Герметизированный плунжерный насос

Полезная модель направлена на обеспечение работоспособности плунжерного насоса. Плунжерный насос содержит корпус (К), рабочую камеру (РК), плунжер (П), узел уплотнения плунжера (УУ), включающий элемент уплотнения (ЭУ), устройство для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры (УСУ), гидравлические магистрали и привод. УСУ содержит герметизированную от внешней среды камеру переменного объема (КПО) с эластичным элементом, выполненным из гидравлически непроницаемого материала. Средство регулирования степени поджима ЭУ расположено внутри переходника между УСУ и РК. УСУ расположено между приводом и РК. Изменение объема КПО УСУ синхронизировано с возвратно-поступательным перемещением П. Объемы полостей плунжерного насоса удовлетворяют соотношению (V_max/V_min>1, предпочтительно в интервале 2÷4, где V_max - объем полости КПО УСУ в конце обратного (начале рабочего) хода П, V_min - объем полости КПО УСУ в начале обратного (конце рабочего) хода П. 1 граф.илл.

Полезная модель относится к области машиностроения для использования в различных отраслях промышленности для дозированной подачи различных текучих сред.

Известны плунжерные дозаторные насосы и установки для дозирования жидкостей на их основе с устройствами для сбора и отвода утечек дозируемой жидкости через плунжерное уплотнение на основе диафрагмы (изобретение по RU 2293881) и сильфона (полезная модель по RU 88076). Общим признаком для отмеченных технических устройств является наличие герметизированной камеры, клапанов, гидравлических магистралей.

Техническим решением, наиболее близким к заявляемому, является плунжерный насос по RU 85572, содержащий корпус с проточной частью, подводящую и напорную магистрали с обратными клапанами, присоединенные к проточной части, плунжер, кинематически через шток диафрагменной камеры связанный с приводом возвратно-поступательного действия, плунжерные уплотнения, установленные в корпусе насоса, резьбовую втулку для поджатия плунжерных уплотнений, диафрагменную камеру с диафрагмой, выполненной из эластичного гидравлически непроницаемого материала, присоединенную посредством переходника к корпусу насоса, гидравлические линии связи полости диафрагменной камеры, обращенной к корпусу насоса и переходнику с емкостью для сбора утечек через плунжерное уплотнение и с атмосферой, причем на линиях связи диафрагменной камеры с емкостью для сбора утечек и с атмосферой установлены обратные клапаны, переходник выполнен в виде втулки с двумя фланцами, одним из которых он присоединен к корпусу насоса, а другим через промежуточное кольцо к корпусу привода, по наружному диаметру диафрагма зафиксирована между фланцем переходника и промежуточным кольцом, во втулке переходника в месте расположения резьбовой втулки выполнена прорезь для помещения инструмента для регулировки поджатия плунжерного уплотнения, герметично закрываемая съемной крышкой, привод возвратно-поступательного, действия выполнен с регулируемой длиной рабочего хода, диаметр шайбы, к которой прижата диафрагма, больше отверстия втулки переходника, внутри полости диафрагменной камеры на переходнике выполнена кольцевая торцевая площадка, диаметр которой больше диаметра прижимной шайбы, а со стороны привода возвратно-поступательного действия диафрагма прижата к прижимной шайбе шайбой, пружиной сжатия и гайкой.

Однако в техническом решении по RU 85572 не конкретизированы и не защищены технические особенности, направленные на обеспечение работоспособности плунжерного насоса в части отвода утечек через плунжерное уплотнение и выявленные в процессе модернизационной разработки опытного образца и проведения заводских, сертификационных и приемочных испытаниях на объектах нефтедобычи.

Техническим результатом полезной модели обеспечение работоспособности плунжерного насоса.

Технический результат достигается тем, в герметизированном плунжерном насосе, содержащем корпус, привод, рабочую камеру, плунжер, узел уплотнения плунжера, включающий элемент уплотнения, устройство для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры, содержащее герметизированную от внешней среды камеру переменного объема с эластичным элементом, выполненным из гидравлически непроницаемого материала, включающую в себя цилиндрический переходник, присоединенный к рабочей камере и снабженное элементами регулирования его работы с соответствующими обратными клапанами, поочередно срабатывающими при рабочем и обратном ходе плунжера, средство регулирования степени поджима элемента уплотнения, и гидравлические магистрали, изменение объема герметизированной камеры устройства для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры синхронизировано с возвратно-поступательным перемещением плунжера, средство регулирования степени поджима элемента уплотнения расположено внутри переходника между устройством для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры и корпусом рабочей камеры, устройство для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры расположено между приводом и рабочей камерой, а объемы полостей плунжерного насоса удовлетворяют соотношению V_max/V_min>1, предпочтительно в интервале 2÷4, где V_max - объем полости герметизированной камеры устройства для сбора утечек в конце обратного (начале рабочего) хода плунжера, V_min - объем полости герметизированной камеры устройства для сбора утечек в начале обратного (конце рабочего) хода плунжера, причем дополнительно обратные клапаны, регулирующие работу устройства для сбора утечек, выполнены поплавкового типа, при этом удельная плотность материала поплавка больше удельной плотности дозируемой жидкости, а поплавки выполнены из фторопласта.

Техническое решение поясняется графической иллюстрацией.

Плунжерный насос содержит корпус 1 с проточной частью 2, плунжер 3, помещенный в корпус 1, плунжерное уплотнение 4 из шевронных манжет, поджатое резьбовой втулкой 5. Плунжер 3 через шток 6 и синхронизатор 7 кинематически связан с приводом 8 возвратно-поступательного действия.

На корпус 1 установлен переходник 9, состоящий из малого 10 и большого 11 фланцев и цилиндрической части 12. Между фланцем 11 и прижимным кольцом 13 установлена диафрагма 14, выполненная из эластичного гидравлически непроницаемого материала. Переходник 9 закреплен на корпусе 1 накидным кольцом 15 и резьбовым соединением 16. В цилиндрической части 12 выполнена прорезь 17, герметично закрываемая крышкой 18.

На резьбовой втулке 5 выполнены отверстия 19, предназначенные для поджатия плунжерного уплотнения 4, например, с применением воротка.

На плунжере 3 и штоке 6 диафрагма закреплена двумя шайбами 20.

Конструктивно внутренняя полость насоса, образованная корпусом 1, переходником 9, диафрагмой 14, плунжером 3 и шайбами 20, является загерметизированной. Общий объем этой полости V состоит из объемов полости диафрагмы V_d и полости переходника V_p.

Плунжерный насос работает следующим образом. При выдвижении плунжера 3 из корпуса 1 в проточной части 2 создается разрежение, дозируемая жидкость из емкости 21 через трубку 22, обратный клапан 23 и отверстие 24 в корпусе 1 поступает в проточную часть 2. При нагнетании жидкости (рабочем ходе плунжера 3) в проточной части 2 создается повышенное давление, и жидкость при закрытом обратном клапане 23 через другое отверстие 25, открытый обратный клапан 26 и трубку 27 поступает в нагнетательную магистраль.

Для поджатия плунжерного уплотнения 4 снимается крышка 18, чем обеспечивается доступ к манипуляциям с резьбовой втулкой 5.

Полость, образованная корпусом 1, переходником 11 и диафрагмой 10, является загерметизированной. Посредством синхронизатора 7 изменение объема герметизированной камеры устройства для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры синхронизировано с возвратно-поступательным перемещением плунжера 3.

Утечки перекачиваемой жидкости через плунжерное уплотнение 4 и плунжер 3 скапливаются в нижней части 28 диафрагменной камеры устройства для сбора утечек. При рабочем ходе плунжера 3 и, соответственно, штока 6, в этой полости создается повышенное давление, вследствие чего утечки через отверстие 29 в нижней части фланца 11 переходника 9, трубку 30 и открытый обратный клапан 31 вытесняется в емкость 32 для сбора утечек. При выдвижении плунжера 3 из корпуса 1 в полости создается разрежение, вследствие чего через другое отверстие 33 во фланце 11 переходника 9, трубку 34 и открытый обратный клапан 35 сообщается с атмосферой. Далее цикл повторяется.

Емкость для сбора дозируемой жидкости 36 и емкость 21 могут быть между собой сообщены трубкой 37 или выполнены заодно целое.

Вследствие того, что при работе плунжерного насоса повышенной при рабочем ходе плунжера 3 и пониженной при обратном ходе плунжера 3, давление в герметизированной камере устройства для сбора утечек незначительно отличается от атмосферного, для эффективной работы насоса необходимо, чтобы в устройстве для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры, расположенном между приводом и рабочей камерой, объемы полостей плунжерного насоса удовлетворяли соотношению V_max/V_min >1, предпочтительно, по результатам отработки и опытной эксплуатации, в интервале 2÷4, где V_max - объем полости герметизированной камеры устройства для сбора утечек в конце обратного (начале рабочего) хода плунжера, V_min - объем полости герметизированной камеры устройства для сбора утечек в начале обратного (конце рабочего) хода плунжера.

Кроме того, в этих же целях обратные клапаны, регулирующие работу устройства для сбора утечек, должны быть выполнены поплавкового типа, при этом удельная плотность материала поплавка должна быть больше удельной плотности дозируемой жидкости.

По результатам отработки опытной конструкции, наиболее подходящим материалом, для поплавков является фторопласт.

1. Герметизированный плунжерный насос, содержащий корпус, привод, рабочую камеру, плунжер, узел уплотнения плунжера, включающий элемент уплотнения, устройство для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры, содержащее герметизированную от внешней среды камеру переменного объема с эластичным элементом, выполненным из гидравлически непроницаемого материала, включающую в себя цилиндрический переходник, присоединенный к рабочей камере, и снабженное элементами регулирования его работы с соответствующими обратными клапанами, поочередно срабатывающими при рабочем и обратном ходе плунжера, средство регулирования степени поджима элемента уплотнения, и гидравлические магистрали, отличающийся тем, что изменение объема герметизированной камеры устройства для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры синхронизировано с возвратно-поступательным перемещением плунжера, средство регулирования степени поджима элемента уплотнения расположено внутри переходника между устройством для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры и корпусом рабочей камеры, устройство для сбора утечек дозируемой жидкости из рабочей камеры расположено между приводом и рабочей камерой, а объемы полостей плунжерного насоса удовлетворяют соотношению V_max/V_min>1, предпочтительно в интервале 2÷4, где V_max - объем полости герметизированной камеры устройства для сбора утечек в конце обратного (начале рабочего) хода плунжера, V_min - объем полости герметизированной камеры устройства для сбора утечек в начале обратного (конце рабочего) хода плунжера.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что обратные клапаны, регулирующие работу устройства для сбора утечек, выполнены поплавкового типа, при этом удельная плотность материала поплавка больше удельной плотности дозируемой жидкости.

3. Насос по п.2, отличающийся тем, что поплавки выполнены из фторопласта.