СТАНОК-КАЧАЛКА Российский патент 2025 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования, в частности к механическому приводу штангового глубинного насоса.

Известен привод (патент РФ 2688615, опубл. 21.05.2019г.) содержит раму, стойку с лестницей, балансир с траверсой, установленный на шарнирной опоре, шатуны, кривошипы с противовесами, соединенные с выходным валом редуктора, входной вал которого посредством ременной передачи соединен с валом электродвигателя. Плечо балансира со стороны его головки выполнено в виде телескопической конструкции, состоящей из продольно-подвижной и продольно-неподвижной частей. Продольно-подвижная часть балансира со стороны подвески колонны штанг в скважине состоит из головки, жестко связанной с первой и второй выдвижными направляющими секциями, и снабжена боковыми элементами упрочнения. На первой выдвижной направляющей секции закреплена многосекционная зубчатая рейка, снабженная конечными датчиками, состоящая в зацеплении с шестерней, установленной на выходном валу реверсивного редукторного электродвигателя, закрепленного на верхней стороне продольно неподвижной части плеча балансира со стороны подвески колонны штанг на площадке с обеспечением смещения реверсивного двигателя в сторону зацепления шестерни с многосекционной зубчатой рейкой. Обеспечивается автоматизация процесса подготовки балансирного привода штанговой насосной установки к текущим и капитальным ремонтным работам.

Известен станок-качалка, включающий раму, шарнирно связанную с ней стойку, балансир, имеющий тело и головку, траверсу, кривошипно-шатунный механизм, редуктор, электродвигатель. Стойка имеет переднюю и заднюю опоры, связанные шарнирно. Головка балансира выполнена с возможностью поворота. Под телом балансира установлены верхние рабочие площадки. Над редуктором установлена рабочая площадка. Электродвигатель установлен на подвижную плиту, закреплённую на жёсткой конструкции. Головка балансира выполнена монолитной, с возможностью поворота на угол до 90°, соединена с телом балансира пальцем и пружинным фиксатором. Торцевое ограждение рабочей площадки, установленной над редуктором, выполнено с возможностью обеспечения функционирования как лестница для подъёма на верхние рабочие площадки (патент РФ №2747068, опубл. 23.04.2021г.).

Технической задачей заявляемого изобретения является создание механического привода штангового глубинного насоса с длиной хода до 5 м, обеспечивающего упрощение монтажа и эксплуатационного обслуживания.

Технический результат - технологичность конструкции, обеспечивающей простой монтаж и обслуживание станка-качалки.

Технический результат достигается тем, что станок-качалка, включает раму, соединенную с ней стойку, балансир, имеющий тело и головку и соединенный через траверсу и кривошипно-шатунный механизм с редуктором, связанным ременной передачей с электродвигателем, и ограждение кривошипно-шатунного механизма, причём стойка имеет переднюю и заднюю опоры, головка балансира соединена с телом балансира с помощью пальца и пружинного фиксатора и выполнена с возможностью поворота на угол до 90°, на конце тела балансира установлены площадка крепления балансирных противовесов, под телом балансира установлены площадки обслуживания опоры балансира, над редуктором установлена площадка обслуживания опоры траверсы, электродвигатель установлен на поворотной площадке, при этом ведущий шкив ременной передачи выполнен с посадочным конусным отверстием и размещен на валу электродвигателя через коническую втулку с центральной гайкой крепления шкива на втулке, электродвигатель размещен на полозьях, установленных на поворотной площадке, площадка обслуживания электродвигателя закреплена к раме посредством крюков-опор, раскосов-упоров и болтовых соединений, а площадки обслуживания балансира установлены на две поперечины в виде уголковых профилей, закрепленных на передней и задней опорах стойки, при этом первая поперечина и передняя опора снабжены соответствующими отверстиями для крепления, а вторая поперечина снабжена пазами, выполненными с возможностью компенсации погрешности взаимного положения передней и задней опор стойки. Головка балансира станка-качалка сварена из профильного проката и листового материала, а поворотная площадка закреплена на раме посредством кронштейнов с возможностью перемещения с помощью упорных винтов и регулирования натяжения ремня ременной передачи. Также станок-качалка снабжен лестницей тоннельного типа с ограждением, состоящим из двух частей, одна из которых закреплена на площадке обслуживания опоры балансира, а вторая часть на лестнице, а кожух ведущего шкива ременной передачи закреплен на полозе поворотной площадки с возможностью поворота относительной оси поворота.

Заявляемое решение иллюстрируется следующими фигурами:

Фиг.1 - Общий вид станка-качалки;

Фиг.2 - вид сверху станка-качалки;

Фиг.3 - общий вид тормоза с фиксатором;

Фиг.4 - общий вид площадки обслуживания опоры балансира;

Фиг.5 - общий вид площадки обслуживания электродвигателя.

Станок-качалка содержит раму 1 с жестко закрепленной на ней болтовым соединением стойкой 2, на которой подвижно установлен балансир, соединенный с кривошипно-шатунным механизмом, связанным через редуктор 3 с электродвигателем 4.

Стойка 2 имеет переднюю и заднюю опоры, жестко связанные между собой болтовым соединением. При этом в транспортном положении для уменьшения габаритов при перевозке задняя опора стойки может быть сложена к передней опоре или опоры могут быть полностью разъединены друг от друга.

Балансир включает установленное на опоре 5 балансира тело 6 балансира с головкой 7 балансира на одном конце и балансирными противовесами 8 на втором конце.

Тело 6 балансира для обеспечения необходимой жесткости состоит из двух двутавровых балок, сваренных между собой в продольном направлении сварным швом сверху и снизу. Длина балок подобрана с учетом кратности раскроя материала балок. Дополнительно, для усиления соединения сверху и снизу наложены дополнительные пластины (накладки), которые также обвариваются.

Балансирные противовесы 8 могут быть использованы штатные от станков качалок с тяговым усилием 6 или 8 тонн (в зависимости от нагрузки на полированном штоке), и они крепятся к площадке 9 болтовым соединением.

Площадка 9 для крепления балансирных противовесов выполнена отдельным элементом конструкции, сварена из листовых материалов и приварена (или закреплена болтовым соединением) к задней части тела 6 балансира.

Площадка 9 имеет дополнительное перильное ограждение, предохраняющее противовес от случайного падения при его монтаже. Балансирные противовесы компенсируют высокую конструктивную неуравновешенность балансира при большой длине хода (разницу в массе передней части балансира, на которой крепится головка балансира, и задней части тела балансира, на которой крепится траверса и шатуны) и высокой нагрузке привода и позволяют уменьшить длину тела балансира и габариты привода в целом.

Головка 7 балансира шарнирно закреплена на теле 6 балансира посредством центрального вертикального пальца 10 с возможностью поворота на угол 90° в обоих направлениях поворота и фиксацией рабочего и повернутых положений головки пружинным фиксатором 11. Поворот головки 7 балансира обеспечивает упрощение обслуживания скважины, чтобы сверху к скважине (устью скважины) был свободный доступ и ничего не мешало для поднимания-опускания колонны штанг и глубинного штангового насоса спецтехникой. В транспортном положении для уменьшения габаритов при транспортировании, головка балансира отделяется от тела балансира и транспортируется отдельно. Установка головки на тело производится непосредственно при монтаже привода на скважине.

Головка 7 балансира снабжена канатной подвеской 12 сальникового штока. Головка 7 имеет облегченную комбинированную металлоконструкцию, сваренную из профильного проката и листового материала. Это обеспечивает как упрощение транспортировки устройства, так и удобство монтажа головки балансира.

На втором конце тела 6 балансира с нижней стороны закреплена траверса в сборе, состоящая из подвесной опоры 13 траверсы, траверсы 14, и соединенных с ней шатунов 15 в сборе. Нижние головки шатуна 15 соединены с кривошипами 16 кривошипно-шатунного механизма, на одном конце которых размещен противовес 17, а второй конец соединен с валом редуктора 3, установленного на раме 1.

Редуктор 3 может быть двухступенчатым типа Ц2НШ-560-56 с передаточным числом 40 или трехступенчатым типа Ц3НШ-560-56 с передаточными числами 40, 63,90,125. На входном валу редуктора 3 с одной стороны установлен ведомый шкив 18 ременной передачи, с другой стороны - колодочный тормоз 19. Приводной шкив 18 ременной передачи имеет либо цилиндрическое посадочное отверстие под вал редуктора 3, либо устанавливается на дополнительную коническую втулку с центральной гайкой крепления шкива на втулке, что облегчает монтаж-демонтаж данного шкива. Колодочный тормоз 19 в частном случае имеет дополнительный откидной фиксатор 20 положения тормозного шкива, выполненный с возможностью размещения в пазу 21 шкива и повышающий безопасность и удобство проведения работ при обслуживании станка-качалки.

Сверху непосредственно на редукторе 3 установлена площадка обслуживания 22 опоры 13 траверсы, не привязываясь к раме станка-качалки. Конструкция кронштейнов крепления площадки к редуктору позволяет произвести ее установку на как на двухступенчатый, так и на трехступенчатый тип редуктора, не требуя доработки. Кронштейны представляют собой сварную конструкцию из листового и профильного металлопроката (уголков) и которые крепятся непосредственно на штатные болты крепления крышки-корпуса редуктора.

В качестве привода станок-качалка содержит электродвигатель 4 с кожухом ведущего шкива ременной передачи 23. На валу электродвигателя 4 установлен сменный ведущий шкив ременной передачи. Все используемые сменные шкивы имеют посадочное конусное отверстие и выполнены с возможностью установки на вал через дополнительную коническую втулку с центральной гайкой крепления шкива на втулке, что облегчает монтаж-смену данных шкивов.

Электродвигатель 4 установлен на поворотной площадке 24, которая установлена на раме 1 посредством приваренных кронштейнов и выполнена с возможностью перемещения с помощью упорных винтов 31 и регулирования натяжения ремня ременной передачи. Поворотная площадка обеспечивает возможность в процессе монтажа или обслуживания электродвигателя и/или ременной передачи быстро и с минимальными трудозатратами обеспечить установку электродвигателя в заданное положение и натяжение ремня ременной передачи относительно приводного шкива 18.

Поворотная площадка 24 для установки электродвигателя 4 и натяжения ременной передачи является универсальной, позволяющей установить любой из предусмотренных техническими характеристиками станка-качалки электродвигатель. Площадка 24 имеет два сварных полоза с продольным Т-образным пазом на всю длину, полозы можно закрепить в любом месте поворотной площадки 24 и на любом расстоянии друг от друга, что позволяет установить любой типоразмер электродвигателя необходимый для работы станка-качалки без какой-либо доработки, что ускоряет процесс монтажа. Поворот площадки 24 и натяжение ремня обеспечивается вращением одного или в частном случае двух упорных винтов 31. К одному из полозов, также, производится крепление кожуха ведущего шкива ременной передачи 23, поэтому положение кожуха всегда неизменно относительно электродвигателя, что позволяет иметь универсальный, единый кожух ведущего шкива ременной передачи для всех электродвигателей и не требуется его замена и монтаж. Крепление кожуха 23 производится к нижнему полозу с приваренной к нему осью. Кожух 23, установленный на данную ось, имеет возможность откидывания (поворота) для обеспечения свободного доступа к шкиву и ремням ременной передачи.

Станок-качалка также снабжена двумя площадками 25 обслуживания опоры 5 балансира, закреплёнными к стойке 2 и снабженными лестницами 26 тоннельного типа и площадкой 27 обслуживания электродвигателя, снабженной лестницей- трапом 28. Для обеспечения безопасности и ограничения доступа посторонних лиц, станок-качалка снабжена ограждением 29 кривошипно-шатунного механизма.

Площадки 25 установлены на два поперечины 30 в виде уголковых профилей, закрепленных болтовым соединением на передней и задней опорах стойки 2. При этом крепление площадки 25 к поперечине передней опоры производится в отверстия поперечины и площадки, что определяет неизменное положение площадки относительно стойки. Поперечина задней стойки имеет пазы, которые позволяют компенсировать погрешности взаимного положения передней и задней опор стойки и позволяют произвести монтаж площадки без дополнительных подгоночных работ.

Верхняя часть лестниц 26 тоннельного типа закреплена непосредственно к стойкам перил площадки 25, нижняя часть зафиксирована Н-образным кронштейном, закрепленным на раме. Вход на лестницы вынесен за периметр ограждения 29 кривошипно-шатунного механизма и осуществляется с боковой стороны станка-качалки, что дополнительно обеспечивает безопасность подъема, без опасности попасть под качающийся балансир. Тоннельное ограждение лестниц 26 в связи с большой длиной (высотой) лестниц разделено на 2 части. Одна из частей тоннельного ограждения монтируется сразу на площадке 25 обслуживания, и в этой же части тоннельного ограждения установлена предохранительная цепочка, которая обеспечивает дополнительную безопасность выполнения работ на площадке 25, предохраняя от случайного падения обслуживающего персонала в проем лестницы. Вторая (основная) часть тоннельного ограждения выполнена непосредственно на самой лестнице 26, но при этом длина лестницы 26 с тоннельным ограждением становится значительно короче, облегчается ее изготовление, транспортирование и монтаж.

Ограждение 29 кривошипно-шатунного механизма смонтировано непосредственно на раму 1 станка-качалки, нет необходимости организации дополнительных опор в фундаменте или поверхности земли. Для свободного доступа рабочего персонала к приводу в продольных секциях ограждения выполнены калитки.

Площадка 27 обслуживания электродвигателя и управления тормозом с лестницей 28 подъема на данную площадку закреплена непосредственно к раме 1 станка-качалки, специальный раскос-упор 32, шарнирно закрепленный на площадке, уже рассчитан по длине и не требует подгонки, нет необходимости организовывать дополнительные опоры площадки в землю и делать их регулировку по высоте. При монтаже площадка 27 предварительно устанавливается в специальные крюки-опоры 33 рамы, облегчающие совпадение крепежных отверстий площадки и рамы и после этого, уже крепится непосредственно болтами к раме. Это значительно облегчает монтаж данной площадки.

Устройство работает следующим образом:

Монтаж станка-качалки производится на заранее подготовленный фундамент. Стойка 2 монтируется путем болтового соединения задней и передней опор между собой и к раме 1. В частном случае задняя опора стойки может быть поставлена в уже собранном состоянии, при этом при монтаже раскладывают стойку и крепят к раме. На стойке 1 закрепляют посредством уголковых профилей площадки 25 обслуживания опоры балансира и лестницы 26 туннельного типа. Площадки крепятся при монтаже стойки. Далее закрепляют на стойке балансир путем соединения с опорой 5 балансира. Головка балансира устанавливается на тело балансира в рабочее положение при монтаже привода, во время эксплуатации головка балансира может быть повернута на 90 градусов вправо или влево относительно тела балансира для беспрепятственного обслуживания скважины.

К раме 1 закрепляют лестницу 28 с площадкой обслуживания 27. Для этого посредством крюков-опор 33 осуществляют навешивание плошадки 27 на раму 1, поворот раскосов-упоров 32 и дальнейшее крепление болтами для повышения надежности крепления. На раме 1 устанавливают редуктор 3 и поворотную площадку 24 и крепят на ней полозья электродвигателя 4 в необходимом положении (в зависимости от типоразмера электродвигателя). При монтаже или обслуживании станка-качалки тормоз редуктора фиксируют, путем размещения фиксатора тормоза в пазах шкива, что препятствует его вращению и способствует безопасному обслуживанию установки. Далее между редуктором 3 и опорой траверсы устанавливают кривошипно-шатунный механизм с противовесом.

После установки редуктора на него монтируют площадку 22 обслуживания опоры траверсы. Такое крепление площадки не требует выполнения отдельных специальных отверстий в раме привода, уменьшает массу площадки и обеспечивает удобство монтажа.

Электродвигатель 4 с кожухом ведущего шкива ременной передачи устанавливают на полозья, после чего ремень закрепляют на приводном шкиве и осуществляют натяжение ремня посредством поворота поворотной площадки 24 на необходимый угол и фиксируют упорными винтами 31. Это также позволяет упростить работы по замене и ремонту электродвигателя и шкивов.

Конструкция устройства обеспечивает удобство при его обслуживании, монтаже/ демонтаже электродвигателя. При этом конструкция обеспечивает возможность установки электродвигателей различных габаритов и натяжение ремней передачи в требуемых пределах.

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования, в частности к механическому приводу штангового глубинного насоса. Станок-качалка включает раму 1, соединенную с ней стойку 2, балансир, имеющий тело 6 и головку 7 и соединенный через траверсу и кривошипно-шатунный механизм с редуктором 3, связанным ременной передачей с электродвигателем 4, и ограждение кривошипно-шатунного механизма. Стойка 2 имеет переднюю и заднюю опоры. Головка 7 соединена с телом 6 с помощью пальца 10 и пружинного фиксатора 11 и выполнена с возможностью поворота на угол до 90°. На конце тела 6 установлена площадка 9 крепления балансирных противовесов. Под телом 6 установлены площадки 25 обслуживания опоры балансира. Над редуктором 3 установлена площадка 22 обслуживания опоры 13 траверсы. Ведущий шкив 18 ременной передачи выполнен с посадочным конусным отверстием и размещен на валу электродвигателя 4 через коническую втулку с центральной гайкой крепления шкива на втулке. Электродвигатель 4 размещен на полозьях, установленных на поворотной площадке 24. Площадка обслуживания 27 электродвигателя 4 закреплена к раме 1 посредством крюков-опор, раскосов–упоров и болтовых соединений. Площадки 25 установлены на две поперечины в виде уголковых профилей, закрепленных на передней и задней опорах стойки 2. Первая поперечина и передняя опора снабжены соответствующими отверстиями для крепления. Вторая поперечина снабжена пазами, выполненными с возможностью компенсации погрешности взаимного положения передней и задней опор стойки 2. Изобретение направлено на технологичность конструкции, обеспечивающей простой монтаж и обслуживание станка-качалки. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Станок-качалка, включающий раму, соединенную с ней стойку, балансир, имеющий тело и головку и соединенный через траверсу и кривошипно-шатунный механизм с редуктором, связанным ременной передачей с электродвигателем, и ограждение кривошипно-шатунного механизма, причем стойка имеет переднюю и заднюю опоры, головка балансира соединена с телом балансира с помощью пальца и пружинного фиксатора и выполнена с возможностью поворота на угол до 90°, на конце тела балансира установлена площадка крепления балансирных противовесов, под телом балансира установлены площадки обслуживания опоры балансира, над редуктором установлена площадка обслуживания опоры траверсы, электродвигатель установлен на поворотной площадке, отличающийся тем, что ведущий шкив ременной передачи выполнен с посадочным конусным отверстием и размещен на валу электродвигателя через коническую втулку с центральной гайкой крепления шкива на втулке, электродвигатель размещен на полозьях, установленных на поворотной площадке, площадка обслуживания электродвигателя закреплена к раме посредством крюков-опор, раскосов-упоров и болтовых соединений, а площадки обслуживания балансира установлены на две поперечины в виде уголковых профилей, закрепленных на передней и задней опорах стойки, при этом первая поперечина и передняя опора снабжены соответствующими отверстиями для крепления, а вторая поперечина снабжена пазами, выполненными с возможностью компенсации погрешности взаимного положения передней и задней опор стойки.

2. Станок-качалка по п.1, отличающийся тем, что головка балансира сварена из профильного проката и листового материала.

3. Станок-качалка по п.1, отличающийся тем, что поворотная площадка закреплена на раме посредством кронштейнов с возможностью перемещения с помощью упорных винтов и регулирования натяжения ремня ременной передачи.

4. Станок-качалка по п.1, отличающийся тем, что снабжен лестницей тоннельного типа с ограждением, состоящим из двух частей, одна из которых закреплена на площадке обслуживания опоры балансира, а вторая часть на лестнице.

5. Станок-качалка по п.1, отличающийся тем, что кожух ведущего шкива ременной передачи закреплен на полозе поворотной площадки с возможностью поворота относительно оси поворота.