一种井下自固定型潜水泵的制作方法

本实用新型涉及潜水泵技术领域，特别是一种井下自固定型潜水泵。

背景技术：

打井时，需要根据井壁土质结构判断是否需要安装滤水管，某些坚硬裂隙、溶隙含水层井壁稳定又没有疏松的充填物,抽水时不需安装滤水管,疏松的孔隙含层或破碎的基岩含水层,均须安装适用的滤水管，滤水管除进水外还能防止井壁周围土或岩石的颗粒流入井内,同时还起支撑和保护井壁的作用,使抽水孔能正常地使用。在农业供水井中还常用水泥砾石滤水管,民井的砖木井壁实际上也是起滤水、净化水资源的作用。

现有固定潜水泵的方式大多是将出水管固定在井口，潜水泵在启动和关闭时，由于泵的轴向力、径向力变化较大，泵会发生较大的摆动和轴向窜动，撞击井壁、磨损拉绳、电缆和出水管，稳定性较差。

也有通过将潜水泵固定在井内的方式，如专利号为cn21711155027.8，名称为“一种潜水泵井下固定机构”的中国专利，其包括有弹性拉绳、套环、安装带以及与安装带连接的吊链，所述安装带用以固定潜水泵的泵体，所述吊链与井上的固定装置连接，所述弹性拉绳与套环设置有若干组，每组中所述弹性拉绳设置有若干根，所述套环设置有一个，所述弹性拉绳一端连接在井壁上，所述弹性拉绳的另一端周向均布连接在套环的侧面上，所述套环用以套装潜水泵，所述弹性拉绳与井壁连接的那一端的所有拉绳的端部位于同一个水平圆周上。使用的时候先将安装带固定潜水泵的泵体，然后将潜水泵自上而下穿过设置的若干套环，将吊链与井上的固定装置连接，这样潜水泵就固定在水井中。

上述专利的方案需要提起在井壁上固定弹性拉绳，由于井中存在井水，不易固定弹性拉绳，尤其对于深井来说，固定弹性拉绳十分困难，另外，由于固定弹性拉绳的位置是固定的，无法根据水位变化调整潜水泵在井内的位置。

井壁结构的不同以及是否安装了滤水管，均对将潜水泵固定在井壁或滤水管上的方式产生影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种井下自固定型潜水泵。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种井下自固定型潜水泵，包括潜水泵本体及安装在潜水泵本体内的电机，所述潜水泵本体内设有空腔，所述电机为具有双输出轴的双轴电机，所述双轴电机上端的转子轴伸入空腔内且安装有主动齿轮，所述空腔底部固定有第一轴承座，所述第一轴承座内转动安装有第一竖直转轴，所述第一竖直转轴上安装有与主动齿轮啮合连接的从动齿轮，所述空腔内设有与转子轴可选择性传动连接的第一传动机构、与第一竖直转轴可选择性传动连接的第二传动机构，所述潜水泵本体外设有与第一传动机构连接的泵体固定机构、与第二传动机构连接的调节机构，所述调节机构与泵体固定机构连接，所述第二传动机构驱动调节机构运动，使泵体固定机构翻转至竖直状或水平状，当所述泵体固定机构翻转至水平状时，所述第一传动机构驱动泵体固定机构运动，使泵体固定机构延伸并与井壁或滤水管接触；

所述第一传动机构包括安装在转子轴顶端的第一电磁离合器，所述第一电磁离合器另一端安装有第二竖直转轴，所述第二竖直转轴上安装有第一主动伞齿轮，所述第一主动伞齿轮外围至少设有三个沿其轴线呈圆周分布的第一水平转轴，所述第一水平转轴通过第一防水轴承转动安装在空腔，所述第一水平转轴一端安装有与第一主动伞齿轮啮合连接的第一从动伞齿轮，所述第一水平转轴另一端伸出潜水泵本体且安装有铰接座，所述铰接座上铰接有用于使潜水泵本体保持固定的泵体固定机构；

所述第二传动机构包括安装在第一竖直转轴顶端的第二电磁离合器，所述第二电磁离合器另一端安装有第三竖直转轴，所述第三竖直转轴顶端安装有第一传动齿轮，所述空腔顶端内壁上安装有第二轴承座，所述第二轴承座内转动安装有与转子轴、第二竖直转轴轴线同轴的第四竖直转轴，所述第四竖直转轴上由上至下依次安装有第二主动伞齿轮和第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合连接，所述第二主动伞齿轮外围设有沿其轴线呈圆周分布且与第一水平转轴数量相同的第二水平转轴，所述第二水平转轴通过第二防水轴承转动安装在空腔，所述第二水平转轴一端安装有与第二主动伞齿轮啮合连接的第二从动伞齿轮，所述第二水平转轴另一端伸出潜水泵本体；

所述调节机构包括与第二水平转轴伸出端固接的第一螺杆，所述第一螺杆的轴线与第二水平转轴的轴线同轴，所述第一螺杆上螺纹连接有第一螺母座，所述第一螺母座下端固定连接有竖杆，所述竖杆通过连杆与泵体固定机构铰接。

优选的，所述泵体固定机构包括固定座，所述固定座与连杆铰接，所述固定座内安装有固定轴承，所述固定轴承内安装有光杆，当泵体固定机构处于水平状时，所述光杆的轴线与第一水平转轴的轴线同轴，所述固定座上固定有导向滑杆，所述导向滑杆与光杆轴线平行，所述固定轴承的内圈与光杆固定连接，所述光杆一端与铰接座铰接另一端固定有与其同轴的第二螺杆，所述第二螺杆上螺纹连接有第二螺母座，所述导向滑杆穿过第二螺母座且与第二螺母座滑动连接，所述第二螺杆上套装有外套筒、压簧、内套筒、推板和中空筒，所述外套筒固定在第二螺母座背向固定座的端面上，所述外套筒内滑动卡装有内套筒，所述内套筒一端伸出外套筒且固定有推板，所述第二螺杆上且位于内套筒内侧套装有压簧，所述压簧位于内套筒内侧且两端分别与第二螺母座和推板抵接，所述中空筒与推板背向压簧的端面连接，所述中空筒另一端安装有定位件。

优选的，所述外套筒内开有限位滑槽，所述限位滑槽内滑动卡装有限位滑块，所述限位滑块与内套筒外壁固定连接。

优选的，所述推板上固定有第三轴承座，所述中空筒外壁与第三轴承座的轴承内圈固定连接，所述中空筒通过第三轴承座与推板转动连接。

优选的，所述第二螺杆远离铰接座的一端径向开有固定键槽，所述中空筒内壁沿其轴线方向上开有滑移键槽。

优选的，所述固定键槽内固定安装有平键，所述平键与滑移键槽滑动连接，以使沿中空筒沿第二螺杆轴向移动。

优选的，所述定位件为钻头，所述钻头通过夹头与中空筒连接，所述钻头用于与井壁接触并钻入井壁内。

优选的，所述中空筒与推板固定连接。

优选的，所述定位件由固定板和防滑橡胶垫共同构成，所述固定板一端与中空筒固定连接另一端固定有防滑橡胶垫，所述防滑橡胶垫用于压紧井壁或滤水管。

优选的，所述定位件包括固定杆、固定板和防滑橡胶垫，所述固定板一端与固定杆固定连接另一端固定有防滑橡胶垫，所述固定杆通过夹头与中空筒固定连接，所述防滑橡胶垫用于压紧井壁或滤水管。

本实用新型的有益效果：

1、通过采用双轴电机作为潜水泵本体的动力机构，进行自身定位以及抽水工作，结构紧凑，适用场景广；

2、对于未安装滤水管的井，可采用具有钻头的泵体固定机构通过钻孔方式固定潜水泵本体；

3、对于安装有滤水管的井，不可采用钻头钻孔方式固定潜水泵，避免损坏滤水管，可采用具有固定杆、固定板和防滑橡胶的泵体固定机构通过压紧方式固定潜水泵本体；

4、可对于通过更换定位件、拆装平键的方式，灵活采用钻孔或压紧的方式固定潜水泵本体。

5、便于与井壁或滤水管内壁固定和分离，拆装速度快，可灵活调节潜水泵本体的固定位置，使用灵活方便。

附图说明

图1是第一个实施例中一种井下自固定型潜水泵在泵体固定机构处于竖直状态的结构示意图；

图2是第一个实施例中一种井下自固定型潜水泵在泵体固定机构由竖直状态翻转为水平状态时的结构示意图；

图3是第一个实施例中一种井下自固定型潜水泵在固定时的结构示意图；

图4是图1中剖视部分的局部示意图；

图5是第一个实施例中空腔内的截面图；

图6是图4中a处的局部放大图；

图7是图4中b处的局部放大图；

图8是第二个实施例中一种井下自固定型潜水泵在泵体固定机构处于竖直状态的结构示意图；

图9是第二个实施例中一种井下自固定型潜水泵在泵体固定机构由竖直状态翻转为水平状态时的结构示意图；

图10是第二个实施例中一种井下自固定型潜水泵在固定时的结构示意图；

图11是第二个实施例中泵体固定机构的结构示意图；

图12第三个实施例中本实用新型在泵体固定机构处于竖直状态的结构示意图；

图13是第三个实施例中一种井下自固定型潜水泵在固定时的俯视图；

图14是第三个实施例中泵体固定机构的结构示意图；

图中，1、潜水泵本体；11、电机；12、空腔；13、主动齿轮；14、第一轴承座；15、第一竖直转轴；16、从动齿轮；2、第一传动机构；21、第一电磁离合器；22、第二竖直转轴；23、第一主动伞齿轮；24、第一水平转轴；25、第一从动伞齿轮；26、铰接座；27、第一防水轴承；3、第二传动机构；301、第二电磁离合器；302、第三竖直转轴；303、第一传动齿轮；304、第二轴承座；305、第四竖直转轴；306、第二主动伞齿轮；307、第二传动齿轮；308、第二水平转轴；309、第二防水轴承；310、第二从动伞齿轮；4、泵体固定机构；401、固定座；402、固定轴承；403、光杆；404、导向滑杆；405、第二螺杆；406、第二螺母座；407、外套筒；408、压簧；409、内套筒；410、推板；411、中空筒；412、限位滑槽；413、限位滑块；414、第三轴承座；415、固定键槽；416、滑移键槽；417、平键；418、钻头；419、夹头；420、固定板；421、防滑橡胶垫；422、固定杆；5、调节机构；51、第一螺杆；52、第一螺母座；53、竖杆；54、连杆；。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1-7所示:一种井下自固定型潜水泵，包括潜水泵本体1及安装在潜水泵本体1内的电机11，潜水泵本体1内设有空腔12，电机11为具有双输出轴的双轴电机11，双轴电机11上端的转子轴伸入空腔12内且安装有主动齿轮13，空腔12底部固定有第一轴承座14，第一轴承座14内转动安装有第一竖直转轴15，第一竖直转轴15上安装有与主动齿轮13啮合连接的从动齿轮16，空腔12内设有与转子轴可选择性传动连接的第一传动机构2、与第一竖直转轴15可选择性传动连接的第二传动机构3，潜水泵本体1外设有与第一传动机构2连接的泵体固定机构4、与第二传动机构3连接的调节机构5，调节机构5与泵体固定机构4连接，第二传动机构3驱动调节机构5运动，使泵体固定机构4翻转至竖直状或水平状，当泵体固定机构4翻转至水平状时，第一传动机构2驱动泵体固定机构4运动，使泵体固定机构4延伸并与井壁或滤水管接触；

通过潜水泵本体1自身的动力来将其固定，双轴电机11为具有双输出轴的伺服电机11，也可以是具有双输出轴的步进电机11，双轴电机11、第一传动机构2和第二传动机构3接底面控制系统，这样可以控制第一传动机构2和第二传动机构3的传动精度；初始时，泵体固定机构4为竖直状，相当于折叠状态，这样减少装置整体大小，便于将潜水泵本体1放入井中；通过拉绳将潜水泵本体1放入井中准备固定，随后启动潜水泵本体1，双轴电机11正向旋转，双轴电机11下端的转子轴朝下伸出且与叶轮中心轴固连，双轴电机11上端的转子轴通过主动齿轮13、从动齿轮16带动第一竖直转轴15旋转，第二传动机构3与第一竖直转轴15传动连接，第二传动机构3驱动调节机构5运动，使泵体固定机构4由竖直状翻转至水平状，随后第二传动机构3与转子轴的传动断开，第一传动机构2开始与转子轴传动连接，双轴电机11驱动第一传动机构2工作，第一传动机构2驱动水平状的泵体固定机构4运动，使泵体固定机构4延伸并与井壁或滤水管接触；

第二传动机构3包括安装在第一竖直转轴15顶端的第二电磁离合器301，第二电磁离合器301另一端安装有第三竖直转轴302，第三竖直转轴302顶端安装有第一传动齿轮303，空腔12顶端内壁上安装有第二轴承座304，第二轴承座304内转动安装有与转子轴、第二竖直转轴22轴线同轴的第四竖直转轴305，第四竖直转轴305上由上至下依次安装有第二主动伞齿轮306和第二传动齿轮307，第一传动齿轮303与第二传动齿轮307啮合连接，第二主动伞齿轮306外围设有沿其轴线呈圆周分布且与第一水平转轴24数量相同的第二水平转轴308，第二水平转轴308通过第二防水轴承309转动安装在空腔12，第二水平转轴308一端安装有与第二主动伞齿轮306啮合连接的第二从动伞齿轮310，第二水平转轴308另一端伸出潜水泵本体1；

潜水泵本体1放入井中后，通过控制系统控制第二电磁离合器301工作，使第一竖直转轴15与第三竖直转轴302传动连接，随后控制双轴电机11输出一定角位移，双轴电机11上端的转子轴通过主动齿轮13、从动齿轮16带动第一竖直转轴15旋转，第一竖直转轴15通过第二电磁离合器301带动第三竖直转轴302、第一传动齿轮303、第二传动齿轮307、第四竖直转轴305、第二主动伞齿轮306、第二从动伞齿轮310、第二水平转轴308旋转，第一水平转轴24数量与第二水平转轴308均设置为三个，三个第二水平转轴308分别带动与其连接的调节机构5运动，使潜水泵本体1外侧的三个泵体固定机构4同步由竖直状翻转至水平状；

第一传动机构2包括安装在转子轴顶端的第一电磁离合器21，第一电磁离合器21另一端安装有第二竖直转轴22，第二竖直转轴22上安装有第一主动伞齿轮23，第一主动伞齿轮23外围至少设有三个沿其轴线呈圆周分布的第一水平转轴24，第一水平转轴24通过第一防水轴承27转动安装在空腔12，第一水平转轴24一端安装有与第一主动伞齿轮23啮合连接的第一从动伞齿轮25，第一水平转轴24另一端伸出潜水泵本体1且安装有铰接座26，铰接座26上铰接有用于使潜水泵本体1保持固定的泵体固定机构4；

泵体固定机构4由竖直状翻转至水平状且第二传动机构3与转子轴的传动断开后，双轴电机11停止工作，第一电磁离合器21工作，使双轴电机11与第二竖直转轴22传动连接，双轴电机11驱动第二竖直转轴22、第一主动伞齿轮23、第一从动伞齿轮25、第一水平转轴24、铰接座26依次旋转，铰接座26驱动泵体固定机构4运动，泵体固定机构4延伸并与井壁或滤水管接触；泵体固定机构4通过钻入或压紧井壁或压紧滤水管实现固定潜水泵本体1。

如图4所示，调节机构5包括与第二水平转轴308伸出端固接的第一螺杆51，第一螺杆51的轴线与第二水平转轴308的轴线同轴，第一螺杆51上螺纹连接有第一螺母座52，第一螺母座52下端固定连接有竖杆53，竖杆53通过连杆54与泵体固定机构4铰接；

第一螺杆51随第二水平转轴308一同旋转，第一螺母座52将第一螺杆51的旋转运动转化为直线运动并通过竖杆53、连杆54带动泵体固定机构4旋转；在固定潜水泵本体1时，双轴电机11正向旋转，第一螺母座52向第一螺杆51背向潜水泵本体1的一端移动，通过竖杆53、连杆54带动泵体固定机构4下旋，使泵体固定机构4由竖直状翻转90度变为水平状。

如图4所示，泵体固定机构4包括固定座401，固定座401与连杆54铰接，固定座401内安装有固定轴承402，固定轴承402内安装有光杆403，当泵体固定机构4处于水平状时，光杆403的轴线与第一水平转轴24的轴线同轴，固定座401上固定有导向滑杆404，导向滑杆404与光杆403轴线平行，固定轴承402的内圈与光杆403固定连接，光杆403一端与铰接座26铰接另一端固定有与其同轴的第二螺杆405，第二螺杆405上螺纹连接有第二螺母座406，导向滑杆404穿过第二螺母座406且与第二螺母座406滑动连接，第二螺杆405上套装有外套筒407、压簧408、内套筒409、推板410和中空筒411，外套筒407固定在第二螺母座406背向固定座401的端面上，外套筒407内滑动卡装有内套筒409，内套筒409一端伸出外套筒407且固定有推板410，第二螺杆405上且位于内套筒409内侧套装有压簧408，压簧408位于内套筒409内侧且两端分别与第二螺母座406和推板410抵接，中空筒411与推板410背向压簧408的端面连接，中空筒411另一端安装有定位件。

固定轴承402使用的是能够承受径向和轴向载荷的轴承，优选为角接触球轴承，当泵体固定机构4由竖直状翻转至水平状时，光杆403的轴线与第一水平转轴24的轴线同轴，第一水平转轴24通过铰接座26带动光杆403、第二螺杆405依次旋转，第二螺母座406在导向滑杆404的导向作用下，将第二螺杆405的旋转运动转化为直线运动，并在导向滑杆404上滑移，第二螺母座406带动外套筒407、压簧408、内套筒409、推板410和中空筒411向井壁或滤水管移动，使定位件与井壁或滤水管接触，由于三个泵体固定机构4同步运动，定位件与井壁或滤水管接触时，潜水泵本体1基本保持井内居中位置，便于三个定位件均能与圆形井壁或滤水管接触；其中，外套筒407、压簧408、内套筒409、推板410起到缓冲作用，当定位件与井壁或滤水管接触时，第二螺母座406继续在导向滑杆404上滑移，压簧408压缩，内套筒409伸入外套筒407内的长度增加。

如图7所示，外套筒407内开有限位滑槽412，限位滑槽412内滑动卡装有限位滑块413，限位滑块413与内套筒409外壁固定连接。

通过在在外套筒407内开设限位滑槽412，内套筒409外壁上固定限位滑块413，限位滑块413在限位滑槽412内滑动，从而限制内套筒409旋转，使内套筒409沿外套筒407轴线移动。

在一个优选的实施例中，如图1-7所示，推板410上固定有第三轴承座414，中空筒411外壁与第三轴承座414的轴承内圈固定连接，中空筒411通过第三轴承座414与推板410转动连接。

通过设置第三轴承座414，使中空筒411与推板410转动连接，推板410与中空筒411可相对旋转运动。

进一步地，如图8所示，第二螺杆405远离铰接座26的一端径向开有固定键槽415，中空筒411内壁沿其轴线方向上开有滑移键槽416。

通过在第二螺杆405上开设固定键槽415，在中空筒411内壁开设滑移键槽416，可根据是否需要中空筒411旋转，来确定是否在固定键槽415内放入平键417。

进一步地，如图4和图8所示，固定键槽415内固定安装有平键417，平键417与滑移键槽416滑动连接，以使沿中空筒411沿第二螺杆405轴向移动。

通过在固定键槽415内固定平键417，使平键417与滑移键槽416滑动连接，以使沿中空筒411随第二螺杆405旋转的同时可以沿第二螺杆405轴向移动。

进一步地，如图1-4所示，定位件为钻头418，钻头418通过夹头419与中空筒411连接，钻头418用于与井壁接触并钻入井壁内。

对于某些坚硬裂隙、溶隙含水层井壁稳定又没有疏松的充填物,抽水时不需安装滤水管的井，采用钻头418作为定位件，安装前计算好钻头418钻入深度，双轴电机11输出一定角位移；具体的，中空筒411带动钻头418旋转并向井壁移动，第二螺母座406给予钻头418推力，压簧408压缩起到缓冲作用，钻头418钻入井壁内，至中空筒411能够进入钻孔，并作为支撑点支撑固定泵体。

在需要从井中取出潜水泵时，通过控制系统控制第一传动机构2传动，双轴电机11反向回转一定角度，使钻头418旋出钻孔，并回复至钻孔前的初始位置，随后再控制第二传动机构3传动，双轴电机11反向回转一定角度，调节机构5驱动泵体固定机构4上旋90度回复原位，再通过潜水泵本体1上的拉绳将其由井内拉出。

在一个优选的实施例中，如图8-11所示，中空筒411与推板410固定连接。

如图11所示，定位件由固定板420和防滑橡胶垫421共同构成，固定板420一端与中空筒411固定连接另一端固定有防滑橡胶垫421，防滑橡胶垫421用于压紧井壁或滤水管。

本实施例适用于安装有滤水管或未安装有滤水管且井壁为非易破碎的基岩含水层的井，与上述实施例不同之处在于，中空筒411与推板410采用固定连接的方式，而非转动连接，定位件采用固定板420和防滑橡胶垫421，而非钻头418；安装前计算好钻头418钻入深度，双轴电机11输出一定角位移，第二螺旋旋转带动第二螺母座406横移，通过推板410带动中空筒411、固定板420和防滑橡胶垫421并向井壁或滤水管内壁移动，防滑橡胶垫421并向井壁或滤水管内壁接触后，第二螺母座406继续横移，压簧408压缩，防滑橡胶垫421与井壁或滤水管内壁间的挤压力增大，双轴电机11输出一定角位移后，防滑橡胶垫421压紧井壁或滤水管内壁，从而固定泵体。

在需要从井中取出潜水泵时，通过控制系统控制第一传动机构2传动，双轴电机11反向回转一定角度，使防滑橡胶垫421远离井壁或滤水管内壁，并回复至压紧前的初始位置，随后再控制第二传动机构3传动，双轴电机11反向回转一定角度，调节机构5驱动泵体固定机构4上旋90度回复原位，再通过潜水泵本体1上的拉绳将其由井内拉出。

在一个优选的实施例中，如图12-14所示，推板410上固定有第三轴承座414，中空筒411外壁与第三轴承座414的轴承内圈固定连接，中空筒411通过第三轴承座414与推板410转动连接。

进一步地，第二螺杆405远离铰接座26的一端径向开有固定键槽415，中空筒411内壁沿其轴线方向上开有滑移键槽416。

进一步地，如图14所示，定位件包括固定杆422、固定板420和防滑橡胶垫421，固定板420一端与固定杆422固定连接另一端固定有防滑橡胶垫421，固定杆422通过夹头419与中空筒411固定连接，防滑橡胶垫421用于压紧井壁或滤水管。

本实施例的潜水泵可根据实际情况采用压紧或钻孔方式固定潜水泵本体1，对于安装有滤水管的井，不可采用钻头418钻孔方式固定潜水泵，避免损坏滤水管，可采用固定杆422、固定板420和防滑橡胶垫421作为定位件，夹头419连接固定杆422和中空筒411，通过同上述实施例相同的压紧方式固定潜水泵本体1；对于未安装有滤水管且井壁为易破碎的基岩含水层的井，采用压紧方式会破坏井壁，导至井壁内凹深度大，不便于采用压紧方式固定潜水泵本体1，可卸下该定位件，采用钻头418作为定位件，同时安装平键417，通过上述钻孔方式固定潜水泵本体1。

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。应理解的是以上说明旨在是解说性的并非限制的。例如，上述实施例和/或其方面可以彼此组合地使用。此外，可以进行许多修改以使具体的情况或材料适应本实用新型的传授内容而不背离其范围。在此描述的这些不同部件的尺寸、材料类型、取向以及这些不同部件的数目和位置旨在限定某些实施例的参数、并且绝不进行限制并且仅仅是示例性的实施例。在回顾以上说明时，在权利要求的精神和范围之内的许多其他实施例和修改对于本领域技术人员都是很清楚的。因此，本实用新型的范围应该参照所附权利要求来确定，连同考虑这些权利要求所赋予的等效物的全部范围。在所附权利要求中，术语“包括”和“在其中”被用作相应术语“包含”和“其中”的简单英语等效物。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标签、而无意对它们的对象强加数字要求。