ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС

ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС


RU (11) 2093706 (13) C1

(51) 6 F04B47/00, F04B53/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95105618/06 
(22) Дата подачи заявки: 1995.04.12 
(45) Опубликовано: 1997.10.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1701961, кл. F 04 B 47/02, 1991. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество "Ижевский завод нефтяного машиностроения" 
(72) Автор(ы): Негребецкий В.П.; Николаев Г.А.; Решетов Б.С. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Ижевский завод нефтяного машиностроения" 

(54) ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС 

Использование: в области насосостроения. Сущность изобретения: на наружной поверхности плунжера насоса эксцентрично выполнены винтовые рабочие каналы, проточные сечения которых образуют последовательно замкнутые объемы. 1 з.п ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области насосостроения, а более конкретно к высоконапорным глубинным плунжерным насосам, предназначенным для добычи нефти, нефтеводогазовой смеси или воды.

Известны высоконапорные глубинные плунжерные насосы, состоящие из цилиндра, в нижней части которого установлен напорный клапан, наружная поверхность плунжера при этом образует щелевое уплотнение с внутренней поверхностью цилиндр.

Например, известны скважинные штанговые насосы, описанные в справочнике Е. И. Бухаленко, М: Недра, 1990, рис. 2 10, с. 83, которые предназначены для откачки нефти с сопутствующей водой, газом и механическими примесями из недр земли по глубинным скважинам до 3500 м и более.

Известны также конструкции насосов, описанные, например, в книге Р.И.Аренсона "Нефтепромысловые машины и механизмы". М: Гостоптехиздат, 1963 с 72, где для повышения эффективности щелевых уплотнений "плунжер-цилиндр" на наружной поверхности плунжера выполнены винтовые канавки типа "Резьбы", которые образуют лабиринто-винтовое уплотнение, являясь дополнительным сопротивлением на пути проточек. На практике данное техническое решение широкого применения не нашло, так как пассивный гидродинамический эффект уплотнения оказался относительно слабым против утечек, а центробежный эффект и местные осевые вихри, внедряя механические частицы в ответные поверхности плунжера и цилиндра, увеличивают износ уплотнения.

У представленных насосов ограничена возможность повышения коэффициента подачи, КПД в целом и тем более поддержания его в процессе эксплуатации на реальной нефтеводогазовой смеси, содержащей ощутимые механические примеси в виде песка различной концентрации для конкретных объектов, при этом в уменьшающемся дебите скважин, процент механических примесей возрастает. В начальный период работы у представленных конструкций насосов коэффициент подачи не превышает 0,9, а в процессе работы значительно уменьшается под воздействием механических частиц, например песчаных, попадающих в зону щелевого уплотнения, "плунжер-цилиндр" и изнашивающих ответные поверхности, увеличивая постоянно зазор.

Соответственно возрастают утечки жидкости и увеличивается объем циркулирующего газа на всасывании, что уменьшает всасывающую способность и полезный объем проточной части насоса, это приводит к дополнительному уменьшению коэффициента подачи и в целом уменьшению экономичности насоса.

У данных плунжерных насосов недостаточная приспособляемость к изменяющейся рабочей среде и условиях откачки в процессе эксплуатации. Например, по стандарту API (США) предусмотрено оснащение насосной установки дополнительными функциональными устройствами, например, пескосъемными комплектами, уплотнением направляющих штанг сдвоенными клапанами, в том числе необходимость увеличения зазора между плунжером и цилиндром, ограничения числа ходов и другое. Все это связано с остановкой работы скважины, дооборудованием насосной установки и соответственно большими экономическими потерями и затратами.

Кроме того, рассматриваемые насосы металлоемки из-за увеличенных линейных размеров плунжера до 4 м и более для удержания необходимого перепада давления, причем возрастает длина плунжера и соответственно затраты, связанные не только с металлоемкостью, но и с производством высокоточной и абразивостойкой пары "плунжер-цилиндр".

Предлагаемое техническое решение направлено на снижение металлоемкости, производственных затрат, на повышение экономичности, коэффициента полезного действия, увеличения коэффициента подачи и времени наработки насоса, расширение области применяемости насоса к изменяющимся условиям рабочей среды.

Это достигается тем, что в плунжерном насосе, включающем цилиндр, в нижней части которого установлен всасывающий клапан, нагнетательный клапан, расположенный в нижней части центрального отверстия плунжера. Плунжер образует с рабочей поверхностью цилиндра щелевое уплотнение. На наружной поверхности плунжера эксцентрично выполнены винтовые рабочие каналы, спрофилированные аналогично рабочим каналам винтового насоса. Винтовые рабочие каналы выполнены, например двухзаходными.

На фиг. 1 и фиг. 3 изображен общий вид насоса, установленного в скважине, соответственно в режиме "всасывания" и в режиме "нагнетания", на фиг. 2 изображен плунжер с сечениями проточной части рабочих каналов.

Плунжерный насос содержит цилиндр 1, в нижней части которого установлен всасывающий клапан 2, нагнетательный клапан 3, плунжер 4. Нагнетательный клапан установлен в нижней части центрального отверстия плунжера, образующего с рабочей поверхностью цилиндра щелевое уплотнение "d", которое разделяет высоконапорную подплунжерную зону "б" от всасывающей надплунжерной зоны "в". На наружной поверхности плунжера 4 эксцентрично, на величину "е" выполнены, например, двухзаходные винтовые рабочие каналы 5 и 6, проточные сечения которых выполнены серповидно замкнутыми по наружной поверхности плунжера, переходящими соответственно в последующие витки рабочих каналов 7 и 8. Геометрия рабочих каналов на плунжере выбирается и рассчитывается аналогично рабочим каналам винтового насоса.

Во время работы насоса:

В режиме "всасывания" плунжер 4 начинает поступательное движение из нижней мертвой точки, скользя по внутренней рабочей поверхности цилиндра 1, а в подплунжерную разряженную рабочую зону "б" поступает откачиваемая жидкость через открывающийся всасывающий клапан 2. При этом эксцентрично выполненные на поверхности плунжера 4 винтовые рабочие клапаны 5 и 6 работают последовательно своим серповидно замкнутыми объемами с рабочей поверхностью цилиндра 1, как вспомогательный винтовой насос, являясь функционально активным гидрообъемным уплотнителем, вытесняя и предупреждая протечки жидкости и газа из высоконапорной надплунжерной зоны "в".

В режиме "нагнетания" плунжер начинает свое поступательное движение от мертвой точки относительно цилиндра 1, всасывающий клапан 2 закрывается, а закаченная в подплунжерную зону "б" жидкость нагнетается через открывающийся нагнетательный клапан 3 в надплунжерную зону "в". При этом эксцентрично выполненные на поверхности плунжера 4 винтовые рабочие каналы 5 и 6, работая, как объемный винтовой насос, принудительно вытесняют из щелевой зоны " плунжер-цилиндр" механические частицы вместе с водой и газом, тем самым уменьшая износ ответных рабочих поверхностей плунжера и цилиндра в процессе эксплуатации, и соответственно повышается долговечность насоса.

Таким образом, выполнение винтовых рабочих каналов многозаходными позволяет повысить эффективность их работы, как в режиме "всасывания", так и в режиме "нагнетания" и разгрузить от односторонних радиальных нагрузок по отношению к однозаходному исполнению.

Кроме того, предлагаемый способ повышения эффективности щелевого уплотнения "плунжер-цилиндр" позволяет существенно уменьшить линейные размеры плунжера и цилиндра, т.е. уменьшить металлоемкость и снизить производственные затраты. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Плунжерный насос, содержащий цилиндр, всасывающий клапан, установленный в нижней части цилиндра, нагнетательный клапан, установленный в нижней части центрального отверстия плунжера, плунжер, образующий с рабочей поверхностью цилиндра щелевое уплотнение, отличающийся тем, что на наружной поверхности плунжера эксцентрично выполнены винтовые рабочие каналы, проточные сечения которых выполнены в виде последовательно соединенных замкнутых объемов.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что винтовые рабочие каналы выполнены многозаходными.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru