Свердловинний секційно-штанговий насос двобічної дії с. м. срібнюка

Реферат: Свердловинний секційно-штанговий насос двобічної дії, що містить циліндр, в якому розміщено нерухомі та рухомі похідні поршні зі зворотно-пропускними клапанами, жорстко закріпленими на штанзі, яка з'єднана із приводом зворотно-поступальних рухів, а в районі ходу рухомих прохідних поршнів між ними на бічних поверхнях циліндра і корпуса виконані отвори, котрі через стакани з'єднують всмоктувальну камеру із оточуючим середовищем, знизу до корпуса приєднано обтікач, а зверху корпус приєднано до напірного трубопроводу, який є продовженням циліндра. Для збільшення продуктивності насоса та зменшення вібрації штанга насоса виконана із відрізків зі сходинками для жорсткого закріплення рухомих прохідних поршнів, а також кінцевих виточок для скріплення відрізків штанги між собою при з'єднанні секцій насоса, які набираються із циліндричних відрізків, котрі скріплюються між собою через кільцеві камери з двома сідлами та пірамідальними кільцевими виступами на них, і рухомого запірного клапана на штанзі, який по черзі спирається на вказані сідла, з'єднуючи при цьому одну із нагнітальних ємностей із проміжковим напірним каналом. UA 99519 C2 (12) UA 99519 C2 UA 99519 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі насособудування, зокрема до насосів, і може бути використаний при створенні поршневих свердловинних насосів штангового типу. Відомі поршневі насоси, що використовуються у свердловинах і мають тільки одну камеру з поршнем, об'єм якої визначає продуктивність усього насоса [1]. Недоліком таких насосів є їх мала подача і нерівномірність подачі, що викликає вібрацію всієї конструкції. Відомий багатокамерний насос із приводом від вітродвигуна, який вибрано за найближчий аналог [2]. Цей водопідіймач включає: багатокамерний насос із приводом від вітродвигуна, який містить штангу, поршні і циліндри, причому кожний поршень міститься на штанзі й у своєму циліндрі, з яким спільно утворюють камеру багатокамерного насоса. Недоліком найближчого аналога є його однобічна дія і, як наслідок, недостатня продуктивність та нерівномірність подачі [3]. Задачею винаходу є збільшення продуктивності та зменшення неусталених поштовхів і утворення більш рівномірної подачі. Поставлена задача вирішується тим, що на штанзі жорстко закріплено пари протилежно розташованих прохідних поршнів із запірно-пропускними клапанами на кожному із них, але на протилежних їх сторонах. Кожна пара таких прохідних поршнів розміщена у співвісно розташованому з іншими циліндрами, причому циліндри з'єднані між собою за допомогою кільцевої камери із запірнопропускним клапаном, що спирається по черзі на одне із двох сідел. У бічній циліндричній стінці цієї кільцевої камери по всьому периметрові виконані отвори, які слугують для випуску стисненої рідини у напірний кільцевий канал. Така конструкція клапана дозволяє по черзі випускати стиснуту рідину, наприклад, із-під верхнього поршня, герметизуючи при цьому під тиском камеру над нижнім поршнем, і вона вільно наповнюється новою порцією рідини. При зміні напрямку руху поршнів змінюється положення клапана - тепер він щільно притискується до верхнього сідла, відкриваючи при цьому отвори у бічній стінці для виходу рідини, що стискується нижнім поршнем, а верхній прохідний поршень у цей час урізається в рідину над ним, і дозволяє таким чином заповнити нею камеру під цим прохідним поршнем. Циліндричний поршневий корпус охоплюється зовнішнім трубопроводом, конструктивно поршневий корпус опиняється в трубі, утворюючи кільцевий напірний канал, який з'єднується з центральним напірним трубопроводом у верхній частині. Стиснута рідина, що проходить по кільцевому напірному каналові, зливається через вікна, котрі виконані на центральному трубопроводі, у верхній його частині. Для підводу рідини з оточуючого середовища виконані циліндричні стакани, які встановлено в отвори, виконані на кожному із циліндричних корпусів, що утворюють напірний канал. Таким чином, вода вільно підходить до камери всмоктування між двома прохідними поршнями, у яку почергово врізаються ці поршні, заповнюючи рідиною простір над ними, і далі вона виштовхується через отвори на бічній поверхні з'єднуючої циліндричної камери у напірний канал. Конструкція насоса дозволяє додавати необхідну кількість секцій із двома прохідними поршнями і напірно-пропускними клапанами та циліндричну частину корпуса, де вони розташовані, з камерою всмоктування. Таке збільшення секцій дозволяє збільшувати продуктивність насоса, а значить, збільшувати його коефіцієнт корисної дії. Порівняльний аналіз запропонованого технічного рішення з найближчим аналогом показав, що штанговий насос двобічної дії з вітроприводом відрізняється тим, що прохідні поршні попарно жорстко закріплені на одній штанзі, причому кожна пара має зовнішнє розташування запірно-пропускних клапанів, а між вільними сторонами цих поршнів утворена камера всмоктування, яка через декілька стаканів завжди сполучена із зовнішнім водним середовищем. Крім того, секції з'єднані між собою через кільцеву камеру із запірно-пропускним клапаном, що спирається по черзі на одне із двох сідел. На боці цієї кільцевої камери по його контуру виконані отвори, завдяки яким сполучається по черзі напірна камера одного із поршнів із напірним каналом на зовнішній стороні циліндра, а в цей час напірна камера над другим поршнем сполучається зі всмоктувальною камерою своєї секції, і коли з однієї камери йде виштовхування рідини, то інша в цей час наповнюється цією рідиною. Використання запропонованого технічного рішення дає такі переваги: можливість збільшити продуктивність насоса за рахунок його двобічної дії, зменшення вібрації. Залежно від можливостей вітропривода і виробничих потреб насос може набиратися із розрахункової кількості секцій. 1 UA 99519 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Таким чином, за рахунок нових суттєвих ознак пропонований насос отримує нові позитивні властивості, які є корисними для виробництва. Тобто нове технічне рішення відповідає критеріям "винахідницький рівень" та "промислово придатне" і тому патентоспроможне. Винахід пояснюється такими кресленнями: на фігурі 1 показано загальний вигляд насосної установки, на фігурі 2 - свердловинний секційно-штанговий насос двобічної дії (розріз), на фігурі 3 - переріз по А-А. Свердловинний секційно-штанговий насос двобічної дії С. М. Срібнюка включає: штангу 1, яка своїм верхнім кінцем прикріплена через механізм 2 перетворення кругових рухів у зворотнопоступальний рух до вітропривода 3, а до нижнього кінця штанги 1 прикріплений штанговий насос двобічної дії 4, який розташований у обсадній трубі 5 свердловини 6, що виконана у ґрунті 7, під рівнем водоносного шару 8. Всі вище названі елементи змонтовані на башті 9. На штанзі 1 жорстко прикріплені прохідні поршні 10 із запірно-пропускними клапанами 11 і ущільнюючими кільцями 12. Кожна пара прохідних поршнів 10 розташована у своєму циліндрі 13 таким чином, що запірно-пропускні клапани 11 розміщені на протилежних площинах 14 поршнів 10, а вільні поверхні 15 цих поршнів звернуті до всмоктувальної камери 16. До цієї камери 16 через стакани 17, що проходять через отвори у циліндрі 13 і корпусі 18, весь час вільно надходить рідина 19 із водоносного шару 8. Кожна така пара прохідних поршнів 10 із всмоктувальною камерою 16 і стаканами 17 утворюють окрему секцію 20. Такі суміжні секції 20 з'єднуються між собою за допомогою кільцевої камери 21, котра має два сідла 22, між якими рухається запірний клапан 23, що по черзі притискується до одного із сідел 22, залежно від напрямку штанги 1 з прохідними поршнями 10, відкриваючи при цьому отвори 24, що виконані на бічній поверхні кільцевої камери 21, для виходу стиснутої рідини 25 із напірної камери 26 до загального напірного каналу 27. У цей час другий прохідний поршень 10 врізається у рідину, якою заповнена всмоктувальна камера 16, переміщуючи її по черзі у напірні камери 26. Для забезпечення нормальної роботи насоса під нижнім і над верхнім прохідними поршнями 10 передбачено нерухомі прохідні поршні 28, що прикріплені до циліндрів 13 із запірнопропускними клапанами 29. Кожний стакан 17 ззовні оснащений фільтром грубого очищення 30 (наприклад, сітчаним фільтром). Зовнішній корпус 18 прикріплюється до корпуса циліндрів у верхній частині, а для зливання стиснутої води із загального напірного каналу 27 і води, що виходить через циліндр 31, у верхній частині його бічної поверхні виконані отвори 32. Приєднується циліндр 31 до напірної труби за допомогою фланця 33. Свердловинний секційно-штаноговий насос двобічної дії С М. Срібнюка працює таким чином. При обертанні вітроколеса 3 за допомогою механізму 2 ці обертові рухи перетворюються у зворотно-поступальні рухи штанги 1. Припустимо, штанга 1 рухається вгору, тоді нижні прохідні поршні 10 кожної секції будуть врізатися у воду, що знаходиться у всмоктувальних камерах 16 цих секцій, відхиляючи запірно-пропускні клапани 11. У цей час верхні прохідні поршні 10 зі своїми щільно закритими до сідла клапанами 11, зменшуючи об'єм напірної камери 26 над кожниміз них, виштовхують звідти воду до загального напірного каналу 27 через отвори 24 у бічній поверхні кільцевої камери 21. При цьому запірний клапан 23 щільно притискується до сідла 22. При зміні напрямку руху штанги 1 із прохідними поршнями 10 картина повторюється, але тепер верхні поршні 10 будуть врізатися у товщу води всмоктувальної камери 16, а нижні поршні 10 почнуть виштовхувати воду із напірних камер 26 до того ж загального напірного каналу 27 через отвори 24. Але запірний клапан 23 буде герметизувати іншу камеру 26. Завдяки перевищенню прохідної площі стаканів 17 над загальною прохідною площею отворів, на прохідному поршні 10 виконується надійний приплив води із водоносного шару 8 до всмоктувальної камери 16 кожної секції. Оскільки може мати місце інерційність фільтрації води, потрібно занурювати штанговий насос 4 під рівнем води у водоносному шарі 8 не менше ніж на один метр. Джерела інформації: 1. Калинушкин М. П. Насосы и вентиляторы: учебное пособие для ВУЗов. - М: Высшая школа, 1987. - С. 70-71, рис. VI-6. 2. Багатокамерний насос з приводом від вітродвигуна. Деклараційний патент України №56378, МПК 7F03D01/00. 3. Карасев Б. В. Насосные и воздуходувные станции. - Минск: Высшая школа, 1990. - С. 142144. 60 2 UA 99519 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 1. Свердловинний секційно-штанговий насос двобічної дії, що містить циліндр, в якому розміщено нерухомі та рухомі похідні поршні зі зворотно-пропускними клапанами, жорстко закріпленими на штанзі, яка з'єднана із приводом зворотно-поступальних рухів, а в районі ходу рухомих прохідних поршнів між ними на бічних поверхнях циліндра і корпуса виконані отвори, котрі через стакани з'єднують всмоктувальну камеру із оточуючим середовищем, знизу до корпуса приєднано обтікач, а зверху корпус приєднано до напірного трубопроводу, який є продовженням циліндра, який відрізняється тим, що штанга насоса виконана із відрізків зі сходинками для жорсткого закріплення рухомих прохідних поршнів, а також кінцевих виточок для скріплення відрізків штанги між собою при з'єднанні секцій насоса, які набираються із циліндричних відрізків, котрі скріплюються між собою через кільцеві камери з двома сідлами та пірамідальними кільцевими виступами на них, і рухомого запірного клапана на штанзі, який по черзі спирається на вказані сідла, з'єднуючи при цьому одну із нагнітальних ємностей із проміжковим напірним каналом. 2. Свердловинний секційно-штанговий насос двобічної дії за п. 1, який відрізняється тим, що для збільшення подачі рідини та її рівномірності насос може набиратися із секцій. 3. Свердловинний секційно-штанговий насос двобічної дії за п. 1, який відрізняється тим, що стакани, котрі з'єднують всмоктувальні камери із водним середовищем, ззовні наділені фільтрами. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3