking its radial holes in the housing when the pump is not working, and the damper chamber.

Недостатком известного механизма вл етс недостаточна надежность его работы .A disadvantage of the known mechanism is the lack of reliability of its operation.

Известен также клапанный механизм скважиннрго центробежного насоса, содержащий корпус со сливными окнами и размещенные в нем запорный элемент, перекрывающий сливные окна при работе насоса , неподвижный направл |Ьщнй цилиндр, установленный на выходе последнего и снабженный радиальными отверстн мн, стаканообразный золотник, телескопически св занный с направл ющим цилиндром и перекрывающий его радиальные отверсти прчAlso known is the valve mechanism of a centrifugal borehole pump, comprising a housing with drain windows and a locking element housed therein, blocking the drain windows when the pump is in operation, a fixed direction | guide cylinder and radial holes overlapping it

неработающем насосе, и демпферную камеру , в которой размещен поршень, снабженный дроссельным каналом, и св занный с запорным элементом н золотником 2.an inoperative pump; and a damper chamber in which a piston is placed, provided with a throttle channel, and associated with the locking element on the spool 2.

Однако известный клапанный механизм не обеспечивает плавное нарастание подачн насоса в процессе запуска, также невысока его надежность. Кроме того, известный механизм не обеспечивает гашени гидравлического удара при резкой остановке насоса. Цель изобретени - улучшение условий J- запуска насоса и повышение надежности. Поставленна цель достигаетс тем, что золотник расположен коаксиально направл ющему цилиндру, радиальные отверсти размещены в несколько р дов по высоте последнего, а демпферна камера выполнена J5 герметичной и заполнена жидкостью, не смещивающейс с перекачиваемой средой.However, the known valve mechanism does not provide a smooth increase of the pump inlet during the start-up process, its reliability is also low. In addition, the known mechanism does not provide damping of a water hammer when the pump stops abruptly. The purpose of the invention is to improve the conditions of J-pump start and increase reliability. The goal is achieved by the fact that the spool is located coaxial to the guide cylinder, the radial holes are placed in several rows in height of the latter, and the damper chamber is made J5 sealed and filled with fluid that does not move with the fluid being pumped.

Кроме того, дл гашени гидравлического удара при остановках насоса, запорный элемент подпружинен и св зан с поршием и золотником с возможностью относительного го осевого перемещени .In addition, to dampen the water hammer when the pump is stopped, the locking element is spring-loaded and connected to the piston and slide valve with the possibility of relative axial movement.

На фиг. представлен продольный разрез клапанного механизма в исходном положении при выключенном насосе; на фнг. 2 -FIG. presents a longitudinal section of the valve mechanism in the initial position with the pump off; on fng. 2 -

то же, в рабочем положении (при работающем насосе).the same, in the working position (with the pump running).

Клапанный механизм скважинного центробежного насоса 1 содержит корпус 2 со сливными окнами 3 и размещенные в нем запорный элемент 4, перекрывающий сливные окна 3 при работе насоса 1, неподвижный направл ющий цилиндр 5; установленный на выходе последнего и снабженный радиальными отверсти ми 6, стаканообразный золотник 7, телескопически св занный с направл ющим цилиндром 5 и перекрывающий его радиальные отверсти 6 при неработающем насосе , и демпферную камеру 8, в которой размещен порщень 9, снабженный дроссельным каналом 10 и св занный с запорным элементом 4 и золотником 7. Золотник 7 расположен коаксиально направл ющему цилиндру 5,. радиальные отверсти 6 размещены в несколько р дов по высоте последнего, а демпферна камера 8 выполнена герметичной и заполнена жидкоетью , не смещивающейс с перекачиваемой средой: Запорный элемент 4 посредством пружины 1 подпружинен и св зан с поршнем 9 и золотником 7 с возможностью относительного осевого перемещени .The valve mechanism of the downhole centrifugal pump 1 includes a housing 2 with drain ports 3 and a locking element 4 housed therein, blocking the drain ports 3 during pump 1 operation, a fixed guide cylinder 5; mounted at the outlet of the latter and provided with radial holes 6, a glass-shaped spool 7, telescopically connected with the guide cylinder 5 and blocking its radial holes 6 when the pump is not running, and the damper chamber 8 in which the piston 9 is placed, equipped with a throttle channel 10 and its This valve is fitted with a locking element 4 and a spool 7. The spool 7 is located coaxial to the guide cylinder 5 ,. the radial holes 6 are arranged in several rows in height of the latter, and the damper chamber 8 is sealed and filled with fluid that does not move with the pumped medium: The locking element 4 is spring-loaded and connected to the piston 9 and the spool 7 with relative axial displacement.

Корпус 2 в верхней части присоединен к колонне подъемных труб 12, а неподвижный направл ющий цилиндр 5посредством присоединительного элемента 13 - к напорному патрубку 4 насоса 1. При этом внутренние диаметры направл ющего цилиндра 5 и подъемных труб 12 равны между собой.The housing 2 in the upper part is connected to the column of the lifting pipes 12, and the stationary guide cylinder 5 by means of the connecting element 13 is connected to the discharge port 4 of the pump 1. The inner diameters of the guide cylinder 5 and the lifting pipes 12 are equal to each other.

Порщень 9 св зан с золотником 7 и запорным элементом 4 посредством щтока 15, а в запорном элементе 4 выполнены проходные отверсти 16.The piston 9 is associated with the spool 7 and the locking element 4 by means of a rod 15, and through-holes 16 are formed in the locking element 4.

Насос 1 с присоединенным к нему клапанным механизмом на колонне труб 12 устанавливаетс в обсадной колонне 17 скважины .A pump 1 with a valve mechanism attached thereto on a string of pipe 12 is installed in the casing 17 of the well.

Клапанный механизм работает следую цим образом.. .The valve mechanism works as follows.

На поверхности перед спуском заполн ют демпферную камеру 8 жидкостью, не смещивающейс с перекачиваемой средой, и устанавливают порщень 9 в крайнее нижнее положение. После этого насос 1с клапанным механизмом и колонной подъемных труб 12 спускают в скважину и устанавливают в обсадной колонне 17. В это врем золотник 7 находитс в крайнем нижнем положении и перекрывает радиальные отверсти 6 направл ющего цилиндра 5, разобща таким образом напорный патрубок 14 насоса с полостью колонны подъемных труб 12.On the surface, before descending, the damper chamber 8 is filled with a liquid that is not displaced with the pumped medium, and the piston 9 is set to its lowest position. After that, the pump 1c with the valve mechanism and the lifting string column 12 is lowered into the well and installed in the casing 17. At this time, the spool 7 is in its lowest position and blocks the radial holes 6 of the guide cylinder 5, thus separating the pump discharge port 14 with the cavity lifting pipe columns 12.

При включении насоса I, давление рабочей среды, соответствующее напору насоса 2 при нулевой подаче, через отверсти 6 в направл ющем цилиндре 5 передаетс во внутреннюю полость золотника 7, вследствие чего он вместе со штоком 15 начинает перемещатьс вверх по наружной поверхности направл юи1его цилиндра 5. Скорость егоWhen the pump I is turned on, the pressure of the working medium corresponding to the pressure of the pump 2 at zero flow through the holes 6 in the guide cylinder 5 is transferred to the internal cavity of the spool 7, as a result of which it, together with the rod 15, begins to move upwards on the outer surface of the directional cylinder 5. His speed

перемещени ограничена за счет перетока жидкости, заполн ющей демпферную камеру 8, через дроссельный канал 10 поршн 9. Вместе с золотником 7 и штоком 15 перемещаетс запорный элемент 4 с пружиной П. По истечении некоторого времени, определ емого скоростью перемещени золотника 7 и рассто нием до нижнего р да отверстий б в направл ющем цилиндре 5, и необходимого дл пуска насоса I в режиме нулевой подачи, золотник 7 начинает от ( крывать отверсти 6 в направл ющем циI линдре 5. К этому моменту запорный элемент 4 перекрывает сливные окна 3 в кор-. пусе 2. При дальнейшем движении золотника 7 по направл ющему цилиндру 5 (фиг. 2) открываютс последующие, вышеs лежащие р ды отверстий 6, за счет чего происходит пл,авное нарастание подачи насоса I до максимальной эксплуатационной величины, определ емой характеристикой внешней сети. При этом рабоча среда пе . ремещаетс из направл ющего цилиндра 5 через отверсти 6 по кольцевому каналу, образованному внешней поверхностью золотника 7и внутренней поверхностью корпуса 2 и, далее, через отверсти 16 в запорном элементе 4 в подъемные трубы 12.movement is limited due to the flow of fluid filling the damping chamber 8 through the throttle channel 10 of the piston 9. Together with the spool 7 and the stem 15, the locking element 4 moves with the spring P. After some time, determined by the speed of movement of the spool 7 and the distance to the lower row of holes b in the guide cylinder 5, and the pump I required for starting the pump in zero flow mode, the spool 7 starts from (covering the holes 6 in the guide cylinder I 5. In this moment the locking element 4 blocks the drain holes 3 in the box . P whisker 2. Upon further movement of the spool 7 in the guide cylinder 5 (Fig. 2), subsequent, higher lying rows of holes 6 are opened, due to which a flat, pump I to feed up to the maximum operational value, determined by the external network characteristic, occurs. The working medium ne then moves from the guide cylinder 5 through the openings 6 through the annular channel formed by the outer surface of the spool 7 and the inner surface of the body 2 and, further, through the openings 16 in the locking element 4 to the lifting pipes 12.

При выключении насоса 1 и последующем резком снижении его напора, давление в полости золотника 7 также резко снижаетс .When you turn off the pump 1 and the subsequent sharp decrease in its pressure, the pressure in the cavity of the valve 7 also decreases sharply.

.За счет сил веса и упругости пружины 11 золотник 7 начинает опускатьс , ослабл при этом силу прижати запорного элемента 4 к корпусу 2 в зоне сливных окон 3. По вл юща с , волна повышенного давлени , образованна в результате обратного тока рабочей среды в подъёмньтх трубах 12,Due to the forces of weight and elasticity of the spring 11, the spool 7 begins to fall, weakening the force of pressing the locking element 4 against the housing 2 in the area of the drain ports 3. The resulting increased pressure wave formed as a result of the reverse flow of the working medium in the lifting pipes 12,

J воздействует на запорный элемент 4, который ,сжима пружину 11, откроет сливные окна 3, ускорив при этом движение золотника 7. Через открывшиес сливные окна 3 сбрасываетс рабоча среда, гас тем самым гидравлический удар. При полном опускании золотника 7 все отверсти 6 в направл ющем цилиндре 5 вновь перекрыты, и клапанный механизм возвращаетс в исходное положение. .J acts on the locking element 4, which, compressing the spring 11, will open the drain ports 3, thus accelerating the movement of the spool 7. The working medium is discharged through the opened drain windows 3, thus extinguishing hydraulic shock. When the valve 7 is fully lowered, all the holes 6 in the guide cylinder 5 are again blocked, and the valve mechanism returns to its original position. .

Применение клапанного механизма позвол ет осуществл ть запуск и работу скважинных электронасосов без присутстви обслуживающего персонала и создает услови дл полной автоматизации повторных запусков электронасосов в системах водопонижени и, особенно, водоснабжени .The use of a valve mechanism allows the start-up and operation of downhole electropumps without the presence of maintenance personnel and creates the conditions for fully automating the restarting of electropumps in systems of dewatering and, especially, water supply.

Claims

Invention Formula

. The valve mechanism of a downhole centrifugal pump, comprising a housing with drain windows and a locking element housed therein, blocking the drain windows during pump operation, fixed on