CN101343990A - 滚珠螺旋传动抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚珠螺旋传动抽油机，包括电控箱、电动机、减速器和平衡装置，其特征是设有螺旋花键轴、四个锥齿轮和含有滚珠螺旋副和滚珠花键导轨副的滚珠螺旋传动装置，螺旋花键轴的外壁上设有花键直槽和螺旋槽，螺旋花键轴贯通穿过减速器箱体，四个锥齿轮安装在减速器箱体上，对称布置，相互啮合；螺旋花键轴上、下各设有一个滚珠螺旋副，上、下滚珠螺旋副之间设有一个滚珠花键副，滚珠螺旋副通过轴承和方向控制离合器轴向安装在锥齿轮的内孔中，滚珠花键副安装在减速器箱体内，螺旋花键轴的下端连接井口的光杆，螺旋花键轴的上端连接平衡装置。本发明结构科学合理，工作可靠、效率高、成本低，调整、维护方便简单。

Description

滚珠螺旋传动抽油机

技术领域

本发明涉及的是一种油田生产中使用机械采油方法时所采用的抽油机，属于采油机械技术领域。

背景技术

目前油田生产中使用众多的是以抽油机、抽油杆和抽油泵“三抽”为主的机械采油设备，使用的抽油机包括游梁平衡式抽油机、无游梁式抽油机(摩擦换向抽油机、直线电机抽油机等)。为了提高冲程、节能以及改善抽油机的结构特性和受力状态，多年来人们先后研制出前置式抽油机，气动平衡抽油机、异相型抽油机(双驴头)、弯游梁抽油机、调径变矩抽油机和杠铃游梁抽油机等。这些抽油机均利用四连杆机构将旋转运动转变为往复直线运动，通过钢丝绳拖拽抽油杆驱动柱塞泵举升原油，并没有解决游梁式抽油机的平衡效果差、曲柄轴净扭矩脉动大、传动链长机械传动效率低、“大马拉小车”和能耗高的缺点。直线电机抽油机虽在节能和效率方面高于游梁式抽油机，但是这种抽油机成本高，对直线电机的出力要求较高，防过载能力差，适应工况范围小，地面结构复杂，维修不便。摩擦换向抽油机由于钢丝绳及缠绕滚筒(或滚轮)因弹性变形存在着动力传递损失大、效率低，以及故障率和成本相对较高，钢丝绳工作寿命短等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有的抽油机存在的上述问题，消除举升液体时抽油杆上下往复运动是做的无用功，提高低产油井的举升效率，实现高效节能，提供一种效率高、成本低、工作可靠、调整方便、维护简单的滚珠螺旋传动抽油机。

本发明的技术方案是，滚珠螺旋传动抽油机，包括电控箱、电动机、减速器和平衡装置，其特征是设有螺旋花键轴、四个锥齿轮和含有滚珠螺旋副和滚珠花键导轨副的滚珠螺旋传动装置，螺旋花键轴的外壁上设有花键直槽和螺旋槽，螺旋花键轴贯通穿过减速器箱体，四个锥齿轮分别通过轴承固定在减速器箱体上，四个锥齿轮对称布置，相互啮合；螺旋花键轴设有滚珠螺旋副和滚珠花键导轨副，滚珠螺旋副通过轴承和方向控制离合器轴向安装在锥齿轮的内孔中，滚珠花键导轨副安装在减速器箱体内，螺旋花键轴的下端连接井口的光杆，螺旋花键轴的上端连接平衡装置。

所述的平衡装置由钢丝绳、支座、销轴、天轮、平衡重组成，钢丝绳的一端连接螺旋花键轴，另一端穿过天轮和平衡重相连接，天轮通过销轴固定在支座上。

所述的方向控制离合器的结构形式是机械离合器摩擦离合器、电磁离合器、液压离合器、气体离合器以及自控离合器。

所述的滚珠螺旋副包含螺旋花键轴、螺旋副滚珠和螺旋套，在螺旋套对应的螺旋花键轴上的螺旋槽内设置螺旋副滚珠。

所述的滚珠花键导轨副包含螺旋花键轴、花键滚珠和花键套，在花键套对应的螺旋花键轴上的花键直槽内设置花键滚珠。

电动机与减速器的输入轴之间是平带传动连接或V带传动连接或链条传动连接或联轴器直接连接。

本发明结构设计科学合理，生产制造容易。由螺旋花键轴、螺旋套、螺旋副滚珠等构成的滚珠螺旋副和由螺旋花键轴、花键套、花键滚珠等构成的滚动直线导轨副(滚珠花键副)，完成运动的转换，将旋转运动转换为直线运动。滚珠螺旋副和滚动直线导轨副的对应槽内均放置滚珠，采用滚动摩擦的形式。其主要优点有：

1、通过使用滚珠螺旋副传动将旋转运动转换为直线运动来驱动柱塞泵工作，提高了抽油机的传动效率，减少了能耗损失，具有工作可靠、效率高、成本低、调整方便、维护简单的特点。

2、由于使用了平衡装置，使得在上下冲程过程中电动机的驱动力矩变化不大，载荷平稳，改善了电动机的受力情况，延长了电动机的使用寿命。

3、工作时电动机是单方向连续运转，没有正反向往复旋转运动时所出现的较大加速度和减速度，因此电动机运行平稳，无惯性载荷和冲击现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：电控箱1，光杆2，螺旋花键轴3，轴承4、5、12、16、18、22，方向控制离合器6、19，螺旋副滚珠7、21，螺旋套8、20，锥齿轮9、10、13、14，减速器箱体11，电动机15，花键套17，花键滚珠23，钢丝绳24，支座25，销26，天轮27，平衡重28。

具体实施方式

如图1所示，滚珠螺旋传动抽油机，由电控箱1，光杆2，螺旋花键轴3，轴承4、5、12、16、18、22，方向控制离合器6、19，螺旋副滚珠7、21，螺旋套8、20，锥齿轮9、10、13、14，减速器箱体11，电动机15，花键套17，花键滚珠23，钢丝绳24，支座25，销轴26，天轮27，平衡重28等组成。

螺旋花键轴3的外壁上设置直槽和螺旋槽，螺旋花键轴贯通穿过减速器箱体11。锥齿轮9、10、13、14分别通过轴承4、16、12、18轴向固定在减速器箱体11上，四个锥齿轮相互啮合，对称布置，其中锥齿轮13作为惰轮(主要是为了改善锥齿轮9和14的受力情况)；螺旋套8通过轴承5轴向固定在锥齿轮9内，螺旋套20通过轴承18轴向固定在锥齿轮14内，螺旋套8、20和锥齿轮9、14之间分别设置方向控制离合器(机械离合器摩擦离合器、电磁离合器、液压离合器、气体离合器以及自控离合器等)6、19，螺旋套8、20和锥齿轮9、14之间分别通过方向控制离合器6、19实现动力传递，花键套17固定在减速器箱体11内，螺旋套8、20和花键套17的内孔中放置螺旋花键轴3(螺旋花键轴3上套接螺旋套8、20和花键套17)，螺旋花键轴3的外表面加工有螺旋槽和直槽，螺旋槽用于和螺旋套8、20配合，对应的螺旋槽内放置螺旋副滚珠7、21，直槽用于和花键套17配合，对应的直槽内放置花键滚珠23。螺旋花键轴3的下端和井口的光杆2相连接，螺旋花键轴3的上端连接钢丝绳24，钢丝绳24的另一端穿过天轮27和平衡重28相连接，天轮27通过销26固定在支座25上。电动机15与减速器的输入轴之间是平带传动连接或V带传动连接或链条传动连接或联轴器直接连接。

本发明中配置滚动直线导轨副的目的是为了平衡工作过程中滚珠螺旋副产生的反力矩，使得螺旋花键轴只能做直线运动，配置平衡重的目的是为了改善上下冲程中电动机的受力情况。

滚珠螺旋传动抽油机的工作过程：由电控箱1控制的电动机15通过带传动带动减速器中的锥齿轮10单方向连续转动，通过锥齿轮的啮合使得锥齿轮9和14两者的转动方向相反，此时上面的方向控制离合器19起作用，处于接合状态，带动螺旋套20顺时针方向转动，下面的方向控制离合器6不起作用，处于分离状态，通过螺旋花键轴3和螺旋套20的配合，就可以带动螺旋花键轴3做向上的直线运动，从而带动光杆2向上运动；当螺旋花键轴3运动到上冲程的终点时，通过换向机构的动作，使得原来处于分离状态的方向控制离合器6接合，螺旋套8随之逆时针方向转动，原来处于接合状态的方向控制离合器19分离，通过螺旋花键轴3和螺旋套8的配合，就可以带动螺旋花键轴3做向下的直线运动，从而带动光杆向下运动，重复上面的工作过程，这样就可以实现抽油机的工作要求。

Claims (5)

1、滚珠螺旋传动抽油机，包括电控箱、电动机、减速器和平衡装置，其特征是设有螺旋花键轴、四个锥齿轮和含有滚珠螺旋副和滚珠花键导轨副的滚珠螺旋传动装置，螺旋花键轴的外壁上设有花键直槽和螺旋槽，螺旋花键轴贯通穿过减速器箱体，四个锥齿轮分别通过轴承固定在减速器箱体上，四个锥齿轮对称布置，相互啮合；螺旋花键轴设有滚珠螺旋副和滚珠花键导轨副，滚珠螺旋副通过轴承和方向控制离合器轴向安装在锥齿轮的内孔中，滚珠花键导轨副安装在减速器箱体内，螺旋花键轴的下端连接井口的光杆，螺旋花键轴的上端连接平衡装置。

2、根据权利要求1所述的滚珠螺旋传动抽油机，其特征是所述的平衡装置由钢丝绳、支座、销轴、天轮、平衡重组成，钢丝绳的一端连接螺旋花键轴，另一端穿过天轮和平衡重相连接，天轮通过销轴固定在支座上。

3、根据权利要求1所述的滚珠螺旋传动抽油机，其特征是所述的方向控制离合器的结构形式是机械离合器摩擦离合器、电磁离合器、液压离合器、气体离合器以及自控离合器。

4、根据权利要求1所述的滚珠螺旋传动抽油机，其特征是所述的滚珠螺旋副包含螺旋花键轴、螺旋副滚珠和螺旋套，在螺旋套对应的螺旋花键轴上的螺旋槽内设置螺旋副滚珠。

5、根据权利要求1所述的滚珠螺旋传动抽油机，其特征是所述的滚珠花键导轨副包含螺旋花键轴、花键滚珠和花键套，在花键套对应的螺旋花键轴上的花键直槽内设置花键滚珠。

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