Пульсационный насосный агрегат — SU 1675576 (original) (raw)
(19) ( 5576 А 1 51)5 Г 04 В 47/00 ГОСУДАРСТВЕЮЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г 1 В 4(71) Донецкий политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 987173, кл, Р 04 В 47/00, 1981.(54) ПУЛЬСАЦИОННЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ(57) Изобретение может быть использованов геологоразведочных работах для промывки буровых скважин с использованием подземных вод в условиях поглощения промывочной жидкости. Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения конструкции эффективности в эксплуатации за счет улучшения работы золотникового распределителя. Верхний 2 и нижний 3 переводники корпуса 1 связаны между собой тягой 4, Седла 9 и 10 верхнего и нижнего поршней (П) 5 и 6 с осевыми каналами 7 и 8 установлены с возможностью взаимодействия с поплавковым клапачом 11, расположенным с воэможностью осевого перемещения относительно тяги 4. В корпусе 1 установлен цилиндр (Ц) 15 с верхней1675576 счет разности гидростатического давления40 жидкости на верхний поршень 6 снизу и 45 крышкой 16, который в нижней части снабжен П 17. П 5 и 6 расположены в Ц 15 и жестко связаны тягой 4. В полости П 5 размещена подпружиненная втулка 18, установленная с возможностью взаимодействия с впускным клапаном 12, который расположен в крышке 16, На внутренней поверхноИзобретение относится к насосостроению, касается пульсационных насосных аг.- регатов и может быть использовано в геологоразведочных работах для промывки буровых скважин с использованием подземных вод в условиях поглощения промывочной жидкости.Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения конструкции и эффективности в эксплуатации,На фиг,1 схематично представлен пульсационный насосный агрегат после спуска в скважину и заполнения его цилиндра жидкостью; на фиг.2 - то же, в положении нижнего поршня и цилиндра перед закрытием впускного клапана; на фиг.З - то же, в положении нижнего поршня и цилиндра после остановки поршней; на фиг,4 - устройство перед открытием впускного клапана, общий вид.Пульсационный насосный агрегат содержит корпус 1 с верхним 2 и нижним 3 переводниками, связанные между собой тягой 4 верхний 5 и нижний 6 поршни с осевыми 7 и 8 каналами и седлами 9 и 10, установленными с возможностью взаимодействия с поплавковым клапаном 11, расположенным с возможностью осевого перемещения относительно тяги 4, золотниковый распределитель(не обозначен), а также впускной 12, всасывающий 13 и нагнетательный 14 клапаны.В корпусе 1 с возможностью осевого перемещения дополнительно установлен цилиндр 15 с верхней крышкой 16, который в нижней части дополнительно снабжен поршнем 17. Верхний 5 и нижний 6 поршни расположены в цилиндре 15 и связаны тягой 4 жестко, В полости верхнего 5 поршня размещена подпружиненная втулка 18, установленная с возможностью взаимодействия с впускным 12 клапаном, который расположен в верхней крышке 16 цилиндра 15. На внутренней поверхности цилиндра 15 выше и ниже верхнего поршня 5 выполнены уступы 19 и 20, Корпус 1 снабжен боковыми отверстиями 21, размещенными 5 10 15 20 25 30 сти Ц 15 выше и ниже П 5 выполнены уступы 19 и 20. Корпус снабжен боковыми отверстиями 21, размещенными выше П 17. Золотниковый распределитель выполнен в виде расположенных с возможностью взаимодействия верхней и нижней частей Ц 15 соответственно с переводником 2 и П 6. 4 ил. выше дополнительного поршня 17 цилиндра 15, Цилиндр 15 снабжен отверстиями 22 и 23, установлен концентрично в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения, ограниченного буртом 24, расположенным на верхнем переводнике 2. Подпружиненная втулка 18 имеет отверстия 25, а верхний поршень 5 - радиальные отверстия 26, Нижний поршень 6 имеет радиальные отверстия 27, Цилиндр 15, для удержания его в крайнем верхнем положении, со стороны дополнительного поршня 17 подпружинен относительно нижнего переводника 3.Золотниковый распределитель выполнен в виде расположенных с возможностью взаимодействия верхней и нижней частей цилиндра 15 соответственно с верхним переводником 2,снабженным каналами 28, и нижним 6 поршнем.Пульсационный насосный агрегат работает следующим образом.Пульсационный насосный агрегат спускают с скважину(не показаны) с таким расчетом, чтоб цилиндр 15 был заглублен под уровень жидкости в скважине, а каналы 28 сообщены с атмосферой (для этого может быть использована дополнительная колонна труб, установленная концентрично колонне бурильных труб, не показаны). Цилиндр 15 силой упругости пружины (не показана) удерживается в крайнем верхнем положении, упираясь верхней крышкой 16 в бурт 24 верхнего переводника 2. Жидкость через всасывающий клапан 13 заполняет внутреннюю полость цилиндра 15, при этом поплавковый клапан 11 всплывает и, упираясь в торец 9 верхнего 5 поршня, перекрывает осевые каналы 7 верхнего поршня. За атмосферного давления на него сверху создается сила, направленная вертикально вверх и удерживающая верхний поршень 6 в крайнем верхнем положении, т,е, упирающимся в уступ 19, При этом, за счет контактов с подпружиненной втулкой 18 впускной 12 клапан открыт, отверстие 22 эолотниковаго распределителя в верхней части цилиндра 15 перекрыта верхним переводником 2, а отверстие 23 в нижней части цилиндра 15 перекрыто нижним поршнем 6 (фиг,1),Сжатый воздух от компрессора (не показан) подается по бурильным трубам в пульсационный насосный агрегат и через отверстие (не обозначено) в верхней крышке 16 цилиндра 15, радиальные отверстия 16 верхнего поршня 5, отверстия 25 в подпружиненной втулке 18 и осевые 7 каналы верхнего поршня, отжимая вниз поплавковый клапан 11, попадает в полость цилиндра 15. Промывочная жидкость начинает вытесняться на забой скважины через нагнетательный клапан 14, Поплавковый клапан 11 опускается вниз и перекрывает осевые каналы 8 нижнего поршня, Под давлением воздуха поршни 5 и 6, жестко связанные тягой 4, вместе с впускным клапаном 12, опирающимся на подпружиненную втулку 18, начинают перемещение вниз, Находящаяся под нижним поршнем 6 жидкость продолжает вытесняться на забой скважины через нагнетательный клапан 14. При- чем скорость движения поршней 5 и 6 и впускного клапана 12 определяется давлением сжатого воздуха в цилиндре 15 и гидравлическими сопротивлениями в нагнетател ьной линии (не обозначена).При дальнейшем движении нижнего поршня 5 вниз его радиальные отверстия 27 совместятся с отверстиями 23 цилиндра 15 (фиг,2). 8 этот момент впускной клапан 12 все еще остается открытым, Находящаяся под нижним поршнем 6 жидкость начинает вытесняться в скважину через радиальные отверстия 27, отверстия 23 и отверстия 21 в корпусе 1, поскольку гидравлические сопротивления в этой линии значительно меньше, чем при течении жидкости через забой скважины. Поскольку сила давления воздуха на нижний поршень осталась постоянной, а жидкость получила возможность вытесняться по линии со значительно меньшими гидравлическими сопротивлениями, то скорость движения системы нижний поршень 6- тяга 4 - верхний поршень 5 - впускной клапан 12 резко возрастает, впускной клапан 12 быстро закроется и прекратит доступвоздуха в волость подвижного цилиндра 15.,Дальнейшее движение системы нижний поршень 6 - тяга 4 - верхний поршень 5 будет продолжаться эа счет расширения сжатого воздуха в цилиндре 15, При этом жидкость из-под нижнего 6 поршня вытесняется в колонковый набор (не показан) через нагнетательнцй клапан 14, После того,как верхний поршень 5 дойдетдоуступа 20нижний 6 поршень перекроет отверстия 23в цилиндре 15 (фиг.3), Тогда, за счет давления сжатого воздуха на верхнюю крышку 165 цилиндра, последний начинает перемещаться вниз, сжимая пружину, и дополнительным поршнем 17 вытесняет жидкостьиз нижней полости корпуса 1 в колонковыйнабор через нагнетательный клапан 14. При10 этом поплавковый клапан 11 удерживаетсяна седле 10, перекрывая осевые каналы 8нижнего поршня 6 за счет давления воздухав цилиндре 15.Таким образом, цикл вытеснения жид 15 кости в колонковый набор имеет большуюпродолжительность, что снижает неравномерность подачи жидкости в скважину, Кроме того, использование расширениясжатого воздуха в цилиндре 15 для вытесне 20 ния жидкости в колонковый набор повышает КПД агрегата.После совпадения отверстий 22 в верхней части цилиндра 15 с каналами 28 в верхнем переводнике 2 полость цилиндра 1525 соединяется с атмосферой. Поскольку давление в цилиндре 15 резко падает, жидкостьчерез всасывающий клапан 13 и осевые каналы 8 нижнего поршня 6 начнет поступатьв полость цилиндра 15. При этом поплавко 30 вый клапан 11 всплывает и в крайнем верхнем положении перекрывает осевые каналы7 веохнего поршня 5, опираясь на его седло9, При этом на верхний торец верхнего поршня 5 действует атмосферное давление, а35 на нижний - гидростатическое давлениестолба жидкости в скважине, Разность давлений создает вертикальную силу, направленную вверх, под действием которойсистема нижний поршень 6 - тяга 4 - верх 40 ний поршень 5 перемещается вверх до упора хвостовика впускного клапана 12 вверхний подпружиненный торец втулки 18,предварительный натяг которой долженбыть меньше усилия, с которым впускной45 клапан 12 давлением сжатого воздуха прижат к верхней крышке цилиндра 15.При дальнейшем движении системынижний поршень 6 - тяга 4 - верхний поршень 5 пружина втулки 18 сжимается50 (фиг.4), При этом происходит срыв впускйого клапана и его быстрое открытие за счетэнергии упругой деформации пружины втулки 18. Давление в системе резко упадет ицилиндр 15 под действием размещенной55 под его дополнительным поршнем 17 пружины переместится вверх, при этом отверстия 22 в верхней части цилиндра 15перекроются верхним переходником 20.Цилиндр 15 будет продолжать свое движение вверх до упора в уступ 24, 1675576Формула изобретенияПульсационный насосный агрегат, содержащий корпус с верхним и нижним переводниками, связанные между собой тягой верхний и нижний поршни с осевыми каналами и седлами, установленными с возможностью взаимодействия с поплавковым клапаном, расположенным с возможностью осевого перемещения относительно тяги, золотниковый распределитель, а также впускной, всасывающий и нагнетательный клапаны,отличающийсятем,что,сцелью повышения надежности путем упрощения конструкции и эффективности в эксплуатации за счет улучшения работы золотникового распределителя, в корпусе с возможностью осевого перемещения дополнительно установлен цилиндр с верхней крышкой, который в нижней части дополнительно снабжен поршнем, верхний и нижний поршни расположены в цилиндре и связаны тягой жестко, в полости верхнего 5 поршня размещена подпружиненная втулка, установленная с возможностью взаимодействия с впускным клапаном, который расположен в верхней крышке цилиндра, на внутренней поверхности цилиндра выше и 10 ниже верхнего поршня выполнены уступы,а корпус снабжен боковыми отверстиями, размещенными выше дополнительного поршня цилиндра, причем золотниковый распределитель выполнен в виде 15 расположенных с возможностью взаимодействия верхней и нижней частей цилиндра соответственно с верхним переводником и нижним поршнем.Заказ 29 В 8 Тираж 355 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1