Устройство для извлечения деталей из корпуса многоступенчатого погружного центробежного насоса
DEVICE FOR REMOVING PARTS FROM THE HOUSING OF A MULTI-STAGE SUBMERSIBLE CENTRIFUGAL PUMP

Техническое решение относится к нефтяному машиностроению и предназначено для разборки многоступенчатых погружных центробежных насосов, применяемых для откачки пластовой жидкости из скважин при нефтедобыче.
Известно устройство для очистки трубы от грунтового керна по патенту РФ №2130997, кл. E02F 5/18, опубл. в БИ №15, 1999 г., содержащее установленный в трубе поршень с приводом, смонтированный на трубе генератор продольных возвратно-поступательных силовых импульсов, причем труба зафиксирована от продольных перемещений.
Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются пневмомолот, одновременное силовое воздействие с одной стороны на содержимое трубы, с другой - на саму трубу.
Недостатком этого устройства является ненадежность работы вследствие передачи энергии обратного удара от жестко зафиксированной трубы на корпус генератора продольных возвратно-поступательных силовых импульсов, что приводит к преждевременному его разрушению от увеличенной ударной нагрузки при отсутствии энергопоглотителя.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенный признаков является стенд для разборки электроцентробежного насоса (ЭЦН) и извлечения рабочих колес (РК) и направляющих аппаратов (НА), описание которого приведено в статье В.В. Червова "Ударно-вибрационный демонтаж при восстановлении скважинных нефтяных электроцентробежных насосов" // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. - Т.5, №1, 2018, с. 299, содержащий направляющую раму и размещенные на ней пневмомолот, насадку с коническими посадочными поверхностями, отрезок трубы с боковым окном, ступенчатый фланец и энергопоглотитель, соединенные между собой при помощи стяжного устройства. Причем корпус ЭЦН одним торцом уперт в ступенчатый фланец, а другим - в энергопоглотитель, зафиксированный на направляющей раме. Перечисленные элементы размещены на направляющей раме, установленной под небольшим углом (до 10°) таким образом, что неподвижный относительно направляющей рамы энергопоглотитель расположен выше пневмомолота.
Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: направляющая рама, на которой последовательно установлены прижатые друг к другу пневмомолот, насадка с коническими посадочными поверхностями, отрезок трубы с боковым окном, ступенчатый фланец, прижатый к торцу указанного корпуса, который другим торцом прижат к энергопоглотителю, закрепленному на направляющей раме.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность процесса удаления деталей - РК и НА из корпуса указанного насоса. В известном устройстве под действием ударных импульсов пневмомолота ослабляются механические связи между корпусом этого насоса и деталями, расположенными в нем. Перемещение деталей в указанном корпусе происходит под действием силы тяжести и возможно только при наклоне направляющей рамы. При большой загрязненности деталей песком и асфальто-смоло-парафиновыми отложениями устройство становится малоэффективным из-за недостаточной по величине движущей силы.
Проблемой является повышение эффективности работы устройства за счет повышения надежности извлечения деталей из корпуса указанного насоса путем дополнительного к гравитационному действию приложения осевой статической силы к извлекаемым деталям во встречном удару направлении.
Техническое решение проблемы осуществляется следующим образом. Предлагается устройство для извлечения деталей из корпуса многоступенчатого погружного центробежного насоса, содержащее направляющую раму, на которой последовательно установлены прижатые друг к другу пневмомолот, насадка с коническими посадочными поверхностями, отрезок трубы с боковым окном, ступенчатый фланец, прижатый к торцу указанного корпуса, который другим торцом прижат к энергопоглотителю, закрепленному на направляющей раме, которое согласно техническому решению снабжено штоком, установленным в сквозном отверстии энергопоглотителя и в отверстии указанного корпуса с возможностью взаимодействия одним концом с деталями в нем, а другим концом соединенного с приводом штока.
Такое выполнение устройства обеспечивает увеличение скорости перемещения деталей вдоль корпуса указанного насоса в сторону разгрузки за счет гарантированного преодоления сил сопротивления извлечению деталей в результате одновременного ударного воздействия на корпус указанного насоса, передаваемого от пневмомолота, и встречного приложения осевой статической силы к торцам деталей со стороны штока дополнительно к гравитационному действию. При этом величина осевой статической силы ограничивается приводом штока. В результате этого не только повышается скорость извлечения деталей из указанного корпуса, но и исключается повреждение внутренней поверхности указанного корпуса и разрушение деталей при их заклинивании, что повышает эффективность использования устройства.
Целесообразно привод штока выполнить в виде груза, подвешенного к нему посредством канатно-блочной системы. Такое выполнение устройства позволяет простыми техническими средствами обеспечивать необходимую величину осевой статической силы и при необходимости оперативно увеличивать ее значение при работе устройства.
Целесообразно привод штока выполнить в виде лебедки, соединенной со штоком посредством каната. Такое выполнение устройства обеспечивает непрерывное приложение к деталям в указанном корпусе осевой статической силы со стороны штока по всей длине этого корпуса. При таком исполнении устройство будет компактным, обеспечит необходимый ход штока за счет запаса длины каната на барабане лебедки, позволит использовать различные виды энергоносителя, что повышает надежность и, как следствие, эффективность извлечения деталей.
Целесообразно энергопоглотитель выполнить в виде кольцевой поршневой камеры, заполненной измельченной древесиной, причем его сквозное отверстие выполнить осевым. Такое выполнение устройства обеспечивает необходимое для надежной работы пневмомолота поглощение энергии удара, передаваемой от корпуса насоса к энергопоглотителю. За счет кольцевой формы поршневой камеры достигается равномерное распределение и деформация измельченной древесины в энергопоглотителе, и как следствие, равномерное распределение силового воздействия по торцу указанного корпуса, что предотвращает преждевременное его разрушение. Повышается надежность и, как следствие, эффективность работы устройства.
Сущность устройства для извлечения деталей из корпуса многоступенчатого погружного центробежного насоса (далее - насос) поясняется примером его конструктивного исполнения и чертежами фиг. 1-4. На фиг. 1 изображен общий вид устройства с частичным продольным разрезом, со штоком, установленным в сквозном осевом отверстии энергопоглотителя и в отверстии корпуса насоса, с возможностью взаимодействия одним концом с деталями в нем, а другим концом - с приводом штока. На фиг. 2 изображен общий вид устройства, в котором привод штока выполнен в виде груза, подвешенного к нему посредством канатно-блочной системы. На фиг. 3 изображен общий вид устройства, в котором привод штока выполнен в виде лебедки, соединенной со штоком посредством каната. На фиг. 4 изображен общий вид устройства с частичным продольным разрезом, вид сверху, в котором энергопоглотитель выполнен в виде кольцевой поршневой камеры, заполненной измельченной древесиной, со сквозным осевым отверстием.
Устройство содержит направляющую раму 1, на которой последовательно установлены прижатые друг к другу пневмомолот 2, насадка 3 с коническими посадочными поверхностями, отрезок 4 трубы с боковым окном 5, ступенчатый фланец 6, прижатый к торцу указанного корпуса 7, который другим торцом прижат к энергопоглотителю 8, закрепленному на направляющей раме 1. Шток 9 установлен в сквозном осевом отверстии энергопоглотителя 8 и в отверстии корпуса 7 с возможностью взаимодействия одним концом с деталями 10 в нем, а другим концом соединенный с приводом 11 штока 9. Все соосно размещенные на направляющей раме 1 элементы устройства прижаты другу к другу посредством стяжного устройства 12.
Привод 11 (фиг. 2) штока 9 может быть выполнен в виде груза 13, подвешенного к нему посредством канатно-блочной системы 14 для формирования и передачи осевой статической силы на шток 10. В зависимости от типоразмера указанного корпуса 7 изменением массы груза 13 можно подбирать необходимую величину осевой статической силы, обеспечивающую эффективность процесса разгрузки.
Привод 11 (фиг. 3) штока 9 может быть выполнен в виде лебедки 15, соединенной со штоком 9 посредством каната 16 для формирования и передачи осевой статической силы на шток 9 по всей длине корпуса 7.
Энергопоглотитель 8 (фиг. 4) может быть выполнен в виде кольцевой поршневой камеры 17, заполненной измельченной древесиной 18, причем его сквозное отверстие выполнено осевым.
Устройство работает следующим образом.
Ударный импульс от пневмомолота 2 (фиг. 1) передается через насадку 3 с коническими посадочными поверхностями, отрезок 4 трубы с боковым окном 5, ступенчатый фланец 6 на торец корпуса 7, в результате чего все перечисленные элементы смещаются в сторону энергопоглотителя 8, зафиксированного на направляющей раме 1. Измельченная древесина внутри энергопоглотителя 8 под действием ударного импульса начинает деформироваться – сжиматься, в ней повышается давление, которое прижимает измельченную древесину к внутренней цилиндрической поверхности энергопоглотителя 8. Возникшее по внутренней цилиндрической поверхности трение препятствует передаче отраженного импульса через корпус 7 в сторону пневмомолота 2 и предотвращает его преждевременное разрушение. Для обеспечения центрального удара все элементы устройства на направляющей раме 1 размещены соосно и соединены стяжным устройством 12, как показано на фиг. 1-4, что обеспечивает эффективную передачу ударного импульса корпусу 7 и равномерное нагружение последнего, устраняя возможные деформации изгиба. Кроме того, энергопоглотитель 8 предотвращает разрушение торцов корпуса 7, взаимодействующих со ступенчатым фланцем 6 и энергопоглотителем 8 после передачи на них ударного импульса. В то же время детали 10, расположенные в корпусе 7, взаимодействуют с торцом штока 9 и на них действует ограниченная приводом 11 осевая статическая сила, передаваемая на шток 9. Под действием ударного импульса ослабляются связи между внутренней поверхностью корпуса 7 и деталями 10 по всей его длине. За счет дополнительного к гравитационному приложения к извлекаемым деталям 10 во встречном удару направлении осевой статической силы обеспечивается их интенсивное перемещение в сторону отрезка 4 трубы для их последующего извлечения через боковое окно 5.
Использование в качестве привода 11 штока 9 (фиг. 2) груза 13, передающего через канатно-блочную систему 14 на шток 9 осевую статическую силу, позволяет оперативно изменять ее значение.
Использование в качестве привода 11 штока 9 (фиг. 3) лебедки 15, соединенной со штоком 9 посредством каната 16, позволяет прикладывать постоянную по величине осевую статическую силу к штоку 9 по всей длине корпуса 7.
Энергопоглотитель 8 (фиг. 4), выполненный в виде кольцевой поршневой камеры 17, заполненной измельченной древесиной 18, обеспечивает равномерное нагружение корпуса 7. Это достигается за счет равномерного распределения измельченной древесины 18 в радиальном направлении по кольцевому поперечному сечению поршневой камеры 17 и, как следствие, равномерной ее деформации внутри энергопоглотителя 8. Таким образом, обеспечивается эффективное поглощение энергии ударов пневмомолота 2 и предотвращается преждевременное разрушение его и торцов корпуса 7.
Указанная совокупность признаков устройства обеспечивает повышение эффективности работы устройства за счет повышения надежности извлечения деталей из корпуса указанного насоса путем дополнительного к гравитационному действию приложения к извлекаемым деталям во встречном удару направлении осевой статической силы.