Безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя

Авторы патента:

Жишен Су (CN)

F04B47/02 - с приводным устройством, расположенным на поверхности земли (F04B 47/12 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2661112:

Дакинг Даннуо Петролеум Технолоджи Девелопмент Со. Лтд. (CN)

Изобретение относится к области безбалансирного станка-качалки, более конкретно к безбалансирному станку-качалке с приводом от блока редукции двигателя. Безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя включает раму, стойку и приводной механизм. Раму жестко крепят к грунту. Нижний конец стойки шарнирно соединен с рамой. Тяга соединяет стойку и раму. Два конца тяги шарнирно соединены соответственно со стойкой и рамой. Точка шарнирного соединения стойки и рамы и две конечные точки тяги вместе составляют треугольную опорную конструкцию. Верхний конец стойки снабжен платформой. На платформе установлен приводной механизм, включающий блок редукции двигателя, большой ролик, малый ролик, ремень и устройство противовеса. Блок редукции двигателя вращает большой ролик посредством муфты. Один конец ремня соединен с подвеской балансира. Другой конец ремня свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика и малого ролика по верхней стороне и соединен с устройством противовеса. Блок редукции двигателя состоит из двигателя и планетарного редуктора, соединенных последовательно. Повышен КПД механической передачи. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к области безбалансирного станка-качалки, более конкретно к безбалансирному станку-качалке с приводом от блока редукции двигателя.

Уровень техники

В области добычи нефти станок-качалка входит в состав оборудования, наиболее широко используемого для добычи нефти, и большинство станков-качалок, известных в уровне техники, являются балансирными. Существует ряд проблем с балансирными станками-качалками, включая низкий КПД механической передачи, высокий расход энергии, трудность технического обслуживания и высокий коэффициент отказов из-за их физических конструкций. Для решения этих проблем исследователи разработали безбалансирный станок-качалку. Известный безбалансирный станок-качалка обычно включает раму, стойку, установленную на раме, и приводной механизм, установленный на платформе наверху стойки. Приводной механизм включает двигатель, ролик, ремень и устройство противовеса, при этом два конца ремня соединены с подвеской балансира и устройством противовеса станка-качалки соответственно. Ремень обернут вокруг ролика по верхней стороне ролика. Двигатель вращает ролик посредством цепи, так что подвеска балансира и устройство противовеса на двух концах ремня движутся вверх и вниз посредством ремня, в результате чего станок-качалка качает нефть (CN 104329061 A, 04.02.2015).

Для того чтобы обеспечить высокий КПД механической передачи и уменьшить размер всего устройства, в вышеописанной конструкции безбалансирного станка-качалки редукторный механизм отсутствует, и для вращения ролика используется непосредственно двигатель. Поскольку редуктор отсутствует, частота вращения приводной конструкции может быть снижена только посредством двух звездочек разного диаметра. Передаточное число очень мало, и необходимо его увеличивать за счет увеличения мощности двигателя, чтобы обеспечить выполнение требований к мощности. Двигатель большой мощности конечно увеличивает массу, стоимость и расход энергии станка-качалки, что неблагоприятно влияет на добычу, транспортировку и сокращение расходов.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с приводом от блока редукции двигателя, который решает проблемы, существующие в известном уровне техники и указанные выше.

Настоящее изобретение решает эти технические проблемы за счет применения следующих технических решений: настоящее изобретение предлагает безбалансирный станок-качалку с приводом от блока редукции двигателя, включающий раму, стойку и приводной механизм, причем раму жестко крепят к грунту; нижний конец стойки шарнирно соединен с рамой, тяга соединяет стойку и раму, и два конца тяги шарнирно соединены, соответственно, со стойкой и с рамой, при этом точка шарнирного соединения стойки и рамы и две конечных точки тяги вместе составляют треугольную опорную конструкцию, и верхний конец стойки снабжен платформой; на платформе установлен приводной механизм, включающий блок редукции двигателя, большой ролик, малый ролик, ремень и устройство противовеса; блок редукции двигателя соединен с валом, вращающим большой ролик, и вращает большой ролик посредством муфты, один конец ремня соединен с подвеской балансира, и другой конец свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика и малого ролика по верхней стороне и соединен с устройством противовеса; блок редукции двигателя состоит из двигателя и планетарного редуктора, соединенных последовательно.

Тяга снабжена винтом для регулировки длины. Рама снабжена опорным блоком для стойки, и опорный блок для стойки подвижно установлен на раме посредством трапецеидального паза, и его жестко соединяют с рамой посредством штыря после того, как будет определено положение опорного блока для стойки на ползуне; опорный блок для стойки снабжен опорным стержнем, при этом один конец опорного стержня шарнирно соединен с опорным блоком для стойки, и другой конец опорного стержня шарнирно соединен с зубчатой пластиной; зубчатая пластина снабжена зубьями, и стойка снабжена такими же зубьями, взаимодействующими с зубьями зубчатой пластины. Стойка снабжена указателем угла наклона.

Настоящее изобретение дает следующие положительные эффекты.

1. Согласно настоящему изобретению двигатель, используемый в уровне техники, заменен блоком редукции двигателя. Редуктор введен в приводной механизм для того, чтобы эффективно повысить коэффициент регулировки частоты вращения и за счет этого уменьшить требования к мощности двигателя. Известный редуктор, используемый в балансирном станке-качалке, представляет собой обычный зубчатый редуктор, который должен быть соединен с источником мощности посредством ременного приводного механизма, хотя ременный приводной механизм имеет низкий КПД механической передачи, что не способствует экономии энергии и повышению КПД. Однако блок редукции двигателя, используемый в настоящем изобретении, состоит из двигателя и планетарного редуктора, соединенных последовательно. В блоке редукции двигателя выходной вал двигателя непосредственно вставлен в гнездо подвода мощности на конце планетарного редуктора. По сравнению с ременным приводным механизмом КПД механической передачи значительно повышен; в то же время механизм редукции компактный и не увеличивает размер и массу устройства по сравнению с известной конструкцией.

2. Стойка шарнирно соединена с рамой, и тяга может быть снята во время ремонта скважины, и стойка может быть установлена в горизонтальное положение, чтобы создать больше места для ремонтных работ на скважине. Рама снабжена опорным блоком для стойки, который поддерживает стойку после ее переворота, чтобы верхний конец стойки не оказывал давление на мягкий грунт, создавая неустойчивость опоры. Для установки опорного стержня стойка может поддерживаться опорой в негоризонтальном и невертикальном положении для выполнения разных требований к конструкции.

3. Тяга снабжена винтом для регулировки длины, и угол наклона стойки можно точно регулировать с помощью винта для регулировки длины. Указатель угла наклона используется для определения угла наклона стойки. Винт для регулировки длины поворачивают, контролируя угол наклона, чтобы эффективно увеличить скорость регулировки.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 – схема конструкции настоящего изобретения;

Фиг. 2 – схема конструкции приводного механизма с Фиг. 1;

Фиг. 3 – вид сверху приводного механизма;

Фиг. 4 – частично увеличенное изображение детали A с Фиг. 1;

Фиг. 5 – схема конструкции рамы с Фиг. 1.

На чертежах: 1 - стойка, 2 - указатель угла наклона, 3 - подвеска балансира, 4 - ремень, 5 - платформа, 6 - тяга, 7 - рама, 8 - опорный блок стойки, 9 - малый ролик, 10 - большой ролик, 11 - муфта, 12 - планетарный редуктор, 13 - двигатель, 14 - винт для регулировки длины, 15 - штырь, 16 - опорный стержень, 17 - зубчатая пластина, 18 - зубья.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Ниже настоящее изобретение описано со ссылками на чертежи.

Согласно варианту осуществления безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя включает раму 7, стойку 1 и приводной механизм.

Рама 7 жестко закреплена на грунте. Нижний конец стойки 1 шарнирно соединен с рамой 7; тяга 6 может быть снята при ремонте скважины, и стойка 1 может быть наклонена в горизонтальное положение, чтобы создать больше места для ремонтных работ на скважине.

Тяга 6 соединяет стойку 1 и раму 7, при этом два конца тяги 6 шарнирно соединены со стойкой 1 и с рамой 7, соответственно, точка шарнирного соединения стойки 1 и рамы 7 и две конечных точки тяги 6 вместе составляют треугольную опорную конструкцию, таким образом обеспечивая устойчивую опору для стойки 1.

Верхний конец стойки 1 снабжен платформой 5, и на платформе установлен приводной механизм 5. Приводной механизм включает блок редукции двигателя, большой ролик 10, малый ролик 9, ремень 4 и устройство противовеса. Блок редукции двигателя соединен с валом, вращающим большой ролик 10, и вращает большой ролик 10 посредством муфты 11, один конец ремня 4 соединен с подвеской балансира 3, и другой конец свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика 10 и малого ролика 9 по верхней стороне и соединен с устройством противовеса (устройство противовеса расположено внутри стойки 1 и не показано на чертежах).

Блок редукции двигателя состоит из двигателя 13 и планетарного редуктора 12, соединенных последовательно. Двигатель, известный из уровня техники, заменен блоком редукции двигателя. Редуктор введен в приводной механизм, чтобы эффективно повышать коэффициент регулировки частоты вращения, этим уменьшая требования к мощности двигателя. Известный редуктор, используемый в балансирном станке-качалке, представляет собой обычный зубчатый редуктор, который должен быть соединен с источником мощности посредством ременного приводного механизма; при этом ременный приводной механизм имеет низкий КПД механической передачи, что не способствует экономии энергии и повышению КПД. Однако блок редукции двигателя, используемый в настоящем изобретении, состоит из двигателя 13 и планетарного редуктора 12, соединенных последовательно. В блоке редукции двигателя выходной вал двигателя 13 непосредственно вставлен в гнездо подвода мощности на конце планетарного редуктора 12. По сравнению с ременным приводным механизмом КПД механической передачи значительно повышен; в то же время механизм редукции компактный и не увеличивает размер и массу устройства по сравнению с известной конструкцией.

Стойка 1 шарнирно соединена с рамой 7. Рама 7 снабжена опорным блоком 8 для стойки, который может поддерживать стойку 1 после ее поворота на 90°, чтобы верхний конец стойки не оказывал давление на мягкий грунт, создавая неустойчивость опоры.

Опорный блок 8 для стойки подвижно установлен на раме 7 посредством трапецеидального паза, и его жестко соединяют с рамой 7 посредством штыря 15 после того, как будет определено положение опорного блока 8 для стойки на ползуне; опорный блок 8 для стойки снабжен опорным стержнем 16, и один конец опорного стержня 16 шарнирно соединен с опорным блоком 8 для стойки, и другой конец опорного стержня 16 шарнирно соединен с зубчатой пластиной 17; зубчатая пластина 17 снабжена зубьями 18, и стойка 1 снабжена такими же зубьями, взаимодействующими с зубьями 18 зубчатой пластины 17. Для установки опорного стержня 16 стойка 1 может поддерживаться опорой в негоризонтальном и не вертикальном положении для выполнения разных требований к конструкции. Угол наклона стойки 1 на опоре можно регулировать путем регулировки положения опорного блока 8 для стойки. Зубчатая пластина 17 входит в зацепление с зубьями 18 на стойке 1, чтобы эффективно препятствовать скольжению и обеспечивать устойчивость опоры. Зубчатая пластина 17 шарнирно соединена с опорным стержнем 16, так что зубчатая пластина 17 может быть параллельна боковой стороне стойки 1, этим обеспечивая полную работу всех зубьев 18 зубчатой пластины 17.

Тяга 6 снабжена винтом для регулировки длины 14, и угол наклона стойки можно точно регулировать с помощью винта для регулировки длины 14. Указатель угла наклона 2 используется для определения угла наклона стойки 1. Винт для регулировки длины 14 поворачивают, контролируя угол наклона, чтобы эффективно повысить скорость регулировки.

1. Безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя, включающий раму (7), стойку (1) и приводной механизм, причем рама (7) жестко закреплена на грунте, нижний конец стойки (1) шарнирно соединен с рамой (7) и тяга (6) соединяет стойку (1) и раму (7), при этом два конца тяги (6) шарнирно соединены со стойкой (1) и с рамой (7) соответственно и точка шарнирного соединения стойки (1) и рамы (7) и две конечных точки тяги (6) вместе составляют треугольную опорную конструкцию, верхний конец стойки (1) снабжен платформой (5), на платформе установлен приводной механизм (5), включающий блок редукции двигателя, большой ролик (10), малый ролик (9), ремень (4) и устройство противовеса, блок редукции двигателя соединен с валом, вращающим большой ролик (10), и вращает большой ролик (10) посредством муфты (11), один конец ремня (4) соединен с подвеской (3) балансира, а другой конец свисает вниз после оборачивания вокруг большого ролика (10) и малого ролика (9) по верхней стороне и соединен с устройством противовеса, блок редукции двигателя состоит из двигателя (13) и планетарного редуктора (12), соединенных последовательно.

2. Безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя по п. 1, отличающийся тем, что тяга (6) снабжена винтом для регулировки длины (14).

3. Безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя по п. 1, отличающийся тем, что рама (7) снабжена опорным блоком (8) для стойки, а опорный блок (8) для стойки подвижно установлен на раме (7) посредством трапецеидального паза и его жестко соединяют с рамой (7) посредством штыря (15) после того, как будет определено положение опорного блока (8) для стойки на ползуне, опорный блок (8) для стойки снабжен опорным стержнем (16), один конец опорного стержня (16) шарнирно соединен с опорным блоком для стойки, а другой конец опорного стержня (16) шарнирно соединен с зубчатой пластиной (17), зубчатая пластина (17) снабжена зубьями (18), а стойка (1) снабжена такими же зубьями, взаимодействующими с зубьями (18) зубчатой пластины (17).

4. Безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя по п. 1, отличающийся тем, что стойка (1) снабжена указателем угла наклона (2).

Группа изобретений относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть применена для эксплуатации скважин на многопластовых залежах нефти. Установка включает верхний штанговый насос трубного исполнения с боковым всасывающим клапаном, отверстием и нагнетательным клапаном в цилиндре для отбора продукции верхнего пласта, нижний насос трубного исполнения с нагнетательным, всасывающим клапанами для отбора продукции нижнего пласта и приемным патрубком, проходящим через пакер, разделяющий пласты, полые штанги, соединенные с плунжером насоса.

Станок-качалка // 2656079

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для привода скважинных штанговых насосов. Станок-качалка содержит основание, опорную стойку, на которой расположен балансир с шарнирно прикрепленной к нему головкой, связанный с установленным на опорной стойке подшипником, электродвигатель, дополнительную уравновешивающую систему, имеющую опору, выполненную в виде трубы, установленной на самостоятельном фундаменте.

Скважинная штанговая насосная установка // 2655485

Изобретение относится к технике добычи нефти и, в частности, к скважинным штанговым насосным установкам. Технический результат - снижение металлоемкости пневмокомпенсатора и повышение эффективности его работы в холодных погодных условиях.

Мобильная вакуумная насосно-компрессорная установка непрерывного действия // 2649516

Изобретение относится к энергетической промышленности, предназначено для откачивания жидкой среды посредством создания вакуума и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а также подъема воды из скважин водоснабжения.

Поршневой насос // 2643881

Изобретение относится к области насосостроения и предназначено для перекачки жидких тел с возможностью размещения в скважинах. Поршневой насос содержит корпус с всасывающими и напорными клапанами.

Длинноходовой безбалансирный привод штангового скважинного насоса // 2640309

Изобретение относится к области добычи нефти и предназначен для эксплуатации скважин штанговыми насосами. Содержит шкив, установленный на стойках и опорах, асинхронный электродвигатель, редуктор, барабан с канатом, свободный конец которого соединен с колонной штанг.

Станок-качалка с противовесом и реверсивными двигателями // 2630062

Изобретение относится к скважинным насосным установкам. Установка с противовесом содержит два или более реверсивных двигателей, каждый из которых непосредственно и функционально соединен с выполненным в возможностью вращения компонентом привода, смонтированным на опорной конструкции, расположенной над оборудованием устья скважины.

Безбалансирный привод штангового глубинного насоса // 2627475

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования. Безбалансирный привод содержит подъемный модуль, выполненный с возможностью установки на устьевую арматуру и состоящий из трех труб, связанных укосинами.

Устройство для измерения числа качаний станка-качалки // 2626616

Изобретение относится к нефтедобыче для использования при оценке технического состояния насосного оборудования в условиях эксплуатации скважин. Устройство включает магнитную метку, установленную на кривошипе, и уловитель сигнала, закрепленный на раме на кронштейне.

Глубинно-насосная установка для подъема продукции по эксплуатационной колонне скважины // 2621583

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности для использования при эксплуатации добывающих скважин. Установка включает штанговый насос, содержащий цилиндр, приемный клапан, плунжер с управляемым нагнетательным клапаном, присоединенный к колонне насосных штанг с центраторами, и перепускное устройство.

Безбалансирный станок-качалка с приводом от двухосного двигателя // 2661113

Изобретение относится к области приводов глубинных насосов, в частности к безбалансирному станку-качалке с приводом от двухосного двигателя. Безбалансирный станок-качалка с приводом от двухосного двигателя включает раму, стойку и приводной механизм. Раму жестко крепят к грунту. Нижний конец стойки шарнирно соединен с рамой. Тяга соединяет стойку и раму. Оба конца тяги соединены, соответственно, со стойкой и рамой. Точка шарнирного соединения стойки и рамы и две конечные точки тяги вместе составляют треугольную опорную конструкцию. Верхний конец стойки снабжен платформой. На платформе установлен приводной механизм, включающий двухосный двигатель, большой ролик, малый ролик, ремень и устройство противовеса. Два конца двухосного двигателя соединены с двумя концами большого ролика посредством цепи и звездочки, соответственно. Один конец ремня соединен с подвеской балансира и другой конец соединен с устройством противовеса. Изобретение использует двухосный двигатель вместо одноосного двигателя из известного уровня техники, причем двигатель и большой ролик на обеих сторонах сбалансированы, что эффективно решает проблему частичного истирания и продлевает срок службы подшипника. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Безбалансирный станок-качалка с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик // 2661115

Изобретение относится к области приводов для глубинных насосов ,в частности к безбалансирным станкам-качалкам с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик. Безбалансирный станок-качалка с двумя двигателями и редуктором включает раму, стойку и приводной механизм. Верхний конец стойки снабжен платформой, на которой смонтирован приводной механизм. Приводной механизм включает двигатель, редукторный механизм и ремень. Редукторный механизм представляет собой планетарный механизм, который расположен в ролике. Высокооборотный входной вал планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика и низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом. Выходной вал двигателя соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа. Оба конца ролика снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой. Редукторный механизм встроен в ролик, чтобы дать возможность избежать повреждения редукторного механизма воздействием природной среды, например ветра, дождя и солнца, что увеличивает срок службы и цикл технического обслуживания редукторного механизма и повышает стабильность работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Безбалансирный станок-качалка с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик // 2661122

Изобретение относится к области приводов глубинных насосных установок, в частности к безбалансирному станку-качалке с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик. Безбалансирный станок-качалка с одним двигателем и редуктором включает раму, стойку и приводной механизм. Верхний конец стойки снабжен платформой, на которой смонтирован приводной механизм. Приводной механизм включает двигатель, редукторный механизм и ремень. Редукторный механизм представляет собой планетарный механизм, который расположен в ролике. Высокооборотный входной вал планетарного редукторного механизма расположен в центре ролика. Низкооборотный выходной вал планетарного редукторного механизма является самим роликом. Выходной вал двигателя соединен с высокооборотным входным валом соединительной муфтой серпантинного типа. Оба конца ролика снабжены пыленепроницаемой уплотнительной крышкой. Редукторный механизм встроен в ролик, чтобы дать возможность избежать повреждения редукторного механизма воздействием природной среды, например ветра, дождя и солнца, что увеличивает срок службы и цикл технического обслуживания редукторного механизма и повышает стабильность работы устройства. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Система ручного тормоза, используемая на безбалансирном станке-качалке // 2661805

Изобретение относится к системе ручного тормоза, используемого на безбалансирном станке-качалке, включает приводной механизм, установленный в нижней части станка-качалки, и исполнительный механизм, установленный на боковой стороне главной ведущей звездочки станка-качалки. Приводной механизм и исполнительный механизм соединены проволочным канатом. Приводной механизм и исполнительный механизм тормозной системы расположены по отдельности, чем обеспечивается быстрота торможения и устраняется возможная опасность падения рабочего с высоты. Режим торможения тормозной системы станка-качалки заключается в осуществлении функции торможения путем блокировки вращающегося вала с наружной стороны. Тормозное усилие при торможении относительно невелико и надежность торможения относительно невысокая. Торможение осуществляется путем введения приводного шпинделя между двумя зубьями главной ведущей звездочки. Надежность торможения значительно повышена по сравнению с известным уровнем техники. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.