CN111577597A - 一种螺杆泵直驱装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺杆泵直驱装置，包括泵杆（100）、杆卡（200）及电机轴（300），所述杆卡（200）与所述泵杆（100）连接，所述电机轴（300）通过所述杆卡（200）驱动所述泵杆（100）旋转，其特征在于：所述杆卡（200）内置在所述电机轴（300）内；所述电机轴（300）连接在电机下端，并内置在所述电机基座（1）上方的密闭空腔内；所述密闭空腔，用于所述电机轴（300）内形成盲孔；所述盲孔，用于阻挡所述杆卡（200）的零部件脱落后飞出；解决以往油田井上用普通直驱装置因杆卡和泵杆外露易造成杆卡松动后零部件飞出伤人及泵杆上串飞出的问题。

Description

一种螺杆泵直驱装置

技术领域

本发明涉及一种螺杆泵井采油用地面驱动设备。

背景技术

目前油田螺杆泵井一般采用的地面驱动装置为普通直驱装置，如图6所示：固定泵杆100的杆卡200与电机轴300连接并设置在电机的上方，泵杆100及杆卡200是外露的，会发生零件脱落被甩出的危险，同时也存在泵杆100上串飞出的隐患，即便可以采用外加护罩的方式封闭起来，但是设备整体高度将超过1.8米，这是不符合要求的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种螺杆泵直驱装置，解决以往油田井

上用普通直驱装置因杆卡和泵杆外露易造成杆卡松动后零部件飞出伤人及泵杆上串飞出的问题。

为实现上述发明目的，所述的一种螺杆泵直驱装置，包括泵杆、杆卡及电机轴，所述杆卡与所述泵杆连接，所述电机轴通过所述杆卡驱动所述泵杆旋转，其特征在于：

所述杆卡内置在所述电机轴内；

所述电机轴连接在电机下端，并内置在所述电机基座上方的密闭空腔内；

所述密闭空腔，用于所述电机轴内形成盲孔；

所述盲孔，用于阻挡所述杆卡的零部件脱落后飞出。

优选地，所述联轴器连接承载主轴；

所述承载主轴，用于将所述泵杆的轴向载荷传递到井口上。

优选地，所述承载主轴连接轴承机构；

所述轴承机构，用于扶正所述承载主轴及承受所述轴向负荷。

优选地，所述轴承机构，包括扶正轴承；

所述扶正轴承，用于扶正所述承载主轴；

以及/或，

所述轴承机构，还包括承载轴承；

所述承载轴承，用于承受所述轴向负荷；

以及/或，

所述轴承机构，还包括轴承箱；

所述轴承箱，用于承装所述承载主轴、所述扶正轴承及所述承载轴承。

优选地，所述扶正轴承，包括上扶正轴承及下扶正轴承；

所述上扶正轴承，用于扶正承载主轴的上部；

所述下扶正轴承，用于扶正承载主轴的下部。

优选地，所述泵杆上连接密封件后从所述联轴器中心孔通过；

所述密封件，用于密封所述泵杆与所述联轴器的间隙，以防止原油从所述间隙进入所述密闭空腔；

以及/或，

所述承载主轴内通过内轴承连接中心套管；

所述中心套管，其上连接机械密封，其下部固定连接所述轴承箱；

所述机械密封，用于防止所述原油进入轴承箱内污染所述轴承箱内的润滑油；

以及/或，

所述轴承箱内的轴承盖上连接制动顶丝；

所述制动顶丝，用于将制动法兰及所述联轴器锁死；

所述制动法兰，用于防止在安装或拆卸过程中所述联轴器发生意外转动。

优选地，所述轴承机构下端连接防喷机构；

所述防喷机构连接在井口上，用于防止井下液体从所述井口溢出。

优选地，所述防喷机构，包括防喷通道内设置密封闸板及启闭机构；

所述密封闸板，用于打开或关闭所述防喷通道；

所述启闭机构，用于驱动所述所述密封闸板打开或关闭所述防喷通道。

优选地，所述启闭机构，包括螺旋传动机构；

所述螺旋传动机构与所述密封闸板形成螺旋传动副连接，以驱动所述密封闸板打开或关闭所述防喷通道。

本发明具有如下有益效果：

本发明的螺杆泵直驱装置设计了将杆卡内置于电机的基座上方的密闭空腔内（电机下部脖颈内），即使突然断电，下部螺杆泵转子带动泵杆及杆卡反转，杆卡下部燕尾型槽将杆卡及泵杆固定在基座内的联轴器上，不存在脱离飞出危险，即使泵杆不能卡紧脱离开杆卡，电机轴内为盲孔设计，不存在内部零件飞出的危险，确保作业人员及井上设备装置的安全。

附图说明

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：

图1是本发明实施例的螺杆泵直驱装置结构示意图；

图2A是图1的部分放大结构图；

图2B是图2A的部分放大结构图；

图3A是本发明实施例的泵杆与杆卡连接结构图；

图3B是图3A的侧视图；

图4是本发明实施例的杆卡与联轴器的连接结构图；

图5是本发明实施例的电机轴与联轴器的连接结构图；

图6是本发明实施例的制动法兰的结构图；

图7是本发明背景技术螺杆泵直驱装置结构图。

图中：100泵杆，200杆卡，300电机轴，1电机基座， 2密封圈， 4压帽，5联轴器，6密封件，7轴承箱，8调整螺母，9轴承盖，10上扶正轴承，11机械密封，12中心套管，13承载轴承，14下扶正轴承，15锁紧螺母，16承载主轴，17制动法兰，18制动顶丝，19观察窗，20内轴承，22螺栓螺母， 23螺栓，24固定螺钉，25连接螺栓，26螺钉 ，27圆柱销，28防喷器壳体，29密封闸板，30螺杆，31推力轴承，32螺帽，33轴承压帽。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

图1是本发明实施例的螺杆泵直驱装置结构示意图；图2A是图1的部分放大结构图；图2B是图2A的部分放大结构图；如图1、图2A及图2B所示，一种螺杆泵直驱装置，由永磁电机I作为驱动电机，包括泵杆100、杆卡200及电机轴300，所述杆卡200与所述泵杆100连接，所述电机轴300通过所述杆卡200驱动所述泵杆100旋转，所述杆卡200内置在所述电机轴300内；所述电机轴300连接在电机下端，所述电机轴300与电机基座1上方的空腔之间设置密封圈2，使得所述空腔为密闭空腔，所述电机轴300内置在所述密闭空腔内；所述密闭空腔用于在所述电机轴300内形成盲孔；所述盲孔用于阻挡所述杆卡200的零部件脱落后飞出。解决以往油田井上用普通直驱装置因杆卡和泵杆外露易造成杆卡松动后零部件飞出伤人及泵杆上串飞出的问题。

具体理由是：所述电机轴300连接在电机下端，所述泵杆100通过杆卡200连接后通过电机轴300驱动旋转，所以所述泵杆100也位于电机下端，所以很好解决了泵杆100上串飞出的问题；

还有的是，即使泵杆100不能卡紧脱离开杆卡200，电机轴300内为盲孔设计，不存在置于盲孔内部的杆卡200的零件飞出的危险，确保作业人员及井上设备装置的安全。

具体地，结合附图对本实施例的螺杆泵直驱装置的具体零部件组成、零部件结构特点及装配关系进行详细说明：

图3A是本发明实施例的泵杆与杆卡连接结构图；图3B是图3A的侧视图；在图3A及图3B中，杆卡200是一种方卡子，两个方卡子将泵杆100卡住后通过连接螺栓卡紧。

在图1及图2A中，所述电机轴300及杆卡200分别与所述联轴器5连接；所述联轴器5用于将所述电机轴300的旋转扭矩传递给所述杆卡200及与所述杆卡200连接的所述泵杆100，以使所述泵杆100旋转工作。

图4是本发明实施例的杆卡与联轴器的连接结构图；图5是本发明实施例的电机轴与联轴器的连接结构图；在图4及图5中，杆卡200通过其下端的燕尾槽（图4中A处）与联轴器5上的燕尾凸键（图3中B处）配合，同时将所述泵杆100夹在所述杆卡200的中心，用连接螺栓锁紧固定（图2所示）；采用上述连接方式，即使突然断电，下部螺杆泵转子带动泵杆100及杆卡200反转，杆卡200下部燕尾型槽将杆卡200及泵杆100固定在电机基座1内的联轴器5上，有效避免泵杆100及杆卡200脱离飞出的危险。

所述电机轴300下端槽（图5中C处）插入所述联轴器5上的凸键处（图5中D处），完成所述电机轴300与所述联轴器5的配合连接。

所述泵杆100与所述杆卡200、所述杆卡200与所述联轴器5及所述电机轴300与所述联轴器5分别连接好后，永磁电机I带动电机轴300旋转，电机轴300的旋转扭矩传递给所述联轴器5，所述联轴器5进一步将所述旋转扭矩传递给所述杆卡200，所述杆卡200再继续将所述旋转扭矩传递给所述泵杆100，促使所述泵杆100旋转工作。

在图2A中，所述联轴器5连接承载主轴16；所述承载主轴16用于将所述泵杆100的轴向载荷传递到井口上。

具体地，所述联轴器5通过螺纹与承载主轴16联接，圆柱销27同时插入所述承载主轴16与所述联轴器5中，用以防止螺纹脱扣。

在图1及图2A中，所述承载主轴16连接轴承机构II；所述轴承机构II用于扶正所述承载主轴16及承受所述轴向负荷，包括轴承箱7。

所述轴承箱7与电机基座1通过螺栓螺母22固定连接。

在图1及图2中，所述轴承机构，包括扶正轴承，所述扶正轴承用于扶正所述承载主轴16，具体包括上扶正轴承10及下扶正轴承14；其中，所述上扶正轴承10用于扶正承载主轴16的上部，所述下扶正轴承14用于扶正承载主轴16的下部。

具体地，所述上扶正轴承10，其内圈套在承载主轴16上，其外圈装入轴承盖9中起扶正所述承载主轴16上部的作用，轴承盖9插入轴承箱7并用螺栓23 固定。另外，轴承箱7上设置观察窗19，观察窗19通过螺钉26固定在轴承箱7的侧壁上，用来观察轴承箱7内的润滑油的油位。

所述下扶正轴承14，其内圈套在所述承载主轴16上，其外圈装入轴承箱7中起扶正所述承载主轴16下部的作用，锁紧螺母15通过螺纹与承载主轴16联接并将所述下扶正轴承14固定在图示位置。

在图1及图2A中，所述轴承机构还包括承载轴承13，所述承载轴承13，用于承受所述泵杆100的轴向载荷。承载轴承13，其内圈套在承载主轴16上，其外圈装入轴承箱7中。

所述承载主轴16、所述上扶正轴承10、所述下扶正轴承14及所述承载轴承13均布置在所述轴承箱7内。

在图1及图2A中，密封件6套在泵杆100上同时装入联轴器5中，压帽4通过螺纹与联轴器5联接同时将密封件6固定在图示位置，所述密封件6可以密封所述泵杆100与所述联轴器5的间隙，以防止原油从所述间隙进入所述密闭空腔，起到密封泵杆100防止原油泄漏的作用。

在图1及图2A中，中心套管12通过螺纹与所述轴承箱7联接并固定；内轴承20的内圈套在所述中心套管12上，外圈装入所述承载主轴16中，内轴承20起扶正中心套管12的作用；所述中心套管12上还连接机械密封11，具体是机械密封11套在所述中心套管12上，调整螺母8螺纹连接中心套管12并将机械密封11压住并固定在所述中心套管12上，防止机械密封11上窜；所述机械密封11用于防止原油进入轴承箱7内，从而污染所述轴承箱7内的润滑油。

在图1中，轴承机构II坐在防喷机构III上，通过连接螺栓25将二者联接在一起；防喷机构III最终坐在井口上（井口属于标准外连零件，此处并未表示），用于防止井下液体从所述井口溢出。

泵杆100的轴向负荷通过杆卡100-联轴器5-承载主轴16-承载轴承13-轴承箱7这个链条最终作用在井口上，以保证承载主轴16的正常旋转。

在图1及图2A中，所述防喷机构III，包括防喷通道内设置密封闸板29及启闭机构；所述密封闸板29，用于打开或关闭所述防喷通道；所述启闭机构，用于驱动所述所述密封闸板29打开或关闭所述防喷通道，所述防喷通道位于防喷壳体28中。

具体地，所述启闭机构，包括螺旋传动机构，所述螺旋传动机构与所述密封闸板29形成螺旋传动副连接，以驱动所述密封闸板29打开或关闭所述防喷通道。

在图1及图2A中，所述螺旋传动机构，包括螺杆30，所述螺杆30通过螺纹与密封闸板29形成螺旋传动副连接；在所述螺杆30上连接推力轴承31，推力轴承31内圈套在螺杆30上，外圈装入螺帽32内，螺帽32通过螺纹与防喷壳体,28形成固定连接。轴承压帽33通过螺纹与螺帽32形成固定连接，同时将推力轴承31压紧并将螺杆30限定在此位置只允许旋转运动。此处设计的目的是可以保证螺杆30的螺纹不外露从而防止产生腐蚀或落物而造成螺旋传动副研死而无法开合密封闸板29。

另外，普通直驱装置在一旦遇到卡泵、杆脱等需作业时，要将防喷机构卡死，防止地面作业时井下泵杆突然反转，普驱装置存在当防喷机构闸板一旦失效时，易造成反转甩杆伤人的安全隐患。

本实施例的直驱装置，为解决上述安全隐患，在联轴器5的外部设置有制动法兰17，具体如图6所示，制动法兰17下部设计有定位槽（图6中E处）。

在图1及图2A中，制动法兰17套在联轴器5上并通过固定螺钉24连接，制动顶丝18插入轴承箱7中通过螺纹与轴承盖9连接，可以左右移动其端部，使制动顶丝18的端部可以进入制动法兰17的槽内（图6中E处），同时将制动法兰17与联轴器5锁死。制动法兰17与联轴器5锁死后可以防止在安装或拆卸过程中联轴器5发生意外转动而带来的危险。

由于联轴器5与承载主轴16、泵杆100都是固定连接的，当制动顶丝18插入E处时，联轴器5被锁死，就会阻止联轴器5及承载主轴16、泵杆100的转动，从而防止泵杆100旋转及承载主轴16的转动，从而防止了在作业时泵杆100及承载主轴16的意外转动而带来的危险，提高作业时的安全性。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种螺杆泵直驱装置，包括泵杆100、杆卡200及电机轴300，所述杆卡200与所述泵杆100连接，所述电机轴300通过所述杆卡200驱动所述泵杆100旋转，其特征在于：

所述杆卡200内置在所述电机轴300内；

所述电机轴300连接在电机下端，并内置在所述电机基座1上方的密闭空腔内；

所述密闭空腔，用于所述电机轴300内形成盲孔；

所述盲孔，用于阻挡所述杆卡200的零部件脱落后飞出。

2.根据权利要求1所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述电机轴（300）及所述杆卡（200）分别与所述联轴器（5）连接；

所述联轴器（5），用于将所述电机轴（300）的旋转扭矩传递给所述杆卡（200）及与所述杆卡（200）连接的所述泵杆（100），以使所述泵杆（100）旋转工作。

3.根据权利要求2所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述联轴器（5）连接承载主轴（16）；

所述承载主轴（16），用于将所述泵杆（100）的轴向载荷传递到井口上。

4.根据权利要求3所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述承载主轴（16）连接轴承机构；

所述轴承机构，用于扶正所述承载主轴（16）及承受所述轴向负荷。

5.根据权利要求4所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述轴承机构，包括扶正轴承；

所述扶正轴承，用于扶正所述承载主轴（16）；

以及/或，

所述轴承机构，还包括承载轴承（13）；

所述承载轴承（13），用于承受所述轴向负荷；

以及/或，

所述轴承机构，还包括轴承箱（7）；

所述轴承箱（7），用于承装所述承载主轴（16）、所述扶正轴承及所述承载轴承（13）。

6.根据权利要求5所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述扶正轴承，包括上扶正轴承（10）及下扶正轴承（14）；

所述上扶正轴承（10），用于扶正承载主轴（16）的上部；

所述下扶正轴承（14），用于扶正承载主轴（16）的下部。

7.根据权利要求6所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述泵杆（100）上连接密封件（6）后从所述联轴器（5）中心孔通过；

所述密封件（6），用于密封所述泵杆（100）与所述联轴器（5）的间隙，以防止原油从所述间隙进入所述密闭空腔；

以及/或，

所述承载主轴（16）内通过内轴承（20）连接中心套管（12）；

所述中心套管（12），其上连接机械密封（11），其下部固定连接所述轴承箱（7）；

所述机械密封（11），用于防止所述原油进入轴承箱（7）内污染所述轴承箱（7）内的润滑油；

以及/或，

所述轴承箱（7）内的轴承盖（9）上连接制动顶丝（18）；

所述制动顶丝（18），用于将制动法兰（17）及所述联轴器（5）锁死；

所述制动法兰（17），用于防止在安装或拆卸过程中所述联轴器（5）发生意外转动。

8.根据权利要求4-7任一项所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述轴承机构下端连接防喷机构；

所述防喷机构连接在井口上，用于防止井下液体从所述井口溢出。

9.根据权利要求8所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述防喷机构，包括防喷通道内设置密封闸板（29）及启闭机构；

所述密封闸板（29），用于打开或关闭所述防喷通道；

所述启闭机构，用于驱动所述所述密封闸板（29）打开或关闭所述防喷通道。

10.根据权利要求9所述的螺杆泵直驱装置，其特征在于：

所述启闭机构，包括螺旋传动机构；

所述螺旋传动机构与所述密封闸板（29）形成螺旋传动副连接，以驱动所述密封闸板（29）打开或关闭所述防喷通道。

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