ПРИВОД ШТАНГОВЫХ ГЛУБИННЫХ НАСОСОВ Российский патент 2003 года по МПК F04B47/02 

Привод штанговых глубинных насосов предназначен для добычи нефти или воды из глубинных скважин.

Известна конструкция привода штангового глубинного насоса (патент 2061906. "Привод штанговых глубинных насосов", зарегистрирован в Гос. реестре изобретений 10.06.1996г. Бюл. 16, 1996г.), содержащего основание, на котором закреплена стойка, балансир с поворотной головкой, кривошипно-шатунный механизм, устройство фиксации балансира при монтаже и ремонте привода, которое выполнено в виде стяжки регулируемой длины.

Стяжка выполнена в виде винтового устройства, закрепленного на стойке, и имеет точку крепления на балансире. Для обеспечения неподвижности балансира устройство крепят на балансире, и за счет изменения длины стяжки, вращением воротка, осуществляют поворот балансира в ограниченных пределах.

Недостатком данной конструкции устройства фиксации балансира является возможность заклинивания устройства, так как усилие от веса балансира передается на стойку непосредственно через винтовую стяжку. В случае возникновения усилий большой величины вращение воротка стяжки усилием руки работающего становится затруднительным. Особенно это относится к приводам, выполненным по одноплечей схеме.

Кроме того, в случае переналадки на другую величину хода устьевого штока, когда необходимо ось, соединяющую кривошип и шатун, переставить с одного отверстия на другое отверстие в кривошипе, для удержания балансира во время перестановки используют подъемный кран. Доставка автокрана на скважину в любое время года (в распутицу, и в снежные заносы) требует дополнительных затрат времени, что ухудшает удобства и условия эксплуатации привода штанговых глубинных насосов.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности работы и улучшение удобства обслуживания привода во время его переналадки, ремонта и монтажа.

Заявленный технический результат достигается тем, что в приводе штанговых глубинных насосов, включающем стойку, балансир, кривошипно-шатунный механизм и устройство фиксации балансира при монтаже и ремонте, выполненного в виде регулируемой стяжки, шарнирно установленной на стойке,
устройство фиксации балансира снабжено двумя элементами, образующими кинематическую пару, взаимодействующими со стяжкой, шарнирно связанными между собой и образующими со стороны стяжки угол от 128 до 232^o, при этом один из элементов шарнирно закреплен на балансире, другой - на стойке ниже точки крепления стяжки;
элемент, закрепленный на балансире, выполнен в виде стержня, а другой элемент имеет форму треугольника.

Снабжение устройства фиксации балансира двумя элементами, образующими кинематическую пару, взаимодействующими со стяжкой, позволяет без применения подъемного крана обеспечить быструю переналадку привода штанговых глубинных насосов на другую величину хода за короткий промежуток времени, что улучшает удобства обслуживания.

Закрепление одного из элементов шарнирно на балансире, другого - на стойке ниже точки крепления стяжки, шарнирно связанных между собой и образующих со стороны стяжки угол от 128 до 232^o, обеспечивает наименьшее усилие для переналадки, позволяет предотвратить заклинивание устройства фиксации при монтаже и ремонте привода, что повышает надежность работы.

Выполнению элемента, шарнирно закрепленного на стойке, в форме треугольника обеспечивает устойчивость устройства во время работы.

Сущность предложенного решения поясняется чертежами, где
на фиг.1 - общий вид привода штанговых глубинных насосов;
на фиг.2 - выноска А на фиг.1;
на фиг.3 - вид по стрелке Е;
на фиг.4 - схема сил, действующих в устройстве фиксации балансира.

Привод штанговых глубинных насосов (фиг.1) включает стойку 1. На стойке 1 шарнирно установлен балансир 2 с поворотной головкой 3, на которой установлен устьевой шток 4. Балансир 2 через шатун 5 при помощи оси 6, установленной в одно из отверстий 7, соединен с кривошипом 8.

На стойке 1 шарнирно установлено устройство фиксации 9 балансира, предназначенное для удержания балансира при монтаже, ремонте и переналадке. Устройство фиксации 9 балансира (фиг. 2), (фиг.3) включает регулируемую стяжку 10 и снабжено двумя элементами 11, 12. Регулируемая стяжка 10 выполнена в виде винтового устройства 13, содержащего ходовые винты 14 и 15, установленные в трубе 16 с внутренней резьбой и воротка 17.

Элементы 11, 12 образуют кинематическую пару, при этом элемент 11 выполнен в виде стержня, а элемент 12 для обеспечения поперечной устойчивости имеет форму треугольника. Возможна иная форма выполнения элементов 11, 12, например в форме прямоугольника или в виде стержней. Элемент 11 и 12 шарнирно связаны между собой и взаимодействуют с регулируемой стяжкой 10. Стяжка 10 шарнирно установлена на элементе 12. На стойке 1 и балансире 2 выполнены проушины 18, 19, 20 для установки устройства фиксации балансира на приводе. Причем проушины расположены таким образом, что при установке устройства фиксации 9 балансира элементы 11, 12, со стороны крепления стяжки, образуют угол не менее 128^o. Конец элемента 11 (стержня) шарнирно закреплен на балансире 2, а элемент 12 - на стойке 1 ниже точки крепления стяжки 10.

Выбор угла между элементами 11, 12 обоснован схемой (фиг.4) из расчета наименьшего усилия на вороток 17 стяжки 10, где
В - ось крепления стержня 11 на балансире;
С - ось крепления элемента 12 на стойке;
Д - ось крепления стяжки 10 на стойке;
Q - усилие, передающееся от веса балансира на стойку;
Р - усилие, действующее на элементы 11, 12;
Т - усилие на стяжке;
α - угол между элементом 11 (стержнем) и стяжкой.

В нашем случае важно, чтобы усилие на стяжке (Т), было меньше усилия, передающегося от веса балансира на стойку(Q); T<Q
2Q•ctgα<Q; 2ctgα<1 или ctgα<0,5.
Отсюда T<Q при угле α>64^o. Угол между элементами должен быть более 128^o. При увеличении угла α от 64 до 90^o величина усилия Т стремится к нулю. Элементы 11, 12 при угле α = 90^o образуют одну прямую линию, при этом балансир поднимется на наибольшую высоту. Угол α изменится на 26^o.

90^o-64^o=26^o
При дальнейшем увеличении угла между элементами 11, 12 балансир 2 будет опускаться, а усилие Т - возрастать.

180^o+2•26^o=232^o
Таким образом, до угла между элементами 11, 12, равного 232^o, усилие Т не будет превосходить усилия Q.

Устройство работает следующим образом.

Для монтажа, ремонта, переналадки привода штанговых глубинных насосов необходимо установить устройство фиксации 9 балансира 2 в проушины 18, 19, 20.

В случае переналадки, для изменения величины хода устьевого штока 4, кривошип 5 приводится в горизонтальное положение и весь кривошипно-шатунный механизм привода устанавливается на тормоз.

На стойку 1 и балансир 2 устанавливается устройство фиксации 9. Элемент 11 (стержень) шарнирно устанавливается в проушину 20 балансира 2, элемент 12 - в проушины 18 стойки 1, регулируемая стяжка 10 -в проушину 19 стойки 1. Угол между элементами 11, 12 устанавливается не менее 128^o. Ось 6 вынимается из отверстия 7 кривошипа 8. Шатун 5 и кривошип 8 разъединены. Балансир 2 удерживается устройством фиксации 9. Вращением воротка 17 регулируемой стяжки 10 ходовые винты 14 и 15 сходятся (или расходятся). Угол между элементами 11, 12 меняется. Балансир 2 поднимается (или опускается) вместе с шатуном 5 до совпадения с нужным отверстием 7 кривошипа 8. Осью 6 шатун 5 соединяется с кривошипом 8.

Устройство фиксации 9 балансира снимается со стойки 1 и балансира 2. В случае монтажа или ремонта привода устройство фиксации 9 работает аналогичным способом.

В настоящее время опытный образец ПШГНО8-3,0 вместе с устройством фиксации балансира проходит эксплуатационные испытания.

Изобретение предназначено для использования в области добычи нефти. Привод включает стойку, балансир, кривошипно-шатунный механизм и устройство фиксации балансира при монтаже и ремонте. Устройство фиксации выполнено в виде регулируемой стяжки, шарнирно установленной на стойке. Оно снабжено двумя элементами, образующими кинематическую пару, взаимодействующими со стяжкой, шарнирно связанными между собой и образующими со стороны стяжки угол 128-232^o. Один из элементов шарнирно закреплен на балансире, а другой - на стойке ниже точки крепления стяжки. Элемент, закрепленный на балансире, может быть выполнен в виде стержня, а другой элемент имеет форму треугольника. Повышается надежность работы, улучшаются удобства обслуживания привода во время его переналадки, ремонта и монтажа. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Привод штанговых глубинных насосов, включающий стойку, балансир, кривошипно-шатунный механизм и устройство фиксации балансира при монтаже и ремонте, выполненное в виде регулируемой стяжки, шарнирно установленной на стойке, отличающийся тем, что устройство фиксации балансира снабжено двумя элементами, образующими кинематическую пару, взаимодействующими со стяжкой, шарнирно связанными между собой и образующими со стороны стяжки угол 128-232^o, при этом один из элементов шарнирно закреплен на балансире, другой - на стойке ниже точки крепления стяжки. 2. Привод штанговых глубинных насосов по п. 1, отличающийся тем, что элемент, закрепленный на балансире, выполнен в виде стержня, а другой элемент имеет форму треугольника.