Пускова муфта

Реферат: Пускова муфта, яка містить співвісно розташовані і сполучені в поперечному перерізі ведучу і ведену півмуфти, які складають гвинтову пару і встановлені відповідно на привідному валу і валу виконавчого механізму, причому ведуча півмуфта кріпиться на валу за допомогою рухомого в осьовому напрямку ковзного з'єднання, а всередині гвинтової пари передбачено осьовий зазор, рівний довжині холостого ходу ведучої півмуфти. UA 81540 U (12) UA 81540 U UA 81540 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обладнання для видобутку нафти, зокрема до елементів приводів для буріння, що використовуються у свердловині, і може знайти застосування в нафтовидобувній промисловості, а також у машинобудуванні як елемент приводу машин і механізмів. При експлуатації електрозаглибних гвинтових насосів виникає проблема пуску насоса у свердловині, обумовлена підвищеним тертям спокою в робочих органах, які складаються з погумованого статора і розташованого усередині нього металевого ротора. Особливо гостро дана проблема стоїть при повторних пусках гвинтових насосів внаслідок порушення геометрії зачеплення робочих органів під дією радіальних сил і перекошуючих моментів, деформування еластичної обкладки статора і набрякання еластомеру в середовищі нафтогазової суміші пластового флюїду. Незапуск свердловинної насосної установки супроводжується значними економічними втратами у зв'язку з необхідністю підйому на поверхню свердловинного насоса та електродвигуна, включаючи трудомісткі операції по підйому колони насосно-компресорних труб. Для забезпечення умов надійного пуску заглибний насос комплектується привідним асинхронним електродвигуном підвищеної потужності або дорогим вентильним електродвигуном. Альтернативним рішенням проблеми є застосування спеціальної пускової муфти, встановлюваної між валами електродвигуна і виконавчого механізму, що забезпечує можливість розгону електродвигуна до певної швидкості без навантаження з боку виконавчого механізму (насоса) або передачі крутного моменту, що перевищує момент на валу двигуна під час пуску. Відомо різні конструкції пускових муфт, що використовуються у свердловинних насосних установках. Відома муфта пускова заглибного насоса (патент РФ № 2292496, дата публ. 27.01.2007) гвинто-клинового типу, призначена для свердловинних нафтовидобувних насосів. Принцип роботи пускової муфти базується на поступальному переміщенні гайки (повзуна з рухомими упорами) по гвинтовій поверхні обертового ведучого вала в момент пуску електродвигуна. Рухомі упори, що знаходяться у зачепленні з прорізами і поздовжніми нерухомими упорами веденої півмуфти, утворюють клиновий механізм, який збільшує крутний момент на веденому валу на величину зворотно пропорційну куту нахилу прорізу. Недоліком гвинто-клинової пускової муфти є складність її конструкції, що збільшує витрати на виготовлення та експлуатацію даного вузла насосної установки. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, є кулачково-відцентрова муфта (Ратов А. М., Хейфец Я. С. Одновинтовые скважинные электронасосы в Советском Союзе и за рубежом. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979) для гвинтових заглибних насосів серії ЕГН. Вона складається з ведучої півмуфти з кулачками, стягнутими пружиною, і веденої півмуфти, встановленої на валу насоса, і забезпечує увімкнення насоса при максимальному крутному моменті електродвигуна відповідно до його механічної характеристики. Досягається це за рахунок висування кулачків, стягнутих пружиною, під дією відцентрової сили, відповідної певній частоті обертання, і зачеплення кулачків зі сполученою поверхнею вікон веденої півмуфти. При цьому зачеплення кулачків відбувається тільки в заданому напрямку обертання, що дозволяє використовувати такий пусковий пристрій також як обгінну муфту. Недоліком даної конструкції пускової муфти є залежність її працездатності від величини відцентрової сили (кутової швидкості привідного двигуна), оскільки зчеплення ведучої та веденої півмуфт відбувається тільки при досягненні розрахункової частоти обертання (близько 1000 об/хв.), що не дозволяє застосовувати муфту подібного типу в системах з регульованим електроприводом в широкому діапазоні зміни режимних параметрів. В основу корисної моделі поставлено задачу розширення функціональних можливостей і спрощення конструкції пускової муфти. Поставлена задача вирішується тим, що у пусковій муфті, яка містить співвісно розташовані і сполучені в поперечному перерізі ведучу і ведену півмуфти, які складають гвинтову пару і встановлені відповідно на привідному валу і валу виконавчого механізму, згідно з корисною моделлю ведуча півмуфта кріпиться на валу за допомогою рухомого в осьовому напрямку ковзного з'єднання, а всередині гвинтової пари передбачено осьовий зазор, рівний довжині холостого ходу ведучої півмуфти. Для можливості поступального переміщення (прямого холостого ходу) ведучої півмуфти при її початковому русі в момент розгону привідного вала ведуча півмуфта кріпиться на валу за допомогою рухомого в осьовому напрямку ковзного з'єднання, а всередині гвинтової пари передбачений осьовий зазор, рівний довжині холостого ходу ведучої півмуфти. Така конструкція 1 UA 81540 U 5 10 15 20 25 30 пускової муфти дозволяє використовувати її з моменту запуску двигуна та пристосовувати до роботи у широкому діапазоні зміни режимних параметрів. Для автоматичного здійснення зворотного ходу рухомих деталей муфти при зупинці електродвигуна ведучу півмуфту виконано підпружиненою, для чого всередині циліндричної розточки веденої півмуфти розташовано пружину стискання. Для зниження витрат на розробку і виготовлення муфти гвинтову пару може бути виконано у вигляді обойми (статора у гумовій оболонці) одногвинтової гідромашини і сердечника пресформи, що використовується при виготовленні даної обойми. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням. На фіг. наведено компонувальну схему насоса типу ЕГН з пусковою муфтою. Вал 1 електродвигуна обладнано шпонкою 2 для зчеплення з втулкою 4, яку сполучено з ротором 5 ковзною шпонкою 3, при цьому ротор 5 спирається на пружину 7. Статор 6 жорстко з'єднано з валом насоса 9, спорядженим шпонкою 8. Корисна модель працює наступним чином. При ввімкненні заглибного електродвигуна крутний момент на валу 1 через шпонку 2 передається на втулку 4, яка через ковзну шпонку 3 передає рух ротору 5. Оскільки сполучений із ротором 5 статор 6 жорстко з'єднаний з валом наcoca 9, який в свою чергу з'єднаний із загальмованим гвинтом насоса (не показано), то ротор 5 в початковій фазі здійснює поступальний рух усередині статора 6 (подібно до руху ходового гвинта в токарному верстаті). Долаючи опір пружини 7, ротор 5, хвостовик якого знаходиться в контакті з ковзною шпонкою 3, здійснює хід S до тих пір, поки його верхній торець не увійде в положення стику із внутрішнім упором статора 6. Після цього крутний момент, що виробляється заглибним електродвигуном, який набрав певну швидкість, передається на статор 6 і через шпонку 8 - на вал насоса 9, долаючи момент сил тертя в гвинті насоса. Після вимкнення заглибного електродвигуна пружина 7 повертає ротор 5 в початкове положення і система автоматично переходить в стан готовності до пуску. Гвинтову пару може бути представлено у вигляді багатозахідного гвинтового механізму з циклоїдальним профілем, число заходів z якого вибирається в залежності від необхідної довжини ходу ведучої півмуфти за один оберт вала: S1=zt, де t - хід гвинта (відстані між сусідніми вершинами гвинтової поверхні). Пропоновану корисну модель може бути відтворено на відомому устаткуванні за допомогою існуючих технологій. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 1. Пускова муфта, яка містить співвісно розташовані і сполучені в поперечному перерізі ведучу і ведену півмуфти, які складають гвинтову пару і встановлені відповідно на привідному валу і валу виконавчого механізму, яка відрізняється тим, що ведуча півмуфта кріпиться на валу за допомогою рухомого в осьовому напрямку ковзного з'єднання, а всередині гвинтової пари передбачено осьовий зазор, рівний довжині холостого ходу ведучої півмуфти. 2. Пускова муфта за п. 1, яка відрізняється тим, що ведучу півмуфту виконано підпружиненою, для чого всередині циліндричної розточки керованої півмуфти розташовано пружину стискання. 3. Пускова муфта за п. 1, яка відрізняється тим, що гвинтову пару виконано у вигляді багатозахідного гвинтового механізму з циклоїдальним профілем, число заходів якого вибирається в залежності від необхідної довжини ходу ведучої півмуфти за один оберт вала. 4. Пускова муфта за п. 3, яка відрізняється тим, що обойму гвинтової пари виконано з гумовим покриттям (з еластичною внутрішньою обкладкою). 5. Пускова муфта за пп. 3 і 4, яка відрізняється тим, що гвинтова пара складається з обойми (статора) одногвинтової гідромашини і сердечника прес-форми, що використовується при виготовленні обойми. 2 UA 81540 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3