CN111188595A - 螺杆泵驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺杆泵驱动装置，包括驱动电机，驱动机座，防喷器，抽油杆光杆；所述驱动电机包括空心电机轴，胶筒护套，方卡子，所述驱动机座包括中心管，主轴，中心管轴承，帽头，盘根密封，盘根压帽，制动法兰，制动顶丝，上、下机械密封，轴承盖，圆柱销，油标，承载轴承，机座外壳，注油塞，底法兰，放油塞，上、下扶正轴承；所述防喷器包括防喷器外壳，泄压丝堵，井口接口，井口法兰接口，光杆夹紧装置；本驱动装置避免了飞杆及方卡子零件飞出的危险，降低防喷器失效而带来的危险，提高电机的寿命，防止由于光杆脱落造成的管线回流，避免原油泄漏造成经济损失及环境污染，防止光杆与空心电机轴内孔之间产生硬摩擦，保护了电机主轴。

Description

螺杆泵驱动装置

技术领域

本发明涉及井下作业装置，具体是涉及螺杆泵驱动装置。

背景技术

目前油田螺杆泵井一般采用的地面驱动装置为皮带轮式普驱装置或螺杆泵直驱装置,皮带轮式普驱装置大多采用棘轮棘爪式防反转方式，无主动释放扭矩功能，一旦机械结构失效，易造成光杆被甩弯、外护罩击碎、皮带轮破裂飞出伤人等问题，存在较大的安全隐患；现有螺杆泵直驱装置均为单机械密封结构设计，由于其承受压力小，不利于油井中高压工况的使用，同时单机械密封如果泄漏则必须进行维修作业，因而造成运行周期较短，维修作业也会造成经济损失；并且方卡子和光杆外露，在意外停电反转时，电磁刹车不能正常工作，仍存在安全隐患；由于方卡子裸露于外部并且置于装置的最顶端，一旦联接件有松动情况时，螺杆泵转动有可能使方卡子松动飞出，导致伤人或者甩杆，存在极大的安全隐患；现有螺杆泵直驱装置安装时均单独采用封井器夹杆进行安装及拆卸作业，一旦封井器闸板夹杆失效则会造成作业过程中光杆的意外转动而产生安全隐患。

同时现有直驱还存在以下安全隐患：（1）当设备安装时需防喷器将光杆夹住不动，然后在安装方卡子，而一旦出现安装过程中防喷器夹杆松动或失效，怎会造成光杆转动而产生危险。（2）当发生断杆事故时会造成输油管线的液体回流并通过直驱喷至地面，这不禁造成了经济损失也会造成环境污染。（3）当电机需要维修拆卸时，将防喷器封住后由于在防喷器与方卡子之间会封住一定的带压液体，这时如果拆卸方卡子则存在一定的危险。

发明内容

为了弥补上述现有技术的不足，本发明的目的是提出一种螺杆泵驱动装置，避免了飞杆及方卡子零件飞出的危险，降低防喷器失效而带来的危险，提高电机的寿命，防止由于光杆脱落造成的管线回流，避免原油泄漏造成经济损失及环境污染，防止光杆与空心电机轴内孔之间产生硬摩擦，保护了电机主轴。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种螺杆泵驱动装置，包括驱动电机，驱动机座， 防喷器，抽油杆光杆；驱动电机坐在驱动机座的上端并固定连接，

所述驱动电机包括空心电机轴，胶筒护套，方卡子，所述方卡子为对称两半形状，方卡子将抽油杆光杆夹住并固定，方卡子下端有T形连接槽；所述胶筒护套套装于抽油杆光杆上端，所述空心电机轴上的开槽；

所述驱动机座包括中心管，主轴，中心管轴承，帽头，盘根密封，盘根压帽，制动法兰，制动顶丝，上机械密封，下机械密封，轴承盖，圆柱销，上扶正轴承，油标，承载轴承，机座外壳，注油塞，底法兰，锁紧螺母Ⅰ，放油塞，下扶正轴承；所述主轴设有内花键，所述主轴和中心管之间依次设有上机械密封，中心管轴承，下机械密封，所述中心管轴承内圈与中心管配合，外圈与主轴配合；所述上机械密封和下机械密封分别套在中心管外面，并用自带紧固螺钉固定；

所述帽头设有T形凸起，连接键，外花键，所述T形凸起与方卡子下端T形连接槽配合连接，所述帽头设有连接键，所述连接键插接空心电机轴上的开槽；所述外花键插入主轴的内花键内；所述圆柱销同时插入主轴及帽头的孔中；所述抽油杆光杆穿装于帽头内，抽油杆光杆与帽头之间设有盘根密封；

所述制动法兰套装帽头下部并固定连接，所述制动法兰下部设有条形槽，所述机座外壳上设有开孔，所述制动顶丝置于开孔中，制动顶丝端部置于条形槽内；设置制动顶丝下部的轴承盖上有螺纹，制动顶丝拧入条形槽内；

所述轴承盖插入机座外壳中并固定连接，所述上扶正轴承内圈套在主轴上，外圈装入轴承盖中；所述注油塞和油标设于轴承盖下方的机座外壳上，注油塞与机座外壳联接，油标与机座外壳联接；所述承载轴承置于上扶正轴承下方，承载轴承外圈装入机座外壳中，内圈套在主轴上；所述下扶正轴承置于承载轴承下方，下扶正轴承外圈装入机座外壳中，内圈套在主轴上；所述放油塞通过螺纹与下扶正轴承下方的机座外壳联接；

所述底法兰套在机座外壳下部的外面并固定连接，中心管与底法兰通过螺纹联接，所述锁紧螺母Ⅰ与中心管通过螺纹联接；

所述防喷器包括防喷器外壳，泄压丝堵，井口接口，井口法兰接口，光杆夹紧装置；所述泄压丝堵通过螺纹与防喷器外壳联接；防喷器与驱动机座的底法兰联接并固定连接；

所述井口接口内设有固定套，联接套，防喷座，弹簧，活塞，所述联接套通过螺纹与固定套外侧联接，防喷座通过螺纹与联接套内侧连接，所述弹簧套在活塞上，活塞插入固定套中，所述活塞设有弧形堵头；所述弧形堵头置于防喷座的孔中；

所述光杆夹紧装置包括闸板，闸板两侧均设有闸板丝杠，固定螺母；所述闸板插入防喷器外壳中，所述闸板两端设有T形槽，闸板丝杠端部装入闸板的T形槽内，固定螺母分别通过螺纹与防喷器外壳及闸板丝杠相联接，通过旋转闸板丝杠可使闸板左右移动用于夹紧和松开抽油杆光杆。

本发明的有益效果

（1）将方卡子及光杆都封闭在空心的电机主轴内部，从而不管出现什么状况都不会造成飞杆及方卡子零件飞出的危险。

（2）增加制动功法兰功能，从而使安装及拆卸时不存在防喷器失效而带来的危险。

（3）在防喷器处增加泄压油塞，从而使维修时不会存在防喷器与方卡子之间有带压液体的危险。

（4）电机与驱动机构为分离式，并且电机主轴与驱动机构采用插键联接方式，从而使电机主轴不承受轴向负载，是电机的寿命大大提高。

（5）电机与驱动机构之间有泄油通道，一旦出现密封失效可以将液体泄至电机外面，从而避免烧毁电机。

（6）在防喷器内设计有防反流阀，从而防止由于光杆脱落造成的管线回流，避免原油泄漏造成经济损失及环境污染。

（7）在光杆的端部增加胶筒护套可以防止光杆与空心电机轴内孔之间产生硬摩擦，保护了电机主轴。

附图说明

图1：所述螺杆泵驱动装置结构示意图；

图2：所述驱动电机结构示意图；

图3：所述驱动机座结构示意图；

图4：所述防喷器结构示意图；

图5：所述方卡子结构示意图；

图6：所述方卡子与帽头连接结构示意图；

图7：所述空心电机轴与帽头装配图；

图8：所述空心电机轴与帽头连接结构示意图；

图9：所述主轴的内花键结构示意图；

图10：所述制动法兰结构示意图；

图11所述制动顶丝连接结构示意图；

图12：所述光杆夹紧装置剖面图；

图13：所述井口接口结构示意图。

图1-图13中，各结构的名称为：空心电机轴1，空心电机轴开槽1-1，胶筒护套2，方卡子3，T形连接槽3-1，螺栓螺母Ⅰ4，帽头5，T形凸起5-1，外花键5-2，连接键5-3，螺钉Ⅰ6，制动法兰7，条形槽7-1，轴承盖8，螺纹8-1，螺钉Ⅱ9，螺栓螺母Ⅱ10，注油塞11，上扶正轴承12，承载轴承13，机座外壳14，开孔14-1，底法兰15，螺栓螺母Ⅱ16，固定套17，弹簧18，活塞19，弧形堵头19-1，联接套20，防喷座21，固定螺母22，闸板丝杠23，闸板24，T形槽24-1，防喷器外壳25，泄压丝堵26，锁紧螺母Ⅰ27，螺钉Ⅲ28，放油塞29，锁紧螺母Ⅱ30，下扶正轴承31，下机械密封32，主轴33，内花键33-1，中心管轴承34，油标35，上机械密封36，中心管37，制动顶丝38，圆柱销39，盘根密封40，盘根压帽41，抽油杆光杆42，驱动电机43，驱动机座44， 防喷器45，防喷器45，井口接口45-1，井口法兰接口45-2，光杆夹紧装置45-3。

具体实施方式

见图1-图 13，本实施例的具体结构是，螺杆泵驱动装置，包括驱动电机43，驱动机座44， 防喷器45，抽油杆光杆42；驱动电机43坐在驱动机座44的上端并通过螺栓螺母Ⅱ10固定，

所述驱动电机43包括空心电机轴1，胶筒护套2，方卡子3，所述方卡子3为对称两半形状，方卡子3下端有T形连接槽3-1，方卡子3通过螺栓螺母Ⅰ4将抽油杆光杆42夹住并固定；所述胶筒护套2套装于抽油杆光杆42上端；

所述驱动机座44包括中心管37，主轴33，中心管轴承34，帽头5，盘根密封40，盘根压帽41，制动法兰7，制动顶丝38，上机械密封36，下机械密封32，轴承盖8，圆柱销39，上扶正轴承12，油标35，承载轴承13，机座外壳14，注油塞11，底法兰15，锁紧螺母Ⅰ27，放油塞29，下扶正轴承31；所述主轴33和中心管37之间依次设有上机械密封36，中心管轴承34，下机械密封32，所述中心管轴承34内圈与中心管37配合，外圈与主轴33配合；所述上机械密封36和下机械密封32分别套在中心管37外面，并用自带紧固螺钉固定；

所述帽头5上端设有T形凸起5-1，所述T形凸起5-1与方卡子3下端T形连接槽3-1相配合，所述帽头5设有连接键5-3，所述连接键5-3插接空心电机轴上1的开槽1-1（见图7-8）；所述帽头5下端设有外花键5-2，主轴33上端设有内花键33-1，所述帽头5通过外花键5-2插入主轴33的内花键33-1内；所述圆柱销39同时插入主轴33及帽头5的孔中，防止帽头5在搬运过程中脱落；所述抽油杆光杆42穿装于帽头5内，抽油杆光杆42与帽头5之间设有盘根密封40；

所述制动法兰7套装帽头5下部并用螺钉Ⅰ6并固定，所述制动法兰7下部设有条形槽7-1，所述机座外壳14上设有开孔14-1，所述制动顶丝38置于开孔14-1中，制动顶丝38端部置于条形槽7-1内；设置制动顶丝38下部的轴承盖8上有螺纹8-1，制动顶丝38拧入条形槽7-1内，由于条形槽7-1的两端有台阶，具有防转的作用；

所述轴承盖8插入机座外壳14中并用螺钉Ⅱ9固定，所述上扶正轴承12内圈套在主轴33上，外圈装入轴承盖8中；所述注油塞11和油标35设于轴承盖8下方的机座外壳14上，注油塞11通过螺纹与机座外壳14联接，此处为加注润滑油口；油标35通过螺纹与机座外壳14联接，此处为润滑油油位观察口；所述承载轴承13置于上扶正轴承12下方，承载轴承13外圈装入机座外壳14中，内圈套在主轴33上；所述下扶正轴承31置于承载轴承13下方，下扶正轴承31外圈装入机座外壳14中，内圈套在主轴33上，并用锁紧螺母Ⅱ30固定防止轴向串动；所述放油塞29通过螺纹与下扶正轴承31下方的机座外壳14联接，此处为放注润滑油口；

所述底法兰15套在机座外壳14下部的外面，端面相互接触并用螺钉Ⅲ28固定，中心管37与底法兰15通过螺纹联接，所述锁紧螺母Ⅰ27与中心管37通过螺纹联接；

所述防喷器45包括防喷器外壳25，泄压丝堵26，井口接口45-1，井口法兰接口45-2，光杆夹紧装置45-3；所述泄压丝堵26通过螺纹与防喷器外壳25联接；防喷器45与驱动机座44的底法兰15联接并通过螺栓螺母Ⅱ16固定；

所述井口接口45-1（输油管线）内设有固定套17，联接套20，防喷座21，弹簧18，活塞19，所述联接套20通过螺纹与固定套17外侧联接，防喷座21通过螺纹与联接套20内侧连接，所述弹簧18套在活塞19上，活塞19插入固定套17中，所述活塞19设有弧形堵头19-1；所述弧形堵头19-1置于防喷座21的孔中；

所述光杆夹紧装置45-3包括闸板24，闸板24两侧均设有闸板丝杠23，固定螺母22；所述闸板24插入防喷器外壳25中，所述闸板24两端设有T形槽24-1，闸板丝杠23端部装入闸板24的T形槽24-1内，固定螺母22分别通过螺纹与防喷器外壳25及闸板丝杠23相联接，通过旋转闸板丝杠23可使闸板24左右移动用于夹紧和松开抽油杆光杆42。

本发明的工作原理：

（1） 弹簧18、活塞19、固定套17、联接套20、防喷座21组装后，在弹簧的作用下防喷座与活塞接触，当正常采油时由于井筒内的压力大于输油管线的压力，这时就推动会活塞19压缩弹簧18使活塞与防喷座21分离形成过流通道，同时固定套的轴向有孔，因此就会使原油通过并进入输油管线运走；当由于各种原因造成抽油杆光杆脱落时，由于螺杆泵不再工作因此井筒内的压力会小于管线的压力，同时在弹簧的作用下使活塞的球头与防喷座接触将通道关闭，从而防止原油外泄，避免了经济损失，同时保护了油井周围的环境，具有很高的经济效益。

泄压丝堵26的设置避免了在维修拆卸驱动机座44时由于在驱动机座与防喷器45之间的空间内留存有带压流体所带来的危险，将泄压丝堵26螺纹柠松即可泄压，保证了维修作业的安全性。

承载轴承13的作用是承受井下抽油杆以及正常运行时所有的负载，保证主轴在电机带动下的正常旋转。锁紧螺母127可以将中心管固定，防止产生轴向串动。中心管轴承34起到扶正中心管的作用，能够防止由于装配误差而造成机械密封的偏摆过大从而影响机械密封的使用寿命。帽头5与主轴33通过内外键插接的联接形式，此两处配合后不仅能够有效的传递扭矩的作用同时还可以在一定程度上补偿电机安装的同轴度误差而带来的对主轴33的偏摆的影响。制动法兰7的作用是可以在安装或拆卸时在制动顶丝38的配合下起到防止主轴装动作用，从而避免了由于主轴意外产生转动而带来的危险。在安装或拆卸作业时将制动顶丝38拧入图11所述示位置（轴承盖8上有螺纹）并将制动顶丝端部拧至条形槽7-1内，由于槽的两端有台阶，这样就能起到防转的作用，也就避免了主轴的意外转动所带来的危险。

（2）防喷器45与驱动机座44的底法兰15联接并通过螺栓螺母Ⅱ16固定。防喷器的井口法兰接口45-2连接井口法兰并通过井口螺栓螺母固定，井口接口45-1连接井口流程通过标准卡箍固定。

将抽油杆光杆42提升至机座上端300mm左右后拧紧两端闸板丝杠23将抽油杆光杆夹住，然后将盘根密封40套到抽油杆光杆外面并装入帽头5内。盘根压帽41套在光杠外面并通过螺纹与帽头联接将盘根密封压紧，从而形成对光杆的密封。方卡子3为对称两半形状，其上有T形槽3-1与帽头5上的T形凸起5-1相配合，方卡子两半通过螺栓螺母Ⅰ4将光杆42夹住并固定在图示位置，同将电机扭矩传递至抽油杆从而带动井下螺杆泵转子进行正常的采油工作。胶筒护套2套至光杆上端外面，可以防止由于光杆的弯曲而造成的对空心电机轴1的硬磨损，保护了电机轴。驱动电机43坐在驱动机座44的上端并通过螺栓螺母Ⅱ10固定，同时空心电机轴上的开槽1-1插入帽头5上的连接键5-3，将驱动电机43的扭矩传递至帽头及相应的传动链条，由于采用此种插键的联接方式，使得空心电机轴与帽头之间能够产生微小的位移，从而使整个井下的轴向负载仅仅作用在承载轴承上，电机轴只承受扭矩负载，从而大大提高了使用寿命。

（3）机座外壳14上设有开孔14-1，起到泄压作用，一旦出现密封失效可以将液体泄至电机外面，从而避免烧毁电机。驱动电机的主轴为空心电机轴1其上端为封闭式设计，可以有效避免飞杆或方卡子零件脱落带来的危险状况。

Claims (3)

1.螺杆泵驱动装置，包括驱动电机，驱动机座， 防喷器，抽油杆光杆；驱动电机坐在驱动机座的上端并固定连接，其特征是：所述驱动电机包括空心电机轴，胶筒护套，方卡子，所述方卡子为对称两半形状，方卡子将抽油杆光杆夹住并固定，方卡子下端有T形连接槽；所述胶筒护套套装于抽油杆光杆上端，所述空心电机轴上的开槽；

所述驱动机座包括中心管，主轴，中心管轴承，帽头，盘根密封，盘根压帽，制动法兰，制动顶丝，上机械密封，下机械密封，轴承盖，圆柱销，上扶正轴承，油标，承载轴承，机座外壳，注油塞，底法兰，锁紧螺母Ⅰ，放油塞，下扶正轴承；所述主轴设有内花键，所述主轴和中心管之间依次设有上机械密封，中心管轴承，下机械密封，所述中心管轴承内圈与中心管配合，外圈与主轴配合；所述上机械密封和下机械密封分别套在中心管外面，并用自带紧固螺钉固定；

所述帽头设有T形凸起，连接键，外花键，所述T形凸起与方卡子下端T形连接槽配合连接，所述帽头设有连接键，所述连接键插接空心电机轴上的开槽；所述外花键插入主轴的内花键内；所述圆柱销同时插入主轴及帽头的孔中；所述抽油杆光杆穿装于帽头内，抽油杆光杆与帽头之间设有盘根密封；

所述制动法兰套装帽头下部并固定连接，所述制动法兰下部设有条形槽，所述机座外壳上设有开孔，所述制动顶丝置于开孔中，制动顶丝端部置于条形槽内；设置制动顶丝下部的轴承盖上有螺纹，制动顶丝拧入条形槽内；

所述轴承盖插入机座外壳中并固定连接，所述上扶正轴承内圈套在主轴上，外圈装入轴承盖中；所述注油塞和油标设于轴承盖下方的机座外壳上，注油塞与机座外壳联接，油标与机座外壳联接；所述承载轴承置于上扶正轴承下方，承载轴承外圈装入机座外壳中，内圈套在主轴上；所述下扶正轴承置于承载轴承下方，下扶正轴承外圈装入机座外壳中，内圈套在主轴上；所述放油塞通过螺纹与下扶正轴承下方的机座外壳联接；所述底法兰套在机座外壳下部的外面并固定连接，中心管与底法兰通过螺纹联接，所述锁紧螺母Ⅰ与中心管通过螺纹联接；

所述防喷器包括防喷器外壳，泄压丝堵，井口接口，井口法兰接口，光杆夹紧装置；所述泄压丝堵通过螺纹与防喷器外壳联接；防喷器与驱动机座的底法兰联接并固定连接；所述井口接口内设有固定套，联接套，防喷座，弹簧，活塞，所述联接套通过螺纹与固定套外侧联接，防喷座通过螺纹与联接套内侧连接，所述弹簧套在活塞上，活塞插入固定套中。

2.根据权利要求1所述的螺杆泵驱动装置，其特征是：所述光杆夹紧装置包括闸板，闸板两侧均设有闸板丝杠，固定螺母；所述闸板插入防喷器外壳中，所述闸板两端设有T形槽，闸板丝杠端部装入闸板的T形槽内，固定螺母分别通过螺纹与防喷器外壳及闸板丝杠相联接，通过旋转闸板丝杠可使闸板左右移动用于夹紧和松开抽油杆光杆。

3.根据权利要求1所述的螺杆泵驱动装置，其特征是：所述活塞设有弧形堵头，所述弧形堵头置于防喷座的孔中。

Images