CN106989014B - 一种利用液力制动电机轴的螺杆泵直接驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于螺杆泵采油设备领域，尤其涉及一种利用液力制动电机轴的螺杆泵直接驱动装置，包括电机、制动装置和封井器，三者沿竖直方向串联，与井下螺杆泵连接的光杆由上述三者的中间穿过，所述的电机、制动装置和封井器由上至下依次通过法兰连接，所述的制动装置的结构包括下壳体、上壳体、泵轮、下主轴、上主轴、轴套和防护罩，防护罩的底部通过法兰连接在封井器上，并同时固定连接在防护罩的顶部，下壳体和上壳体之间填充有热载体油，所述的下主轴通过轴承安装在下壳体和上壳体的中央，本发明利用液力进行直接制动(非液压制动)，具有运动机构简单，动作可靠，几乎无磨损的特点，使得制动机构的可靠性和使用寿命大幅提升。

Description

一种利用液力制动电机轴的螺杆泵直接驱动装置
技术领域
本发明属于螺杆泵采油设备领域，尤其涉及一种利用液力制动电机轴的螺杆泵直接驱动装置。
背景技术
目前，在石油开采技术领域，螺杆泵直驱采油装置是被广泛采用的一种采油装置。在使用过程中，光杆可能因井下故障而反转，光杆反转时转速很快，会对光杆本身以及与光杆直接或间接相连的其他传动部件造成损坏。因此，需要在光杆反转时立即对其进行主动制动。
现有技术中，防反转制动的方式有两种：一种是电磁制动，另一种是机械制动。这两种制动方式均存在明显不足：电磁制动需要依靠良好的电力供应，一旦电路出现故障，制动必然失效；机械制动容易出现机构卡死，零件损坏等问题，制动的可靠性有待提高。
发明内容
本发明提供一种利用液力制动电机轴的螺杆泵直接驱动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种利用液力制动电机轴的螺杆泵直接驱动装置，包括电机、制动装置和封井器，三者沿竖直方向串联，与井下螺杆泵连接的光杆由上述三者的中间穿过，所述的电机、制动装置和封井器由上至下依次通过法兰连接，所述的制动装置的结构包括下壳体、上壳体、泵轮、下主轴、上主轴、轴套和防护罩，防护罩的顶部通过法兰连接在电机上，所述的下壳体和上壳体通过螺栓连接在一起，并同时固定连接在防护罩的底部，下壳体和上壳体之间填充有热载体油，所述的下主轴通过轴承安装在下壳体和上壳体的中央，所述的泵轮设置在下壳体和上壳体之间并固定连接在下主轴的中部，在下壳体和泵轮的相对的两个面上均设置有涡轮叶片，所述的轴套固定连接在下主轴上，所述的上主轴通过超越离合器连接在轴套的内侧，所述的超越离合器的可旋转方向与电机的正转方向一致，上主轴通过平键与电机的空心轴连接。
所述的电机为永磁电机。所述的电机为三相交流异步电机。
本发明的有益效果为：
长期以来，螺杆泵防反转制动机构的研究方向大体有两种：一种是通过精巧的机械结构使光杆在反转后与其他传动机构脱开，从而避免其他传动机构一同旋转；另一种是通过机械或液压刹车机构对光杆或电机的空心轴进行直接制动。而应用事实证明，从上述的两种研究方向出发研发出的制动机构的结构相对复杂，导致制动可靠性不高。
本发明抛开了上述的两种研究方向，转而研究利用液力进行直接制动(非液压制动)，具有运动机构简单，动作可靠，几乎无磨损的特点，使得制动机构的可靠性和使用寿命大幅提升。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是制动装置的结构示意图。
图中：1-光杆，2-封井器，3-制动装置，4-电机，5-上主轴，6-防护罩，7-上壳体，8-泵轮，9-热载体油，10-下壳体，11-下主轴，12-轴套，13-平键。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
本实施例包括电机4、制动装置3和封井器2，三者沿竖直方向串联，与井下螺杆泵连接的光杆1由上述三者的中间穿过。所述的电机4、制动装置3和封井器2由上至下依次通过法兰连接。
所述的制动装置3的结构包括下壳体10、上壳体7、泵轮8、下主轴11、上主轴5、轴套12和防护罩6，防护罩6的顶部通过法兰连接在电机4上，所述的下壳体10和上壳体7通过螺栓连接在一起，并同时固定连接在防护罩6的底部，下壳体10和上壳体7之间填充有热载体油9，所述的下主轴11通过轴承安装在下壳体10和上壳体7的中央，所述的泵轮8设置在下壳体10和上壳体7之间并固定连接在下主轴11的中部，在下壳体10和泵轮8的相对的两个面上均设置有涡轮叶片，所述的轴套12固定连接在下主轴11上，所述的上主轴5通过超越离合器(也称为单向轴承)连接在轴套12的内侧，所述的超越离合器的可旋转方向与电机4的正转方向一致，上主轴5通过平键13与电机4的空心轴连接。
制动装置3的工作过程如下：
光杆1正转时，超越离合器处于分离状态，使得上主轴5与轴套12脱离，因此，只有上主轴5在光杆1的带动下旋转，轴套12和下主轴11静止不动。
光杆1反转时，超越离合器处于咬合锁死状态，使得轴套12跟随上主轴5一同旋转，轴套12的旋转带动下主轴11以及固定安装在下主轴11上的泵轮8旋转。下壳体10和泵轮8的相对的两个面上均设置有涡轮叶片，在涡轮叶片的搅动作用下，泵轮8旋转时会产生很大的阻力，且转速越快阻力越大，正是由于这种阻力的存在，使得光杆1反转运动得以限制，反转时的动能得以缓慢释放，从而避免了因光杆1高速反转造成的设备损坏和人员伤亡。
制动装置3的基本工作原理与常见的液力耦合器的工作原理相同，泵轮8相当于液力耦合器内的主动涡轮，下壳体10相当于液力耦合器中的从动涡轮。本发明与液力耦合器的主要区别在于：液力耦合器上有输入轴，也有输出轴，而本发明只有输入轴，没有输出轴，通过限制机械能的输出实现制动的目的。制动装置3的输入轴(下主轴11)输入的机械能转化成热载体油9的机械能和热能，热载体油9具有良好的导热性能，可将热量及实地释放出去。
所述的电机4可采用永磁电机，也可以采用三相交流异步电机。
长期以来，螺杆泵防反转制动机构的研究方向大体有两种：一种是通过精巧的机械结构使光杆1在反转后与其他传动机构脱开，从而避免其他传动机构一同旋转；另一种是通过机械或液压刹车机构对光杆1或电机4的空心轴进行直接制动。而应用事实证明，从上述的两种研究方向出发研发出的制动机构的结构相对复杂，导致制动可靠性受限。本发明抛开了上述的两种研究方向，转而研究利用液力进行直接制动(非液压制动)，具有运动机构简单，动作可靠，几乎无磨损的特点，使得制动机构的可靠性和使用寿命大幅提升。

Claims (1)

1.一种利用液力制动电机轴的螺杆泵直接驱动装置，包括电机(4)、制动装置(3)和封井器(2)，三者沿竖直方向串联，与井下螺杆泵连接的光杆(1)由上述三者的中间穿过，其特征在于：所述的电机(4)、制动装置(3)和封井器(2)由上至下依次通过法兰连接，所述的制动装置(3)的结构包括下壳体(10)、上壳体(7)、泵轮(8)、下主轴(11)、上主轴(5)、轴套(12)和防护罩(6)，防护罩(6)的顶部通过法兰连接在电机(4)上，所述的下壳体(10)和上壳体(7)通过螺栓连接在一起，并同时固定连接在防护罩(6)的底部，下壳体(10)和上壳体(7)之间填充有热载体油(9)，所述的下主轴(11)通过轴承安装在下壳体(10)和上壳体(7)的中央，所述的泵轮(8)设置在下壳体(10)和上壳体(7)之间并固定连接在下主轴(11)的中部，在下壳体(10)和泵轮(8)的相对的两个面上均设置有涡轮叶片，所述的轴套(12)固定连接在下主轴(11)上，所述的上主轴(5)通过超越离合器连接在轴套(12)的内侧，所述的超越离合器的可旋转方向与电机(4)的正转方向一致，上主轴(5)通过平键(13)与电机(4)的空心轴连接；光杆(1)正转时，超越离合器处于分离状态，使得上主轴(5)与轴套(12)脱离，只有上主轴(5)在光杆(1)的带动下旋转，轴套(12)和下主轴(11)静止不动；光杆(1)反转时，超越离合器处于咬合锁死状态，使得轴套(12)跟随上主轴(5)一同旋转，轴套(12)的旋转带动下主轴(11)以及固定安装在下主轴(11)上的泵轮(8)旋转；所述的电机(4)为永磁电机或三相交流异步电机。
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