ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА


RU (11) 2289038 (13) C1

(51) МПК
F04B 47/04 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005122075/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.07.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.07.12 
(45) Опубликовано: 2006.12.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2241854 C1, 10.12.2004. SU 1588909 A1, 30.08.1990. SU 1585552 A1, 15.08.1990. US 5647208 А, 15.07.1997. 
(72) Автор(ы): Кушин Виктор Тимофеевич (RU); Седнев Владимир Иосифович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "Новаторнефть" (RU) 
Адрес для переписки: 625048, г.Тюмень, а/я 2381, В.С. Журавлеву 

(54) ГИДРОПРИВОД ГЛУБИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Устройство предназначено для использования в насосном оборудовании для добычи нефти. Гидропривод содержит гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения поршня с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости и силовой насос. Система реверсирования включает взаимодействующие со штоком верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный гидравлический переключатель, подающий рабочую жидкость для переключения гидрораспределителя. Гидропривод снабжен гидромотором с маховиком. Гидромотор подключен входом к емкости и к гидрораспределителю для подключения к подпоршневой полости гидроцилиндра в период движения поршня вниз, а выходом в линию подачи рабочей жидкости от силового насоса к гидрораспределителю. Для разгрузки гидросистемы в момент пуска электродвигателя силового насоса и ограничения максимального давления в гидросистеме при ее работе гидропривод снабжен предохранительным клапаном, установленным в линии, связывающей линию подачи рабочей жидкости от насоса к гидрораспределителю с линией возврата рабочей жидкости от насоса в емкость. Повышается надежность гидропривода, упрощается система компенсации нагрузок, исключаются утечки рабочей жидкости и увеличивается КПД. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к насосному оборудованию, применяемому для добычи нефти из буровых скважин.

Известна гидроприводная глубиннонасосная установка, гидропривод которой содержит коаксиально и вертикально установленные жестко соединенные между собой гидроприводной и пневмоуравновешивающий цилиндры с поршнями и полость, подключенную к пневмоуравновешивающему цилиндру и сообщающуюся с источником сжатого воздуха. Гидроприводной цилиндр через распределитель связан с силовым насосом и линией сброса. Кольцевая полость уплотнения полого поршня пневмоуравновешивающего цилиндра подключена к пневмогидроаккумулятору и сообщена с напорным маслопроводом [Авторское свидетельство СССР №1367620, МКИ7 F 04 B 47/02, 1987].

Основными недостатками известного гидропривода являются его сложная конструкция, обусловленная коаксиальным расположением поршней и снижающая его надежность, громоздкая система компенсации с источником сжатого воздуха и значительные утечки рабочей жидкости через уплотнения между цилиндрами.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, пневмогидроаккумулятор, силовой насос, трубопроводы, распределитель для попеременной подачи силовым насосом рабочей жидкости из емкости в надпоршневую и подпоршневую полости гидроприводного цилиндра и для возврата рабочей жидкости в емкость, систему реверсирования для изменения направления хода поршня, мультипликатор, у которого полость низкого давления через распределитель подключена к подпоршневой полости гидроприводного цилиндра для сообщения с ней при ходе поршня вниз, а полость высокого давления через обратный клапан подключена к пневмогидроаккумулятору и через второй обратный клапан и распределитель к надпоршневой полости гидроприводного цилиндра для сообщения с ней при ходе поршня вверх, и отсекатели потока, один из которых установлен в трубопроводе, сообщающем подпоршневую полость цилиндра с пневмогидроаккумулятором, а второй - в трубопроводе, сообщающем полость высокого давления мультипликатора с линией слива [Патент РФ №2241854, МКИ7 F 04 B 47/04, 2004].

Недостатком известного гидропривода является то, что нет баланса нагрузок при ходе поршня вверх и ходе вниз. В связи с этим в гидроприводе используется насос повышенной мощности. Не исключена возможность утечки рабочей жидкости.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является повышение надежности привода, упрощение системы компенсации нагрузок, исключение утечек рабочей жидкости и увеличение КПД глубинно-насосного оборудования.

Для решения поставленной технической задачи гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, силовой насос, трубопроводы, гидрораспределитель для попеременной подачи рабочей жидкости силовым насосом из емкости в подпоршневую (штоковую) полость гидроприводного цилиндра или возврата рабочей жидкости от насоса в емкость и систему реверсирования для изменения направления хода поршня гидроцилиндра, включающую взаимодействующие со штоком верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный гидравлический переключатель, подающий рабочую жидкость для переключения гидрораспределителя, дополнительно снабжен гидромотором с маховиком, подключенным входом к емкости и гидрораспределителю для подключения к подпоршневой полости гидроприводного цилиндра в период движения поршня вниз, а выходом в линию подачи рабочей жидкости от силового насоса к гидрораспределителю.

Для разгрузки гидросистемы в момент пуска электродвигателя и ограничения максимального давления в гидросистеме гидропривод глубинного штангового насоса снабжен предохранительным клапаном, установленным в линии, связывающей линию подачи рабочей жидкости от насоса к гидрораспределителю с линией возврата рабочей жидкости от насоса в емкость.

Изобретение поясняется чертежом, на котором дана схема гидропривода глубинного штангового насоса.

Гидропривод глубинного штангового насоса состоит из гидроцилиндра 1 с поршнем 2 и штоком 3, емкости 4 для рабочей жидкости, силового насоса 5, гидромотора 6 с маховиком 7, гидрораспределителя 8 и системы реверсирования, содержащей электромагнитный гидравлический переключатель 9.

Емкость 4 оборудована заливной горловиной, воздушным фильтром, электронагревателем и датчиками давления и температуры.

Силовой насос 5 подключен трубопроводом 10 к емкости 4 и трубопроводом 11 к гидрораспределителю 8. Через гидрораспределитель 8 силовой насос подключен либо к подпоршневой (штоковой) полости гидроцилиндра 1, либо к трубопроводу 12 для возврата рабочей жидкости в емкость 4.

Вход гидромотора 6 трубопроводом 13 с обратным клапаном 14 подключен к емкости 4, а трубопроводом 15 к гидрораспределителю 8, через который гидромотор подключен либо к трубопроводу 12, либо к подпоршневой (штоковой) полости гидроцилиндра 1. Выход гидромотора 6 подключен к трубопроводу 11, т.е. в линию подачи рабочей жидкости от силового насоса к гидрораспределителю.

В систему реверсирования (изменения направления) хода поршня 2, а с ним и штока 3 гидроприводного цилиндра 1, входят индуктивные бесконтактные выключатели 16 (верхний) и 17 (нижний), сигналы с которых поступают к электромагнитному гидравлическому переключателю 9, подающему рабочую жидкость (поступающую к нему через обратные клапаны 18 или 19) для переключения гидрораспределителя 9.

Для разгрузки гидросистемы в момент пуска электродвигателя 20 силового насоса и ограничения максимального давления в гидросистеме в трубопроводе 21, связывающем трубопровод 11, подающий рабочую жидкость от насоса 5 к гидрораспределителю 8, с трубопроводом 12, служащим для возврата рабочей жидкости от насоса в емкость 4, установлен предохранительный клапан 22.

Краны 23, 24 и 25 обеспечивают сохранность рабочей жидкости при замене элементов гидросистемы.

Для поддержания температуры в допустимых пределах служат воздушный теплообменник 26 и расположенный в баке 4 электронагреватель 27.

Очистка рабочей жидкости осуществляется напорным фильтром.

Датчики 28 и 29 давления и датчик 30 температуры предназначены для настройки и регулировки параметров системы, а также для контроля за работой гидропривода.

В исходном положении (электропитание отключено) поршень 2 со штоком 3 находится в нижнем положении, краны 23, 24 и 25 открыты.

Работа гидропривода начинается с включения электронной системы управления и ее самодиагностики. При отсутствии неисправности происходит запуск электродвигателя.

При пуске электродвигателя насоса 5 одновременно подается сигнал на электромагнит 31 гидропереключателя 9. При открытом предохранительном клапане 22 нагнетательная магистраль насоса 5 соединяется через открытый (выполняющий функцию разгрузочного клапана) клапан 22 и теплообменник 26 с емкостью 4. Такой пуск необходим для плавного включения электродвигателя и прогрева рабочей жидкости.

После включения электромагнита 32 клапана 22 выполняет только предохранительную функцию.

Рабочая жидкость (масло) из емкости 4 силовым насосом 5 через гидрораспределитель 8 поступает в штоковую полость гидроцилиндра 1 и поршень 2 со штоком 3 начинает движение вверх. Воздух и возможные утечки масла из надпоршневой полости гидроцилиндра вытесняются в емкость по трубопроводу 33.

При срабатывании верхнего индуктивного бесконтактного выключателя 16 электромагнит 31 отключается и одновременно включается электромагнит 34, переключая золотник гидропереключателя 9. Давление от насоса 5 через обратный клапан 18 и гидропереключатель 9 переключает золотник гидрораспределителя 8. поршень и шток под действием веса колонны насосных штанг начинает движение вниз. Масло из штоковой полости гидроцилиндра 1 через гидрораспределитель 8 поступает на вход гидромотора 6, закрывая при этом обратный клапан 14. На входе гидромотора создается давление, которое раскручивает вал гидромотора вместе с установленным на нем маховиком 7. Масло с выхода гидромотора 6 и насоса 5 через гидрораспределитель 8 поступает на слив в емкость 4.

При срабатывании нижнего выключателя 17 электромагнит 34 отключается и одновременно включается электромагнит 31, переключая золотник гидропереключателя 9. Давлением из штоковой полости гидроцилиндра 1 через обратный клапан 19 и гидропереключатель 9 производится переключение золотника гидрораспределителя 8. Масло от насоса 5 через гидрораспределитель 8 начинает поступать в штоковую полость гидроцилиндра 1. Гидромотор 6 за счет накопленной маховиком 7 энергии начинает работать в режиме насоса, при этом открывается клапан 14. Масло из гидромотора 6 через фильтр 35 и обратный клапан 36 соединяется с потоком масла от силивого насоса 5 и также поступает в штоковую полость гидроцилиндра 1, ускоряя подъем поршня 2 и штока 3.

При срабатывании верхнего выключателя 16 цикл работы гидросистемы повторяется.

По мере необходимости масло (рабочую жидкость) в емкость 4 доливают через горловину 37 с воздушным фильтром 38.

В работе гидропривода используется рекуперация энергии движения колонны насосных штанг вниз под действием силы тяжести в энергию маховика.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Гидропривод глубинного штангового насоса, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для рабочей жидкости, силовой насос, трубопроводы, гидрораспределитель для попеременной подачи рабочей жидкости силовым насосом из емкости в подпоршневую полость гидроприводного цилиндра или возврата рабочей жидкости от насоса в емкость и систему реверсирования для изменения направления хода поршня, включающую взаимодействующие со штоком верхний и нижний выключатели и управляемый ими электромагнитный гидравлический переключатель, подающий рабочую жидкость для переключения гидрораспределителя, отличающийся тем, что он снабжен гидромотором с маховиком, подключенным входом к емкости и гидрораспределителю для подключения к подпоршневой полости гидроприводного цилиндра в период движения поршня вниз, а выходом в линию подачи рабочей жидкости от силового насоса к гидрораспределителю.

2. Гидропривод глубинного штангового насоса по п.1, отличающийся тем, что он снабжен предохранительным клапаном, установленным в линии, связывающей линию подачи рабочей жидкости от насоса к гидрораспределителю с линией возврата рабочей жидкости от насоса в емкость.





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