CN101431273A - 潜油直线电机 - Google Patents

Abstract

一种潜油直线电机，包括定子及在该定子内作直线运动的动子，所述动子包括：轴、阵列排并交替套设在该轴上的多个磁环与多个钢圆环，在所述磁环与钢圆环外套设有套环。在所述套环的端部设有密封环。由于在动子的磁环与钢环的表面套设有套环，并同时通过密封环来加强其密封效果，从而可以有效的将磁环与钢环与外界隔绝，即使长期在地下工作，外界的水、油等杂质不会对其产生腐蚀等，进而保证了动子的工作环境，避免对动子的检测、维修，节约费用，使动子能长时间在定子内作直线运动正常工作。

Description

潜油直线电机

技术领域

本发明涉及一种潜油直线电机具体涉及一种用于油井下工作的潜油直线电机。

背景技术

公知的抽油设备主要是梁式抽油机-抽油泵装置，整套设备分为地面、井下和联系地面和井下的中间部分，但其都是机械采油。由于油井开采条件复杂多变，随着井深和产量的不断增加，这种抽油机重量大、事故多、排量低的缺点变得非常明显，其缺点具体如下：

1、高耗能：传统机械采油由于机械结构很复杂，电机功率因数很低，一般要20％-50％之间；又由于要有长的抽油杆，抽油杆每1000米上下抽动时约有0.6-1.2米的弹性形变，严重影响到系统效率。

2、容易产生偏磨：由于大多油田的井深都在千米以上，抽油杆被磨断时的发生，严重影响了系统的可靠性。

3、不环保，噪声大；在海上采油时由于原油外泄，会造成原油对海洋的污染。

4、系统复杂：系统主要模块各自分开，系统协调性很差，并且不便一起控制。

由于潜油直线电机能够将电能直接转化为直线往复运动而不需要中间传动结构，无论是在井上还是井下对抽油机进行改造，均有利于减少传动机构空间尺寸，提高机采效率，其优点具体如下：

1、节少能源：潜油直线电机主要是动子在定子内作直线运动，其结构很简单，电机功率因数很相对传统系统高，因此节能；由于没有长的抽油杆、齿轮减速和游梁等，系统效率大大增强；平均节能达50％，节省了大量能源。

2、无偏磨：由于没有长的抽油杆，也就没有了偏磨问题了，系统的可靠性大大增强。

3、由于电机在地下，所心噪声小；在海上采油时由于没有外漏，不会造成原油对海洋的污染。

4、系统简单，系统主要模块潜油潜油直线电机与潜油泵装成一体，系统协调性很好，便于实现智能控制。

现有的直线电机的动子，一般都包括轴、套设在轴上的磁环、钢环组成，由于采用潜油直线电机在地下开采石油，故对潜油直线电机的次级(动子)存在许多要求：首先是需要具有耐磨措施，以便做好磁环和钢环的保护，防止磁环和钢环在长期的潮湿的地面下被腐蚀，从而生锈。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种保护潜油直线电机的次级(动子)不易腐蚀、并能耐磨的潜油直线电机。

本发明采用的技术方案是：一种潜油直线电机，包括定子及在该定子内作直线运动的动子，所述动子包括：轴、阵列并交替套设在该轴上的多个磁环与多个钢圆环，在所述磁环与钢圆环外套设有套环。

其中，在所述套环的端部设有密封环。

其中，在轴上还套设有位于磁环与钢圆环端部的轴承，所述密封环位于套环与轴承的接合处，且套环、密封环及轴承形成密封环境

其中，所述套环由耐腐蚀材料制成。

其中，所述密封环为O型圈。

其中，所述轴承的直径大于套环的直径。

其中，所述轴承由套设在轴上的钢轴承环及位于钢轴承环表面的耐磨轴承环组成。

其中，所述钢轴承的端部呈台阶状，所述密封圈套设在钢轴承的台阶上。

其中，所述耐磨环的材料为耐磨合金层或陶瓷或硬质合金。

其中，在所述轴上还套设有支撑轴的轴向排列强度的压紧螺母。

本发明有益的技术效果是：

由于在动子的磁环与钢环的表面套设有套环，并同时通过密封环来加强其密封效果，从而可以有效的将磁环与钢环与外界隔绝，即使长期在地下工作，外界的水、油等杂质不会对其产生腐蚀等，进而保证了动子的工作环境，避免对动子的检测、维修，节约费用，使动子能长时间在定子内作直线运动正常工作。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的潜油直线电机的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的潜油直线电机的定子的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式的动子的结构示意图；

图4为图3中的轴承的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明主要涉及一种用于油井下工作的潜油直线电机，可将位于地面下的原油泵到地面，本直线电机包括定子1(一般为初级)和在该定子1内作上下直线运动的动子2(一般为次级)。

如图2，所述定子1包括定子外管9、定子内管11、阵列排布的多个硅钢环15及多个线圈14、以及两个环形接头10，其中，定子外管9和定子内管11可采用钢管，所述线圈14为环形。

阵列排布的多节硅钢环15和多个线圈14轴向套设在定子外管9和定子内管11管体之间，并环套在定子内管11上，且各硅钢环15和线圈14沿轴向以相互交错的形式排布。阵列排布的线圈14按三相排列成星形或三角形连接线圈。

每一接头10设置于定子外管9、定子内管11的一个端部，所述接头10与定子外管9、定子内管11紧配合，在接头10与定子内管11相接的内周面以及接头10与定子外管9相接的外周面上均开设有环形槽121，槽121内装配有密封圈12，本实施例中，该密封圈12为O型环。由于在接头10分别与定子外管9及定子内管11之间均设有密封圈12，从而所述接头10与所述定子外管9和定子内管11紧配合以在三者之间形成密封腔，以阻隔外部油、水等杂质的进入，保证了腔体内的硅钢环15和环形线圈14工作环境。

为确保机械强度，定子内管11采用薄壁式钢管。另外，定子内管11既可以是一体化的长管，也可以是由多根短管分段相接构成。

如图2所示，优选的实施例中，将接头10与定子外管9的外周面的相接部位22，以及接头10与定子内管11的外周面的相接部位23进行焊接，使其成为无缝状态，其可采用焊接性极佳的激光焊或氩弧焊，也可以采用其它焊接方式，也保证了定子1在密封的环境。

为增强绝缘性能与强度，线圈14用高绝缘胶类或塑料类固化，形成高强度与高绝缘性能的外壳。在定子外管9和定子内管11之间填灌如高绝缘胶或塑料等绝缘材料29，图2中只是简单示意了绝缘材料29的示意图，其实绝缘材料是填充在定子外管9和定子内管11之间，不仅仅只是图2示意的一部分，其成形后覆盖住线圈14和硅钢环15。

由于本发明的潜油直线电机在定子外管9和定子内管11之间填充有绝缘材料29，从而确保了定子内部励磁部件的高绝缘性和密封效果，进一步阻隔了外部油、水等的进入，更加保证了位于定子内部的动子在无妨碍的条件上作上下直线运动，保证潜油直线电机的正常稳定工作。

为了使外部的控制系统(图未示)能通过本潜油直线电机的引出电缆线20控制电机运动，在一个接头10中开有出线孔106，电机卷线引出线18从该出线孔106引出。所述出线孔106可沿轴向开设。电机卷线引出线18与电机引出电缆线20的连接端21设置在出线孔106内，优选在出线孔106内将该连接端用螺丝或胶固化，从而确保接线强度与连接处的密封性。电机引出电缆线20的接头部201连接控制系统。也可在一个接头10中开有出线槽，电机卷线引出线18从该出线槽引出。

如图3和图4所示，所述动子2在定子1内作直线运动，包括：轴25、阵列并交替套设在该轴25上的多个磁环3、多个钢圆环4及多个耐磨轴承8，且还在轴25上设有增强轴25的轴向排列强度的压紧螺母6，并在所述磁环3与钢圆环4外套设有耐腐蚀材料做的套环5，该在所述套环5的端部设有密封环7，所述密封环7位于套环5与轴承8的接合处，实际上，密封环7套设在轴承8上，该密封环7为O型密封环。

所述耐磨轴承8的外径比磁环3、钢圆环4及套环5的外径大，起到保护磁环3与钢圆环4的作用。

所述轴承8由套设在轴25上的钢轴承环81及位于钢轴承环81表面的耐磨轴承环82组成，其中，所述钢轴承环81的端部呈台阶状，即，设有台阶811，所述密封环7套设在钢轴承环81的台阶811上；所述耐磨环82的材料为耐磨合金层或陶瓷或硬质合金，以减小磨擦系数。

由于本潜油直线电机在油井下工作，而故需要对动子2具有耐磨措施，保护好动子2的磁环3与钢圆环4，故通过在磁环3与钢圆环4外加耐腐蚀材料的套环5，同时在套环5的两端与轴承8的接合处加设密封环7，从而在套环5、密封圈7及轴承8形成密封环境，磁环3和钢圆环4位于该密封环境，防止外界的油、水等杂质进入磁环3和钢圆环4内，保证了动子2的工作环境，避免对动子的检测、维修，节约费用，使动子能长时间在定子内作直线运动正常工作。

如图1所示，上述潜油直线电机的工作原理如下：

由于本发明的潜油直线电机在油井下工作，并与抽油泵连接。本发明通过在其定子1的定位内管、定位外管端部设置有接头，该接头均通过密封圈与定子内管、定子外管紧配合并与定子内、外管共同形成一密闭腔室，确保了对设置于定子内管、定子外管之间的硅钢环和线圈的密封性能。当定子1的线圈14线圈14通三相电后，线圈14、与其配合布置的硅钢圆环15将产生定子行波磁场，与动子2相互作用后，同时将电磁能传递给动子2的磁环3与钢圆环4，以将电磁能转换成动子2的机械能，产生推力使动子2在定子1内上下运动。从而带动抽油泵上下运动，可将地下原油通过抽油泵被源源不断抽到抽油管内，并从抽油管输送到地面装置内。本发明的潜油直线电机可使定子保持完全密封，阻隔了外部油、水等的进入，从而保证了位于定子内部的动子在无妨碍的条件下作上下运动，由于无需传统的长的抽油杆，大大提高了系统工作效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种潜油直线电机，包括定子及在该定子内作直线运动的动子，所述动子包括：轴、阵列并交替套设在该轴上的多个磁环与多个钢圆环，其特征在于：在所述磁环与钢圆环外套设有套环。

2.如权利要求1所述的潜油直线电机，其特征在于：在所述套环的端部设有密封环。

3.如权利要求2所述的潜油直线电机，其特征在于：在轴上还套设有位于磁环与钢圆环端部的轴承，所述密封环位于套环与轴承的接合处，且套环、密封环及轴承形成密封环境。

4.如权利要求1-3所述的潜油直线电机，其特征在于：所述套环由耐腐蚀材料制成。

5.如权利要求1-3所述的潜油直线电机，其特征在于：所述密封环为O型圈。

6.如权利要求2所述的潜油直线电机，其特征在于：所述轴承的外径大于套环的外径。

7.如权利要求2所述的潜油直线电机，其特征在于：所述轴承由套设在轴上的钢轴承环及位于钢轴承环表面的耐磨轴承环组成。

8.如权利要求7所述的潜油直线电机，其特征在于：所述钢轴承环的端部呈台阶状，所述密封圈套设在钢轴承的台阶上。

9.如权利要求7所述的潜油直线电机，其特征在于：所述耐磨环的材料为耐磨合金层或陶瓷或硬质合金。

10.根据权利要求1所述的潜油直线电机，其特征在于：在所述轴上还套设有支撑轴的轴向排列强度的压紧螺母。

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