Трансмиссионная секция установки погружного винтового насоса

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче высоковязких нефтей из скважин.
Известна конструкция трансмиссионной секции погружной электронасосной установки (Патент RU 2193694 C1, F04D 15/10, 21.09.2001), содержащей понижающую зубчатую передачу.
Недостатком данной конструкции трансмиссионной секции является ее громоздкость, особенно в части системы смазки зубчатых колес и опор валов трансмиссионной секции.
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является устройство трансмиссионной секции установки погружного винтового насоса (Патент RU 116918 U1, F04C 2/107, 10.06.2012), содержащей корпус с присоединительными резьбами, в котором размещены планетарная передача с шестерней, центральным колесом и сателлитами, быстроходный и тихоходный вал с опорами.
Недостатками известной модели являются: низкая долговечность и КПД, вызванные: повышенной неравномерностью распределения нагрузки и неравномерным износом из-за отсутствия "плавающей" установки шестерни и центрального колеса; повышенным износом зубчатых колес и опор валов трансмиссионной секции из-за отсутствия герметичности и смазочного материала внутри полости секции.
Задачей полезной модели является разработка конструкции трансмиссионной секции установки погружного винтового насоса повышенной эффективности.
Поставленная задача достигается тем, что трансмиссионная секция установки погружного винтового насоса, включающая корпус с присоединительными резьбами, в котором размещены планетарная передача с шестерней, центральным колесом и сателлитами, быстроходный и тихоходный вал с опорами, согласно предлагаемому решению шестерня и центральное колесо установлены с возможностью самоцентрирования относительно трех продольных осей сателлитов, за счет выполнения мест сопряжения с быстроходным валом и корпусом в виде зубчатых муфт, внутренняя полость секции выполнена герметичной, посредством размещения на валах торцевых уплотнений, и дополнительно снабжена масляной ванной, локализованой в области уплотнения быстроходного вала, одновременно выполняющего функцию радиального поршенькового насоса, при этом, вдоль внутренней стенки корпуса выполнены шлюзы, обеспечивающие гидравлическую связь рабочих полостей поршенькового насоса с зонами зацепления зубьев шестерни и центрального колеса с зубьями сателлитов.
На фигуре 1 изображена конструкция трансмиссионной секции установки погружного винтового насоса. На фигурах 2, 3, 4, 5 изображены разрезы соответственно: А-А, Б-Б, В-В, Г-Г на фигуре 1. На фигуре 6 изображен выносной элемент Д на фигуре 1.
Трансмиссионная секция включается в состав установки погружного винтового насоса и размещается между электродвигателем и винтовым насосом.
Трансмиссионная секция насосной установки состоит из корпуса 1 (фиг. 1), верхнего 2 и нижнего 3 переводников, ведущего вала 4, который размещен в корпусе 1 на подшипниках 5.
Двухступенчатая планетарная передача, непосредственно, состоит из шестерни 6 (см фиг. 1), соединенной с быстроходным валом посредством зубчатой муфты 7 (фиг. 4), трех моноблоков сателлитов 8 (фиг. 5) снабженных зубчатыми венцами "g" и "f" (фиг. 1). Причем, зубчатый венец "g" (см фиг. 1) входит в зацепление с шестерней 6, а венец "f" - с неподвижным центральным ("солнечным") колесом 9. Центральное колесо 9 закреплено в корпусе 1 с помощью зубчатой муфты 10. Моноблоки сателлитов 8 установлены на водиле 12, снабженного хвостовиком для выполнения функции тихоходного вала, с помощью подшипников 11. Установка водила 12 в корпус 1 обеспечивается за счет подшипников 13.
Трансмиссионная секция снабжена масляной ванной "E". Герметизация внутренней полости секции обеспечивается размещением двух торцевых уплотнений, состоящих из неподвижного 14 и вращающегося 15 контактных колец (фиг. 1). Для обеспечения циркуляции смазочного материала вдоль герметичной полости секции, по направлению "вверх", установлен трехпоршеньковый насос, корпусом которого является неподвижное кольцо 14 торцевого уплотнения. Трехпоршеньковый насос состоит из непосредственно поршеньков 16 (фиг. 6) с возвратными пружинами 17, всасывающих каналов 18, шариковых клапанов 19. При этом, рабочие полости 20 поршенькового насоса сообщаются с продольными шлюзами 21 (фиг. 6) и поперечными отверстиями 22 (фиг. 1). С целью последовательного приведения в действие каждого из трех поршеньков 16, периферийная поверхность вращающего кольца 15 выполнена в форме кулачка (фиг. 2).
На фигуре 7 представлен вариант трансмиссионной секции насосной установки с одноступенчатой планетарной передачей.
Трансмиссионная секция работает следующим образом. Сателлиты 8, сопряженные с "плавающими" шестерней 6 и центральным колесом 9, вращаясь приводят в движение водило 12. Так как компоновка трансмиссионной секции осуществляется в ограниченном диаметральном пространстве, обеспечение необходимого передаточного отношения достигается за счет увеличения ширины зубчатых венцов колес, что ведет к повышению неравномерности распределения нагрузки между сателлитами 8 и уменьшению долговечности. "Плавающее" (самоустанавливающееся) размещение шестерни и колеса обеспечивается за счет муфт 6 и 22. Это конструктивное решение снижает неравномерность распределения нагрузки между сателлитами 8 и увеличивает долговечность работы планетарной передачи секции [Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи / В.Н. Кудрявцев - Ленинград: Машиностроение, 1966. - 215-222 с].
Циркуляция смазочного материала в герметичной полости трансмиссионной секции обеспечивается размещением трехпоршенькового радиального масляного насоса. Благодаря вращающемуся контактному кольцу 15, выполненному в форме кулачка (см. фиг. 3), и пружине 17, поршенек 16 совершает возвратно-поступательное движение. За счет гидростатической разности давлений в масляной ванне "E" и всасывающем канале 18 смазочный материал поступает в рабочую полость 20, приподнимая вверх шариковый клапан 19. Таким образом, смазочный материал будет продвигаться по продольным шлюзам 21, по направлению "вверх", попадая в зоны зацепления "g" и "f" и на подшипники 5, 11, 13 через поперечные отверстия 22. После чего под действием силы тяжести, смазочный материал стекает обратно в масляную ванну "E". В результате чего механические примеси в смазочном материале (продукт выкрашивания рабочих поверхностей зубьев) оседают на дно ванны, не попадая обратно в зоны зацепления, что увеличивает долговечность передачи [Биргер И.А. Детали машин расчет и конструирование: Справочник / И.А. Биргер, Л.С. Борович, М.Б. Громан, В.В. Досчатов, Г.Б. Иосилевич, И.В. Крагельский, Н.М. Михин, Н.Я. Ниберг, Г.А. Николаев, М.А. Палей, С.Н. Поздняков, М.М. Саверин, П.Н. Сидоров, С.А. Чернавский, P.M. Шнейдерович; ред. Н.С. Ачеркан - 3-е изд., перераб. - Москва: Машиностроение, 1968. - Т. 1 - 413-415 с]. Также циркуляционная смазка позволяет исключить погружения подшипников под уровень масленой ванны, что дополнительно увеличивает эффективность работы трансмиссионной секции [Беляев В.Н. Детали машин расчет и конструирование: Справочник / В.Н. Беляев, Т.П. Болотовская, А.А. Готовцев, П.С. Зак, В.Н. Кедринский, В.Н. Кудрявцев, А.И. Петрусичев, Б.А. Пронин, Д.Н. Решетов, Л.Н. Решетов, Г.Б. Столбин; ред. Н.С. Ачеркан - 3-е изд., перераб. - Москва: Машиностроение, 1969. - Т. 3 - 62-64 с].
В варианте исполнения трансмиссионной секции, представленном на фигуре 7, в состав последней входит одноступенчатая планетарная передача. В данном варианте, в состав установки погружного винтового насоса включаются две трансмиссионные секции, соединенные последовательно.
Таким образом, в данной полезной модели решается поставленная задача, а именно: повышение эффективности работы трансмиссионной секции, за счет увеличения долговечности и КПД устройства путем применения "плавающей" установки шестерни и центрального колеса, а также обеспечения циркуляционной системы смазки.