CN2296419Y

CN2296419Y - 一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置

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Publication number: CN2296419Y
Application number: CN 96224805
Authority: CN
Inventors: 周干绪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1998-11-04
Anticipated expiration: 2006-10-23

Abstract

一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置是由潜油减速器与行星联轴器串联组合而成,减速器主要采用单偏心多级内啮合圆柱齿轮传动,行星联轴器有两根平行轴,行星轴带动单螺杆潜油泵转子围绕主轴公转和自转。该装置有18个品种规格产品,输出转速160～358r/min,传递转矩784～1666N·m以上,传递功率11～71KW以上,具有承载能力大、效率高、寿命长、工作可靠等优点,可广泛用于油田全浸式采油工艺。

Description

一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置

本实用新型涉及机械传动装置，具体涉及副一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置。随着采油工业的发展，为克服以往采油装置井头装置复杂、占地面积大、传动轴长等缺点，国内外都在研究采用单螺杆潜油泵的全浸式采油装置。为了推广这项技术，需要有能适应井下作业的、主要由减速器、行星联轴器组成的单螺杆潜油泵驱动装置。已有技术采用的减速器，有锥齿轮行星传动(专利申请号90202145.1)、圆柱齿轮行星传动等，存在着承载能力小、加工难度大、不成系列等缺陷；已有技术采用的万向节联轴器有销轴、销套易磨损、运动轨迹不完全与油井套管相适应等缺陷。

本实用新型的目的是提供一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，克服已有技术之不足，为油田采用全浸式采油工艺提供方便。

本实用新型是这样实现的：针对油井套管内径尺寸及采油工况，提供一种采用单偏心多级内啮合圆柱齿轮传动的潜油减速器系列产品，同时提供一种轴向力分级传动的行星联轴器，然后用一台潜油减速器与一台承载能力相匹配的行星联轴器通过端座、螺栓及花键套组合成一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置。

以下结合附图和实施例来详细叙述本实用新型的结构特征，通过对实施例的描述，将使本实用新型更易被理解，而对实施例的叙述不应限制本实用新型的范围。

图1，是由四级单偏心内啮合圆柱齿轮传动的潜油减速器结构实施例；

图2，是行星联轴器结构实施例；

图3，是潜油减速器和行星联轴器互相联接的结构实施例；

图4，是一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置总成实施例。

图1所示：件[1]为减速器下端座；下端座的外止口与潜油电机或压力平衡器相连(图中未表示)；下端座的内止口插入轴承座[3]的内孔中，并用螺栓紧固；下端座内腔有密封装置[2]，防止脏物流入电机内腔；件[4]为轴齿轮输入轴，通过滚动轴承支承在件[3]内孔中；轴承座[3]通过螺纹或柱销与机壳[5]紧固；轴齿轮输入轴[4]的外齿轮与内齿轮[6]啮合，图中代号a₁为两个齿轮中心距(偏心距)；内齿轮[6]通过花键紧固于轴齿轮传动轴[9]的端部，件[9]通过轴承[7]支承于偏心座[8]的内孔中，件[8]通过柱销紧固于机壳[5]的内孔中；件[9]轴端外齿轮与内齿轮[10]啮合，件[10]通过花键紧固于轴齿轮传动轴[11]端部，两个齿轮中心距仍为a₁，因此传动轴[11]与减速器同心安装；件[11]用轴承[15]支承于中心轴承座[12]的内孔中，两个轴承用轴套[13]定位；件[12]外圆有密封[14]，并通过螺纹或柱销使机壳[5]和[16]联成整体；件[11]端部外齿轮与内齿轮[17]啮合，两个齿轮的中心距为a₂；件[17]通过花键紧固于轴齿轮传动轴[22]端部，并用轴用档圈[18]轴向定位；件[22]用轴承[19]支承于偏心轴承座[21]的内孔中，件[21]用柱销[20]紧固于机壳[16]的内孔中；件[22]外齿轮与内齿轮[24]啮合，件[24]通过花键与输出轴[32]紧固，并用挡圈[23]实现轴向定位；输出轴[32]用轴承[26]和[29]支承于轴承座[25]内孔中，并用挡圈[27]实现轴向定位；件[25]外圆有密封[28]；件[25]用螺纹或柱销与机壳[16]紧固；上端座[33]通过螺栓与件[25]紧固；件[33]内腔有密封装置[31]。减速器是这样运动的：运动从件[4]输入，当件[4]旋转时，通过端部外齿轮带动内齿轮[6]旋转，实现第一级减速；内齿轮[6]带动轴齿轮传动轴[9]旋转；件[9]端部外齿轮带动内齿轮[10]旋转，实现第二级减速；内齿轮[10]带动传动轴[11]旋转，件[11]端部外齿轮带动内齿轮[17]旋转，实现第三级减速；内齿轮[17]带动齿轮[22]旋转，件[22]带动内齿轮[24]旋转，实现第四级碱速；内齿轮[24]通过花键和挡圈[23]安装在输出轴[32]端部；从而将经四级减速后的运动输出(也可以是两级或六级内啮合传动，图中未表示)。

为满足油井工况要求，本减速器采用的材料、工艺、以及标准件均有特殊要求。本减速器的主要技术特征有：

1、采用多级单偏心内啮合减速传动，即所有齿轮副偏心距均向减速器中心同侧轴截面偏置，有利于中心轴齿轮传动轴[9]、[11]、[22]受力均衡和压缩轴向尺寸。

2、减速器的齿轮偏心距、或传动比，从高速级至低速级逐级向数值小的方向发展，以使减速器具有最高的承载能力；即a₁≥a₂(6级内啮合传动，则a₁≥a₂≥a₃，图中未表示)。

设从高速级至最末一级传动比分别为i₁、i₂、i₃、i₄，则满足i₁≥i₂≥i₃≥i₄(同理，采用6级内啮合传动，则应满足i₁≥i₂≥i₃≥i₄≥i₅≥i₆，图中未表示)的要求。

3、减速器机壳由两节组合(6级内啮合传动为3节组合，图中未表示)，偏心轴承座用定位销固定、中心轴承座用螺纹联结，故安装维护方便(采用特殊装配工艺，亦可用整体机壳)。

4、传动件支承全部采用滚动轴承，大大提高了运行可靠性和传动效率。

5、全部采用变位圆柱渐开线齿轮传动。

本实用新型按图1实施例结构原理，已设计了两种机壳外径尺寸的合计18个品种规格(公称传动比i＝4、5、6、7、8、9、10、12、14)的潜油减速器系列产品，传递转矩784～1666N.m以上，传递功率11～71kw以上，输出转速160～318r/nim，允许工作温度90℃～120℃。

再则，如需要缩短减速器轴向长度，亦可以采用圆柱齿轮行星传动与单偏心内啮合圆柱齿轮传动串联的潜油减速器结构。

图2所示：图2为行星联轴器的实施例，该联轴器有两根平行轴，由件[35]、件[57]和[58]三件用柱销紧固(图中用中心线表示)为一体的空心主轴(以下简称主轴)，主轴下部[35]为外花键轴伸，两端轴胫分别用滚动轴承[59]和[46]分别支承在机壳和件[39]的内孔中，用止推轴承[44]、[42]承受双向轴向力，并使主轴轴向定位；在主轴内腔中安装有行星轴[66]，其中心偏离主轴中心距离为A，两端用轴承[60]和[51]支承在主轴内孔中，用止推轴承[55]和[52]分两级承受轴向力(也可分三级或四级，图中未表示)，止推轴承[56]承受轴向反力，并使行星轴实现双向轴向定位。图中件[61]为密封圈，装在行星轴上的密封圈用压盖[62]压紧，装在主轴轴胫上的密封圈用联接套[65]压紧，件[36]为高强度螺栓，将件[34]紧固在件[39]轴承座端部，件[37]、[38]、[41]均为密封圈；件[40]和[48]均为轴用弹性挡圈，件[63]为螺栓，联接套[65]套入机壳[64]内孔中并用特制柱销固紧(图中用中心线表示)，轴承座[39]套入机壳[64]下端，同样用特制柱销[43]紧固，图2中件[54]为挡板，件[49]和件[53]为档圈，行星轴通过档板[54]和档圈[53]将轴向力传到主轴上，联接套[65]用于与单螺杆泵定子相联。联轴器是这样工作的：当减速器通过花键套联接主轴轴伸[35]带动主轴旋转时，强制行星轴[66]作公转运动；由于行星轴与单螺杆泵转子轴相联(图中未表示)，这样，行星轴在围绕主轴中心公转的同时作自转运动(因此称行星联轴器)；但螺杆泵转子在作业过程中产生轴向力，并直接传给行星轴，而行星轴处于主轴空间窄小的内腔，为了满足承受轴向力的技术要求，采用n级受力方式(本实施例为两级受力)；第一级用止推轴承[55]，行星轴轴向力通过件[55]传到挡板[54]上，挡板[54]将轴向力传到主轴上，主轴通过止推轴承[44]将轴向力最终传到轴承座[39]和机壳[64]上，这样便实现了螺杆泵转子传给行星轴的轴向力分两级传给机壳[64]的目的，如此类推可实现二级以上，分n级传力到机壳上，直至满足行星轴上n个止推轴承承载能力之和接近或等于主轴上的止推轴承[44]的承载能力的技术要求为止。(行星联轴器与减速器的结构关系见下面图3所述)

本联轴器的主要技术特征是：

(1)联轴器设有主轴和行星轴，它们互相平行并保持与螺杆泵相匹配的偏心距A，其主轴与减速器出轴同心，工作时，行星轴围绕主轴作公转与自转运动，亦即行星轴围绕减速器出轴作公转与自转运动，由此满足了减速器出轴与螺杆泵转子不同心传动的技术要求，取代了万向节联轴器的功能，并克服了万向节销轴、销套易磨损等缺点。

(2)行星轴多级承受轴向力，克服主轴内腔空间小、不便采用大尺寸止推轴承的缺点，并达到行星轴止推轴承与主轴止推轴承寿命均衡的目的。

(3)行星轴与主轴平行公转，使得行星轴与螺杆泵转子联接件运动轨迹适应油井套管尺寸小的条件。

(4)由于行星轴作公转又作自转，改善了螺杆泵转子受力状况，有利于延长使用寿命。

(5)生产方便，改变偏心距A值，只需改变主轴内腔安装行星轴的偏心孔位置便可。

(6)运动副全部采用高承载能力滚动轴承，易损件只有轴承、密封圈等标准件，因此效率高、工作可靠、维护方便。

图3所示：图3为减速器与联轴器相互联接的实施例，联轴器总成后，将下端座[34]套装到减速器的上端座[33]上，件[34]外止口装上密封插入件[33]内孔中，并用花键套[67]联接减速器出轴[32]和行星联轴器主轴轴伸[35]，然后用螺栓穿过[34]光孔拧入端座[33]的螺纹孔中(螺栓未表示)，将联轴器和减速器组装成整体结构。工作时，减速器出轴[32]通过花键套[67]带动联轴器主轴轴伸[35]旋转，其余如图1、图2所述。

图4所示：图4为将减速器与联轴器组合成一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置的实施例，件[1]为图1所示减速器的下端座，件[4]为减速器轴齿轮输入轴，件[32]为减速器输出轴，件[35]为联轴器主轴轴伸，通过花键套[67]联接[32]和[35]。图4所示一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其下端座[1]输入端与潜油电机或其压力平衡器相联，其联接套[65]输出端与单螺杆潜油泵相联；但为了使减速器与潜油电机共用一种润滑油，亦可以将已有技术压力平衡器串装在减速器与联轴器之间，端座[1]与电机直联，减速器上端座与压力平衡器相联，压力平衡器再与联轴器串联(图中未表示)。已有技术压力平衡器下端与减速器出端相联，上端与联轴器下端相联，其联接方式与图3所示联轴器与减速器相联的方式相同，不重复叙述。其余如图1、图2、图3所述。

按本实施例技术特征已设计了适用两种油井管径的一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，克服了已有技术的不足，具有传动比密集、承载能力大、使用寿命长、配置使用方便、产品系列化程度高等优点，可广泛满足全浸式采油工艺的需要。

Claims

1、一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置是由潜油减速器和行星联轴器串联组合而成，其中潜油减速器采用多级单偏心圆柱齿轮内啮合减速传动，主要由轴齿轮传动轴、内齿轮、形状各异的轴承座、输出轴、上下端座以及滚动轴承和密封件组成；其中行星联轴器主要由主轴、平行与偏离主轴中心距为A的行星轴、下端座、联接套、机壳以及轴承和密封件组成；潜油减速器和行星联轴器通过端座和花键套、用螺栓紧固组合成一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其形状为圆筒形、并与油井套管内径相匹配，

其特征在于：

a、一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置是由潜油减速器与行星联轴器串联组合而成，其输入端直接与潜油电机输出端压力平衡器相联，或与潜油电机输出端相联，其压力平衡器安置在潜油减速器与行星联轴器之间；其输出端直接与单螺杆潜油泵相联；通过行星轴带动潜油泵转子既作公转又作自转运动；

b、一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，通过改变潜油减速器的传动比以满足各种输出转速的要求，通过改变联轴器主轴偏心孔距，达到与单螺杆潜油泵转子偏心距相匹配的目的；

c、一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其内部结构件的所有转动副全部采用滚动轴承。

2、根据权利要求1所述的一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其特征在于潜油减速器采用多级(2级、4级或6级)单偏心内啮合圆柱齿轮传动减速，所有内啮合齿轮副偏心距均向减速中心同侧轴截面偏置，齿轮副偏心距(即齿轮副中心距)或传动比，从高速级至最末一级逐级变小。

3、根据权利要求1所述的一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其特征在于潜油减速器采用多节相联、可拆的机壳结构或采用整体机壳结构。

4、根据权利要求1所述的一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其特征在于潜油减速器全部采用变位圆柱渐开线齿轮传动。

5、根据权利要求1所述的一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其特征在于行星联轴器的行星轴与主轴平行、并置于主轴内腔中。

6、根据权利要求1所述的一种新结构的单螺杆潜油泵驱动装置，其特征在于行星轴轴向力采用多级承受的结构并满足行星轴上多个止推轴承与主轴上止推轴承的承载能力、寿命均衡的要求。