ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА Российский патент 2008 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти штанговыми насосами.

Известен привод скважинного насоса (патент РФ №2150607), содержащий двигатель, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, включающий открытую непрерывную цепь, связанную с кареткой, соединяющийся через шкив с колонной штанг и с противовесом, центр тяжести которой расположен в плоскости, проходящей через ось непрерывной цепи. Наличие открытой непрерывной цепи снижает срок службы привода и загрязняют окружающую среду смазочными материалами (цепь и направляющая каретки периодически смазываются). Также при работе этого привода с полированным штоком выходит наружу с сальникового устройства пленка нефти с вредными серными соединениями. Они при температуре выше 0 град. испаряются и загрязняют атмосферу, отравляя фауну и флору.

Наиболее близкой к предлагаемому является привод скважинного насоса (ав.св. СССР №901624), содержащий вал ведущего звена, кольцевой корпус, состоящий из основания, барабана с гибким элементом и крышки с патрубком и вставкой в виде двух разъемных патрубков. Вал ведущего звена вращается в двух направлениях (по и против часовой стрелке) ременной передачей через шкивы, посаженные на вал ведущего звена и на вал электродвигателя. Изменение направления вращения вала ведущего звена осуществляется остановкой электродвигателя и изменением направления вращения вала электродвигателя. Это приводит к снижению срока службы электродвигателя и приводных ремней. Электродвигатель привода имеет большую мощность, т.к. столб нефти в насосно-компрессорных трубах с колонной штанг не уровновешаны противовесом. Также этот привод не позволяет контролировать работу скважинного насоса приборами, подсоединяемыми электропроводом к штанге.

Целью изобретения является снижение мощности электродвигателя, расширение технических возможностей и повышение работоспособности привода скважинного насоса за счет обеспечения вращения вала электродвигателя только в одном направлении. Указанная цель достигается тем, что в приводе скважинного насоса, содержащем вал ведущего звена, кольцевой корпус, состоящий из основания, барабана с гибким элементом и крышки с патрубком и вставкой в виде двух разъемных патрубков, к наружной щеке барабана, близлежащей к валу ведущего звена, жестко и радиально прикреплена планка со сквозным продольным отверстием и сквозным - пазом, выполненным напротив продольного отверстия и на свободной грани планки, а на конце вала ведущего звена, расположенного в полости корпуса, посажена ведущая звездочка, причем параллельно валу ведущего звена и на одинаковом расстоянии от оси основания на внутренней плоской стенке основания жестко прикреплена ось с ведомой звездочкой и цилиндрическая дугообразная направляющая для наружной ветви бесконечной цепи, накинутой на звездочки и связанной с ползуном, выполненным, например, в виде цилиндра и установленным в продольном отверстии планки, причем бесконечная цепь выбрана многорядной, а на вогнутую цилиндрическую поверхность крышки с возможностью свободного вращения посажена дополнительная звездочка с внутренним зацеплением и имеющая делительный диаметр, равный сумме двух расстояний от оси основания до оси ведущей звездочки плюс делительный диаметр ведущей звездочки, причем зубья дополнительной звездочки находятся в зацеплении со звеньями свободного ряда многорядной бесконечной цепи, причем на выпуклую цилиндрическую поверхность основания с возможностью свободного вращения посажен полый цилиндр с наружным диаметром, равным разности двух расстояний от оси крышки до близлежащей точки делительного диаметра ведущей звездочки минус высоту звена бесконечной цепи, причем на барабан навит и закреплен одним концом дополнительный гибкий элемент, причем на крышке корпуса симметрично отверстию с гибким элементом выполнено дополнительное отверстие с герметично прикрепленным напротив нее дополнительным вертикально установленным патрубком, причем через дополнительное отверстие и патрубок пропущен дополнительный гибкий элемент, соединенный другим концом с противовесом, причем на боковой поверхности одного разъемного патрубка вставки или на поверхности патрубка с гибким элементом выполнено отверстие, причем напротив этого отверстия с наружной стороны герметично соединен патрубок с фланцем и диском из диэлектрического материала, имеющим в центральном отверстии, например, шпильку с завернутыми с двух сторон диска гайками.

На фиг.1 изображен общий вид привода скважинного насоса без крышки; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 и 5 - вид А фиг.4; на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.1; на фиг.6 - разрез В-В фиг.1; на фиг.7 - вид Б фиг.1; на фиг.8 - изображен общий вид привода, соединенного с полированной штангой; на фиг.9 и 10 изображены соединения патрубка корпуса со вставкой.

Привод содержит корпус 1 (фиг.1), состоящий из основания 2 и крышки 3 (фиг.4). На верхней наружной поверхности крышки 3 выполнено резьбовое отверстие, в которое завернут рым-болт 4, а к нижней жестко прикреплены лапы 5. Они прилегают к вогнутой пластине 6 (фиг.8) опоры 7 и крепятся к пластине 6 с помощью болтов 8 с гайками. Также на опоре 7 закреплен (крепление не указано) электродвигатель 9 со шкивом 10 ременной передачи 11. Ремни этой передачи накинуты и на шкив 12 вала ведущего звена 13. Последний проходит через отверстие 14, выполненное на основании 2, и посажен на два подшипника качения 15. Они удерживаются колпаком 16, закрепленным на наружной поверхности основания 2 с помощью болтов 17, пропущенных через отверстия на кольцевом выступе 18 колпака 16 и завернутых в резьбовые отверстия, выполненные на основании 2. Между выступом 18 и поверхностью основания установлена паронитовая прокладка 19. На дне 20 колпака выполнена кольцевая канавка 21, куда установлена манжета 22 для герметизации полости корпуса 1. К наружной щеке 23 барабана 24, близлежащей к валу ведущего звена 13, жестко и радиально прикреплена планка 25 со сквозным продольным отверстием 26 и сквозным пазом 27 (фиг.3). Последний выполнен напротив продольного отверстия 26 и на свободной грани планки. На конце 28 вала ведущего звена 13, расположенного в полости корпуса, посажены две одинаковые ведущие звездочки 29 с зубьями 30. Параллельно валу ведущего звена 13 и на одинаковом расстоянии от оси основания на внутренней плоской стенке основания 2 с помощью подшипников качения 31 и колпака 32 установлена ось 33 с двумя ведомыми звездочками 34. Они выполнены по форме и размерам аналогично ведущей звездочке 29. На выступающий от колпака 32 конец оси 33 запрессована втулка 35 для предотвращения осевого перемещения оси. Втулка 35 закрыта колпаком 36, закрепленным болтами 37 на торце колпака 32. Между колпаками установлена прокладка 38. На плоскую поверхность основания 2 жестко установлена соосно ему цилиндрическая дугообразная направляющая 39 (фиг.1) для наружной ветви трехрядной бесконечной цепи 40, накинутой на звездочки 29 и 34. Один палец 41 звена 42 цепи 40 выполнен удлиненным и установлен в отверстии 43 цилиндрической формы ползуна 44. Он расположен с возможностью осевого перемещения в продольном отверстии 26 планки 25. Ползун 44 и продольное отверстие планки 25 могут быть выполнены с поперечным сечением в виде трапеции (фиг.5). На вогнутую цилиндрическую поверхность 45 крышки 3 установлен подшипник скольжения 46 с дополнительной звездочкой 47 с внутренним зацеплением. Между ступицей 48 и торцом крышки 2 установлено упорное кольцо 49. Делительный диаметр звездочки 47 выбран равным сумме двух расстояний от оси основания до оси ведущей звездочки плюс делительный диаметр ведущей звездочки 29. Зубья 50 дополнительной звездочки 47 находятся в зацеплении со звеньями 42 среднего ряда бесконечной цепи. На выпуклую цилиндрическую поверхность 51 основания 2 установлены две подшипники скольжения 52. На одну из них с возможностью свободного вращения посажен полый цилиндр 53 с наружным диаметром, равным разности двух расстояний от оси крышки 3 до близлежащей точки делительного диаметра ведущей звездочки 29 минус высоту звена 42 бесконечной цепи. Барабан 24 имеет кольцевую перегородку 54. В правую (по фиг.4) канавку барабана намотан и закреплен одним концом гибкий элемент 55, например, в виде стального каната. Другой конец гибкого элемента проходит через отверстие 56 на крышке 3, патрубок 57, вставку 58 и соединяется с верхним концом колонны штанг 59. Вставка 58 выполнена в виде двух разъемных патрубков 60 (фиг.2) с продольными 61 и поперечными 62 выступами по краям. Они между собой и с фланцами 63 соединяются болтами 64. Также гибкий элемент 55 может быть соединен с верхним концом полированной штанги 65 (фиг.8), который выступает с уплотнения 66. Разъемные патрубки 60 вставок могут быть выполнятся только с продольными выступами 61 (как на фиг.8). При этом на патрубок 57 и на насосно-компрессорную трубу 67 крепятся двухступенчатые кольца 68 или кольцо 69 (фиг.10). Между патрубком и вставкой 58 может устанавливаться дополнительная цилиндрическая вставка 70 (фиг.9). На крышке 2 корпуса симметрично отверстию 56 по вертикальной плоскости выполнено дополнительное отверстие 71 с герметично прикрепленным напротив нее дополнительным патрубком 72. Через дополнительное отверстие 71 (фиг.1) и патрубок 72 пропущен и закреплен одним концом дополнительный гибкий элемент 73, соединенный другим концом с противовесом 74, выполненным с радиальными пазами 75 и установленным в полости цилиндра 76. Фланец 77 цилиндра герметично с помощью прокладки 78 и болтов 79 с гайками закреплен к фланцу 80 дополнительного патрубка 72. Цилиндр 76 снабжен люком 81 с фланцем 82 на торце и герметично закрытого крышкой 83. Вместо люка может быть использована вставка с двумя разъемными патрубками 85 и с двухступенчатыми кольцами 86. На боковой поверхности одного разъемного патрубка 60 вставки 58 или на поверхности патрубка 57 с гибким элементом 55 выполнено отверстие 87. Напротив этого отверстия к наружной стороне патрубка 60 перпендикулярно установлен и герметично соединен патрубок 88 с фланцем 89. К фланцу 89 болтами 90 и гайками герметично закреплен диск 91 из диэлектрического материала. Диск имеет центральное отверстие, куда герметично установлена, например, шпилька 92. На резьбовые концы шпильки завернуты с двух сторон диска гайки 93.

Привод скважинного насоса работает следующим образом.

После пуска электродвигателя 9 вращение от его шкива 10 передается через ременную передачу 11, шкив 12 и вал ведущего звена 13 двум ведущим звездочкам 29. Они вращаются против часовой стрелке (по фиг.1) и вращают, действуя на зубья 50 звеньями 42 второго ряда бесконечной цепи 40 через звенья 42 крайних рядов, дополнительную звездочку 47 также против часовой стрелки. При этом наружняя ветвь бесконечной цепи 40 перемещается против часовой стрелки, а также против часовой стрелки вращается и ведомая звездочка 34. Ее вращает дополнительная звездочка 47, действуя зубьями 50 на ее зубья 30 через звенья бесконечной цепи 40. При этом внутренняя ветвь бесконечной цепи 40 вместе с полым цилиндром 53 перемещается по часовой стрелке. Удлиненный палец 41 бесконечной цепи, перемещаясь по наружной ветви бесконечной цепи 40, например, от ведомой звездочки 34 к ведущей звездочке 29, действуя на ползун 44, поварачивает барабан 24 против часовой стрелки. При этом гибкий элемент 55 наматывается на барабан и поднимает колонну штанг 59 вверх, а дополнительный гибкий элемент 73 разматывается и противовес опускается вниз. Затем удлиненный палец 41 бесконечной цепи огибает ведущую звездочку 29, переходит на внутреннею ветвь бесконечной цепи и барабан 24 начинает поворачиваться по часовой стрелке. При этом гибкий элемент 55 разматывается на барабане и колонна штанг 59 или полированная штанга 65 опускаются вниз, а гибкий элемент 73 наматывается на барабан и поднимает вверх противовес 74. Далее удлиненный палец 41 бесконечной цепи доходит с внутренней ветвью бесконечной цепи до ведомой звездочки 34 и огибает ее. При этом ползун 44 перемещается в продольном отверстии 26 планки 25 с одного крайнего положения в другое и удлиненный палец 41 переходит на наружную ветвь бесконечной цепи. При этом барабан 24 вновь начинает поворачиваться против часовой стрелки и принцип работы привода скважинного насоса повторяется аналогично вышеописанному. Для снятия или добавления противовеса 74 снимают крышку 83 люка 81 или снимают с двухступенчатых колец 86 разъемные патрубки 85 вставки. Для отсоединения или соединения гибкого элемента 55 к колонне штанг 59 или к полированной штанге 65 снимают с фланцев 63 или с двухступенчатых колец 68 разъемные патрубки 60 вставок 58. Для контроля работы скважинного штангового насоса снимают с фланца 89 диск 91 из диэлектрического материала. Затем один конец гибкого электропровода соединяют к колонне штанг 59, а второй конец соединяют к концу шпильки 92, который располагается в полости патрубка 88. Затем диск 91 крепят к фланцу 89 с помощью болтов 90 и гаек. К выступающему наружу концу шпильки 92 соединяют один электропровод прибора контроля работы скважинного штангового насоса и включают в работу привод скважинного насоса.

В предлагаемом приводе скважинного насоса за счет обеспечения вращения вала электродвигателя и шкивов клиноременной передачи в одном направлении, а также постоянной (без остановок) работы электродвигателя, значительно повышается срок службы привода по сравнению с прототипом. Также в предлагаемом приводе из-за установки противовеса в несколько раз снижается мощность электродвигателя, а диск 91 из диэлектрического материала со шпилькой позволяет вести контроль за работой скважинного насоса приборами, гибкий электропровод которых соединяется к штанге.

Устройство предназначено для использования в области добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Привод скважинного насоса содержит вал ведущего звена, кольцевой корпус, состоящий из основания, барабана с гибким элементом и крышки с патрубком, и вставки в виде двух разъемных патрубков. К наружной щеке барабана, близлежащей к валу ведущего звена, жестко и радиально прикреплена планка со сквозным продольным отверстием и сквозным - пазом. Последний выполнен напротив продольного отверстия и на свободной грани планки. На конце вала ведущего звена, расположенного в полости корпуса, посажена ведущая звездочка. Параллельно валу ведущего звена и на одинаковом расстоянии от оси основания, на внутренней плоской стенке основания жестко прикреплена ось с ведомой звездочкой. Там же прикреплена цилиндрическая дугообразная направляющая для наружной ветви бесконечной цепи, накинутой на звездочки и связанной с ползуном. Ползун может быть выполнен, например, в виде цилиндра и установлен в продольном отверстии планки. Бесконечная цепь выполнена многорядной. На вогнутую цилиндрическую поверхность крышки с возможностью свободного вращения посажена дополнительная звездочка с внутренним зацеплением. На выпуклую цилиндрическую поверхность основания с возможностью свободного вращения посажен полый цилиндр. На барабан навит и закреплен одним концом дополнительный гибкий элемент. Снижается мощность электродвигателя, расширяются технические возможности и повышается работоспособность привода за счет обеспечения вращения вала электродвигателя только в одном направлении. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Привод скважинного насоса, содержащий вал ведущего звена, кольцевой корпус, состоящий из основания, барабана с гибким элементом и крышки с патрубком, и вставку в виде двух разъемных патрубков, отличающийся тем, что к наружной щеке барабана, близлежащей к валу ведущего звена, жестко и радиально прикреплена планка со сквозным продольным отверстием и сквозным пазом, выполненным напротив продольного отверстия и на свободной грани планки, а на конце вала ведущего звена, расположенного в полости корпуса, посажена ведущая звездочка, причем параллельно валу ведущего звена и на одинаковом расстоянии от оси основания, на внутренней плоской стенке основания жестко прикреплена ось с ведомой звездочкой и цилиндрическая дугообразная направляющая для наружной ветви бесконечной цепи, накинутой на звездочки и связанной с ползуном, выполненным, например, в виде цилиндра и установленным в продольном отверстии планки.2. Привод по п.1, отличающийся тем, что бесконечная цепь выбрана многорядной, а на вогнутую цилиндрическую поверхность крышки с возможностью свободного вращения посажена дополнительная звездочка с внутренним зацеплением и имеющая делительный диаметр, равный сумме двух расстояний от оси основания до оси ведущей звездочки плюс делительный диаметр ведущей звездочки, причем зубья дополнительной звездочки находятся в зацеплении со звеньями свободного ряда многорядной бесконечной цепи.3. Привод по п.1 или 2, отличающийся тем, что на выпуклую цилиндрическую поверхность основания с возможностью свободного вращения посажен полый цилиндр с наружным диаметром, равным разности двух расстояний от оси крышки до близлежащей точки делительного диаметра ведущей звездочки минус высоту звена бесконечной цепи.4. Привод по п.1, отличающийся тем, что на барабан навит и закреплен одним концом дополнительный гибкий элемент, причем на крышке корпуса симметрично отверстию с гибким элементом выполнено дополнительное отверстие с герметично прикрепленным напротив нее дополнительным вертикально установленным патрубком, причем через дополнительные отверстие и патрубок пропущен дополнительный гибкий элемент, соединенный другим концом с противовесом.5. Привод по п.1, отличающийся тем, что на боковой поверхности одного разъемного патрубка вставки или на поверхности патрубка с гибким элементом выполнено отверстие, причем напротив этого отверстия с наружной стороны герметично соединен патрубок с фланцем и диском из диэлектрического материала, имеющим в центральном отверстии, например, шпильку с завернутыми с двух сторон диска гайками.