Универсальный шкив для форсирования штанговой скважинной насосной установки

 

Устройство предназначено для использования в приводах штанговых скважинных насосных установок при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающих отраслях промышленности. Клинья соединены с корпусом посредством упругой системы, на контактных поверхностях клиньев и подкладок выполнен центральный продольный проходной паз, причем ширина паза на внутренней контактной поверхности клина соответствует ширине подкладки, при этом сменные подкладки зафиксированы от осевого смещения относительно клиньев и ведущего шкива. Применение упругой системы в приводе клиньев обеспечивает постоянный натяг в соединении в случаях появления некоторых остаточных деформаций в контактирующих между собой деталях, вибрациях, пульсациях нагрузки и т.д., которые имеют место при эксплуатации универсального шкива, а исполнение его деталей с учетом условий их контактирования между собой обеспечивает устойчивость конструкции, что в целом повышает надежность универсального шкива. 4 ил.

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности, к приводу штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ) и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающих отраслях промышленности.

Вращательное движение к редуктору станка-качалки передается посредством клиноременной передачи через шкивы, установленные соответственно на валах редуктора и электродвигателя (Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. -М.: , Недра, 1984 г., стр. 104-108). При посадке ведущего шкива на вал электродвигателя наиболее широкое применение нашло конусное соединение с использованием затяжной промежуточной втулки с наружным угловым положением (конусом) под соответствующую поверхность ведущего шкива, что способствует его оперативному монтажу и демонтажу (Орлов П.И. Основы конструирования, -М.:, Машиностроение, 1977 г., стр. 295, 296, рис. 322 Ж).

Однако при этом для обеспечения конкретного режима работы ШСНУ необходимо иметь свой ведущий шкив с расчетным диаметром, что указывает на отсутствие универсальности шкива и приводит к повышению металлоемкости нефтепромыслового оборудования, дополнительным затратам.

Основными причинами подземного ремонта малодебитного фонда скважин (с числом качаний менее 4 об/мин) являются засорение клапанных узлов насоса различным мусором, нарушение режима работы ШСНУ из-за некоторых физико-химических свойств добываемой жидкости. Реанимация же глубинно-насосного оборудования таких скважин в большинстве случаев поступает при промывке подземного оборудования за счет временного форсирования ШСНУ посредством универсального шкива, предназначенного для этой цели патент Российской Федерации (19) F4 (11) 2105902 13 C1(51) 6 F 04 B 47/00.

Универсальный шкив для форсирования ШСНУ, по этому патенту в экстремальных условиях работы по причине возникновения остаточной деформации на контактирующих между собой деталях шкива из-за чрезмерных контактных напряжений теряет надежность, что приводит к нарушению зацепления с ведущим элементом.

Техническая задача настоящего изобретения заключается в повышении надежности шкива.

Для достижения поставленной задачи, клинья соединены с корпусом посредством упругой системы, на контактных поверхностях клиньев и подкладок выполнен центральный продольный и проходной паз, причем ширина паза на внутренней контактной поверхности клина соответствует ширине подкладки, при этом сменные подкладки зафиксированы от осевого смещения относительно клиньев и ведущего шкива.

На фиг. 1 изображен продольный разрез универсального шкива; на фиг. 2 - вид по стрелке Б на фиг. 1; на фиг. 3 - продольный разрез универсального шкива с набором сменных подкладок; на фиг. 4 - разрез по линии А-А на фиг. 3.

Универсальный шкив включает чашеобразный корпус 1 с канавками 2 под клиновой ремень (не показан), днищем 3 на тыльном торце и ребрами 4 жесткости на переднем торце (фиг. 1, 2). Внутренняя поверхность 5 корпуса 1 на участке контактирования с наружной поверхностью равнорасположенных по окружности клиньев 6 образуют между собой клиновой разъем, который может быть выполнен, например, в виде конусной поверхности или наклонной плоскости. Клинья 6 установлены в кольцевом пространстве, образовавшемся между внутренней поверхностью 5 корпуса 1 и ведущим шкивом 7, установленным на валу 8 электродвигателя 9 привода ШСНУ (не показан). Клинья 6 зафиксированы от осевого смещения относительно ведущего шкива 7 посредством предусмотренного на них выступа 10, сопряженного с передним торцом ведущего шкива 7. Тыльный конец клина 6 связан с днищем 3 корпуса 1, например, посредством болтового соединения, в котором завернутый в клин 6 болт 11 находится во взаимодействии с днищем 3 корпуса через упругий элемент, например, тарельчатую пружину 12 или через их набор. Корпус 1 в принципе может быть выполнен и без днища 3 в обещпринятом его понятии. Однако при этом варианте потребуется заложить в конструкцию шкива, например, зацеп, установленный на тыльном торце цилиндрической части корпуса 1 под упругим элементом 12.

Упругость нагруженного резьбового соединения достигается, например, за счет применения длинных тонких упругих болтов или пружинных шайб различной конструкции (П. И. Орлов. Основы конструирования, т.3., Москва, Машиностроение 1977 г., стр. 286 "Упругое стопорение", 288-290, 298-304). Чем больше упругость системы, тем надежнее фрикционное стопорение, т.е. предлагаемый случай сцепления между двумя шкивами (стр. 286, там же).

Что касается системы, соединяющей клинья 6 с днищем 3 корпуса 1, то она может быть исполнена в виде действующих через упругий элемент, например, эксцентрикового кулачка, замкового соединения в сочетании с гибкой герметичной, наполненной воздухом подушкой, расположенной в пространстве между ведущим шкивом 7 и днищем 3 и т.д. Смонтировал универсальный шкив, накачал подушку воздухом, использовав компрессор имеющегося на месте транспорта и шкив связывается в готовности, что получается легко и оперативно.

В тех случаях, когда диаметр Д2 очередного ведущего шкива 13 (фиг. 3) меньше Д1 (фиг. 1), дополнительно используется комплект сменных подкладок 14, снабженных выступом 15 на переднем торце, контактирующим, подобно клину 6 (фиг. 1), с соответствующим торцом ведущего шкива 7, что предотвращает осевое смещение подкладки 14 относительно ведущего шкива 13.

На контактирующих, наружных и внутренних поверхностях клиньев 6 и подкладок 14 выполнен центральный продольный и проходной паз 16 на наружной стороне клина 6 (фиг. 4), такой паз, выполненный на его внутренней стороне, который своей шириной соответствует ширине подкладки 14. Аналогичные пазы 17, 18 выполнены на подкладке 14. Указанные пазы на клиньях 6 и подкладках 13 вызваны тем, чтобы обеспечить их устойчивое взаиморасположение с контактирующими деталями в процессе работы, что положительно отражается в надежности шкива. Каждая из деталей 1, 6, 7, 14, 13 (фиг. 1, 3) контактирует между собой своими крайними участками 19, 20, 21, 22, а не по средней одной образующей, что может иметь место, не будь описанных пазов и привести к преждевременному расслаблению узла, обеспечивающего зацепление между ведущим и универсальным шкивами.

Порядок работы с универсальным шкивом.

Снимаются приводные ремни с ведущего шкива 7 подлежащего форсированию ШСНУ. Универсальный шкив с отпущенными клиньями 6 устанавливается на ведущий шкив 7. Посредством болтов 11 корпус 1 надевается на клинья 6 по клиновому разъему. Болты 11 равномерно затягиваются в пределах упругости тарельчатых пружин 12. Электродвигатель 9 с поворотной рамой, при необходимости, пододвигается к редуктору станка-качалки (не показаны) с тем, чтобы, сократив межосевое расстояние, надеть на шкивы клиновые ремни, а потом и подтянуть их.

После пробного запуска ШСНУ, убедившись в правильном монтажа универсального шкива. ШСНУ запускается в работу на форсированном режиме. По достижению поставленной цели, например, добившись запуска глубинного неработающего насоса, ШСНУ останавливается, универсальный шкив снимается, клиновые ремни надеваются на ранее действовавший ведущий шкив 7 и, тем самым, ШСНУ возвращается на оптимальный режим работы с прежним числом качаний станка-качалки.

Применение упругой системы в приводе клиньев обеспечивает постоянный натяг в соединении в случаях появления остаточных деформации в контактирующих между собой деталях, вибрациях, пульсациях нагрузки и т.д., которые имеют место при эксплуатации универсальных шкивов, в исполнение деталей универсального шкива с учетом условий контактирования их между собой, обеспечивает устойчивость конструкции, что в целом повышает надежность универсального шкива.

Формула изобретения

Универсальный шкив для форсирования штанговой скважинной насосной установки, включающий чашеобразный корпус с канавками под клиновой ремень и насадочной внутренней поверхностью, соответствующей наружному угловому положению равнорасположенных по окружности, зафиксированных от осевого смещения относительно ведущего шкива и соединенных с корпусом клиньев, набор сменных установленных на внутренней стороне клиньев подкладок под соответствующий диаметр ведущего шкива, отличающийся тем, что клинья соединены посредством упругой системы, на контактных поверхностях клиньев и подкладок выполнен центральный продольный проходной паз, причем ширина паза на внутренней контактной поверхности клина соответствует ширине подкладки, при этом сменные подкладки зафиксированы от осевого смещения относительно клиньев и ведущего шкива.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4