一种用于潜油直线电机的防砂活塞的制作方法

本实用新型属于石油天然气工业采油工艺技术领域，适用于应用潜油直线电机驱动往复泵举升原油的采油井，具体涉及一种用于潜油直线电机的防砂活塞。

背景技术：

目前国内潜油直线电机制造工艺均采用敞开式环境，即允许井液进入电机定子与动子间隙，这样做可以起到冷却电机的效果。但是潜油直线电机工作时，电机动子带动抽油泵柱塞做往复运动，由于原油中包含盐、硫酸盐还原菌、CO₂以及泥沙等许多腐蚀物质，原油携杂质进入电机内腔加速电机磨损，易造成电机短路烧毁。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于潜油直线电机的防砂活塞，以克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型作为连接动子轴上下端的活动单元，起到防止原油携杂质进入电机内部的动密封作用，提高潜油直线电机寿命。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于潜油直线电机的防砂活塞，包括设置在电机外壳中的前端活塞和后端活塞，且前端活塞和后端活塞通过动子轴连接，前端活塞的上部通过相互配合的第一活塞螺母和第一前活塞锁紧螺栓与抽油泵拉杆相连，前端活塞的下部通过相互配合的第二活塞螺母和第二前活塞锁紧螺栓与动子轴的上端连接；

后端活塞的上部通过相互配合的第三活塞螺母和第一后活塞锁紧螺栓与动子轴的下端连接，后端活塞的下部通过第二后活塞锁紧螺栓锁紧，且第二后活塞锁紧螺栓的自由端和后端活塞的下部之间设有缓冲装置；

前端活塞和后端活塞与电机外壳之间均设有密封装置。

进一步地，所述缓冲装置包括设置在后端活塞底部的碟簧，且碟簧套设在第二后活塞锁紧螺栓上。

进一步地，碟簧的底部设置有第一碟簧挡板，碟簧与第二后活塞锁紧螺栓之间设有第二碟簧挡板。

进一步地，第一碟簧挡板与第二后活塞锁紧螺栓的自由端之间设有缓冲垫。

进一步地，所述密封装置包括若干唇型密封圈以及由O型圈和格来圈组成的斯特封。

进一步地，前端活塞和后端活塞与电机外壳之间均设有两个唇型密封圈和两个斯特封。

进一步地，唇型密封圈和斯特封交替布置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型通过在潜油直线电机动子轴上下两端加装前端活塞和后端活塞，通过设置前端活塞和后端活塞共同作用，可防止原油携杂质进入电机内部，提高电机动密封性能，延长了潜油直线电机使用寿命，相比目前国内潜油直线电机制造工艺均采用敞开式环境，即动子轴上下两端没有加装动密封，延长了电机运行寿命。

进一步地，采用碟簧、挡板以及缓冲垫作为缓冲装置相对于之前焊接在电机下端堵头上的螺旋弹簧缓冲装置，避免了因动子冲击力过大导致弹簧压断、脱落的问题。

进一步地，采用唇型密封圈和斯特封作为密封组合装置相对于之前采用单一密封装置，提高了密封性能，延长了密封时间。

附图说明

图1为潜油直线电机前端防砂活塞剖面图；

图2为潜油直线电机后端防砂活塞剖面图。

其中，1、抽油泵拉杆，2、第一活塞螺母，3、前端活塞，4、唇型密封圈，5、第二前活塞锁紧螺栓，6、第二活塞螺母，7、动子轴，8、第一前活塞锁紧螺栓，9、电机外壳，10、O型圈，11、格来圈，12、后端活塞；13、第二后活塞锁紧螺栓；14、第三活塞螺母；15、碟簧；16、第一碟簧挡板；17、缓冲垫；18、第二碟簧挡板；19、第一后活塞锁紧螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

如图1和图2，一种用于潜油直线电机的防砂活塞，包括设置在电机外壳9中的前端活塞3和后端活塞12，且前端活塞3和后端活塞12通过动子轴7连接，前端活塞3的上部通过相互配合的第一活塞螺母2和第一前活塞锁紧螺栓8与抽油泵拉杆1相连，前端活塞3的下部通过相互配合的第二活塞螺母6和第二前活塞锁紧螺栓5与动子轴7的一端连接；

后端活塞12的上部通过相互配合的第三活塞螺母14和第一后活塞锁紧螺栓19与动子轴7的另一端连接，后端活塞12的下部通过第二后活塞锁紧螺栓13锁紧，且第二后活塞锁紧螺栓13的自由端和后端活塞12的下部之间设有缓冲装置，所述缓冲装置包括设置在后端活塞12底部的碟簧15，且碟簧15套设在第二后活塞锁紧螺栓13上，碟簧15的底部设置有第一碟簧挡板16，碟簧15与第二后活塞锁紧螺栓13之间设有第二碟簧挡板18第一碟簧挡板16与第二后活塞锁紧螺栓13的自由端之间设有缓冲垫17；

前端活塞3和后端活塞12与电机外壳9之间均设有密封装置，所述密封装置包括若干唇型密封圈4以及由O型圈10和格来圈11组成的斯特封，前端活塞3和后端活塞12与电机外壳9之间均设有两个唇型密封圈4和两个斯特封，且唇型密封圈4和斯特封交替布置。

下面结合具体实施例做进一步说明：

图1为在潜油直线电机的电机外壳9内部设计的前端活塞3与抽油泵拉杆1和电机动子轴7连接剖面图，前端活塞3上端通过第一活塞螺母2及第一前活塞锁紧螺栓8与抽油泵拉杆1连接，前端活塞3下端通过第二活塞螺母6及第二前活塞锁紧螺栓5与动子轴7连接，前端活塞3上装有两组唇形密封圈4以及O型圈10和格来圈11组合的斯特封动密封结构。

图2为在潜油直线的电机外壳9内部设计的后端活塞12与动子轴7连接的剖面图，后端活塞12上端通过第三活塞螺母14及第一后活塞锁紧螺栓19与动子轴7连接，后端活塞12下端设计了碟簧15、第一碟簧挡板16、第二碟簧挡板18、缓冲垫17组合的缓冲装置，通过第二后活塞锁紧螺栓13固定。同前端活塞3设计一样，后端活塞12上装有两组唇形密封圈4以及O型圈10和格来圈11组合的斯特封动密封结构。

本实用新型在潜油直线电机动子轴上下两端加装前端活塞3和后端活塞12，二者的共同作用防止原油携杂质进入电机内部，提高电机动密封性能。前端活塞3和后端活塞12与电机外壳9之间均设置有唇形密封圈4和斯特封。

①唇形密封圈

唇形密封依靠密封唇的过盈量和工作介质压力所产生的径向力即自紧作用，使密封件产生弹性变形，堵住漏出间隙，达到密封目的。常用密封材料有橡胶、皮革、聚四氟乙烯等。采用丁腈橡胶制作的为0.01～0.6m/s，采用聚氨酯橡胶制作的为0.05～0.1m/s，采用氟橡胶制作的为0.05～0.3m/s。

唇形密封圈依靠其张开的唇边贴于密封副偶合面。无内压时，仅仅因唇尖的变形而产生很小的接触压力。在密封的情况下，与密封介质接触的每一点上均有与介质压力相等的法向压力，所以唇形密封圈底部将受到轴向压缩，唇部受到周向压缩，与密封面接触变宽，同时接触应力增加。当内压再升高时，接触压力的分布形式和大小进一步改变，唇部与密封面配合更紧密，所以密封性更好，这就是唇形圈的“自封作用”。一个唇形密封圈能有效的封住32MPa的高压。

②斯特封

斯特封由一个低摩擦的填充聚四氟乙烯矩形密封环(格来圈11)和一个橡胶弹性体(O形圈10)组成，用于直线往复运动的高压系统油缸、伺服油缸中的密封作用，是双向作用元件，适用于高速直线往复运动的高压系统。

格来圈11工况条件为工作压力≤80MPa，往复速度≤15m/s，工作温度-45～200℃，工作介质为石油基液压油、难燃液压油、环保安全液(生物油)、水等；格来圈11精密封性能好，可允许较大的挤出空间；极小的启动和运动摩擦力，甚至在低速下也保证平稳运行，无爬行现象；耐磨损、抗挤压、耐高温、寿命长；由于特殊形状的密封结构，具有良好的油膜回油特性；尺寸稳定，不受温度影响。

通过在电机动子轴上下两端加装斯特封，即采用不同种类的密封圈组合形式，实际上是各种密封圈的密封不稳定区相互叠加，相互弥补，即用串联的方法来提高动子轴在往复运动过程中的动密封性能。