Предохранительная муфта погружной насосной установки

Авторы патента:

E21B34 - Клапанные устройства для буровых скважин (в системах циркуляции бурового раствора E21B 21/10; превенторы E21B 33/06; устройства для регулирования потока добываемой жидкости или газа E21B 43/12; клапаны вообще F16K)

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для предохранения погружной насосной установки в аварийной ситуации, связанной с появлением противовращения приводного вала, возникающего, например, от избыточного давления газо-жидкостной среды, находящейся в пространстве за трубой колонны в скважине. Технический результат заключается в исключении в аварийной ситуации соединения вала насоса с валом протектора погружной насосной установки и обеспечения при этом передачи крутящего момента в другом направлении. Указанный результат достигается тем, что предохранительная муфта погружной насосной установки содержит корпус с двумя полумуфтами, подпружиненными относительно корпуса и поджатыми друг к другу с возможностью контактирования рабочими торцевыми поверхностями, на которых равномерно по окружности расположены зубья, с возможностью передачи вращения в одном направлении, соответствующим вращению вала насоса, при этом полумуфты установлены на концах валов насоса и протектора и связаны с ними посредством шлицевых соединений. 2 з.п. ф-лы, 3 илл.

В существующем нефтедобывающем оборудовании известны различные устройства, исключающие возможность появления аварийной ситуации, в частности системы перепуска жидкостной среды, газов и их смесей из пространства за трубой колонны в погружной насосной установке. В частности, известен клапан внутрискважинный, содержащий корпус, запорный орган в виде шарика и тарированной пружины, каналы и сквозное отверстие для монтажа клапана на колонне, в корпусе расположена сквозная полость для перемещения запорного органа, запорный элемент которого выполнен в форме полого болта с фаской в нижней части, а фиксирующий элемент шарика запорного органа изготовлен в виде полой корзины (RU №33155 U1, публ. 2003).

Недостатком его является ограниченные технические возможности и сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей, повышенными габаритами, и как следствие низкой надежностью в эксплуатации перепускного клапана.

Учитывая, что известные решения являются объектами другого назначения и касаются конструкции перепускного клапана, формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности функционирования насосной установки за счет исключения передачи крутящего момента в направлении, обратном направлению вращения вала насоса, а также повышение надежности при одновременном уменьшении массы, габаритов и себестоимости установки. Технический результат заключается в исключении в аварийной ситуации соединения вала насоса с валом протектора погружной насосной установки и обеспечения при этом передачи крутящего момента в другом направлении.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата предохранительная муфта погружной насосной установки содержит корпус с двумя полумуфтами, подпружиненными относительно корпуса и поджатыми друг к другу с возможностью контактирования рабочими торцевыми поверхностями, на которых равномерно по окружности расположены зубья, с возможностью передачи вращения в одном направлении, соответствующем

вращению вала насоса, при этом полумуфты установлены на концах валов насоса и протектора и связаны с ними посредством шлицевых соединений.

Возможны и другие варианты выполнения полезной модели, согласно которым необходимо, чтобы:

- зубья в количестве от 6 до 18 штук были бы равномерно расположены по торцевой поверхности и имели бы в поперечной плоскости форму неправильного треугольника с двумя острыми и одним тупым углами, при этом вершины зубьев выполнены скошенными;

- корпус был бы выполнен в виде втулки с кольцевым буртиком, внутри которой расположены полумуфты, при этом между буртиком и полумуфтой размещена пружина, а с другой стороны корпуса установлен съемный ограничитель в виде стопорного кольца.

Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображен привод погружной насосной установки в сборе с предохранительной муфтой;

на фиг.2 изображен продольный разрез муфты;

на фиг.3 - поперечный разрез в тангенциальном направлении зуба полумуфты.

Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков технического результата.

Согласно полезной модели муфта (фиг.1, 2, 3) состоит из корпуса 1, в котором расположены с возможностью перемещения полумуфты 2 и 3, подпружиненные пружиной 4 относительно корпуса 1, прижатые торцевыми поверхностями 5, 6 друг к другу, и ограничены в осевом направлении ограничителем перемещения, выполненным в виде стопорного кольца 7. На торцевых поверхностях 5 и 6 соответственно полумуфт 2 и 3 равномерно по окружности расположены зубья 8, с возможностью передачи вращения в одном направлении, соответствующим вращению вала насоса, при этом полумуфты 2 и 3 установлены на концах 9 и 10 валов насоса и протектора и связаны с ними посредством шлицевых соединений 11.

Количество зубьев 8 в зависимости от передаваемого крутящего момента выбирают из диапазона 6 до 18 зубьев, которые равномерно расположенных по торцевой поверхности.

Зубья 8 в поперечной плоскости имеют форму неправильного треугольника с двумя острыми и одним тупым углами, при этом вершины зубьев 8 выполнены скошенными 13. Длина гипотенузы треугольника определяется количеством зубьев 8, равномерно расположенных по длине окружности, напротив гипотенузы расположен тупой угол.

В одном из вариантов корпус 1 предохранительной муфты выполнен в виде втулки с кольцевым буртиком 14, внутри которой расположены полумуфты 2 и 3, при этом между буртиком 14 и полумуфтой 3 размещена пружина 4, а с другой стороны корпуса установлен съемный ограничитель в виде стопорного кольца 7.

Предохранительная муфта погружной насосной установки работает следующим образом.

Предохранительную муфту устанавливают между приводным и ведомым валами соответственно насоса и протектора погружной насосной установки, в том месте, где необходимо обеспечить вращение ведомого вала, т.е. вала протектора, только в одну сторону. При вращении вала 9 насоса, последний через шлицевое зацепление приводит во вращение полумуфту 2. При этом в режиме передачи крутящего момента, т.е. при правильном направление вращения вала 9 насоса, полумуфты 2 и 3 своими зубьями 8 входят во взаимное зацепление и вращение передается от вала 9 через одну из полумуфт другой полумуфте и далее через шлицевое соединение 11 ведомому валу, т.е. валу 10 протектора. В аварийной ситуации. Т.е. в режиме обратного вращения полумуфты 2 и 3 выходят из взаимного зацепления и проскальзывают одна относительно другой. Вращение в этом случае не передается.

Применение полезной модели наиболее эффективно в условиях минимальных радиальных размеров, а именно в системах работы погружного скважинного оборудования.

1. Предохранительная муфта погружной насосной установки, содержащая корпус с двумя полумуфтами, подпружиненными относительно корпуса и поджатыми друг к другу с возможностью контактирования рабочими торцевыми поверхностями, на которых равномерно по окружности расположены зубья, с возможностью передачи вращения в одном направлении, соответствующим вращению вала насоса, при этом полумуфты установлены на концах валов насоса и протектора и связаны с ними посредством шлицевых соединений.

2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что зубья в количестве от 6 до 18 штук равномерно расположены по торцевой поверхности и имеют в поперечной плоскости форму неправильного треугольника с двумя острыми и одним тупым углами, при этом вершины зубьев выполнены скошенными.

3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде втулки с кольцевым буртиком, внутри которой расположены полумуфты, при этом между буртиком и полумуфтой размещена пружина, а с другой стороны корпуса установлен съемный ограничитель в виде стопорного кольца.