МУФТА ГИБКАЯ ДЛЯ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЭЛЕКТРОНАСОСА С РЕГУЛИРОВКОЙ ЗАГЛУБЛЕНИЯ ВАЛА

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию для добычи нефти и газа из наклонно-направленных и искривленных скважин, в частности для соединения погружного центробежного электронасоса с погружным двигателем.
Известна муфта гибкая для эксплуатации установок электроцентробежного насоса (УЭЦН) в скважинах со сверхнормативной кривизной (Журнал «Нефтегазовая Вертикаль», №12, 2011, с. 54-56), монтируемая между гидрозащитой ПЭД и входным модулем (газосепаратором). Муфта содержит два полукорпуса, сферический шарнир, систему валов с двумя карданными шарнирами, осевую опору, радиальные опоры, фланцы нижний и верхний соответственно для соединения муфты к гидрозащите и к входному модулю или газосепаратору.
Недостатками известной гибкой муфты являются:
- низкие функциональные возможности муфты ввиду передачи только крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса ЭЦН и невозможность передачи осевого усилия от вала насоса ЭЦН к валу муфты;
- сложность конструкции, обусловленная наличием системы валов с двумя карданными шарнирами, собственной осевой опоры для восприятия осевой нагрузки непосредственно вала гибкой муфты;
- низкая надежность устройства из-за работы осевой опоры и системы валов муфты в среде пластовой жидкости, содержащей частицы абразива.
Известна муфта гибкая (патент РФ №2488682, Е21В 17/02, дата публикации 27.07.2013 г.), взятая в качестве прототипа, содержащая два корпуса, соединенных между собой посредством сферического кольца, в которых установлен ведущий и ведомый вал. Валы соединены между собой с помощью кулачково-дискового шарнирного соединения равных угловых скоростей (ШРУС). На концах валов выполнены радиальные отверстия, в которых установлены цилиндрические кулачки, торцы которых ограничены от продольного перемещения пластинами, закрепленными на валах. В кулачках поперечно установлен диск для передачи вращения от ведущего вала к ведомому валу. Центр масс диска совпадает с центром масс сферического кольца.
Недостатками известной гибкой муфты являются:
- ограниченные функциональные возможности муфты ввиду отсутствия передачи осевого усилия от вала насоса ЭЦН к валу муфты и передачи только крутящего момента от вала электродвигателя к валу насоса ЭЦН, в связи с этим, невозможность применения муфты с насосами ЭЦН без осевой опоры вала;
- сложность устройства, так для восприятия осевой нагрузки непосредственно вала гибкой муфты необходимо наличие в конструкции собственной опоры вала, которая работает в среде пластовой жидкости, содержащей частицы абразива, что снижает надежность устройства.
Задача полезной модели - разработка муфты гибкой для погружного центробежного электронасоса с возможностью подсоединения к насосу ЭЦН без осевой опоры вала.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в расширении функциональных возможностей за счет использования муфты гибкой в установках ЭЦН без осевой опоры вала насоса, установках разных производителей, имеющих другие присоединительные размеры, за счет регулирования заглубления ведомого вала муфты.
Технический результат достигается тем, что в муфте гибкой для погружного центробежного электронасоса с регулировкой заглубления вала, содержащей нижний корпус и верхний корпус, соединенные между собой посредством сферического кольца, в которых установлены соответственно ведущий и ведомый вал, которые соединены между собой с помощью кулачково-дискового шарнирного соединения равных угловых скоростей, на соединяемых концах валов выполнены радиальные отверстия, в которых установлены цилиндрические кулачки для размещения поперечно установленного диска, передающего вращение от ведущего вала к ведомому валу, согласно полезной модели, на верхнем конце ведомого вала выполнено отверстие, в которое установлен опорно-регулирующий элемент.
Технический результат достигается также тем, что опорно-регулирующий элемент выполнен в виде винта с набором регулировочных шайб, что позволяет обеспечить требуемую точность сборки муфты с оборудованием, расположенным выше муфты, путем установки или снятия необходимого количества регулировочных шайб. Это повышает удобство эксплуатации муфты, снижает время и повышает точность регулировки заглубления вала муфты.
Заявленная муфта гибкая позволяет определить диапазон использования ее для насосов ЭЦН без осевой опоры вала, а также с оборудованием разных заводов-производителей, имеющих разные вылеты валов, присоединяемых к верхнему корпусу гибкой муфты.
Опорно-регулирующий элемент может быть выполнен также в виде запрессованной в отверстие ведомого вала вставки, например, опоры, что позволяет уменьшить количество деталей в опорно-регулирующем элементе. В этом случае изменение длины вала муфты производят срезанием части опоры на необходимую величину.
В случае подсоединения гибкой муфты к насосу ЭЦН с осевой опорой вала, регулировочные элементы можно исключить полностью, выкрутив винт с шайбами с торца вала муфты.
Соответствие заявленной полезной модели критерию промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения гибкой муфты.
На чертеже приведен общий вид муфты гибкой для погружного центробежного электронасоса с регулировкой заглубления вала.
Муфта гибкая для погружного центробежного электронасоса с регулировкой заглубления вала содержит нижний корпус 1 и верхний корпус 2, соединенные между собой посредством сферического кольца 3 и гайки 4. В корпусах 1 и 2 установлены ведущий и ведомый валы 5 и 6 соответственно. Валы 5 и 6 соединены между собой с помощью кулачково-дискового шарнирного соединения 7 равных угловых скоростей (ШРУС). Ведущий и ведомый валы 5 и 6 снабжены радиальными отверстиями 8, в которых установлены цилиндрические кулачки 9, торцы которых ограничены от продольного перемещения пластинами 10, закрепленными на валах 5 и 6. В кулачках 9 поперечно установлен диск 11, передающий вращение от ведущего вала 5 к ведомому валу 6, а также осевую нагрузку вала насоса ЭЦН без осевой опоры вала к ведущему валу 5 гибкой муфты. На верхнем конце ведомого вала 6 выполнено отверстие 12 для установки в нем опорно-регулирующего элемента, выполненного в виде винта 13 с шайбами 14. Опорно-регулирующий элемент также может быть выполнен в виде опоры (например, опора ГОСТ 13440-68), запрессованной в отверстие 12. Центр масс диска 11 совпадает с центром сферы кольца 3. Нижний корпус 1 содержит присоединительный фланец 15 с отверстиями 16 для крепежных элементов, позволяющий производить монтаж гибкой муфты к гидрозащите (не показано).
Устройство работает следующим образом.
Перед монтажом гибкой муфты с оборудованием и последующей установкой в скважину осуществляют регулировку значения заглубления X ведомого вала 6 гибкой муфты относительно присоединительного торца верхнего корпуса 2 муфты. В данном случае X - расстояние между торцом винта 13, установленного в отверстии 12 вала 6, и торцом верхнего корпуса 2 гибкой муфты.
Регулировку заглубления X вала 6 производят при заданном значении L вылета ведущего вала 5 относительно присоединительного торца фланца 15 нижнего корпуса 1. Затем производят замер величины заглубления X ведомого вала 6 от присоединительного торца корпуса 2 муфты. После этого производят регулировку величины заглубления X с заданной для этого точностью, указанной в технической документации на сопрягаемое с гибкой муфтой оборудование, например насос ЭЦН без осевой опоры вала насоса. Величину заглубления увеличивают путем исключения количества шайб 14 или уменьшают путем установки дополнительных шайб 14. Для удобства регулировки заглубления X ведомого вала 6 необходимо иметь толщину регулирующих шайб 14 меньше допуска на заданную точность регулировки заглубления X вала 6. В случае использования в качестве опорно-регулирующего элемента опоры, запрессованной в отверстие 12 вала 6, при регулировке заглубления вала 6 производят срезание части опоры на необходимую величину.
При работе установки центробежного насоса на криволинейном участке скважины оси валов 5 и 6 муфты гибкой пересекаются под углом друг к другу в точке совпадения центра масс диска 11 с центром масс сферического кольца 3. При этом передача крутящего момента от погружного электродвигателя к насосу ЭЦН происходит от ведущего вала 5 к ведомому валу 6 через кулачки 9, диск 11. А передача осевой нагрузки от вала насоса ЭЦН без осевой опоры к валу погружного электродвигателя происходит от ведомого вала 6 к ведущему валу 5 также через кулачки 9, диск 11. При вращении валов 5 и 6 муфты каждый из кулачков 9 поворачивается как относительно своей оси, так и относительно оси диска 11, одновременно передавая крутящий момент и осевую нагрузку от вала насоса на вал гидрозащиты.
Таким образом, предложенная конструкция гибкой муфты позволяет изменять значение величины заглубления ведомого вала, что расширяет функциональные возможности муфты путем использования ее в установках ЭЦН без осевой опоры вала насоса.