RO117558B1

RO117558B1 - Mecanism de frânare a prăjinilor de pompare

Info

Publication number: RO117558B1
Application number: RO98-00728A
Authority: RO
Inventors: Edward Grenke
Original assignee: Edward Grenke
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2002-04-30
Also published as: DE19581945B4; DE19581945T1; BR9510639A; CA2232175C; HU219961B; AU3467395A; NO323270B1; US6152231A; NO981134D0; CA2232175A1; NO981134L; HUT78067A; WO1997010437A1

Abstract

Invenţia se referă la un mecanism de frânare a prăjinilor de pompare, utilizat în industria producătoare de petrol, pentru siguranţa lucrului cu pompe centrifuge de sapă. Mecanismul de frânare a prăjinilor de pompare, conform invenţiei, asigură evitarea eliberării bruşte a energiei de torsiune înmagazinată în garnitura de prăjini de pompare, prin aceea că este alcătuit dintr-un element de acţionare (10), aflat în legătură cu un prim arbore rotativ (12) ce acţionează un arbore secund rotativ (16), aflat în legătură cu o pompă de fluid (40) şi un arbore principal (30), care susţine şi roteşte capătul superior al garniturii de prăjini de pompare (34). Legătura arborelui secund rotativ (16) cu pompa de fluid (40) se face printr-un rezervor (20) de fluid ce comunică cu o conductă de admisie (44), care face să comunice fluidul din rezervor (20) cu refularea pompei de fluid (40) preluând, în mod controlat, energia înmagazinată în garnitura de prăjini. Pompa de fluid (40) este prevăzută cu nişte mijloace de control (48) astfel încât execută acţiunea de pompare a fluidului împotriva unei rezistenţe determinate de reglajul supapei de control (46).

Description

RO 117558 B

Invenția de față se referă la un mecanism de frânare a prăjinilor de pompare, utilizat în industria producătoare de petrol, pentru siguranța lucrului cu pompe centrifuge de sapă, în particular, în cazul opririi sau al căderii tensiunii.

Este cunoscut un echipament de sonde de petrol, prevăzut cu o pompă de sapă, situ5 ată aproape sau la baza sondei forate, pompa fiind de tipul pompă convențională, cu piston, acționată de o garnitură de prăjini de pompare, acționată, la rândul ei, vertical de un troliu de pompare.

Este cunoscut, de asemenea, un echipament prevăzut cu niște pompe centrifuge cu cavități progresive. Aceste pompe centrifuge sunt potrivite pentru extracția petrolului brut cu 10 nisip și apă.

Din cauza adâncimii mari a unei sonde de petrol a momentului de torsiune, aplicat în capul garniturii de prăjini de pompare și a rezistenței pompei de la bază, poate avea loc înfășurarea garniturii de prăjini de pompare, ca un arc ce înmagazinează energia momentului de torisune. Atunci când există o întrerupere a alimentării sau o oprire din alt motiv, 15 această energie înmagazinată a momentului de torsiune, împreună cu energia creată de înălțimea coloanei de lichid pe pompă, trebuie eliberate. Fără nici un control al vitezei rotației inverse a garniturii de prăjini de pompare, intervin probleme serioase, și anume:

- motorul legat de garnitura de prăjini de pompare, prin intermediul unui reductor și al unui montaj cu roată de transmisie și roată de curea poate atinge viteze inverse, care 20 depășesc limitele de siguranță. Aceste viteze tind să deterioreze motorul și pot chiar provoca explozia acestuia;

- una sau amândouă roțile de curea pot atinge viteze care să depășească limitele de rezistență ale acestora;

- la configurațiile de antrenare, la care prăjina lustruită este extrudată peste partea 25 superioară a mecanismului de antrenare, porțiunea proeminentă se poate încovoia și rupe, iar porțiunea ruptă și îndepărtată va fi, apoi, aruncată departe de instalație, datorită forței centrifuge;

- fără o formă de frânare, garnitura de prăjini de pompare se poate decupla, rezultatul fiind că garnitura de prăjini se poate decupla, rezultatul fiind faptul că garnitura de prăjini de 30 pompare și pompa vor fi pierdute în gaura de sondă.

Este cunoscută publicația WO-88/07126, în care este prezentat un sistem de pompare, prevăzut cu o pompă de sapă, ce are un rotor care este rotit la capătul inferior al unei garnituri de prăjini de pompare, al cărei capăt superior este rotit, la rândul lui, de energia momentului de torsiune provenită de la un prim element de acționare, și la care energia de 35 torsiune este înmagazinată în garnitura de prăjini de pompare, în timpul funcționării. Este prevăzut un mecanism de frânare pentru a evita o eliberare bruscă a energiei de torsiune din garnitura de prăjini de pompare, la oprire sau la întreruperea alimentării. Mecanismul de frânare, menționat, implică o carcasă ce adăpostește o frână centrifugă cu contragreutăți, care iau contact, prin fricțiune, cu pereții carcasei, atunci când viteza de rotație atinge un 40 nivel suficient de ridicat, astfel frânând rotația axului.

Este cunoscut, de asemenea, și brevetul US 4797075 care prezintă o pompă de sondă cu cavități progresive, cu o frână pentru depășirea de viteză normală pentru a proteja cutia de viteze de rotații inverse. O sursă de energie rotește un arbore de intrare al cutiei de viteze, care, prin intermediul unei transmisii în unghi drept, acționează o garnitură de prăjini 45 de pompare, care se extinde în josul pompei. O frână centrifugă este montată pe arborele de intrare. Dacă pompa se blochează, sursa de energie va transmite energia prăjinilor, răsucindu-le până când sursa de energie își atinge limita. Când prăjinile încep să se desfășoare, frâna centrifugă va fi conectată pentru a disipa energia și a reduce viteza de rotație inversă.

RO 117558 Β • · .; Este cunoscut brevetul GB 2210931, în care este prezentat un sistem de frânare al unui motor care are o pompă cu roți dințate, absorbitoare de energie, care include un orificiu 50 de refulare din care trece petrolul către un alezaj de ieșire, prin intermediul unei deschideri controlate de un piston. Atunci când este necesară frânarea, o supapă de manevră este închisă, iar presiunea crește într-un alezaj în spatele pistonului, prin intermediul alezajului din capul pistonului. Presiunea în spatele pistonului este controlată de o supapă reglabilă de presiune și acționează pe o suprafață mai mare a pistonului, decât suprafața deschiderii. 55

Astfel, deschiderea este redusă pentru a crește presiunea de ieșire a petrolului și, prin urmare, momentul de torsiune de frânare. Presiunea maximă de ieșire este dirijată de o supapă limitatoare.

< Mecanismul de frânare a prăjinilor de pompare, conform invenției, asigură evitarea țt, eliberării bruște a energiei de torsiune înmagazinată în garnitura de prăjini de pompare la 60 ₍ oprirea sau la întreruperea alimentării.

Mecanismul de frânare a prăjinilor de pompare, conform invenției, este caracterizat prin aceea că elementul de acționare se află în legătură cu un prim arbore rotativ, ce acțio4? nează, prin niște roți de curea și niște curele, un arbore secund rotativ, aflat în legătură cu o pompă de fluid și un arbore principal,care susține și rotește capătul superior al garniturii 65 de prăjini de pompare, iar arborele secund rotativ este montat la elementul de acționare, astfel încât se poate roti într-un raport constant de viteză de rotație și sens față de capătul superior al garniturii de pompare, iar legătura cu pompa de fluid se face printr-un rezervor de fluid, ce comunică cu o conductă de admisie, care face să comunice fluidul din rezervor cu refularea pompei de fluid, ce este prevăzută cu o supapă de control, pentru reglarea cur- 70 gerii și cu niște mijloace de control, de tipul cuplaj de depășire conectate cu pompa de fluid astfel încât, atunci când capătul superior al garniturii de prăjini de pompare se rotește în direcția corespunzătoare funcționării normale a pompei de fund, nu se execută acțiunea de pompare către pompa de fluid, dar atunci când capătul superior al garniturii de prăjini de pompare se rotește în direcția opusă celei corespunzătoare funcționării normale a pompei, 75 pompa de fluid execută acțiunea de pompare a fluidului din rezervorul menționat, afară din și, apoi, înapoi în acesta, împotriva unei rezistențe determinate de reglajul supapei de control, astfel încât energia înmagazinată în garnitura de prăjini este disipată în mod controlat; mijloacele de control, de tipul cuplaj de depășire, menționate, leagă arborele secund rotativ de pompa de fluid, astfel încât cuplajul se face numai când garnitura de prăjini de pompare 80 se rotește în sens invers; arborele secund rotativ acționează arborele principal, prin angrenarea unor roți dințate, una fixată de arborele secund rotativ și una fixată de arborele principal, :^: iar piesele elementelor rotative, ce susțin roțile dințate sunt localizate în rezervorul menționat, iar fluidul din rezervor este fluid hidraulic; într-o variantă de realizare, arborele secund rotativ acționează arborele principal, printr-un lanț care angrenează cu două roți de lanț, una 85 fixată de arborele secund rotativ, iar cealaltă fixată de arborele principal, lanțul și elementele rotative care poartă roțile de lanț sunt localizate în rezervorul menționat.

Prin aplicarea invenției, se obține avantajul că energia înmagazinată în garnitura de prăjini de pompare este disipată într-un mod controlat la oprire sau la întreruperea alimentării. 90 î Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 și 2, care reprezintă:

- fig. 1, vedere laterală și secțiune longitudinală, printr-un mecanism de frânare a prăjinilor de pompare, atașat la o garnitură de prăjini de pompare;

- fig.2, vedere laterală și secțiune longitudinală a mecanismului de frânare a prăjinilor 95 de pompare, conform invenției.

RO 117558 Β

Mecanismul de frânare a prăjinilor de pompare, conform invenției, este alcătuit, așa cum se poate observa în fig.1, dintr-un element de acționare 10, prevăzut cu un prim arbore rotativ 12, ce poartă o roată de curea 14, aliniată cu o altă roată de curea 18, pusă în legă100 tură cu un arbore secund rotativ 16. Niște curele 19 fac legătura între roțile de curea 14 și 18. Arborele secund rotativ 16 este un arbore alungit, paralel cu primul arbore vertical 12, și care se extinde printr-un rezervor 20, care este deschis la un capăt superior 22, către atmosferă și include doi pereți laterali 24, vizibil numai unul în fig.1, și doi pereți de capăt 26. Un perete inferior 28, delimitează la partea inferioară, rezervorul 20, iar arborele secund 105 rotativ 16 trece prin peretele inferior 28, dar este etanșat pentru a se preveni scurgerea.

De asemenea, rezervorul 20 este prevăzut, la interior, cu un arbore principal 30 de acționare, care este susținut pentru rotație de o carcasă de etanșare 32. Arborele principal 30 de acționare este adaptat pentru a susține, de la capătul superior, o garnitură de prăjini de pompare 34 care se extinde în interiorul sondei. Arborele principal 30 de acționare trece 110 prin peretele inferior 28 al rezervorului 20, și este etanșat corespunzător pentru a preveni scurgerea.

Rezervorul 20, într-o alcătuire preferată, este umplut aproximativ la 2/3 cu un fluid hidraulic 36.

în interiorul rezervorului 20, arborele secund rotativ 16 și arborele principal 30 sunt 115 interconenctați la o poziție, reprezentată în figuri de un dreptunghi cu linie întreruptă, prin niște roți dințate 37, una fixată de arborele secund 16 și una fixată de arborele principal 30, iar piesele elementelor rotative ce susțin roțile dințate 37 sunt localizate în interiorul rezervorului 20. într-o variantă, arborele secund rotativ 16 și arborele principal 30 poartă, fiecare, câte o transmisie cu pinion, cele două transmisii angrenându-se în așa fel, încât raportul de 120 rotație între cei doi arbori 16 și 30 rămâne constant, cu arborii rotindu-se în direcții opuse.

într-o altă variantă, un pinion de lanț este prevăzut pe fiecare din arborii 16 și 30, împreună cu un lanț ce face contact cu ambele roți de lanț, lanțul și elementele rotative care poartă roțile de lanț sunt localizate în rezervorul 20. în acest caz, arborii 16 și 30 se vor roti în aceeași direcție.

125 Așa cum se poate observa în fig.2, o pompă de fluid 40 comunică, pe partea de aspirație, cu o țeavă de admisie 42, iar pe partea de refulare cu o țeavă de refulare 44. Localizată în țeava de refulare 44 este o supapă de control a curgerii 46, care poate fi reglată manual cu scopul de a determina rezistența la curgere prin țeava de refulare 44. Atât țeava de admisie 42 cât și țeava de refulare 44 comunică cu interiorul rezervorului 20, prin interme130 diul unor deschideri etanșate.

Fig.2 arată, schematic, faptul că arborele secund 16 este conectat la niște mijloace de control 48 de tipul cuplaj de depășire care, la rândul lui, este conectat cu niște cuplaje elastice 50, de un arbore de intrare 52 al pompei hidraulice 40.

Mijloacele de control 48, de tip cuplaj de depășire, numit și cuplaj “cu saboți”, trans135 mite puterea numai într-o direcție de rotație, dar alunecă atunci când se rotește în direcție opusă. în cazul prezent, cuplajul de depășire trimite puterea pompei de fluid 40, numai atunci când capătul superior al garniturii de prăjini de pompare 34 se rotește în direcția opusă celei care corespunde funcționării normale, așa cum se întâmplă la întreruperea alimentării sau la oprire. Totuși, atunci când garnitura de prăjini de pompare se rotește în direcția corespun140 zătoare funcționării normale a pompei de sapă, cuplajul alunecă și încetează să acționeze pompa de fluid 40.

în funcționare, atunci când pompa de sapă funcționează normal, direcția de rotație a arborelui secund 16 este în așa fel, încât nu este transmisă nici o rotație prin intermediul

Claims

RO 117558 Β cuplajului de depășire 48 către pompa de fluid 40 și, prin urmare, nu este pompat nici un fluid hidraulic în circuitul buclă, constituit din rezervorul 20 și țevile de admisie 42 și de refu- 145 lare 44.

Atunci când întregul sistem de pompare este oprit, din indiferent ce motiv, garnitura de prăjini de pompare 43 încearcă să se învârtă înapoi, pe măsură ce este eliberată energia momentului de torsiune. Aceasta va provoca rotirea arobrelui principal 30 care, la rândul lui, va roti arborele secund 16 prin intermediul angrenajului sau al roților de lanț. Pe timpul rotirii 150 înapoi a garniturii de prăjini de pompare 34, direcția de rotație a arborelui secund 16 acționează pompa de fluid 40 prin cuplajul de depășire 48, având ca rezultat scurgerea uleiului din rezervorul 20 prin țeava de admisie 42, și eliminarea lui prin supapa de control a curgerii 46 și în țeava de refulare 44.

Supapa de control a curgerii 46 este aleasă astfel încât, atunci când este practic des- 155 chisă complet, i se permite garniturii de prăjini de pompare 34 să se rotească invers, cu o viteză de rotație relativ redusă. Astfel, în cazul rotirii inverse, uleiul din rezervorul 20 este pompat continuu într-o buclă închisă de către pompa 40, bucla închisă conținând o restricție reglabilă sub forma supapei de control a curgerii 46.

La un capăt inferior 60 al carcasei unui puț de sondă forat, este prevăzut un stator 160 62 și un rotor 62 al unei pompe de sapă, o pompă de fluid 33 centrifugă volumetrică și un capăt inferior 66 al garniturii de prăjini de pompare 34.

Deși o alcătuire a acestei invenții a fost ilustrată în desenele însoțitoare și descrisă mai sus, va fi evident cunoscătorilor din domeniu că pot fi făcute schimbări și modificări în aceasta, fără îndepărtarea de la esența invenției, așa cum se stabilește în revendicările ane- 165 xate.

Revendicări

1. Mecanism de frânare a prăjinilor de pompare, utilizat pentru eliberarea lentă a 170 energiei înmagazinate în garnitura de prăjini de pompare, prin acționarea asupra unei garnituri de prăjini de pompare, prevăzută la capătul inferior cu o pompă de fund ce include un stator și un rotor, pusă în mișcare de rotație de un element de antrenare, ce asigură energia momentului de torsiune, pentru rotirea capătului superior al garniturii de prăjini, caracterizat prin aceea că elementul de acționare (10) se află în legătură cu un prim arbore rotativ (12) 175 ce acționează prin niște roți de curea (14 și 18) și niște curele (19) un arbore secund rotativ (16) aflat în legătură cu o pompă de fluid (40) și un arbore principal (30) care susține și rotește capătul superior al garniturii de prăjini de pompare (34), iar arborele secund rotativ (16) este montat la elementul de acționare (10), astfel încât se poate roti într-un raport constant de viteză de rotație și sens față de capătul superior al garniturii de pompare, iar legă- 180 tura cu pompa de fluid (40) se face printr-un rezervor (20) de fluid ce comunică cu o conductă de admisie (44), care face să comunice fluidul din rezervor (20) cu refularea pompei de fluid (40) ce este prevăzută cu o supapă de control (46) pentru reglarea curgerii și cu niște mijloace de control (48), de tipul cuplaj de depășire conectate cu pompa de fluid (40) astfel încât, atunci când capătul superior al garniturii de prăjini de pompare (34) se rotește 185 în direcția corespunzătoare funcționării normale a pompei de fund (33) nu se execută acțiunea de pompare către pompa de fluid (40), dar atunci când capătul superior al garniturii de prăjini de pompare (34) se rotește în direcția opusă celei corespunzătoare funcționării normale a pompei (33), pompa de fluid (40) execută acțiunea de pompare a fluidului din rezervorul (20) menționat, afară din și, apoi, înapoi în acesta, împotriva unei rezistențe de 190 determinate de reglajul supapei de control (46) astfel încât energia înmagazinată în garnitura de prăjini este disipată în mod controlat.

RO 117558 Β
2. Mecanism de frânare a prăjinilor de pompare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mijloacele de control (48), de tipul cuplaj de depășire, menționate, leagă arbo195 rele secund rotativ (16) de pompa de fluid (40), astfel încât cuplajul se face numai când garnitura de prăjini de pompare (34) se rotește în sens invers.
3. Mecanism de frânare a prăjinilor de pompare, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că arborele secund rotativ (16) acționează arborele principal (30), prin angrenarea unor roți dințate (37), una fixată de arborele rotativ secund (16) și una fixată de arborele 200 principal (30), iar piesele elementelor rotative ce susțin roțile dințate (37) sunt localizate în rezervorul (20), menționat, iar fluidul din rezervor este fluid hidraulic.
4. Mecanism de frânare a prăjinilor de pompare, conform revendicării 1, caracterizat cj prin aceea că, într-o variantă de realizare, arborele secund rotativ (16) acționează arborele principal (30), printr-un lanț care angrenează cu două roți de lanț, una fixată de arborele 205 secund rotativ (16), iar cealaltă fixată de arborele principal (30), lanțul și elementele rotative care poartă roțile de lanț sunt localizate în rezervorul (20), menționat.

q Președintele comisiei de examinare: ing. Eane Adrian

Examinator: ing. Comănescu Romița