БЕЗБАЛАНСИРНЫЙ СТАНОК-КАЧАЛКА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ВЫХОДНОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) 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 устройством для выравнивания выходного вала двигателя.

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 устройство противовеса, при этом два конца ремня соединены с подвеской балансира и устройством противовеса станка-качалки, соответственно. Ремень обернут вокруг ролика по верхней стороне ролика. Двигатель вращает ролик посредством цепи, так что подвеска балансира и устройство противовеса на двух концах ремня движутся вверх и вниз посредством ремня, в результате чего станок-качалка качает нефть. Во время эксплуатации безбалансирного станка-качалки, выходной вал двигателя должен выдерживать большой изгибающий момент, что отрицательно влияет на стабильность работы двигателя и приводит к повреждению выходного вала двигателя и подшипника после длительной эксплуатации.

Раскрытие изобретения

Изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с устройством для выравнивания выходного вала двигателя, который решает проблемы, существующие в известном уровне техники и указанные выше.

Изобретение решает эти технические проблемы за счет применения следующих технических решений: настоящее изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с устройством для выравнивания выходного вала двигателя, включающий раму, стойку и приводной механизм, причем раму жестко крепят к грунту; нижний конец стойки шарнирно соединен с рамой, тяга соединяет стойку и раму, и два конца тяги шарнирно соединены, соответственно, со стойкой и с рамой, при этом точка шарнирного соединения стойки и рамы и две конечных точки тяги вместе составляют треугольную опорную конструкцию, и верхний конец стойки снабжен платформой; на платформе установлен приводной механизм, включающий двигатель, большой ролик, малый ролик, ремень и устройство противовеса. Двигатель соединен с большим роликом посредством цепи и звездочек, один конец ремня соединен с подвеской балансира, и другой конец свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика и малого ролика по верхней стороне и соединен с устройством противовеса. Конец выходного вала двигателя снабжен механизмом выравнивания конца вала, и механизм выравнивания конца вала включает выравнивающую опору A, регулировочную опору и регулировочный винт A. Выравнивающая опора A и регулировочная опора жестко закреплены на платформе, и регулировочная опора расположена между выравнивающей опорой A и большим роликом. Конец выходного вала двигателя введен в отверстие под вал на выравнивающей опоре A, и установочное отверстие для фиксации выравнивающей опоры A представляет собой длинное отверстие. Регулировочный винт A представляет собой длинный болт и ввинчивается в регулировочную опору, и конец регулировочного винта A упирается в выравнивающую опору A.

Механизм выравнивания конца вала может быть заменен другой конструкцией, включающей выравнивающую опору B, регулировочный винт B и посадочное место под подшипник скольжения. Выравнивающая опора B жестко закреплена на платформе, и верхний конец выравнивающей опоры B снабжен направляющим отверстием в горизонтальном направлении. Посадочное место под подшипник скольжения снабжено направляющей стойкой, которая соответствует направляющему отверстию. Регулировочный винт B ввинчен в выравнивающую опору B и упирается в конец направляющей стойки, создавая осевой предел для посадочного места под подшипник скольжения. Боковая сторона направляющей стойки снабжена стопорным болтом, который ввинчен в выравнивающую опору B и упирается в боковую сторону направляющей стойки. Направляющее отверстие квадратное. Посадочное место под подшипник скольжения зафиксировано втулкой подшипника, и внутренняя сторона втулки подшипника имеет дуговую поверхность кривизной меньше 180°, соответствующую выходному валу двигателя, и втулка подшипника расположена на соединении двух звездочек и изготовлена из меднооловянного сплава. Посадочное место под подшипник скольжения имеет направляющую наклонную поверхность, обращенную к верхней и нижней сторонам одного конца выходного вала двигателя соответственно.

Тяга снабжена винтом регулировки длины. Шаровая опора расположена между концом выходного вала двигателя и внутренней стенкой отверстия под вал на выравнивающей опоре A.

Настоящее изобретение дает следующие положительные эффекты.

1. Согласно настоящему изобретению, выравнивающий механизм расположен на конце выходного вала двигателя, чтобы эффективно устранить тенденцию к изгибу выходного вала двигателя, повысить стабильность работы двигателя и продлить срок службы выходного вала двигателя и подшипника. Изобретение предлагает два механизма выравнивания конца вала. Один выравнивающий механизм использует универсальный подшипниковый компонент, и подшипник окружает выходной вал двигателя; поэтому эта конструкция имеет преимущества, выражающиеся в стабильной опоре и длительном сроке службы. Другим выравнивающим механизмом является полузакрытая конструкция, и подшипник поддерживается только в направлении изгиба выходного вала двигателя. По сравнению с первой конструкцией, эта конструкция обеспечивает немного меньшую опорную стабильность, но проще в установке и техническом обслуживании, в результате чего повышается эффективность и снижается стоимость технического обслуживания, и техническое обслуживание оборудования меньше влияет на добычу.

2. Для обеспечения устойчивости положения выравнивающей опоры A используется регулировочный винт A. Опорное положение регулировочного винта A соответствует фактическому положению выравнивающей опоры A за счет изменения длины регулировочного винта A.

3. Стойка шарнирно соединена с рамой, и опора тяги может быть снята во время ремонта скважины, и стойка может быть повернута в горизонтальное положение, чтобы создать больше места для ремонтных работ на скважине. В середине тяги выполнено подвижное соединение. В этом подвижном соединении нижние стороны двух стержней тяги соединены штырем, и их верхние стороны шарнирно соединены пальцем. Во время ремонта скважины, тягу можно сложить одновременно с поворотом стойки, вынув палец. Поэтому установка подвижного соединения позволяет быстрее и легче прекращать и восстанавливать опорную функцию тяги.

4. Тяга снабжена винтом регулировки длины, и угол наклона стойки можно точно регулировать с помощью винта регулировки длины.

5. Шаровая опора расположена между концом выходного вала двигателя и внутренней стенкой отверстия под вал на выравнивающей опоре A, чтобы угол между выходным валом двигателя и выравнивающей опорой A можно было регулировать в определенных пределах, что снижает требования к точности установки выравнивающей опоры A и помогает избегать износа вала, вызываемого ошибкой в параллелизме между выходным валом двигателя и осью отверстия под вал.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схема конструкции настоящего изобретения;

Фиг. 2 - схема конструкции приводного механизма из варианта осуществления I;

Фиг. 3 - частично увеличенное изображение детали A с Фиг. 2;

Фиг. 4 - схема конструкции приводного механизма по варианту осуществления II;

Фиг. 5 - частично увеличенное изображение детали B с Фиг. 4.

На чертежах: 1 - стойка, 2 - подвеска балансира, 3 - ремень, 4 - платформа, 5 - тяга, 6 - рама, 7 - малый ролик, 8 - большой ролик, 9 - цепь, 10 - двигатель, 11 - выравнивающая опора A, 12 - регулировочная опора, 13 - регулировочный винт A, 14 - длинное отверстие, 15 - выравнивающая опора B, 16 - регулировочный винт B, 17 - направляющее отверстие, 18 - стопорный болт, 19 - посадочное место под подшипник скольжения, 20 - самосмазывающийся подшипник, 21 - направляющая наклонная поверхность.

Вариантов осуществления изобретения

Ниже настоящее изобретение описана со ссылками на чертежи.

Вариант осуществления I:

Согласно этому варианту осуществления, безбалансирный станок-качалка с устройством для выравнивания выходного вала двигателя включает раму 6, стойку 1 и приводной механизм, причем рама 6 жестко закреплена на грунте.

Нижний конец стойки 1 шарнирно соединен с рамой 6, и опора тяги 5 может быть снята во время ремонта скважины, и стойка 1 может быть повернута в горизонтальное положение, чтобы создать больше места для ремонтных работ на скважине.

Тяга 5 соединяет стойку 1 и раму 6, и два конца тяги 5 шарнирно соединены со стойкой 1 и рамой 6, соответственно, при этом точка шарнирного соединения стойки 1 и рамы 6 и две конечных точки тяги 5 вместе составляют треугольную опорную конструкцию, таким образом формируя устойчивую треугольную опору для стойки 1. В середине тяги 5 расположено подвижное соединение. В этом подвижном соединении нижние стороны двух полутяг 5 соединены штырем 16, и верхние стороны двух соединенных полутяг 5 шарнирно соединены пальцем 15. Во время ремонта скважины тяга 5 будет складываться при повороте стойки 1 после удаления штыря 16. Поэтому установка такого подвижного соединения делает прекращение и восстановление опорной функции тяги 5 более удобным и быстрым.

Верхний конец стойки 1 снабжен платформой 4. На платформе установлен приводной механизм 4, включающий двигатель 10, большой ролик 8, малый ролик 7, ремень 3 и устройство противовеса. Двигатель 10 соединен с большим роликом 8 посредством цепи 9 и звездочек, один конец ремня 3 соединен с подвеской балансира 2, и другой конец свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика 8 и малого ролика 7 по верхней стороне и соединен с устройством противовеса.

Конец выходного вала двигателя 10 снабжен механизмом выравнивания конца вала, и механизм выравнивания конца вала включает выравнивающую опору A 11, регулировочную опору 12 и регулировочный винт A 13. Выравнивающая опора A 11 и регулировочная опора 12 жестко закреплены на платформе 4, и регулировочная опора 12 расположена между выравнивающей опорой A 11 и большим роликом 8. Конец выходного вала двигателя 10 введен в отверстие под вал на выравнивающей опоре A 11, и установочное отверстие для фиксации выравнивающей опоры A 11 представляет собой длинное отверстие 14. Регулировочный винт A 13 представляет собой длинный болт и ввинчивается в регулировочную опору 12, и конец регулировочного винта A 13 упирается в выравнивающую опору A 11. Выравнивающий механизм расположен на конце выходного вала двигателя 10, чтобы эффективно устранить изгибную тенденцию выходного вала двигателя 10, повысить стабильность работы двигателя 10 и продлить срок службы выходного вала двигателя 10 и подшипника. Выравнивающая опора A 11 может вызывать относительное смещение отверстия и вала в осевом направлении под действием выходного вала двигателя 10. Для обеспечения устойчивости положения выравнивающей опоры A 11 используется регулировочный винт A, обеспечивающий устойчивое положение выравнивающей опоры A 11. Опорное положение регулировочного винта A соответствует фактическому положению выравнивающей опоры A 11 за счет изменения длины регулировочного винта A 13.

Тяга 5 снабжена винтом регулировки длины (винт регулировки длины имеет известную конструкцию, которая здесь описана не будет), и угол наклона стойки 1 можно точно регулировать с помощью винта регулировки длины.

Между концом выходного вала двигателя 10 и внутренней стенкой отверстия под вал на выравнивающей опоре A 11 расположена шаровая опора, так что угол между выходным валом двигателя 10 и выравнивающей опорой A 11 можно регулировать в определенных пределах, что снижает требования к точности установки выравнивающей опоры A 11 и помогает избежать износа вала, вызываемого ошибкой параллелизма между выходным валом двигателя 10 и осью отверстия под вал.

Вариант осуществления II:

Разница между техническим решением, описанным в данном варианте осуществления, и техническим решением в варианте осуществления I заключается в следующем.

Механизм выравнивания конца вала заменен другой конструкцией, включающей выравнивающую опору B 15, регулировочный винт B 16 и посадочное место 19 под подшипник скольжения. Выравнивающая опора B 15 жестко закреплена на платформе 4, и верхний конец выравнивающей опоры B 15 снабжен направляющим отверстием 17 в горизонтальном направлении. Посадочное место 19 под подшипник скольжения снабжено направляющей стойкой, которая соответствует направляющему отверстию 17. Регулировочный винт B 16 ввинчен в выравнивающую опору B 15 и упирается в конец направляющей стойки, создавая осевой предел для посадочного места под подшипник скольжения 19.

Боковая сторона направляющей стойки снабжена стопорным болтом 18, который ввинчен в выравнивающую опору B 15 и упирается в боковую сторону направляющей стойки. Посадочное место 19 под подшипник скольжения зафиксировано втулкой подшипника 20. Направляющая стойка фиксируется стопорным болтом 18, чтобы уменьшить вибрацию посадочного места 19 под подшипник скольжения во время эксплуатации, за счет чего повышается устойчивость опоры и уменьшается износ втулки подшипника 20.

Направляющее отверстие 17 квадратное, так что направляющая стойка не поворачивается в направляющем отверстии 17. Это обеспечивает, что ось втулки подшипника 20 совпадает с направлением оси выходного вала двигателя 10, и способствует улучшенной подгонке втулки подшипника 20 к выходному валу двигателя 10, чтобы избежать повышенного износа втулки подшипника 20.

Внутренняя сторона втулки подшипника 20 имеет дуговую поверхность кривизной меньше 180°, соответствующую выходному валу двигателя 10, так что втулка подшипника 20 может быть установлена со стороны выходного вала двигателя 10, а не с конца вала, чем повышается удобство сборки втулки подшипника и вала, стоимость технического обслуживания.

Втулка подшипника 20 расположена на соединении двух звездочек для обеспечения того, чтобы втулка подшипника 20 могла эффективно поддерживать выходной вал двигателя 10 и предотвращать тенденцию к его изгибанию.

Втулка подшипника 20 изготовлена из меднооловянного сплава, который является самосмазывающимся материалом. Втулка подшипника 20, изготовленная из этого материала, используется без смазки и более удобна в техническом обслуживании.

Посадочное место 19 под подшипник скольжения имеет направляющую наклонную поверхность 21, обращенную к верхней и нижней сторона модного конца выходного вала двигателя 10, соответственно. Клин, создаваемый пересечением направляющей наклонной поверхности 21 и наклонной поверхности внутри втулки подшипника 20, может эффективно удалять (но не полностью) пыль и другие частицы, осаждающиеся на выходной вал двигателя 10, в определенной степени, чтобы избежать попадания пыли в пространство между втулкой подшипника 20 и валом, что уменьшает износ втулки подшипника 20 и вала.

Изобретение относится к области безбалансирного станка-качалки, более конкретно к безбалансирному станку-качалке с устройством для выравнивания выходного вала двигателя. Безбалансирный станок-качалка включает раму, стойку и приводной механизм. Раму жестко крепят к грунту. Нижний конец стойки шарнирно соединен с рамой. Тяга соединяет стойку и раму. Два конца тяги шарнирно соединены, соответственно, со стойкой и с рамой. Точка шарнирного соединения стойки и рамы и две конечных точки тяги вместе составляют треугольную опорную конструкцию. Верхний конец стойки снабжен платформой. На платформе установлен приводной механизм, включающий двигатель, большой ролик, малый ролик, ремень и устройство противовеса. Двигатель соединен с большим роликом посредством цепи и звездочек. Один конец ремня соединен с подвеской балансира. Другой конец свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика и малого ролика по верхней стороне и соединен с устройством противовеса. Конец выходного вала двигателя снабжен механизмом выравнивания конца вала. Механизм выравнивания конца вала включает выравнивающую опору A, регулировочную опору и регулировочный винт A. Повышается КПД механической передачи, понижается расход энергии, понижается трудность технического обслуживания и коэффициентов отказов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Безбалансирный станок-качалка с устройством для выравнивания выходного вала двигателя, включающий раму (6), стойку (1) и приводной механизм, причем рама (6) жестко закреплена на грунте; нижний конец стойки (1) шарнирно соединен с рамой (6), и тяга (5) соединяет стойку (1) и раму (6), при этом два конца тяги (5) шарнирно соединены со стойкой (1) и с рамой (6), соответственно, и точка шарнирного соединения стойки (1) и рамы (6) и две конечные точки тяги (5) вместе составляют треугольную опорную конструкцию, и верхний конец стойки (1) снабжен платформой (4); на платформе (4) установлен приводной механизм, включающий двигатель (10), большой ролик (8), малый ролик (7), ремень (3) и устройство противовеса, двигатель (10) соединен с большим роликом (8) посредством цепи (9) и звездочек, один конец ремня (3) соединен с подвеской балансира (2), и другой конец свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика. (8) и малого ролика (7) по верхней стороне и соединен с устройством противовеса, конец выходного вала двигателя (10) снабжен механизмом выравнивания конца вала и механизм выравнивания конца вала включает выравнивающую опору А (11), регулировочную опору (12) и регулировочный винт А (13), выравнивающая опора А (11) и регулировочная опора (12) жестко закреплены на платформе (4), и регулировочная опора (12) расположена между выравнивающей опорой А (11) и большим роликом (8), конец выходного вала двигателя (10) введен в отверстие под вал на выравнивающей опоре А (11), и установочное отверстие для фиксации выравнивающей опоры А (11) представляет собой длинное отверстие (14), регулировочный винт А (13) представляет собой длинный болт и ввинчивается в регулировочную опору (12), и конец регулировочного винта А (13) упирается в выравнивающую опору А (11).

2. Безбалансирный станок-качалка с устройством для выравнивания выходного вала двигателя по п. 1, отличающийся тем, что тяга (5) снабжена винтом регулировки длины.

3. Безбалансирный станок-качалка с устройством для выравнивания выходного вала двигателя по п. 1, отличающийся тем, что между концом выходного вала двигателя (10) и внутренней стенкой отверстия под вал на выравнивающей опоре А (11) шаровая опора.

4. Безбалансирный станок-качалка с устройством для выравнивания выходного вала двигателя, включающий раму (6), стойку (1) и приводной механизм выравнивания, отличающийся тем, что механизм выравнивания конца вала, включает выравнивающую опору В (15), регулировочный винт В (16) и посадочное место (19) под подшипник скольжения, выравнивающая опора В (15) жестко закреплена на платформе (4), и верхний конец выравнивающей опоры В (15) снабжен направляющим отверстием (17) в горизонтальном направлении, посадочное место (19) под подшипник скольжения снабжено направляющей стойкой, которая соответствует направляющему отверстию (17), регулировочный винт В (16) ввинчен в выравнивающую опору В (15) и упирается в конец направляющей стойки, создавая осевой предел для посадочного места (19) под подшипник скольжения, боковая сторона направляющей стойки снабжена стопорным болтом (18), который ввинчен в выравнивающую опору В (15) и упирается в боковую сторону направляющей стойки, направляющее отверстие (17) квадратное, посадочное место (19) под подшипник скольжения зафиксировано втулкой подшипника (20), и внутренняя сторона втулки подшипника (20) имеет дуговую поверхность кривизной меньше 180°, соответствующую выходному валу двигателя (10), и втулка подшипника (20) расположена на соединении двух звездочек и изготовлена из меднооловянного сплава, посадочное место (19) под подшипник скольжения имеет направляющую наклонную поверхность (21), обращенную к верхней и нижней сторонам одного конца выходного вала двигателя (10), соответственно.