ПОВЕРХНОСТНЫЙ ПРИВОД ПОГРУЖНОГО ВИНТОВОГО НАСОСА Российский патент 2000 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к насосостроению, и может быть использовано в нефтяной промышленности для добычи нефти.

Известен поверхностный привод погружного винтового насоса, содержащий двигатель, редуктор и колонну штанг (Заявка на выдачу патента РФ N 95103085, кл. F 04 В 47/02, опубл. в Б.И. N 14, 1997 г.).

Недостатком этого привода является то, что в момент остановки двигателя, под действием реактивного момента, обусловленного неравномерным распределением сил сопротивления вращению колонны штанг по длине и их закручиванию, происходит нерегулируемое вращение колонны в обратную сторону, при этом происходит отворот резьбовых соединений, нарушается целостность штанговой колонны, создается аварийная ситуация и снижается надежность работы установки винтового погружного насоса с поверхностным приводом.

Наиболее близким техническим решением из известных является привод механизма, содержащий двигатель, редуктор с горизонтальным расположением валов, тормоз и механическую передачу крутящего момента в виде зубчатой пары (Авторское свидетельство СССР N 998794, кл. F 16 Н 37/02, опубл. в Б.И. N 7, 1983 г.). Данный привод выбран за прототип.

Недостатком этого привода является то, что он сложен по конструкции, тормоз установлен на валу муфты скольжения и предназначен для управления ее работой, т. е. не отвечает требованиям эксплуатации поверхностного привода погружного винтового насоса, а зубчатая пара не защищает двигатель от перегрузок, что снижает надежность работы привода в целом.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности и безаварийности эксплуатации привода при одновременном упрощении конструкции установки винтового погружного насоса с поверхностным приводом.

Данная техническая задача решается за счет того, что в известном устройстве, включающем двигатель, редуктор с входным и выходным валами, механическую передачу крутящего момента и тормозное устройство, согласно изобретению, редуктор выполнен с вертикальным расположением валов, двигатель расположен на боковой поверхности корпуса редуктора с возможностью перемещения вдоль корпуса, механическая передача крутящего момента выполнена в виде клиноременной передачи, а тормозное устройство выполнено в виде маслонаполненного корпуса с эксцентрично расположенным в нем валом, на котором с возможностью вращения установлена крыльчатка с подпружиненными пластинами, в крышке корпуса выполнены дроссельные отверстия, при этом тормозное устройство жестко связано с входным валом редуктора.

Система натяжки клиновых ремней состоит из вставок, расположенных в пазах на боковой поверхности редуктора с возможностью их перемещения под действием винтов, установленных на торце боковой поверхности редуктора. При этом между вставками и винтами может быть установлена планка.

Предложенная система натяжки клиновых ремней обеспечивает перемещение двигателя вдоль боковой поверхности редуктора и позволяет производить замену и натяжку клиновых ремней. Помещенная между вставками и винтами планка обеспечивает равномерное распределение приложенной к вставкам нагрузки и строго вертикальное положение двигателя, исключая тем самым его заклинивание в пазах, и обеспечивает заданное положение клиноременной передачи.

Для упрощения конструкции, корпус тормозного устройства может быть выполнен в виде крышки нижнего подшипника входного вала редуктора.

В валу тормозного устройства могут быть выполнены пазы с установленными в них подпружиненными роликами, обеспечивающие передачу крутящего момента в одном направлении, а именно в обратном.

Сочетание тормозного устройства с клиноременной передачей позволяет исключить перегрузки двигателя и выход из строя механической передачи крутящего момента и тормозного устройства при заклинивании колонны штанг за счет "проскальзывания" клиноременной передачи и плавного гашения пиковых перегрузок, связанных с наложением крутящего момента двигателя и реактивного момента колонны штанг, имеющих противоположное направление вращения. Кроме того, предложенное конструктивное выполнение привода с вертикальным расположением валов редуктора, позволяющее использовать боковую сторону редуктора в виде опорной плиты для двигателя, позволяет упростить привод, снизить его металлоемкость и габаритные размеры и позволяет использовать для передачи крутящего момента клиноременную передачу, обеспечивая возможность ее натяжения путем перемещения двигателя вдоль боковой поверхности редуктора.

Предлагаемый поверхностный привод погружного винтового насоса поясняется чертежами, на фиг. 1 изображен общий вид, на фиг. 2 изображен разрез А-А с системой натяжки клиновых ремней.

Привод содержит: редуктор 1 с вертикальным расположением валов, двигатель 2, клиноременную передачу 3, систему натяжки клиновых ремней 4 и тормозное устройство. Боковая сторона редуктора 1 выполнена в виде плоской поверхности, на которой имеются пазы 5, куда при помощи болтов крепится двигатель 2, система натяжки клиноременной передачи 4 состоит из вставок 6, планок 7 и винтов 8. Тормозное устройство состоит из: корпуса 9, вала 10, крыльчатки 11 и крышки 12 с дроссельными отверстиями. Корпус 9 выполнен в виде крышки нижнего подшипника 13 входного вала редуктора. Вал 10 установлен в подшипнике 14 и кинематически связан с входным валом редуктора 1, а в пазах вала 10 размещены подпружиненные ролики 15. Крыльчатка 11 снабжена подпружиненными пластинами 16 и установлена на валу 10 с возможностью вращения. Крышка 12 с дроссельными отверстиями размещена в корпусе 9 и обеспечивает гидравлическую связь с внутренней полостью редуктора 1. Нижняя крышка 17 предназначена для герметизации внутренней полости тормозного устройства. Внутренняя полость тормозного устройства маслонаполнена и гидравлически связана с внутренней полостью редуктора 1, и размещена эксцентрично относительно вала 10.

Поверхностный привод погружного винтового насоса работает следующим образом: после установки двигателя 2 на редуктор 1 производят натяжку клиноременной передачи 3 в следующей последовательности: ослабляют болты крепления двигателя 2, в пазы 5 вставляют вставки 6 и при помощи планки 7 и винтов 8 производят натяжку клиновых ремней, после чего затягивают болты крепления двигателя 2. При подключении двигателя крутящий момент через клиноременную передачу 3 передается на входной вал редуктора 1 и через выходной вал и вращательную колонну погружному винтовому насосу. Во время работы двигателя тормозное устройство не работает. В момент остановки двигателя 2 реактивный момент вращательной колонны, вызванный закручиванием колонны во время работы, начинает раскручивать вращательную колонну в обратную сторону и передается через выходной вал к входному валу редуктора 1, на вал 10 тормозного устройства, которое включается посредством взаимодействия подпружиненных роликов 15 и крыльчатки 11 с подпружиненными пластинами 16, которая начинает вращаться в обратную сторону, ограничивая скорость вращения вращательной колонны. Скорость обратного вращения является минимально допустимой и исключает отворот резьбовых соединений вращательной колонны. Плавное гашение реактивного момента вращательной колонны осуществляется за счет сил сопротивления вращению крыльчатки с подпружиненными пластинами 16, вызванных резким увеличением давления в полости тормозного устройства в начальный момент обратного вращения вращательной колонны и вала 10, и его постепенным уменьшением при дросселировании масла через дроссельные отверстия в крышке 12. Скорость вращения задается диаметром и количеством дроссельных отверстий крышки 12, которые рассчитываются в зависимости от режима работы поверхностного привода, передаваемого крутящего момента и частоты вращения.

Предложенная конструкция привода позволяет: повысить надежность работы и снизить число аварий за счет исключения отворотов вращательной колонны, установки винтового погружного насоса с поверхностным приводом, а также упростить конструкцию привода, снизить металлоемкость, вес и габариты, повысить ремонтопригодность и уменьшить трудозатраты на монтаж привода и соответственно повысить эффективность и надежность работы привода. Кроме того, исполнение тормозного устройства в виде отдельного узла позволяет оперативно и с минимальными затратами производить его ремонт, без демонтажа редуктора и поверхностного привода в целом, что обеспечивает его высокую ремонтопригодность.

Источники информации
1. Заявка на выдачу патента РФ N 95103085, кл. F 04 В 47/02, опубл. в Б. И. N 14, 1997 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 998794, кл. F 16 H 32/02, опубл. в, Б. И. N 7, 1983 г. (прототип).

Устройство предназначено для использования в нефтяной промышленности для добычи нефти. Поверхностный привод погружного винтового насоса содержит двигатель, редуктор с входным и выходным валами, механическую передачу крутящего момента и тормозное устройство. Редуктор выполнен с вертикальным расположением валов, двигатель расположен на боковой поверхности корпуса редуктора с возможностью перемещения вдоль корпуса. Механическая передача крутящего момента выполнена в виде клиноременной передачи, а тормозное устройство выполнено в виде маслонаполненного корпуса с эксцентрично расположенным в нем валом, на котором с возможностью вращения установлена крыльчатка с подпружиненными пластинами. В крышке корпуса выполнены дроссельные отверстия, при этом вал тормозного устройства жестко связан с входным валом редуктора. Система натяжки клиновых ремней состоит из вставок, расположенных в пазах на боковой поверхности редуктора с возможностью их перемещения под действием винтов, установленных на торце боковой поверхности редуктора. Между вставками и винтами установлена планка. Корпус тормозного устройства выполнен в виде крышки нижнего подшипника входного вала редуктора. В валу тормозного устройства выполнены пазы с установленными в них подпружиненными роликами. Повышается надежность и безаварийность эксплуатации привода при одновременном упрощении конструкции. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Поверхностный привод погружного винтового насоса, включающий двигатель, редуктор с входным и выходным валами, механическую передачу крутящего момента и тормозное устройство, отличающийся тем, что редуктор выполнен с вертикальным расположением валов, двигатель расположен на боковой поверхности корпуса редуктора с возможностью перемещения вдоль корпуса, механическая передача крутящего момента выполнена в виде клиноременной передачи, а тормозное устройство выполнено в виде маслонаполненного корпуса с эксцентрично расположенным в нем валом, на котором с возможностью вращения установлена крыльчатка с подпружиненными пластинами, в крышке корпуса выполнены дроссельные отверстия, при этом вал тормозного устройства жестко связан с выходным валом редуктора. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что система натяжки клиновых ремней состоит из вставок, расположенных в пазах на боковой поверхности редуктора с возможностью их перемещения под действием винтов, установленных на торце боковой поверхности редуктора. 3. Привод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между вставками и винтами установлена планка. 4. Привод по п.1, отличающийся тем, что корпус тормозного устройства выполнен в виде крышки нижнего подшипника входного вала редуктора. 5. Привод по п.1, отличающийся тем, что в валу тормозного устройства выполнены пазы с установленными в них подпружиненными роликами.