ПРИВОД СКВАЖИННОГО НАСОСА Российский патент 2009 года по МПК F04B47/02 F04B53/00 

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти штанговыми насосами.

Наиболее близким к предлагаемому является привод скважинного насоса (ав. св. СССР № 901624, м. кл. F04B 47/02, опубликовано 30.01.82 г., бюллетень «Открытия, изобретения» № 4), содержащий вал ведущего звена, имеющий шестерню и связанный с электродвигателем, барабан, установленный на опоре кольцевой корпус, состоящий из основания и крышки с патрубком, соединенным с насосно-компрессорной трубой. В вышеуказанном приводе вал ведущего звена вращается в двух направлениях (по и против часовой стрелке). Изменение направления вращения вала ведущего звена осуществляется остановкой электродвигателя и изменением направления вращения электродвигателя. Это приводит к снижению срока службы электродвигателя и вала ведущего звена (а также приводных ремней). Из-за этого снижается срок службы самого привода скважинного насоса. Целью изобретения является повышение срока службы привода скважинного насоса за счет обеспечения вращения электродвигателя без остановок.

Указанная цель достигается тем, что в приводе скважинного насоса, содержащем вал ведущего звена, имеющий шестерню и связанный с электродвигателем, барабан, установленный на опоре кольцевой корпус, состоящий из основания и крышки с патрубком, соединенным с насосно-компрессорной трубой, на свободном торце шестерни вала ведущего звена выполнен цилиндрический выступ с диаметром, равным диаметру делительной окружности шестерни, а на его цилиндрической поверхности с торца выполнен продольный паз, например, с цилиндрическим дном, причем параллельно шестерни и на таком же расстоянии от оси основания, на внутренней стенке основания с возможностью свободного вращения, установлено на полуоси зубчатое колесо, выполненное с размерами и цилиндрическим выступом, аналогичными размерам и цилиндрическому выступу шестерни, причем внутри корпуса с возможностью свободного вращения на цилиндрической поверхности основания установлен вогнутый зубчатый венец, а на крышке установлен выпуклый зубчатый венец, причем зубья вогнутого и выпуклого зубчатых венцов находятся в зацеплении с зубьями шестерни и зубчатого колеса, причем на торцах вогнутого и выпуклого зубчатых венцов, обращенных в сторону крышки корпуса, выполнены соосные гильзы, причем внутренний диаметр гильзы вогнутого зубчатого венца выбран равным диаметру делительной окружности этого венца, а наружный диаметр гильзы выпуклого зубчатого венца выбран равным диаметру делительной окружности этого венца, причем на внутренней цилиндрической поверхности гильзы вогнутого зубчатого венца и на наружной цилиндрической поверхности гильзы выпуклого зубчатого венца выполнен продольный паз, аналогичный по форме и размерам продольному пазу цилиндрического выступа шестерни вала ведущего звена, причем на внутреннюю плоскую поверхность основания установлены перпендикулярно этой поверхности и жестко прикреплены не менее двух кронштейнов, выполненные, например, в виде цилиндра, причем на свободные торцы кронштейнов закреплен дугообразный вогнутый упор, выполненный с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гильзы выпуклого зубчатого венца, и наружным диаметром, равным сумме наружного диаметра этой гильзы плюс двойную глубину продольного паза, причем вогнутый упор установлен соосно выпуклому зубчатому венцу и расположен между крышкой корпуса и плоскостью, прилегающей к свободным торцам цилиндрических выступов шестерни вала ведущего звена и зубчатого колеса, а также к торцам гильз вогнутого и выпуклого зубчатых венцов, причем один конец вогнутого упора установлен над свободным торцом цилиндрического выступа, например, шестерни и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с наружной своей цилиндрической поверхностью, причем к свободным торцам кронштейнов соосно гильзе вогнутого зубчатого венца установлен и закреплен другой дугообразный выпуклый упор с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру гильзы вогнутого зубчатого венца, причем один конец выпуклого упора установлен над свободным торцом цилиндрического выступа зубчатого колеса и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с внутренней своей цилиндрической поверхностью, причем соосно цилиндрическому выступу шестерни вала ведущего звена и на кронштейнах, аналогичных кронштейнам вогнутого и выпуклого упоров, установлен дугообразный упор с внутренним диаметром, равным наружному диаметру цилиндрического выступа шестерни вала ведущего звена, и наружным, равным диаметру цилиндрического выступа плюс двойную глубину продольного паза, причем один конец этого упора установлен над свободным торцом гильзы выпуклого зубчатого венца и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с наружной цилиндрической поверхностью, причем аналогично дугообразному упору, установленному возле вала ведущего звена, соосно цилиндрическому выступу зубчатого колеса, установлен дугообразный упор с внутренним диаметром, равным наружному диаметру цилиндрического выступа этого колеса, и наружным диаметром, равным диаметру цилиндрического выступа плюс двойную глубину продольного паза, причем один конец этого упора установлен над свободным торцом гильзы вогнутого зубчатого венца и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с наружной цилиндрической поверхностью, причем между дугообразными упорами и крышкой корпуса расположена радиально и жестко установленная на близлежащей щеке барабана планка с продольным пазом, например, в виде ласточкина хвоста, выполненным на поверхности, обращенной к дугообразным упорам, причем ширина паза на наружной поверхности планки короче ширины дна паза, причем в одном продольном пазу, например, цилиндрического выступа зубчатого колеса установлен с возможностью поворота палец ползуна, установленного в продольном пазу планки, причем привод снабжен датчиком числа оборотов вогнутого и выпуклого зубчатых венцов, выполненным, например, в виде четырехзубчатой звездочки, установленной своей ступицей на оси, жестко закрепленной на основании и имеющей четыре одинаковых конических углубления на наружной цилиндрической поверхности, причем углубления расположены в плоскости, перпендикулярной оси, и расстояния между ними по окружности выбраны равными, причем на ступице звездочки напротив углубления выполнена радиальная выборка, снабженная подпружиненным шариком, контактирующим с конической поверхностью углубления, причем ось расположена на внутренней торцевой поверхности основания между шестерней и зубчатым колесом, а также между гильзами выпуклого и вогнутого зубчатых венцов, причем расстояние между наружной поверхностью гильзы выпуклого зубчатого венца и осью звездочки выбрано меньше расстояния между внутренней поверхностью гильзы вогнутого зубчатого венца и осью звездочки, причем диаметр звездочки выбран таким, что каждый зуб звездочки имеет возможность взаимодействия с пальцем ползуна при движении пальца в продольных пазах гильз выпуклого и вогнутого зубчатых венцов, причем на ступице звездочки напротив двух зубьев выполнена выемка с плоским дном, параллельным оси звездочки, причем дугообразные упоры цилиндрических выступов шестерни и зубчатого колеса разделены на две части, и половинки дугообразных упоров с наклонными поверхностями установлены на основании подвижно, например шарнирно, причем ось шарнира установлена перпендикулярно внутренней торцевой поверхности основания и расположена в отверстии, выполненном на разделенном конце дугообразного упора с наклонной поверхностью, причем дугообразные упоры с наклонными поверхностями снабжены неподвижно соединенными подпружиненными рычагами, причем свободный конец каждого рычага контактирует с боковой цилиндрической поверхностью и дном выемки ступицы звездочки, причем гильзы выпуклого и вогнутого зубчатых венцов снабжены фиксаторами пальца ползуна, выполненными, например, в виде подпружиненного шарика, установленного в цилиндрической выборке, выполненной напротив продольного паза и перпендикулярно к боковой стенке продольного паза, причем на конец цилиндрической выборки, близлежащей к продольному пазу, запрессована втулка, причем внутренний диаметр втулки выбран меньше диаметра шарика, причем основание имеет дополнительный патрубок, соединенный с цилиндром противовеса и снабженный гибким элементом, прикрепленным одним концом к барабану, а другим - к противовесу, причем цилиндр противовеса установлен над поверхностью земли и жестко закреплен к опоре, например привода, причем наклонные поверхности на концах вогнутого и выпуклого упоров гильз выполнены выпуклыми, а острые концы подвижных дугообразных упоров выполнены серповидной формы, причем дополнительный патрубок соединен к насосно-компрессорной трубе другой скважины, например, при помощи вставки из двух желобов, а гибкий элемент, проходящий по дополнительному патрубку, соединен к колонне штанг, причем фиксатор пальца ползуна выполнен из пружины, имеющей форму двух полуколец, обращенных друг к другу вогнутыми сторонами и соединенных между собой удлиненными и параллельными друг другу концами, причем свободные концы полуколец согнуты в сторону друг от друга, причем пружина установлена соединенными концами с продольного паза в круговой паз, выполненный перпендикулярно продольному пазу, и зафиксирована двумя штифтами, пропущенными через отверстия, просверленные со свободного торца гильз напротив пространства между двумя удлиненными концами полуколец пружины, причем при совмещенных проемах продольных пазов цилиндрического выступа шестерни и гильзы вогнутого зубчатого венца шестерню поворачивают на 180 градусов до совмещения проемов пазов цилиндрического выступа шестерни и гильзы выпуклого зубчатого венца, поворачивают гильзу выпуклого зубчатого венца в сторону места установки оси зубчатого колеса до совмещения линии, проведенной по оси симметрии поперечного сечения продольного паза гильзы выпуклого зубчатого венца, с серединой дуги, проведенной по окружности делительного диаметра вогнутого зубчатого венца, выбранной от оси симметрии поперечного сечения близлежащего продольного паза гильзы вогнутого зубчатого венца в сторону места установки зубчатого колеса и равной длине окружности делительного диаметра шестерни, после чего линию, совмещенную с серединой дуги проецируют на поверхность основания и в середине между окружностями делительных диаметров вогнутого и выпуклого зубчатых венцов на этой линии делают метку, например, для сверления отверстия под ось зубчатого колеса.

На фиг.1 изображен общий вид привода скважинного насоса; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - вид 1 фиг.4; на фиг.4 - общий вид привода без крышки; на фиг.5 - разрез Б-Б фиг.4; на фиг.6 - вид датчика числа оборотов зубчатых венцов, поясняющий принцип его работы; на фиг.7 - вид А фиг.4; на фиг.8 - другой вариант исполнения привода скважинного насоса; на фиг.9 - другой вариант исполнения фиксатора пальца ползуна; на фиг.10 - вид Б фиг.9 и на фиг.11 - вид Б фиг.2 на планку с ползуном; на фиг.12-16 изображены траектории движения пальца ползуна и разные положения звездочки; на фиг.17 изображена часть корпуса привода скважинного насоса, поясняющая место установки оси зубчатого колеса.

Привод содержит корпус 1 (фиг.1), состоящий из основания 2 и крышки 3 (фиг.2). К нижней наружной поверхности крышки 3 жестко прикреплена опора 4, а на боковых стенках выполнены отверстия, напротив которых приварены электросваркой основной 5 и дополнительный патрубок 6. Через патрубок 6 проходит гибкий элемент 7, соединенный к противовесу 8, который находится внутри цилиндра 9. Он выполнен с отверстиями 10 на дне, установлен над поверхностью земли и жестко закреплен косынками 11 к опоре 4. Через патрубок 5 проходит гибкий элемент 12, соединенный к колонне штанг или к полированной штанге 13. Она уплотнена сальниковым устройством 14. Патрубок 5 вставкой 15 соединен к фланцу насосно-компрессорной трубы 16. На торце основания 2 в цилиндрической выборке 17 установлен вал ведущего звена (в дальнейшем - вал) 18, имеющий шестерню 19. На свободный конец вала 18 посажен шкив 20, который ременной передачей 21 связан со шкивом электродвигателя. Шестерня 19 выполнена с цилиндрическим выступом 22, имеющим продольный паз 23. Рядом с шестерней параллельно ей на основании 2 жестко закреплена ось 24 (фиг.1) с зубчатым колесом 25, выполненным с цилиндрическим выступом 22 (фиг.4), аналогичным выступу шестерни 19. Он имеет продольный паз 26. При этом расположения продольных пазов 23 и 26 на цилиндрических выступах 22 относительно зубьев шестерни 19 и зубчатого колеса 25 одинаковы, если смотреть со свободных торцов этих выступов. Свободный конец оси 23 выполнен с резьбой, куда завернута гайка 27. Зубья шестерни 19 и зубчатого колеса 25 находятся в зацеплении с зубьями вогнутого 28 и выпуклого 29 зубчатых венцов. Они установлены внутри корпуса 1 на подшипниках скольжения 30 (фиг.2) и выполнены с гильзами 31, имеющими продольные пазы 32 на свободных цилиндрических поверхностях. Количество продольных пазов 32 на выпуклом и вогнутом зубчатых венцах определяется построением кинематической схемы. Место установки оси 24 зубчатого колеса 25 определяется предложенным способом (написан в конце текста описания). Напротив зубчатых венцов 28 и 29 установлен барабан 33 с щекой 34, на которую жестко прикреплена планка 35 с радиальной цилиндрической выборкой 36 (фиг.11). Там установлен ползун 37 с пальцем 38, расположенным в продольном пазу 32, например, гильзы 31 выпуклого зубчатого венца 29. На кронштейнах (не показаны), жестко закрепленных к внутренней торцевой поверхности основания 2, установлены вогнутый 39 и выпуклый 40 упоры гильз 31. Эти упоры выполнены с выпуклыми поверхностями 41 на одних концах, расположенных напротив торцов шестерни 19 и зубчатого колеса 25. Также между планкой 35 и гильзами 31 на кронштейнах установлены: напротив цилиндрического выступа 22 шестерни 19 - дугообразный упор 42, а напротив такого же выступа зубчатого колеса 25 - дугообразный упор 43 (в дальнейшем - упор). Привод скважинного насоса снабжен датчиком числа оборотов 44 вогнутого 28 и выпуклого 29 зубчатого венца. Он выполнен в виде звездочки 45 с четырьмя зубьями 46. Звездочка установлена на оси 47, которая жестко посажена в отверстии на основании 2 и имеет четыре одинаковых конических углубления 48 (в дальнейшем - углубления), (фиг.6), на наружной цилиндрической поверхности. Они расположены в плоскости, перпендикулярной оси 47, и расстояния между ними по окружности выбраны равными. На ступице 49 звездочки напротив углубления 48 выполнена радиальная цилиндрическая выборка 50, закрытая пробкой 51 и снабженная подпружиненным шариком 52, контактирующим с конической поверхностью 53 углубления 48. Ось 47 расположена на внутренней торцевой поверхности основания между шестерней 19 и зубчатым колесом 25, а также между гильзами 31 выпуклого 29 и вогнутого 28 зубчатых венцов.

Расстояние s (фиг.6) между наружной поверхностью гильзы 31 выпуклого зубчатого венца 29 и осью звездочки 45 выбрано меньше расстояния f между внутренней поверхностью гильзы 31 вогнутого зубчатого венца 28 и осью звездочки 45. Диаметр звездочки выбран таким, что каждый зуб 46 звездочки имеет возможность взаимодействия с пальцем 38 (как на фиг.6, палец изображен пунктиром) ползуна 37 при движении пальца в продольных пазах 32 гильз 31 выпуклого и вогнутого зубчатых венцов 29 и 28. На цилиндрической поверхности 54 ступиц 49 звездочки 45 напротив двух зубьев 46 выполнена выемка 55 с плоским дном 56, параллельным оси звездочки 45. Упоры 42 и 43 цилиндрических выступов 22 шестерни 19 и зубчатого колеса 25 разделены на две части, и половинки 57 и 58, упоров 42 и 43 с наклонными поверхностями установлены на основании 2 подвижно, например шарнирно. Ось 59 (фиг.7) каждого шарнира установлена перпендикулярно внутренней торцевой поверхности основания 2 и расположена одним концом в отверстии 60. Вторые концы осей 59 установлены в отверстиях, выполненных на разделенном конце каждого упора 57 и 58, и снабжены стопорными кольцами (как на фиг.7, позиция кольца не указана). Упоры 57 и 58 снабжены неподвижно соединенными рычагами 61 и 62. Свободные концы этих рычагов контактируют с боковой поверхностью 54 ступицы 49 под действием пружины сжатия 63. Гильзы 31 выпуклого 29 и вогнутого 28 зубчатых венцов снабжены фиксаторами 64 (фиг.4) пальца 38 ползуна 37. Они выполнены в виде подпружиненного шарика 65 (фиг.3), установленного в цилиндрической выборке 66, выполненной напротив продольного паза 32 и перпендикулярно к боковой стенке 67 продольного паза. На конец цилиндрической выборки 66, близлежащей к продольному пазу, запрессована втулка 68. Ее внутренний диаметр выбран меньше диаметра шарика 65. На второй конец выборки запрессована пробка 69. Наклонные поверхности 41 на концах вогнутого 39 и выпуклого 40 упоров гильз 31 выполнены выпуклыми, а острые концы подвижных упоров 57 и 58 выполнены серповидной формы. Продольные пазы 32 на гильзах 31 и продольные пазы 23 и 26 на цилиндрических выступах 22 шестерни 19 и зубчатого колеса 25 выполнены с закругленными фасками 70 (фиг.9). В другом варианте исполнения привода скважинного насоса дополнительный патрубок 6 соединен к насосно-компрессорной трубе 71 (фиг.8) другой скважины, например, при помощи вставки 72 из двух желобов 73. Гибкий элемент 7, проходящий по дополнительному патрубку, соединен к колонне штанг или к полированной штанге другой скважины. Фиксатор 64 пальца 38 ползуна может быть выполнен из пружины 74, имеющей форму двух полуколец 75 (фиг.9), обращенных друг к другу вогнутыми сторонами и соединенных между собой удлиненными и параллельными друг другу концами 76. Свободные концы 77 полуколец 75 согнуты в сторону друг от друга. Пружина установлена соединенными концами 76 с продольного паза 32 в круговой паз 78, выполненный перпендикулярно продольному пазу 32, и зафиксирована двумя штифтами 79. Они пропущены через отверстия 80, просверленные со свободного торца гильз 31 напротив пространства между двумя удлиненными концами 76 пружины. Место установки оси зубчатого колеса 25 определяется следующим образом. Вначале поворотом шестерни 19 совмещают проемы продольных пазов 23 и 32 (на фиг.17 показаны пунктиром) цилиндрического выступа 22 шестерни 19 и гильзы 31 вогнутого зубчатого венца 28. Затем шестерню 19 поворачивают на 180 градусов до совмещения проемов пазов 23 и 32 цилиндрического выступа 22 шестерни и гильзы 31 выпуклого зубчатого венца 29 (как изображено на фиг.17).

Далее поворачивают гильзу 31 выпуклого зубчатого венца 29 против часовой стрелки, (по фиг.17, т.е. в сторону места установки оси зубчатого колеса 25) до совмещения линии n, проведенной по оси симметрии поперечного сечения продольного паза 32 гильзы 31 выпуклого зубчатого венца 28, с серединой (т. A) дуги m. Она проведена по окружности k делительного диаметра вогнутого зубчатого венца 28. Дуга m выбрана от оси h симметрии поперечного сечения близлежащего продольного паза 32 гильзы 31 вогнутого зубчатого венца 28 вправо, т.е. в сторону места установки зубчатого колеса на расстоянии с. Длина с дуги выбрана равной длине окружности делительного диаметра шестерни 19. Затем линию n, совмещенную с m.

А - с серединой дуги m, проецируют на поверхность основания 2. В середине между (расстоянием a) окружностями k делительных диаметров вогнутого и выпуклого зубчатых венцов 28 и 29 на линии n делают метку (т. Б). По этой метке сверлят отверстие для установки оси 24 зубчатого колеса 25. При установке зубчатого колеса 25 на ось 24 проем продольного паза 26 (на фиг.17 изображен пунктиром) цилиндрического выступа 22 совмещают с проемом продольного паза 32 гильзы 31 выпуклого зубчатого венца 29. Вместо расстояния может быть намечено на основании 2 на проекции линии n крайняя точка межосевого расстояния зубчатого колеса 25 и выпуклого зубчатого венца 29.

Привод работает следующим образом. После включения электродвигателя крутящий момент от его шкива через ременную передачу 21 передается шкиву 20. С ним вращается вал 18 с шестерней 19 по часовой стрелке (по фиг.1). При этом шестерня 19 вращает находящиеся с ним в зацеплении вогнутый зубчатый венец 28 по часовой стрелке и выпуклый венец 29 против часовой стрелки. Выпуклый и вогнутый зубчатый венец 29 и 28 своими зубьями вращают по часовой стрелке зубчатое колесо 25. Вместе с шестерней 19 и зубчатым колесом 25 вращаются по часовой стрелке и их цилиндрические выступы 22 (в дальнейшем - выступы). Вместе с выпуклым и вместе с вогнутым зубчатым венцом 29 и 28 вращаются их гильзы 31. Допустим, что в первоначальный момент палец 38 ползуна 37 находится в продольном пазу (в дальнейшем - паз) 32 гильзы 31 вогнутого зубчатого венца 28 (как на фиг.3 и 4). При этом гильза 31 зубчатого венца 28 поворачивает палец 38 по часовой стрелке (по фиг.4) по траектории Е (фиг.12). При этом связанный с пальцем 38 при помощи ползуна 37 и планки 35 барабан 33 поворачивается по часовой стрелке. Закрепленный на барабане гибкий элемент 7 наматывается на барабан и поднимает вверх противовес 8, а гибкий элемент 12 разматывается и опускает вниз колонну штанг или полированную штангу 13. Боковая стенка пальца 38 скользит по наружной цилиндрической поверхности вогнутого упора 40. Допустим, что звездочка 45 датчика числа оборотов 44 зубчатых венцов 28 и 29 находится в положении I (фиг.12). При этом звездочка 45 в таком положении зафиксирована подпружиненным шариком 52 (фиг.6), а свободный конец рычага 62 находится под действием пружины, прижатой ко дну 56 выемки 55 ступицы 49 звездочки. Поэтому упор 58 находится в крайнем положении (как на фиг.4). При дальнейшем движении пальца 38 он встречается с пазом 26 выступа 22 зубчатого колеса 25 и, упираясь на наклонную поверхность 81 серповидной формы конца упора 58, переходит с паза 32 в паз 26 цилиндрического выступа 22 и движется по траектории В. Выходу пальца 38 с паза 26 препятствуют упоры 43 и 58. Затем палец 38 встречается с наклонной поверхностью 41 вогнутого упора 39, переходит с паза 26 вращающегося по часовой стрелке выступа 22 в паз 32 гильзы 31 выпуклого зубчатого венца 29 и движется по траектории Г против часовой стрелки. При этом аналогично вышеуказанному барабан 33 поворачивается уже в другом направлении, т.е. против часовой стрелки. При этом гибкий элемент 12 наматывается на барабан, и поднимает колонну штанг вверх, а гибкий элемент 7 разматывается на барабане, и противовес 8 опускается вниз. Далее палец 38 проходит возле повернутого к упору 42 упора 57 (как на фиг.4) и встречается с зубом 46 звездочки 45 (как на фиг.6). Действуя на зуб 46, палец 38 поворачивает звездочку 45 по часовой стрелке, и она принимает положение II (фиг.13). При движении пальца между выступами 22 шестерни 19 и зубчатого колеса 25 он зафиксирован от выхода из паза 32 гильзы 31 фиксатором 64 (фиг.4) или пружиной 74 (фиг.10). Продолжая двигаться по траектории Г, палец 38 совершает второй круг и вновь аналогично вышеописанному, поворачивает звездочку 45 по часовой стрелке и движется дальше, совершая третий круг. При этом звездочка 45 принимает положение III (фиг.14), выемка 55 ступицы 49 звездочки располагается наверху, а свободный конец рычага 61 прилегает ко дну 56 этой выемки (как на фиг.6). При этом упор 57 принимает исходное положение (на фиг.4 показано пунктиром). Поэтому палец 38, упираясь на наклонную поверхность 82 серповидной формы конца упора 57, из паза 32 переходит в паз 23 выступа 22 шестерни 19 и движется по траектории D. Боковая поверхность пальца 38 скользит по поверхности упора 42 и 57. При этом по мере поворота цилиндрического выступа 22 палец 38 встречается с выпуклой поверхностью 41 упора 40 и входит в паз 32 гильзы 31 вогнутого зубчатого венца 28. Палец 38 (с гильзой 31) поворачивается уже по часовой стрелке по траектории Е (фиг.14). При этом выходу пальца 38 из паза 32 препятствуют упор 40 и фиксатор 64. Палец 38 аналогично вышеуказанному поворачивает барабан 54 уже в другом направлении, т.е. по часовой стрелке. При этом гибкий элемент 7 наматывается на барабан и поднимает противовес 8 вверх, а гибкий элемент 12 разматывается на барабане и колонна штанг опускается вниз. Далее палец 38 проходит возле согнутого к упору 43 упора 58, встречается с зубом 46 звездочки 45 (как на фиг.6) и поворачивает звездочку по часовой стрелке. Она принимает положение IV (фиг.15). Далее палец 38 совершает второй круг, поворачивая звездочку 45 в положение V (фиг.16) аналогично вышеописанному, и начинает двигаться по третьему кругу по той же траектории Е. После поворота звездочки 45 в положение V, дно 56 выемки 55 ступицы 49 находится внизу и там располагается рычаг 62 упора 58. При этом упор 58 повернут в сторону от упора 43 (как на фиг.4). Поэтому палец 38 встречается с наклонной поверхностью 81 и входит в паз 26 выступа 22 зубчатого колеса 25 и работа привода скважинного насоса происходит аналогично вышеописанному. В другом исполнении привода вместе с гибким элементом 7 перемещается вверх и вниз колонна штанг другой скважины. При этом отсутствуют противовесы, а производительность привода увеличивается в два раза.

Таким образом в предлагаемом приводе скважинного насоса вал ведущего звена вместе с шестерней и электродвигателем вращаются без остановки и только в одном направлении. При этом палец 38 поворачивает барабан 33 почти на три оборота (т.к. последний поворот пальца меньше на угол α, фиг.14) вначале против часовой стрелки, а затем по часовой стрелке. Этим повышается срок службы привода скважинного насоса. Предложенным способом определено место на основании, и там установлено зубчатое колесо в опытном экземпляре привода. Испытания показали работоспособность привода. Данный способ позволяет быстро без проведения экспериментов определять место установки зубчатого колеса. Этим снижается время на выполнение технического проекта привода скважинного насоса.

Источник информации

ав. св. СССР № 901624, м. кл. F04B 47/02, опубликовано 30.01.82 г., бюллетень «Открытия, изобретения» № 4.

Устройство предназначено для использования в области добычи нефти скважинными насосами. Привод содержит вал ведущего звена, имеющий шестерню, и связанный с электродвигателем барабан, установленный на опоре кольцевой корпус, имеющий основание и крышку с патрубком, соединенным с насосно-компрессорной трубой. На свободном торце шестерни вала ведущего звена выполнен цилиндрический выступ. На цилиндрической поверхности цилиндрического выступа с торца выполнен продольный паз. Параллельно шестерни и на таком же расстоянии от оси основания установлено зубчатое колесо. Оно выполнено с размерами и цилиндрическим выступом, аналогичными размерам и цилиндрическому выступу шестерни. Внутри корпуса установлен вогнутый зубчатый венец, а на крышке установлен выпуклый зубчатый венец. Зубья вогнутого и выпуклого зубчатых венцов находятся в зацеплении с зубьями шестерни и зубчатого колеса. На торцах вогнутого и выпуклого зубчатых венцов выполнены соосные гильзы. На внутреннюю плоскую поверхность основания установлены перпендикулярно этой поверхности и жестко прикреплены не менее двух кронштейнов. На свободные торцы кронштейнов закреплен дугообразный вогнутый упор, выполненный с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гильзы выпуклого зубчатого венца, и наружным диаметром, равным сумме наружного диаметра этой гильзы плюс двойную глубину продольного паза. К свободным торцам кронштейнов установлен и закреплен другой дугообразный выпуклый упор с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру гильзы вогнутого зубчатого венца. Между дугообразными упорами и крышкой корпуса расположена планка с продольным пазом, например, в виде ласточкина хвоста. Привод снабжен датчиком числа оборотов вогнутого и выпуклого зубчатого венца. Дугообразные упоры цилиндрических выступов шестерни и зубчатого колеса разделены на две части. Ось шарнира установлена перпендикулярно внутренней торцевой поверхности основания и расположена в отверстии, выполненном на разделенном конце дугообразного упора с наклонной поверхностью. Дугообразные упоры с наклонными поверхностями снабжены неподвижно соединенными подпружиненными рычагами. Свободный конец каждого рычага контактирует с боковой цилиндрической поверхностью и дном выемки ступицы звездочки. Основание имеет дополнительный патрубок, соединенный с цилиндром противовеса и снабженный гибким элементом. Гибкий элемент прикреплен одним концом к барабану, а другим - к противовесу. Дополнительный патрубок соединен к насосно-компрессорной трубе другой скважины. Для определения места установки зубчатого колеса при совмещенных проемах продольных пазов цилиндрического выступа шестерни и гильзы вогнутого зубчатого венца шестерню поворачивают на 180 градусов до совмещения проемов пазов цилиндрического выступа шестерни и гильзы выпуклого зубчатого венца, поворачивают гильзу выпуклого зубчатого венца в сторону места установки оси зубчатого колеса до совмещения линии, проведенной по оси симметрии поперечного сечения продольного паза гильзы выпуклого зубчатого венца, с серединой дуги, проведенной по окружности делительного диаметра вогнутого зубчатого венца, выбранной от оси симметрии поперечного сечения близлежащего продольного паза гильзы вогнутого зубчатого венца в сторону места установки зубчатого колеса и равной длине окружности делительного диаметра шестерни, после чего линию, совмещенную с серединой дуги, проецируют на поверхность основания и в середине между окружностями делительных диаметров вогнутого и выпуклого зубчатых венцов на этой линии делают метку. Повышается срок службы привода скважинного насоса за счет обеспечения вращения электродвигателя без остановок. 2 н. и 4 з.п.ф-лы, 17 ил.

1. Привод скважинного насоса, содержащий вал ведущего звена, имеющий шестерню, и связанный с электродвигателем барабан, установленный на опоре кольцевой корпус, состоящий из основания и крышки с патрубком, соединенным с насосно-компрессорной трубой, отличающийся тем, что на свободном торце шестерни вала ведущего звена выполнен цилиндрический выступ с диаметром, равным диаметру делительной окружности шестерни, а на его цилиндрической поверхности с торца выполнен продольный паз, например, с цилиндрическим дном, причем параллельно шестерни и на таком же расстоянии от оси основания, на внутренней стенке основания с возможностью свободного вращения установлено на полуоси зубчатое колесо, выполненное с размерами и цилиндрическим выступом, аналогичными размерам и цилиндрическому выступу шестерни, причем внутри корпуса с возможностью свободного вращения на цилиндрических поверхностях основания установлен вогнутый зубчатый венец, а на крышке установлен выпуклый зубчатый венец, причем зубья вогнутого и выпуклого зубчатых венцов находятся в зацеплении с зубьями шестерни и зубчатого колеса, причем на торцах вогнутого и выпуклого зубчатых венцов, обращенных в сторону крышки корпуса, выполнены соосные гильзы, причем внутренний диаметр гильзы вогнутого зубчатого венца выбран равным диаметру делительной окружности этого венца, а наружный диаметр гильзы выпуклого зубчатого венца выбран равным диаметру делительной окружности этого венца, причем на внутренней цилиндрической поверхности гильзы вогнутого зубчатого венца и на наружной цилиндрической поверхности гильзы выпуклого зубчатого венца выполнен продольный паз, аналогичный по форме и размерам продольному пазу цилиндрического выступа шестерни вала ведущего звена, причем на внутреннюю плоскую поверхность основания установлены перпендикулярно этой поверхности и жестко прикреплены не менее двух кронштейнов, выполненные, например, в виде цилиндра, причем на свободных торцах кронштейнов закреплен дугообразный вогнутый упор, выполненный с внутренним диаметром, равным наружному диаметру гильзы выпуклого зубчатого венца, и наружным диаметром, равным сумме наружного диаметра этой гильзы и двойной глубины продольного паза, причем вогнутый упор установлен соосно выпуклому зубчатому венцу и расположен между крышкой корпуса и плоскостью, прилегающей к свободным торцам цилиндрических выступов шестерни вала ведущего звена и зубчатого колеса, а также к торцам гильз вогнутого и выпуклого зубчатых венцов, причем один конец вогнутого упора установлен над свободным торцом цилиндрического выступа, например шестерни, и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с наружной своей цилиндрической поверхностью, причем к свободным торцам кронштейнов соосно гильзе вогнутого зубчатого венца установлен и закреплен другой дугообразный выпуклый упор с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру гильзы вогнутого зубчатого венца, причем один конец выпуклого упора установлен над свободным торцом цилиндрического выступа зубчатого колеса и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с внутренней своей цилиндрической поверхностью, причем соосно цилиндрическому выступу шестерни вала ведущего звена и на кронштейнах, аналогичных кронштейнам вогнутого и выпуклого упоров, установлен дугообразный упор с внутренним диаметром, равным наружному диаметру цилиндрического выступа шестерни вала ведущего звена, и наружным, равным сумме диаметра цилиндрического выступа и двойной глубины продольного паза, причем один конец этого упора установлен над свободным торцом гильзы выпуклого зубчатого венца и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с наружной цилиндрической поверхностью, причем аналогично дугообразному упору, установленному возле вала ведущего звена, соосно цилиндрическому выступу зубчатого колеса установлен дугообразный упор с внутренним диаметром, равным наружному диаметру цилиндрического выступа этого колеса и наружным диаметром, равны сумме диаметра цилиндрического выступа и двойной глубины продольного паза, причем один конец этого упора установлен над свободным торцом гильзы вогнутого зубчатого венца и выполнен с наклонной поверхностью, образующей острый угол с наружной цилиндрической поверхностью, причем между дугообразными упорами и крышкой корпуса расположена радиально и жестко установленная на близлежащей щеке барабана планка с продольным пазом, например, в виде ласточкина хвоста, выполненным на поверхности, обращенной к дугообразным упорам, причем ширина паза на наружной поверхности планки короче ширины дна паза, причем в одном продольном пазу, например, цилиндрического выступа зубчатого колеса установлен с возможностью поворота палец ползуна, установленного в продольном пазу планки, причем привод снабжен датчиком числа оборотов вогнутого и выпуклого зубчатого венца, выполненным, например, в виде четырехзубчатой звездочки, установленной своей ступицей на оси, жестко закрепленной на основании, и имеющей четыре одинаковых конических углубления на наружной цилиндрической поверхности, причем углубления расположены в плоскости, перпендикулярной оси, и расстояния между ними по окружности выбраны равными, причем на ступице звездочки напротив углубления выполнена радиальная выборка, снабженная подпружиненным шариком, контактирующим с конической поверхностью углубления, причем ось расположена на внутренней торцевой поверхности основания между шестерней и зубчатым колесом, а также между гильзами выпуклого и вогнутого зубчатого венца, причем расстояние между наружной поверхностью гильзы выпуклого зубчатого венца и осью звездочки выбрано меньше расстояния между внутренней поверхностью гильзы вогнутого зубчатого венца и осью звездочки, причем диаметр звездочки выбран таким, что каждый зуб звездочки имеет возможность взаимодействия с пальцем ползуна при движении пальца в продольных пазах гильз выпуклого и вогнутого зубчатого венца, причем на ступице звездочки напротив двух зубьев выполнена выемка с плоским дном, параллельным оси звездочки, причем дугообразные упоры цилиндрических выступов шестерни и зубчатого колеса разделены на две части и половинки дугообразных упоров с наклонными поверхностями установлены на основании подвижно, например, шарнирно, причем ось шарнира установлена перпендикулярно внутренней торцевой поверхности основания и расположена в отверстии, выполненном на разделенном конце дугообразного упора с наклонной поверхностью, причем дугообразные упоры с наклонными поверхностями снабжены неподвижно соединенными подпружиненными рычагами, причем свободный конец каждого рычага контактирует с боковой цилиндрической поверхностью и дном выемки ступицы звездочки, причем гильзы выпуклого и вогнутого зубчатых венцов снабжены фиксаторами пальца ползуна, выполненными, например, в виде подпружиненного шарика, установленного в цилиндрической выборке, выполненной напротив продольного паза и перпендикулярно к боковой стенке продольного паза, причем на конец цилиндрической выборки, близлежащей к продольному пазу, запрессована втулка, причем внутренний диаметр втулки выбран меньше диаметра шарика, причем основание имеет дополнительный патрубок, соединенный с цилиндром противовеса и снабженный гибким элементом, прикрепленным одним концом к барабану, а другим - к противовесу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндр противовеса установлен над поверхностью земли и жестко закреплен к опоре, например, привода.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наклонные поверхности на концах вогнутого и выпуклого упоров гильз выполнены выпуклыми, а острые концы подвижных дугообразных упоров выполнены серповидной формы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный патрубок соединен к насосно-компрессорной трубе другой скважины, например при помощи вставки из двух желобов, а гибкий элемент, проходящий по дополнительному патрубку, присоединен к колонне штанг.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксатор пальца ползуна выполнен из пружины, имеющей форму двух полуколец, обращенных друг другу вогнутыми сторонами и соединенных между собой удлиненными и параллельными друг другу концами, причем свободные концы полуколец согнуты в сторону друг от друга, причем пружина установлена соединенными концами с продольного паза в круговой паз, выполненный перпендикулярно продольному пазу, и зафиксирована двумя штифтами, пропущенными через отверстия, просверленные со свободного торца гильз напротив пространства между двумя удлиненными концами полуколец пружины.

6. Способ определения места установки зубчатого колеса путем нанесения метки на основании корпуса, отличающийся тем, что при совмещенных проемах продольных пазов цилиндрического выступа шестерни и гильзы вогнутого зубчатого венца шестерню поворачивают на 180° до совмещения проемов пазов цилиндрического выступа шестерни и гильзы выпуклого зубчатого венца, поворачивают гильзу выпуклого зубчатого венца в сторону места установки оси зубчатого колеса до совмещения линии, проведенной по оси симметрии поперечного сечения продольного паза гильзы выпуклого зубчатого венца, с серединой дуги, проведенной по окружности делительного диаметра вогнутого зубчатого венца, выбранной от оси симметрии поперечного сечения близлежащего продольного паза гильзы вогнутого зубчатого венца в сторону места установки зубчатого колеса, и равной длине окружности делительного диаметра шестерни, после чего линию, совмещенную с серединой дуги, проецируют на поверхность основания и в середине между окружностями делительных диаметров вогнутого и выпуклого зубчатых венцов на этой линии делают метку, например, для сверления отверстия под ось зубчатого колеса.