Привод вертикального скважинного центробежного насоса

 

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для закачки технической воды в пласт при нефтедобыче. Привод содержит приводной вал, корпус, соединительные муфты, подшипниковые узлы и узел герметизации. Для соединения электродвигателя с приводным валом использована упругая муфта. Муфта, соединяющая центробежный насос с приводным валом, выполнена из полумуфт с фланцевыми участками, несущими на себе жестко установленные пальцы, расположенные на одном диаметре. Между полумуфтами установлен упругий диск, набранный из стальной упругой фольги, скрепленной в центральной зоне, и имеющий отверстия по количеству пальцев полумуфты. Подшипниковые узлы и узел герметизации установлены с возможностью поперечного перемещения в процессе монтажа, что в комплексе с упругими муфтами, установленными в местах соединения электродвигателя с приводным валом и приводного вала с валом насоса, обеспечивает соосность валов во время эксплуатации привода и повышает тем самым его эксплуатационную надежность и снижает трудоемкость изготовления деталей и узлов, обеспечивающих соосность его валов. 6 ил.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к вертикальным приводам скважинных насосов, и предназначено для закачки технической воды в пласт при нефтедобыче.

Известен привод скважинного погружного винтового насоса, включающий опорный узел, электродвигатель, червячный редуктор, подставку, устьевое уплотнение, клиноременную передачу, насосные штанги, полый вал и зажим (патент РФ №2136965, МКИ 7 F 04 В 47/02, 1999).

Недостатками конструкции являются:

- неудовлетворительное значение КПД, обусловленное наличием в конструкции червячного редуктора, имеющего КПД 70-75%;

- неудовлетворительный срок службы, обусловленный сравнительно быстрым износом контактирующих поверхностей пары червяк - колесо в условиях непрерывного режима работы.

Известен также поверхностный привод скважинного винтового насоса, состоящий из электродвигателя, редукторного модуля, редуктора с ведущим и промежуточным валами, узлами подвески и герметизации и присоединительных муфт (патент РФ №2139448, МКИ 7 F 04 В 47/02, 1999).

Недостатки устройства:

- значительные эксплуатационные расходы, обусловленные необходимостью проведения профилактического обслуживания узла герметизации, расположенного в труднодоступной зоне, а также сложностью достижения соосности валов модуля и редуктора;

- высокая трудоемкость изготовления, обусловленная наличием в конструкции большого количества деталей, к которым предъявляются жесткие требования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является привод вертикального скважинного центробежного насоса, содержащий приводной вал, корпус, основание, соединительные муфты, шарикоподшипниковый узел и узел герметизации, включающий корпус и уплотнительные элементы, узел подшипника скольжения, включающий корпус, и электродвигатель. (Установка насосная центробежная вертикальная УНЦВ-125-1500. Руководство по эксплуатации. АФНИ.062664.005РЭ. ИЖНЕФТЕМАШ, 2001, с.13-16, рис.1-4.)

Основными недостатками известного привода являются:

- низкая эксплуатационная надежность вследствие быстрого выхода из строя подшипникового узла и узла герметизации, обусловленная тем, что при монтаже невозможно добиться соосности валов электродвигателя, насоса и приводного вала из-за жесткого их расположения в корпусе;

- высокая трудоемкость изготовления некоторых деталей и узлов, обусловленная повышенными требованиями к их изготовлению с целью достижения желаемой соосности валов.

Задачей изобретения является создание привода, обладающего повышенной эксплуатационной надежностью и низкой трудоемкостью изготовления его деталей и узлов, обеспечивающих соосность его валов.

Технический результат достигается тем, что в приводе вертикального скважинного центробежного насоса, содержащем приводной вал, корпус, основание, соединительные муфты, шарикоподшипниковый узел и узел герметизации, включающий корпус и уплотнительные элементы, узел подшипника скольжения, включающий корпус, и электродвигатель, согласно изобретению шарикоподшипниковый узел выполнен съемным и вместе с узлом герметизации установлен с возможностью смещения перпендикулярно оси привода при монтаже; узел герметизации снабжен стаканом, в котором размещены уплотнительные элементы, причем стакан узла герметизации и корпус подшипника скольжения соответственно относительно корпуса и основания установлены с зазором и фиксированы от проворота с возможностью поперечного перемещения; муфта, соединяющая электродвигатель с приводным валом, выполнена в виде упругой муфты, а муфта, соединяющая центробежный насос с приводным валом, выполнена из полумуфт с фланцевыми участками, несущими на себе жестко установленные пальцы, расположенные на одном диаметре, между полумуфтами установлен упругий диск, набранный из стальной упругой фольги, скрепленной в центральной зоне, и имеющий отверстия по количеству пальцев полумуфты.

На фиг.1 изображен продольный разрез привода;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;

на фиг.4 - продольный разрез муфты, соединяющей вал насоса с приводным валом;

на фиг.5 - разрез В-В на фиг.4;

на фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.1.

Привод состоит (фиг.1) из электродвигателя 1, корпуса 2, установленного на основании 3, соединенного с переходником 4, соединительной упругой муфты 5, шарикоподшипникового узла 6, узла герметизации 7, подшипника скольжения 8, приводного вала 9 и соединительной упругой муфты 10.

Узел герметизации 7 состоит из съемного корпуса 11 (фиг.3), набора уплотнительных элементов 12, помещенного в стакан 13, установленный в корпусе 11 с зазором и тем самым имеющий возможность свободного хода в поперечном направлении. Штифты 14 предотвращают вращение стакана 13 относительно корпуса 11.

Упругая муфта 10 состоит (фиг.4 и 5) из полумуфт 15 и 16, снабженных пальцами 17, расположенными на одном диаметре, между которыми установлен диск 18, набранный из стальной пружинной фольги, скрепленной не плотно в центральной зоне, и снабженный отверстиями по количеству пальцев 17 полумуфт 15 и 16.

Упругая муфта 5 (фиг.2) состоит из полумуфт 19 и 20 и расположенных между ними эластичных пальцев 21 и пружины 22, поджимающей полумуфту 20 к электродвигателю 1.

Корпус 23 (фиг.1) подшипника скольжения 8 относительно основания 3 установлен с зазором и от проворота зафиксирован штырями 24 (фиг.6).

Корпуса шарикоподшипникового узла 6 и узла герметизации 7 в местах крепления соответственно к корпусу 2 и основанию 3 установлены с возможностью поперечного смещения.

Сборку привода осуществляют в следующей последовательности. В основание 3 устанавливают корпус 23 подшипника скольжения 8, к нему прикрепляют переходник 4 и ставят его на подставку (на чертеже не показана). Корпус 2 устанавливают на основание 3 и соединяют их между собой болтами. Сборку узла герметизации 7 и шарикоподшипникового узла 6 производят на приводном валу 9, расположенном вне корпуса 2. На конец приводного вала 9 сажают полумуфту 19 и с собранными узлами вставляют в корпус 2, направляя второй его конец в отверстие корпуса 23 подшипника скольжения 8. Вторую полумуфту 20 сажают на конец вала электродвигателя 1 и устанавливают пружину 22, после этого электродвигатель 1 устанавливают на корпус 2, направляя полумуфту 19 в отверстие полумуфты 20. Одновременно вставляют эластичные пальцы 21.

Полумуфту 16 (фиг.4) муфты 10 сажают на вал насоса и последний прикрепляют к переходнику 4, предварительно направив конец приводного вала 9 в отверстие полумуфты 15. После этого прокручивают приводной вал 9 и проверяют соосность валов электродвигателя 1, насоса и приводного вала 9 и только после этого шарикоподшипниковый узел 6 и узел герметизации 7 жестко закрепляют соответственно к корпусу 2 и основанию 3.

Работа привода осуществляется следующим образом.

Крутящий момент от электродвигателя 1 передается полумуфте 20 и через эластичные пальцы 21 - полумуфте 19, которая приводит во вращение приводной вал 9. Последний передает усилие полумуфте 15 и через пальцы 17 воздействует на диск 18, который, находясь в зацеплении (контакте) с полумуфтой 16, передает усилие на вал насоса. Если при работе имеет место небольшое радиальное биение приводного вала 9, оно компенсируется соединительными упругими муфтами 5 и 10 и набором уплотнительных элементов 12, размещенных в стакане 13 узла герметизации 7.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого привода заключается:

- в повышении эксплуатационной надежности, достигаемой благодаря тому, что соосность валов электродвигателя и насоса обеспечивается самоустановкой подшипниковых узлов и узла герметизации относительно оси приводного вала вследствие способности их смещаться в поперечном направлении в процессе монтажа привода, а также благодаря наличию в конструкции упругих муфт, компенсирующих смещение приводного вала относительно валов насоса и электродвигателя;

- в снижении трудоемкости изготовления деталей, обусловленной ослаблением технологических требований к этому процессу. В известном устройстве, взятом за прототип, допуски на вал и корпусные детали, куда устанавливается вал, должны быть выполнены с очень высокой точностью, порядка 5-10 микрон, в предлагаемом устройстве эти показатели на порядок меньше.

Формула изобретения

Привод вертикального скважинного центробежного насоса, содержащий приводной вал, корпус, основание, соединительные муфты, шарикоподшипниковый узел и узел герметизации, включающий корпус и уплотнительные элементы, узел подшипника скольжения, включающий корпус, и электродвигатель, отличающийся тем, что шарикоподшипниковый узел выполнен съемным и вместе с узлом герметизации установлен с возможностью смещения перпендикулярно оси привода при монтаже; узел герметизации снабжен стаканом, в котором размещены уплотнительные элементы, причем стакан узла герметизации и корпус подшипника скольжения соответственно относительно корпуса и основания установлены с зазором и фиксированы от проворота с возможностью поперечного перемещения; муфта, соединяющая электродвигатель с приводным валом, выполнена в виде упругой муфты, а муфта, соединяющая центробежный насос с приводным валом, выполнена из полумуфт с фланцевыми участками, несущими на себе жестко установленные пальцы, расположенные на одном диаметре, между полумуфтами установлен упругий диск, набранный из стальной упругой фольги, скрепленной в центральной зоне, и имеющий отверстия по количеству пальцев полумуфты.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6