МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ ДЛЯ СТАНКА-КАЧАЛКИ СКВАЖИННОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ ДЛЯ СТАНКА-КАЧАЛКИ СКВАЖИННОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
Полезная модель относится к свайным фундаментам и может быть использовано для передачи нагрузки от установленной на фундаменте станка-качалки скважинной насосной установки грунту.
Известен сборный металлический ростверк многосвайного фундамента башенной опоры, содержащий центральный элемент и два периферийных элемента, при этом центральный элемент выполнен сварным из двух параллельных балок, на которых закреплена пластина с отверстиями под фланцевое соединение с основанием башенной опоры, и двух приваренных к балкам поперечины, скрепляющих концы параллельных балок, каждый периферийный элемент выполнен в виде балки с отверстиями для закрепления ростверка на хвостах свай, к которой приварены две консоли, а концы консолей периферийного элемента и концы поперечин центрального элемента снабжены фланцами для болтового соединения друг с другом, (патент №RU 107191, МПК Е02Д 27/42, опуб. 10.08.11 г.).
Недостатком этой конструкции является то, что статическая нагрузка передается грунту, тогда как при ударе динамических масс (таранном ударе) приходящемся в изделии, установленном на эту конструкцию фундамента, происходят не контролируемые деформации, приводящие к разрушению конструкции в целом.
Известен металлический свайный фундамент, включающий сваи, выполненные в виде вертикально расположенных труб, по меньшей мере, две из которых жестко связаны между собой двумя соединяющими балками, каждая из не связанных между собой труб в верхней части снабжена средством для опоры ростверка, ростверк выполнен в виде системы Г-образных балок, каждая из которых снабжена одним жестко соединенным с концом балки демпфером, посредством которого она опирается на средство для опоры, (патент №RU 123425, МПК Е02Д 27/14, опуб. 27.12.2012 г.).
В этом металлическом свайном фундаменте хотя и снижены усилия и напряжения в элементах конструкции фундамента, но они недостаточны для передачи нагрузки грунту от установленного на фундамент станка-качалки скважинной установки.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является металлический свайный фундамент для станка-качалки скважинной установки, включающий сваи, выполненные в виде вертикально расположенных труб, по меньшей мере, две из которых жестко связаны между собой соединяющей балкой, который представляет собой четыре пары вертикально расположенных на расстоянии друг за другом труб, не связанных между собой, но каждая пара жестко связана между собой соединяющей балкой для установки основания станка-качалки, причем каждая балка выполнена в виде швеллера, для установки ее сверху на сваи, и приваренных к швеллеру с двух концов в верхней его части пластин с отверстиями для соединения их со сваями с помощью болтов, а концы каждой сваи выполнены в виде шнека, по меньшей мере, с одним оборотом, и с заостренным концом, при этом к верхним частям четырех пар, не связанных между собой, вертикально расположенных труб и к верхним частям второй, третьей и четвертой пар труб, жестко связанных между собой соединяющими балками, приварены по два пересекающихся уголковых профиля, которые приварены друг к другу с помощью пластин для скрепления этих вертикальных труб, а к первой и четвертой балкам приварены пластины с отверстиями для центровочных болтов и регулировки положения основания станка-качалки, причем балки снабжены дополнительными прижимными балками с продольными пазами, шпильками и гайками для стягивания балок, основания станка-качалки и прижимных балок (патент №RU 150462, МПК E02D 27/44 опубл. 20.02.2015 г.).
Недостатками известного технического решения являются: недостаточная прочность конструкции фундамента; необходимость изготовления фундамента отдельно для каждого типа нового станка-качалки, при переустановке, что осуществляется только путем полной разборки фундамента; необходимость установки свай с высокой точностью, так как узел крепления строго связан со сваями и зависит от места установки оборудования СК (редуктор, двигатель и др.); трудоемкость в изготовлении, монтаже-демонтаже.
Была поставлена задача, создать конструкцию фундамента, обладающую высокой прочностью и повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат достигается тем, что металлический свайный фундамент для станка-качалки скважинной насосной установки, включающий сваи, выполненные в виде вертикально расположенных стоек, состоящих, по меньшей мере, из двух пар, жестко связанных с балками, для установки основания станка-качалки, а концы каждой сваи выполнены в виде шнека, по меньшей мере, с одним оборотом, и с заостренным концом, сваи жестко связаны между собой, жесткое закрепление балок к сваям и свай между собой выполнено сваркой с использованием накладок. Балки снабжены хомутами, прижимами с отверстиями и гайками для закрепления основания станка-качалки к фундаменту.
Закрепление балок к сваям и свай между собой сваркой с использованием накладок позволяет обеспечить высокую прочность конструкции фундамента, а наличие на балках устройства закрепления основания станка-качалки с помощью хомутов и прижимов, стягиваемых гайками, позволяет использовать фундамент для всех типов станков-качалок, так как устройства крепления не связаны со сваями и крепление можно осуществлять в местах удобных для установки оборудования, что снижает трудоемкость монтажа-демонтажа оборудования и, как следствие, повышает его эксплуатационные характеристики.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели - «новизна».
Предлагаемый металлический свайный фундамент для станка-качалки скважинной насосной установки иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показана конструкция металлического свайного фундамента для станка-качалки, вид сбоку;
На фиг. 2 - то же, вид сверху;
На фиг. 3 - то же, вид с торца.
Металлический свайный фундамент для станка-качалки (фиг. 1) включает две балки 1 и сваи 2, выполненные в виде вертикально расположенных четырех пар труб, жестко связанных между собой, с помощью уголкового профиля 3 и накладок (на чертеже не показаны) и через накладки с балкой 1.
Концы каждой сваи выполнены в виде шнека 4, по меньшей мере, с одним оборотом, и с заостренным концом. Балки 1 снабжены хомутами 6, прижимами 7 с отверстиями и гайками 8 для закрепления основания станка-качалки 5 к фундаменту.
Принцип работы предложенной полезной модели основан на преобразования ударной (динамической) нагрузки посредством балок, уголковых профилей и свай на грунт.
В процессе работы станка-качалки статические и динамические нагрузки воздействуют на основание станка-качалки 5. Основание станка-качалки 5 в свою очередь воздействует на балки 1, которые воспринимают нагрузку и передают ее на сваи 2 выполненные в виде вертикально расположенных четырех пар труб, жестко связанных между собой, с помощью уголкового профиля 3 и накладок (на чертеже не показаны) и через накладки с балкой с 1.
Сваи 2, воспринимая нагрузку от балок 1, работают как сжатый стержень в упругой среде, их несущая способность определяется прочностью конструкции свай и сопротивлением грунта под их нижним концом, выполненным в виде шнека 4, по меньшей мере, с одним оборотом и с заостренным концом.
Уголковые профили 3, связывающие сваи друг другу, с помощью накладок, обеспечивают общую устойчивость свай при воздействии статической и динамической нагрузок.
Заявляемое техническое решение позволяет снизить усилие и напряжение в элементах конструкции, использовать фундамент для всех типов станков-качалок, а также снизить трудоемкость изготовления, монтажа-демонтажа оборудования.
Таким образом, создана конструкция фундамента, обладающая высокой прочностью и повышенными эксплуатационными характеристиками.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением современных материалов и технологий.
Были проведены испытания предлагаемого фундамента на скважинах ОАО «Татнефть», которые показали его надежность, быстроту установки, снижение трудоемкости и стоимости его строительства.