CN108302021B - 一种潜井式单缸立式柱塞抽油泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种潜井式单缸立式柱塞抽油泵，包括组装成一体的液力端、动力端以及潜油电机，其中动力端的凸轮轴上部定位在升降轴的内孔下部，并且升降轴的内孔中设有至少一个与凸轮轴上的斜面凸轮型线啮合的内斜面扣，升降轴通过内斜面扣与凸轮轴的型线配合后，由凸轮轴旋转运动转化为升降轴的上下往复运动，升降轴与柱塞和柱塞杆构成一往复运动联。本发明效率高、耗能低、拆卸工艺简单、方便、寿命长，且制造工艺可满足小口井尺寸范围，特别适合低产井抽油工况。
Description
技术领域
本发明涉及泵技术领域，尤其是一种可使泵外径尺寸做小的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，特别适合低产井抽油工况。
背景技术
油田抽油泵已被广泛应用于油田采油工艺中，油田抽油泵品种繁多，一般为地面抽油机(也叫磕头机)、水力活塞泵、井下螺杆泵、离心泵等。现有的各种油田抽油泵虽然采用的生产工艺及工作原理均不相同，但这些传统设备均存在共性不足：设备庞大、采油功耗大、效率低(一般均在30％以下)、寿命短。
由于油井深百米甚至千米，抽油泵维修提井一次上下的费用极大，一次需要上万或几万元，导致使用费用高。抽油设备也是造成油田耗电大、成本高的原因之一。目前，国内外应用最为广泛的也是最传统的抽油机(磕头机)，该类抽油泵市场需求最大，但该类抽油泵并不适合低产井抽油，其抽油杆易损耗，国内油田抽油杆年耗数量为几千万吨，由此产生的损耗费用数目惊人。
在上述大环境下，油田提质增效，绿色、创新是广大石油工人的工作口号，油田渴望取代传统抽油设备呼声很大，低产井等待着新一代抽油设备的诞生。
另外，由于油井抽油管线的内腔尺寸限制，泵必须潜在油介质中运行，所以泵的外径尺寸是一个挑战，越小越好。因此提出一种可满足小口井尺寸范围，及低产井抽油工况设计要求的潜井式单缸立式柱塞抽油泵来替代传统抽油机泵进行井下抽油，意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种效率高、耗能低、拆卸工艺简单、方便、寿命长的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，且该泵制造工艺可满足小口井尺寸范围，特别适合低产井抽油工况。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本潜井式单缸立式柱塞抽油泵，包括液力端、动力端以及潜油电机，其特征是所述液力端包括泵体，为一圆柱形壳体，其顶部外接有排液管线，底部与动力端的圆柱形机身相连接；以及一组合阀和一柱塞，分别上下设在泵体内，其中组合阀采用排液阀在上、进液阀在下的一体结构；所述的动力端包括所述的圆柱形机身，机身的顶部和底部分别与所述的泵体和潜油电机相连接，使整泵形成圆形管筒式结构；凸轮轴，能转动地设于机身中，该凸轮轴的下端与潜油电机轴相连接，上部设有至少一个的斜面凸轮；以及升降轴，可上下滑动地定位在机身内，该升降轴设有上下贯穿的轴向内孔，并且在内孔上部设有与动力端的柱塞相连接的柱塞杆，形成一个往复运动联；所述的凸轮轴上部定位在升降轴的内孔下部，并且升降轴的内孔中设有至少一个与凸轮轴上的斜面凸轮型线啮合的内斜面扣，升降轴通过内斜面扣与凸轮轴的型线配合后，由凸轮轴旋转运动转化为升降轴的上下往复运动。
进一步地，所述凸轮轴的上端设有缩颈的圆柱形滑动轴部，相应的在柱塞杆的内孔中配置有可供该滑动轴部定位用的往复滑动轴承。
进一步地，所述机身上端的内孔中设有一定位滑动轴承，所述升降轴上端的外圆安置在该定位滑动轴承之中，与升降轴形成一个往复运动的摩擦副，并对升降轴在往复运动中起到定位润滑减磨的作用，而升降轴下端的外圆与机身的内孔定位配合，形成一个双往复摩擦副。
进一步地，所述升降轴内斜面扣的内孔中留有三分之一的圆周面积作为往复转化副。
进一步地，所述泵体的下端设有敞开口部正对机身上端内孔的存油池，所述的柱塞经该存油池与升降轴内的柱塞杆相连接，由升降轴连动柱塞杆、柱塞一起作上下往复运动，形成柱塞升降轴。
进一步地，所述组合阀的进液阀的进液腔设置在泵体的外圆上。
进一步地，所述的机身内还设有定位套，定位套内设有主滑动轴承，所述的凸轮轴的下部穿过主滑动轴承后并通过设置在定位套下面的推力轴承、拼帽和油封函而实现轴向定位。
进一步地，所述机身的内孔中设有可供所述定位套、推力轴承定位用的台肩，以及与所述油封函的外丝扣联接的内丝扣。
进一步地，所述的泵体与机身的连接部位处设有可相互定位的内凹台肩和外凸台肩，定位后用螺栓连接，并设有密封圈。
进一步地，所述泵体的顶部装有用以固定组合阀用的旋塞，旋塞上设有出液口连通排液管线，使液体经旋塞从排液管线中排出。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于设置单缸单柱塞，凸轮轴设置在升降轴内孔内由凸轮与升降轴内孔的斜面扣进行啮合，改变了旋转运动为往复运动，缩小了外径体积，适合油井采用潜入管线内进行抽油的设备。本发明将液力端、动力端、潜油电机集成为一体，实现旋转与往复功能一体化，大大提高了抽油效率高，且能有效降低能耗，拆装工艺简单、方便、寿命长，特别适合低产井抽油工况。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为主要反映动力端机身结构的示意图；
图3为凸轮轴的结构示意图；
图4为主要反映升降轴结构的示意图；
图5为图4的A-A剖面图；
图6为液力端泵体的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
结合图1-图6所示，本发明潜井式单缸立式柱塞抽油泵主要包括有位于上位的液力端100、中部的动力端200以及下位的潜油电机11，其中：
液力端100的泵体12为液力端的外壳体，是一个圆柱形件，下端与动力端的机身1之间通过内凹台肩122和外凸台肩104相互配合定位，并用螺栓21连接于一起，同时用密封圈密封。泵体12下端内设有一个存油池121，其口部敞开并正对动力端机身1的内孔，泵体的外圆上设有与之相通的油窗22。泵体12内部设有柱塞13、后压环14、组合密封15、导向套16、压帽17以及组合阀18等，它们通过设在泵体内的相应台肩定位安置，而柱塞13下端经存油池121与动力端的柱塞杆8相连接，与升降轴2构成一往复运动联，可作上下往复运动。组合阀18位于泵体12的上部，采用排液阀在上、进液阀在下的一体结构，它通过装在泵体上端中间的旋塞19固定，旋塞19上开有排液口，连通其上面的排液管线20，使液体经旋塞19从排液管线20中排出，该排液管线20可从地面直通到井下。组合阀18的进液阀的吸入腔位置设置在泵体12的圆柱形外圆上，一般可以设置有三个。
动力端200的机身1为动力端的壳体，也是一个圆柱形件，上位与泵体12连接，下位与电机法兰通过定位台肩连接。机身1的内腔中装有旋转件凸轮轴3、定位套23、推力轴承5、油封函7、升降轴2以及定位滑动轴承10等，凸轮轴3为旋转轴，为了减少尺寸联，上部定位安装在升降轴2的内孔中，凸轮轴3的下端设置有与电机轴直接连接的内孔303和键，与电机轴进行插入式联接。凸轮轴3上部设置有斜面凸轮301，可根据传动力矩的大小，斜面凸轮301可设置成1个或若干个，它与升降轴2的内斜面扣201形成型线啮合构成一对旋转运行转化为往复运动副。凸轮轴的斜面凸轮301处边沿下位配置主滑动轴承4，当凸轮轴3旋转时起到径向定位，而主滑动轴承4设置在定位套23内。凸轮轴3的顶端设有缩颈的圆柱形定位滑动轴部302，配置在柱塞杆8内的往复滑动轴承9内，以消除凸轮轴3的径向间隙实现三点定位。
升降轴2为往复运动件，设有上下贯穿的轴向内孔，并且在内孔上部设有可安置柱塞杆8的内台肩。内孔中设有与凸轮轴上斜面凸轮301相配合的内斜面扣201，与凸轮轴3进行啮合，斜面扣201根据凸轮的斜面凸轮301数量来设置，升降轴2通过内腔斜面扣201与凸轮轴的型线配合，可由凸轮轴旋转运动转化为升降轴的往复运动，升降轴内斜面扣201的内孔中留有圆周面积三分之一作为往复转化副。升降轴2设置上下定位，其上端外圆安置在定位滑动轴承10之中，下端设有外圆基准轴与机身1的内孔定位，形成一双往复摩擦副。
定位滑动轴承10为滑动往复轴承，安置在机身1与泵体12连接部位的上端内孔中，与升降轴2形成一个往复运动的摩擦副，并对升降轴2在往复运动中起到定位、润滑减磨作用。
定位套23在机身内孔的台肩101上止位，外圆安装了密封圈，定位套23的后端安置推力轴承5用拼帽6在凸轮轴3上定位，机身1内孔上设有可供推力轴承5限位的台肩102。机身1的末端与电机11连接，内孔设有内丝扣103，油封函7与其连接，从而把旋转运动件固定。
由上述构件组装构成的本抽油泵，整泵为圆形管筒式结构最大外径为φ100mm，整泵下井固定由排液管提着定位工作，电缆线靠着泵的外径空隙，往井上面抽出与电控连接。当潜油电机旋转运动时带动凸轮轴进行旋转，此时在凸轮轴上的斜面凸轮推动升降轴的内斜面扣后啮合形成型线升降轴拉着柱塞杆进行往复运动。当柱塞往下运行时形成真空进液阀开启，液体从机身外圆的吸入口进入到进液阀腔，此时升降轴在下位；当柱塞往上运行时，进液阀关闭腔内压力升高，排液阀打开液体从排液管线中排出，此时，升降轴在上位，这样一吸一排循环进行，形成潜井式单缸立式柱塞抽油泵的工作原理实现。
Claims (9)
1.一种潜井式单缸立式柱塞抽油泵，包括液力端、动力端以及潜油电机，其特征在于：
所述液力端包括
泵体，为一圆柱形壳体，其顶部外接有排液管线，底部与动力端的圆柱形机身相连接；以及
一组合阀和一柱塞，分别上下设在泵体内，其中组合阀采用排液阀在上、进液阀在下的一体结构；
所述的动力端包括
所述的圆柱形机身，机身的顶部和底部分别与所述的泵体和潜油电机相连接，使整泵形成圆形管筒式结构；
凸轮轴，能转动地设于机身中，该凸轮轴的下端与潜油电机轴相连接，上部设有至少一个的斜面凸轮；
升降轴，可上下滑动地定位在机身内，该升降轴设有上下贯穿的轴向内孔，并且在内孔上部设有与动力端的柱塞相连接的柱塞杆，形成一个往复运动联；所述的凸轮轴上部定位在升降轴的内孔下部，并且升降轴的内孔中设有至少一个与凸轮轴上的斜面凸轮型线啮合的内斜面扣，升降轴通过内斜面扣与凸轮轴的型线配合后，由凸轮轴旋转运动转化为升降轴的上下往复运动；所述升降轴内斜面扣的内孔中留有三分之一的圆周面积作为往复转化副。
2.如权利要求1所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述凸轮轴的上端设有缩颈的圆柱形滑动轴部，相应的在柱塞杆的内孔中配置有可供该滑动轴部定位用的往复滑动轴承。
3.如权利要求1所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述机身上端的内孔中设有一定位滑动轴承，所述升降轴上端的外圆安置在该定位滑动轴承之中，而升降轴下端的外圆与机身的内孔定位配合。
4.如权利要求1所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述泵体的下端设有敞开口部正对机身上端内孔的存油池，所述的柱塞经该存油池与升降轴内的柱塞杆相连接，由升降轴连动柱塞杆、柱塞一起作上下往复运动。
5.如权利要求1所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述组合阀的进液阀的吸入腔位置设置在泵体的外圆上。
6.如权利要求1至5任一项所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述的机身内还设有定位套，定位套内设有主滑动轴承，所述的凸轮轴的下部穿过主滑动轴承后并通过设置在定位套下面的推力轴承、拼帽和油封函而实现轴向定位。
7.如权利要求6所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述机身的内孔中设有可供所述定位套、推力轴承定位用的台肩，以及与所述油封函的外丝扣联接的内丝扣。
8.如权利要求1所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述的泵体与机身的连接部位处设有可相互定位的内凹台肩和外凸台肩。
9.如权利要求1所述的潜井式单缸立式柱塞抽油泵，其特征在于：所述泵体的顶部装有用以固定组合阀用的旋塞，旋塞上设有出液口连通排液管线。
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