Обзорная информация
Описание конструкции
В состав импульсного поршневого насоса входит корпус, состоящий из труб 2, переходника 1, и хвостовика 19. В корпусе расположен золотниковый узел, который состоит из золотника 6, установленного в золотниковой коробке 5, и ограничителя 10. Перемещение золотника 6 вдоль штока 4 осуществляется за счет действия на него приводной жидкости, поступающей через боковые каналы в золотниковой коробке 5.
В поршневой полости находится поршень 12 с уплотнительными манжетами 13 и пружина 16. В хвостовике 19 выполнены впускной 22 и выпускной 20 клапаны насоса.
В качестве уплотнительных элементов золотника 6 выступают манжеты 7, 8, и 9.
На рисунке представлен общий вид импульсного поршневого насоса
Принцип действия данного устройства
Импульсный поршневой насос НИМ-73 опускается на силовых трубах 2 внутрь подъемных и устанавливается на специальное седло (пакер).
В исходном положении пружина 16 удерживает поршень 12 и шток 4 в верхнем положении. Шток 4 нижним выступом перемещает золотник 6 вверх, отключая надпоршневую полость от подъемных труб.
Приводная жидкость от подъемного силового насоса подается по колонне силовых труб 2 через центральное отверстие в штоке 4 в надпоршневую полость цилиндра погружаемого насоса. Давление силовой жидкости, действуя на поршень 12, перемещает его вниз, сжимая пружину 16.
Откачиваемая жидкость через нагнетательный клапан 18 вытесняется в подъемные трубы.
При движении поршня 12 вниз, золотник 6 удерживается в верхнем положении давлением приводной жидкости, т.к. усилие на золотник снизу будет больше на величину разности его площадей.
В нижнем положении шток 4 верхнем выступом 3 упирается в золотник 6 и перемещает его вниз.При этом надпоршневая полость насоса соединяется с подъемными трубами. Приводная жидкость через боковую щель в золотниковой коробке 5 подается в подъемные трубы. Давление в надпоршневой полости падает и пружина 16 перемещает поршень 12 вверх. Жидкость из скважины через всасывающий клапан 22 поступает в подпоршневую полость цилиндра насоса. Нижний выступ штока упирается в золотник 6 и перемещает его вверх. Цикл заканчивается.
Далее цикл работы насоса повторяется.
На анимации показан принцип работы насоса при откачке жидкости из скважины.
Анимация – Принцип работы импульсного поршневого насоса (количество кадров-7, количество повторений-9)
Требования техники безопасности, промсанитарии и охраны окружающей среды
При эксплуатации предлагаемого устройства следует руководствоваться всеобще принятыми правилами техники безопасности работ на производстве. Никаких специальных правил и приемов безопасной работы с созданным механизмом не требуется.
При работе механизма исключается возможность отрицательного влияния устройства на окружающую среду, а также не требуются никаких специальных мер защиты.
Аналитический обзор
Наиболее близким аналогом к изобретению, которое рассматривается является импульсный поршневой насос В.В. Большакова ( [3] Стр.177, рис. 3.94).
В импульсном поршневом насосе В.В. Большакова приводимая жидкость от наземного силового насоса подается в специальную клапанную коробку, установленную на поверхности.
Клапанная коробка при помощи кулачка и пружины совершает возвратно-поступательное движение. В верхнем положении коробки клапаны находятся на седлах при этом насос нагнетает жидкость в надпоршневую полость погруженного насоса. Давление жидкости действует на поршень, который, сжимая жидкость, перемещается вниз и выталкивает ее через клапан в подъемные трубы. При снижении давления с поршня пружина возвращает его в исходное положение, тем самым вызывая разряжение в подпоршневой полости и засасывая жидкость из скважины через клапан. Клапан служит для выпуска жидкости, которая может проникнуть через сальник или уплотнения в поршне.
В нижнем положении клапанной коробки толкателем клапаны понимаются, и клапан прижимается к верхнему седлу. В это время жидкость, нагнетается силовым насосом через седло поступает в зумпф, а жидкость из колонны труб через отверстие седла также сбрасывается в зумпф.Далее цикл работы повторяется.
Недостатками известной конструкции импульсного поршневого насоса является сложность обеспечения четкого взаимодействия между погружным и наземным оборудованием, поскольку связь между ними осуществляется через столб упругой инерционной жидкости.
Заключительная часть
Планируемый результат и перспективы дальнейших исследований
В результате проведенной работы был разработан новый, усовершенствованный по сравнению с его аналогами скважинный насосный агрегат, специально адаптированный под условия бурения геологоразведочных скважин. Была проведена оценка технологических и эксплуатационных качеств разработанного устройства.