СТАНОК-КАЧАЛКА С АВТОМАТИЧЕСКИМ НАТЯЖИТЕЛЕМ ПРИВОДНЫХ РЕМНЕЙ
PUMPING UNIT WITH AUTOMATIC DRIVE BELT TENSIONER

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти установками скважинных штанговых насосов.
Известен станок-качалка, содержащий основание, стойку, двуплечий роторный балансир с гибкой подвеской устьевого штока, траверсу с шатунами, кривошипы с противовесами и редуктор с электродвигателем, в корпусе противовеса, переднего по направлению их движения, выполнен продольный паз, который снабжен направляющими и установленным в нем с возможностью перемещения перпендикулярно оси вращения кривошипа диском-грузом, причем масса такого переднего противовеса выполнена равной массе противовеса заднего по направлению движения (патент РФ №2260713, F04B 47/02, 2005).
К недостаткам этого станка-качалки стоит отнести проскальзывание ремней клиноременной передачи из-за физических свойств ремней и трудоемкость обеспечения натяжения ремней.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является станок-качалка, включающий основание, стойку, балансир, редуктор, электродвигатель, стол электродвигателя, установленный на подвижную раму, которая двигается в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта, при этом для стола электродвигателя передней опорой служит шток с установленной на нем парой пружин для обеспечения постоянного натяжения ремней клиноременной передачи (патент РФ №163866, F04B 47/02, 2016).
Недостатком данного изобретения является необходимость расходования ресурса пружин не только на натяжение ремней, но и на уравновешивание веса электродвигателя и стола.
Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности работы балансирного привода штанговой установки (станка-качалки) за счет обеспечения оптимального натяжения приводных ремней станка-качалки, повышение эффективности механизма автоматического натяжения приводных ремней станка-качалки.
Поставленная задача решается тем, что станок-качалка, включающий основание, стойку, балансир, редуктор, электродвигатель, стол электродвигателя, установленный на подвижную раму, которая двигается в горизонтальной плоскости при помощи ходового винта, при этом для стола электродвигателя опорой служит шток с установленными на нем верхней и нижней пружинами, согласно предлагаемому техническому решению стол электродвигателя опирается задней частью на шток с установленными на нем верхней и нижней пружинами, шарнирно закрепленный на раме, а передней частью стол электродвигателя шарнирно закреплен на раме, причем шарнирное крепление штока к раме расположено ниже по уровню шарнирного крепления стола электродвигателя к раме, благодаря чему плоскость стола электродвигателя образует с горизонтальной плоскостью острый угол, определяемый геометрическими параметрами узлов станка-качалки и необходимой силой натяжения ремней, и может принимать горизонтальное положение; при этом натяжение ремней обеспечивается силой упругой деформации верхней пружины совместно с весом электродвигателя и стола, а нижняя пружина меньшей жесткости имеет противоположное направление усилия по отношению к верхней пружине большей жесткости и служит для демпфирования возможных колебаний стола электродвигателя. На обоих концах каждой из пружин установлены направляющие стаканы, внутри которых перемещаются пружины, для обеспечения перпендикулярности оси пружин и плоскости стола электродвигателя. На ходовом винте установлен фиксатор, предотвращающий продольное перемещение ходового винта, выполненный в виде двух проточек на упомянутом винте и двух фиксирующих гаек с ответными выступами, причем гайки закреплены на опоре, связанной с рамой станка-качалки.
Устройство станка-качалки с автоматическим натяжителем приводных ремней поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид станка-качалки; на фиг. 2 - общий вид устройства для автоматического натяжения ремней; на фиг 3 - вид Б; на фиг. 4 - кинематическая схема.
Станок-качалка содержит (фиг. 1) основание 1, на котором установлена стойка 2 с шарнирно закрепленным на ней двуплечим роторным балансиром 3 и натяжитель (А).
Натяжитель (А) (фиг. 2-4) включает в себя электродвигатель 4, который при помощи шкива 5 соединен ремнями 6 и клиноременной передачей со шкивом 7 редуктора 8. Электродвигатель 4 установлен на столе 9. Стол 9 передней частью крепится к подвижной раме 10 с помощью шарниров И, а задней частью опирается на шток 12 с установленными на нем пружиной верхней 13 и пружиной нижней 14, стаканами верхними 15 и нижними 16. Шток 12 крепится к подвижной раме 10 шарнирами 17. Пружина верхняя 13 поджимается при помощи натяжной гайки 18, а пружина нижняя 14 при помощи тарели 19. Подвижная рама 10 горизонтально двигается по основанию 1. Подвижная рама 10 двигается горизонтально при помощи ходового винта 20, приводимого в движение ручкой 21. Ходовой винт 20 крепится к основанию 1 подшипниками 22 и гайками 23, фиксирующими винт 20 внутри проточек 24, а к подвижной раме 10 - резьбовыми каретками 25 и 26, приводя тем самым ее (подвижную раму 10) в движение. Для центрирования винта 20 используется центратор 27. Угол «α» определяется геометрическими параметрами узлов станка-качалки и необходимой силой натяжения ремней 6, обеспечивается силой упругой деформации верхней пружины 13 совместно с весом электродвигателя 4 и стола 9.
Устройство работает следующим образом.
При растяжении/сжатии ремня 6 стол 9 отклоняется от своего положения за счет шарниров 11, увеличивая/уменьшая межосевое расстояние шкивов 7 и 5, причем задняя часть стола 9 перемещается вдоль оси штока 12 благодаря прямоугольному вырезу-пазу на столе 9 (не показан). Шток 12 отклоняется на шарнирах 17, что позволяет всей системе свободно взаимодействовать, избегая клина. Прямой угол «β» между столом 9 и штоком 12 сохраняется благодаря прямоугольному вырезу-пазу на столе 9 (не показан) и стаканам 15 и 16, что позволяет обеспечить максимальную составляющую силы упругой деформации пружин, затрачиваемую на создание необходимого натяжения ремней. Натяг ремней 6 контролируется за счет пружин 13 и 14, причем верхняя пружина 13 является более жесткой, чем нижняя пружина 14, и совместно с весом стола 9 и электродвигателя 4 создает необходимую силу натяжения, а нижняя пружина 14 служит для демпфирования возможных колебаний стола 9.
Для изменения межосевого расстояния шкивов 7 и 5, без изменения положения стола 9 и штока 12 имеется возможность перемещения рамы 10 по горизонтали за счет вращения ходового винта 20 за ручку 21, внутри подшипника 22, что приводит в движение резьбовые каретки 25 и 26, которые в свою очередь перемещают раму 10. Для центровки винта используется центратор 27. Для предотвращения продольного перемещения ходового винта 20 на нем имеются фиксирующие гайки 23 с выступами, которые упираются в проточки 24 на ходовом винте 20, тем самым фиксируют винт 20 в горизонтальной плоскости.
Расположение шарнира 11 выше шарнира 17 на расстояние «а» позволяет столу 9 принимать горизонтальное положение, обеспечивающее максимальный вклад весов электродвигателя 4 и стола 9 в результирующую силу натяжения ремней, сводя угол «α» к нулю.
Использование данного изобретения позволяет обеспечить эффективную и надежную работу как станка-качалки, так и механизма автоматического натяжения, и сохранить высокий КПД штанговой насосной установки в условиях, приводящих к снижению натяжения ремней и их проскальзыванию.