直驱滚珠丝杠传动抽油的制造方法
【专利摘要】直驱滚珠丝杠传动抽油机由永磁电机、电机支座、套筒花键联轴器、滚珠丝杠副、推力轴承、导轮总成A、导轮总成B、柔性连接机构、桁架总成、导轨、十字架扶正轮组、配重箱、悬绳器构成，主要特征是永磁电机位于桁架顶部，倒立安装在电机支座上，永磁电机与滚珠丝杠副直接连接，丝杠的上端和下端各与一个推力轴承连接；配重箱安装在滚珠丝杠副的螺母上，配重箱左右两侧分别安装有十字架扶正轮组，十字架扶正轮组沿着导轨上下滚动；柔性连接机构绕过导轮总成A和B一端与悬绳器连接，另一端与配重箱连接。有益效果是永磁电机直接驱动滚珠丝杠副，把旋转运动转变为往复直线运动，带动抽油杆采油作业；滚珠丝杠副为滑动摩擦；具有自起升挂抽功能。
【专利说明】直驱滚珠丝杠传动抽油机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油田采油方面的机械装置，属于石油机械技术研究领域。
【背景技术】
[0002]机械采油是油田上主要的采油手段，其中游梁式抽油机采油占主导地位，目前中石油集团在用常规游梁抽油机12万余台，游梁式抽油机工作原理是电动机通过三角皮带减速箱减速后，由四连杆机构把减速箱输出轴的旋转运动变为游梁驴头的往复运动，用驴头带动光杆和抽油杆作上下往复的直线运动，通过抽油杆再将这个运动传给井下抽油泵中的柱塞，使之工作抽油。但是由于游梁式抽油机存在着结构不尽合理、能耗高、功率因数低等缺点，系统平均效率仅为24%，采油成本高。为降低成本提高效率，各国纷纷就改良游梁式抽油机以及研发无游梁抽油机进行着一系列的尝试，但研制的异相型抽油机等仍未解决“大马拉小车”的问题，节能效果不显著；国内外又先后研制了多种形式的无游梁长冲程抽油机，国内具有代表性的长冲程抽油机是皮带抽油机和直线电机抽油机，均取得了不错的使用效果，但皮带抽油机采用链条传动，其冲程无法实现无级调节，直线电机抽油机采用永磁直线电机直接驱动，成本较高，阻碍了其进一步推广；国外以发展液压驱动长冲程抽油机为主，但抽油机长期在野外连续工作，对液压系统密封性、可靠性要求较高；因此，这些抽油机优缺点并存，尚待进一步研究与完善。
【发明内容】
[0003]为了进一步提高机械采油效率、节约电能，满足特殊油藏区块长冲程、低冲次、大泵深抽等开采需求，完善长冲程抽油机功能特点，提高可靠性，发明了一种立式抽油机——直驱滚珠丝杠传动抽油机。本发明将滚珠丝杠传动副应用到抽油机当中，将旋转运动变为直线运动，同时传递运动和动力，以较小的转矩产生较大的轴向推力。具有结构简单、性能优越、安全稳定、维护成本低、高效节能等优点，适宜在油田推广使用。
[0004]本发明为解决提出的问题所采用的技术方案是:直驱滚珠丝杠传动抽油机由永磁电机、电机支座、套筒花键联轴器、滚珠丝杠副、推力轴承、导轮总成A、导轮总成B、柔性连接机构、桁架总成、导轨、十字架扶正轮组、配重箱、悬绳器构成，主要特征是:永磁电机、电机支座、导轮总成A位于桁架总成顶部，永磁电机采用倒立式安装，通过螺栓连接固定在电机支座上，滚珠丝杠副安装于桁架总成内部中心位置，永磁电机输出轴通过套筒花键联轴器与滚珠丝杠副的丝杠直接连接，丝杠的上端和下端各与一个推力轴承连接，两个推力轴承的静块分别安装在桁架总成的顶座和底座上；配重箱安装在滚珠丝杠副的螺母上，配重箱与螺母是分体式结构，配重箱的顶部左右两侧分别安装有十字架扶正轮组，十字架扶正轮组与安装在桁架总成上的导轨配合，沿着导轨上下滚动；十字架扶正轮组的构成为:两根条形钢焊接或螺栓连接为十字结构形式，在每根条钢的两个端部分别安装一个滚轮；导轮总成B位于桁架总成上部前侧，柔性连接机构绕过导轮总成A和导轮总成B —端与悬绳器连接，另一端与配重箱连接。[0005]本发明的有益效果是:利用低速大扭矩永磁同步电机直接驱动滚珠丝杠副，永磁电机通过控制系统实现正反转，通过滚珠丝杠副直接把电机正反向旋转运动转变为上下往复直线运动，带动抽油杆进行采油作业，省去减速箱和换向机构，结构简单，节能高效；滚珠丝杠副为滑动摩擦，运行顺畅、可靠；能够实现冲程冲次无级调节，具有自起升挂抽功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明的主视图，表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机整体结构和各零部件的安装位置与连接关系。
[0007]图2是本发明的侧视图，从另一个角度表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机的整体结构和各零部件的安装位置与连接关系。
[0008]图3是本发明的俯视图，表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机的顶部结构以及各零部件的位置与连接关系。
[0009]图4是本发明的等轴测图，更加直观地表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机的整体结构关系。
[0010]在图中，1.永磁电机，2.电机支座，3.套筒花键联轴器，4.导轮总成A，5.柔性连接机构，6.导轮总成B，7.悬绳器，8.桁架总成，9.滚珠丝杠副，10.导轨，11.十字架扶正轮组，12.配重箱，13.推力轴承。
【具体实施方式】
[0011]直驱滚珠丝杠传动抽油机【具体实施方式】为:将电机支座(2)通过螺栓连接固定安装在桁架总成(8)的顶部，永磁电机(I)通过螺栓连接倒立安装在电机支座(2)上，永磁电机(I)的输出轴通过套筒花键联轴器(3)与滚珠丝杠副(9)的丝杠直接连接，丝杠的上端和下端各与一个推力轴承(13)连接，两个推力轴承(13)的静块分别安装在桁架总成(8)的顶座和底座上，既承担抽油机运行过程中产生的轴向载荷，又保证丝杠的同轴心转动而不发生偏移；配重箱(12)安装在滚珠丝杠副(9)的螺母上，即二者属于分体式结构，在配重箱(12)的顶部左右两侧安装有十字架扶正轮组(11)，十字架扶正轮组(11)与安装在桁架总成⑶上的导轨(10)配合；导轮总成A(4)固定安装在桁架总成⑶顶部，导轮总成B(6)位于桁架总成⑶上部前侧，柔性连接机构(5)绕过导轮总成A(4)和导轮总成B(6) —端与悬绳器(7)连接，另一端与配重箱(12)连接。
[0012]抽油机工作时，通过控制系统使永磁电机(I)正反转，从而驱动丝杠正反向转动，在十字架扶正轮组(11)和导轨(10)限位作用下，滚珠丝杠副(9)的螺母连同配重箱(12)不会发生转动而是做上下往复直线运动，则柔性连接结构(5)带动悬绳器(7)上下往复运动，实现采油作业，而十字架扶正轮组(11)则始终沿着导轨(10)上下运动，十字形结构保证其不会发生错位而导致配重箱摆动。上冲程时，顶部的推力轴承(13)承担轴向力，下冲程时，底部的推力轴承(13)承担轴向力。
【权利要求】
1.直驱滚珠丝杠传动抽油机由永磁电机、电机支座、套筒花键联轴器、滚珠丝杠副、推力轴承、导轮总成A、导轮总成B、柔性连接机构、桁架总成、导轨、十字架扶正轮组、配重箱、悬绳器构成，永磁电机、电机支座、导轮总成A位于桁架总成顶部，其主要特征是:永磁电机采用倒立式安装，通过螺栓连接固定在电机支座上，滚珠丝杠副安装于桁架总成内部中心位置，永磁电机输出轴通过套筒花键联轴器与滚珠丝杠副的丝杠直接连接。
2.根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是丝杠的上端和下端各与一个推力轴承连接，两个推力轴承的静块分别安装在桁架总成的顶座和底座上。
3.根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是配重箱安装在滚珠丝杠副的螺母上，配重箱与螺母是分体式结构。
4.根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是配重箱的顶部左右两侧分别安装有十字架扶正轮组，十字架扶正轮组与安装在桁架总成上的导轨配合，沿着导轨上下滚动。
5.根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是十字架扶正轮组的构成为两根条形钢焊接或螺栓连接为十字结构形式，在每根条钢的两个端部分别安装一个滚轮。
【文档编号】E21B43/00GK103924949SQ201410188984
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】肖文生, 崔俊国, 陈鹏, 王龙华, 冯浩 申请人:中国石油大学(华东)