Гидропривод штангового глубинного насоса

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для подъема жидкостей с больших глубин.
Известен гидропривод штангового глубинного насоса по патенту РФ №152081, F04B 47/08, содержащий гидроприводной цилиндр с поршнем и штоком для соединения с колонной штанг глубинного насоса, емкость для сбора утечек, пневмогидроаккумулятор, гидронасос или гидромотор, трубопроводы, вход гидроприводного цилиндра соединен трубопроводом с напорным патрубком гидронасоса или гидромотора, входной патрубок которого соединен с выходом пневмогидроаккумулятора, вход которого через управляемый клапан соединен с трубопроводом, соединяющим гидроприводный цилиндр с напорным патрубком гидронасоса или гидромотора. Гидроприводной цилиндр гидропривода подвешен за верхнюю свою точку над скважиной на каркасе, закрепленном на сваях или анкерах над устьем скважины и выполненном в виде трех стоек, расположенных по граням трехгранной пирамиды и выполненных из преднапряженных композитных материалов.
Однако крепление гидроцилиндра на устьевой арматуре ограничивает грузоподъемность привода.
Известен наземный привод скважинного штангового насоса по патенту РФ №98495, F04B 47/02, содержащий раму, откатную металлоконструкцию открытого типа, двигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное цепную передачу с ведущей и ведомой звездочками, связанную с кареткой, соединенной с уравновешивающим грузом, установленным в направляющих и связанным через разомкнутое гибкое звено с колонной штанг, нижняя часть узла верхней звездочки снабжена вспомогательными роликами, выполненными с возможностью взаимодействия с уравновешивающим грузом.
Однако наличие большого количества деталей и узлов усложняют конструкцию, снижая надежность.
Известна также длинноходовая штанговая установка на основе полиспаста с гидравлическим приводом по патенту РФ №127834, F04B 47/02, содержащая опорную плиту, несущую конструкцию, направляющий шкив, канатную подвеску, полированный шток и колонну насосных штанг, несущая конструкция выполнена из двух параллельных стоек со сквозными пазами, а два блока канатных шкивов - неподвижный и подвижный, образующие полиспаст, установлены в несущей конструкции, ось подвижного блока изготовлена с возможностью перемещения путем скольжения вверх и вниз в направляющих сквозных пазах параллельных стоек несущей конструкции за счет переменного усилия штоков двух гидравлических цилиндров, связанных с осью подвижного блока, и нагрузки от массы колонны насосных штанг в скважине, с возможностью обеспечения за счет кратности полиспаста увеличенной длины хода тяговой ветви каната и вязанного с ней полированного штока и колонны насосных штанг. Каждый конец оси подвижного блока соединен с соответствующим штоком гидравлических цилиндров.
Однако между осью подвижного блока, перемещающейся возвратно-поступательно в пазах, и контактирующей поверхностью пазов стоек возникают большие силы трения скольжения. Это снижает КПД привода и увеличивает энергопотребление, а также повышает истирание трущихся поверхностей, что снижает надежность конструкции.
Кроме того, выполнение пазов в стойках ослабляет конструкцию, снижая надежность, и является трудоемкой операцией.
Наличие двух работающих гидроцилиндров часто приводит к несинхронной их работе (с различной скоростью движения штоков и различным их положением), что приводит к перекосу движущейся оси, связанной с их штоками, и увеличению сил трения в паре ось - направляющая. Это снижает КПД привода, увеличивает энергопотребление и повышает вероятность заклинивания оси в направляющих, что снижает надежность конструкции.
Известен также гидропривод штангового глубинного насоса по патенту РФ №198391, F04B 47/04, наиболее близкий по конструкции, принятый за прототип и содержащий раму с закрепленным на ее основании гидроцилиндром, установленным плунжером вверх, и полиспастом, включающим два подвижных блока, закрепленных при помощи общей горизонтальной оси к верхней части плунжера гидроцилиндра; и неподвижный уравнительный блок, закрепленный к раме на плоскости крепления гидроцилиндра, концы канатов крепятся на траверсе для крепления колонны насосных штанг, а рама смещена относительно устья скважины и установлена на собственном фундаменте.
Недостатком конструкции является ее неустойчивость при работе, что снижает надежность. Поэтому для снижения рисков применяют увеличенный (большой) диаметра плунжера, что увеличивает размеры конструкции, повышает стоимость гидроцилиндров, и себестоимость гидропривода.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности конструкции путем повышения ее устойчивости, что уменьшает размеры конструкции.
Предлагаемый гидропривод штангового глубинного насоса включает раму с закрепленным на ее основании гидроцилиндром, установленным плунжером вверх.
В отличие от прототипа рама включает две вертикальные параллельные стойки, каждая из которых снабжена направляющими, гидропривод включает каретки с роликами, закрепленные на концах общей горизонтальной оси и установленные с возможностью перемещения вместе с плунжером вверх и вниз с помощью перекатывания роликов по наружной поверхности направляющих.
Наличие направляющих и кареток, контактирующих с направляющими своими четырьмя роликами, обеспечивает дополнительные опоры гидроцилиндру, связанному плунжером с общей осью кареток. Это повышает устойчивость гидропривода, особенно при воздействии динамических нагрузок (во время работы), а значит, повышает его надежность.
Гидроцилиндр воспринимает радиальные нагрузки, приложенные на шток, поэтому его необходимо изготавливать более жестким, соответственно большим диаметром, чем при использовании направляющих. Направляющие принимают на себя данные нагрузки, поэтому диаметр штока можно уменьшить, по сравнению с прототипом, при той же допустимой рабочей нагрузке, и, следовательно, снизить объем рабочей камеры гидроцилиндра, что позволяет использовать гидронасосы меньшего рабочего объема. Это уменьшает размеры конструкции и повышает надежность, а также снижает стоимость гидроцилиндра и себестоимость гидропривода.
И наконец, наличие в каретке роликов, установленных с возможностью перекатывания по направляющим с помощью оптимальной силы трения качения, также обеспечивает надежность конструкции.
Гидропривод штангового глубинного насоса представлен на чертежах.
Фиг. 1 Гидропривод, общий вид.
Фиг. 2 Узел крепления каретки с внутренней стороны стойки (увеличено).
Фиг. 3 Узел крепления каретки с наружной стороны стойки (увеличено). Гидропривод штангового глубинного насоса содержит раму 1 с закрепленным на ее основании гидроцилиндром 2, установленным плунжером 3 вверх.
Рама 1 включает две вертикальные параллельные стойки 4, каждая из которых снабжена двумя направляющими 5, каретки 6 с роликами 7, закрепленные каждая на соответствующем конце общей горизонтальной оси 8 и установленные с возможностью перемещения вместе с плунжером 3 вверх и вниз с помощью перекатывания роликов 7 по наружной поверхности направляющих 5. Каждая каретка 6 снабжена четырьмя роликами 7, контактирующими с направляющими 5, соответствующей стойки 4. Направляющие 5 выполнены из сортового фасонного профильного проката, например, швеллера. Рама 1 смещена относительно устья скважины и установлена на собственном фундаменте (не показано).
Гидропривод работает следующим образом. Раму 1 устанавливают рядом с устьем скважины (не показано). При подаче рабочей жидкости в полость плунжерного гидроцилиндра 2, происходит перемещение плунжера 3 вверх. При этом ролики 7 перекатываются по направляющим 5 и каретки 6 за плунжером 3 движутся вверх. При сбросе рабочей жидкости из полости гидроцилиндра 2, происходит обратное перемещение плунжера 3 (вниз) с каретками 6.