CN201474936U - 开关磁阻电机螺杆泵驱动装置 - Google Patents

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李锡久
刘凤桐
顾广海
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121—Lifting well fluids
    • E21B43/126—Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive

Abstract

本实用新型公开了一种开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其用于驱动连接井下的螺杆泵，所述驱动装置包括有控制部分、开关磁阻电机、光杆、轴承箱，所述开关磁阻电机的动力输出轴与所述轴承箱的主轴连接固定，所述轴承箱的主轴经方卡与所述光杆连接固定，所述光杆穿过机械密封、支座、出油三通后进一步穿过设在井下具防反转功能的偏心轴凸轮防反转器，再与所述螺杆泵连接固定。本实用新型采用开关磁阻电机作为驱动的动力源，充分利用磁阻电机自身可控参数多，调速性能好的特点，而使驱动装置具有扭矩恒定、调速范围大、启动电流与工作电流一致，整体结构简单，安装方便等优点。

Description

开关磁阻电机螺杆泵驱动装置
技术领域
本实用新型属于机械采油设备领域，更具体地说，关于一种应用于潜油螺杆泵采油工艺中的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置。
背景技术
目前常见的螺杆泵驱动装置为直角驱动结构，主要由驱动电机、方卡、静密封、机械密封结构、齿轮减速器、带传动、出油三通、支架等部件组成。驱动电机的动力输出轴将电能转变为机械能，并通过带传动和齿轮减速器经方卡带动抽油杆柱，从而带动螺杆泵的转子，实现原油的举升。举升的油液通过出油三通的出油口进入输油管线，而密封机构起到保证和控制油液的密封和输出。
这种驱动方式的结构在高转速下会发生震动、并且存在带传动线速度高而且容易导致发热量大和磨损加剧的缺点。另，这种结构复杂，造成现场安装作业工序繁琐。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，利用该开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，可以充分利用磁阻电机自身可控参数多、调速性能好的优点，从而使驱动装置具有扭矩恒定、调速范围大、启动电流与工作电流一致，整体结构简单，安装方便等优点。
本实用新型中的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，用于驱动连接井下的螺杆泵，所述驱动装置包括有控制部分、开关磁阻电机、光杆、轴承箱，所述开关磁阻电机的动力输出轴与所述轴承箱的主轴连接固定，所述轴承箱的主轴经方卡与所述光杆连接固定，所述光杆穿过机械密封、支座、出油三通后进一步穿过设在井下具防反转功能的至少一个偏心轴凸轮防反转器，再与所述螺杆泵连接固定。
所述开关磁阻电机的动力输出轴为空心轴，所述空心轴通过在内表面设置的花键结构与所述轴承箱的主轴连接固定。
所述开关磁阻电机设置在所述轴承箱的上方，所述轴承箱的主轴从下方插入所述开关磁阻电机的空心轴，所述轴承箱的主轴经所述花键结构与所述空心轴连接，同时所述主轴经位于所述开关磁阻电机上方的所述方卡与所述光杆连接固定。
所述轴承箱的下方依次设置有所述支座和出油三通，所述出油三通与设在井口的法兰焊接固定。
所述支座的中部设置有所述机械密封，所述光杆穿过所述机械密封。
所述机械密封为整体密封，且属于能有效避免极端情况下油液对所述开关磁阻电机造成污染的下端密封。
所述偏心轴凸轮防反转器包括有双片凸轮状叶片上下组合套装在偏心轴上，所述偏心轴的上、下端分别与所述光杆连接。
所述双片凸轮状叶片经螺栓与所述偏心轴连接固定。
本实用新型采用开关磁阻电机作为驱动的动力源，充分利用磁阻电机自身可控参数多，调速性能好的特点，而使驱动装置具有扭矩恒定、调速范围大、启动电流与工作电流一致，整体结构简单，安装方便等优点。
附图说明
图1为本实用新型中开关磁阻电机螺杆泵驱动装置与螺杆泵结合的结构示意图；
图2为本实用新型中开关磁阻电机的结构示意图，该图中示出了空心轴的结构；
图3为本实用新型中开关磁阻电机的空心轴与轴承箱的主轴花键连接处的剖视示意图；
图4为本实用新型中偏心轴凸轮防反转器在同转向时的结构示意图；
图5为图4中所示偏心轴凸轮防反转器沿A-A线的剖视示意图；
图6为本实用新型中偏心轴凸轮防反转器在返转向时的结构示意图；
图7为图6中所示偏心轴凸轮防反转器沿B-B线的剖视示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型中的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置用于直接驱动螺杆泵9。本实用新型中的驱动装置包括有位于井上从上往下依次连接设置的方卡10、开关磁阻电机1、含主轴20的轴承箱2、机械密封3、支座4、出油三通5、位于井下的偏心轴凸轮防反转器8，及依次穿过开关磁阻电机1、轴承箱2、机械密封3、支座4、出油三通5及偏心轴凸轮防反转器8的光杆7。
本实用新型中的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置可以分为井下安装和地面安装两部分，其中方卡10、开关磁阻电机1、含主轴20的轴承箱2、机械密封3、支座4及出油三通5通过法兰6安装在地面上，而偏心轴凸轮防反转器8安装在井下，光杆7的上端通过方卡10与轴承箱2的主轴连接，下端依次穿过开关磁阻电机1、轴承箱2、机械密封3、支座4、出油三通5、法兰6及井下的偏心轴凸轮防反转器8后与螺杆泵9连接固定，并驱动螺杆泵9。
出油三通5与设在井口间的法兰6连接固定，并位于法兰6的上方，支座4焊接在出油三通5的上端。
支座4中心部位设有凸台40，该凸台40与支座4为一体结构。
机械密封3安装在支座4的凸台40上，支座4的顶端41与轴承箱2的底部由螺栓连接固定，本实用新型中的螺栓连接、焊接等可以由其他连接方式固定，并不限予此。
开关磁阻电机1的动力输出轴为空心轴11，该空心轴11套入轴承箱2的主轴20，如图2所示，并设在轴承箱2上，空心轴11的内腔设有花键结构12，穿过其中的轴承箱2的主轴20的外表面也设置有配合的花键结构12，如图3所示。开关磁阻电机1的外壳底端与轴承箱2的顶端由螺栓连接固定(图中未示出)，也可以由其他连接方式替代。轴承箱2的主轴20穿过开关磁阻电机1的空心轴11后通过方卡10与穿设在开关磁阻电机1上端的光杆7连接固定。在开关磁阻电机1与轴承箱2之间通过花键结构12的配合，使开关磁阻电机1的动力传递给轴承箱2的主轴20，继而通过方卡10传递并带动光杆7转动。
光杆7穿过支架4中部的凸台40及机械密封3，并经出油三通5、法兰6进入井下，进一步穿过偏心轴凸轮防反转器8后与螺杆泵9连接固定，其中机械密封3与凸台40、光杆7可以集成为一体，从而可以整体安装，无需调整，并且为下密封，可有效封油，避免传统的上密封方式在万一损坏情况下造成封油失效而污染电机的情况，密封效果更好。
如图4和图6所示，偏心轴凸轮防反转器8包括有两个双片凸轮状叶片80、81，该两个双片凸轮状叶片80、81上下组合地套装在偏心轴82上，双片凸轮状叶片80、81分别用螺栓83销紧在偏心轴82上，偏心轴82的上、下端与光杆7连接固定。本实用新型中的偏心轴凸轮防反转器8在光杆7位于螺杆泵9与井口间可以设置一个，也可以设置二个或二个以上，根据需求而设定，但每个偏心轴凸轮防反转器8之间隔开一定的距离。
本实用新型中开关磁阻电机螺杆泵驱动装置的工作原理如下：
开关磁阻电机1的动力经空心轴11传递给轴承箱2的主轴20，并经方卡进一步传递给光杆7，由光杆7直接驱动螺杆泵9的转子转动，此时偏心凸轮防反转器8的两个双片凸轮状叶片80、81同向转动，如图4和图5所示，两个双片凸轮状叶片80、81不与油管内壁13接触，但开关磁阻电机1停转后，光杆7储存的数圈扭力要反向释放，即光杆7反转，并带动凸轮轴82及套装在凸轮轴82上的双片凸轮状叶片80、81相对转动90度，致使凸轮轴82的最大外径点转至双片凸轮状叶片80、81的最厚处，导致双片凸轮状叶片80、81的外端与油管内壁13强力贴紧，如图6和图7所示，起到刹车作用，减小反转力，反转力减小，贴紧力也相应变小，刹车力减弱，反转力再次发生作用，再次刹车减速，所以造成反转可持续，但速度会逐渐慢下来，直到停止。
综上所述，本实用型中的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置具有以下优点：
1)扭矩恒定、控制灵活，调速范围大、启动电流与工作电流一致，整体结构简单，安装方便。
2)本实用新型中使用的机械密封结构为一体结构，从安装位置讲，属于下密封，好处在于密封效果好，即便万一出现密封泄露，也不会让油液污染至电机，切实保证整套驱动装置的安全性。
3)本实用新型中的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置具备机械式防反转功能，即能够在电机停转后，瞬间发生作用，并缓慢释放反转扭力，避免反转扭力大而迅速爆发而造成事故。
4)本实用新型采用开关磁阻电机，使得轴承箱以下结构无需改变，只需将此特制电机套装于主轴上后，主轴上端通过方卡与光杆连接即可，安装作业非常简便。

Claims (8)

1.一种开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，用于驱动连接井下的螺杆泵，所述驱动装置包括有控制部分、开关磁阻电机、光杆、轴承箱，其特征在于，所述开关磁阻电机的动力输出轴与所述轴承箱的主轴连接固定，所述轴承箱的主轴经方卡与所述光杆连接固定，所述光杆穿过机械密封、支座、出油三通后进一步穿过设在井下具防反转功能的至少一个偏心轴凸轮防反转器，再与所述螺杆泵连接固定。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其特征在于，所述开关磁阻电机的动力输出轴为空心轴，所述空心轴通过在内表面设置的花键结构与所述轴承箱的主轴连接固定。
3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其特征在于，所述开关磁阻电机设置在所述轴承箱的上方，所述轴承箱的主轴从下方插入所述开关磁阻电机的空心轴，所述轴承箱的主轴经所述花键结构与所述空心轴连接，同时所述主轴经位于所述开关磁阻电机上方的所述方卡与所述光杆连接固定。
4.根据权利要求3所述的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其特征在于，所述轴承箱的下方依次设置有所述支座和出油三通，所述出油三通与设在井口的法兰焊接固定。
5.根据权利要求4所述的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其特征在于，所述支座的中部设置有所述机械密封，所述光杆穿过所述机械密封。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其特征在于，所述机械密封为整体密封，且属于能有效避免极端情况下油液对所述开关磁阻电机造成污染的下端密封。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其特征在于，所述偏心轴凸轮防反转器包括有双片凸轮状叶片上下组合套装在偏心轴上，所述偏心轴的上、下端分别与所述光杆连接。
8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机螺杆泵驱动装置，其特征在于，所述双片凸轮状叶片经螺栓与所述偏心轴连接固定。
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