ГИБКАЯ МУФТА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к насосостроению и может быть использовано для передачи вращательного момента от электродвигателя к насосу с возможностью углового отклонения оси при конструировании и изготовлении погружных центробежных насосов для добычи нефти и откачки воды в интенсивно искривленных скважинах.
7
Известна гибкая муфта, содержащая два корпуса, соединенные между собой посредством сферического элемента и сферического гнезда /Патент РФ №2159870, МПК F04D 29/62, 13/10, опубл. 07.04.1999/.
Недостатком данного устройства является необходимость сильной затяжки гайки сферического шарнира для обеспечения герметичности стыка, что приводит к ограничению подвижности соединения за счет увеличения сил трения на сферической поверхности, а также ограниченность ресурса бочкообразной головки с наружными зубьями из-за неравномерности угловых скоростей ее зубьев, возникающей при изгибе осей предлагаемого шарнира, а также сложность изготовления.
6
Известна гибкая шарнирная муфта, содержащая два корпуса, соединенные между собой посредством кольца со сферической наружной поверхностью, которая снабжена сферическим элементом, сферический элемент снабжен двумя кольцевыми канавками с резиновыми уплотнениями, при этом сферический элемент снабжен гнездами для шпонок, служащих для ограничения угла поворота корпусов относительно продольной оси /Патент РФ №2122142, МПК F04D 13/10, 29/62, опубл. 16.08.1996/.
Недостатком данного устройства является возможность нарушения герметичности сферического соединения из-за износа резиновых уплотнений в процессе эксплуатации, а также низкий ресурс деталей ротора верхней секции из-за повышенных крутильных колебаний, вызванных тем, что равномерное вращение ротора нижней секции будет преобразовываться одинарной шарнирной муфтой при изгибе оси сочленения валов в неравномерное пульсирующее вращение вала верхней секции, а также сложность изготовления. /Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1967, с.331/.
7
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому объекту является гибкая шарнирная муфта, содержащая два корпуса, соединенных между собой посредством кольца со сферической наружной поверхностью. Корпуса муфты расположены внутри герметичного гофрированного металлорукава. Кольцо выполнено с крестовиной из пальцев, посредством которых кольцо соединено с корпусами. Внутри крестовины размещен промежуточный вал с двумя шарнирными муфтами, равноудаленными от центра симметрии крестовины и предназначенными для сочленения валов секций погружного электронасоса /Патент РФ №2230233, МПК F04D 29/62, F04D 13/10, опубл. 10.06.2004/.
Недостатком данного устройства является сложность изготовления. Целью полезной модели является упрощение конструкции изделия и повышение его надежности при одновременном улучшении технических характеристик, в том числе:
- снижение реактивной отдачи на электродвигатель при страгивании насоса в момент начала вращения и преодоления инерции за счет упругих деформаций вала;
- увеличение угла отклонения оси насоса от общей оси насосной установки за счет шарового соединения корпусов и гибкого вала;
- исключение наложения вибраций двигателя и насоса за счет применения гибкого вала и отсутствия жестких элементов связи.
Поставленная задача решается за счет того, что в гибкой муфте неподвижный корпус, сферическая гайка и шарнирная полумуфта, на наружной поверхности которой выполнены канавки под грязесъемные кольца, соединены по сферической поверхности с помощью установочных винтов, входящих в выполненные в подвижной полумуфте глухие гладкие отверстия, диаметр которых обеспечивает возможность перемещения шарнирной полумуфты в азимутальной плоскости, не препятствуя ее угловому перемещению относительно оси, а во внутренней полости расположен гибкий вал.
Выполнение корпуса и сферической гайки с общей внутренней сферической поверхностью, а шарнирной полумуфты с наружной сферической поверхностью, позволяет осуществить их соединение расположением шарнирной полумуфты внутри корпуса и сферической гайки при помощи установочных винтов, что позволяет упростить изготовление.
Расположение во внутренней полости гибкого вала позволяет упростить изготовление, а также обеспечить передачу вращательного момента с угловым отклонением оси при одновременном улучшении технических характеристик.
На фиг.1 изображена предлагаемая конструкция гибкой муфты.
Муфту устанавливают между гидрозащитой погружного электродвигателя и входным модулем электроцентробежного насоса.
Гибкая муфта содержит неподвижный корпус 1, сферическую гайку 2 с установочными винтами 6, шарнирную полумуфту 3 с грязесъемными кольцами 4 и 5 и размещенный во внутренней полости гибкий вал 7 со шлицевыми муфтами 8, 9 на концах для соединения с валами двигателя и насоса.
Сферическая гайка 2 ввернута в корпус 1 и образует общую с ним внутреннюю сферическую поверхность, по которой происходит соединение с шарнирной полумуфтой 3, имеющей наружную сферическую поверхность.
Шарнирная полумуфта 3 имеет глухие гладкие отверстия под установочные винты 6, диаметр которых обеспечивает ее перемещение в азимутальной плоскости, не препятствуя угловому перемещению относительно основной оси насоса.
Гибкий вал обеспечивает плавную передачу вращательного момента от двигателя к насосу при угловом отклонении оси шарнирной полумуфты 3 относительно неподвижного корпуса 1.
Устройство работает следующим образом. При возникновении на участках искривления ствола скважины изгибающих усилий шарнирная полумуфта 3 смещается относительно неподвижного корпуса 1 и сферической гайки 2, центрируя насосную установку в обсадной колонне, тем самым снимая напряжения в корпусе и на валу насосной установки от изгибающих нагрузок. Применение грязесъемных колец 4 и 5 позволяет обеспечить защиту сферических поверхностей от попадания в зону контакта абразивных частиц.
Вращение от ведущего вала двигателя к ведомому валу насоса передается под углом через гибкий вал 7. При этом обеспечивается снижение реактивной отдачи на двигатель при страгивании насоса в момент начала вращения и преодоления инерции за счет упругих деформаций вала, а также исключение наложения вибраций двигателя и насоса за счет применения гибкого вала и отсутствия жестких элементов связи.
При выполнении спускоподъемных операций и работе в искривленных скважинах предлагаемая конструкция гибкой муфты позволяет обеспечить работоспособность оборудования без заклинивания в обсадной колонне скважины.