CN117432627A - 深井采油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深井采油泵，包括内壳体、内转子、外转子、两对相同的内啮合双曲线齿轮副，所述内转子位于中心，外转子套在内转子上，内壳体罩在外转子外部，上端盖固定在内壳体的上端，下端盖固定在内壳体的下端，上端盖上开有进油孔，所述下端盖开有排油孔，第一双曲线内齿轮与内转子固定连接，第二双曲线内齿轮与外转子固定连接，第一双曲线外齿轮的旋转中心为O1，第一双曲线外齿轮的节曲线由两段形状相同的且以O1为焦点的第一双曲线围合而成；第一双曲线内齿轮的旋转中心为O2，第一双曲线内齿轮的节曲线由三段形状相同的第二双曲线围合而成，第二双曲线为第一双曲线的共轭曲线；具有体积小，排量大，输出压力高的优点。

Description

深井采油泵

技术领域

本申请涉及采油泵技术领域，尤其涉及一种深井采油泵。

背景技术

现有的采油泵多采用螺杆泵或者离心泵，这些泵虽然结构比较简单，但单级泵输出压力较低，流量较少，效率很低。如果要在深井采油，势必要很多级串联，总长度很长。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供一种深井采油泵，以解决背景技术中存在的问题。

根据本申请实施例，提供一种深井采油泵，包括内壳体、外壳体、内转子、外转子、第一双曲线外齿轮、第一双曲线内齿轮、第二双曲线外齿轮、第二双曲线内齿轮、上端盖、下端盖，所述内转子位于中心，外转子套在内转子上，内壳体罩在外转子外部，上端盖固定在所述内壳体的上端，下端盖固定在所述内壳体的下端，所述上端盖上开有进油孔，所述下端盖开有排油孔，所述外壳体罩在内壳体外部且内壳体和外壳体之间有排油空腔，所述排油孔与所述排油空腔相连通，第一双曲线内齿轮与内转子固定连接，第二双曲线内齿轮与外转子固定连接，所述第一双曲线外齿轮与第一双曲线内齿轮内啮合传动，第二双曲线外齿轮与第二双曲线内齿轮内啮合传动，所述第一双曲线外齿轮和第二双曲线外齿轮的齿形结构参数相同，所述第一双曲线内齿轮和第二双曲线内齿轮的齿形结构参数相同；所述第一双曲线外齿轮和第二双曲线外齿轮交错布置；

所述第一双曲线外齿轮的旋转中心为O1，所述第一双曲线外齿轮的节曲线由两段形状相同的且以O1为焦点的第一双曲线围合而成；第一双曲线内齿轮的旋转中心为O2，所述第一双曲线内齿轮的节曲线由三段形状相同的第二双曲线围合而成，所述第二双曲线为第一双曲线的共轭曲线；

将O1和O2的距离等于第一双曲线上一点分别到第一双曲线的两焦点的距离之差；将O1和O2的距离也等于第二双曲线上一点分别到第二双曲线的两焦点的距离之差；

当同时驱动第一双曲线外齿轮和第二双曲线外齿轮时，第一双曲线外齿轮和第二双曲线外齿轮分别推动第一双曲线内齿轮和第二双曲线内齿轮，从而带动内转子和外转子旋转，内转子和外转子间形成的容腔的体积发生周期性的变化，进而周期性的形成高压容腔和低压容腔，低压容腔通过进油孔吸油，高压容腔通过排油孔排油，进油孔与所述排油空腔相隔离。

可选的，所述内转子的主体是一圆柱，上面有三个第一凸缘，均分圆柱面。

可选的，所述外转子的主体是一圆环，圆环内面有三个第二凸缘，均分圆环内面，圆环内面的直径与内转子三个第一凸缘的外径相等，圆环内面三个第二凸缘的内径与内转子主体圆柱的直径相等。

可选的，所述内壳体主体是一圆环，圆环内面的直径与外转子圆环的外径相等，所述上端盖上有三个沿圆周均分的进油孔，所述下端盖上三个沿圆周均分的排油孔。

可选的，所述外壳体主体是一圆环，圆环内面的直径大于内壳体圆环的外径，内外圆环之间有排油空腔。

可选的，所述第一双曲线内齿轮外周是个圆面，内环是双曲线齿轮。

可选的，所述第一双曲线外齿轮的宽度与第一双曲线内齿轮宽度相等。

可选的，所述第二双曲线内齿轮外周是个圆面，内环是齿轮。

可选的，所述第二双曲线外齿轮的一侧面与第一双曲线外齿轮的一侧面同心固连，另外一侧与电机轴相连。

可选的，所述深井采油泵是单级的或是多级的，前级泵的输出作为后级泵的输入。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请采用两对双曲线内啮合的齿轮副的设计，通过第一双曲线外齿轮和第二双曲线外齿轮交错布置，第一双曲线外齿轮和第二双曲线外齿轮分别推动第一双曲线内齿轮和第二双曲线内齿轮，从而带动内转子和外转子旋转，内转子和外转子间形成的容腔的体积发生周期性的变化，进而周期性的形成高压容腔和低压容腔，低压容腔通过进油孔吸油，高压容腔通过排油孔排油，进油孔与所述排油空腔相隔离。具有体积小，排量大，输出压力高的优点。

所述第一双曲线外齿轮的旋转中心为O1，所述第一双曲线外齿轮的节曲线由两段形状相同的且以O1为焦点的第一双曲线围合而成；第一双曲线内齿轮的旋转中心为O2，所述第一双曲线内齿轮的节曲线由三段形状相同的第二双曲线围合而成，所述第二双曲线为第一双曲线的共轭曲线。该设计可以实现第一双曲线外齿轮和第二双曲线外齿轮转动一圈，第一双曲线内齿轮和第二双曲线内齿轮转动2/3圈。因为三个排油孔同时排油，所以外转子转1/3圈的排油量相当于传统采油泵转1圈的排油量，外转子转2/3圈的排油量相当于传统采油泵转2圈的排油量，从而具有排油量大的优点。

所有密封处均为面密封，所以压力高，效率高，可以抽很深的井的油。

上端盖和下端盖上分别具有三个进油孔和三个排油孔，转子转一圈排油2次，相当于传统采油泵转2圈的排油量，所以排量大。

由于采用两对双曲线内啮合的齿轮副的设计，使得整个采油泵体积小，而且排量又大，相比于传统的采油泵，本发明提供的深井采油泵比功率大。

三个进油孔和三个排油孔沿圆周均布，所以受力均匀，进而具有噪声小，振动小，寿命长。

由于油从进油孔进油到排油孔排油始终是从上到下单向运行，因此即使有一点杂质，也不影响运行。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种深井采油泵的整体结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是根据一示例性实施例示出的外转子的结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的内转子的结构示意图。

图5是本发明的原理示意图1。

图6是本发明的原理示意图2。

图7是根据一示例性实施例示出的上端盖的结构示意图。

图8是根据一示例性实施例示出的下端盖的结构示意图。

图9是图8的侧视图。

图10是本发明的双曲线设计原理示意图。

图中：1、内壳体；2、外壳体；3、内转子；4、外转子；5、第一双曲线外齿轮；6、第一双曲线内齿轮；7、第二双曲线外齿轮；8、第二双曲线内齿轮；9、上端盖；10、下端盖；11、进油孔；12、排油孔；13、排油空腔；14、第一凸缘；15、第二凸缘。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

参考图1-图9，本发明实施例提供一种深井采油泵，包括内壳体1、外壳体2、内转子3、外转子4、第一双曲线外齿轮5、第一双曲线内齿轮6、第二双曲线外齿轮7、第二双曲线内齿轮8、上端盖9、下端盖10，所述内转子3位于中心，外转子4套在内转子3上，内壳体1罩在外转子3外部，上端盖9固定在所述内壳体1的上端，下端盖10固定在所述内壳体1的下端，所述上端盖9上开有进油孔11，所述下端盖10开有排油孔12，所述外壳体2罩在内壳体1外部且内壳体1和外壳体2之间有排油空腔13，所述排油孔12与所述排油空腔13相连通，第一双曲线内齿轮6与内转子3固定连接，第二双曲线内齿轮8与外转子4固定连接，所述第一双曲线外齿轮5与第一双曲线内齿轮6内啮合传动，第二双曲线外齿轮7与第二双曲线内齿轮8内啮合传动，所述第一双曲线外齿轮5和第二双曲线外齿轮7的齿形结构参数相同，所述第一双曲线内齿轮6和第二双曲线内齿轮8的齿形结构参数相同；所述第一双曲线外齿轮5和第二双曲线外齿轮7交错布置；

所述第一双曲线外齿轮5的旋转中心为O1，所述第一双曲线外齿轮5的节曲线由两段形状相同的且以O1为焦点的第一双曲线围合而成；第一双曲线内齿轮6的旋转中心为O2，所述第一双曲线内齿轮6的节曲线由三段形状相同的第二双曲线围合而成，所述第二双曲线为第一双曲线的共轭曲线；

将O1和O2的距离等于第一双曲线上一点分别到第一双曲线的两焦点的距离之差；将O1和O2的距离也等于第二双曲线上一点分别到第二双曲线的两焦点的距离之差；

当同时驱动第一双曲线外齿轮5和第二双曲线外齿轮7时，第一双曲线外齿轮5和第二双曲线外齿轮7分别推动第一双曲线内齿轮6和第二双曲线内齿轮8，从而带动内转子3和外转子4旋转，由于双曲线齿轮设计，内转子3和外转子4旋转始终存在很大的速度差，并且周期性的转换，所以内转子3和外转子4间形成的容腔的体积发生周期性的变化，进而周期性的形成高压容腔和低压容腔，低压容腔通过进油孔11吸油，高压容腔通过排油孔12排油，进油孔11与所述排油空腔13相隔离。

在一实施例中，所述内转子3的主体是一圆柱，上面有三个第一凸缘14，均分圆柱面。

在一实施例中，所述外转子4的主体是一圆环，圆环内面有三个第二凸缘15，均分圆环内面，圆环内面的直径与内转子3三个第一凸缘14的外径相等，圆环内面三个第二凸缘15的内径与内转子3主体圆柱的直径相等。

在一实施例中，所述内壳体1主体是一圆环，圆环内面的直径与外转子4圆环的外径相等，所述上端盖9上有三个沿圆周均分的进油孔11，所述下端盖10上三个沿圆周均分的排油孔12。三个进油孔11和三个排油孔12沿圆周均布，所以受力均匀，进而具有噪声小，振动小，寿命长。上端盖9和下端盖10上分别具有三个进油孔和三个排油孔，转子转一圈排油三次，所以排量大。

在一实施例中，所述外壳体2主体是一圆环，圆环内面的直径大于内壳体1圆环的外径，内外圆环之间有排油空腔13。

在一实施例中，所述第一双曲线内齿轮6外周是个圆面，内环是双曲线齿轮。

在一实施例中，所述第一双曲线外齿轮5的宽度与第一双曲线内齿轮6宽度相等。

在一实施例中，所述第二双曲线内齿轮8外周是个圆面，内环是齿轮。

在一实施例中，所述第二双曲线外齿轮7的一侧面与第一双曲线外齿轮5的一侧面同心固连，另外一侧与电机轴相连。

所述深井采油泵可以是单级的，也可以是多级的，前级泵的输出作为后级泵的输入。

所有密封处均为面密封，所以压力高，效率高，可以抽很深的井的油。由于油从进油孔进油到排油孔排油始终是从上到下单向运行，因此即使有一点杂质，也不影响运行。

本发明的运行工作原理如下：

图5和图6是本发明的原理示意图。电机带动第二双曲线外齿轮7和第一双曲线外齿轮5旋转，由第二双曲线外齿轮7和第一双曲线外齿轮5分别推动第二双曲线内齿轮8和第一双曲线内齿轮6旋转，从而分别带动外转子4和内转子3旋转。图5所示为初始位置，为清楚起见，用图5和图6的原理图表示。在两个双曲线外齿轮旋转的前半圈，由于双曲线齿轮的啮合作用，第二双曲线内齿轮8的转速远大于第一双曲线内齿轮6，即外转子4的转速远大于内转子3，腔a里的油就会通过排油孔12排出。同时由于第二双曲线内齿轮8的高速转速，带动外转子4高速旋转，腔b形成真空，如图6所示，腔b就会从进油孔11吸入油。当两个双曲线外齿轮旋转的前半圈结束时，外转子4就位于如图5所示内转子3的位置，而内转子3就位于如图5所示外转子4的位置。就是说，在两个双曲线外齿轮旋转的前半圈，外转子4由位置A转到位置B，而内转子3由位置B转到位置A。在两个双曲线外齿轮旋转的后半圈，两个双曲线内齿轮的旋转速度正好颠倒，也即两个转子的旋转速度正好颠倒，内转子3的转速远大于外转子4。这时，第一双曲线内齿轮6的作用就相当于前半圈第二双曲线内齿轮8，也即内转子3的作用就相当于前半圈外转子4，而第二双曲线内齿轮8的作用就相当于前半圈第一双曲线内齿轮6，即外转子4的作用就相当于前半圈内转子3。进行又一轮的排油和进油。当两个双曲线外齿轮旋转的完一圈后，内外两外转子的相对位置又类似图5初始位置。如此周而复始，循环运行。

为了更加详细的了解双曲线齿轮的运行原理，特作进一步的说明如下：其运行原理如图10所示。图10中，O1和O2分别是双曲线外齿轮和双曲线内齿轮的旋转中心，ABCDE是第一双曲线，O1是第一双曲线ABCDE的焦点，将O1和O2的距离设为该双曲线上一点到两焦点的距离之差的定值。第一双曲线ABCDE是对应于外齿轮O1的一条曲线齿轮，第一双曲线ALME是与之对称的另外一条双曲线齿轮，共同组成旋转中心为O1的双曲线外齿轮。第二双曲线FGCHI是对应于旋转中心为O2的一条曲线齿轮，是双曲线内齿轮，也就是第一双曲线ABCDE的共轭曲线齿轮，将O1和O2的距离也设为第二双曲线上一点到两焦点的距离之差的定值。曲线FK和KI是与第二双曲线FGCHI完全相同的另外两条双曲线，与第二双曲线FGCHI一起构成准“等边三角形”，共同组成旋转中心为O2的双曲线内齿轮。当双曲线外齿轮O1旋转时，带动双曲线内齿轮O2旋转。当双曲线外齿轮O1逆时针从D点转到B点时，双曲线外齿轮O1旋转了90度，双曲线内齿轮O2差不多逆时针从H点转到G点，只旋转了很小的角度。而当双曲线外齿轮O1逆时针从B点转到L点时，双曲线外齿轮O1也旋转了90度，而双曲线内齿轮O2差不多逆时针从G点转到G’点，旋转了很大的角度。依次循环，周而复始。如果设计两对双曲线齿轮，使其中一对双曲线内齿轮与外转子固连，另外一对双曲线内齿轮与内转子固连。并且使两个双曲线内齿轮交错旋转，使其中一个第一双曲线内齿轮从H点转到G点时，对应另外一个第二双曲线内齿轮从G点转到G’点。当第一双曲线内齿轮从G点转到G’点时，对应另外一个第二双曲线内齿轮从G’点转到H’点。如此周而复始，就能够实现本发明的泵的功能。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种深井采油泵，其特征在于，包括内壳体(1)、外壳体(2)、内转子(3)、外转子(4)、第一双曲线外齿轮(5)、第一双曲线内齿轮(6)、第二双曲线外齿轮(7)、第二双曲线内齿轮(8)、上端盖(9)、下端盖(10)，所述内转子(3)位于中心，外转子(4)套在内转子(3)上，内壳体(1)罩在外转子(3)外部，上端盖(9)固定在所述内壳体(1)的上端，下端盖(10)固定在所述内壳体(1)的下端，所述上端盖(9)上开有进油孔(11)，所述下端盖(10)开有排油孔(12)，所述外壳体(2)罩在内壳体(1)外部且内壳体(1)和外壳体(2)之间有排油空腔(13)，所述排油孔(12)与所述排油空腔(13)相连通，第一双曲线内齿轮(6)与内转子(3)固定连接，第二双曲线内齿轮(8)与外转子(4)固定连接，所述第一双曲线外齿轮(5)与第一双曲线内齿轮(6)内啮合传动，第二双曲线外齿轮(7)与第二双曲线内齿轮(8)内啮合传动，所述第一双曲线外齿轮(5)和第二双曲线外齿轮(7)的齿形结构参数相同，所述第一双曲线内齿轮(6)和第二双曲线内齿轮(8)的齿形结构参数相同；所述第一双曲线外齿轮(5)和第二双曲线外齿轮(7)交错布置；

所述第一双曲线外齿轮(5)的旋转中心为O1，所述第一双曲线外齿轮(5)的节曲线由两段形状相同的且以O1为焦点的第一双曲线围合而成；第一双曲线内齿轮(6)的旋转中心为O2，所述第一双曲线内齿轮(6)的节曲线由三段形状相同的第二双曲线围合而成，所述第二双曲线为第一双曲线的共轭曲线；

将O1和O2的距离等于第一双曲线上一点分别到第一双曲线的两焦点的距离之差；将O1和O2的距离也等于第二双曲线上一点分别到第二双曲线的两焦点的距离之差；

当同时驱动第一双曲线外齿轮(5)和第二双曲线外齿轮(7)时，第一双曲线外齿轮(5)和第二双曲线外齿轮(7)分别推动第一双曲线内齿轮(6)和第二双曲线内齿轮(8)，从而带动内转子(3)和外转子(4)旋转，内转子(3)和外转子(4)间形成的容腔的体积发生周期性的变化，进而周期性的形成高压容腔和低压容腔，低压容腔通过进油孔(11)吸油，高压容腔通过排油孔(12)排油，进油孔(11)与所述排油空腔(13)相隔离。

2.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述内转子(3)的主体是一圆柱，上面有三个第一凸缘(14)，均分圆柱面。

3.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述外转子(4)的主体是一圆环，圆环内面有三个第二凸缘(15)，均分圆环内面，圆环内面的直径与内转子(3)三个第一凸缘(14)的外径相等，圆环内面三个第二凸缘(15)的内径与内转子(3)主体圆柱的直径相等。

4.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述内壳体(1)主体是一圆环，圆环内面的直径与外转子(4)圆环的外径相等，所述上端盖上有三个沿圆周均分的进油孔(11)，所述下端盖上三个沿圆周均分的排油孔(12)。

5.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述外壳体(2)主体是一圆环，圆环内面的直径大于内壳体(1)圆环的外径，内外圆环之间有排油空腔(13)。

6.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述第一双曲线内齿轮(6)外周是个圆面，内环是双曲线齿轮。

7.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述第一双曲线外齿轮(5)的宽度与第一双曲线内齿轮(6)宽度相等。

8.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述第二双曲线内齿轮(8)外周是个圆面，内环是齿轮。

9.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述第二双曲线外齿轮(7)的一侧面与第一双曲线外齿轮(5)的一侧面同心固连，另外一侧与电机轴相连。

10.根据权利要求1所述的一种深井采油泵，其特征在于，所述深井采油泵是单级的或是多级的，前级泵的输出作为后级泵的输入。