本发明涉及一种采油泵驱动装置，特别是涉及一种螺杆采油泵的地面无杆式直驱装置。
背景技术：
驱动装置的功能：它是把地面的动力源通过抽油杆传递给井下螺杆泵旋转采油，旋转传递一定能量的扭矩使井下泵正常作业。若因故停机，由于抽油杆旋转内存应力的释放及管柱内液体的迅速下降所产生的压力会促使螺杆泵反转（形成钻具的工作状态），如卡泵甚至有的井还会出现高速反转。地面驱动装置控制线路失灵，防反转机构不可靠，现状的驱动装置会出现飞车、飞带轮、油杆脱扣，直驱装置会甩弯光杆，甩飞卡子等事故（驱动装置伤人在各油田时有发生）。
技术实现要素：
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种节能又安全的地面无杆式直驱装置。
为实现上述目的，本发明螺杆采油泵的地面无杆式直驱装置包括配电磁刹车的动力源永磁电机、花键轴、高速反转离心机构、举升机构和滑套盘及轴承箱；向下固装轴承箱的低速永磁电机的空心轴内腔下部通过内花键套连接着向下伸出的传动花键轴，传动花键轴向下竖向滑配周向同步连接配承载花键套的花键短轴，轴承箱通过轴承配装承载花键套，承载花键套带动传动光轴通过密封盒及井口，由插接式接头连接井下抽油油杆旋转作业；当停机时，由于井下扭矩的释放，使电机出现反转现象，反转在规定转速以内，由电磁刹车缓慢释放，超过设定限速由高速反转离心机构中的离心盘打开制动块、使锁紧外套与滑套盘同步，带动向下周向滑配连接传动花键轴的提升芯轴旋转，提升芯轴旋转中由上下凸轮体举升，举升到上止点时定位卡块闭合、使传动花键轴与花键短轴瞬时分离，电机无反转，抽油杆在井下安全释放；当电机重新启动时，推开拨杆手柄，打开制动块使提升芯轴及传动花键轴自动下滑与花键短轴闭合，可开机作业。优选当停机时，由于井下扭矩的释放，使驱动电机出现反转现象，反转180r/min以内，由电磁刹车缓慢释放，超过180r/min由高速反转机构中的离心盘打开制动块。
本发明课题是因为现状的地面驱动装置的传动形式潜存着上述不安全隐患，为改变目前现状，让设备运行安全，人员操作放心，杜绝人身伤害，实现“安全文明”生产。本申请人公司工程技术人员经过多方调研，设计发明了本发明光杆式直驱装置。经试用证明：该装置运行平稳，过载转矩大，安全无噪声，对电网无冲击，节电率高达25%以上。彻底改变了原来的传动形式，实现了无齿轮、皮带轮、无方卡子、无光杆连接。低速反转电磁刹车，高速反转自动分离释放，是一种即“节能”又“安全”的新型直驱装置。具有节能又安全的优点。
作为优化，高速反转离心机构中的离心盘打开制动块是高速反转离心机构的空心轴配的离心盘在转速超过设定限速时，在离心力作用下打开制动块，使制动块锁住锁紧外套和滑套盘，实现锁紧外套与滑套盘同步，由滑套盘带动提升芯轴旋转，旋转中的提升芯轴沿上下凸轮体举升，举升到上止点时定位卡块闭合使提升芯轴不能下落的同时、使传动花键轴随提升芯轴提升到上止点时与花键短轴分离。
当电机重新启动时，推开拨杆手柄使定位卡块与提升芯轴离分，打开制动块使锁紧外套与滑套盘分离释放滑套盘及提升芯轴、使提升芯轴及传动花键轴在自身重力下自动下滑与花键短轴闭合，即可重新开机作业。
作为优化，永磁电机的机体下端向下固装轴承箱，轴承箱通过承载轴承配装承载花键套，承载花键套向上配装与传动花键轴啮合的内花键短轴、向下配装传动光轴；轴承箱向下固装井口，传动光轴向下穿过井口，传动光轴与井口之间配置密封盒、传动光轴下端配置插接式接头。
作为优化，永磁电机机体的下端面通过标准坚固件向下固连通透延接架的上兰盘，通透延接架的下兰盘通过标准坚固件向下固连轴承箱的顶兰盘，轴承箱的箱体向下制有至少一对带底兰盘的外周竖支壁，底兰盘向下固连井口。
作为优化，通透延接架是上下兰盘制连有至少一对外周竖支壁，轴承箱体外周制有至少一对侧向延伸、带横向耳孔的侧耳。
作为优化，空心轴内腔中部和上部间隙内套向上伸出、向下延接传动花键轴的提升芯轴；永磁电机的机体上端环形兰盘内周通过轴承配装向上伸出的空心轴，上端环形兰盘依次向上制有或装有高速反转离心机构机盒和举升机构机盒；高速反转离心机构机盒内配置有仅由空心轴反转时驱动的离心盘，和内置有在离心盘反向旋转超过设定限速时越位拨动的制动块，及内置有空心轴上端套连的锁紧外套和提升芯轴上部外周竖向滑配周向同步配置的滑套盘，制动块在所述越位拨动下将或使锁紧外套与滑套盘连接在一起，作同步周向运动。制动块在所述越位拨动下将锁紧外套与滑套盘连接在一起是制动块将锁紧外套与滑套盘连接在一起，制动块在所述越位拨动下将或使锁紧外套与滑套盘连接在一起是制动块驱动锁紧外套使锁紧外套与滑套盘直接连接在一起。
作为优化，高速反转离心机构机盒外周壁侧孔外伸有连接操控制动块的复位操作柄,离心盘配置有在其反向高速旋转时伸出、推动制动块的离心拔叉。
作为优化，举升机构机盒内置上下凸轮体，伸入举升机构机盒内的提升芯轴上部外周制有与上下凸轮体螺旋配合的螺旋向导引槽或导引凸起，举升机构机盒上端面铰接有一对连接有拨杆手柄的定位卡块，提升芯轴在提升时能够伸出举升机构机盒上端面的上端制有与定位卡块配合的周向环槽。
作为优化，举升机构机盒向下进一步制有或配有顶端盒帽，顶端盒帽制有向上伸出的中心管座，中心管座通过内丝扣配置调整轴，调整轴配置用于缓冲下抵提升芯轴上端的弹性体。
作为优化，所述弹性体是调整轴下端延固的螺旋弹簧。所述螺旋弹簧是内外周依次并列套装的两套或两套以上的多套。多套螺旋弹簧下端固连上开口桶形底帽的内底，上开口桶形底帽的内周壁与多套螺旋弹簧和调整轴下端外周间隙配合。
本发明驱动装置的构成；动力源永磁电机、连接花键轴、高速反转离心制动机构、举升机构、中间盘、密封盒、承载轴承箱、井口、控制箱组成。电机与轴承箱采取了分体式联接，环空通风，避免了轴承箱的温度传向电机，有利于电机通风散热。永磁电机上部装有举升机构总成，反转扭矩低速由电磁刹车缓慢释放，反转速度超过180r/min时传动花键轴与花键短轴自动分离，轴承箱选用重型园锥推力滚子轴承，负荷可达20t,密封盒选用了压差组合式机械密封，活塞柱利用井下的压力0.4-0.75mpa压紧旋转密封体，压力越高密封越紧，运转100r/min实现了密封泄漏零维护，密封失效率大于28个月。井口与大四通连接压力达2000psi，控制柜选用了目前较先进的电子元件，具有点动、启动、反转延时等控制，电压、电流、功率、转速、扭矩等显示，具有过载、过热安全保护功能。
本发明驱动装置的工作原理：采用了立式大转矩渐开线内花键轴连接传动的低速永磁电机，通过电机内花键套连接着传动花键轴，花键轴下端连接着花键短轴及承载花键套，装入轴承箱内重型园锥推力滚子轴承中，带动传动光轴通过密封盒及井口、由插接式接头连接井下抽油杆旋转作业。当停机时，由于井下扭矩的释放，使驱动电机出现反转现象，反转180r/min以内，由电磁刹车缓慢释放，超过180r/min由高速反转机构中的离心盘打开制动块锁紧外套与滑套盘同步，带动提升芯轴旋转，由上下凸轮体举升，定位卡块闭合，使传动花键轴与花键短轴瞬时分离，电机无反转，抽油杆在井下安全释放，当电机重新启动时，推开拨杆手柄，打开制动块自动下滑闭合，可开机作业。
本发明直驱装置具有以下特点：1、具有一次性投资少、占地面积小。2、解决了电机偏置，使驱动重心与井口同一轴线。3、适用于楼群或居民居住区使用，无噪声，无污染。4、刹车系统可靠，安装作业简单，操作维修方便。5、去掉了光杆与方卡子，节省了投资（一套光杆与方卡子约2000元左右，全国约有上万口井在运行）社会效益明显。6、采用了立式永磁大转矩、内渐开线花键轴连接传动的低速伺服电机。该电机运行稳定，过载转矩大。7、对电网无冲击，节电率高达25%以上。8、省略了光杆，外形新颖，结构紧凑，操作方便，运行安全。9、实现了停机瞬时脱离（扭矩轴与驱动装置），井下抽油杆扭矩自动释放的功能。10、避免了因刹车不灵出现的反转飞车，抽油杆脱扣，甩杆伤人等不安全隐患。该新型驱动装置的最大特点：“安全、节能”。
采用上述技术方案后，本发明螺杆采油泵的地面无杆式直驱装置具有节能又安全的优点。
附图说明
图1是本发明螺杆采油泵的地面无杆式直驱装置的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，本发明螺杆采油泵的地面无杆式直驱装置包括配电磁刹车的动力源永磁电机9、花键轴、高速反转离心机构、举升机构和滑套盘7及轴承箱14；向下固装轴承箱14的低速永磁电机9的空心轴80内腔下部通过其内花键套连接着向下伸出的传动花键轴11，传动花键轴11向下竖向滑配周向同步连接配承载花键套13的花键短轴12，轴承箱14通过轴承配装承载花键套13，承载花键套13带动传动光轴15通过密封盒16及井口17，由插接式接头18连接井下抽油油杆旋转作业；当停机时，由于井下扭矩的释放，使电机9出现反转现象，反转在规定转速以内，由电磁刹车缓慢释放，超过设定限速由高速反转离心机构中的离心盘6打开制动块8、使锁紧外套5与滑套盘7同步，带动向下周向滑配连接传动花键轴11的提升芯轴10旋转，提升芯轴10旋转中由上下凸轮体4举升，举升到上止点时定位卡块3闭合、使传动花键轴11与花键短轴12瞬时分离，电机无反转，抽油杆在井下安全释放；当电机重新启动时，推开拨杆手柄，打开制动块使提升芯轴10及传动花键轴11自动下滑与花键短轴12闭合，可开机作业。优选当停机时，由于井下扭矩的释放，使驱动电机9出现反转现象，反转180r/min以内，由电磁刹车缓慢释放，超过180r/min由高速反转机构中的离心盘6打开制动块8。
本发明课题是因为现状的地面驱动装置的传动形式潜存着上述不安全隐患，为改变目前现状，让设备运行安全，人员操作放心，杜绝人身伤害，实现“安全文明”生产。本申请人公司工程技术人员经过多方调研，设计发明了本发明光杆式直驱装置。经试用证明：该装置运行平稳，过载转矩大，安全无噪声，对电网无冲击，节电率高达25%以上。彻底改变了原来的传动形式，实现了无齿轮、皮带轮、无方卡子、无光杆连接。低速反转电磁刹车，高速反转自动分离释放，是一种即“节能”又“安全”的新型直驱装置。具有节能又安全的优点。
具体是高速反转离心机构中的离心盘6打开制动块8是高速反转离心机构的空心轴配的离心盘6在转速超过设定限速时，在离心力作用下打开制动块8，使制动块8锁住锁紧外套5和滑套盘7，实现锁紧外套5与滑套盘7同步，由滑套盘7带动提升芯轴10旋转，旋转中的提升芯轴10沿上下凸轮体4举升，举升到上止点时定位卡块3闭合使提升芯轴10不能下落的同时、使传动花键轴11随提升芯轴10提升到上止点时与花键短轴12分离。
当电机9重新启动时，推开拨杆手柄2使定位卡块3与提升芯轴10离分，打开制动块8使锁紧外套5与滑套盘7分离释放滑套盘7及提升芯轴10、使提升芯轴10及传动花键轴11在自身重力下自动下滑与花键短轴12闭合，即可重新开机作业。
具体是永磁电机9的机体下端向下固装轴承箱14，轴承箱14通过承载轴承配装承载花键套13，承载花键套13向上配装与传动花键轴11啮合的内花键短轴12、向下配装传动光轴15；轴承箱14向下固装井口17，传动光轴15向下穿过井口17，传动光轴15与井口17之间配置密封盒16、传动光轴15下端配置插接式接头18。永磁电机9机体的下端面通过标准坚固件向下固连通透延接架20的上兰盘，通透延接架20的下兰盘通过标准坚固件向下固连轴承箱14的顶兰盘，轴承箱14的箱体向下制有至少一对带底兰盘的外周竖支壁19，底兰盘向下固连井口。通透延接架20是上下兰盘制连有至少一对外周竖支壁19，轴承箱14体外周制有至少一对侧向延伸、带横向耳孔的侧耳21。
具体是空心轴80内腔中部和上部间隙内套向上伸出、向下延接传动花键轴11的提升芯轴10；永磁电机9的机体上端环形兰盘内周通过轴承配装向上伸出的空心轴80，上端环形兰盘依次向上制有或装有高速反转离心机构机盒和举升机构机盒；高速反转离心机构机盒内配置有仅由空心轴80反转时驱动的离心盘6，和内置有在离心盘6反向旋转超过设定限速时越位拨动的制动块8，及内置有空心轴80上端套连的锁紧外套5和内置有提升芯轴10上部外周竖向滑配周向同步配置的滑套盘7，制动块8在所述越位拨动下将或使锁紧外套5与滑套盘7连接在一起，作同步周向运动。制动块在所述越位拨动下将锁紧外套与滑套盘连接在一起是制动块将锁紧外套与滑套盘连接在一起，制动块在所述越位拨动下将或使锁紧外套与滑套盘连接在一起是制动块驱动锁紧外套使锁紧外套与滑套盘直接连接在一起。高速反转离心机构机盒外周壁侧孔外伸有连接操控制动块8的复位操作柄,离心盘6配置有在其反向高速旋转时伸出、推动制动块8的离心拔叉。
举升机构机盒内置上下凸轮体4，伸入举升机构机盒内的提升芯轴10上部外周制有与上下凸轮体4螺旋配合的螺旋向导引槽或导引凸起，举升机构机盒上端面铰接有一对连接有拨杆手柄2的定位卡块3，提升芯轴10在提升时能够伸出举升机构机盒上端面的上端制有与定位卡块3配合的周向环槽。举升机构机盒向下进一步制有或配有顶端盒帽，顶端盒帽制有向上伸出的中心管座，中心管座通过内丝扣配置调整轴1，调整轴1配置用于缓冲下抵提升芯轴10上端的弹性体。所述弹性体是调整轴下端延固的螺旋弹簧。所述螺旋弹簧是内外周依次并列套装的两套或两套以上的多套。多套螺旋弹簧下端固连上开口桶形底帽的内底，上开口桶形底帽的内周壁与多套螺旋弹簧和调整轴下端外周间隙配合。
本发明驱动装置的构成；动力源永磁电机、连接花键轴、高速反转离心制动机构、举升机构、中间盘、密封盒、承载轴承箱、井口、控制箱组成。电机与轴承箱采取了分体式联接，环空通风，避免了轴承箱的温度传向电机，有利于电机通风散热。永磁电机上部装有举升机构总成，反转扭矩低速由电磁刹车缓慢释放，反转速度超过180r/min时传动花键轴11与花键短轴12自动分离，轴承箱选用重型园锥推力滚子轴承，负荷可达20t,密封盒选用了压差组合式机械密封，活塞柱利用井下的压力0.4-0.75mpa压紧旋转密封体，压力越高密封越紧，运转100r/min实现了密封泄漏零维护，密封失效率大于28个月。井口与大四通连接压力达2000psi，控制柜选用了目前较先进的电子元件，具有点动、启动、反转延时等控制，电压、电流、功率、转速、扭矩等显示，具有过载、过热安全保护功能。
本发明驱动装置的工作原理：采用了立式大转矩渐开线内花键轴连接传动的低速永磁电机9，通过电机内花键套连接着传动花键轴11，花键轴下端连接着花键短轴12及承载花键套13，装入轴承箱14内重型园锥推力滚子轴承中，带动传动光轴15通过密封盒16及井口17、由插接式接头18连接井下抽油杆旋转作业。当停机时，由于井下扭矩的释放，使驱动电机出现反转现象，反转180r/min以内，由电磁刹车缓慢释放，超过180r/min由高速反转机构中的离心盘6打开制动块8锁紧外套5与滑套盘7同步，带动提升芯轴10旋转，由上下凸轮体4举升，定位卡块3闭合，使传动花键轴11与花键短轴12瞬时分离，电机无反转，抽油杆在井下安全释放，当电机重新启动时，推开拨杆手柄2，打开制动块8自动下滑闭合，可开机作业。
本发明直驱装置具有以下特点：1、具有一次性投资少、占地面积小。2、解决了电机偏置，使驱动重心与井口同一轴线。3、适用于楼群或居民居住区使用，无噪声，无污染。4、刹车系统可靠，安装作业简单，操作维修方便。5、去掉了光杆与方卡子，节省了投资（一套光杆与方卡子约2000元左右，全国约有上万口井在运行）社会效益明显。6、采用了立式永磁大转矩、内渐开线花键轴连接传动的低速伺服电机。该电机运行稳定，过载转矩大。7、对电网无冲击，节电率高达25%以上。8、省略了光杆，外形新颖，结构紧凑，操作方便，运行安全。9、实现了停机瞬时脱离（扭矩轴与驱动装置），井下抽油杆扭矩自动释放的功能。10、避免了因刹车不灵出现的反转飞车，抽油杆脱扣，甩杆伤人等不安全隐患。该新型驱动装置的最大特点：“安全、节能”。
采用上述技术方案后，本发明螺杆采油泵的地面无杆式直驱装置具有节能又安全的优点。