CN112096606A - 一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，包括电机组件、传动轴和连接件，所述电机组件固定安装于泵壳的外壁上，且泵壳的中部轴承贯穿安装有中轴，并且泵壳的底部外边缘和中间位置处分别固定连接有防护外壳和导流壳，所述传动轴通过螺栓固定连接于中轴的下端，且传动轴位于导流壳的内部，所述传动轴和导流壳的下端分别固定连接有连接件和定子，且定子的底部设置有进料头，所述电机组件的输出轴与中轴的外壁上均固定连接有锥齿。该石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，能够避免螺杆泵在断电后的原油倒流现象发生，提高采油效率，且避免原油中沙砾的存在影响螺杆泵的原油输送正常工作性能。

Description

一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵

技术领域

本发明涉及石油开采相关技术领域，具体为一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵。

背景技术

石油是重要的不可再生资源，为化工技术和交通运输的发展提供所需的血液，在石油开采时，需要安装辅助的金属锥形螺杆泵等结构，将石油原油从油田中持续有效的导出，金属锥形螺杆泵的使用，将外界机械的旋转动能转化为对油田中原油的持续吸力，使得石油在开采时给予其向上的动能，避免石油原油因自身重力问题造成下坠，影响开采的效率和工作稳定性。

然而现有的金属锥形螺杆泵在使用时存在以下问题：

1、在进行石油的持续开采时，如出现紧急情况下的断电问题，石油会在重力作用下回流，回流的石油影响其开采效率，同时石油内部夹杂的沙砾和杂质会流入定子和转子之间，造成定子和转子之间间隙的卡位，使得转子摩擦受损影响正常使用；

2、在定子和转子之间的间隙被沙砾堵塞卡位时，螺杆泵不能够对深入安装的转子进行位置调节，使得定子和转子之间的沙砾不能够有效的排出，影响转子的后续正常工作使用，存在使用缺陷。

针对上述问题，急需在原有金属锥形螺杆泵的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，以解决上述背景技术提出现有的金属锥形螺杆泵在进行石油的持续开采时，如出现紧急情况下的断电问题，石油会在重力作用下回流，回流的石油影响其开采效率，同时石油内部夹杂的沙砾和杂质会流入定子和转子之间，造成定子和转子之间间隙的卡位，使得转子摩擦受损影响正常使用，并且不能够对沙砾进行有效的排出，影响转子的后续正常工作使用，存在使用缺陷的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，包括电机组件、传动轴和连接件，所述电机组件固定安装于泵壳的外壁上，且泵壳的中部轴承贯穿安装有中轴，并且泵壳的底部外边缘和中间位置处分别固定连接有防护外壳和导流壳，所述传动轴通过螺栓固定连接于中轴的下端，且传动轴位于导流壳的内部，所述传动轴和导流壳的下端分别固定连接有连接件和定子，且定子的底部设置有进料头，并且定子和进料头均位于防护外壳的内部，同时进料头和防护外壳的底部外壁上均开设有导流孔，所述电机组件的输出轴与中轴的外壁上均固定连接有锥齿，且电机组件和中轴上的锥齿相互啮合连接。

优选的，所述防护外壳、导流壳和传动轴三者之间竖向同轴分布，且导流壳的横截面设置为正四边形结构，并且导流壳和防护外壳之间预留有间隙。

优选的，所述传动轴的外壁上等间距均匀分布有挡环，且挡环边侧的导流壳外壁上固定有外防护壳，并且外防护壳内固定有第一电磁铁，而且外防护壳边侧的导流壳内壁上转动安装有阻流挡板，同时阻流挡板的内部中间处嵌入式固定有金属铁片。

优选的，所述外防护壳与其内部的第一电磁铁和阻流挡板之间一一对应分布设置，且阻流挡板设置为三角形状结构，并且阻流挡板与导流壳之间转动连接，而且阻流挡板在导流壳的内壁上等角度分布有4个，同时4个阻流挡板与传动轴的横截面圆组成一完整的正四边形状结构。

优选的，所述阻流挡板与传动轴的连接处设置为弧形状结构，且阻流挡板的弧形角与传动轴的外壁之间贴合连接，并且阻流挡板的弧形角底部贯穿安装有压块，所述阻流挡板和压块的贯穿连接处开设有气腔，且气腔与导流渠贯通设置，并且导流渠位于阻流挡板的内部边缘处，而且导流渠边侧的阻流挡板的外壁上固定有隔离胶圈。

优选的，所述隔离胶圈与导流渠分布形状相同，且导流渠与气腔贯通设置，并且气腔与压块之间设置为贯穿的密封式贴合相对伸缩结构。

优选的，所述连接件的内壁顶部固定安装有第二电磁铁，且连接件的底部外壁上固定连接有密封圈，并且连接件和密封圈的中部贯穿安装有连接头，而且连接头的顶部固定有永磁体，所述连接头的下端固定连接有转子，且转子位于定子的内部。

优选的，所述连接头设置为“T”字型结构，且连接头的中部外壁与连接件底部中心处和密封圈的内壁均设置为矩形状结构，并且连接头与连接件和密封圈之间设置为横向卡合、竖向贴合的滑动连接。

优选的，所述永磁体与第二电磁铁之间竖向同轴分布，且永磁体与第二电磁铁之间预留有间距，并且第二电磁铁和电机组件为电气连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，能够避免螺杆泵在断电后的原油倒流现象发生，提高采油效率，且避免原油中沙砾的存在影响螺杆泵的原油输送正常工作性能；

1.只需要通过电机组件与第一电磁铁和第二电磁铁之间的电路电流控制作用，在电机组件进行正常使用工作时，为原油的输送提供向上的动能，同时使得导流壳内部安装的阻流挡板翻转敞开，不会造成导流壳的内部阻塞，而电机组件的突发性断电问题出现时，阻流挡板在原油的倒流动能和自身重力作用下翻转，达到导流壳内部闭合形成独立的密封腔体，同时压块以及气腔和导流渠的配套安装，使得隔离胶圈膨胀，提高导流壳内部形成密封腔体的稳定性和密封效果，避免原油的回流问题持续出现，影响采油以及使得原油中的沙砾堆积卡位至转子和定子缝隙间，造成转子的磨损，延长螺杆泵的正常工作性能；

2.在第二电磁铁和永磁体的组合作用下，能够直接控制电机组件所在电路的电流正反向导入工作进行的同时，使得第二电磁铁和永磁体之间产生间歇的磁性相吸和相斥作用力，达到连接头和转子作同步的往复式升降运动的目的，将转子和定子之间缝隙残留处的沙砾进行快速有效的抖落，使得转子在再次旋转启动时，不会产生摩擦力导致的伤损，而连接头与密封圈和连接件上的锯齿结构作用下，提高连接头升降运动的稳定和流畅性，并且便于连接头和连接件之间的扭矩传动。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明阻流挡板安装正面结构示意图；

图3为本发明阻流挡板安装俯视结构示意图；

图4为本发明导流渠分布结构示意图；

图5为本发明压块安装结构示意图；

图6为本发明连接头安装结构示意图；

图7为本发明连接头与连接件连接结构示意图。

图中：1、电机组件；2、泵壳；3、中轴；4、防护外壳；5、导流壳；6、传动轴；7、挡环；8、外防护壳；9、第一电磁铁；10、阻流挡板；11、金属铁片；12、隔离胶圈；13、压块；14、气腔；15、导流渠；16、连接件；17、第二电磁铁；18、密封圈；19、连接头；20、永磁体；21、转子；22、定子；23、进料头；24、导流孔；25、锥齿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，包括电机组件1、泵壳2、中轴3、防护外壳4、导流壳5、传动轴6、挡环7、外防护壳8、第一电磁铁9、阻流挡板10、金属铁片11、隔离胶圈12、压块13、气腔14、导流渠15、连接件16、第二电磁铁17、密封圈18、连接头19、永磁体20、转子21、定子22、进料头23、导流孔24和锥齿25，电机组件1固定安装于泵壳2的外壁上，且泵壳2的中部轴承贯穿安装有中轴3，并且泵壳2的底部外边缘和中间位置处分别固定连接有防护外壳4和导流壳5，传动轴6通过螺栓固定连接于中轴3的下端，且传动轴6位于导流壳5的内部，传动轴6和导流壳5的下端分别固定连接有连接件16和定子22，且定子22的底部设置有进料头23，并且定子22和进料头23均位于防护外壳4的内部，同时进料头23和防护外壳4的底部外壁上均开设有导流孔24，电机组件1的输出轴与中轴3的外壁上均固定连接有锥齿25，且电机组件1和中轴3上的锥齿25相互啮合连接。

防护外壳4、导流壳5和传动轴6三者之间竖向同轴分布，且导流壳5的横截面设置为正四边形结构，并且导流壳5和防护外壳4之间预留有间隙，便于螺杆泵工作的伸入安装，减少使用过程中与采油坑洞之间的撞击振动，对导流壳5的使用和存放进行防护。

传动轴6的外壁上等间距均匀分布有挡环7，且挡环7边侧的导流壳5外壁上固定有外防护壳8，并且外防护壳8内固定有第一电磁铁9，而且外防护壳8边侧的导流壳5内壁上转动安装有阻流挡板10，同时阻流挡板10的内部中间处嵌入式固定有金属铁片11，外防护壳8与其内部的第一电磁铁9和阻流挡板10之间一一对应分布设置，且阻流挡板10设置为三角形状结构，并且阻流挡板10与导流壳5之间转动连接，而且阻流挡板10在导流壳5的内壁上等角度分布有4个，同时4个阻流挡板10与传动轴6的横截面圆组成一完整的正四边形状结构，使得阻流挡板10的安装定位位置控制调节方便有效，能够达到改变导流壳5内部贯通和封闭的效果，在紧急断电时，使导流壳5的内部形成独立的密封腔体，防止原油和沙砾的倒流。

阻流挡板10与传动轴6的连接处设置为弧形状结构，且阻流挡板10的弧形角与传动轴6的外壁之间贴合连接，并且阻流挡板10的弧形角底部贯穿安装有压块13，阻流挡板10和压块13的贯穿连接处开设有气腔14，且气腔14与导流渠15贯通设置，并且导流渠15位于阻流挡板10的内部边缘处，而且导流渠15边侧的阻流挡板10的外壁上固定有隔离胶圈12，隔离胶圈12与导流渠15分布形状相同，且导流渠15与气腔14贯通设置，并且气腔14与压块13之间设置为贯穿的密封式贴合相对伸缩结构，使得阻流挡板10在控制导流壳5内部密封形成独立腔体时，腔体的稳定和密封性提高，减少缝隙问题存在导致的泄漏。

连接件16的内壁顶部固定安装有第二电磁铁17，且连接件16的底部外壁上固定连接有密封圈18，并且连接件16和密封圈18的中部贯穿安装有连接头19，而且连接头19的顶部固定有永磁体20，连接头19的下端固定连接有转子21，且转子21位于定子22的内部，连接头19设置为“T”字型结构，且连接头19的中部外壁与连接件16底部中心处和密封圈18的内壁均设置为矩形状结构，并且连接头19与连接件16和密封圈18之间设置为横向卡合、竖向贴合的滑动连接，使得连接头19能够便于其伸缩运动状态的控制，同时使得连接头19和连接件16之间能够良好的进行扭力传动，不会造成相对打滑，影响连接头19的安装。

永磁体20与第二电磁铁17之间竖向同轴分布，且永磁体20与第二电磁铁17之间预留有间距，并且第二电磁铁17和电机组件1为电气连接，利用永磁体20与第二电磁铁17之间的磁性相斥和相吸控制，便于连接头19和转子21控制轴向移动，将转子21与定子22缝隙之间卡合的沙砾抖动，降低转子21的使用磨损。

工作原理：在使用该石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵时，首先根据图1-5所示，防护外壳4带着导流壳5深入油田下，进行导流壳5隔离防护的同时，维持原油的正常吸收式排出，如图1-3所示，导入正向交流电使电机组件1的启动正向旋转作用下，电机组件1通过锥齿25带着中轴3进行旋转运动，同时中轴3带着传动轴6及其上的转子21发生旋转，使得转子21在定子22内转动，产生对原油的吸收推动力，使得原油从导流孔24进入进料头23和定子22及导流壳5中，最终从泵壳2上的阀体位置排出，接通与电机组件1同一电路的第一电磁铁9，使得第一电磁铁9产生与金属铁片11相吸的磁力，同时由于原油被给予向上的输送动力，两者共同作用推动阻流挡板10朝向其对应的外防护壳8运动，使得阻流挡板10紧贴固定于导流壳5内壁上，不会影响原油的持续有效输送，而当电机组件1进行使用时的紧急断电时，原油被第给予的竖向输送动力去除，原油在重力作用下倒流，而阻流挡板10被第一电磁铁9给予的定位作用力消失，在原油向下的推动和自身重力作用下复位，阻流挡板10翻转并被挡环7阻挡限位，如图2-3所示，翻转运动后的阻流挡板10使得导流壳5的内部形成等间距分布的独立腔体，完成原油的存放，避免原油倒流影响采集，同时防止倒流的原油及其内部的沙粒在回流时聚集至转子21和定子22之间，造成转子21的使用磨损影响使用，而图4-5所示，在阻流挡板10翻转闭合时，阻流挡板10边角处的压块13与挡环7之间相互撞击而压迫，使得压块13和气腔14之间进行相对伸缩运动，使得气腔14内的气体导入导流渠15中，使得隔离胶圈12发生轻微膨胀，提高阻流挡板10连接处之间的密封性，避免沙砾从连接缝隙处出现泄漏问题；

根据图1和图6-7所示，为了防止转子21在转动停止后与定子22的内部缝隙之间出现沙砾的残留和堵塞，造成重新启动旋转时的摩擦损伤，通过电机组件1和第二电磁铁17所在电路的电流正向和逆向交错导入，使得第二电磁铁17与永磁体20之间产生间歇的相斥和相吸作用力，从而使得永磁体20带着连接头19和转子21发生小幅度的升降运动，通过转子21与定子22之间的位置移动改变，改变两者之间的缝隙，将缝隙中残留的沙砾抖落，避免沙砾的问题产生导致转子21后续旋转与定子22之间产生摩擦伤损，而连接头19与连接件16和密封圈18之间的锯齿结构相互连接作用，使得连接头19在竖向滑动运动稳定，同时不会产生扭力传输不稳导致的滑动，第二电磁铁17的导电引线设置于中轴3和传动轴6的中部贯穿设置。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，包括电机组件（1）、传动轴（6）和连接件（16），其特征在于：所述电机组件（1）固定安装于泵壳（2）的外壁上，且泵壳（2）的中部轴承贯穿安装有中轴（3），并且泵壳（2）的底部外边缘和中间位置处分别固定连接有防护外壳（4）和导流壳（5），所述传动轴（6）通过螺栓固定连接于中轴（3）的下端，且传动轴（6）位于导流壳（5）的内部，所述传动轴（6）和导流壳（5）的下端分别固定连接有连接件（16）和定子（22），且定子（22）的底部设置有进料头（23），并且定子（22）和进料头（23）均位于防护外壳（4）的内部，同时进料头（23）和防护外壳（4）的底部外壁上均开设有导流孔（24），所述电机组件（1）的输出轴与中轴（3）的外壁上均固定连接有锥齿（25），且电机组件（1）和中轴（3）上的锥齿（25）相互啮合连接。

2.根据权利要求1所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述防护外壳（4）、导流壳（5）和传动轴（6）三者之间竖向同轴分布，且导流壳（5）的横截面设置为正四边形结构，并且导流壳（5）和防护外壳（4）之间预留有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述传动轴（6）的外壁上等间距均匀分布有挡环（7），且挡环（7）边侧的导流壳（5）外壁上固定有外防护壳（8），并且外防护壳（8）内固定有第一电磁铁（9），而且外防护壳（8）边侧的导流壳（5）内壁上转动安装有阻流挡板（10），同时阻流挡板（10）的内部中间处嵌入式固定有金属铁片（11）。

4.根据权利要求3所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述外防护壳（8）与其内部的第一电磁铁（9）和阻流挡板（10）之间一一对应分布设置，且阻流挡板（10）设置为三角形状结构，并且阻流挡板（10）与导流壳（5）之间转动连接，而且阻流挡板（10）在导流壳（5）的内壁上等角度分布有4个，同时4个阻流挡板（10）与传动轴（6）的横截面圆组成一完整的正四边形状结构。

5.根据权利要求4所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述阻流挡板（10）与传动轴（6）的连接处设置为弧形状结构，且阻流挡板（10）的弧形角与传动轴（6）的外壁之间贴合连接，并且阻流挡板（10）的弧形角底部贯穿安装有压块（13），所述阻流挡板（10）和压块（13）的贯穿连接处开设有气腔（14），且气腔（14）与导流渠（15）贯通设置，并且导流渠（15）位于阻流挡板（10）的内部边缘处，而且导流渠（15）边侧的阻流挡板（10）的外壁上固定有隔离胶圈（12）。

6.根据权利要求5所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述隔离胶圈（12）与导流渠（15）分布形状相同，且导流渠（15）与气腔（14）贯通设置，并且气腔（14）与压块（13）之间设置为贯穿的密封式贴合相对伸缩结构。

7.根据权利要求1所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述连接件（16）的内壁顶部固定安装有第二电磁铁（17），且连接件（16）的底部外壁上固定连接有密封圈（18），并且连接件（16）和密封圈（18）的中部贯穿安装有连接头（19），而且连接头（19）的顶部固定有永磁体（20），所述连接头（19）的下端固定连接有转子（21），且转子（21）位于定子（22）的内部。

8.根据权利要求7所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述连接头（19）设置为“T”字型结构，且连接头（19）的中部外壁与连接件（16）底部中心处和密封圈（18）的内壁均设置为矩形状结构，并且连接头（19）与连接件（16）和密封圈（18）之间设置为横向卡合、竖向贴合的滑动连接。

9.根据权利要求7所述的一种石油开采的断电自闭合的防倒流金属锥形螺杆泵，其特征在于：所述永磁体（20）与第二电磁铁（17）之间竖向同轴分布，且永磁体（20）与第二电磁铁（17）之间预留有间距，并且第二电磁铁（17）和电机组件（1）为电气连接。

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