Устройство подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса
Владельцы патента RU 2623603:
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Югэкопром" (RU)
Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным скважинным электрическим насосам, и предназначено для откачки сред из скважин со значительным отклонением от прямолинейности. Устройство подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса содержит шаровой шарнир со сферическими корпусом и крышкой. Соединение валов электродвигателя и насоса осуществляется через крестовину. Верхняя часть крестовины имеет сферическую поверхность и свободно вращающиеся ролики, перемещающиеся в продольных пазах муфты. Муфта имеет шлицы для вала насоса и сферическую поверхность в ее внутренней цилиндрической части. Сферические поверхности муфты и крестовины контактируют между собой. Пазы расположены в нижней цилиндрической части муфты. Устройство содержит соединительную шлицевую муфту, передающую совместно с крестовиной и муфтой, соединяющей шлицевую часть вала насоса, крутящий момент от электродвигателя к насосу. Устройство имеет стопор со стержнем, входящий в отверстие на боковой поверхности шарового шарнира и резиновое кольцо, обеспечивающее защиту трущихся поверхностей шарового шарнира от абразивных частиц. Изобретение направлено на обеспечение требуемой степени свободы перемещения электродвигателя и насоса относительно друг друга в месте их соединения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к насосостроению, а именно к погружным скважинным электрическим насосам и предназначено для откачки химически активных продуктивных растворов для добычи полезных ископаемых способом подземного выщелачивания, нефтепродуктов, йодобромной воды, воды из артезианских скважин и использованию в скважинах со значительным отклонением от прямолинейности.
Известны различные конструкции погружных скважинных электрических насосов с жестким креплением электродвигателя и насоса, что на практике, сильно затрудняет либо делает практически невозможным, а также экономически нецелесообразным их использование в криволинейных скважинах (см. Богданов А.А. «Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчеты и конструкции)», Москва, издательство «Недра», 1968 г., стр. 82-84).
Известен секционный насос с шарнирным соединением, содержащий сферический элемент, верхнюю и нижнюю секции насоса, при этом сочленение выходного конца вала верхней секции с выходным концом вала нижней секции осуществляется с помощью зубчатой муфты с прямыми зубьями и бочкообразной головки с наружными зубьями, находящимися в зацеплении с муфтой (см. RU, 2159870 С1, опублик. 27.11.2000 кл. F04D 13/10), по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог (прототип) заявляемого изобретения.
Недостатком известных конструкций и прототипа является то, что они могут работать только при строгой соосности секций насоса. Так, в ближайшем аналоге заявляемого изобретения, при отклонении осей секций насоса от прямолинейности, из-за особенностей конструкции муфты и бочкообразной головки, начинается разрушение устройства. Вследствие чего, данный секционный насос имеет низкую надежность при эксплуатации в наклонно-направленных и искривленных скважинах.
Кроме того, в ближайшем аналоге заявляемого изобретения, способ сочленения выходного конца вала верхней секции насоса с выходным концом вала нижней секции имеет недостаток, а именно, зубчатая муфта с прямыми зубьями на внутренней поверхности обоймы не закреплена на шпилях выходного конца вала верхней секции насоса и может опуститься на горизонтальную поверхность бочкообразной головки, что приведет к исключению изменения угла поворота оси муфты и головки.
Технический результат, заключающийся в обеспечении требуемой степени свободы перемещения электродвигателя и насоса друг относительно друга в месте их соединения, обеспечивается за счет того, что в устройстве подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса, содержащем шаровой шарнир со сферическими корпусом и крышкой, согласно изобретению, соединение вала электродвигателя и вала насоса осуществляется через крестовину, верхняя часть которой имеет сферическую поверхность и свободно вращающиеся ролики, перемещающиеся в продольных пазах муфты, имеющей шлицы для вала насоса и сферическую поверхность в ее внутренней цилиндрической части, при этом сферические поверхности муфты и крестовины контактируют друг с другом, продольные пазы расположены в нижней цилиндрической части муфты, дополнительно, устройство содержит соединительную шлицевую муфту, передающую совместно с крестовиной и муфтой, соединяющей шлицевую часть вала насоса, крутящий момент от электродвигателя к насосу, стопор со стержнем, входящий в отверстие на боковой поверхности шарового шарнира и резиновое кольцо, обеспечивающее защиту трущихся поверхностей шарового шарнира от абразивных частиц.
Кроме того, устройство подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса выполнено в виде отдельного узла.
Изобретение иллюстрируется чертежами, наиболее полно поясняющими сущность предложенного технического решения.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса.
На фиг. 2 изображен вид А по фиг. 1.
На фиг. 3 изображен вид Б по фиг. 1.
На фиг. 4 изображен вид В по фиг. 1.
Устройство подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса состоит из следующих основных элементов. Согласно фиг. 1 состоит из шарового шарнира 3 и корпуса 6 с крышкой 4 полусферы, при этом шаровой шарнир 3 и корпус 6 с крышкой 4 перемещаются относительно друг друга, имея три степени свободы. Соединительная шлицевая муфта 7 устанавливается на вал 8 электродвигателя.
На верхнюю часть соединительной шлицевой муфты 7 на шлицы надевается крестовина 5. Согласно фиг. 2 (вид А) крестовина 5 имеет ось 1, расположенную перпендикулярно к оси стержня 2 крестовины 5. На концах оси 1 располагаются свободно вращающиеся ролики 9.
Верхняя часть крестовины 5 имеет сферическую поверхность.
Согласно фиг. 1 и фиг. 3 (вид Б) муфта 10 (фиг. 1), соединяющая шлицевую часть вала насоса 11 (фиг. 1) с крестовиной 5, во внутренней цилиндрической части имеет сферу 12, контактирующую со сферой крестовины 5. Согласно фиг 1, фиг. 2, фиг. 4 (вид В) в нижней цилиндрической части муфты 10 имеются два продольных паза 13, в которые входят ролики 9 крестовины 5.
При отклонении оси вала 8 электродвигателя от оси вала насоса 11, корпус 6 перемещается по сфере шарового шарнира 3, а ось 1 крестовины 5 с роликами 9, имея тот же центр вращения, что и шаровой шарнир 3, перемещается с поворотом в продольных пазах 13 муфты 10. Крутящий момент от электродвигателя к насосу передается через соединительную шлицевую муфту 7, крестовину 5 и муфту 10.
Стопор 14 (фиг. 1) расположен в пазах, выполненных в крышке 4 полусферы и в корпусе 6. Стержень стопора 14 входит в отверстие на боковой поверхности шарового шарнира 3. Стопор 14 предназначен для предотвращения кругового поворота электродвигателя относительно насоса (или отдельных секций насоса) при пуске электродвигателя, что может привести к повреждению токоподводящего кабеля. Резиновое кольцо 15 (фиг. 1) закрывает зазор между шаровым шарниром 3 и крышкой 4 полусферы и защищает трущиеся поверхности шарового шарнира 3 от абразивных частиц.
Для скважин без отклонений от прямолинейности оси в электрическом насосе устройство подвижного соединения можно демонтировать. В таком случае электродвигатель состыкуется с насосом через соединительную шлицевую муфту 7 и унифицированное фланцевое соединение. Так как устройство подвижного соединения выполнено отдельным узлом, это дает возможность с его помощью соединять в один агрегат отдельные секции насоса.
Заявляемое устройство подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса было изготовлено и успешно прошло стендовое испытание с отклонением оси двигателя от оси насоса на 12°, что значительно превышает действительную кривизну скважин.
В результате проведенного патентно-информационного поиска не было найдено ни одного источника информации, содержащего всю совокупность существенных признаков заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».
1. Устройство подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса, содержащее шаровой шарнир со сферическими корпусом и крышкой, отличающееся тем, что соединение вала электродвигателя и вала насоса осуществляется через крестовину, верхняя часть которой имеет сферическую поверхность и свободно вращающиеся ролики, перемещающиеся в продольных пазах муфты, имеющей шлицы для вала насоса и сферическую поверхность в ее внутренней цилиндрической части, при этом сферические поверхности муфты и крестовины контактируют друг с другом, продольные пазы расположены в нижней цилиндрической части муфты, дополнительно устройство содержит соединительную шлицевую муфту, передающую совместно с крестовиной и муфтой, соединяющей шлицевую часть вала насоса, крутящий момент от электродвигателя к насосу, стопор со стержнем, входящий в отверстие на боковой поверхности шарового шарнира, и резиновое кольцо, обеспечивающее защиту трущихся поверхностей шарового шарнира от абразивных частиц.
2. Устройство подвижного соединения погружного электродвигателя и секций насоса по п. 1, отличающееся тем, что выполнено в виде отдельного узла.
