Поршневой гидронасос для скважинной аппаратуры
.Сущность изобретения в корпусе расположена с образованием рабочей камеры пара цилиндр - поршень с осевым отверстием. Подпружиненный якорь приводного электромагнита установлен с осевым зазором соосно поршню и кинематически связан с ним. Всасывающий и нагнетательный клапаны содержат пары затвор - седло. Для отделения рабочей камеры от полости всасывания на такте нагнетания установлен клапан противотока. Торец поршня, обращенный к якорю, снабжен охватывающим отверстие поршня коническим кольцевым уплотнительным пояском. Якорь снабжен участком наружной конической поверхности и осевой расточкой и установлен с возможностью контакта его конической поверхности с уплотнительным пояском для образования пары затвор - седло всасывающего клапана. Клапан противотока установлен в осевой расточке якоря 2 ил
(19) RU (11) (51) 5 F04817 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН
К rlATL Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4873617/29 (22) 16.08.90 (46) 15.12.93 Бюл. Иа 45 — 46 (?1) Научно-исследовательский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин с опытным заводом геофизической аппаратуры (72) Шабулдо В.М.; Даниленко B.Н.; Таркин И.Т. (73) Даниленко Виталий Никифорович (54) ПОРШНЕВОЙ ГИДРОНАСОС ДЛЯ СКВАЖИННОЙ АППАРАТУРЫ (57) Сущность изобретения: в корпусе расположена с образованием рабочей камеры пара цилиндр— поршень с осевым отверстием. Подпружиненный якорь приводного электромагнита установлен с осевым зазором соосно поршню и кинематически связан с ним, Всасывающий и нагнетатепьный клапаны содержат пары затвор — седло. Для отделения рабочей камеры от полости всасывания на такте нагнетания установлен клапан противотока. Торец поршня, обращенный к якорю, снабжен охватывающим отверстие поршня коническим кольцевым уплотнительным пояском. Якорь снабжен участком наружной конической поверхности и осевой расточкой и установлен с возможностью контакта его конической поверхности с уппотнительным пояском дпя образования пары затвор — седло всасывающего клапана. !(папан противотока установлен в осевой расточке якоря. 2 ил. 2004846 Изобретение относится к гидроприводным механизмам скважинной аппаратуры и может быть использовано в установках, работающих в жидкой среде с высоким давлением. Известен гидронасос с электромагнитным приводом, в котором якорь электромагнита несет функции вытеснительного элемента насоса и не разделены между собой, что позволяет сократить осевой габарит насоса, повысить КПД и надежность. Недостатком данной конструкции является то, что при конструктивном повышении тяговой способности насоса увеличиваются диаметры якоря и поршня, что приводит к увеличению диаметра насоса, а следовательно, и диаметра скважинных приборов, Известно другое устройство гидронасоса, в котором соосно и последовательно установлены полый поршень и якорь электромагнита, кинематически связанные между собой, Такая связь позволяет увеличивать тяговые способности насоса за счет увеличения сечения якоря. Недостатком такой конструкции является снижение КПД при увеличении частоты включения электромагнитной катушки, С целью повышения КПД насоса за счет использования силы инерции якоря и надежности осуществления такта всасывания рабочей жидкости практически при любой частоте включения электромагнитной катушки в данной конструкции гидронасоса, содержащей корпус с расположенной в нем с образованием рабочей камеры парой цилиндр-поршень с осевым отверстием, установленный с осевым зазором соосно поршню, и кинематически связан ый с ним подпружиненный якорь приводного электромагнита, всасывающий и нагнетательный клапаны, включающие пары затвор-седло, и клапаны противотока для отделения рабочей камеры от полости всасывания на такте нагнетания, торец поршня, обращенный к якорю, снабжен охватывающим отверстием поршня коническим кольцевым уплотнительным пояском, а якорь электромагнита снабжен участком наружной конической поверхности и осевой расточкой и установлен с возможностью контакта его конической поверхности с уплотнительным пояском поршня для образования пары затвор-седло всасывающего клапана, при этом клапан противотока установлен в указанной осевой расточке якоря. Такая конструкция насоса отличается от известных тем, что два элемента якорь электромагнита и поршень разнесены между собой и снабжены конструктивными тановлена в теле основного клапана 17, в котором выполнен сквозной канал 18, сое- диняющий с каналом 11 поршня 10 и окнами 16. Основной и вспомогательные клапаны (17 и 15) закрыты крышкой-колпачком 19, который с одной стороны связан резьбой с окончанием поршня 10, (являющимся седлом клапана 17), а с другой стороны в него входит корпус-втулка 14 шарикового клапана 15. Таким образом, якорь электромагнита 5 через штифт 13, корпус-втулку 14, клапан 17, крышку-колпачок 19 механически соединен с поршнем 10. Между нижним торцом основного клапана 17 и дном колпачка 19 предусмотрен некоторый зазор с, величина хода всего пакета деталей поршень-якорь задается конструктивно шайбой 20. Расточка 9 гидроцилиндра закрывается корпусом 21 нагнетательного клапана 22 с пружиной 23, сжатие которой регулируется пробкой 24, элементами для образования пары затворседло всасывающего клапана. Разделение якоря электромагнита и поршня между собой позволяет уменьшать сечение независимого рабочего поршня и увеличить сечение якоря и тем самым создавать значительные тяговые усилия насоса. Благодаря наличию всасывающего клапана с зазором, который существует между якорем и поршнем в исходном положении, якорь разгоняется на холостом ходу в начале движения и накапливает кинетическую энергию, используемую для резкого (ударного) нарастания давления в рабочей камере нагнетания, На фиг. 1, 2 представлен гидронасос в исходном положении. Гидронасос состоит иэ корпуса — гидроцилиндра 1, электромагнитной катушки 2, снабженной корпусом — магнитопроводом 3 со штоком 4. якорем 5, Корпус — магнитопровод 3 и корпусгидроцилиндр 1 связаны между собой силовыми радиальными штифтами 6. Корпус— гидроцилиндр 1 и электромагнитная катушка 2 заключены в корпусные трубы 7 и 8. В расточку 9 гидроцилиндра 1 входит поршень насоса 10 с каналом 11. Якорь 5 подвижно установлен в корпусе 30 — магнитопровода 2, а на его окончании напрессовано немагнитное кольцо 12, через которое проходит штифт 13, входящий в шток 4, На конец штифта 13 насажен корпус-втулка 14 вспомогательного клапана 15 шарикового типа. В корпусе-втулке 14 выполнены окна 16, Корпус-втулка 14 жестко (приварена) ус2004846 Между корпусом 21 нагнетательного клапана 22 и корпусом гидроцилиндра 1 установлено уплотнительное кольцо 25 из меди или свинца, чтобы перепады давления в поршневой камере 9 не передавались на 5 резиновые уплотнительные кольца 26, которые в этом случае демпфировали бы усилие рабочего поршня 6, уменьшая КПД и усилие гидронасоса. Резиновые уплотнительные кольца позволяют исключить стравливание 10 рабочей жидкости из камеры 27. Такт всасывания осуществляется спиральными пружинами 28 и 29. Жидкость высокого давления из под поршня 10 поступает в полость 27 скважинного прибора, в котором размещен 15 исполнительный механизм, например силовой поршень. А в насос поступает жидкость из полости 30, находящейся под давлением скважинной среды 31 (жидкости, газа). Полость 30 с рабочей жидкостью насоса и сква- 20 жинная среда разделены поршнем 32, снабженным заливочным отверстием с пробкой 33. Перетекание рабочей жидкости в насосе происходит по пазам 36 на якоре 5, стоке 4 и отверстиям 35. 25 Из полости 27 жидкость высокого давления выпускается поднятием нагнетательного клапана 22, например усилием вспомогательного электромагнита (не показан). При выключенном токе в электромаг- 30 нитной катушке 2 усилием пружин 29 и 28 поршень 10 займет положение, когда дно колпачка 19 прижмется к шайбе 20. При этом положении деталей основной клапан 17 выберет зазор с и между седлом поршня 35 10 и конусом основного клапана 17 откроется щель для прохода жидкости в канал 11 поршня 10. Шарик вспомогательного клапана 15 под силой веса займет нижнее положение, перекрывая выход из канала 18 40 основного клапана 17 в окна 16 вспомогательного клапана 15. Формула изобретения ПОРШНЕВОЙ ГИДРОНАСОС ДЛЯ СКВАЖИННОЙ АППАРАТУРЫ, содержащий корпус с расположенной в нем с образованием рабочей камеры парой цилиндрпоршень с осевым отверстием, установленный с осевым зазором соосно с поршнем, и кинематически связанный с ним подпружиненный якорь приводного электромагнита, всасывающий и нагнетательный клапаны, включающие пары затворседло, клапан противотока для отделения рабочей камеры от полости всасывания на Включением катушки 2 в питающую электрическую цепь якорь 5 приходит в движение. Величина его перемещения определяется зазором с. С этого момента основной клапан 17 и вспомогательный клапан 15 перекроют выход жидкости иэ под поршневого пространства 9 и при дальнейшем движении якоря 5 осуществляется сжатие жидкости и клапан 22 пропускает ее в полость высокого давления 27. В процессе такта нагнетания в камеру 34 из-под поршневого пространства 30 устремляется рабочая жидкость в объеме подачи за такт нагнетания. Если прекратить подачу электроэнергии в катушку 2, то пакет деталей "Поршень 10 — якорь 2" под воздействием пружин 28 и 29 начнет движение в обратном направлении — вниз. При этом в подпоршневом пространстве 9 создается разрежение (а в полости 34 — повышенное давление). Под воздействием перепада давления в полостях 34 и 9 шарик клапана 15 открывает доступ жидкости из полости 34 в отверстие 11 поршня 10 и выравниваетдавление в них, чем немедленно открывается доступ жидкости в отверстие 11 уже под основным клапаном 17. Включением питания электромагнитной катушки 2 происходит новый такт нагнетания. В такте нагнетания за счет свободного хода якоря 5 на расстоянии зазора с используется сила инерции якоря, увеличивая эффективную мощность электромагнитного привода насоса. Оригинальное исполнение клапанного узла позволяет надежно обеспечить осуществление такта всасывания рабочей жидкости практически при любой частоте включения электромагнитной катушки. (56) Заявка ФРГ N 1309090, кл, F04 В 17/04. 1982. такте нагнетания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, торец поршня, обращенный к якорю, снабжен охватывающим отверстие поршня коническим кольцевым уплотнительным пояском, а якорь электромагнита снабжен участком наружной конической поверхности и осевой расточкой и установлен с возможностью контакта его конической поверхности с уплотнительным пояском поршня для образования пары затвор седло всасывающего клапана, при этом клапан противотока установлен в указанной осевой расточке якоря, 2004846 2004846 Составитель В.Даниленко Редактор Н.Федорова Техред М.Моргентал Корректор А. Мотыль Заказ 3392 Тираж . Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", f. Ужгород, ул,Гагарина, 101