Штанговращатель

Полезная модель относится к оборудованию для добычи нефти из скважины, в частности к приспособлениям для поворота колонны штанг скважинного насоса.
Известен штанговращатель в приводе скважинной штанговой установки, представленный в описании к патенту на полезную модель № 135735 (публ. 20.12.2013, бюл. № 35). Привод по патенту на полезную модель № 135735 снабжен штанговращателем с автономным приводом в виде гидромотора, который соединен через гидрораспределитель нагнетаемой линии с насосом и через сливную линию - со сливом.  Насос через гидрораспределитель в одном из его положений подает рабочую жидкость на гидромотор, установленный на устьевом штоке и приводит его в действие. В другом положении гидрораспределителя рабочая жидкость поступает на слив. Положение гидрораспределителя изменяется сигналами от станции управления. Таким образом осуществляется вращение штанг, при этом процесс вращения может происходить как в определенный промежуток времени, настраиваемый станцией управления, так и постоянно на всей длине хода, а также в моменты задержек в крайних положениях.
Недостатком известного штанговращателя является использование реактивного рычага, взаимодействующий с вертикальной направляющей, который при ходе штока вниз и вверх ударяется об перекидной рычаг, что приводит к повреждениям как самого штанговращателя, так и опоры насосных штанг. Кроме того, при такой конструкции для подачи рабочей жидкости необходим отдельный насос, двигатель, предохранительный клапан.
Наиболее близким аналогом является один из вариантов штанговращаеля, представленных в описании к заявке 3 US № 2017/0145799 А1 (публ. 25.05.2017г.). Штанговращатель является частью исполнительного механизма, к которому подключен отдельный источник питания (электродвигатель) и система управления с датчиком положения штока. Штанговращаетль содержит расположенные в отдельном корпусе устройство переноса крутящего момента и поворотный привод. Устройство переноса крутящего момента содержит гидравлический цилиндр, в который подается под давлением рабочая жидкость. Гидравлический цилиндр обеспечивает посредством поворота рычагов контакт захватов с полированным стержнем. Поворотный привод состоит из кольцевой зубчатой шестерни, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом, вращаемым отдельным двигателем. При этом, рычаги устройства передачи крутящего момента закреплены на кольцевой шестерне поворотного привода.  Таким образом, устройство передачи крутящего момента осуществляет захват (или освобождение) устьевого штока при перемещении кольцевой зубчатой шестерни, которое обеспечивается двигателем, управляемым системой управления.  Захват устьевого штока может осуществляться вначале хода штока вверх или вниз, а также во время полного или частичного хода.
Недостатком штанговращателя является технологичная и конструктивная сложность, связанная с необходимостью захватывать шток для поворота и освобождения штока. Конструкция усложняется дополнительными подвижными элементами, что приводит к снижению надежности устройства и усложняет обслуживание. Так же необходим отдельный источник питания для поворота кольцевой шестерни и работы цилиндра.
Задачей заявленной полезной модели является создание надежного штанговращателя за счет его простой конструкции с обеспечением удобного монтажа.
Задача решается с помощью штанговращателя, содержащего приводной механизм, соединенный с ним и размещенный в отдельном корпусе передаточный механизм и зажим полированного штока. Приводной механизм соединен с передаточным механизмом через упругую муфту, состоящую из элемента, закрепленного на валу приводного механизма, упругого элемента и элемента, скрепленного с передаточным механизмом. Зажим выполнен, в виде конической втулки, в полости которой размещены сухари, контактирующие с устьевым штоком скважинного насоса и стопорящие их приспособления. Штанговращатель через распределитель соединен с напорной линией и со сливной линией гидравлического привода скважинной насосной установки.
В качестве приводного механизма может использоваться стандартный гидромотор.
Упругий элемент упругой муфты размещен между элементом, закрепленным на валу приводного механизма и элементом, скрепленным с передаточным механизмом.
Передаточный механизм выполнен в виде червячной передачи.
Стопорящее приспособление может состоять из стопоров разного конструктивное выполнения.
На фиг. 1 представлен вид спереди штанговращателя; на фиг. 2 – вид сбоку; на фиг. 3 – вид сверху; на фиг. 4 – гидравлическая схема гидравлического привода скважинной насосной установки.
Штанговращатель 1 содержит гидромотор 2 (например – шестеренный), соединенный с упругой муфтой 3, состоящей из муфты 4, закрепленной на валу 5 гидромотора 1, упругого элемента 6 и передаточного элемента 7. Кроме того, штанговращатель 1 содержит установленные в корпусе 8, соединенном с упругой муфтой 3, червяк 9, входящий с зацеплением с червячным колесом 10, и подшипники 11. Корпус 8 закрыт верхней крышкой 12 и боковыми крышками 13. Установленный на устьевом штоке 14 штанговращатель 1 закреплен посредством зажима, вмонтированного в верхнюю крышку12 корпуса 8 и выполненного в виде конусной втулки 15, в которой установлены сухари 16, удерживаемые стопорными элементами 17 и 18.
Штанговращатель соединен с распределителем 19, связанным с напорной линией 20 гидравлического привода скважинной насосной установки и через сливную линию 21 с баком 22.
Штанговращатель работает следующим образом.
При открытии распределителя 19 через напорную линию 20 к гидромотору 2 под давлением подается рабочая жидкость, под действием которой вал 5 гидромотора 2 начинает вращаться. Вращение вала 5 передается упругой муфте 3 и посредством червяка 9 и червячного колеса 10 осуществляется поворот устьевого штока 14.
При выключении распределителя 19 гидромотор 2 соединяется со сливной линией 21 и рабочая жидкость из гидромотора сливается в бак. Штанговращатель перестает поворачивать устьевой шток до следующего включения распределителя 19.
Включение и выключение распределителя 19 осуществляется подачей электрического сигнала от общей системы управления гидравлического привода скважинной насосной установки (на фигуре не показана).
Подача рабочей жидкости осуществляется от гидросистемы гидропривода штангового скважинного насоса. Кропление на устьевой шток постоянное через сухари. Это упрощает конструкцию, облегчает обслуживание и позволяет вращать устьевой шток в любой момент хода штока.