CN109630385A - 一种潜油柱塞电泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种潜油柱塞电泵，包括潜油电机、柱塞抽油泵和机械传动装置，机械传动装置包括机壳、锥齿轮传动机构和凸轮传动机构；锥齿轮传动机构包括相互啮合传动的主动齿轮和被动齿轮，主动齿轮受潜油电机驱动旋转，被动齿轮固定安装在一传动轴上，该传动轴的两端部可定轴线旋转地支撑在机壳上；凸轮传动机构包括偏心凸轮和凸轮连杆，偏心凸轮固定安装在传动轴上并随其旋转，凸轮连杆的上端部和柱塞抽油泵的柱塞活动连接且可拖动该柱塞上下移动，凸轮连杆设在偏心凸轮上并受驱摆动。本发明具有功率小，适应性强，可以应用于低产井的采油工作。

Description

一种潜油柱塞电泵
技术领域
本发明涉及石油开采设备，具体而言是一种潜油柱塞电泵。
背景技术
目前油田采油使用的叶轮式潜油电泵，适用于大排量的高产井，但是，随着地下油液开采周期的延长，原用潜油电泵的油井，逐渐变成了低产井，因供液不足导致潜油电泵出现空抽或因供液不足而停机，所以潜油电泵已逐渐被淘汰。
现在油田急需一种小功率、低排量的电泵，来满足日益增多的低产井的需求，潜油柱塞电泵就根据这一需求提出的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的不足而提供一种功率低且排量小的潜油柱塞电泵，以适应低产井的工作需求。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：
一种潜油柱塞电泵，包括潜油电机和柱塞抽油泵，该潜油电机通过机械传动装置与柱塞抽油泵传动连接；所述机械传动装置包括机壳、锥齿轮传动机构和凸轮传动机构；所述锥齿轮传动机构包括相互啮合传动的主动齿轮和被动齿轮，该主动齿轮与潜油电机传动连接并受驱旋转，该被动齿轮固定安装在一传动轴上，该传动轴的两端部可定轴线旋转地支撑在机壳上；所述凸轮传动机构包括偏心凸轮和凸轮连杆，所述偏心凸轮固定安装在传动轴上并随其旋转，所述凸轮连杆的上端部和柱塞抽油泵的柱塞活动连接，且可拖动柱塞上下移动；所述凸轮连杆设置在偏心凸轮上，且二者之间动配合以在偏心凸轮转动时带动凸轮连杆摆动。
上述技术方案还可以通过以下技术措施进一步优化：
作为进一步优化，所述凸轮连杆的上端部通过转销结构与柱塞的柱塞接头活动铰接，该转销结构包括销轴和分别设置在凸轮连杆、柱塞接头上的销孔，销轴穿入两销孔中将二者活动铰链连接。
作为进一步优化，所述机壳内设有支撑安装传动轴两端部的支架。
作为进一步优化，所述潜油电机的输出轴和主动齿轮的齿轮轴通过联轴器传动连接，该联轴器可以是刚性联轴器或挠性联轴器。
作为进一步优化，所述机壳上设有采油时供油液进入机壳内的进油孔。所述柱塞抽油泵包括泵壳、柱塞和泵筒，所述泵筒固定安装在泵壳内，所述柱塞穿入泵筒且可在泵筒内上下移动，其内部具有供油液流动的抽油通道，其顶部安装有随柱塞上下移动的游动凡尔。所述泵壳和机壳通过对丝接箍固定连接；所述对丝接箍的内部具有一供柱塞穿过的通孔，所述泵筒的下端部固定安装在该通孔处，其上端部安装有相对于泵壳静止的固定凡尔。所述机壳的另一端部固定安装有吊装管和安装接箍。
由于采用了以上技术方案，本发明产生了以下技术效果：
本发明的潜油柱塞电泵，既克服了潜油电泵功率大、排量大、产量不可调、不适合低产井的缺点，也解决了直线电机抽油泵中直线电机因往复运动，而频繁启动的缺点。其具有功率低、采油量小的优点，且适应性更强，是在低产井中代替叶轮式潜油电泵和直线电机抽油泵的新型采油设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍：
图1是实施例一中的潜油柱塞电泵的结构示意图。
图2是实施例一中的机械传动装置的结构示意图。
图3是实施例一中的柱塞抽油泵结构示意图。
附图标记说明：
1.潜油电机；2.机械传动装置；201.电机输出轴；202.联轴器；203.齿轮轴；204.连接管；205.连接盖；206.主动齿轮；207.被动齿轮；208.支架；209.传动轴；210.机壳；211.偏心凸轮；212.凸轮连杆；213.进油孔；214.销轴；215.柱塞接头；216.进油孔；217.对丝接箍；3.柱塞抽油泵；301.柱塞；302.游动凡尔；303.泵筒；304.固定凡尔座；305.固定凡尔；306.泵壳；307.泵壳接箍；308.吊装管；309.安装接箍。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、
“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
如图1到3所示的本发明的一种潜油柱塞电泵，包括潜油电机1和柱塞抽油泵3，该潜油电机1通过机械传动装置2与柱塞抽油泵3传动连接，且潜油电机1为三相交流异步电动机，该潜油电机1的结构与现有潜油电泵用的三相交流异步电动机结构相近，本实施例中不再详细赘述；机械传动装置2包括机壳210、锥齿轮传动机构和凸轮传动机构；锥齿轮传动机构包括相互啮合传动的主动齿轮206、和被动齿轮207，主动齿轮206与潜油电机1转动轴线方向一致且受驱旋转，被动齿轮207固定安装在传动轴209上，该传动轴209其可定轴线旋转地支撑在机壳210上，其两端动配合装配在支架208上，支架208用螺栓固定在连接盖205上。凸轮传动机构包括偏心凸轮211和凸轮连杆212，偏心凸轮211固定安装在传动轴209上并随其旋转。凸轮连杆212的上端部和柱塞接头215活动铰接，柱塞接头215与柱塞301螺纹连接，凸轮连杆212的上端通过且可拖动该柱塞301上下移动，凸轮连杆212设置在偏心凸轮211上，具体结构是，凸轮连杆212的下端部具有一轴孔，偏心凸轮211嵌入式安装在该轴孔内，以驱动凸轮连杆212摆动，凸轮连杆212的轴孔内还可以安装有滚动轴承，偏心凸轮211与滚动轴承的内圈固定安装，轴孔与滚动轴承的外圈固定安装。偏心凸轮211转动时可带动凸轮连杆212的摆动，进而通过通过柱塞接头215，拖动该柱塞301在泵筒303内上下移动。
凸轮连杆212的上端部通过转销结构与柱塞接头215活动铰接，该转销结构包括销轴214和分别设置在凸轮连杆212、柱塞接头215上的销孔，销轴214穿入两销孔中将二者活动连接。机壳210内设有支撑安装传动轴209两端部的支架208。潜油电机1的输出轴和主动齿轮206的齿轮轴203通过联轴器202传动连接，该联轴器202可以是刚性联轴器202或挠性联轴器202，在本实施例中采用花键联轴器202，属于刚性联轴器202的一种，当然在其它实施方式中，还可以采用弹性联轴器202等挠性联轴器202。机壳210上设有采油时供油液进入机壳210内的进油孔213。柱塞抽油泵3包括泵壳306、柱塞301和泵筒303，泵筒303固定安装在泵壳306内，柱塞301穿入泵筒303且可在泵筒303内上下移动，柱塞301的内部具有供油液流动的抽油通道，柱塞接头215上设有进油孔216与柱塞301的内孔相通。柱塞301的位于泵筒303内的端部上固定安装有一随柱塞301的上端设有上下移动的游动凡尔302。泵壳306和机壳210通过对丝接箍217固定连接；对丝接箍217的中部具有一供柱塞301穿过的通孔，泵筒303的下端部固定安装在该通孔处，泵筒303的上端部安装有一相对于泵壳306静止的固定凡尔305。泵壳306的另一上端螺纹连接泵壳接箍307；泵壳接箍307安装有吊装管308和安装接箍309。
如图1和图2所示，潜油电机1、机械传动装置2和柱塞抽油泵3依次传动连接，潜油电机1的电机输出轴201通过花键联轴器202和机械传动装置2的主动齿轮206的齿轮轴203刚性连接。电机输出轴201和花键联轴器202被容置在连接管204内。该连接管204的两端部分别和密封的潜油电机1的外壳和机械传动装置2的连接盖205螺纹锁紧连接。
如图2所示，主动齿轮206的齿轮轴203穿过连接盖205中部的轴孔，且通过轴承安装在该轴孔内。齿轮轴203的上端部和主动齿轮206固定连接，下端部和花键联轴器202固定连接。主动齿轮206和被动齿轮207均为锥齿轮，已实现传动方向的转变，即将主动齿轮206在横向平面内的转动转变为被动齿轮207在竖向平面内的转动。在本实施例中，偏心凸轮211和传动轴209的固定连接、被动齿轮207和传动轴209的固定连接、主动齿轮206和齿轮轴203的固定连接、齿轮轴203和花键联轴器202的固定连接、花键联轴器202和电机输出轴201的固定连接均为平键连接。
如图1和图2所示，机壳210和连接盖205通过螺纹锁紧连接，也即在机壳210的端部内侧加工出内螺纹，在连接盖205的外周上加工出外螺纹，内外螺纹相互咬合实现连接和密封。在本实施例中的螺纹连接均为这种形式，在一个零部件上加工内螺纹，在另外一个部件上加工出外螺纹，二者咬合连接并进行密封。因此，针对机壳210与对丝接箍217的螺纹连接，对丝接箍217和泵壳306的螺纹连接，对丝接箍217与泵筒303的螺纹连接，泵筒303与固定凡尔座304的螺纹连接，泵壳306与泵壳接箍307的螺纹连接，泵壳接箍307和吊装管308的螺纹连接，以及吊装管308和安装接箍309的螺纹连接就不再详细赘述。此外，在机壳210和连接盖205用螺纹锁紧连接。
如图2所示，主动齿轮206和被动齿轮207的传动比可以根据传动扭矩和电机转速的情况进行设置，在本实施例中，主动齿轮206和被动齿轮207的传动比为2:1。传动轴209的两端部各通过一个轴瓦支撑固定在支架208上，支架208采用螺栓紧固在连接盖205上，当然也可以采用焊接等其他固定连接方式。该轴瓦也在现有的滑动轴承里进行选型，机壳210也不需要特殊的设计和改造。
在本实施例中，偏心凸轮211的外径嵌入安装在偏摆连杆的轴孔内。但也可且在该套孔内设置一个滚动轴承，偏心凸轮211的外径与滚动轴承的内圈固定连接，套轴孔的内径周和滚动轴承的外圈固定连接。偏心凸轮211旋转时，可带动偏摆连杆在垂直于纸面的平面内前后摆动。
如图2所示，偏摆连杆的上端部和柱塞接头215活动连接，柱塞接头215上具有一个叉形连接口，偏摆连杆的上端部插入该连接口中，然后通过销轴214穿连在一起形成一个活动铰接结构。在其它实施方式中，该活动连接还可以采用其它方式，例如关节球头连接，只要能够实现，在凸轮连杆212摆动过程可以带动柱塞301上下移动的结构都可以。
在柱塞接头215和机壳210上分别具有一个进油孔216和进油孔213，以提供油液从外界进入柱塞301内部的抽油通道中，柱塞接头215和柱塞301采用螺纹锁紧固定连接。
如图3所示，柱塞301的上端部安装游动凡尔302，该游动凡尔302可打开或密封住柱塞301上的抽油通道。当柱塞301下行时，油液从进油孔213和进油孔216进入到抽油通道中，然后推开柱塞301上端部的游动凡尔302的阀球，油液进入到泵筒303内。当柱塞301上行时，泵筒内的油压使游动凡尔302关闭，同时油液推开固定凡尔305的阀球，油液被举升到进入油管内，实现采油。到泵壳306的上部空腔内。在本实施例中，固定凡尔305和游动凡尔302的结构，均采用GB/18607-2017规定的阀球和阀座。现有潜油电泵中常用的阀(油田设备中也称之为凡尔)即可，阀的开启压力的大小可以根据泵的工作压力调整阀球的大小即可。此外，需要说明的是，固定凡尔305的固定凡尔座304的端部与泵壳306固定密封连接，可采用焊接方式固定连接。
还需要说明的是，泵壳306的上端与泵壳接箍307螺纹连接，泵壳接箍307上还安装连接有吊装管308，该吊装管308一端通过螺纹与泵壳接箍307连接与泵壳306对接。吊装管308与泵壳接箍307螺纹锁紧连接，同时泵壳接箍307和泵壳306也为螺纹锁紧连接。进而，吊装管308另一端通过螺纹结构和安装接箍309固定连接，组成柱塞抽油泵3。也即吊装管308的上端部和安装接箍309螺纹锁紧连接，下端部和泵壳接箍307螺纹锁紧连接。
本发明的工作原理是潜油电机1的输出轴，通过花键联轴器202，带动齿轮轴203旋转；主动齿轮206装配在齿轮轴203上,与被动齿轮207相互啮合，被动齿轮207和偏心凸轮211装配在传动轴209上；偏心凸轮211与凸轮连杆212上的轴孔装配；凸轮连杆212用销轴214与柱塞接头215连接，构成活动铰链；偏心凸轮211旋转，带动凸轮连杆212摆动，进而带动柱塞接头215和柱塞301上下移动，通过机械传动装置2，把潜油电机1的旋转运动，转变成了柱塞301作往复式的直线运动，当柱塞接头215拖动抽油泵的柱塞301向下运动时，石油通过进油孔213和进油孔216进入柱塞内孔推开游动凡尔302的阀球进入泵筒303的上端，此时固定凡尔305关闭；当柱塞301向上运动时，游动凡尔302关闭，固定凡尔305开，石油被举升到油管内，完成一个采油动作；连续旋转的偏心凸轮211，拖动凸轮连杆212、柱塞接头215。柱塞接头215拖动柱塞301在泵筒内作上下往复运动，实现抽油泵连续采油。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1.潜油电机；2.机械传动装置；201.电机输出轴；202.联轴器；203.齿轮轴；204.连接管；205.连接盖；206.主动齿轮；207.被动齿轮；208.支架；209.传动轴；210.机壳；211.偏心凸轮；212.凸轮连杆；213.进油孔；214.销轴；215.柱塞接头；216.进油孔；217.对丝接箍；3.柱塞抽油泵；301.柱塞；302.游动凡尔；303.泵筒；304.固定凡尔座；305.固定凡尔；306.泵壳；307.泵壳接箍；308.吊装管；309.安装接箍等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种潜油柱塞电泵，包括潜油电机和柱塞抽油泵，该潜油电机通过机械传动装置与柱塞抽油泵传动连接；其特征在于：
所述机械传动装置包括机壳、锥齿轮传动机构和凸轮传动机构；
所述锥齿轮传动机构包括相互啮合传动的主动齿轮和被动齿轮，该主动齿轮与潜油电机传动连接并受驱旋转，该被动齿轮固定安装在一传动轴上，该传动轴的两端部可定轴线旋转地支撑在机壳上；
所述凸轮传动机构包括偏心凸轮和凸轮连杆，所述偏心凸轮固定安装在传动轴上并随其旋转，所述凸轮连杆的上端部和柱塞抽油泵的柱塞活动连接，且可拖动柱塞上下移动；所述凸轮连杆设置在偏心凸轮上，且二者之间动配合以在偏心凸轮转动时带动凸轮连杆摆动。
2.根据权利要求1所述的一种潜油柱塞电泵，其特征在于，所述凸轮连杆的上端部通过转销结构与柱塞的柱塞接头活动铰接，该转销结构包括销轴和分别设置在凸轮连杆、柱塞接头上的销孔，销轴穿入两销孔中将二者活动铰链连接。
3.根据权利要求1所述的一种潜油柱塞电泵，其特征在于，所述机壳内设有支撑安装传动轴两端部的支架。
4.根据权利要求1所述的一种潜油柱塞电泵，其特征在于，所述潜油电机的输出轴和主动齿轮的齿轮轴通过联轴器传动连接，该联轴器可以是刚性联轴器或挠性联轴器。
5.根据权利要求1所述的一种潜油柱塞电泵，其特征在于，所述机壳上设有采油时供油液进入机壳内的进油孔。
6.根据权利要求1或5所述的一种潜油柱塞电泵，其特征在于，所述柱塞抽油泵包括泵壳、柱塞和泵筒，所述泵筒固定安装在泵壳内，所述柱塞穿入泵筒且可在泵筒内上下移动，其内部具有供油液流动的抽油通道，其顶部安装有随柱塞上下移动的游动凡尔。
7.根据权利要求6所述的一种潜油柱塞电泵，其特征在于，所述泵壳和机壳通过对丝接箍固定连接；所述对丝接箍的内部具有一供柱塞穿过的通孔，所述泵筒的下端部固定安装在该通孔处，其上端部安装有相对于泵壳静止的固定凡尔。
8.根据权利要求7所述的一种潜油柱塞电泵，其特征在于，所述机壳的另一端部固定安装有吊装管和安装接箍。
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