CN104612634B - 一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备 - Google Patents

Abstract

一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，属于石油开采设备领域。包括螺杆泵组件（9），其特征在于：所述的螺杆泵组件（9）下部从下往上依次安装底部扶正器（1）、高效永磁潜油电机组、串列轴承组和双向推力万向联轴器（6），螺杆泵组件（9）上部连接输油管（17），输油管（17）中安装多个阀门组件，输油管（17）上端连接地面装置。该高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备可大大提高产品的可靠性和传动效率，延长设备使用寿命，承载力大，满足高扬程、大排量机组要求。

Description

一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备

技术领域

一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，属于石油开采设备领域。

背景技术

在有杆采油系统中，抽油杆磨损、抽油杆断裂、抽油杆脱扣、输油管磨损等问题一直是困扰油田采油系统可靠性的一大难题。同时，地面驱动的采油设备，存在占地面积大、噪音大、泄漏、日常维护工作量大的缺点。在人口密集地区的安全性也是问题。为解决上述问题，潜油螺杆泵采油技术逐渐来在世界范围内兴起。然而，现有技术下的电动潜油螺杆泵由于在轴承系统、联轴器系统及其他结构方面设计不合理，设备具有可靠性，稳定性较差，使用寿命较短的缺陷，并且机组轴向承载力较差，无法满足高扬程、大排量机组的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可大大提高产品的可靠性和传动效率，延长设备使用寿命，承载力大，满足高扬程、大排量机组要求的高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，包括螺杆泵组件，所述的螺杆泵组件下部从下往上依次安装底部扶正器、高效永磁潜油电机组、串联轴承组和双向推力万向联轴器，螺杆泵组件上部连接输油管，输油管中安装多个阀门组件，输油管上端连接地面装置。地面装置包括专用井口装置，井口接线盒，第二铠装电缆，控制柜和井口变压器。专用井口装置一是用于悬挂油管及井下设备，起到悬挂和承重作用，二是用于密封套管及电缆，还用于连接油管及地面管线。地面装置无旋转部件，解决了其他石油采输设备噪音大，占地面积大，有安全风险等不足。

所述的双向推力万向联轴器包括上齿轮轴、下齿轮轴、联接管和防护壳，联接管通过关节轴承连接在上齿轮轴和下齿轮轴之间，防护壳固定在下齿轮轴和联接管的外侧，下齿轮轴和防护壳之间设有径向固定下齿轮轴的扶正机构，下齿轮轴与防护壳之间还固定有推力轴承，所述联接管上下两端分别固定有上齿轮套和下齿轮套，上齿轮轴下端通过上零齿差内啮合鼓形齿轮与上齿轮套的内齿啮合，下齿轮轴的上端通过下零齿差内啮合鼓形齿轮与下齿轮套的内齿啮合；

所述关节轴承包括第一关节轴承、第二关节轴承、第三关节轴承和第四关节轴承，其中第一关节轴承和第二关节轴承均套在上齿轮轴和上齿轮套之间，第一关节轴承和第二关节轴承相对设置在上零齿差内啮合鼓形齿轮两端，第一关节轴承与上齿轮套上端相对固定，第三关节轴承和第四关节轴承均套在下齿轮轴和下齿轮套之间，第三关节轴承和第四关节轴承相对设置在下零齿差内啮合鼓形齿轮两端，第四关节轴承与下齿轮套下端相对固定，第一关节轴承、第二关节轴承、第三关节轴承和第四关节轴承均为推力关节轴承。

联接管两端分别装有二组推力关节轴承，使联接管可360°旋转，上齿轮轴和下齿轮轴与联接管由零齿差内啮合鼓形齿轮副传递扭矩，上齿轮轴可任意方向旋转，可以实现电动机转子的同轴转动变换为螺杆泵转子的行星偏摆运动。当该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器受向下的轴向作用力时，载荷先作用于上齿轮轴上，通过上齿轮轴再压在第二关节轴承上，然后经联接管将载荷传递到第三关节轴承上，最后由第三关节轴承传递到下齿轮轴上，再由下齿轮轴将载荷传至串联轴承组上；当该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器受向上的作用力时，载荷先作用于上齿轮轴上，通过上齿轮轴作用于第一关节轴承上，然后经联接管将载荷传递到第四关节轴承上，最后由第四关节轴承载荷传递到下齿轮轴上，然后由推力轴承将载荷传递到外壳抵消，从而使该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器能够承受双向轴向力，延长使用寿命。

进一步的，在所述第一关节轴承与上零齿差内啮合鼓形齿轮之间的上齿轮轴上卡固有传递轴向力的上轴向力传递机构，在所述第四关节轴承与下零齿差内啮合鼓形齿轮之间的下齿轮轴上卡固有传递轴向力的下轴向力传递机构；所述上轴向力传递机构包括两个卡固在上齿轮轴上的上半环；所述下轴向力传递机构包括两个卡固在下齿轮轴上的下半环。通过上轴向力传递机构和下轴向力传递机构传递轴向力，避免上零齿差内啮合鼓形齿轮与第一关节轴承相互磨损，避免下零齿差内啮合鼓形齿轮与第四关节轴承相互磨损，提高使用寿命。

优选的，所述扶正机构包括上下间隔的套设在下齿轮轴上的第一导轴承和第二导轴承，第一导轴承和第二导轴承分别通过转接段与防护壳连接。通过第一导轴承和第二导轴承两个导轴承对下齿轮轴进行轴向固定，保证下齿轮轴同轴旋转，提高了扶正效果，减少磨损。

优选的，所述下齿轮轴在第二导轴承的上侧固定有一个防砂环。沙粒进入该联轴器后向下掉落，所以第二导轴承很容易因进入沙粒而磨损失效，防止过多的沙粒进入轴承，提高第二导轴承的使用寿命。

进一步的，所述下齿轮轴在推力轴承的下端固定有一个推力盘，在推力盘的下端还固定有缓冲装置。缓冲装置能够吸收载荷冲击，降低推力轴承组承受的冲击力，从而能够有效的延长整机设备的使用寿命。

优选的，所述缓冲装置包括第一碟簧垫板、蝶形弹簧和第二碟簧垫板，第一碟簧垫板上端抵接推力盘，蝶形弹簧通过第二碟簧垫板固定在第一碟簧垫板的下侧，下齿轮轴在第二碟簧垫板的下侧设有第二碟簧垫板限位装置，第二碟簧垫板限位装置对第二碟簧垫板进行轴向限位。

优选的，所述推力盘的下侧通过螺母与下齿轮轴固定连接，第一碟簧垫板的上部开设有容纳螺母的螺母凹槽；第二碟簧垫板的上部开设有容纳蝶形弹簧的碟簧凹槽，且第二碟簧垫板上端与第一碟簧垫板间隔设置。

优选的，所述上齿轮套的上端固定有上关节轴承座，上齿轮轴穿过上关节轴承座，第一关节轴承固定在上关节轴承座的下侧，联接管的上端插入上齿轮套的内侧，第二关节轴承固定在联接管的上端。通过上关节轴承座固定第一关节轴承，结构简单，能够有效的将第一关节轴承的轴向力传递到上齿轮套和联接管上。

优选的，所述下齿轮套的下端固定有下关节轴承座，下齿轮轴穿过下关节轴承座，第四关节轴承固定在下关节轴承座的上侧，联接管的下端插入下齿轮套的内侧，第三关节轴承固定在联接管的下端。通过下关节轴承固定第四关节轴承，结构简单，下关节轴承座能够有效的将联接管上的轴向力传递到第四关节轴承上。

所述的串联轴承组包括螺杆泵用串联轴承，螺杆泵用串联轴承包括多个串联的推力轴承，所述的多个串联的推力轴承为上下排列设置的第一推力轴承和第二推力轴承，第一推力轴承和第二推力轴承分别通过第一轴承压套和第二轴承压套套装在旋转轴上，第一推力轴承和第二推力轴承外圈和底部分别通过第一支撑座和第二支承座支撑固定；并在第一推力轴承顶部与第一轴承压套之间设有第一弹性体，在第二推力轴承的顶部与第二轴承压套之间设有第二弹性体。

设置两个上下排列的推力轴承，均分载荷，再通过在两个推力轴承的顶部分别安装弹性体，通过单独的弹性体来均匀分配推力轴承所承受的载荷，使得各个轴承所受载荷较为均匀，在明显增大推力轴承载荷承载能力的基础上，提高了整机的使用寿命，减少了维修的次数，且轴承组的组件数量较少，组装拆卸更方便。

所述的旋转轴上部安装轴承组保护器，轴承组保护器下部连接同样套装在旋转轴上部的双向推力万向联轴器，双向推力万向联轴器外侧套接第一支撑座，第一支撑座的下部套接第二支承座，第二支承座下部连接潜油电机保护器。

所述的第一支撑座内侧中部设有凸台，通过凸台安装第一推力轴承。

所述的第二支承座中部外侧设有凸起，通过凸起与第一支撑座连接，并在第二支承座的顶部安装第二推力轴承。

所述的第一支撑座下部内圈螺纹连接第二支承座上部，且第二支承座与第一支撑座的连接处设有密封垫圈。

所述的高效永磁潜油电机组包括高效永磁潜油电机和潜油电机保护器，高效永磁潜油电机下部连接底部扶正器，高效永磁潜油电机上部连接潜油电机保护器。

螺杆泵用串联轴承上部设有单独的轴承组保护器，使得螺杆泵用串联轴承能够像高效永磁潜油电机一样，始终得到良好的润滑和冷却，大大延长串联轴承组的使用寿命。螺杆泵用串联轴承与潜油电机保护器之间为直接连通结构，两者之间无需密封。这种设计减少了螺杆泵用串联轴承和潜油电机保护器分别密封的故障点，使密封更加可靠。同时高效永磁潜油电机可得到潜油电机保护器及轴承组保护器的两级保护，使得高效永磁潜油电机的保护更加可靠，有利于延长电机的运行可靠性。

所述的阀门组件包括反洗阀，反洗阀包括阀壳体，阀壳体下端为反洗阀座，阀壳体上端为反洗阀连接段，所述的阀壳体内部设有与阀壳体同轴的反洗阀体，反洗阀体内部开设有内型腔，内型腔中设有一级或多级防逆流装置，内型腔顶端与阀壳体相连通，阀壳体侧部开设有连通内型腔底端的返洗口，液体可经过返洗口、内型腔和防逆流装置进入阀壳体内。液体为热水或者洗井液，主要目的为去除螺杆泵内壁的石蜡等物质，液体进入阀壳体内部后，向上流动，对螺杆泵内壁进行清洗；防逆流装置可以防止热水或者洗井液从内型腔和返洗口反流至阀壳体外部。

优选的，所述的内型腔内壁上设有多级台阶，每级台阶上均设有一组防逆流装置。设置多组防逆流装置，可以进一步防止液体逆流。

所述的防逆流装置包括挡板、挡圈和钢球，挡板安装在内型腔的台阶上，挡板外圈与内型腔内圈相适应，挡圈安装在挡板上部，挡圈外圆周嵌入安装在内型腔内壁凹槽内，钢球下部分嵌入安装在挡板和挡圈中心开设的圆孔内，挡板、挡圈中心部位和反洗阀体开设有与返洗口相连通的通道。

所述的挡板外圈上开设有一圈密封槽，密封槽内安装O型密封圈。可以保证挡板处的密封性能。

所述的阀壳体由上下两部分对接而成。制作方便，在需要维修内部零部件时可以方便拆开，维护简单方便。

所述的反洗阀座外形为设有外螺纹的圆锥段，反洗阀座内部开有圆柱形通孔。

所述的反洗阀连接段外形为圆柱形，反洗阀连接段内部开设带有内螺纹的圆锥形孔。反洗阀座和反洗阀连接段内部均与阀壳体内部连通。

所述的阀门组件包括单流阀和溢流阀。加装单流阀，以便阻止泵在意外停机的情况下，机组高速反转。高速反转可能引起机组超速损坏，另外反转会使电缆因永磁电机发电而带电，这会在停电检修电路时带来安全隐患。加装溢流阀，方便提井检修作业。

与现有技术相比，该高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备所具有的有益效果是：

1、解决有杆采油的不足，占地面积小，噪音小，无安全风险：由高效永磁潜油电机在井下通过潜油电机保护器，螺杆泵用串联轴承，轴承组保护器，双向推力万向联轴器驱动螺杆泵组件，实现了无杆采油，进而彻底解决了有杆采油的不足。本发明的专用井口装置，因采用无杆采油方式，无需动密封，结构更简单，且彻底解决动密封带来的泄露及维护问题。地面装置包括专用井口装置，井口接线盒，第二铠装电缆，控制柜，井口变压器，无旋转部件，解决了其他石油采输设备噪音大，占地面积大，有安全风险等不足。

2、大大提高产品的可靠性和传动效率，延长设备使用寿命，承载力大，满足高扬程、大排量机组要求：设计特殊结构的双向推力万向联轴器，联接管两端分别装有二组推力关节轴承，使联接管可360°旋转，上齿轮轴和下齿轮轴与联接管由零齿差内啮合鼓形齿轮副传递扭矩，上齿轮轴可任意方向旋转，可以实现电动机转子的同轴转动变换为螺杆泵转子的行星偏摆运动，工作可靠，在联接管摆动的过程中能够保证扭矩的传递，确保螺杆泵稳定工作，满足高粘度稠油的输送需求；联接管两端分别设有两组关节轴承，有效传递向下轴向力的同时，安装推力轴承，使专用万向联轴器还可承受螺杆泵转子反转时产生的向上的轴向力， 能够承受双向轴向力，提高整机设备运行的稳定性，延长使用寿命，采用二组推力关节轴承承担轴向力，既可有效产生螺杆泵转子运动所需的偏摆角度，又避免了球面副的点、面接触，提高了承载力及可靠性；通过第一导轴承和第二导轴承两个导轴承对下齿轮轴进行轴向固定，保证下齿轮轴同轴旋转，提高了扶正效果，减少磨损；下齿轮轴在第二导轴承的上侧固定有一个防砂环，防止过多的沙粒进入轴承，提高第二导轴承的使用寿命；在推力盘的下端还固定有缓冲装置，缓冲装置能够吸收载荷冲击，降低推力轴承组承受的冲击力，从而能够有效的延长整机设备的使用寿命。

3、无需提升螺杆泵即可进行返洗操作，提高工作效率，操作简单：洗井时，液体可经过返洗口、内型腔和防逆流装置进入阀壳体内，液体为热水或者洗井液，主要目的为去除螺杆泵内壁的石蜡等物质，液体进入阀壳体内部后，向上流动，对螺杆泵内壁进行清洗，操作简单，无需提升螺杆泵即可进行返洗操作，提高工作效率。

4、能平衡输油管内外压力，降低安全隐患：在地下螺杆电泵组下井过程中输油管外界液体通过返洗口、内型腔和防逆流装置进入阀壳体内，使输油管内外压力平衡，使泵组始终处于静止状态，杜绝电缆在带电压状态下进行下井操作，降低人身安全隐患；在下井操作完成输油管内外压力平衡后，防逆流装置关闭，关闭返洗阀体内部与外部的连接，使泵组部件保持良好的使用寿命，维持较长的检修期，降低维修成本。

5、设计特殊结构的螺杆泵用串联轴承，明显增大推力轴承载荷承载能力，提高了整机的使用寿命：设置上下排列套装在旋转轴上的两个推力轴承，均分载荷，再通过在两个推力轴承的顶部分别安装弹性体，通过单独的弹性体来均匀分配推力轴承所承受的载荷，使得各个轴承所受载荷较为均匀，在明显增大推力轴承载荷承载能力的基础上，提高了整机的使用寿命，减少了维修的次数，且轴承组的组件数量较少，组装拆卸更方便。

附图说明

图1为该高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备的结构主视图。

图2为双向推力万向联轴器的结构剖视图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为图2中B处的局部放大图。

图5为图2中C处的局部放大图。

图6为反洗阀的结构剖视图。

图7为螺杆泵用串联轴承结构剖视图。

其中：1、底部扶正器 2、高效永磁潜油电机 3、潜油电机保护器 4、螺杆泵用串联轴承 5、轴承组保护器 6、双向推力万向联轴器 7、电缆护线板 8、第一电缆卡子9、螺杆泵组件 10、泵口短管 11、第一铠装电缆 12、电缆扶正器 13、单流阀 14、第二电缆卡子 15、反洗阀 16、溢流阀 17、输油管 18、专用井口装置 19、井口接线盒20、第二铠装电缆 21、控制柜 22、井口变压器

4001、凸台 4002、凸起 4003、第一轴承压套 4004、第一支承座 4005、第一弹性体 4006、第一推力轴承 4007、第二弹性体 4008、第二推力轴承 4009、第二轴承压套 4010、第二支承座 4011、旋转轴 4012、密封垫圈

6001、上联接段 6002、进水节 6003、上联轴器 6004、上齿轮轴 6005、上关节轴承座 6006、第一关节轴承 6007、上半环 6008、上零齿差内啮合鼓形齿轮 6009、上齿轮套 6010、第二关节轴承 6011、联接管 6012、防护壳 6013、下零齿差内啮合鼓形齿轮 6014、上轴套 6015、第一导轴承 6016、第三关节轴承 6017、下齿轮套 6018、第四关节轴承 6019、下关节轴承座 6020、转接段 6021、下齿轮轴 6022、防砂环 6023、下轴套 6024、第二导轴承 6025、推力轴承 6026、推力盘 6027、止动垫圈 6028、螺母6029、第一碟簧垫板 6030、蝶形弹簧 6031、第二碟簧垫板 6032、轴用钢丝挡圈 6033、下联轴器垫套 6034、下联接段 6035、下联轴器 6036、下半环

1501、返洗阀座 1502、返洗阀连接段 1503、返洗阀体 1504、内型腔 1505、挡板 1506、挡圈 1507、钢球 1508、O型密封圈 1509、返洗口。

具体实施方式

图1-7是本发明的最佳实施例，下面结合附图1-7对本发明做进一步说明。

参照附图1：一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，包括螺杆泵组件9，螺杆泵组件9下部从下往上依次安装底部扶正器1、高效永磁潜油电机组、串联轴承组和双向推力万向联轴器6，螺杆泵组件9上部连接输油管17，输油管17中安装多个阀门组件，输油管17上端连接地面装置。地面装置包括专用井口装置18，井口接线盒19，第二铠装电缆20，控制柜21，井口变压器22。高效永磁潜油电机组包括高效永磁潜油电机2和潜油电机保护器3，高效永磁潜油电机2下部连接底部扶正器1，高效永磁潜油电机2上部连接潜油电机保护器3。串联轴承组包括螺杆泵用串联轴承4，螺杆泵用串联轴承4安装在潜油电机保护器3上部，螺杆泵用串联轴承4上部设有轴承组保护器5。轴承组保护器5上部连接双向推力万向联轴器6。双向推力万向联轴器6一侧安装电缆护线板7，双向推力万向联轴器6外设有第一电缆卡子8。双向推力万向联轴器6上端连接螺杆泵组件9。螺杆泵组件9上部通过泵口短管10连接输油管17。输油管17中从下往上依次安装第一铠装电缆11、电缆扶正器12、单流阀13、第二电缆卡子14、反洗阀15和溢流阀16。输油管17顶端伸出地面连接专用井口装置18。

参照附图2-5：双向推力万向联轴器6，包括上齿轮轴6004、下齿轮轴6021、联接管6011和防护壳6012，联接管6011通过关节轴承连接在上齿轮轴6004和下齿轮轴6021之间，防护壳6012固定在下齿轮轴6021和联接管6011的外侧，下齿轮轴6021和防护壳6012之间设有径向固定下齿轮轴6021的扶正机构，下齿轮轴6021与防护壳6012之间还固定有推力轴承6025，联接管6011上下两端分别固定有上齿轮套6009和下齿轮套6017，上齿轮轴6004下端通过上零齿差内啮合鼓形齿轮6008与上齿轮套6009的内齿啮合，下齿轮轴6021的上端通过下零齿差内啮合鼓形齿轮6013与下齿轮套6017的内齿啮合；本文中所说的上零齿差内啮合鼓形齿轮6008和下零齿差内啮合鼓形齿轮6013是指齿的外侧为圆弧形，整个齿轮外形为鼓形，零齿差是指上零齿差内啮合鼓形齿轮6008与上齿轮套6009齿数相同，下零齿差内啮合鼓形齿轮6013和下齿轮套6017齿数相同，上零齿差内啮合鼓形齿轮6008和下零齿差内啮合鼓形齿轮6013能够适应联接管6011自传的同时摆动的特性，而且鼓形齿轮能够有效传递扭矩，提高可靠性。本发明采用联接管6011传递动力，重量轻，减少关节轴承的受力，提高使用寿命。

关节轴承包括第一关节轴承6006、第二关节轴承6010、第三关节轴承6016和第四关节轴承6018，其中第一关节轴承6006和第二关节轴承6010均套在上齿轮轴6004和上齿轮套6009之间，第一关节轴承6006和第二关节轴承6010相对设置在上零齿差内啮合鼓形齿轮6008两端，第一关节轴承6006与上齿轮套6009上端相对固定，第三关节轴承6016和第四关节轴承6018均套在下齿轮轴6021和下齿轮套6017之间，第三关节轴承6016和第四关节轴承6018相对设置在下零齿差内啮合鼓形齿轮6013两端，第四关节轴承6018与下齿轮套6017下端相对固定，第一关节轴承6006、第二关节轴承6010、第三关节轴承6016和第四关节轴承6018均为推力关节轴承。在实现联接管6011摆动的同时传递轴向力。

联接管6011两端分别装有二组推力关节轴承，使联接管6011可360°旋转，上齿轮轴6004和下齿轮轴6021与联接管6011由零齿差内啮合鼓形齿轮副传递扭矩，上齿轮轴6004可任意方向旋转，可以实现电动机转子的同轴转动变换为螺杆泵转子的行星偏摆运动。当该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器受向下的轴向作用力时，载荷先作用于上齿轮轴6004上，通过上齿轮轴6004再压在第二关节轴承6010上，然后经联接管6011将载荷传递到第三关节轴承6016上，最后由第三关节轴承6016传递到下齿轮轴6021上，再由下齿轮轴6021将载荷传至串联轴承组上；当该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器受向上的作用力时，载荷先作用于上齿轮轴6004上，通过上齿轮轴6004作用于第一关节轴承6006上，然后经联接管6011将载荷传递到第四关节轴承6018上，最后由第四关节轴承6018载荷传递到下齿轮轴6021上，然后由推力轴承6025将载荷传递到防护壳6012抵消，从而使该高稳定性螺杆泵双向推力万向联轴器能够承受双向轴向力，延长使用寿命。

参照图2，上齿轮轴6004的上端螺纹连接上联轴器6003，上联轴器6003设置在进水节6002内，进水节6002的上端连接上联接段6001，上齿轮轴6004的下部套设在防护壳6012内。下齿轮轴6021的下部固定有一个下联轴器垫套6033，下联轴器垫套6033固定连接下联轴器6035，防护壳6012的下端固定连接下联接段6034，下联接段6034间隔套在下联轴器垫套6033的外侧。

较佳的，在第一关节轴承6006与上零齿差内啮合鼓形齿轮6008之间的上齿轮轴6004上卡固有传递轴向力的上轴向力传递机构，在所述第四关节轴承6018与下零齿差内啮合鼓形齿轮6013之间的下齿轮轴6021上卡固有传递轴向力的下轴向力传递机构，通过上轴向力传递机构和下轴向力传递机构传递轴向力，避免上零齿差内啮合鼓形齿轮6008与第一关节轴承6006相互磨损，避免下零齿差内啮合鼓形齿轮6013与第四关节轴承6018相互磨损，提高使用寿命。

上述的扶正机构包括上下间隔的套设在下齿轮轴6021上的第一导轴承6015和第二导轴承6024，第一导轴承6015与下齿轮轴6021之间设有上轴套6014，第二导轴承6024与下齿轮轴6021之间设有下轴套6023，第一导轴承6015和第二导轴承6024分别通过转接段6020与防护壳6012连接，通过第一导轴承6015和第二导轴承6024两个导轴承对下齿轮轴6021进行轴向固定，保证下齿轮轴6021同轴旋转，提高了扶正效果，减少磨损。进一步的，本实施例中的第一导轴承6015和第二导轴承6024采用硬质合金材质，增加耐磨性，提高使用寿命。本实施例中的转接段6020是同轴固定在防护壳6012内的环形圆筒，转接段6020有两段构成，分别与第一导轴承6015和第二导轴承6024的外壁紧密连接。本实施例在联接管6011的上端和下端分别开设有交换孔，便于液态进行交换，防止泥沙在联接管6011内沉积。确保联接管6011工作稳定

参照图3，上齿轮套6009的上端固定有上关节轴承座6005，上齿轮轴6004穿过上关节轴承座6005，第一关节轴承6006固定在上关节轴承座6005的下侧，联接管6011的上端插入上齿轮套6009的内侧，第二关节轴承6010固定在联接管6011的上端。本实施例中的上轴向力传递机构包括两个卡固在上齿轮轴6004上的上半环6007，上齿轮轴6004在安装第一关节轴承6006和上零齿差内啮合鼓形齿轮6008之间的圆周上开设有固定上半环6007的卡槽，上半环6007的截面形状为L形，上半环6007的水平部对第一关节轴承6006进行轴向固定并将上齿轮轴6004的轴向力传递到第一关节轴承6006上，第一关节轴承6006同轴固定在上半环7的竖直部外侧，保证上齿轮轴6004的行星偏摆运动。

参照图4，下齿轮套6017的下端固定有下关节轴承座6019，下齿轮轴6021穿过下关节轴承座6019，第四关节轴承6018固定在下关节轴承座6019的上侧，联接管6011的下端插入下齿轮套6017的内侧，第三关节轴承6016固定在联接管6011的下端。下轴向力传递机构包括两个卡固在下齿轮轴6021上的下半环6036，下齿轮轴6021在安装第四关节轴承6018和下零齿差内啮合鼓形齿轮6013之间的圆周上开设有固定下半环6036的卡槽，下半环6036的截面一侧的形状为倒置的L形，下半环6036水平部对第四关节轴承6018进行轴向固定并将联接管6011的轴向力传递到第二齿轮轴上。

参照图5，下齿轮轴6021在第二导轴承6024的上侧固定有一个防砂环6022，防止过多的沙粒进入轴承。进一步的，本实施例区别于以往将导轴承固定在下齿轮轴6021下端的安装方式，将第二导轴承6024固定在下齿轮轴6021的中部，从而有效克服以往轴承位置沙粒沉积造成轴承快速磨损的缺点，提高轴承的使用寿命，从而提高整个设备工作的可靠性和使用寿命。

推力轴承6025通过螺钉固定在转接段6020的下端，下齿轮轴6021在推力轴承6025的下端固定有一个推力盘6026，推力盘6026将下齿轮轴6021上的轴向力通过推力轴承6025转移到防护壳6012上，结构简单，在推力盘6026的下端还固定有缓冲装置，缓冲装置能够吸收载荷冲击，降低串联轴承组承受的冲击力，从而能够有效的延长整机设备的使用寿命。

较佳的，本实施例中的缓冲装置包括第一碟簧垫板6029、蝶形弹簧6030和第二碟簧垫板6031，第一碟簧垫板6029上端抵接推力盘6026，蝶形弹簧6030通过第二碟簧垫板6031固定在第一碟簧垫板6029的下侧，下齿轮轴6021在第二碟簧垫板6031的下侧设有第二碟簧垫板限位装置，第二碟簧垫板限位装置对第二碟簧垫板6031进行轴向限位。蝶形弹簧6030能够承受较大的载荷冲击，本发明还可以采用压缩弹簧来对推力轴承6025进行缓冲。本实施例中的第二碟簧垫板限位装置包括下联轴器垫套6033和轴用钢丝挡圈6032，下联轴器垫套6033的上端抵接在第二碟簧垫板6031的下侧，下联轴器垫套6033上端内侧开设有一个限位槽，轴用钢丝挡圈6032卡固在第二碟簧垫板6031下侧的下齿轮轴6021上，所述限位槽的下端与轴用钢丝挡圈6032相对限位。

本实施例中推力盘6026的下侧通过螺母6028与下齿轮轴6021固定连接，且螺母6028通过止动垫圈6027与下齿轮轴6021连接，确保工作可靠，第一碟簧垫板6029的上部开设有容纳螺母6028的螺母凹槽，螺母6028位于螺母凹槽内，第一碟簧垫板6029通过螺母凹槽的侧壁上端抵接推力盘6026，通过螺母6028对推力盘6026进行轴向固定，同时第一碟簧垫板6029能够实现轴向移动，从而保证在利用缓冲装置进行缓冲时推力盘6026轴向位置是固定的，确保推力轴承6025的可靠工作，结构简单，设计合理。第二碟簧垫板6031的上部开设有容纳蝶形弹簧6030的碟簧凹槽，且第二碟簧垫板6031上端与第一碟簧垫板6029间隔设置，本发明中蝶形弹簧6030有两组，且两组蝶形弹簧6030开口相对的对接并固定在碟簧凹槽内，从而进一步的增加了蝶形弹簧6030的缓冲行程，利用碟簧凹槽的侧壁对蝶形弹簧6030进行径向定位，防止蝶形弹簧6030发生错位，提高工作的可靠性。

双向推力万向联轴器6工作过程：高效永磁潜油电机2带动下齿轮轴6021旋转，下齿轮轴6021通过下零齿差内啮合鼓形齿轮6013带动联接管6011转动，联接管6011转动同时通过关节轴承带动上齿轮轴6004做行星偏摆运动，上齿轮轴6004通过上联轴器6003带动螺杆（图中未画出）工作。当双向推力万向联轴器6受向下的轴向作用力时，载荷先作用于上齿轮轴6004上，通过上齿轮轴6004再压在第二关节轴承6010上，然后经联接管6011将载荷传递到第三关节轴承6016上，最后由第三关节轴承6016传递到下齿轮轴6021上，再由下齿轮轴6021从经键和螺母6028固定在下齿轮轴6021上的推力盘6026将载荷传递到第一碟簧垫板6029，经蝶形弹簧6030组吸收冲击后，由第二碟簧垫板6031经下联轴器6035将载荷传至螺杆泵用串联轴承4上。当双向推力万向联轴器6受向上的作用力时，载荷先作用于上齿轮轴6004上，通过600上齿轮轴6004上卡住的两上半环6007，再作用于第一关节轴承6006上，然后经联接管6011将载荷传递到第四关节轴承6018上，最后由第四关节轴承6018经卡在下齿轮轴6021上的两下半环6036将载荷传递到下齿轮轴6021上，然后由经键和螺母6028固定在下齿轮轴6021上的推力盘6026与用螺钉固定在转接头上的推力轴承6025，将载荷传递到防护壳6012抵消。

参照附图6：反洗阀15，包括阀壳体，阀壳体由上下两部分对接而成。阀壳体下端为反洗阀座1501，阀壳体上端为反洗阀连接段1502，反洗阀座1501外形为设有外螺纹的圆锥段，反洗阀座1501内部开有圆柱形通孔。反洗阀连接段1502外形为圆柱形，反洗阀连接段1502内部开设带有内螺纹的圆锥形孔。

阀壳体内部设有与阀壳体同轴的反洗阀体1503，反洗阀体1503内部开设有内型腔1504，内型腔1504中设有两级防逆流装置，内型腔1504顶端与阀壳体相连通，阀壳体侧部开设有连通内型腔1504底端的反洗口1509，液体可经过反洗口1509、内型腔1504和防逆流装置进入阀壳体内。

防逆流装置包括挡板1505、挡圈1506和钢球1507，挡板1505安装在内型腔1504的台阶上，挡板1505外圈与内型腔1504内圈相适应，挡圈1506安装在挡板1505上部，挡圈1506外圆周嵌入安装在内型腔1504内壁凹槽内，挡板1505外圈上开设有一圈密封槽，密封槽内安装O型密封圈1508。钢球1507下部分嵌入安装在挡板1505和挡圈1506中心开设的圆孔内，实现密封。挡板1505、挡圈1506中心部位和反洗阀体1503开设有与反洗口1509相连通的通道。

反洗阀15安装在输油管17的中间位置，距离进口500米左右。一方面，在反洗井的时候可以用少量的热水或者洗井液就能达到洗井的效果。另外一方面，在500米以下，井温比较高，输油管17结蜡的可能性比较小，所以综合考虑，只需要清洗输油管17的500米以上部位即可。洗井时，将热水或洗井液引入油井内，热水或洗井液通过反洗口1509和反洗阀体1503下部的通道后，液体压力推动下部的钢球1507向上运动，开启通道，液体进入反洗阀体1503内部，然后顶起上部的钢球1507，再从反洗阀体1503上部流出，热水或洗井液持续加入，最终沿输油管17内壁向上流动循环到井口，对输油管17内壁进行清洗。防逆流装置可以防止热水或者洗井液从内型腔1504和反洗口1509反流至阀壳体外部。

由于设置反洗阀15，在地下螺杆电泵组下井过程中，外界液体通过反洗口1509和反洗阀体1503下部的通道后，克服钢球1507的重量进入到反洗阀体1503内部，使内外压力平衡，使泵组始终处于静止状态，防止机械能转化为电能，杜绝电缆在带电压状态下进行下井操作，降低人身安全隐患。

在下井操作完成后，钢球1507在自身重量的作用下进行回落，关闭反洗阀体1503内部与外部的连接，使地下螺杆泵组部件保持良好的使用寿命，维持较长的检修期，降低维修成本。

反洗阀15装在靠近螺杆泵的出口处，使洗井液不通过螺杆泵的定子和转子，避免了洗井液对螺杆泵定子和转子的损伤。

参照附图7：螺杆泵用串联轴承4，包括多个串联的推力轴承，多个串联的推力轴承为上下排列设置的第一推力轴承4006和第二推力轴承4008，第一推力轴承4006和第二推力轴承4008分别通过第一轴承压套4003和第二轴承压套4009套装在旋转轴4011上，第一推力轴承4006和第二推力轴承4008外圈和底部分别通过第一支撑座4004和第二支承座4010支撑固定，第一支撑座4004内侧中部设有凸台4001，通过凸台4001安装第一推力轴承4006，第二支承座4010中部外侧设有凸起4002，通过凸起4002与第一支撑座4004连接，并在第二支承座4010的顶部安装第二推力轴承4008；并在第一推力轴承4006和第二推力轴承4008的顶部与相应的轴承压套之间设有第一弹性体4005和第二弹性体4007。

旋转轴4011上部安装轴承组保护器5，轴承组保护器5下部连接同样套装在旋转轴4011上部的双向推力万向联轴器6，双向推力万向联轴器6外侧套接第一支撑座4004，第一支撑座4004的下部套接第二支承座4010，第二支承座4010下部连接潜油电机保护器3。第一支撑座4004下部内圈螺纹连接第二支承座4010上部，且第二支承座4010与第一支撑座4004的连接处设有密封垫圈4012。

轴承组保护器5与第一支承座4004联接，载荷沿双向推力万向联轴器6传至第一轴承压套4003，第一轴承压套4003压在第一弹性体4005上，再传递到第一推力轴承4006，第一推力轴承4006将载荷传到第一支承座4004，此时第一弹性体4005因受载荷而变形，使第一轴承压套4003同时压在第二轴承压套4009上，第二轴承压套4009再将载荷由第二弹性体4007传递到第二推力轴承4008上，第二推力轴承4008将载荷传到第二支承座4010，第二支承座4010与潜油电机保护器3联接，旋转轴4011串接整套机构。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，包括螺杆泵组件（9），其特征在于：所述的螺杆泵组件（9）下部从下往上依次安装底部扶正器（1）、高效永磁潜油电机组、串联轴承组和双向推力万向联轴器（6），螺杆泵组件（9）上部连接输油管（17），输油管（17）中安装多个阀门组件，输油管（17）上端连接地面装置；所述的串联轴承组包括螺杆泵用串联轴承（4），螺杆泵用串联轴承（4）包括多个串联的推力轴承，所述的多个串联的推力轴承为上下排列设置的第一推力轴承（4006）和第二推力轴承（4008），第一推力轴承（4006）和第二推力轴承（4008）分别通过第一轴承压套（4003）和第二轴承压套（4009）套装在旋转轴（4011）上，第一推力轴承（4006）和第二推力轴承（4008）外侧和底部分别通过第一支撑座（4004）和第二支承座（4010）支撑固定；并在第一推力轴承（4006）顶部与第一轴承压套（4003）之间设有第一弹性体（4005），在第二推力轴承（4008）的顶部与第二轴承压套（4009）之间设有第二弹性体（4007）；

所述的旋转轴（4011）上部安装轴承组保护器（5），轴承组保护器（5）下部连接同样套装在旋转轴（4011）上部的双向推力万向联轴器（6），双向推力万向联轴器（6）外侧套接第一支撑座（4004），第一支撑座（4004）的下部套接第二支承座（4010），第二支承座（4010）下部连接潜油电机保护器（3）。

2.根据权利要求1所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：所述的双向推力万向联轴器（6）包括上齿轮轴（6004）、下齿轮轴（6021）、联接管（6011）和防护壳（6012），联接管（6011）通过关节轴承连接在上齿轮轴（6004）和下齿轮轴（6021）之间，防护壳（6012）固定在下齿轮轴（6021）和联接管（6011）的外侧，下齿轮轴（6021）和防护壳（6012）之间设有径向固定下齿轮轴（6021）的扶正机构，下齿轮轴（6021）与防护壳（6012）之间还固定有推力轴承（6025）；

所述联接管（6011）上下两端分别固定有上齿轮套（6009）和下齿轮套（6017），上齿轮轴（6004）下端通过上零齿差内啮合鼓形齿轮（6008）与上齿轮套（6009）的内齿啮合，下齿轮轴（6021）的上端通过下零齿差内啮合鼓形齿轮（6013）与下齿轮套（6017）的内齿啮合；

所述关节轴承包括第一关节轴承（6006）、第二关节轴承（6010）、第三关节轴承（6016）和第四关节轴承（6018），其中第一关节轴承（6006）和第二关节轴承（6010）均套在上齿轮轴（6004）和上齿轮套（6009）之间，第一关节轴承（6006）和第二关节轴承（6010）相对设置在上零齿差内啮合鼓形齿轮（6008）两端，第一关节轴承（6006）与上齿轮套（6009）上端相对固定，第三关节轴承（6016）和第四关节轴承（6018）均套在下齿轮轴（6021）和下齿轮套（6017）之间，第三关节轴承（6016）和第四关节轴承（6018）相对设置在下零齿差内啮合鼓形齿轮（6013）两端，第四关节轴承（6018）与下齿轮套（6017）下端相对固定，第一关节轴承（6006）、第二关节轴承（6010）、第三关节轴承（6016）和第四关节轴承（6018）均为推力关节轴承。

3.根据权利要求2所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：在所述第一关节轴承（6006）与上零齿差内啮合鼓形齿轮（6008）之间的上齿轮轴（6004）上卡固有传递轴向力的上轴向力传递机构，在所述第四关节轴承（6018）与下零齿差内啮合鼓形齿轮（6013）之间的下齿轮轴（6021）上卡固有传递轴向力的下轴向力传递机构；所述上轴向力传递机构包括两个卡固在上齿轮轴（6004）上的上半环（6007）；所述下轴向力传递机构包括两个卡固在下齿轮轴（6021）上的下半环（6036）。

4.根据权利要求2所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：所述扶正机构包括上下间隔的套设在下齿轮轴（6021）上的第一导轴承（6015）和第二导轴承（6024），第一导轴承（6015）和第二导轴承（6024）分别通过转接段（6020）与防护壳（6012）连接。

5.根据权利要求4所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：所述下齿轮轴（6021）在第二导轴承（6024）的上侧固定有一个防砂环（6022）。

6.根据权利要求1所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：所述的高效永磁潜油电机组包括高效永磁潜油电机（2）和潜油电机保护器（3），高效永磁潜油电机（2）下部连接底部扶正器（1），高效永磁潜油电机（2）上部连接潜油电机保护器（3）。

7.根据权利要求1所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：所述的阀门组件包括反洗阀（15），反洗阀（15）包括阀壳体，阀壳体下端为返洗阀座（1501），阀壳体上端为返洗阀连接段（1502），所述的阀壳体内部设有与阀壳体同轴的返洗阀体（1503），返洗阀体（1503）内部开设有内型腔（1504），内型腔（1504）中设有一级或多级防逆流装置，内型腔（1504）顶端与阀壳体相连通，阀壳体侧部开设有连通内型腔（1504）底端的返洗口（1509），液体可经过返洗口（1509）、内型腔（1504）和防逆流装置进入阀壳体内。

8.根据权利要求7所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：所述的防逆流装置包括挡板（1505）、挡圈（1506）和钢球（1507），挡板（1505）安装在内型腔（1504）的台阶上，挡板（1505）外圈与内型腔（1504）内圈相适应，挡圈（1506）安装在挡板（1505）上部，挡圈（1506）外圆周嵌入安装在内型腔（1504）内壁凹槽内，钢球（1507）下部分嵌入安装在挡板（1505）和挡圈（1506）中心开设的圆孔内，挡板（1505）、挡圈（1506）中心部位和返洗阀体（1503）开设有与返洗口（1509）相连通的通道。

9.根据权利要求1或7所述的一种高效永磁电机直驱螺杆泵石油采输设备，其特征在于：所述的阀门组件包括单流阀（13）和溢流阀（16）。