ДЕМПФИРУЮЩАЯ МУФТА

Предложение относится к демпфирующим устройствам и может быть использовано в приводах скважинного оборудования, выполненных в виде колонны труб (штанг) для гашения динамических нагрузок при их осевых возвратно-поступательных перемещениях.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является демпфирующая муфта (патент РФ №2241155, МПК 7 F16 F9/10, опубл. 27.11.2004 г.), для скважинного оборудования включает цилиндрический корпус с отверстиями, размещенными на боковой поверхности. Цилиндрический корпус закрыт с торцов верхней и нижней крышками с цилиндрическими отверстиями по оси и с канавками, в которых размещены уплотнения. Внутри цилиндрического корпуса размещены верхний и нижний поршни с цилиндрическими штоками. Верхний и нижний поршни имеют на боковой поверхности канавки, в которых размещены уплотнения, и наклонные отверстия, соединяющие пространство под и над поршнями. Наклонные отверстия имеют диаметр на порядок меньший, чем отверстия, размещенные на боковой поверхности цилиндрического корпуса. Отверстия на боковой поверхности цилиндрического корпуса расположены вблизи верхней крышки, вблизи нижней крышки и, симметрично, вблизи центра цилиндрического корпуса. Поршни установлены в цилиндрическом корпусе, а цилиндрические штоки установлены в цилиндрических отверстиях крышек с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрического корпуса и вращения друг относительно друга. К штоку верхнего поршня прикреплены штанги (привод) станка качалки, к штоку нижнего поршня прикреплен плунжер глубинного штангового насоса. Роль канала перетока жидкости выполняет скважинное пространство.
Недостатками данной демпфирующей муфты являются:
во-первых, сложность изготовления, обусловленная наличием сверлильных работ (наклонных отверстий в поршнях), высокая точность изготовления пары поршень-цилиндрический корпус, а также канавок на поршнях под уплотнения.
во-вторых, низкий срок службы, связанный с тем, что поршни постоянно возвратно-поступательно перемещаются относительно цилиндрического корпуса, и находящиеся на поршнях уплотнения изнашиваются, кроме того, износ усиливается тем, что скважинная жидкость являясь агрессивной средой находится в постоянном контакте с уплотне-
ниями поршней, а попадающие через отверстия внутрь цилиндрического корпуса вместе со скважинной жидкостью взвешенные частицы песка и грязи могут просто повредить уплотнения поршней. При износе уплотнений и, как следствие, снижении демпфирующих свойств поршни будут просто ударяться друг о друга, вызывая ударные нагрузки на колонну штанг, снижая эффективность работы и сокращая срок службы демпфирующей муфты и колонны штанг.
Технической задачей полезной модели является упрощение технологии изготовления демпфирующей муфты, а также повышение эффективности и срока службы.
Поставленная техническая задача решается предлагаемой демпфирующей муфтой, содержащей цилиндрический корпус с отверстиями на боковой поверхности, крышки, размещенные на торцах цилиндрического корпуса и выполненные с цилиндрическими отверстиями, поршень, установленный в цилиндрическом корпусе, два цилиндрических штока, каждый из которых размещен в цилиндрическом отверстии крышки, уплотнения.
Новым является то, что один из цилиндрических штоков закреплен в цилиндрическом отверстии одной из крышек жестко, а другой цилиндрический шток подвижно установлен в цилиндрическом отверстии другой крышки и жестко соединен с поршнем с возможностью совместного осевого и вращательного перемещения относительно цилиндрического корпуса, при этом внутри цилиндрического корпуса установлена перегородка с центральным отверстием, сквозь которое герметично пропущен стержень, жестко соединенный с поршнем, причем перегородка разделяет внутреннее пространство цилиндрического корпуса на две полости, при этом одна из полостей, находящаяся со стороны жестко закрепленного к крышке цилиндрического штока, сообщается отверстиями цилиндрического корпуса с внутренним пространством скважины, а другая полость, в которой установлен поршень, заполнена антифрикционной жидкостью, причем поршень установлен в цилиндрическом корпусе с зазором -S.
На фигуре изображена предлагаемая демпфирующая муфта в продольном разрезе.
Демпфирующая муфта содержит цилиндрический корпус 1, закрытый с торцов крышками 2 и 3 с цилиндрическими отверстиями 4 и 5 по оси соответственно, в которых установлены цилиндрическими штоками 6 и 7, а также поршень 8, установленный в цилиндрическом корпусе 1.
Цилиндрический шток 6 закреплен в цилиндрическом отверстии 4 крышки 2 жестко, а цилиндрический шток 7 подвижно установлен в цилиндрическом отверстии 5 крышки 3 и жестко соединен с поршнем 8 с возможностью совместного осевого и вращательного перемещения относительно цилиндрического корпуса 1.
Внутри цилиндрического корпуса 1 установлена перегородка 9 с центральным отверстием 10, сквозь которое герметично пропущен стержень 11, жестко соединенный с поршнем 8. Перегородка 9 разделяет внутреннее пространство цилиндрического корпуса 1 на две полости 12 и 13.
Полость 12 сообщается отверстиями 14, выполненными на боковой поверхности цилиндрического корпуса 1 с внутренним пространством скважины (на фиг. не показано), полость 13, в которой установлен поршень 8, заполнена антифрикционной жидкостью. Поршень 8 установлен в цилиндрическом корпусе 1 с зазором -S.
В цилиндрическом отверстии 5 крышки 3 и центральном отверстии 10 перегородки 9 выполнены канавки 15, в которых размещены уплотнения 16, исключающие несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы демпфирующей муфты.
Величина зазора -S подбирается опытным путем в зависимости от конструктивных размеров цилиндрического корпуса 1 и поршня 8, а также величины воспринимаемых демпфирующей муфтой нагрузок.
Устройство работает следующим образом.
В процессе сборки демпфирующей муфты полость 13 цилиндрического корпуса 1 заполняют антифрикционной жидкостью.
Перед спуском демпфирующей муфты в скважину (на фиг. не показано) к одному из ее цилиндрических штоков, например 6, который жестко соединен с помощью цилиндрического отверстия 4 с крышкой 2, закрепляют колонну штанг (привод) станка качалки. Тогда к другому цилиндрическому штоку 7 подвижно, установленному в цилиндрическом отверстии 5 крышки 3 и жестко соединенного с поршнем 8 с возможностью совместного осевого и вращательного перемещения относительно цилиндрического корпуса 1, прикрепляют плунжер глубинного штангового насоса (на фиг. не показано).
Роль канала перетока скважинной жидкости из/в полость 12 цилиндрического корпуса 1 посредством отверстий 14 выполняет скважинное пространство.
Затем демпфирующую муфту в составе привода (колонны штанг) станка-качалки (на фиг. не показано) спускают в скважину на заданную глубину.
Производят обвязку привода со станком качалкой и запускают последнюю в эксплуатацию.
При ходе привода станка качалки вниз поршень 8, жестко соединенный с цилиндрическим штоком 7, перемещается вверх от верхнего торца крышки 3 до нижнего торца перегородки 9, при этом стержень 11 вытесняет скважинную жидкость из полости 12 через отверстия 14 цилиндрического корпуса 1 в скважинное пространство, а внутри полос-
ти 13 происходит переток (дросселирование) антифрикционной жидкости через зазор - S из надпоршневого пространства в подпоршневое пространство поршня 8.
Движение поршня 8 вверх прекращается при достижении им нижнего торца перегородки 9.
При ходе привода станка качалки вверх поршень 8, жестко соединенный с цилиндрическим штоком 7, перемещается вниз от нижнего торца перегородки 9 до верхнего торца крышки 3, при этом стержень 11, жестко соединенный с поршнем 8, втягивается в полость 13, при этом скважинная жидкость из скважинного пространства через отверстия 14 цилиндрического корпуса 1 заполняет полость 12, а внутри полости 13 происходит переток (дросселирование) антифрикционной жидкости через зазор - S из подпоршневого пространства в надпоршневое пространство поршня 8.
Движение поршня 8 вниз прекращается при достижении им верхнего торца крышки 3. В дальнейшем цикл работы демпфирующей муфты повторяется.
Демпфирующая муфта позволяет погасить динамические нагрузки, возникающие в процессе осевого возвратно-поступательного перемещения колонны штанг станка-качалки и тем самым предотвратить обрыв или отворот штанг при эксплуатации глубинного штангового насоса.
Предлагаемая конструкция демпфирующей муфты имеет простую технологию изготовления, что позволяет снизить стоимость готового изделия, а повышение эффективности работы и срока службы связано с наличием в ее конструкции полости, заполненной антифрикционной жидкостью, позволяющей продлить срок службы уплотнений и предотвратить отложения парафина и смол в паре поршень - цилиндрический корпус.