RU2090781C1

RU2090781C1 - Pumping unit

Info

Publication number: RU2090781C1
Application number: RU94038406A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Буянов; Ю.В. Петров; Н.А. Павлов; Г.Н. Дмитриевский
Original assignee: Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения"
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1997-09-20
Also published as: RU94038406A

Abstract

FIELD: drives of sucker-rod pumps in operation of oil wells. SUBSTANCE: pumping unit includes electric motor 2 with reduction gear 3, walking beam 4 with head 5 and offset crank mechanism; each crank of this mechanism has cavity "a" with holes 7. Geometric axis I-I is located at angle of about 6 deg to crank axis. Crank 6 is connected with connecting rod 7 by means of pin made in form of slider 9 with inclined surface "б" which is in contact with one inclined surface "в" of cavity. Slope of these surfaces is about 9 deg relative to slider axis "II-II" and is directed towards axis "III-III" of connecting rod. Pin is secured by means of taper pin 10 located in taper half-holes 11 and 12 made in surfaces opposite to contact surfaces of slider and crank. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности, к приводам скважинных штанговых насосов, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин. The invention relates to the field of oil industry, in particular, to actuators of sucker rod pumps, and can be used in the operation of oil wells.

Известен станок-качалка "Продюссер П" фирмы "American Int" (см. каталог станков-качалок фирмы "American Int", 1992-93, с. 12). Known rocking machine "Producer P" of the company "American Int" (see the catalog of rocking machines of the company "American Int", 1992-93, p. 12).

Этот станок-качалка содержит электропривод с редуктором, кривошипно-шатунный механизм, узел соединения шатуна с кривошипом, имеющим полость и отверстия, геометрическая ось которых образует угол с осью кривошипа, а также балансир с головкой. Узел соединения кривошипа с шатуном выполнен в виде пальца, установленного в шатуне на подшипниковой опоре, и крепежных элементов для фиксирования его в одном из отверстий кривошипа. This rocking machine contains an electric drive with a gearbox, a crank mechanism, a connecting unit for a connecting rod with a crank having a cavity and holes, the geometric axis of which forms an angle with the axis of the crank, and also a balancer with a head. The connection node of the crank with the connecting rod is made in the form of a finger installed in the connecting rod on the bearing support, and fasteners for fixing it in one of the holes of the crank.

Размещение отверстий под углом к оси кривошипа значительно улучшает геометрию станка-качалки, позволяя использовать больший угол поворота кривошипа (≈186^o) для полезной работы станка, обеспечивая движение головки балансира вверх.Placing the holes at an angle to the axis of the crank significantly improves the geometry of the rocking machine, allowing you to use a larger angle of rotation of the crank (≈186 ^o ) for useful work of the machine, ensuring the movement of the balance head up.

Однако, выполнение узла соединения шатуна с кривошипом не позволит расширить диапазон числа ходов простым увеличением числа отверстий при уменьшении шага между ними, т.к. это приведет к ослаблению этого сечения кривошипа. Напряженное состояние пальца шатуна, работающего на изгиб, диктует выполнение отверстий на кривошипе с шагом, большим диаметра пальца. However, the implementation of the connection node of the connecting rod with the crank will not allow to expand the range of the number of strokes by simply increasing the number of holes while decreasing the pitch between them, because this will lead to a weakening of this section of the crank. The stress state of the finger of the connecting rod, working on bending, dictates the holes on the crank with a step greater than the diameter of the finger.

Из известных станков-качалок наиболее близким по технической сущности является станок-качалка, описанный в патенте США N 4505162, кл. 74-41, опубл. 19.03.85. Of the known rocking machines, the closest in technical essence is the rocking machine described in US patent N 4505162, CL. 74-41, publ. 03/19/85.

Этот станок-качалка содержит установленные на раме электродвигатель с редуктором, балансир с головкой, дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм и узел соединения кривошипа с шатуном. This rocking machine contains an electric motor with a reducer mounted on the frame, a balancer with a head, a de-axial crank mechanism and a junction of the crank with the connecting rod.

Каждый из кривошипов механизма имеет трапецеидальную полость с продольным сквозным пазом, геометрическая ось которого образует угол с осью кривошипа. Each of the cranks of the mechanism has a trapezoidal cavity with a longitudinal through groove, the geometric axis of which forms an angle with the axis of the crank.

Узел соединения кривошипа с шатуном представляет собой палец в шатуне, выполненный в виде расположенного в полости кривошипа ползуна, имеющего наклонные поверхности, контактирующие с наклонными поверхностями трапецеидальной полости и цилиндрическое отверстие. В узле соединения предусмотрен крепежный элемент в виде цилиндрического пальца, установленного в упомянутом отверстии ползуна и в сквозном пазу. От продольного смещения ползун удерживается силами трения наклонных поверхностей и усилием затяжки цилиндрического пальца. The connection node of the crank with the connecting rod is a finger in the connecting rod, made in the form of a slider located in the cavity of the crank, having inclined surfaces in contact with the inclined surfaces of the trapezoidal cavity and a cylindrical hole. A fastening element in the form of a cylindrical pin mounted in the said hole of the slide and in the through groove is provided in the connection node. From longitudinal displacement, the slider is held by the friction forces of the inclined surfaces and the tightening force of the cylindrical finger.

Такое выполнение узла соединения позволит расширить диапазон числа ходов, т. к. обеспечивает возможность перемещения ползуна в полости на любое расстояние, даже сравнительно малое. This embodiment of the connection node will allow you to expand the range of the number of moves, because it provides the ability to move the slider in the cavity at any distance, even relatively small.

Однако выполнение узла соединения не обеспечивает точной соосной установки ползунов в сквозных полостях двух кривошипов, что приводит к перекосам шатунов при смене длины хода подвески. However, the implementation of the connection node does not provide accurate coaxial installation of the sliders in the through cavities of the two cranks, which leads to distortions of the connecting rods when changing the suspension stroke length.

Кроме того, величина силы, достаточной для удержания ползуна от смещения, ограничена углом наклона, коэффициентом трения наклонных поверхностей, а также усилием затяжки и диаметром болтов, что при нагружении пальца шатуна большими усилиями приведет к перекосам в четырехзвенном кривошипном механизме, ухудшая динамику станка-качалки. In addition, the amount of force sufficient to keep the slide from shifting is limited by the angle of inclination, the friction coefficient of the inclined surfaces, as well as the tightening force and the diameter of the bolts, which, when loading the connecting rod finger with large forces, will cause distortions in the four-link crank mechanism, worsening the dynamics of the rocking machine .

Задачей настоящего изобретения является создание станка-качалки, обеспечивающего надежность работы при широком диапазоне числа ходов. The objective of the present invention is to provide a rocking machine, ensuring reliability with a wide range of strokes.

Поставленная задача достигается тем, что в станке-качалке, содержащем электродвигатель с редуктором, балансир с головкой, дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм, каждый из кривошипов которого имеет трапецеидальную полость, геометрическая ось которой расположена под углом к оси кривошипа, и узел соединения кривошипа с шатуном в виде пальца шатуна, представляющего собой ползун, расположенный в полости кривошипа и выполненный с наклонной поверхностью, соприкасаемой с одной из наклонных поверхностей трапецеидальной полости, и крепежного элемента ползуна, согласно изобретению, каждый из кривошипов снабжен расположенными в полости соосно ее геометрической оси отверстиями под крепежный элемент ползуна, выполненный в виде конусного пальца, а соприкасаемые наклонные поверхности ползуна и кривошипа выполнены с уклоном к оси ползуна, направленным в сторону оси шатуна, при этом на противоположных упомянутым поверхностях ползуна и кривошипа выполнены конические полуотверстия под конусный палец, являющиеся продолжением отверстий кривошипа. The task is achieved by the fact that in a rocking machine containing an electric motor with a reducer, a balancer with a head, a deaxial crank mechanism, each of the cranks of which has a trapezoidal cavity, the geometric axis of which is located at an angle to the axis of the crank, and the junction of the crank with the connecting rod in the form of a connecting rod finger, which is a slider located in the crank cavity and made with an inclined surface in contact with one of the inclined surfaces of the trapezoid cavity, and fasteners of the slider element, according to the invention, each of the cranks is provided with openings for the slider mounting element located in the cavity coaxially with its geometric axis, made in the form of a conical pin, and the contacting inclined surfaces of the slider and crank are made with a slope to the slider axis directed towards the connecting rod axis, while on the opposite surfaces of the slider and crank, conical half-holes are made for the conical pin, which are a continuation of the crank holes.

Такое конструктивное выполнение станка-качалки обеспечит точную установку ползунов, несущих палец шатуна, в кривошипах и жесткую их фиксацию для разных длин ходов, что позволит повысить надежность работы станка-качалки. Such a design of the rocking machine will ensure the precise installation of the sliders carrying the connecting rod pin in the cranks and their rigid fixation for different stroke lengths, which will improve the reliability of the rocking machine.

Это достигается за счет выполнения и расположения в полостях кривошипов соосных отверстий, соответствующих величинам ходов, и установки в них конусных пальцев узлов соединения упомянутых ползунов, что позволит исключить перекосы ползунов при настройке стана на определенную длину хода. This is achieved by performing and arranging in the cavities of the cranks of the coaxial holes corresponding to the stroke values, and installing the cone fingers of the connection points of the said sliders in them, which will allow avoiding the warping of the sliders when setting up the mill for a certain stroke length.

Причем, вследствие выполнения ползуна и полости кривошипа согласно формуле изобретения обеспечивается жесткое запирание ползуна после настройки конусным пальцем по типу "ласточкина хвоста". Moreover, due to the execution of the slider and the cavity of the crank according to the claims, a rigid locking of the slider after adjustment with a cone finger according to the dovetail type is provided.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 изображен станок-качалка, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2.To explain the invention, a specific embodiment of the invention is given below with reference to the accompanying drawings, in which:
in FIG. 1 shows a rocking machine, general view; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 section BB in FIG. 2.

Станок-качалка содержит установленные на раме 1 электродвигатель 2 с редуктором 3, балансир 4 с головкой 5 и дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм. The rocking machine contains an electric motor 2 mounted on the frame 1 with a gearbox 3, a balancer 4 with a head 5 and a deaxial crank mechanism.

Каждый из кривошипов 6 упомянутого механизма имеет трапецеидальную полость "а" и выполненные в ней отверстия 7. Причем геометрическая ось I-I полости, на которой расположены отверстия 7, размещена под углом ≈6^o к оси кривошипа. Кривошип 6 соединяется с шатуном 8 механизма с помощью пальца в шатуне, выполненного в виде расположенного в полости кривошипа ползуна 9 с наклонной поверхностью "б", соприкасаемой с одной из наклонных поверхностей "в" полости "а". Уклон этих поверхностей составляет, например, около 9^o к оси ползуна II-II, и направлен в сторону оси шатуна III-III. Фиксация ползуна обеспечивается конусным пальцем 10, расположенным в конических полуотверстиях 11, 12, предусмотренных соответственно в ползуне и кривошипе. Полуотверстия выполнены на поверхностях, противоположных соприкасаемым поверхностях ползуна и кривошипа.Each of the cranks 6 of the mentioned mechanism has a trapezoidal cavity "a" and holes 7 made therein. Moreover, the geometric axis of the second cavity, on which the holes 7 are located, is placed at an angle of ≈6 ^o to the axis of the crank. The crank 6 is connected to the connecting rod 8 of the mechanism using a finger in the connecting rod, made in the form of a slider 9 located in the cavity of the crank with an inclined surface "b" in contact with one of the inclined surfaces "in the" cavity "a". The slope of these surfaces is, for example, about 9 ^o to the axis of the slider II-II, and is directed towards the axis of the connecting rod III-III. The locking of the slider is provided by a conical pin 10 located in the conical half-openings 11, 12 provided respectively in the slider and crank. The half-holes are made on surfaces opposite to the contacting surfaces of the slide and crank.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Для соединения нижней головки каждого из шатунов 8 с кривошипами 6 ползун 9, выполняющий функции пальца шатуна, устанавливается в полости "а" кривошипа до сопряжения наклонных поверхностей "б" и "в" ползуна и полости кривошипа. А конусный палец 10 в зависимости от выбранной длины хода штока вставляется в одно из отверстий 7 кривошипа между коническими поверхностями полуотверстий 11 и 12 до полного сопряжения контактирующих поверхностей и затягивается. To connect the lower head of each of the connecting rods 8 with the cranks 6, the slider 9, which acts as the connecting rod finger, is installed in the cavity “a” of the crank until the inclined surfaces “b” and “c” of the crank and the cavity of the crank are mated. And the conical pin 10, depending on the selected stroke length of the rod, is inserted into one of the crank holes 7 between the conical surfaces of the half-holes 11 and 12 until the contact surfaces are completely mated and tightened.

Предложенный станок-качалка по сравнению с известными позволяет повысить надежность работы при широком диапазоне числа ходов за счет обеспечения соосной настройки шатунов и жесткой фиксации узла соединения шатуна с кривошипом. The proposed rocking machine in comparison with the known ones allows to increase the reliability of operation with a wide range of strokes due to the provision of coaxial adjustment of the connecting rods and rigid fixation of the connecting rod with the crank.

Claims

A rocking machine containing an electric motor with a reducer, a balancer with a head, a deaxial crank mechanism, each of the cranks of which has a trapezoidal cavity, the geometric axis of which is located at an angle to the axis of the crank, and the junction of the crank with the connecting rod in the form of a connecting rod finger, which is a slider located in the cavity of the crank and made with an inclined surface in contact with one of the inclined surfaces of the trapezoidal cavity, and the fastener of the slider, characterized in that each of the cranks is provided with openings located in the cavity coaxially with its geometric axis for the slider mounting element, made in the form of a conical pin, and the contacting inclined surfaces of the slider and crank are made with an angle to the slider axis directed towards the connecting rod axis, while on the opposite mentioned surfaces of the slider and the crank made conical half-holes under the conical pin, which are a continuation of the holes of the crank.