ДЛИННОХОДОВОЙ ЦЕПНОЙ ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА Российский патент 2007 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к расположенным на поверхности земли приводным устройствам насосных установок для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами.

Известен длинноходовой цепной привод скважинного насоса, содержащий установленные на раме электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с охватывающей ведущую и ведомую звездочки непрерывной цепью, которая через каретку взаимодействует с противовесом, соединенным ремнем, огибающим барабан и имеющим узлы соединения с траверсой подвески (пат. US 4916959, В66В 5/27, опубл. 1990 г.).

Недостатками привода являются: уменьшение в процессе эксплуатации хода соединенной с ремнем привода траверсы подвески, а следовательно, и колонны штанг, из-за растяжения ремня, а также - низкая надежность и долговечность работы из-за дополнительной нагрузки (изгибающего момента), действующей на непрерывную цепь со стороны каретки с противовесом в плоскости, перпендикулярной к плоскости, проходящей через ось непрерывной цепи.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является привод скважинного штангового насоса (см. пат. RU 2200876, МКИ⁷ F04B 47/02, опубл. 2003 г.), содержащий установленные на раме электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с охватывающей ведущую и ведомую звездочки непрерывной цепью, которая через каретку взаимодействует с противовесом, соединенным гибкими канатами, огибающими шкивы и имеющими узлы соединения с траверсой подвески, при этом в противовесе выполнена выемка для расположения ведущей звездочки, цепи и каретки.

Такой привод более надежен, что объясняется меньшими изгибающими нагрузками на непрерывную цепь, действующими со стороны каретки с противовесом, так как их суммарный центр тяжести расположен в непосредственной близости к непрерывной цепи. Кроме того, гибкие канаты по сравнению с ремнями практически не растягиваются, что обеспечивает в процессе эксплуатации стабильный ход траверсы подвески и соединенной с ней колонны штанг.

Недостатками такого привода являются: большая металлоемкость, что объясняется наличием металлического груза большой массы и сложность монтажа привода из-за необходимости использования специальной траверсы, имеющей большое расстояние между узлами соединения с гибкими канатами, определяемое расстоянием между шкивами, равным расстоянию между узлами соединения канатов с противовесом. Для обеспечения устойчивости противовеса это расстояние должно быть максимальным.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение металлоемкости за счет обеспечения возможности использования груза с большими габаритами из материала с меньшим удельным весом, а также - упрощение монтажа привода на скважине за счет обеспечения возможности использования серийно выпускаемой траверсы подвески.

Поставленная техническая задача решается усовершенствованием длинноходового цепного привода скважинного насоса, содержащего установленные на раме электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с охватывающей ведущую и ведомую звездочки непрерывной цепью, которая через каретку взаимодействует с противовесом, соединенным с гибкими канатами, огибающими шкивы и имеющими узлы соединения с траверсой подвески, при этом в противовесе выполнена выемка для расположения ведущей звездочки, цепи и каретки. Это усовершенствование заключается в том, что шкивы расположены под углом к продольной осевой плоскости симметрии привода, а расстояние между ветвями гибких канатов, имеющими узлы соединения с траверсой подвески, меньше расстояния между ветвями гибких канатов, соединенными с противовесом.

Кроме того, в нижнем положении противовеса в его выемке может быть расположен редуктор.

Кроме того, противовес в поперечном сечении имеет Н-образную форму.

Расположение шкивов под углом к продольной осевой плоскости симметрии привода с расстоянием между ветвями гибких канатов, имеющими узлы соединения с траверсой подвески, меньшим расстояния между ветвями гибких канатов, соединенными с противовесом, позволяет сохранить постоянным расстояние между узлами соединения канатов с траверсой подвески при любом противовесе и использовать серийно выпускаемую траверсу подвески. При этом обеспечивается возможность использования груза с большими габаритами из материала с меньшим удельным весом (например, железобетона) и за счет этого снизить металлоемкость привода.

Расположение в нижнем положении противовеса в его выемке редуктора позволяет компактно разместить элементы привода и за счет этого уменьшить габариты привода по высоте или без увеличения габаритов привода увеличить габариты и массу противовеса.

Выполнение противовеса в поперечном сечении Н-образной формы позволяет облегчить центровку противовеса за счет выполнения его симметричным относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен предлагаемый привод, на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.

Длинноходовой цепной привод скважинного насоса содержит установленный на раме 1 электродвигатель 2, редуктор 3, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, выполненный в виде непрерывной цепи 4, охватывающей ведущую 5 и ведомую 6 звездочки. Вал электродвигателя 2 ременной передачей 7 соединен с редуктором 3, выходной вал которого соединен с ведущей 5 звездочкой механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное. Непрерывная цепь 4 связана с кареткой 8, соединенной с противовесом 9, соединенным с гибкими канатами 10 и 11, огибающими шкивы 12 и 13. Шкивы 12 и 13 расположены под углом α к продольной осевой плоскости симметрии привода. Гибкие канаты 10 и 11 имеют узлы 14 и 15 соединения с траверсой 16 подвески и узлы 17 и 18 соединения с противовесом 9. Расстояние l между ветвями 19 и 20 гибких канатов 10 и 11, имеющими узлы 14 и 15 соединения с траверсой 16 подвески, меньше расстояния L между ветвями 21 и 22 гибких канатов 10 и 11, соединенными с противовесом 9. В противовесе 9 выполнена выемка 23 для расположения ведущей звездочки 5, цепи 4 и каретки 8. В приведенном варианте противовес 9 в поперечном сечении имеет Н-образную форму. В нижнем положении противовеса 9 в его выемке 23 расположены ведущая звездочка 5, цепь 4, каретка 8 и редуктор 3.

Привод работает следующим образом.

Длинноходовой привод скважинного штангового насоса устанавливается таким образом, чтобы ось колонны штанг 24 совпадала с осью скважины (не показана) в районе устья. В зависимости от габаритов противовеса 9, места расположения его центра тяжести и расстояния l между ветвями 19 и 20 определяют величину угла α наклона шкивов. Запускается электродвигатель 2, передающий вращательное движение через редуктор 3 ведущей звездочке 5 и через непрерывную цепь 4 ведомой звездочке 6. Вместе с непрерывной цепью 4 перемещается связанная с ней каретка 8, передающая свое возвратно-поступательное движение противовесу 9, который через гибкие канаты 10 и 11, огибающие шкивы 12 и 13, передает движение траверсе 16 подвески, соединенной с колонной штанг 24. В результате вращательное движение ведущей звездочки 5 преобразуется в возвратно-поступательное движение траверсы 16 подвески и колонны штанг 24.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет сохранить постоянным расстояние между узлами соединения канатов с траверсой подвески при любом противовесе и использовать серийно выпускаемую траверсу подвески. При этом обеспечивается возможность использования груза с большими габаритами из материала с меньшим удельным весом (например, железобетона) и снижения металлоемкости привода.

Устройство предназначено для использования в области нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными насосами, имеющими привод, расположенный на поверхности земли. Длинноходовой цепной привод скважинного насоса содержит установленные на раме электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с охватывающей ведущую и ведомую звездочки непрерывной цепью. Последняя через каретку взаимодействует с противовесом, соединенным с гибкими канатами, огибающими шкивы и имеющими узлы соединения с траверсой подвески. В противовесе выполнена выемка для расположения ведущей звездочки, цепи и каретки. Шкивы расположены под углом к продольной осевой плоскости симметрии привода. Расстояние между ветвями гибких канатов, имеющими узлы соединения с траверсой подвески, меньше расстояния между ветвями гибких канатов, соединенными с противовесом. В нижнем положении противовеса в его выемке расположен редуктор. Противовес в поперечном сечении имеет Н-образную форму. Снижается металлоемкость за счет обеспечения возможности использования груза с большими габаритами из материала с меньшим удельным весом. Упрощается монтаж. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Длинноходовой цепной привод скважинного насоса, содержащий установленные на раме электродвигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с охватывающей ведущую и ведомую звездочки непрерывной цепью, которая через каретку взаимодействует с противовесом, соединенным с гибкими канатами, огибающими шкивы и имеющими узлы соединения с траверсой подвески, при этом в противовесе выполнена выемка для расположения ведущей звездочки, цепи и каретки, отличающийся тем, что шкивы расположены под углом к продольной осевой плоскости симметрии привода, а расстояние между ветвями гибких канатов, имеющими узлы соединения с траверсой подвески, меньше расстояния между ветвями гибких канатов, соединенными с противовесом.2. Длинноходовой цепной привод скважинного насоса по п.1, отличающийся тем, что в нижнем положении противовеса в его выемке расположен редуктор.3. Длинноходовой цепной привод скважинного насоса по п.1, отличающийся тем, что противовес в поперечном сечении имеет Н-образную форму.