Станок-качалка
Реферат
Устройство предназначено для использования в области машиностроения и является механическим приводом скважинных насосов, предназначенных для добычи жидких ископаемых, главным образом нефти, через буровые скважины. Станок-качалка содержит стойку, одноплечий балансир, траверсу, шатуны, кривошипы с противовесами. Ось вращения кривошипов и оси качания траверсы расположены на одинаковом расстоянии от оси качания балансира. Отношение переднего плеча балансира к расстояниям от оси вращения кривошипов до оси качания балансира соответственно по вертикали и горизонтали выполнено в соотношении 10:5:6. Технический результат - создание экономичного по потребляемой мощности привода за счет эффективной кинематической схемы станка-качалки. 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и является механическим приводом скважинных насосов, предназначенных для добычи жидких ископаемых, главным образом нефти, через буровые скважины.
Известен станок-качалка, используемый для привода штанговых глубинных насосов при добыче нефти из скважин (см. Л.Г. Чичеров и др. "Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования". М., Недра, 1987, стр. 209, рис. 10.4). Указанный станок-качалка включает стойку, балансир, шарнирно установленный на стойке, траверсу, два шатуна и два кривошипа с противовесами, привод. Траверса шарнирно закреплена на балансире, к ней крепятся оба шатуна, что позволяет преобразовать вращательное движение кривошипов в колебательное движение балансира. В данной конструкции не предусмотрены конкретные соотношения между основными размерами звеньев станка-качалки. В процессе работы при ходе балансира вверх, когда нагрузка на скважине максимальна, не обеспечивается максимальное плечо усилия в шатунах относительно оси качания балансира. При ходе балансира вниз, когда действует минимальная нагрузка со стороны скважины, не обеспечивается соответственно минимальное плечо. Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является одноплечий станок-качалка, рис. 10.5 из указанного выше справочника, принятый за прототип. Станок-качалка включает стойку, одноплечий балансир, траверсу, шатуны, кривошипы с противовесами и привод. Недостатком этого станка-качалки является также неполное уравновешивание усилий со стороны шатунов относительно оси вращения кривошипов, что ведет к преждевременному износу узлов кривошипно-шатунного механизма, а также вызывает повышенный расход энергии на преодоление усилий, возникающих со стороны скважины при работе станка-качалки. Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание наиболее долговечного и экономичного по потребляемой мощности привода за счет эффективной кинематической схемы, дающей наибольшую сбалансированность станка-качалки. Сущность изобретения заключается в следующем. В станке-качалке, содержащем стойку, одноплечий балансир, траверсу, шатуны, кривошипы с противовесами, привод, - ось вращения кривошипов и ось качания траверсы расположены на одинаковом расстоянии от оси качания балансира, - отношение переднего плеча балансира к расстояниям от оси вращения кривошипов до оси качания балансира соответственно по вертикали и горизонтали выполнено в соотношении 10:5:6. В этом случае максимальное плечо относительно оси качания балансира для усилия в шатунах - при ходе балансира вверх, когда действует максимальная нагрузка на балансир со стороны скважины; минимальное плечо - при ходе балансира вниз, когда действует минимальная нагрузка со стороны скважины. При этом достигается равномерное нагружение шатунов и наиболее полное уравновешивание крутящих моментов на оси вращения кривошипов. На прилагаемых чертежах показаны: фиг. 1 - общий вид станка качалки, фиг. 2 - кинематическая схема станка качалки. Станок-качалка (фиг. 1) содержит стойку 1, одноплечий балансир 2, шарнирно закрепленный на стойке 1, траверсу 3, шарнирно установленную на балансире 2, шатуны 4, кинематически связывающие траверсу 3 с кривошипами 5, и привод 6, служащий для вращения кривошипов 5. О - ось вращения кривошипов, О1 - ось вращения шатунов, О2 - ось качания траверсы, О3 - ось качания балансира, С4 - точка пересечения горизонтальной оси кривошипа с осью стойки, О5 - точка подвеса устьевого штока на балансире. А - переднее плечо балансира (фиг. 2), В - расстояние от оси качания балансира до оси вращения кривошипов по горизонтали, С - расстояние от оси качания балансира до оси вращения кривошипов по вертикали, D - расстояние от оси качания балансира до оси качания траверсы, Е - расстояние от оси качания балансира до оси вращения кривошипов. Станок-качалка выполнен со следующим соотношением размеров: D=Е, А:В:С =10:5:6. Работает станок-качалка следующим образом. При вращении приводом 6 кривошипов 5 (по часовой стрелке) балансир 2 занимает горизонтальное положение, как показано на фиг. 1, когда нагрузка на балансир 2 со стороны скважины становится максимальной. В этом положении плечо относительно оси качания О3 балансира 2 для усилия шатунов 4 также максимально. При повороте кривошипов 5 на угол 180° нагрузка на балансир 2 со стороны скважины близка к минимальной (происходит опускание вниз), плечо относительно оси О3 для усилия шатунов 4 также минимально. В обоих рассмотренных положениях кривошипов 5 достигается равномерное нагружение шатунов 4 и наиболее полное уравновешивание крутящих моментов на оси O1 вращения кривошипов 5, чем обеспечивается повышение долговечности станка-качалки и снижение расхода энергии при его работе. Пример конкретного выполнения Были проведены стендовые испытания опытного образца предлагаемого одноплечего станка качалки со следующими размерами основных его звеньев: переднее плечо балансира 5,8 м; расстояние от оси качания балансира до оси качания траверсы 4,53 м; расстояния от оси качания балансира до оси вращения кривошипов: по горизонтали - 2,9 м; по вертикали - 3,48 м. Замечаний в ходе проверки устройства станка-качалки не было. Результаты испытаний положительны и зафиксированы актом. В настоящее время одноплечий станок-качалка с указанным соотношением размеров находится в опытной промышленной эксплуатации.Формула изобретения
Станок-качалка, содержащий стойку, одноплечий балансир, траверсу, шатуны, кривошипы с противовесами, привод, отличающийся тем, что ось вращения кривошипов и ось качания траверсы расположены на одинаковом расстоянии от оси качания балансира, а отношение переднего плеча балансира к расстояниям от оси вращения кривошипов до оси качания балансира соответственно по горизонтали и вертикали выполнены в соотношении 10:5:6.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2NF4A Восстановление действия патента
Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.01.2011
Дата публикации: 27.01.2011