БЕЗБАЛАНСИРНЫЙ СТАНОК-КАЧАЛКА
BEAMLESS PUMPING UNIT

Изобретение относится к устройствам для добычи нефти и битумов и может быть использовано в качестве привода штангового насоса.
Известен станок-качалка, содержащий раму, стойку, балансир с поворотной головкой, траверсу с шатунами, шарнирно подвешенную к балансиру, и редуктор с кривошипами и противовесами (см. Справочник Е.И.Бухаленко, В.В.Вершковой, Ш.Т.Джафарова и др. «Нефтепромысловое оборудование», М., Недра, 1990 г., стр.54, рис.2.2).
Недостатками известного станка-качалки являются сложность конструкции, цикличность нагрузки на редуктор и штанги, высокие пусковые моменты, большая металлоемкость и невозможность использования для работы с наклонными скважинами.
Известен безбалансирный станок-качалка для нефтяных скважин, содержащий опору, электродвигатель, фрикционную передачу, состоящую из шкива и маховика с жестко укрепленной в его ступице гайкой, ходовой винт с ленточной нарезкой, проходящий через гайку, образуя с ней винтовую пару, и штангу, присоединенную к нижнему концу ходового винта (см. а.с. СССР №72020, МПК F04B 47/0, БИ №4, 1948 г.). Данное техническое решение является наиболее близким и принято за прототип.
Недостатками прототипа являются низкая надежность и сложность управления работой электродвигателя из-за необходимости постоянного изменения направления вращения его вала при подъеме и опускании штанги.
Задачей изобретения является повышение надежности и упрощение управления работой электродвигателя.
Поставленная задача решается тем, что в известном безбалансирном станке-качалке, содержащем опору, мотор-редуктор с жестко укрепленной на нижнем конце его ведомого вала гайкой и ходовой винт с ленточной нарезкой, присоединенный нижним концом к штанге, согласно изобретению на ходовом винте выполнены попарно противоположно направленные ленточные нарезки, при этом в каждой паре верхние выходы ленточных нарезок, как и нижние их выходы, выполнены с плавным переходом друг в друга, образуя бесконечную ленту, в гайке напротив каждой нарезки ходового винта выполнено сквозное горизонтально расположенное отверстие, в которое вставлена с возможностью вращения соосно расположенная цилиндрическая обойма с выполненным в ней в форме горизонтального прямоугольника пазом со стороны ходового винта, в пазе цилиндрической обоймы размещен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси горизонтально установленный ролик с выступающей наружу паза частью, введенной в нарезку бесконечной ленты, ведомый вал мотор-редуктора выполнен в виде трубы, ходовой винт установлен в ведомом валу снизу коаксиально, причем длина ведомого вала больше длины прямого или обратного хода ходового винта.
На фиг.1 схематически изображен безбалансирный станок-качалка, главный вид, на фиг.2 - вид А.
Безбалансирный станок-качалка содержит опору 1, на которой установлен мотор-редуктор 2 с жестко укрепленной на нижнем конце его ведомого вала 3 гайкой 4 и ходовой винт 5, жестко соединенным со штангой 6.
На ходовом винте 5 выполнены попарно противоположно направленные ленточные нарезки 7, 8, при этом в каждой паре верхние выходы ленточных нарезок, как и их нижние выходы, выполнены с плавным переходом друг в друга, образуя бесконечную ленту.
В гайке 4 напротив каждой нарезки ходового винта 5 выполнено сквозное горизонтально расположенное отверстие 9, в которое вставлена с возможностью вращения соосно расположенная цилиндрическая обойма 10 с выполненным в ней в форме горизонтального прямоугольника пазом 11 со стороны ходового винта. В пазе 11 цилиндрической обоймы 10 размещен с возможностью вращения на оси 12 горизонтально установленный ролик 13 с выступающей наружу паза частью, которая введена в нарезку бесконечной ленты, состоящей из нарезок 7, 8.
Ведомый вал 3 мотор-редуктора 2 выполнен в виде трубы, а ходовой винт 5 установлен в ведомом валу коаксиально, причем длина ведомого вала больше длины прямого или обратного хода ходового винта.
Ведомый вал 3 установлен в опоре 1 на подшипниках 14.
Отверстие 9 гайки 4 со стороны опоры 1 закрыто крышкой 15, что исключает перемещение цилиндрической обоймы 10 совместно с роликом 14 в сторону от ходового винта 3.
Безбалансирный станок-качалка работает следующим образом.
При работающем мотор-редукторе 2 его ведомый вал 3 совместно с гайкой 4 совершают вращательное движение, в результате чего цилиндрическая обойма 10 будет вращаться вокруг оси ходового винта 5.
Вращение цилиндрической обоймы 10 вокруг оси ходового винта 5 приведет к качению вращающегося на оси 12 ролика 13 по ленточной нарезке 7 и перемещению ходового винта 5 вверх, достигнув нижнего выхода ленточной нарезки 7, ролик 13 двигается по плавному переходу к противоположно направленной ленточной нарезке 8, одновременно разворачиваясь вместе с цилиндрической обоймой 10 в отверстии 9, при этом ходовой винт начинает двигаться вниз, далее ролик, двигаясь по ленточной нарезке 8, достигает его верхнего выхода и возвращается по плавному переходу в ленточную нарезку 7, и далее цикл повторяется. Таким образом, при неизменном направлении вращения ведомого вала 3 мотор-редуктора 2 ходовой винт 5 с жестко соединенной с ним штангой 6 совершают возвратно-поступательное движение.
Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения достигается за счет повышения надежности и упрощения управления работой электродвигателя, благодаря выполнению ходового винта с попарно противоположно направленными ленточными нарезками, образующими бесконечную ленту, отпадает необходимость изменять направление вращения электродвигателя.