电动潜油螺杆泵的制作方法

本实用新型涉及，具体而言，涉及电动潜油螺杆泵。

背景技术：

电动潜油螺杆泵是一种新型的机械采油系统。该系统既发挥了地面驱动螺杆泵本体能用于杆式泵和电潜泵无法抽采的稠油井、含沙井和低产油井及中后期水驱油井的独特有点，同时又吸取了电潜泵不使用抽油杆的长处，采用潜油电机在井下直接驱动螺杆泵本体，是一种新型的采油装备。

在电动潜油螺杆泵采油系统中由于潜油减速机输出扭矩大、转速低、输入转速高，而且由于螺杆泵本体置于套管中，而套管内腔可以容纳的径向尺寸有限，因此要求采用传动比大、减速器体积小，而且扭矩大的减速器。当前业界油气井领域中使用的潜油减速器最小外径为4.25英寸，额定扭矩为512磅·英尺。在大部分陆地油气井尤其是煤层气井中，生产套管尺寸(外径)多为5.5英寸，内径根据套管磅级不同大小不一，以常见的17#(即17磅/英尺)套管举例，其通径为4.767英寸。4.25英寸减速器的运用使得电潜螺杆泵本体系统与生产套管之间的环空尺寸过于狭小，下井安装过程中电机引接电缆在减速器处失效的案例比较常见。

因此，提供一种体积小扭矩大的电动潜油螺杆泵成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电动潜油螺杆泵，以缓解现有技术中电动潜油螺杆泵尺寸大、扭矩小的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电动潜油螺杆泵，包括依次连接的潜油减速器、电机、保护器、挠性轴和螺杆泵本体；

所述潜油减速器包括壳体、动力输入轴和动力输出轴；

所述动力输入轴端部设置有太阳轮，所述动力输出轴端部设置有多个与所述太阳轮啮合的行星轮，所述壳体内壁设置有与所述行星轮啮合的齿圈。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述电机为四极电机；

所述保护器内设置有润滑油和绝缘油。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述壳体的外径在3.9－4.1英寸之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述壳体的外径为4英寸。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述行星轮的设置个数为4个。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述行星轮与所述太阳轮的变比在4.3－4.9之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述行星轮与所述太阳轮的变比为4.72。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述动力输出轴的额定扭矩不小于750牛·米。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述动力输入轴和所述动力输出轴上均套设有圆锥轴承，所述壳体内壁设置有轴承座；

所述圆锥轴承包括轴承外圈、轴承内圈和圆锥滚子；

所述轴承外圈轴向端部设置有轴承承托，所述轴承承托上设置有通孔，所述轴承座上设置有螺纹孔，所述轴承承托通过螺纹件与螺纹孔的配合和所述轴承座连接，以调节所述圆锥滚子的预紧力。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，上述轴承承托上设置有与所述轴承外圈接触的驱动部和与所述轴承座接触的调节部，所述驱动部用于调节所述圆锥滚子的预紧力，所述驱动部与所述调节部呈夹角设置。

有益效果：

本实用新型实施例提供了一种电动潜油螺杆泵，包括依次连接的潜油减速器、电机、保护器、挠性轴和螺杆泵本体；潜油减速器包括壳体、动力输入轴和动力输出轴；动力输入轴端部设置有太阳轮，动力输出轴端部设置有多个与太阳轮啮合的行星轮，壳体内壁设置有与行星轮啮合的齿圈。通过行星齿轮完成减速机构，其中行星齿轮的输出轴和输入轴共线，径向结构紧凑，体积小，承载能力大，传递效率高，传动比大，运动平稳，抗冲击和振动的能力强，实现了小尺寸传递大扭矩的功能要求。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电动潜油螺杆泵的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电动潜油螺杆泵中潜油减速器的整体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电动潜油螺杆泵中太阳轮与行星轮的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电动潜油螺杆泵中圆锥轴承的结构示意图；

图5为图3中轴承承托的结构示意图。

图标：100－壳体；110－齿圈；120－轴承座；121－螺纹孔；200－动力输入轴；210－太阳轮；300－动力输出轴；310－行星轮；400－圆锥轴承；410－轴承外圈；420－轴承内圈；430－圆锥滚子；440－轴承承托；441－通孔；442－驱动部；443－调节部；450－螺纹件；460－预紧力垫片；500－电机；600－保护器；700－挠性轴；800－螺杆泵本体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参考图1－图5所示：

本实用新型实施例提供了一种电动潜油螺杆泵，包括依次连接的潜油减速器、电机500、保护器600、挠性轴700和螺杆泵本体800；潜油减速器包括壳体100、动力输入轴200和动力输出轴300；动力输入轴200端部设置有太阳轮210，动力输出轴300端部设置有多个与太阳轮210啮合的行星轮310，壳体100内壁设置有与行星轮310啮合的齿圈110。

本实用新型实施例提供了一种电动潜油螺杆泵，包括依次连接的潜油减速器、电机500、保护器600、挠性轴700和螺杆泵本体800；潜油减速器包括壳体100、动力输入轴200和动力输出轴300；动力输入轴200端部设置有太阳轮210，动力输出轴300端部设置有多个与太阳轮210啮合的行星轮310，壳体100内壁设置有与行星轮310啮合的齿圈110。通过行星齿轮完成减速机构，其中行星齿轮的输出轴和输入轴共线，径向结构紧凑，体积小，承载能力大，传递效率高，传动比大，运动平稳，抗冲击和振动的能力强，实现了小尺寸传递大扭矩的功能要求。

其中潜油减速器的作用是将电机500输出的的转动减速为螺杆泵本体800需要的小于300RPM的转速

电机500：驱动组件部分，将电能转换为转动，对应转速。

潜油减速器：将电机500的转动减速为螺杆泵本体800需要的小于300RPM转速。

保护器600：内部充满绝缘油以及润滑油，用来保护电机500和减速器，并提供电机500和减速器需要的润滑和冷却。

挠性轴700及吸入口：提供将保护器600同心转动与螺杆泵本体800的偏心转动连接，同时提供泵的吸入口。

螺杆泵本体800：将井下原油举升到地面的泵。

本实施例的可选方案中，电机500为四极电机500；保护器600内设置有润滑油和绝缘油。

油气行业目前的电动潜油螺杆泵采用的是二极电机500，也就是在50赫兹供电情况下，转速为3000RPM，然后通过减速器的减速比，将转速降低至300RPM以下，因此在速比设计上，普遍采用大于10的方案，由于受到油井套管尺寸的限制，必须设计为两级减速，每级为速比5左右，因此设备整体会很复杂，且容易出现故障。

而本实施例提供的电机500采用四极电机500，输入50赫兹，输出1450RPM，加上4.72的速比，将转速降低到300RPM以下，满足用户需求。无需设置分多级减速，也无需设置大变比减速器，保证设备使用寿命，减小故障的发生。

本实施例的可选方案中，壳体100的外径在3.9－4.1英寸之间。

本实施例的可选方案中，壳体100的外径为4英寸。

该尺寸优化大大降低了井下系统安装时此处电缆磕碰损坏的风险。

具体的，壳体100的外径为4英寸，也就是101.6毫米，当4尺寸外径的潜油减速器放入到5.5英寸的套管内时，不会出现下井安装过程中电机500引接电缆在减速器处失效的情况。

具体的，如下表所示为本实施例提供的潜油减速器外径与现有技术中潜油减速器的外径比较。

如上表所示，本实施例提供的4英寸(101.6mm)外径的潜油减速器能够预留出更大环空间隙，避免电机500引接电缆在潜油减速器阶段受损失效。

而现有技术中电机500引接电缆的直径在15mm左右，因此在现有技术中时常会出现电机500引接电缆失效的案例。

本实施例的可选方案中，行星轮310的设置个数为4个。

本实施例的可选方案中，行星轮310与太阳轮210的变比在4.3－4.9之间。

本实施例的可选方案中，行星轮310与太阳轮210的变比为4.72。

本实施例的可选方案中，动力输出轴300的额定扭矩不小于750牛·米。

具体的，采用4个行星轮310和1个太阳轮210，且行星轮310与太阳轮210的变比为4.72，通过这样的设置可以保证动力输出轴300额定扭矩不小于750牛·米。实际生产过程中，动力输出轴300额定扭矩可达665磅·英尺(902牛·米)。而现有技术中最大动力输出轴300额定扭矩为512磅·英尺。

以纯水为例，120方/天的排量下，本实施例提供的潜油减速器能够允许泵提供1770米的压头。行业内同系列的减速器在此排量下能承受的压头为1615米。

本实施例的可选方案中，动力输入轴200和动力输出轴300上均套设有圆锥轴承400，壳体100内壁设置有轴承座120；圆锥轴承400包括轴承外圈410、轴承内圈420和圆锥滚子430；轴承外圈410轴向端部设置有轴承承托440，轴承承托440上设置有通孔441，轴承座120上设置有螺纹孔121，轴承承托440通过螺纹件450与螺纹孔121的配合和轴承座120连接，以调节圆锥滚子430的预紧力。

本实施例的可选方案中，轴承承托440上设置有与轴承外圈410接触的驱动部442和与轴承座120接触的调节部443，驱动部442用于调节圆锥滚子430的预紧力，驱动部442与调节部443呈夹角设置。

需要说明的是，潜油减速器在使用时呈竖直状态，设置在内部的轴承座120、轴承内圈420、轴承外圈410和轴承承托440的轴线均处于竖直状态，以此状态定义上下位置关系。

圆锥滚子430位于轴承外圈410和轴承内圈420之间，轴承外圈410位于轴承座120上，轴承内圈420套设在动力输入轴200(动力输出轴300)上，其中，轴承外圈410轴向端部设置有轴承承托440，轴承承托440上设置有通孔441，轴承座120上设置有螺纹孔121，轴承承托440通过螺纹件450与螺纹孔121的配合和轴承座120连接，以调节圆锥滚子430的预紧力，通过调节螺纹件450与螺纹孔121的旋入深度可以调节轴承承托440对轴承内圈420的压力变化，从而调节轴承外圈410压迫圆锥滚子430的压力，其中，轴承外圈410功能类似楔块，轴承承托440将“楔块”敲入，“楔块”一侧是轴承座120，另一侧是圆锥滚子430，轴承座120不会发生位移变化，因此“楔块”会压迫圆锥滚子430向动力输入轴200(动力输出轴300)靠近，使两者之间存在预紧力，在潜油减速器工作时，只要动力输入轴200(动力输出轴300)与圆锥滚子430接触即可保证轴承的正常工作，不会出现失效现象。

现有技术中由于轴承的承载力太轻(潜油减速器的部件都很小且在使用过程中潜油减速器竖直设置)，滚针无法转动，滚动摩擦变成了滑动摩擦，从而轴承失效。而本实用新型提供的实施例通过轴承承托440能够对圆锥滚子430施加预紧力，使圆锥滚子430压向动力输入轴200(动力输出轴300)，圆锥滚子430与动力输入轴200(动力输出轴300)之间存在一定的接触力，当潜油减速器工作使，动力输入轴200(动力输出轴300)会开始转动，从而带动圆锥轴承400转动，避免圆锥轴承400失效加剧磨损。

而且，圆锥轴承400在预紧后，轴承内圈420与动力输入轴200(动力输出轴300)接触，使圆锥轴承400的周线与动力输入轴200(动力输出轴300)的轴线平行，避免外圈接触给予轴的刚性力，当潜油减速器内行星齿轮精度引起的轴径向移动时，不会给予行星齿轮额外的径向力。

具体的，轴承承托440上设置有通孔441，轴承座120上开设有螺纹孔121，其中螺纹孔121可以贯通也可以是盲孔，螺纹件450从轴承承托440上的通孔441插入，与轴承座120上的螺纹孔121连接，轴承承托440的一部分与轴承外圈410抵接，在螺纹件450旋入螺纹孔121的过程中，螺纹件450会带动轴承承托440朝向轴承外圈410移动，而轴承外圈410配合圆锥滚子430，当轴承外圈410向内压迫时，圆锥滚子430会向动力输入轴200(动力输出轴300)压迫，从而实现圆锥轴承400的预紧工作，保证在动力输入轴200(动力输出轴300)转动的过程中圆锥轴承400能够正常工作。

其中，轴承承托440上开设有多个通孔441，轴承座120上开设有多个螺纹孔121，在实际安装过程中，可以根据具体预紧力要求，连接多个通孔441和螺纹孔121。

圆锥轴承400的预紧步骤包括：先将轴承座120安装在潜油减速器的壳体100上，然后将一对锥形滚柱轴承靠背安装在动力输入轴200(动力输出轴300)上，再将整个动力输入轴200(动力输出轴300)带着一对锥形滚柱轴承坐落到轴承座120上，最后安装轴承承托440，调节预紧力垫片460，旋入螺纹件450(螺栓)，施加预紧力。

轴承承托440上设置有驱动部442和调节部443，驱动部442和调节部443两者夹角设置，调节部443的移动带动驱动部442移动，驱动部442的移动带动轴承外圈410移动，实现预紧。

具体的，轴承承托440上设置有驱动部442和调节部443，通孔441开在调节部443上，且驱动部442与调节部443的轴向截面呈“角钢”状。

且在装配开始，驱动部442与轴承外圈410抵接后，调节部443的下端面不会与轴承座120的上端面接触，保证调节部443能够在螺纹件450的带动下移动，从而带动驱动部442运动驱动轴承外圈410移动产生预紧力。

当轴承外圈410在驱动部442的作用下达到最大预紧力过程中，调节部443下端面始终不会与轴承座120端面接触，避免出现调节部443没有调节量，而轴承外圈410还没有达到设定预紧状态。

其中，驱动部442与调节部443的连接处圆角过渡，避免直角划伤动力输入轴200(动力输出轴300)和轴承外圈410。

具体的，如果不设置预紧力垫片460的话，当施加预紧力时，调节部443会出现悬空，调节部443与驱动部442之间容易发生卡死现象；因此在轴承承托440与轴承座120之间设置预紧力垫片460，在螺纹件450与螺纹孔121的连接过程中，预紧力垫片460会积攒弹性势能，并且能够支撑调节部443，避免调节部443一端受力过大产生偏移造成驱动部442卡死。

并且，在安装后，预紧力垫片460能够撑紧调节部443和轴承座120，避免螺纹件450与螺纹孔121松动。

预紧力垫片460可以采用橡胶垫片、弹力垫片等多种具备弹性形变的垫片。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。