ПОГРУЖНОЙ НАСОСОНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к области насосного оборудования и может быть использована для подъема жидкости с большой глубины.
Известен наземный привод штангового насоса, содержащий электродвигатель, кинематически связанный с двухходовым винтом передачи винт-гайка. При вращении винта гайка, соединенная со штангами, совершает возвратно-поступательные движения в осевом направлении по вертикальной направляющей [Патент РФ №2133875 от 1999.07.27]. Недостатком привода является быстрый износ и небольшой срок службы передачи винт-гайка скольжения и низкий КПД, вследствие высоких потерь на трение.
Известен также наземный привод скважинного плунжерного насоса, содержащий по меньшей мере два установленных параллельно шарико-винтовых привода штанг от реверсивного электродвигателя. Гайки привода, соединенные траверсой с полированным штоком, совершают возвратно-поступательное движение. Винты соединены с электродвигателем и защищены от окружающей среды гофрированными эластичными оболочками. В верхней и нижней точках корпуса установлены концевые выключатели для переключения реверса электродвигателя, а также выключатели аварийного снятия напряжения [Патент США №5404767 от 1995.01.05]. Недостатки привода следующие:
Габариты привода, состоящего из двух и более параллельных шарико-винтовых передач и траверсы, не позволяют его использовать в погружном варианте.
Недостаточная герметизация шарико-винтового привода, которая делает его неработоспособным погруженным в скважину.
Использование концевых выключателей для управления реверсом двигателя и аварийного отключения в условиях скважины связано с прокладной отдельной кабельной линии, снижающей надежность агрегата в целом.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является погружной насосный агрегат, включающий корпус, эластичную оболочку, реверсивный электродвигатель, ведущий вал которого соединен с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штангой привода насоса, штанга уплотнена в корпусе и связана с гайкой посредством полого штока, охватывающего винт и входящего с ним в подвижное соединение, а внутренние полости корпуса и эластичной оболочки заполнены маслом, причем наружная поверхность оболочки сообщается с полостью скважины, а на винте и полом штоке установлены демпферы, при этом полый шток располагается в маслозаполненной эластичной оболочке [Патент РФ №2347947 от 2007.09.04].
Недостатки привода следующие:
1. Быстрый износ и небольшой срок службы передачи винт-гайка качения, обусловленную способом закрепления винта только в нижнем положении.
2. Несоответствие требуемых динамических нагрузок возникающих при работе передачи винт-гайка качения.
Целью предполагаемой полезной модели является повышение надежности работы погружного насосного агрегата.
Указанная цель достигается тем, что погружной насосный агрегат, содержащий реверсивный электродвигатель, заполненные маслом эластичную оболочку и корпус, с размещенной в нем передачей винт-гайка качения, причем винт передачи связан с валом электродвигателя промежуточным валом, а гайка, посредством полого штока, имеющего продольные пазы и выполненного с возможностью совершать возвратно - поступательные перемещения по роликам, установленным в шпонках связана со штангой привода насоса уплотненной в корпусе, нижний конец винта установлен в подшипнике качения, а верхний закреплен в самоустанавливающемся подшипнике, соединенном с корпусом шпонками, выполненными с возможностью перемещения в плоскости перпендикулярной оси винта, демпферы расположены внутри полого штока и на полом штоке.
На фиг. 1 схематично изображен погружной насосный агрегат.
На фиг. 2 узел крепления верхнего конца винта передачи винт-гайка качения.
Насосный агрегат содержит маслозаполненный корпус 1, соединенный с реверсивным электродвигателем 2, снабженным гидрозащитой. Электродвигатель 2 соединен кабелем со станцией управления, установленной на поверхности (не показаны). Вал 3 электродвигателя 2 через промежуточный вал 4 соединен соосно с винтом 5 и гайкой 6 передачи качения.
Промежуточный вал 4 установлен внутри маслозаполненной эластичной оболочки 7, полость которой сообщается с полостью корпуса 1, а внешняя поверхность - с полостью скважины. Нижняя часть эластичной оболочки 7 герметизирована кольцевым уплотнением 8. В верхней части корпуса 1 на штанге 9 насоса 10 установлен верхний демпфер 11. Нижний демпфер 12 расположен внутри полого штока 13, выполненного с продольными пазами 14.
Нижний конец винта 5 и промежуточный вал 4 установлены в подшипниках 15, 16 и 17. Верхний конец винта 5 установлен в радиальном сферическом шарикоподшипнике 18, находящемся внутри вставки 19. В пазы 20, 21 вставки 19 и корпуса 1 вставлена шпонка 22 с возможностью перемещения в плоскости перпендикулярной оси винта. В шпонке 22 на оси 23 расположен ролик 24 с подшипником скольжения 25.
Полый шток 12 соединен штангой 9 с насосом 10, имеющим впускные отверстия 26. Штанга 8 уплотнена в корпусе 1 кольцевым уплотнением 27.
Агрегат работает следующим образом. Вращение вала 3 реверсивного электродвигателя 2 передается промежуточным валом 4 на винт 5 передачи винт-гайка качения. Полый шток 13 совместно с гайкой 6 передачи посредством пазов 14 выполнен с возможностью совершать возвратно - поступательные перемещения до верхнего (нижнего) положения внутри корпуса 1 по роликам 24 с подшипниками скольжения 25, установленным в шпонках 22 на осях 23. Шток 13 перемещает штангой 9 плунжер насоса 10, жидкость в который поступает через впускные отверстия 27, причем длина хода плунжера насоса 10 соответствует числу оборотов двигателя 2 в одном направлении. При достижении заданного количества оборотов двигателя 2 в одном из направлений (соответствующее длине хода плунжера насоса 10) меняется направление вращения электродвигателя 2 и соответственно направление движения плунжера.
При возвратно-поступательном перемещении полого штока 13 происходит свободное перетекание масла в замкнутой системе из эластичной оболочки 7 в корпус 1 и обратно, обеспечивая смазку передачи винт - гайка качения, гидроизолированной кольцевыми уплотнениями 8 и 27.
Преимущества предлагаемой полезной модели заключаются в том, что данная конструкция обеспечивает простоту сборки и уменьшение затрат на изготовление, при этом уменьшаются габаритные размеры изделия и повышается надежность работы погружного насосного агрегата.