БЕЗБАЛАНСИРНЫЙ СТАНОК-КАЧАЛКА С ДВУМЯ ДВИГАТЕЛЯМИ И РЕДУКТОРОМ, ВСТРОЕННЫМ В РОЛИК Российский патент 2018 года по МПК F04B47/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области безбалансирного станка-качалки, более конкретно к безбалансирному станку-качалке с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик.

Уровень техники

В области добычи нефти станок-качалка входит в состав оборудования, наиболее широко используемого для добычи нефти, и большинство станков-качалок, известных в уровне техники, являются балансирными. Существует ряд проблем с балансирными станками-качалками, включая низкий КПД механической передачи, высокий расход энергии, трудность технического обслуживания и высокий коэффициент отказов из-за их физических конструкций. Для решения этих проблем исследователи разработали безбалансирный станок-качалку.

Известный безбалансирный станок-качалка обычно включает раму, стойку, установленную на раме, и приводной механизм, установленный на платформе на верху стойки. Приводной механизм включает двигатель, ролик, ремень и противовес, и два конца ремня соединены с подвеской балансира и противовесом станка-качалки, соответственно. Ремень обернут вокруг ролика с верхней стороны ролика. Двигатель приводит ролик в движение посредством цепи, так что подвеска балансира на обоих концах ремня и противовеса движется вверх и вниз посредством ремня, в результате чего осуществляется откачка нефти станком-качалкой (CN 104329061 A, 04.02.2015).

Однако станок-качалка, работающий от двигателя и ремня приводного механизма менее стабилен при эксплуатации, требует частого технического обслуживания и высоких расходов на техническое обслуживание.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик, для решения проблем, указанных выше в разделе "Уровень

Настоящее изобретение решает эти технические проблемы посредством применения следующих технических решений: изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик, включающий раму, стойку и приводной механизм, причем рама жестко закреплена на грунте, нижний конец стойки шанирно закреплен на раме, верхний конец стойки снабжен платформой, и приводной механизм установлен на платформу; приводной механизм включает двигатель, редукторный механизм, ролик и ремень, причем редукторный механизм является планетарным редукторным механизмом, который расположен в ролике, при этом высокооборотный входной вал планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика, и низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом; выходной вал двигателя соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа, и оба конца ролика снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой; двигатель состоит из двух двигателей, и двигатели соединены на обоих концах высокооборотного входного вала соединительной муфтой серпантинного типа.

Двигатель является электродвигателем с постоянными магнитами. Боковая сторона стойки снабжена указателем угла наклона.

Изобретение дает следующие положительные эффекты: в изобретение редукторный механизм встроен в ролик, и ролик и редуктор объединены. Ролик передает мощность и регулирует частоту вращения, чтобы упростить конструкцию устройства. При этом, по сравнению с известным уровнем техники, вышеуказанная конструкция имеет два преимущества: с одной стороны, редукторный механизм расположен в замкнутом пространстве в ролике, так что можно избежать повреждения редукторного механизма, вызванного воздействием природной среды, например, ветра, дождя и солнца, что продлевает срок службы и цикл технического обслуживания редукторного механизма и повышает стабильность эксплуатации устройства. С другой стороны, по сравнению с редукторным механизмом с ременным приводом из уровня техники, планетарный редукторный механизм имеет характеристики более стабильной работы, повышенной точности движения и повышенного момента. Поэтому изобретение имеет очевидные преимущества перед известным уровнем техники. Помимо этого, в технических решениях, использованных в изобретениях, выходной вал двигателя и высокооборотный входной вал соединены муфтой серпантинного типа. В отличие от известного фланцевой муфты на безбалансирном станке-качалке, соединительная муфта серпантинного типа имеет преимущества, выражающиеся в хороших характеристиках гашения вибраций, длительном сроке службы, большом диапазоне переносимых изменяющихся нагрузок, безопасном пуске, высокого КПД передачи, надежности в эксплуатации, низком уровне шума, хорошей смазываемости, простоте конструкции, легкости сборки и разборки, меньшем числе деталей, меньшем размере, пониженной массе и большей свободе при установке, что особенно подходит для сложных условий эксплуатации безбалансирного станка-качалки.

В то же время, конструкция изобретения включает два двигателя, что может еще больше повысить эксплуатационную стабильность станка-качалки и повысить вращающий момент оборудования.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - общая схема конструкции изобретения;

Фиг. 2 - вид спереди приводного механизма с Фиг. 1;

Фиг. 3 - вид сверху приводного механизма;

Фиг. 4 - схематический вид одного варианта осуществления планетарного редукторного механизма.

На чертежах: 1 - платформа, 2 - ролик, 3 - ремень, 4 - соединительная муфта серпантинного типа, 5 - двигатель, 6 - рама, 7 - стойка, 8 - сателлит, 9 - водило, 10 - центральное зубчатое колесо, 11 - высокооборотный входной вал, 12 - индикатор угла наклона.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Ниже в изобретение описана со ссылками на чертежи.

Согласно варианту осуществления, безбалансирный станок-качалка с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик, включает раму 6, стойку 7 и приводной механизм, причем раму 6 жестко закрепляют на грунте, нижний конец стойки 7 шарнирно закреплен на раме 6, верхний конец стойки 7 снабжен платформой 1, и приводной механизм установлен на платформу 1; приводной механизм включает двигатель 5, редукторный механизм, ролик 2 и ремень 3. Описанная выше конструкция известна из уровня техники и здесь более подробно описана не будет.

Редукторный механизм представляет собой планетарный редукторный механизм, который расположен в ролике 2, высокооборотный входной вал планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика 2, и низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом 2. Редукторный механизм встроен в ролик 2, и ролик 2 и редуктор объединены. Ролик 2 передает мощность и регулирует частоту вращения, чтобы упростить конструкцию устройства.

Планетарный редукторный механизм является редукторным механизмом, широко используемым в механике, и в настоящем документе в качестве варианта осуществления описана только одна из известных конструкций. Как показано на Фиг. 4, планетарный редукторный механизм включает центральное зубчатое колесо 10 и сателлит 8, причем центральное зубчатое колесо 10 установлено на высокооборотный входной вал 11, и сателлит 8 жестко установлен на водило 9; водило 9 зафиксировано, и внутренний зубчатый венец выполнен на внутренней стороне ролика 2.

Согласно изобретению, редукторный механизм встроен в ролик 2, и это дает два преимущества: с одной стороны, редукторный механизм расположен в замкнутом пространстве в ролике 2, так что можно избежать повреждения редукторного механизма, вызванного воздействием природной среды, например, ветра, дождя и солнца, что продлевает срок службы и цикл технического обслуживания редукторного механизма и повышает стабильность эксплуатации устройства. С другой стороны, по сравнению с редукторным механизмом с ременным приводом из уровня техники, планетарный редукторный механизм имеет характеристики более стабильной работы, повышенной точности движения и повышенного момента. Поэтому изобретение имеет очевидные преимущества перед известным уровнем техники.

Выходной вал двигателя 5 соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа 4, и оба конца ролика 2 снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой. В отличие от известного фланцевой муфты на безбалансирном станке-качалке, соединительная муфта серпантинного типа имеет преимущества, выражающиеся в хороших характеристиках гашения вибраций, длительном сроке службы, большом диапазоне переносимых изменяющихся нагрузок, безопасном пуске, высокого КПД передачи, надежности в эксплуатации, низком уровне шума, хорошей смазываемости, простоте конструкции, легкости сборки и разборки, меньшем числе деталей, меньшем размере, пониженной массе и большей свободе при установке, что особенно подходит для сложных условий эксплуатации безбаласирного станка-качалки.

Пружинная часть на соединительной муфте серпантинного типа 4 выполнена из высококачественной пружинной стали, подвергнута специальной термообработке, специальной машинной обработке и имеет хорошие механические свойства. Поверхность зубьев в месте контакта двух полумуфт с пружинной частью изогнута. При увеличении вращающего момента пружинная часть деформируется по поверхности зубьев, так что сила, создаваемая двумя полумуфтами, действующими на пружинную часть, приближается к точке действия. Точка контакта между пружинной частью и поверхностью зубьев (т.е., изменение момента) изменяется вместе с вращающим моментом, и ее передаточные характеристики имеют переменную жесткость, так что она может выдерживать повышенные изменения в нагрузке по сравнению с обычной эластичной муфтой. Буферный эффект, создаваемый при деформации пружинной части по зубчатой дуге под действием передаточной силы, особенно при пуске станка или при высокой ударной нагрузке, до некоторой степени, обеспечивает безопасность опорных деталей. КПД передачи соединительной муфты серпантинного типа 4 определен как 99,47%, и кратковременная перегрузочная способность вдвое превышает номинальный момент, так что она может работать безопасно и надежно. Соединительная муфта серпантинного типа 4 имеет характеристики, выражающиеся в меньшем числе деталей, небольшом размере, малой массе и легкости в сборке/разборке и техническом обслуживании по сравнению с обычной муфтой. Пружинная часть находится в точечном контакте с поверхностью зубьев, так что муфта получает повышенную гибкость. В случае радиальных, угловых и осевых отклонений она может быть установлена и может нормально работать.

Двигатель состоит из двух двигателей, и двигатели соединены на обоих концах высокооборотного входного вала соединительной муфтой серпантинного типа. В изобретение применена конструкция из двух двигателей, которая далее повышает эксплуатационную стабильность станка-качалки и вращающий момент оборудования.

Двигатель 5 является электродвигателем с постоянными магнитами.

Боковая сторона стойки 7 снабжена указателем угла наклона 12, который используют для контроля угла наклона стойки 7 с целью облегчения быстрой регулировки положения стойки 7.

Изобретение относится к области приводов для глубинных насосов ,в частности к безбалансирным станкам-качалкам с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик. Безбалансирный станок-качалка с двумя двигателями и редуктором включает раму, стойку и приводной механизм. Верхний конец стойки снабжен платформой, на которой смонтирован приводной механизм. Приводной механизм включает двигатель, редукторный механизм и ремень. Редукторный механизм представляет собой планетарный механизм, который расположен в ролике. Высокооборотный входной вал планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика и низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом. Выходной вал двигателя соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа. Оба конца ролика снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой. Редукторный механизм встроен в ролик, чтобы дать возможность избежать повреждения редукторного механизма воздействием природной среды, например ветра, дождя и солнца, что увеличивает срок службы и цикл технического обслуживания редукторного механизма и повышает стабильность работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Безбалансирный станок-качалка с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик, включающий раму (6), стойку (7) и приводной механизм, причем рама (6) жестко закреплена на грунте, нижний конец стойки (7) шарнирно закреплен на раме (6), верхний конец стойки (7) снабжен платформой (1), и приводной механизм установлен на платформу (1); приводной механизм включает двигатель (5), редукторный механизм, ролик (2) и ремень (3), причем редукторный механизм представляет собой планетарный редукторный механизм, который расположен в ролике (2), высокооборотный входной вал (11) планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика (2), и низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом (2); выходной вал двигателя (5) соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа (4), и оба конца ролика (2) снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой, двигатель (5) состоит из двух двигателей, и двигатели (5) соединены на обоих концах высокооборотного входного вала (11) соединительной муфтой серпантинного типа (4).

2. Безбалансирный станок-качалка с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик, по п. 1, отличающийся тем, что двигатель (5) является электродвигателем с постоянными магнитами.

3. Безбалансирный станок-качалка с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик, по п. 1, отличающийся тем, что боковая сторона стойки (7) снабжена указателем угла наклона (12).