Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов
Формула / Реферат
1. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов, отличающийся тем, что имеет гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия, соединенный с опорной трубой (4), в которой предусмотрено устройство (5) для подачи и отвода масла, внутри опорной трубы (4) имеется дроссель, а на конце пробка с уплотнениями, закрывающая таким образом гидравлический цилиндр одностороннего действия (2), опирающийся на плиту (6), которая, в свою очередь, опирается на другую плиту (7), соединенную с конструкцией (8), имеющей на вершине опорное основание, а также снабженную раскосами (9) и одна из сторон (53) которой открыта, что облегчает монтаж и демонтаж бурильных труб, при этом гидроцилиндр (2) одностороннего действия установлен вертикально на вершине конструкции (8), и оба они - гидравлический цилиндр одностороннего действия и конструкция - установлены по вертикали водозаборной или нефтяной скважины (16), что в полной мере благоприятствует вертикальному перемещению штанги (17) при помощи штока (10), так как гидравлический цилиндр одностороннего действия в равной мере как и конструкция (8) находятся в центре тяжести, который является также местом приложения силы, производимой гидравлическим цилиндром одностороннего действия (2).
2. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.1, отличающийся тем, что имеет цилиндр одностороннего действия (2), поршень (3) с удлинением (19), в котором предусмотрены отверстия (20) для контроля масла, при этом когда шток опускается, удлинение (19) поршня входит внутрь опорной трубы (4), где проход сужается и масло вынуждено проходить через отверстия (20) в сторону штока (10), и по мере опускания отверстия закупориваются и все меньше остается открытых отверстий, через которые может проходить масло, в результате чего происходит постепенное и плавное замедление движения штока (10), когда шток (10) меняет направление движения, происходит обратный процесс, то есть при подъеме масло перетекает со стороны штока (10) через отверстия (20) на сторону рубашки гидравлического цилиндра (2) до тех пор, пока удлинение (19) поршня и отверстия не освобождаются, вследствие чего возникает сверхдавление, которое снимает патронный клапан (33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, ниже уплотнений (50), которые соприкасаются со штоком (10) и установлены в опорной трубе (4), образуя пробку, закрывающую гидравлический цилиндр (2), установлен элемент в форме стакана (25), соединенный с крышкой, закрывающей гидравлический цилиндр (2), внутренними прокладками (51), которые также соприкасаются со штоком (10) и служат для сбора при атмосферном давлении возможных утечек гидравлического масла через уплотнения (50) крышки, закрывающей гидравлический цилиндр (2), отличающийся также тем, что в стакане (25) имеется отверстие с патрубком в нижней части, но выше внутренних прокладок (51) для сбора при атмосферном давлении возможной утечки гидравлического масла через уплотнения (50), которое собирается в стакане (25) и через трубу (1) отводится в бак (18).
3. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.1, отличающийся тем, что имеет гидравлическую систему, а также электро-электронную систему: гидравлическая система характеризуется тем, что когда в гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия подается напор и давление масла, шток (10) втягивается, увлекая за собой насосную штангу (17), что между трубой (5) для подачи и отвода масла и насосом (24) установлен коллектор (39), где специальное устройство контролирует масло, отводя его из зоны функционирования штока (10), в этом коллекторе установлен патронный клапан 33 с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, который управляется двумя калиброванными отверстиями и электроклапаном (34) таким образом, что обесточенный электроклапан (34) остается открытым и пилотное масло проходит прямо через электроклапан в бак (18), при этом патронный клапан (33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем также остается открытым и через него проходит большой поток масла, которое подает насос (24) через патронный клапан (33) и регулятор переменного потока (35) в бак (18), причём, когда электроклапан (34) получает электрический сигнал, он перекрывает пилотаж, клапан патронного типа (33) с внутренним пилотажем и двойной амортизацией закрывается ввиду различия площадей сечения потока под действием пружины, когда площадь сечения больше и, соответственно, больше объем масла со стороны электроклапана (34), эта сторона заполняется маслом, которое контролируется калиброванным отверстием клапана (33) патронного типа с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, вследствие чего он закрывается медленно и плавно без гидравлического удара, направляя масло по трубе (5) в цилиндр (2), при этом шток (10) втягивается, осуществляя вертикальное движение по перемещению насосной штанги (17), при этом когда шток (10) заканчивает свой путь, электрический сигнал не поступает на электроклапан (34), и электроклапан подает команду открытия патронного клапана (33) с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, но пилотное масло контролируется калиброванным отверстием, находящимся в электроклапане (34), направляя пилотное масло в бак (18) и открывая клапан (33) патронного типа с внутренним пилотажем и двойной амортизацией мягко и без гидравлического удара, в связи с чем шток (10) опускается под действием силы тяжести, но под контролем регулятора (35) переменного потока, который отводит масло в бак (18), коллектор (39) характеризуется тем, что в нем установлен датчик (32) давления, регулирующий давление, который в случае излишнего давления в гидравлическом цилиндре (2), например при заклинивании возвратно-поступательного насоса, посылает электрический сигнал на электронную карту, которая служит для пуска и защиты двигателя, и сразу же его останавливает коллектор (39), характеризуется также тем, что в нем установлен регулятор (36) переменного потока за счет отвода масла, который при помощи открытия или закрытия замедляет или ускоряет при подъеме скорость штока (10), приводя в соответствие давление нагрузке гидравлического цилиндра и, тем самым, рабочему моменту двигателя, регулятор переменного потока (36) отводит масло в фильтр (37), затем оно проходит через охладитель (38) и после охлаждения вновь возвращается в бак (18).
4. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.3, отличающийся тем, что в электро-электронной системе для пуска электронасоса (24) используется программирующий таймер (RE) в сочетании с электронной картой для пуска и защиты двигателей, которая может управляться на расстоянии следующим образом: когда программирующий таймер при помощи контакта замыкает положение дистанционного управления электронной карты, электронная карта запускает двигатель, когда электронасос (24) запущен и работает на полных оборотах без гидравлической нагрузки, так как патронный клапан (33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, а, следовательно, и электроклапан (34), имеет пилотаж открытым, контакт с задержкой времени электронной карты начинает отсчёт, и через несколько секунд начинает проходить электрический ток, то есть подается гидравлическая нагрузка в гидросистему и в гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия благодаря автоматике трех фотоэлементов (26, 27, 28) с лазерным лучом, укомплектованных соответствующими зеркалами (29, 30, 31), реле с двумя разомкнутыми контактами (K1, K2) и катушке (EL) электроклапана (34), управляющего пилотажем патронного гидроклапана (33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, при этом три фотоэлемента (26, 27, 28), испускающие лазерный луч и два из которых (27, 28) имеют контакты (C1, C2) открытые, а один (26) имеет закрытый контакт (С3), получают электрический ток с контакта с выдержкой времени электронной карты, при этом фотоэлементы (26, 27, 28) расположены вдоль одной из сторон конструкции (8), а зеркала (29, 30, 31) расположены соответственно напротив каждого из фотоэлементов на противоположной стороне конструкции таким образом, что шток (10) гидравлического цилиндра, имеющий шайбу (42) большхую диаметра, чем диаметр штока, когда он проходит между пучками лазерного луча, эта шайба их рассекает, причём когда электронасос (24) запущен, но еще не имеет гидравлической нагрузки, шток находится в выдвинутом и в самом нижнем положении, первый, нижний фотоэлемент (28) дает начало откачке, в этом положении фотоэлемент находится напротив шайбы (42), которая прерывает лазерный луч, так как шайба (42) находится между фотоэлементом (28) и зеркалом (31), она замыкает контакт первого, нижнего фотоэлемента, возбуждает катушку реле с двумя контактами (К1, К2), которые замыкаются, и это реле блокируется замкнутым контактом (С3) третьего, верхнего фотоэлемента и собственным контактом реле (К2), другой контакт (К1) реле направляет электроток на катушку (EL) электроклапана (34), управляющего гидропилотажем, и закрывает его, а вместе с тем посредством калиброванного отверстия и большей площади сечения постепенно, плавно, без гидравлического удара закрывает клапан (33) патронного типа с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, направляя масло в гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия, при этом шток (10) этого цилиндра начинает подниматься и таким образом начинается откачка, когда шайба (42) оказывается напротив третьего верхнего фотоэлемента (26), она прерывает лазерный луч третьего фотоэлемента, размыкает контакт (С3) и обесточивает реле (K1, K2), то есть размыкает его контакт (С3) и, следовательно, электроклапана (34) и направляет масло в бак (18) при помощи калиброванного отверстия плавно и без гидравлического удара, открывая патронный клапан (33) с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, при этом клапан направляет масло из гидравлического цилиндра (2) и масло из насоса (24) через коллектор (39) и регулятор (35) переменного потока и контроль спуска штока (10) в бак (18), вместе с этим начинается спуск штока (10), когда шайба (42) оказывается на высоте второго или среднего фотоэлемента (27), находящегося немного выше первого, то есть нижнего фотоэлемента (28), она пересекает луч лазера, то есть замыкает его контакт, и повторяется операция с электрической и гидросистемой, описанная на примере первого или нижнего фотоэлемента (28), то есть происходит повторяющееся вертикальное движение вверх-вниз, похожее на волчок.
5. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.1, отличающийся тем, что в конструкции (8) одна из её сторон (53) открыта, то есть не имеет раскосов, что благоприятствует с этой стороны монтажу и демонтажу бурильных труб (14) следующим способом: на конце штока (10) устанавливается фланец (46) или другое механическое средство сцепления, которые, в свою очередь, крепятся на трубу, вновь устанавливаемую или удаляемую из колонны откачивающих труб, затем приводится в движение гидравлическая система силой гидравлического цилиндра (2), и шток (10) поднимает или опускает колонну (14) насосных труб без необходимости использовать кран для монтажа и демонтажа системы, сторона, противоположная открытой стороне конструкции (8), характеризуется тем, что сверху донизу устанавливается направляющий профиль (43), имеющий полоз с подшипниками и горизонтальный фланец (45), который крепится на конце штока (10), при этом когда шток (10) приводится в движение при рабочем подъеме или спуске, при монтаже или демонтаже бурильной колонны, он увлекает с собой горизонтальный фланец (46), закрепленный на его конце, а горизонтальный фланец, в свою очередь, полоз (44), который скользит по направляющему профилю (43), все это позволяет избежать при монтаже или демонтаже трубы из бурильной колонны (14) с открытой стороны искривления штока, так как шток получает боковые усилия, но несмотря на всю его длину, комплект из направляющего профиля (43), полоза (44) и горизонтального фланца (46) удерживает шток хорошо закрепленным и всегда в вертикальном положении, даже несмотря на воздействие боковых усилий.
6. Сальник (13), уплотняющий насосную штангу (17), отличающийся тем, что не допускает утечки откачиваемой жидкости через верхнюю часть штанги (17), и для этого установлен элемент в форме стакана (41) с отверстием и патрубком в нижней части насосной штанги для сбора и отвода возможных утечек жидкости через сальник (13), которая либо помещается в сосуд, либо вновь возвращается в скважину, в основании сальника (13) или в верхней части последней трубы бурильной колонны установлены фланцы (40) с анкерными креплениями (40), которые присоединены к крюкам (40), закреплённым в земле или в цементном основании, что позволяет таким способом держать под контролем усилие, возникающее в колонне труб, откачивающих жидкость, в связи с работой насосной установки.
Текст
1 Цель изобретения Настоящее изобретение касается штангового приводного механизма для возвратнопоступательных насосов. Он состоит из конструкции в виде усеченной пирамиды, при этом усеченная вершина пирамиды служит опорой для гидравлического цилиндра одностороннего действия, вместе с этим гидравлическим цилиндром одностороннего действия движется система штанг, необходимая для работы возвратнопоступательного насоса, расположенного в скважине, который оказывает давление на откачиваемую жидкость (воду или нефть). Благодаря этому механизму достигается большая точность и устойчивость в центре тяжести и приложения тягового усилия, так как центр тяжести и прилагаемого усилия находится в одной и той же точке, что позволяет увеличить длину пробега насосной штанги. Эти особенности дают возможность упростить конструкцию машины. Предшествующий уровень техники При эксплуатации нефтяных скважин на больших глубинах известен так называемый балансирный метод движения штанги, основанный на принципе рычага (метод насосакачалки), благодаря которому вращательное движение при помощи редукторов и шатунов превращается в прямолинейное движение, перемещая, таким образом, штангу, которая приводит в действие откачивающий насос, установленный в скважине. Балансир, учитывая его габариты, точку опоры и приложения сил, создает ограничения как в отношении прилагаемой силы, так и длины пробега насосной штанги. Предлагаемое здесь изобретение позволяет решить эту задачу более простым способом, чем метод насоса-качалки. Новизна предлагаемого метода состоит в том, что сила, прилагаемая к насосной штанге,равно как и к ее перемещению, находится в одном и том же центре тяжести. Описание изобретения Предлагаемый в настоящем изобретении приводной штанговый механизм для возвратнопоступательных насосов состоит из конструкции в виде усеченной пирамиды, где на усеченной вершине пирамиды вертикально установлен гидравлический цилиндр одностороннего действия. Пирамидальная конструкция и гидравлический цилиндр устанавливаются по вертикали и по центру водозаборной или нефтяной скважины, в результате чего сила, генерируемая цилиндром для перемещения насосной штанги,находится в том же центре тяжести, что позволяет сообщить насосной штанге значительно большую длину пробега и скорость и получить больший объем производства жидкости в одно и то же рабочее время. Наоборот, при использовании метода насоса-качалки сила прилагается 2 на конец балки, описывающей дугу по окружности, с закрепленным на нем эластичным канатом, который соединен с насосной штангой. Таким образом ограничивается длина пробега штанги, а также сила, прилагаемая к штанге. В предлагаемой новой системе движение генерируется силовой гидроустановкой, включающей двигатель, приводящий в движение масляный насос, который через коллектор сообщает напор и давление; в коллекторе установлен клапан патронного типа с двойной амортизацией и внутренним "пилотажем", а в этом клапане установлен электромагнитный пилотный клапан, который контролирует клапан патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем. Ниже дается описание различных операций, осуществляемых штанговым приводным механизмом для возвратно-поступательных насосов при их эксплуатации. Описание работы электрической и гидравлической системы Когда механизм выключен и необходимо привести его в действие, это осуществляется при помощи электровыключателя, который вместе с программирующим таймером и электронной картой для запуска двигателей включает гидравлический электронасос. После того как двигатель запущен и работает на полных оборотах электронная карта посылает электрический синхросигнал на три фотоэлемента, укомплектованные соответствующими зеркалами и, так как шток гидравлического цилиндра выдвинут,в его нижней части находится значительно большая по диаметру, чем шток, шайба, которая рассекает электронный сигнал первого фотоэлемента, т.е. самого нижнего, замыкает его контакт и посылает электрический сигнал на два электрореле, которые срабатывают, а один из двух контактов активирует и закрывает пилотный (управляющий) электроклапан патронного клапана с двойной амортизацией и внутренним пилотажем. Эти реле блокируются верхним фотоэлементом с замкнутым контактом; в результате шток начинает подниматься вверх, т.е. втягиваться, и когда шайба штока достигает верхнего фотоэлемента, она пересекает луч фотоэлемента, размыкает его контакт, и шток под воздействием силы тяжести начинает опускаться вниз, отключая оба электрореле и отсекая электрический сигнал и открывая электроклапан управления и, следовательно, открывая также клапан патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем; таким образом масло из гидравлического цилиндра одностороннего действия и гидравлического насоса направляется через коллектор и клапан патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем в бак, при этом весь процесс контролируется регулятором переменного потока. Благодаря программированию таймера,система может работать в автоматическом ре 3 жиме все время, которое потребуется, причем программирующий таймер осуществляет включение и отключение электроэнергии в системе,т.е. включает и отключает работу системы. Шток начинает опускаться вниз с большой скоростью, но под постоянным контролем регулятора переменного потока, когда шток почти полностью выдвинут и удлинение поршня входит во взаимодействие с дросселем в опорной трубе гидравлического цилиндра одностороннего действия. Удлинение поршня располагается таким образом, что одно полое пространство находится между самим удлинением и штоком и другое полое пространство находится между удлинением поршня и рубашкой гидравлического цилиндра одностороннего действия. В удлинении поршня имеются отверстия, пропускающие масло таким образом, что когда удлинение поршня входит в дросселирование, отверстия закрываются и тем самым происходит плавное и постепенное замедление движения штока. А при подъеме штока удлинение поршня освобождает отверстия и таким образом происходит плавное ускорение движения. Ввиду того, что реверсирование штока при подъеме происходит очень быстро, а отверстия в удлинении поршня закрыты в результате дросселирования, то образуется избыточное давление, которое устраняется благодаря клапану патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем. Краткое описание чертежей Для лучшего понимания изложенного в настоящем описании изобретения прилагаются чертежи штангового приводного механизма для возвратно-поступательных насосов, иллюстрирующие наиболее существенные аспекты изобретения. Фиг. 1 изображает общий вид спереди штангового приводного механизма для возвратно-поступательных насосов. На чертеже представлены гидравлический цилиндр одностороннего действия с соединительными плитами, установленный вертикально на конструкции с раскосами, соединительный элемент штока и системы штанг, сальник, труба для подачи и отвода масла, комплект трех фотоэлементов с зеркалами, стакан для сбора возможных утечек масла при атмосферном давления через прокладки гидравлического уплотнения штока, анкерные крепления отводной трубы жидкости из скважины, зажимное устройство для удержания напорного трубопровода откачиваемой жидкости и труба крепи скважины. Фиг. 2 изображает вид в разрезе гидравлического цилиндра одностороннего действия. На чертеже видно, что поршень цилиндра имеет удлинение с рядом отверстий. Это удлинение не соприкасается ни со штоком, ни с рубашкой гидравлического цилиндра, которые отделены от него соответствующими полыми пространствами. 4 На чертеже также представлена опорная труба гидравлического сосуда и закрывающая его пробка, диаметр внутренней части которой меньше диаметра рубашки гидравлического цилиндра, по которому движется шток в момент дросселирования, где помещается удлинение гидравлического поршня с отверстиями, закрытыми только с наружной стороны, т.е. со стороны, обращенной к рубашке цилиндра, и пропускающими масло лишь через отверстия к штоку при его движении вниз. Фиг. 3 представляет управление гидравлической и электрической системы штангового приводного механизма для возвратнопоступательных насосов, состоящей из: двигателя, нагнетательного насоса масла, масляного бака, охладителя, фильтра, двух регуляторов переменного потока масла, гидравлического цилиндра одностороннего действия, электрического датчика давления, коллектора, клапана патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем с соответствующим пилотным электроклапаном, двух электрореле,комплекта из трех фотоэлементов с зеркалами,электронной карты, плавкого предохранителя,программирующего таймера, контактов датчика давления, поплавкового уровня масла в масляном баке и электроклапана. Фиг. 4 изображает общий вид спереди, позволяющий представить операцию по удалению или установке нагнетательных труб по откачке жидкости, с возвратно-поступательным насосом внутри скважины и той же гидросистемой. Описание предпочтительного варианта реализации изобретения Из прилагаемых чертежей и принятых цифровых обозначений видно, что механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов, согласно фиг. 1, состоит из гидравлического цилиндра 2 одностороннего действия, имеющего в своей верхней части устройство 1 для поступления и оттока воздуха, сообщенное с трубой, в которой предусмотрен стакан 25, расположенный на манжете гидроизоляции штока 10. Труба 1 сообщена с масляным баком 18 (фиг. 3), так как воздух внутри него отфильтрован и, кроме того,пропитан маслом, что позволяет смазывать уплотнения поршня 3 гидравлического цилиндра одностороннего действия (фиг. 2). На фиг. 1 видно, что гидравлический цилиндр 2 установлен на опорной трубе 4, имеющей устройство 5 подачи и удаления масла. Опорная труба 4, в свою очередь, опирается на плиту 6, которая, в свою очередь, опирается на другую плиту 7, соединенную с конструкцией 8. Конструкция 8 с раскосами 9 и гидравлический цилиндр 2 одностороннего действия со своим штоком 10 соединены со штангой с шарнирной головкой 11, а шарнирная головка, в свою очередь, сцеплена с вилкой-зажимом 12, 5 которая, в свою очередь, имеет резьбовое соединение с насосной штангой 17. Выше вилки-зажима 12 находится шайба 42, которая при подъеме и спуске штанги 10 пересекает электронный луч комплекта фотоэлементов 26, 27, 28 с соответствующими зеркалами 29, 30, 31. Весь этот комплекс установлен на вертикали и по центру водозаборной или нефтяной скважины 16. На штанге 17 предусмотрен сальник 13,позволяющий избежать утечек откачиваемой жидкости через высокую часть штанги 17, направляя жидкость по трубе 14. Труба 14, по которой жидкость отводится из скважины, крепится двумя фланцами 40, которые, в свою очередь, крепятся зажимным устройством 15. В сальнике 13 предусмотрено выходное устройство 41, по которому собираются и отводятся возможные утечки воды или нефти, образующиеся в сальнике 13. Далее на фиг. 1 представлены фланцы 40 с отверстиями и креплениями к цементному блоку для противодействия усилиям, возникающим при откачке. На фиг. 2 видно, что гидравлический цилиндр 2 одностороннего действия имеет поршень 3 с удлинением 19 и полым пространством, отделяющим его от рубашки гидравлического цилиндра 2 одностороннего действия, и другим полым пространством между штоком 10 и удлинением 19 поршня. В этом удлинении 19 имеется ряд отверстий 20 и когда в конце движения вниз удлинение 19 входит внутрь опорной трубы 4 происходит дросселирование и перекрывается масло, оно может проходить только через отверстия 20 и направляется в полость между штоком 10 и удлинением 19 поршня, т.е. по мере того, как удлинение 19 поршня входит в дросселирование опорной трубы 4, отверстия закрываются и происходит очень плавное замедление движения штока 10, так как в начале движения вниз шток опускается с большой скоростью в связи с тем, что он опускается под действием силы тяжести и вес штанги тянет его вниз. Движение штока 10 вниз также осуществляется очень плавно, так как при подъеме отверстия 20 освобождаются, и масло направляется в сторону рубашки гидравлического цилиндра 2 одностороннего действия, образуется избыточное давление, которое устраняется благодаря клапану 33 (фиг. 3) патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем. Труба 5 подачи и отвода масла также соединена с коллектором 39 (фиг. 3) и с трубой 4,которая служит опорой для гидравлического цилиндра 2 одностороннего действия. На фиг. 3 представлена гидравлическая и электрическая система и их основные компоненты. Она состоит из гидравлического цилиндра 2 одностороннего действия с воздухозабор 001692 6 ником 1, ведущим в бак 18. Гидравлический цилиндр 2 одностороннего действия соединен с коллектором 39 через трубу 5 подачи и отвода масла, а также соединен с датчиком 32 давления, который регулируется и устанавливается для того, чтобы посылать электрический сигнал,когда имеет место избыточное давление, вызванное заклиниванием возвратно-поступательного насоса, находящегося внутри скважины, и останавливать электронасос 24. В коллекторе 39 установлен клапан 33 патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, который работает очень плавно, так как имеет двойную амортизацию,отводя и перекрывая масло из трубы 5 и электронасоса 24. В этом клапане 33 с двойной амортизацией и внутренним пилотажем встроен пилотный электроклапан 34, который контролирует клапан патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем. В клапане 33 патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем установлен также регулятор 35 переменного потока, который замедляет движение штока 10 вниз, направляя масло в бак 18. В коллекторе 39 имеется также другой регулятор 36 переменного потока - для ускорения и замедления, который контролирует скорость штока 10 при подъеме. Этот регулятор 36 отводит масло, направляя его в масляный фильтр 37,который, в свою очередь, направляет масло в охладитель 38, а после охлаждения масло поступает в бак 18. Стакан 25 снабжен внутренней резьбой 47,которая входит на наружную резьбу 48 опорной трубы 4 гидравлического цилиндра 2 одностороннего действия, которая за счет резьбовой посадки регулирует направляющую трубу 49,оказывая давление на герметизирующие прокладки 50 штока 10. В нижней части стакана 25 предусмотрено уплотнение 51, которое также предупреждает при атмосферном давлении возможные утечки гидравлического масла через прокладку 50, направляя масло по патрубку трубы 1 в бак 18. В стакане 25 имеется также в нижней части скребок 52 для чистки штока 10. Электрическая автоматика (фиг. 3) для управления двигателя и гидросистемы состоит из программного таймера RE, который по заданной программе запускает и останавливает электронасос 24. Комплект из трех фотоэлементов C1, C2,С 3 с соответствующими зеркалами, реле K1, K2,электроклапан EL, датчик давления Р и поплавковый уровень В служат для выполнения следующей электрической операции по запуску электроклапана 34, который при помощи собственного пилотажа запускает патронный клапан 33 с двойной амортизацией и внутренним пилотажем. 7 Автоматическое управление осуществляется, когда программный таймер RE замыкает свой контакт и запускает пусковой двигатель электронасоса 24. Когда дизельный двигатель работает на полных оборотах, замыкается установленный с задержкой времени контакт и посылает электрический сигнал на фотоэлемент С 3, контакт которого замкнут и посылает электрический сигнал на контакты фотоэлементовC1, C2 и на контакт реле K1, K2. Так как шток 10 выдвинут, то шайба 42 (фиг. 1) пересекает луч фотоэлемента 28 (фиг. 1), замыкая его контакт C1 и возбуждая катушку индуктивности реле K1, K2, которые замыкают контакты C1,C2, K1, K2, возбуждая катушку индуктивностиEL электроклапана 34, который закрывает внутренний пилотаж клапана 33 патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем и закрывает также клапан патронного типа с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, который направляет масло по трубе 5 в гидравлический цилиндр 2 одностороннего действия. В результате шток 10 начинает подниматься вверх и когда шайба 42 достигает луча фотоэлемента 26 (фиг. 1), она разрезает луч и открывает контакт С 3, т.е. снимается возбуждение с катушек реле K1, K2 и катушка EL электроклапана 34 открывает свой внутренний пилотаж и,в свою очередь, пилотаж патронного клапана 33 с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, который открывается, направляя масло через регулятор 35 потока в бак 18, в результате чего шток 10 начинает опускаться вниз. Когда шайба 42 достигает уровня фотоэлемента 27 (фиг. 1), она рассекает луч и вновь начинается подъем штока 10 и повторяется описанный выше процесс на примере фотоэлемента 28 (фиг. 1), т.е. шток движется вверх-вниз попеременно. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов, отличающийся тем, что имеет гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия,соединенный с опорной трубой (4), в которой предусмотрено устройство (5) для подачи и отвода масла, внутри опорной трубы (4) имеется дроссель, а на конце пробка с уплотнениями,закрывающая таким образом гидравлический цилиндр одностороннего действия (2), опирающийся на плиту (6), которая, в свою очередь,опирается на другую плиту (7), соединенную с конструкцией (8), имеющей на вершине опорное основание, а также снабженную раскосами(9) и одна из сторон (53) которой открыта, что облегчает монтаж и демонтаж бурильных труб,при этом гидроцилиндр (2) одностороннего действия установлен вертикально на вершине конструкции (8), и оба они - гидравлический ци 001692 8 линдр одностороннего действия и конструкция установлены по вертикали водозаборной или нефтяной скважины (16), что в полной мере благоприятствует вертикальному перемещению штанги (17) при помощи штока (10), так как гидравлический цилиндр одностороннего действия в равной мере как и конструкция (8) находятся в центре тяжести, который является также местом приложения силы, производимой гидравлическим цилиндром одностороннего действия (2). 2. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.1, отличающийся тем, что имеет цилиндр одностороннего действия (2), поршень(3) с удлинением (19), в котором предусмотрены отверстия (20) для контроля масла, при этом,когда шток опускается, удлинение (19) поршня входит внутрь опорной трубы (4), где проход сужается, и масло вынуждено проходить через отверстия (20) в сторону штока (10), и по мере опускания отверстия закупориваются и все меньше остается открытых отверстий, через которые может проходить масло, в результате чего происходит постепенное и плавное замедление движения штока (10), когда шток (10) меняет направление движения, происходит обратный процесс, то есть при подъеме масло перетекает со стороны штока (10) через отверстия(20) на сторону рубашки гидравлического цилиндра (2) до тех пор, пока удлинение (19) поршня и отверстия не освобождаются, вследствие чего возникает сверхдавление, которое снимает патронный клапан (33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, ниже уплотнений (50), которые соприкасаются со штоком (10) и установлены в опорной трубе (4),образуя пробку, закрывающую гидравлический цилиндр (2), установлен элемент в форме стакана (25), соединенный с крышкой, закрывающей гидравлический цилиндр (2), внутренними прокладками (51), которые также соприкасаются со штоком (10) и служат для сбора при атмосферном давлении возможных утечек гидравлического масла через уплотнения (50) крышки, закрывающей гидравлический цилиндр (2), отличающийся также тем, что в стакане (25) имеется отверстие с патрубком в нижней части, но выше внутренних прокладок (51) для сбора при атмосферном давлении возможной утечки гидравлического масла через уплотнения (50), которое собирается в стакане (25) и через трубу (1) отводится в бак (18). 3. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.1, отличающийся тем, что имеет гидравлическую систему, а также электроэлектронную систему: гидравлическая система характеризуется тем, что когда в гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия подается напор и давление масла, шток (10) втягивается, увлекая за собой насосную штангу (17), 9 что между трубой (5) для подачи и отвода масла и насосом (24) установлен коллектор (39), где специальное устройство контролирует масло,отводя его из зоны функционирования штока(10), в этом коллекторе установлен патронный клапан 33 с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, который управляется двумя калиброванными отверстиями и электроклапаном (34) таким образом, что обесточенный электроклапан (34) остается открытым и пилотное масло проходит прямо через электроклапан в бак (18), при этом патронный клапан (33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем также остается открытым и через него проходит большой поток масла, которое подает насос (24) через патронный клапан (33) и регулятор переменного потока (35) в бак (18), причем, когда электроклапан (34) получает электрический сигнал, он перекрывает пилотаж,клапан патронного типа (33) с внутренним пилотажем и двойной амортизацией закрывается ввиду различия площадей сечения потока под действием пружины, когда площадь сечения больше и, соответственно, больше объем масла со стороны электроклапана (34), эта сторона заполняется маслом, которое контролируется калиброванным отверстием клапана (33) патронного типа с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, вследствие чего он закрывается медленно и плавно без гидравлического удара, направляя масло по трубе (5) в цилиндр(2), при этом шток (10) втягивается, осуществляя вертикальное движение по перемещению насосной штанги (17), при этом, когда шток (10) заканчивает свой путь, электрический сигнал не поступает на электроклапан (34), и электроклапан подает команду открытия патронного клапана (33) с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, но пилотное масло контролируется калиброванным отверстием, находящимся в электроклапане (34), направляя пилотное масло в бак (18) и открывая клапан (33) патронного типа с внутренним пилотажем и двойной амортизацией мягко и без гидравлического удара, в связи с чем шток (10) опускается под действием силы тяжести, но под контролем регулятора (35) переменного потока, который отводит масло в бак (18), коллектор (39) характеризуется тем,что в нем установлен датчик (32) давления, регулирующий давление, который в случае излишнего давления в гидравлическом цилиндре(2), например при заклинивании возвратнопоступательного насоса, посылает электрический сигнал на электронную карту, которая служит для пуска и защиты двигателя, и сразу же его останавливает коллектор (39), характеризуется также тем, что в нем установлен регулятор (36) переменного потока за счет отвода масла, который при помощи открытия или закрытия замедляет или ускоряет при подъеме скорость штока (10), приводя в соответствие давление нагрузке гидравлического цилиндра и, тем са 001692 10 мым, рабочему моменту двигателя, регулятор переменного потока (36) отводит масло в фильтр (37), затем оно проходит через охладитель (38) и после охлаждения вновь возвращается в бак (18). 4. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.3, отличающийся тем, что в электро-электронной системе для пуска электронасоса (24) используется программирующий таймер (RE) в сочетании с электронной картой для пуска и защиты двигателей, которая может управляться на расстоянии следующим образом: когда программирующий таймер при помощи контакта замыкает положение дистанционного управления электронной карты, электронная карта запускает двигатель, когда электронасос(24) запущен и работает на полных оборотах без гидравлической нагрузки, так как патронный клапан (33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, а, следовательно, и электроклапан (34), имеет пилотаж открытым, контакт с задержкой времени электронной карты начинает отсчт, и через несколько секунд начинает проходить электрический ток, то есть подается гидравлическая нагрузка в гидросистему и в гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия благодаря автоматике трех фотоэлементов(26, 27, 28) с лазерным лучом, укомплектованных соответствующими зеркалами (29, 30, 31),реле с двумя разомкнутыми контактами (K1,K2) и катушке (EL) электроклапана (34), управляющего пилотажем патронного гидроклапана(33) с двойной амортизацией и внутренним пилотажем, при этом три фотоэлемента (26, 27,28), испускающие лазерный луч и два из которых (27, 28) имеют контакты (C1, C2) открытые,а один (26) имеет закрытый контакт (С 3), получают электрический ток с контакта с выдержкой времени электронной карты, при этом фотоэлементы (26, 27, 28) расположены вдоль одной из сторон конструкции (8), а зеркала (29, 30, 31) расположены соответственно напротив каждого из фотоэлементов на противоположной стороне конструкции таким образом, что шток (10) гидравлического цилиндра, имеющий шайбу (42) большего диаметра, чем диаметр штока, когда он проходит между пучками лазерного луча, эта шайба их рассекает, причем, когда электронасос(24) запущен, но еще не имеет гидравлической нагрузки, шток находится в выдвинутом и в самом нижнем положении, первый, нижний фотоэлемент (28) дает начало откачке, в этом положении фотоэлемент находится напротив шайбы(42), которая прерывает лазерный луч, так как шайба (42) находится между фотоэлементом(28) и зеркалом (31), она замыкает контакт первого, нижнего фотоэлемента, возбуждает катушку реле с двумя контактами (К 1, К 2), которые замыкаются, и это реле блокируется замкнутым контактом (С 3) третьего, верхнего фотоэлемента и собственным контактом реле (К 2), 11 другой контакт (К 1) реле направляет электроток на катушку (EL) электроклапана (34), управляющего гидропилотажем, и закрывает его, а вместе с тем посредством калиброванного отверстия и большей площади сечения постепенно, плавно, без гидравлического удара закрывает клапан (33) патронного типа с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, направляя масло в гидравлический цилиндр (2) одностороннего действия, при этом шток (10) этого цилиндра начинает подниматься и таким образом начинается откачка, когда шайба (42) оказывается напротив третьего верхнего фотоэлемента(26), она прерывает лазерный луч третьего фотоэлемента, размыкает контакт (С 3) и обесточивает реле (K1, K2), то есть размыкает его контакт (С 3) и, следовательно, электроклапана (34) и направляет масло в бак (18) при помощи калиброванного отверстия плавно и без гидравлического удара, открывая патронный клапан (33) с внутренним пилотажем и двойной амортизацией, при этом клапан направляет масло из гидравлического цилиндра (2) и масло из насоса(24) через коллектор (39) и регулятор (35) переменного потока и контроль спуска штока (10) в бак (18), вместе с этим начинается спуск штока(10), когда шайба (42) оказывается на высоте второго или среднего фотоэлемента (27), находящегося немного выше первого, то есть нижнего фотоэлемента (28), она пересекает луч лазера,то есть замыкает его контакт, и повторяется операция с электрической и гидросистемой,описанная на примере первого или нижнего фотоэлемента (28), то есть происходит повторяющееся вертикальное движение вверх-вниз, похожее на волчок. 5. Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов по п.1, отличающийся тем, что в конструкции (8) одна из е сторон (53) открыта, то есть не имеет раскосов, что благоприятствует с этой стороны монтажу и демонтажу бурильных труб (14) следующим способом: на конце штока(10) устанавливается фланец (46) или другое механическое средство сцепления, которые, в свою очередь, крепятся на трубу, вновь устанавливаемую или удаляемую из колонны отка 001692 12 чивающих труб, затем приводится в движение гидравлическая система силой гидравлического цилиндра (2), и шток (10) поднимает или опускает колонну (14) насосных труб без необходимости использовать кран для монтажа и демонтажа системы, сторона, противоположная открытой стороне конструкции (8), характеризуется тем, что сверху донизу устанавливается направляющий профиль (43), имеющий полоз с подшипниками и горизонтальный фланец (45),который крепится на конце штока (10), при этом, когда шток (10) приводится в движение при рабочем подъеме или спуске, при монтаже или демонтаже бурильной колонны, он увлекает с собой горизонтальный фланец (46), закрепленный на его конце, а горизонтальный фланец,в свою очередь, полоз (44), который скользит по направляющему профилю (43), все это позволяет избежать при монтаже или демонтаже трубы из бурильной колонны (14) с открытой стороны искривления штока, так как шток получает боковые усилия, но несмотря на всю его длину,комплект из направляющего профиля (43), полоза (44) и горизонтального фланца (46) удерживает шток хорошо закрепленным и всегда в вертикальном положении, даже несмотря на воздействие боковых усилий. 6. Сальник (13), уплотняющий насосную штангу (17), отличающийся тем, что не допускает утечки откачиваемой жидкости через верхнюю часть штанги (17), и для этого установлен элемент в форме стакана (41) с отверстием и патрубком в нижней части насосной штанги для сбора и отвода возможных утечек жидкости через сальник (13), которая либо помещается в сосуд, либо вновь возвращается в скважину, в основании сальника (13) или в верхней части последней трубы бурильной колонны установлены фланцы (40) с анкерными креплениями(40), которые присоединены к крюкам (40), закреплнным в земле или в цементном основании, что позволяет таким способом держать под контролем усилие, возникающее в колонне труб, откачивающих жидкость, в связи с работой насосной установки.
МПК / Метки
МПК: F04B 47/04
Метки: вертикального, штанги, возвратно-поступательных, механизм, тягового, движения, насосов
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-1692-mehanizm-tyagovogo-vertikalnogo-dvizheniya-shtangi-dlya-vozvratno-postupatelnyh-nasosov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Механизм тягового вертикального движения штанги для возвратно-поступательных насосов</a>
Предыдущий патент: Мебельная перегородка
Следующий патент: Конструкция сборной винтовой металлической сваи
Случайный патент: Диметоморф в качестве антидота для пестицидов с фитотоксическими эффектами