Контруктивно-кінематична схема гідравлічного двигуна ГПНУ

Розглянемо конструкцію і роботу на прикладі гідродвигуна подвійної дії (рисунок 1.11.4). Він являє собою корпус 1, у якому розташовані циліндр 4 з поршнем 5 і штоком 6, головний золотник 2 й керуючі ним верхній 3 та нижній клапани. Нижній клапан містить у собі кільцеві канавки f і g та канавку е на штоку 6. Усі ці елементи з'єднані внутрішніми каналами. Шток гідродвигуна є одночасно штоком свердловинного насоса, розміщеного нижче, і являє разом із гідродвигуном єдине ціле – гідропоршневий заглибний насосний агрегат (ГПНУ).

Рисунок 1.11.4 – Схема гідравлічного двигуна подвійної дії

Двигун працює в такий спосіб: робоча рідина, що надходить зверху безупинним потоком, попадає у внутрішню порожнину агрегату через отвори у верхній частині корпусу.

Хід поршня нагору (рисунок 1.11.4, а). Головний золотник 2 займає нижнє положення, і робоча рідина внутрішніми каналами спрямовується з порожнини а в нижню порожнину циліндра d, поршень 5 якого разом зі штоком переміщається нагору. (Напрямок потоку робочої рідини під тиском показано суцільними стрілками) В цей час шток верхнього клапана 3 знаходиться в нижньому положенні, оскільки на нього зверху діє зусилля, зумовлене перепадом тисків між внутрішньою порожниною а і верхньою порожниною циліндра з, а також зусилля поворотної пружини.

Відпрацьована робоча рідина з верхньої порожнини циліндра витісняється через золотник (напрямок потоку відпрацьованої рідини показано пунктирними лініями) в затрубний простір.

При підході поршня до верхнього положення швидкість його руху зменшується завдяки роботі демпфера – конічного виступу на поршні 5 і отвору в корпусі. Одночасно поршень переміщає нагору шток верхнього клапана, в результаті чого завдяки канавці на штоку порожнина а сполучається з порожниною в. Оскільки площа верхнього торця золотника менша від площі нижнього, то головний золотник 2 під дією різниці сил, зумовлених тиском робочої рідини на його торці, переміщається нагору.

У результаті переміщення головного золотника 2 нагору канал, що подає робочу рідину під поршень циліндра, закривається і поршень зупиняється, одночасно з цим головний золотник з'єднує підпоршневий об’єм d із затрубним простором, а верхню порожнину – з порожниною а.

Хід поршня вниз (див. рисунок 1.11.4, б). Робоча рідина з порожнини а спрямовується в верхню порожнину циліндра з і переміщає його поршень униз. Одночасно переміщається вниз верхній клапан 3, досягши свого нижнього положення, він закриває канал, що зв'язує порожнину а з нижньою порожниною золотника. Золотник, що знаходиться в нижнім положенні, з'єднує верхню порожнину циліндра з нижньою порожниною золотника , завдяки чому він залишається у верхнім положенні доти, поки поршень, підходячи до свого нижнього положення, не почне сповільнювати свою швидкість завдяки роботі нижнього демпфера. Канавка е на штоку поршня не з'єднує кільцеві канавки f і g.

В результаті з'єднання канавок f та g нижня порожнина золотника b буде з'єднана з затрубним простором, і золотник переміститься вниз під дією тиску, що діє на нього зверху.

При цьому канал, що подає рідину у верхню порожнину циліндра, буде перекритий, підпоршневий об’єм циліндра d з'єднається з порожниною а, а верхня порожнина із позатрубним простором.

Далі починається хід поршня нагору, і цикл роботи двигуна повторюється. При переміщенні штока нагору – вниз здійснюється приведення у дію свердловинного насоса, робота якого була розглянута раніше.