Прибор к пневматическому насосу для регулирования интервала рабочего времени

Прибор к пневматическому насосу для регулирования интервала рабочего времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 59 с, 4

Я ЗЗО61 г1АТЕНТ HA ИЗОБРЕ ЕНКЕ

cIRw1 pI 553I». -": + с @ а " ач и аа:; сР:

ОПИСАНИЕ прибора к пневматическому насосу для регулирования интервала рабочего времени.

К патенту ин-ной фирмы „1чнгерсалль Ранд Компани" (1пцегзоИ Rand Company), в г. Нью-Иорке, США, заявленному 1 декабря 1929 года (заяв. свид. Мя 59392).

Действительный изобретатель ин-ц Сноуден Бейер Редфильд (Snowden

Bayard Redfie1d).

0 выдаче патента опубликовано 31 октября 1933 года. деиствие патента распространяется на 15 дет от 31 октября 1933 года. (521) Изобретение относится к насосам для колодцев или скважин с баком, псме- щенным в глубине колодца и снабжен- ным трубой для впуска сжатого газа или давящей среды и трубо" для выбрасывания жидкости из Сака.

Согласно изобретению процесс выкачивания регулируется прибором, приводимым в движение от двигателя и дающим выдержку определенного времени.

Интервал времени выдерживается с таким расчетом, чтобы колодезный бак успел наполниться нефтью или другою жидкостью раньше, чеМ начнется впуск в бак свежей порции сжатого газа для выталкивания жидкости из бака.

Основная задача изобретения — создание выдерживающего интервалы времени аппарата, который управляет выпускным клапаном, оперативно связанным с главным клапаном насоса. Вторая задача — дать возможность давлению выходить из бака через выпускной кла-, пан в течение всего времени, требующегося для того, чтобы бак снова наполнился выкачиваемою жидкостью.

Насос может работать при помощи сжатого воздуха или естественного газа, или любой давящей среды в зависимости от характера выкачиваемой жидкости. В случае применения естественного газа не должно быть выпуска в атмосферу; вместо этого выпуск должен производиться в бак или приемник со значительно более низким давлением, чем давление в главно" подающей трубе.

Одна из форм выполнения изобретения изображена HB прилагаемом чертеже, где схематически показаны, отчасти в разрезе, колодец и насос.

Бак А помещен в глубине колодца В, снабженного обсадной трубой С. К баку подходят подающая давящая среду труба D и выбрасывающая выкачиваемую жидкость труба Е, в нижней части которой сделана небольшая отдушина F, через которую давящая среда проникает в выбрасываемы и столб нефти, помогая последней подниматься по принципу аэролифта. !

Точное местоположение отдушины F зависит в некоторой степени от длины бака Л, но практика показала, что хорошие результаты получаются, если отдушина F помещена ближе к дну бака, чем к верхней стенке. Благодаря такому устройству столб нефти в трубе Е может быть поднят на довольно большую высоту раньше, чем в трубу войдет через отдушину Р давящая среда, которая насытит жидкость газом и расширит ее в сторону выпускного отверстия трубы E.

Через отдушину F и труоу Е не будет происходить потери давящей среды до тех пор, пока нефть в трубе Е не поднимется до такой высоты, при которой давящая среда начнет содействовать дальнейшему подъему нефти на поверхность земли.

Подача главной давящей среды в бак из резервуара регулиоуется главным или дроссельным клапаном Н, помещающимся в коробке J, а выпуск давления из колодезного бака управляется выпускным клапаном К коробки L. Основная полость клапана Кполностью остается соединенною с атмосферой с того момента, как весь запас нефти выкачан из бака, и до момента следующей выкачки, так что свежая нефть может беспрепятственно накопляться в баке.

Выпускной клапан состоит из тела, снабженного с обоих концов поршнями

-или головками 22, 23, соединенными стержнем 24. Тело 25 клапана зажато между заплечиками 2б и 27 головкой и движется вместе с поршнями, а винт 28, входящий в прорезь 29 тела клапана, играет роль направляющей этого тела и препятствует вращениЬ последнего. Отверстие 30 в головке 23 позволяет давящей среде проходить из центрального .пространства клапанной коробки в боковое пространство коробки, находящееся за головкой 23, и способствует понижению давления в указанном пространстве при понижении давления в центральной части коробки. Если к наружной поверхности головки 22 приложено полное .давление давящей среды, поступающей из главного резервуара, то выпускной клапан передвигается влево в положение, изображенное на чертеже, если противодействующее давление, приложенное к наружной поверхности головки 23, понижено. Когда выпускной клапан находится в показанном на чертеже положении, то сообщение. источника давящей среды с баком прервано, и бак сообщен с атмосферой через окно 31 зыпускного клапана и через трубку 72, соединяющую клапанную коробку с атмосферой.

Прибор О, регулирующий интервалы времени и приводимый в движсние от двигателя, работающего при помощи главной давящей среды, устроен таким образом, что скорость двигателя может быть изменяема ручным вентилем для того, чтобы регулировать по желанию величину промежутка времени, в которое бак должен заполняться выкачиваемой жидкостью.

Пневматический двигатель Р вращает кулачковый диск Q, который через опоеделенные интервалы времени приводит при помощи соответствующего механизма в движение клапан R, регулирующий работу выпускного клапана Я. Двигатель Р управляется клапаном 5, который, в свою очередь, управляется дви:жениями выпускного клапана К. Поршень 7, двигающийся в коробке U, помогает кулачному диску Q управлять пружинным клапаном R. Последний нормально держится в поднятом положении, как показано на чертеже. и позволяет давящей среде проходить из резервуара О по трубкам V u We правое боковое пространство коробки выпускного клапана и этим удерживать выпускной клапан в сообщении с атмосферой до тех пор, пока поршень Т кулачкового клапана находится под давлением.

Между коробкой U поршня Т и главной подающей трубой D бака включен при помощи труб а и b небольшой резервуар Х. В трубе b помещен возвратный клапан с, позволяющий давящей среде быстро течь по направлению от колодезной трубы D к резервуару Х, но замедляющий прохождение этой среды в обратном направлении. В то время, как в баке А давление выталкивающей среды понижено (после разряда бака), давление в резервуаре Х понижается ничтожно, благодаря возвратному клапану с, и таким образом под поршнем Т сохраняется достаточно большое давление для того, чтобы поршень был прижат книзу и нажимал вниз рычаг а против действия сжатой пружины

Рычаг d вращается на цапфе f, прикрепленной к кронштейну g, а противоположный конец рычага соединен шарниром Il с защелкой J, которая снабжена пружиной .Й и в которой скользит стержень о прижимающийся к шаровому каналу р. Стержень q, прилегает к клапану р и надавливает на шаровой клапан r, на который с противоположной стороны нажимает пружина s. Когда рычаг d находится в изображенном на чертеже положении, т.-е. в период накапливания нефти в баке А, клапанные шарики р и r клапана R находятся в своем верхнем положении. Кода давление в резервуаре Х исчезнет благодаря истечению давящей среды через возвратный клапан с, поршень У поднимется под действием пружины е, двигатель P придет в движение, а защелка / не упадет в выемку t кулачкового диска ф а будет скользить по периферии этого диска до тех пор, пока по истечении одного оборота диска выемка t не окажется против защелки. В течение указанного оборота диска клапан R продолжает оставаться в поднятом положении.

Скорость двигателя Р регулируется дросселем и таким образом, что кулачковый диск Q делает один оборот в течение такого промежутка времени, который необходим, чтобы в баке А нанопилась нефть. За этот промежуток вр=мени давление над поршнем T понизится, вследствие чего, когда выемка t подойдет под защелку, последняя упадет в выемку и позволит стержню о опуститься, так что оба клапанных шарика р и r изменят свое положение. В результате получается передвижение выпускного клапана К в обратную сторону и, следовательно, начнется подача давящей среды в бак А.

В течение периода времени, когда происходит накопление нефти в баке А, главный клапан Н остается открытым, а выпускной клапан К отрезает подачу давящей среды в бак до тех пор, пока не подействует клапан кулачкового диска R.

Главный клапан Н состоит из цилиндрической чашки а, плотно прилегающей к направляющему стержню я и скользящей по нему, причем внутренняя полость чашки соединена трубкой х с буферным резервуаром У, который, при помощи трубки у и возвратного клапана Г, соединен с главной трубой В, подающей сжатую среду в бак Л. Возвратный клапан Z снабжен сужением, позволяющим давящей среде быстро проходить из трубы D в чашку v глав-! ного клапана Н (для уравновешивания клапана!; но когда давление в баке А прекратится и начнется накопление нефти в баке, то, благодаря сужению возвратного клапана Z, давление в чашке главного клапана FI уменьшается медленно. задача сужения в возвратном клапане Z зЪключается в выдержке времени с тем расчетом, чтобы изменение давления внутри чашки v главного клапана Н всегда запаздывало относительно давления в баке А. Когда в бак подается полное давление для выталкивания из него нефти, то давление это более или менее быстро проникает внутрь чашки v; когда же давление в баке исчезает, то давление в чашке з понижается медленно.

Главный клапан H имеет фланец 3, прилегающий к седлу 4; кроме того, у клапана Н имеется шейка 5 для того, чтобы получить суженное пространство между упомянутой шейкой и стенками клапанной коробки. Пружина б стремится открывать клапан, когда давление внутри чашки е достаточно уменьшается вследствие уменьшения давления в колодезном баке после выбрасывания из него нефти. Когда бак А вполне опорожнится, сжатый газ или давящая среда, напоавляющаяся из главного резервуара 0 через трубу 7 и через суженное место, образуемое шейкой 5, и далее по трубе 8, через выпускной клапан К, по трубе 9 в бак А,— заставляет главный клапан И быстро закрыться.

После того, как во время заполнения бака нефтью главный клапан Н снова откроется и когда давящая среда будет снова впущена в бак А, клапан Н уже не закроется под этим вторым внезапным толчком давящей среды, так как в это время чашка клапана уже успела потерять давление и пружина б удерживает клапан в открытом положении.

Другими словами, высокое давление внутри коробки,/ с большой силой держит чашку е в поднятом положении, если внутри чашки давление отсутствует.

Коробка У главного клапана снабже- на небольшой отдушиной или пропускным каналом 10, благодаря которому при падении давления ° в трубах 8, 9 и

O по окончании периода выкачки просачивающаяся сквозь канал 10 давящая среда помогает быстрому поднятию давления в трубе 8 и в коробке 1. выпускного клапана К.

Предположим, что все части находятся в положении, которое изображено на чертеже, т.-е. давяшая среда не поступает в колодец и что выпускной клапан .К находится в положении выпуска в атмосферу. Восстанавливающееся, благодаря каналу 10, давление в.нижней стороне главного клапана Н будет стремиться уравновесить давление с внутренней и с наружной стороны клапана и, вследствие этого, клапан будет открываться пружиной 6. Образующееся же в клапанной коробке L давление не приведет выпускной клапан К в движение, так как все внутренние подвижные части этого клапана испытывают одинаковое давление со всех сторон, кроме нижнего окна клапана, когда последнее соединено с атмосферой че- рез трубу 12. Но давящая среда, про- сачивающаяся через канал 10 норооки главного клапана, пройдет вслед затем I из коробки выпускного клапана через трубку 13 в коробку 14 .управляющего двигателем клапана 5. Поршень 15 клапана S придет в движение и заставит клапанные шарики 15 и 17 вместе с разделяюшим их стержнем 18 передвинуться вправо, преодолевая давление пружины 19, и таким образом позволит давящей среде пройти в двигатель Р по трубе 20, соединенно" с источником, давящей среды через коробку J главного клапана. Двигатель Р придет в дьижение и заставит вращаться кулачный, диск ф Спустя один оборот диска по направлению часовой стрелки от показанного на чертеже положения диска, поршень Т будет поднят пружиной е благодаря исчезновению да вления над поршнем, и защелка 1 упадет в выемку t диска. Нажимаемая пружиной пластинка 21 служит упругим упором для защелки 1, предохраняющим части от поломки в том случае, если бы двига- тель не остановился после западания защелки в выемку. При падении защел-, ки 1 клапанные шарики р и r приходят

1 в положение, обратное тому, которое изображено на чертеже, так что труба W, соединенная с коробкой L выпускного клапана, начинает сообщаться с атмосферой через трубу 22", а накопившееся в коробке L давление заставляет выпускной клапан К передвинуться вправо, т.-е. в такое положение, в котором давящая среда пройдет через трубу O в бак A для выкачки из него жидкости.

В общем действие насоса происходит следующим образом.

Предположим, что все части находятся в таком положении, которое показано на чертеже, причем бак Л только что опорожнен и в нем снова начинает накопляться свежая нефть. Главный клапан Н открыт и удерживается в открытом состоянии пружино"6,,так как давление внутри клапанной чашки U понизилось или вышло обратно через трубку х,. через буферный резервуар У> возвратный клапан Z и трубку д. Выпускной клапан К передвинут в левое положение (положение выпуска) и удерживается в этом положении главной давящей средой, нажимающей на клапанкую головку 22. Подающие трубы O и 9 сообщены с атмосферой через выпускную трубу 12, так нак главное тело 25 клапана У(перекрывает своим окном отверстия труб 9 и 12.

Давление над поршнем У, производимое сжатой средой, поступающей по трубе а из вспомогательного резервуара Х еще не успело значительно понизиться оТ вытекания через возвратный клапан а, и поэтому не позволяет поршню T подняться под действием пружины е, так что клапан R, включая клапанные шарики р и г, находится в изображенном на чертеже положении, пропуская сжатую среду к головке 22 выпускного клапана К и удерживая его таким образом в положении выпуска в атмосферу. . Раньше, чем главный клапан Н снова откроется, сжатая среда просочится через канал 10 в коробку главного клапана и создаст давление в коробке выпускного клапана, откуда по трубке 13 давление передается к поршню 15 управляющего двигателем клапана S и заставит клапанные шарики 15 и 17 передвинуться и E.blëóñòèòb давящую среду из трубы 20 в двигатель для пу ка в ход посл-..диего.,, B течение времени, необходимого для

nоворота кулачкового диска Q на один оборот, поршень Т освобождается от давления и защелка 1 скользит по пери- ферии диска до тех пор, пока выемка t i

1 не станет против защелки; тогда защелка падает в выемку и останавливает двигатель, позволяя в то же время клапанным шарикам р и r переменить свое положение. В результате труба W получит сообщение с атмосферой через трубку 22, вследствие чего давление внутри коробки выпускного клапана передвинет выпускной клапан Х вправо, пока головка 22 не упрется в лобовую стенку клапанной коробки.

После этого выпускно" клапан стоит в положении нагнетания. При этом пред-, полагается, что был выдержан интервал, времени, достаточный для того, чтобы в баке успела накопиться нефть. В рассматриваемый момент сжатая среда из главного источника проходит через главный клапан Н, который теперь открыт, через трубу 8, огибает выпускной клапан К и далее по трубам 9 и D посту-! пает в бак А для выбрасывания нефти из последнего. Труба 13 сообщена теперь с атмосферой через трубку 12 клапанной коробки, и поэтому клапан 8 двигателя преграждает впуск давящей среды в двигатель.

В чашке v главного клапана Н давление создается сжатой средой, поступающей из буферного резервуара У; так что происходящий при окончании выкачки бака вследствие падения давления в баке А внезапный прилив сжатой среды, устремляющейся мимо шейки 5, быстро закроет клапан Н. Однако, этот клапан опять откроется, когда давление внутри чашки э снова упадет.

Процесс газирования нефти во время прохождения последней по трубе E на поверхность земли происходит следующим образом.

По мере поднятия уровня выкачиваемой жидкости в колодце, а, следовательно, и в баке А, а также и в трубе Е, жидкость покрывает отверстие Р и будет продолжать подниматься до тех пор, пока не начнут действовать приборы, предназначенные для выталкивания ееиз бака. Тогда сж=-тая среда начнет проходить в бак А и, производя давление на поверхность жидкости, будет вытеснять ее через — ðóáó Е и, следовательно, понижать уровень жидкости в баке А.

Когда отверстие Р обнажится, сжатая среда проникнет в трубу Е, где переместится со столбом жидкости и будет способствовать подъему жидкости, расширяя ее по направлению к выпускному отверстию трубы.

П редиет патента.

1. Прибор к пневматическому насосу для регулирования интервала рабочего времени с применением подающей сжатый газ трубы, соециченной с устройством, состоящим из пропускающего сгкатый газ главного клапана, из выпускного клапана, включенного в главную подающую трубу после главного клапана, и из двигателя, служащего для приведения в действие самого прибора, отличающийся теи, что выпускной клапан К, предназначенный для перерыва прохождения сжатого газа по подающему газ трубопроводу G — 7 — 8 — 9 — D, сообщает этот трубопровод с атмосферой через трубу 12, помещенную между главныи клапаном Н и местом подачи газа в бак А колодца.

2. Форма выполнения прибора по и. 1, отличающаяся тем, что выпускной клапан К предназначен для управления подачи сжатого газа в двигатель Р с выпуском его из двигателя, для чего коробка L клапана соединена трубою 13 с управляющим работой двигателя Р клапаном S, сообщающимся с трубою 20, подающей к нему сжатый газ, поступающий через главный клапан из резервуара G.

3. Применение при приборе по п.п. 1 и 2 регулирующего подачу газа приспоссбления, состоящего из кулачкового диска Q, имеюшего вырез t и приводимого в периодическое вращение двигателем Р, каковой диск предназначен для перестановки. находящегося под воздействием пружины клапана R, управляющего перемещением выпускного клапана К, для чего клапан К сообщает коробку L клапана К с резервуаром 6 через трубу V или же с атмосферою через трубу 22" путем западания соединенной с клапаном защелки J в вырез 1 диска, с целью приостановки вращения .его на требуемый интервал времени, .каковая защелка выдвигается из выреза при помощи приспособления, действующего независимо от диска и состоящего из цилиндра с поршнем 7; находящегося под действием сжатого газа и имеющего шток, соединенный двуплечим рычагом с защелкою /.

Редактор Ю. Н. Гер.чан

Ленпроипечатьеоюз. Тип. „Печ. Труд". Зак. á29 10%)