Механизм для вращения труб или штанг

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в установках винтового погружного насоса с поверхностным приводом для добычи нефти. Механизм для вращения труб или штанг, обеспечивающий привод погружного скважинного насоса, содержит два полых шпинделя, грузовой и ведущий, элемент для подвешивания колонны труб или штанг, вставку и сальниковый узел. Грузовой шпиндель снабжен полым валом, установленным в полости ведущего шпинделя. Элемент для подвешивания труб или штанг выполнен в виде составного штока с проточками и посредством вставок закреплен в верхней части полого вала. Грузовой шпиндель, полый вал и составной шток образуют гидравлическую полость, с одной стороны связанную с напорной областью скважинного насоса, а с другой стороны ограниченную уплотнением, установленным между полым валом и составным штоком. Сальниковый узел снабжен стаканом с внутренней перегородкой, разделяющей полость сальника на две камеры, имеющие независимые элементы поджима. Повышается эффективность механизма за счет упрощения его конструкции и повышения надежности. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в установках винтового погружного насоса с поверхностным приводом для добычи нефти.

Известен механизм для вращения труб, используемый в погружной насосной установке, которая содержит колонну насосных труб, винтовой насос, подключенный к двигателю через редуктор, уплотняющие манжеты и опорный подшипник приводного вала (RU 2059112 С1, 27.04.1996, F04B 47/02).

Недостатком данной конструкции является сложность монтажа, низкая надежность.

Наиболее близким выбранным авторами за прототип является механизм по RU 17204 U1, 20.03.2001, F04C 29/00.

Механизм для вращения труб или штанг, обеспечивающий привод погружного насоса, содержит два полых шпинделя, грузовой и ведущий, обжимной хомут, сальник, причем грузовой шпиндель жестко связан с обжимным хомутом и ведущим шпинделем, а корпус грузового шпинделя размещен между корпусом ведущего шпинделя и корпусом сальника, с которым жестко связан центрирующей вставкой.

Недостатком данного механизма является сложность и низкая надежность конструкции.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности механизма за счет упрощения его конструкции и повышения надежности привода.

Данная задача решается за счет того, что в механизме для вращения труб или штанг, обеспечивающем привод погружного скважинного насоса, содержащем два полых шпинделя, грузовой и ведущий, элемент для подвешивания колонны труб или штанг, вставку и сальниковый узел, согласно изобретению грузовой шпиндель снабжен полым валом, установленным в полости ведущего шпинделя, элемент для подвешивания труб или штанг выполнен в виде составного штока с проточками и посредством вставок закреплен в верхней части полого вала, причем грузовой шпиндель, полый вал и составной шток образуют гидравлическую полость, с одной стороны связанную с напорной областью скважинного насоса, а с другой стороны ограниченную уплотнением, установленным между полым валом и составным штоком, при этом сальниковый узел снабжен стаканом с внутренней перегородкой, разделяющей полость сальника на две камеры, имеющие независимые элементы поджима.

На наружной поверхности составного штока могут быть выполнены проточки, расположенные по всей длине штока, например, в виде многогранника.

Часть грузового шпинделя может быть размещена в сальниковом узле, причем герметизация напорной области насоса выполнена между грузовым шпинделем и корпусом сальника.

Грузовой и ведущий шпиндели могут быть связаны между собой посредством торцевых шлицев.

Существенным отличием является использование в качестве элемента для подвешивания труб или штанг составного штока с проточками и вставок, соединяющих полый вал и грузовой шпиндель с колонной труб или штанг, образующие гидравлическую полость, передающие крутящий момент скважинному насосу и воспринимающие осевую нагрузку, исключая возможность проворота или проскальзывания колонны труб или штанг, а также в сальниковом узле применен стакан, разделяющий полость сальника на две независимые друг от друга камеры, что позволяет производить замену уплотнения, размещенного в верхней камере, без стравливания давления в нижней камере и напорной полости.

Механизм для вращения труб или штанг, который обеспечивает привод погружного насоса, поясняется фиг.1, на фиг.2 изображен поперечный разрез деталей 6, 8, 9.

На фиг.1 изображен механизм, содержащий электродвигатель 1, вращатель 2, внутри которого находится ведущий шпиндель 3, который кинематически связан с грузовым шпинделем 4 посредством торцевых шлицев 5. В полости ведущего шпинделя 3 расположен полый вал 6, герметично соединенный с грузовым шпинделем 4 и служащий для передачи вращения на колонну труб или штанг 7 через составной шток 8 с проточками и вставки 9 и герметизации гидравлической полости, образуемой штоком 8 и грузовым шпинделем 4 и полым валом 6, для чего служит сальниковое уплотнение 10. Опорами грузового шпинделя 4 служат подшипники 11, 12. Корпус грузового шпинделя 13 жестко связан с корпусом сальникового узла 14 при помощи вставки 15, а часть грузового шпинделя служит валом сальникового узла 14, внутри которого находится стакан 16 с внутренней перегородкой, разделяющей полость сальника на две камеры 17, 18, имеющие независимые элементы поджима.

Работа механизма происходит следующим образом.

От электродвигателя 1 крутящий момент передается на вращатель 2, внутри которого находится ведущий шпиндель 3, передающий вращение через торцевые шлицы 5 на полый вал 6, связанный через вставки 9 со штоком 8, который соединяется с колонной труб или штанг 7 и служит для регулирования положения ротора насоса относительно статора, расположенных в скважине, путем установки вставок 9 в соответствующие проточки составного штока 8. Осевая нагрузка от ротора насоса и веса колонны труб или штанг 7 воспринимается упорным подшипником 12 через составной шток 8, вставки 9, полый вал 6 и грузовой шпиндель 4. Герметизация напорной полости осуществляется неподвижным сальниковым уплотнением 10 и сальниковым узлом 14, конструкция которого позволяет менять сальниковую набивку в камере 17 при зажатом сальнике 18 без стравливания давления в напорной полости.

Таким образом, данное устройство обладает простотой монтажа, обеспечивает надежность при эксплуатации и создает благоприятные условия работы.

1. Механизм для вращения труб или штанг, обеспечивающий привод погружного скважинного насоса, содержащий два полых шпинделя, грузовой и ведущий, элемент для подвешивания колонны труб или штанг, вставку и сальниковый узел, отличающийся тем, что грузовой шпиндель снабжен полым валом, установленным в полости ведущего шпинделя, элемент для подвешивания труб или штанг выполнен в виде составного штока с проточками и посредством вставок закреплен в верхней части полого вала, причем грузовой шпиндель, полый вал и составной шток образуют гидравлическую полость, с одной стороны связанную с напорной областью скважинного насоса, а с другой стороны ограниченную уплотнением, установленным между полым валом и составным штоком, при этом сальниковый узел снабжен стаканом с внутренней перегородкой, разделяющей полость сальника на две камеры, имеющие независимые элементы поджима.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности составного штока выполнены проточки, расположенные по всей длине штока, например, в виде многогранника.

3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что часть грузового шпинделя размещена в сальниковом узле, причем герметизация напорной области насоса выполнена между грузовым шпинделем и корпусом сальника.

4. Механизм по п.1, отличающийся тем, что грузовой и ведущий шпиндели связаны между собой посредством торцевых шлицев.