Claims (2)
Поставленна цель достигаетс тем, что в направл ющей втулке золотника выполнены две пары радиальных каналов, осевое рассто ние между которыми в каждой паре равно ширине окон золотника, а осевое рассто ние между крайними каналами равно длине одной из головок золотника, причем в направл ющей втулке выполнены осерадиальные каналы дл св зи радиальных каналов с управл ющими камерами пилота, а пилот выполнен с головками одинакового диаметра по концам и снабжен каналами дл св зи его торцовых полостей с верхней полостью цилиндра двигател . На фиг. 1 представлено взаимное положение порщн двигател , пилота и золотника при движении поршн вверх; на фиг. 2 - то же, при движении порщн вниз. Двигатель содержит корпус 1, спускаемый или сбрасываемый в скважину, цилиндр 2, порщень 3, золотниковое устройство 4, расположенное над верхней полостью цилиндра 2 двигател . Золотниковое устройство 4 содержит многоголовочный золотник с малой головкой 5 и больщой головкой 6. Внутри нижней части больщой головки 6 имеетс камера 7, св занна с управл ющей камерой 8 под больщой головкой 6 каналом 9. Золотниковое устройство имеет окна 10, 11 и 12. Длины окон 10 камеры малой головки золотника, окон 11 камеры малой головки золотника, окон 12, раздел ющих больщую головку 6 золотника на два равных по длине участка, и уплотн ющего по ска 13 в золотнике одинаковы. Золотниковое устройство 4 в больщой головке 6 имеет цилиндрическую расточку, в которую входит направл юща втулка 14. Внутри направл ющей втулки 14 размещен пилот 15 с т гой 16, вход щей во внутреннюю полость порщн 3. Пилот 15 имеет по концам две головки 17 и 18 малого одинакового диаметра, третью головку 19 несколько больщего диаметра и четвертую 20 еще больщего диаметра. В пилоте 15 имеетс центральный канал 21 дл св зи его торцевых полостей с верхней полостью цилиндра, обеспечивающий равенство давлений по обоим концам пилота. Камера 22 под малой головкой 5 золотника соединена с полостью низкого давлени 23. В корпусе 1 имеетс кольцевой канал 24, соедин ющий верхнюю полость цилиндра 2 с камерой золотникового устройства 4, и кольцерой канал 25, соедин ющий нижнюю полость цилиндра 2 двигател с камерой 22 золотника. В направл ющей втулке 14 имеетс две пары радиальных каналов, св зывающих управл ющую камеру 8 под больщой головкой 6 золотника с областью высокого или низкого давлени . Полость низкого давлени 23 св зана с каналами направл ющей втулки 14 также чер.ез каналы 26, а область высокого давлени - по рабочему каналу 27 и каналу 28. Перва пара радиальных каналов включает два радиальных канала 29 и 30, расположенных в верхней части направл ющей втулки 14, а втора - два радиальных канала 31 и 32, расположенных в нижней части направл ющей втулки 14 так, что осевое рассто ние между каналами в каждой паре равно щирине окон 10-12 золотникового устройства, а осевое рассто ние между крайними каналами 29 и 32. равно длине головки золотника, например головки 5. Радиальные каналы 29-32 св заны с управл ющими камерами 33 и 34 пилота с помощью осерадиальных каналов 35 и 36. В осевых част х каналов установлены сменные полые стержни 37 и 38 с винтовыми канавками 39 и 40 на поверхности стержней . Управл юща камера 8 в зависимости от положени пилота может быть св зана либо с рабочим каналом 27, либо с полостью низкого давлени 23. В первом случае св зь осуществл етс по каналам 29, 35 и 38 (фиг. 2) и при перекрытии канала 29 по ском 13 - по каналу 30, винтовой канавке 39, радиальному каналу 41 сменного стержн 37, центральному каналу 42 стержн 37, осерадиальному каналу 35 и каналу 28. Во втором случае св зь осуществл етс по каналам 32, 36 и 26 (фиг. 1) и при перекрытии канала 32 по ском 13 - по каналу 31, каналу 43, винтовой канавке 40, радиальному каналу 44, центральному каналу 45, каналу 36, и каналу низкого давлени 26. Винтовые канавки 39 и 40 имеют больщие сопротивлени и могут быть заменены дроссельными отверсти ми равного сопротивлени . Управл юща камера 33 посто нно св зана с полостью низкого давлени 23 через канал 26. Камера 46 под больщой головкой пилота в зависимости от его положени соедин етс либо с полостью низкого давлени 23 посредством каналов 47 и 26, либо с рабочим каналом 27 посредством канала 28. На малой головке 5 золотника имеютс снаружи продольные канавки 48, обеспечивающие плавное изменение сопротивлений окон 10 и 11 золотника при его перемещении . На нижнем участке больщой головки 6 золотника имеетс пара кольцевых проточек , с(|)единенных с внутренней камерой 7 в золотнике отверсти ми малого сечени . В корпусе золотникового устройства 4 имеетс отверстие 49, расположенное таким образом, что в момент начала открыти окон 10 и Н золотником канал 24 соедин етс с управл ющей камерой 8 через отверстие 50 при ходе золотника вниз и через отверстие 51 - при ходе золотника вверх. Работа предлагаемого устройства осуществл етс следующим образом. Рабоча жидкость под высоким давлением по каналу 27 при нижнем положении золотника и пилота (фиг. 1) поступает через окно 10 в кольцевой канал 25 и в нижнюю полость под поршень 3 двигател , при этом отработанна жидкость под малым давлением выкидываетс из верхней полости двигател под поршнем 3 по кольцевому каналу 24 через окна 11 золотникового устройства в полость низкого давлени 23. Под действием перепада давлени поршень двигател совершает ход вверх. В нижнем положении золотник зафиксирован силой, действующей вниз, благодар св зи управл ющей камеры 8 под золотНИКОМ с полостью низкого давлени 23, по каналам 32, 36 и 26. В нижнем положении пилот,- 15 зафиксирован силой, действующей вниз, благодар св зи камеры 46 с полостью выкида по каналам 47, 43 и 26. При подходе порщн 3 двигател к верхнему положению поршень толкает пилот вверх и в момент, когда камера 46 под пилотом соедин етс с каналом 28 высокого давлени , возникает сила, двигающа и фиксирующа пилот в верхнем положении. При этом канал 36 перекрываетс головкой 19 пилота 15, а управл юща камера 8 чере-з каналы 9, 29 и 35 соедин етс с управл ющей камерой 34 и через канал 28 с рабочим каналом 27. Таким образом под больщой головкой 6 золотника давление оказываетс равным. рабочему, и он перемещаетс вверх с большой скоростью, определ емой величиной проходных сечений каналов 9 и 29, 35 и 28. При этом происходит перекрытие окон 10 и 11 и торможение поршн двигател до полной его остановки. При дальнейшем движении золотника. соответствуюшем моменту открыти окон 10 и 11, по сок 13 закрывает канал 29, оставл открытым канал 30, вследствие чего рабоча жидкость поступает под золотник в камеру 8 по каналам 35 и 41, 42 и 30, имеющим существенно большие гидравлические сопротивлени , чем ранее открыта система каналов 29 и 35, что приводит к уменьшению скорости золотника и при наличии продольных канавок 48 на головках 5 и 6 плавному открытию окон 10 и И, уменьшающему величину гидравлического удара Мен радиус винтовой канавки на сменном стержне 37, можно регулировать скорость открыти окон. При достижении золотником верхнего положени (фиг. 2), поршень двигател начинает двигатьс вниз, благодар тому, что рабоча жидкость через окно 12 в золотнике поступает в окно 11, кольцевой канал 24; и в верхнюю полость цилиндра двигател ; а отработанна жидкость из-под поршн 3 поступает в кольцевой канал 25 через окно 10 - в камеру 22 малой головкой золотника 5 и в полость низкого давлени 23. При подходе к нижнему крайнему положению поршень 3 т нет за т гу 16, пилот 15, преодолева фиксирующую в верхнем положении пилот-силу. Как только камера 46 под большой головкой пилота св жетс с выкидными каналами 47 и 26 и . полостью низкого давлени 23 сила, фиксирующа пилот, изменит направление, и пилот опуститс вниз дв упора. При этом канал 35 будет перекрыт уплотн ющим по ском 13, а канал 36 соединитс через камеру 33, каналы 47 и 26 с полостью низкого давлени 23. Давление под золотником в камере 8 упадет, и золотник начнет двигатьс вниз, вытесн жидкость из полости 8 по каналам 9, 32, 36, 43 и 26 с большой скоростью, определ емой размером проходных сечений этих каналов. В момент начала открыти окон 10 и 11 по сок 13 перекрывает канал 32, и жидкость из-под золотника начинает вытекать по задросселированной системе каналов 31 и 44, 45 и 36, 47 и 26, что приводит к уменьшению скорости золотника и плавному разгону поршн вверх. При подходе золотника в нижнее положение (фиг.. 1) цикл повтор етс . При нормальной нагрузке на поршень двигател его скорость определ етс расходом рабочей жидкости, а рабочее давление практически посто нно. При этом перепад давлени между каналом 24 и камерой 8 под золотником отсутствует и соединение их посредством отверстий 49 или 51 не вли ет на работу устройства . При резком падении нагрузки на двигатель , возникающей при попадании газа в насосный цилиндр (не показан) или промывке клапана насоса, энерги сжати рабочей жидкости расходуетс на ускорение Поршн двигател . Это влечет за собой либо увеличение давлени в канале 24 при дви- жении поршн вверх, либо уменьшение давлени в канале 24 при движении поршн вниз. Так как начало разгона порщней имеет место в момент открыти окон 10 и 11, а: этот момент совпадает с моментом соединени канала 24 с камерой 8 через каналы 47 (ход золотника вниз) или отверстие 51 (ход золотника вверх) и подключением задросселированной винтовыми канавками на стержн х 38 или 37 (ход зоотника вверх) системы каналов, то возникший перепад давлени между каналом 24 и камерой 8 измен ет соотношение сил, дей твующих на золотник. Подбором размеров продольных канавок 8, каналов 47, отверсти 51 и винтовых канавок 40 и 39 можно при заданной предельно допустимой скорости поршн равнодействующую сил на золотник свести к нулю , т. е. золотник в момент начала открыти окон 10 и 11 будет зависать, дросселиру избыточное давление, накопленное в гидросистеме. По мере снижени давлени до величины, соответствующей новому нагрузочному режиму , перепад между каналом 24 и камерой 8 будет падать, и, наконец, наступит новый режим работы устройства без зависани золотника. Благодар тому, что концевые полости пилота по торцам св заны каналом 21, давление в них всегда одинакового и измерение нагрузки на поршень двигател не будет вли ть на направление силы, фиксирующей пилот, поскольку она определ етс только давлением в рабочем канале 27 и полости низкого давлени 23. Формула изобретени Гидравлический поршневой двигатель двойного действи дл привода погружного насоса дл добычи нефти, содержащий порщень , цилиндр, золотниковое устройство, расположенное над верхней полостью цилиндра двигател и включающее многоголовочный золотник, окна, направл ющую втулку с управл ющей камерой, расположенную внутри золотника, пилот с головками разного диаметра и управл ющими камерами , расположенный внутри направл ющей втулки и отделенный от поршн двигател , отличающийс тем, что, с целью повышени эксплуатационной надежности погружного агрегата, в направл ющей втулКе золотника выполнены две пары радиальных каналов, осевое рассто ние между которыми в каждой паре равно ширине окон золотникового устройства, а осевое рассто ние между крайними каналами равно длине одной из головок золотника, причем в направл ющей втулке выполнены осерадиальные каналы дл св зи радиальных каналов с управл ющими камерами пилота, а пилот выполнен с головками одинакового диаметра по концам и снабжен каналом дл св зи его торцевых полостей с верхней полостью цилиндра двигател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство СССР № 150453, кл. F 04 В, 1969. The goal is achieved by the fact that two pairs of radial channels are made in the guide sleeve of the spool, the axial distance between which in each pair is equal to the width of the spool windows, and the axial distance between the extreme channels is equal to the length of one of the heads of the spool, and in the guide sleeve axial radial channels for connecting the radial channels with pilot control chambers, and the pilot is made with heads of the same diameter at the ends and provided with channels for connecting its end cavities with the upper cavity of the cylinder l. FIG. 1 shows the mutual position of the engine, pilot and spool piston when the piston moves up; in fig. 2 - the same, when moving porshn down. The engine includes a housing 1, a descent or discharged into the well, cylinder 2, piston 3, a spool valve 4, located above the upper cavity of the cylinder 2 of the engine. The spool device 4 contains a multi-head spool with a small head 5 and a large head 6. Inside the bottom of the large head 6 there is a chamber 7 connected to the control chamber 8 under the large head 6 channel 9. The spool device has windows 10, 11 and 12. Lengths the windows 10 of the small spool head chamber, the windows 11 of the small spool head chamber, the windows 12 dividing the large spool head 6 into two equal length sections, and the sealing 13 in the spool are the same. The spool device 4 in the large head 6 has a cylindrical bore into which the guide bushing 14 enters. Inside the guide bushing 14 a pilot 15 is placed with a thrust 16 which enters into the internal cavity of the piston 3. The pilot 15 has two heads 17 and 18 at the ends of a small diameter, a third head 19 of a slightly larger diameter and a fourth 20 of an even larger diameter. In pilot 15 there is a central channel 21 for connecting its end cavities with the upper cylinder cavity, ensuring equal pressures at both ends of the pilot. The chamber 22 under the small head 5 of the slide valve is connected to the low pressure cavity 23. In the housing 1 there is an annular channel 24 connecting the upper cavity of the cylinder 2 with the chamber of the slide valve 4, and a ring 25 connecting the lower cavity of the cylinder 2 of the engine with the camera 22 of the valve . In the guide sleeve 14, there are two pairs of radial channels connecting the control chamber 8 under the large spool head 6 with a high or low pressure area. The low pressure cavity 23 is connected to the channels of the guide sleeve 14 also via channels 26, and the high pressure area through the working channel 27 and channel 28. The first pair of radial channels includes two radial channels 29 and 30 located in the upper part of the guide sleeve 14, and the second two radial channels 31 and 32 located in the lower part of the guide sleeve 14 so that the axial distance between the channels in each pair is equal to the width of the windows 10-12 of the spool device, and the axial distance between the outer channels 29 and 32. equal to the length of the head gold Nicknames, for example, heads 5. Radial channels 29-32 are connected to pilot control chambers 33 and 34 by means of axial channels 35 and 36. Interchangeable hollow rods 37 and 38 with helical grooves 39 and 40 are mounted on the surface of the rods . Depending on the position of the pilot, the control chamber 8 can be connected either to the working channel 27 or to the low-pressure cavity 23. In the first case, communication takes place via channels 29, 35 and 38 (Fig. 2) and when the channel 29 is closed Sk 13: via channel 30, the screw groove 39, the radial channel 41 of the interchangeable rod 37, the central channel 42 of the rod 37, the axial radial channel 35 and channel 28. In the second case, the communication is carried out via channels 32, 36 and 26 (Fig. 1 ) and when overlapping channel 32 by skom 13 - via channel 31, channel 43, screw groove 40, radial channel 44, center flax channel 45, channel 36, and the low pressure channel 26. The screw grooves 39 and 40 have resistance and bolschoy may be replaced by throttling orifices of equal resistance. The control chamber 33 is permanently connected to the low pressure cavity 23 through the channel 26. Depending on its position, the chamber 46 under the pilot's large head is connected either to the low pressure cavity 23 via channels 47 and 26, or to the working channel 27 via channel 28 On the small head of the spool 5, there are outside longitudinal grooves 48, which ensure a smooth change in the resistances of the windows 10 and 11 of the spool when it is moved. In the lower portion of the large spool head 6, there is a pair of annular grooves, with (|) uniform with the inner chamber 7 in the spool, with small orifices. In the case of the spool device 4 there is a hole 49 located so that when windows 10 and H start to open, the valve 24 is connected to the control chamber 8 through the hole 50 when the spool moves down and through the hole 51 - during the slide up. The operation of the proposed device is carried out as follows. The high pressure working fluid through the channel 27 at the lower position of the spool and pilot (Fig. 1) enters through the window 10 into the annular channel 25 and into the lower cavity under the piston 3 of the engine, while the waste liquid under low pressure ejects from the upper cavity of the engine under the piston 3 through the annular channel 24 through the windows 11 of the spool device into the low pressure cavity 23. Under the action of the pressure differential, the engine piston moves upwards. In the lower position, the spool is fixed by the force acting downward, due to the connection of the control chamber 8 under the slide valve with a low pressure cavity 23, through channels 32, 36 and 26. In the lower position, the pilot, 15, is fixed by the force acting downward due to the chamber 46 with a pumping cavity through channels 47, 43 and 26. When approaching the engine 3 to the upper position, the piston pushes the pilot upwards and at the moment when the chamber 46 under the pilot is connected to the high pressure channel 28, a force arises that moves and fixes the pilot in the upper position The channel 36 is blocked by the head 19 of the pilot 15, and the control chamber 8 through channels 9, 29 and 35 is connected to the control chamber 34 and through the channel 28 to the working channel 27. Thus, under the large head 6 of the spool 6, the pressure is equal to . to the worker, and he moves upward with great speed, determined by the size of the flow areas of the channels 9 and 29, 35 and 28. At the same time, the windows 10 and 11 are blocked and the engine piston is braked until it stops. With further movement of the spool. the opening time of the windows 10 and 11, the juice 13 closes the channel 29, leaving the channel 30 open, as a result of which the working fluid flows under the valve into the chamber 8 through the channels 35 and 41, 42 and 30, which have significantly greater hydraulic resistance than the previously opened system channels 29 and 35, which leads to a decrease in the speed of the spool and in the presence of longitudinal grooves 48 on the heads 5 and 6, smooth opening of windows 10 and I, reducing the magnitude of the hydraulic impact Men and the radius of the helical grooves on the interchangeable rod 37, you can adjust the speed o open the windows. When the spool reaches the upper position (Fig. 2), the engine piston begins to move downward, due to the fact that the working fluid through the window 12 in the spool enters the window 11, the annular channel 24; and in the upper cavity of the engine cylinder; and the waste fluid from under the piston 3 enters the annular channel 25 through the window 10 - into the chamber 22 by the small head of spool 5 and into the low pressure cavity 23. When approaching the lower end position, the piston 3 t is not behind the thrust 16, the pilot 15, breaking the locking in the upper position of the pilot force. As soon as the chamber 46 under the big head of the pilot is connected with discharge channels 47 and 26 and. By the low pressure cavity 23, the force fixing the pilot will change direction and the pilot will lower the two stops. At the same time, the channel 35 will be blocked by sealing 13, and the channel 36 is connected through the chamber 33, the channels 47 and 26 with the low pressure cavity 23. The pressure under the slide in the chamber 8 will fall, and the valve will move downward, displacing the liquid from the cavity 8 along the channels 9, 32, 36, 43, and 26 at high speed, determined by the size of the flow sections of these channels. At the beginning of the opening of windows 10 and 11, juice 13 closes channel 32, and the liquid from under the spool begins to flow through the throttled system of channels 31 and 44, 45 and 36, 47 and 26, which leads to a decrease in the speed of the valve and smoothly accelerating the piston . When the spool approaches the lower position (Fig. 1), the cycle is repeated. Under normal load on the engine piston, its speed is determined by the flow rate of the working fluid, and the working pressure is almost constant. In this case, the pressure differential between the channel 24 and the chamber 8 under the spool is absent and connecting them through the holes 49 or 51 does not affect the operation of the device. With a sharp drop in the load on the engine, which occurs when gas enters the pump cylinder (not shown) or the pump valve is flushed, the pressure energy of the working fluid is expended to accelerate the engine piston. This entails either an increase in pressure in channel 24 as the piston moves upwards, or a decrease in pressure in channel 24 as the piston moves down. Since the beginning of the acceleration of the pens takes place at the moment of opening of windows 10 and 11, a: this moment coincides with the moment of connecting channel 24 with camera 8 through channels 47 (slide down) or hole 51 (slide up) and connecting If the bars 38 or 37 (upward stroke) of the channel system, the pressure differential between channel 24 and chamber 8 changes the ratio of the forces acting on the spool. By selecting the dimensions of the longitudinal grooves 8, the channels 47, the holes 51 and the screw grooves 40 and 39, with a given maximum permissible speed of the piston, the resultant forces on the spool can be reduced to zero, i.e. the valve at the start of opening the windows 10 and 11 will hang, the throttle is redundant pressure accumulated in the hydraulic system. As the pressure decreases to the value corresponding to the new load mode, the difference between channel 24 and chamber 8 will fall, and, finally, a new mode of operation of the device will come without the spool hanging. Due to the fact that the pilot end cavities on the ends are connected by channel 21, the pressure in them is always the same and measuring the load on the engine piston will not affect the direction of the force fixing the pilot, since it is determined only by the pressure in the working channel 27 and the low pressure cavity 23. Claims of the invention A double-action hydraulic piston engine for driving a submersible pump for oil production, comprising a piston, a cylinder, a spool device located above the upper cavity of the engine cylinder and turning on its multi-head spool, windows, guide bushing with a control chamber, located inside the spool, a pilot with heads of different diameters and control chambers, located inside the guide bushing and separated from the engine piston, characterized in that, in order to improve the operational reliability of the submersible unit, in the guide bush of the spool there are two pairs of radial channels, the axial distance between which in each pair is equal to the width of the windows of the spool device, and the axial distance between the outer channels Alai equal to the length of one of the heads of the spool, and in the guide sleeve there are axial channels for connecting radial channels with pilot chambers of the pilot, and the pilot is made with heads of the same diameter at the ends and provided with a channel for connecting its end cavities with the upper cavity of the engine cylinder . Sources of information taken into account in the examination. USSR Author's Certificate No. 150453, cl. F 04 B, 1969.
2. Патент США № 2580657, кл. 91-282,2. US patent No. 2580657, cl. 91-282,