适用于全金属锥形螺杆泵的自调试控位器的制作方法

1.本发明涉及螺杆泵技术领域，尤其涉及全金属锥形螺杆泵，具体涉及适用于全金属锥形螺杆泵的自调试控位器。


背景技术：

2.专利cn112096608a公开全金属锥形螺杆泵的上置式的限位装置，当抽油杆提升后，该装置的内传动套插入外传动套内，然后抽油杆旋转，够带动内、外传动套同步旋转，由于外传动套与接管为螺纹配合，当外传动套旋转时，能够带动内、外轴承套沿接管轴线方向同步升降，以调节限位块的支撑高度，即在不需要起泵的情况下，调节转子与定子的间隙，提高泵效，延长使用寿命。该装置是通过电机驱动抽油杆旋转以调节限位块的支撑高度，但调节精度不仅仅受电机精度的影响，而且还受传动结构精度的影响，抽油杆长达2000~3000米，将影响调节精度和响应速度。


技术实现要素：

3.本发明提供了适用于全金属锥形螺杆泵的自调试控位器，其能解决现有限位装置调节精度和响应速度有待进一步提高的技术问题。
4.其技术方案是这样的，适用于全金属锥形螺杆泵的自调试控位器，其特征在于：包括接管、自上而下设置于接管内的回转限位结构和调节结构，所述回转限位结构包括限位块、内轴承套、外轴承套和轴承，所述限位块连接抽油杆并且支撑于内轴承套顶部，所述外轴承套套设于内轴承套外并通过轴承与内轴承套配合；所述调节结构包括内调节套、外调节套、自内而外依次套接的滑爪套、弹簧和推杆套，所述内调节套同轴连接于滑爪套的下端，所述外调节套固定于接管内侧并套设于内调节套外，所述外调节套与内调节套螺纹配合，所述滑爪套的外侧壁设有自上而下分布的两圈齿，分别为第一齿和第二齿，所述第一齿和所述第二齿均包括倾斜齿面和竖直齿面，所述第一齿的齿尖朝下设置并位于所述第二齿的倾斜齿面的上方，所述第二齿的齿尖朝上设置并位于所述第一齿的倾斜齿面的下方，所述第一齿的倾斜齿面和第二齿的倾斜齿面倾斜方向相反设置，所述弹簧上端抵住推杆套内侧壁的台阶面、下端抵住滑爪套外侧壁的台阶面，所述推杆套的上端直接或间接抵住外轴承套、下端与内调节套固定连接，所述推杆套的外侧壁位于直径方向的两端设有沿竖向延伸的导向凸起，所述接管的内侧壁位于直径方向的两端设有沿竖向延伸的导向凹槽，所述导向凸起设置于导向凹槽内并与导向凹槽沿竖向导向、滑动配合，所述推杆套的内侧壁设有沿圆周方向分布的驱动柱，所述驱动柱为圆柱形，各个所述驱动柱分别伸入第一齿和第二齿之间的竖向区域内；所述抽油杆沿竖向依次穿过限位块、内轴承套、滑爪套和内调节套，所述抽油杆连接全金属锥形螺杆泵的转子，所述限位块设有上下贯穿的通孔，限位块的通孔以及抽油杆与内轴承套、滑爪套、内调节套之间的间隙连通形成送油通道。
5.进一步的，所述第一齿的倾斜齿面向右上方倾斜设置，所述第二齿的倾斜齿面向左上方倾斜设置。
6.进一步的，所述轴承包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承用于保证内轴承套、外轴承套的同心度，所述第二轴承用于承载抽油杆、内轴承套的重量；所述弹簧的上、下两端与相应台阶面之间分别设置有第三轴承。
7.优选地，所述第二轴承的上下两侧分别设有第一轴承，所述第一轴承为调心轴承，所述第二轴承为平面轴承。
8.进一步的，所述内轴承套与外轴承套位于上侧的第一轴承的上方以及位于下侧的第一轴承的下方的间隙分别通过填料密封。
9.进一步的，抽油杆的上端连接高稳定型驱动提升装置，高稳定型驱动提升装置包括直驱同步电机、传动套、内螺纹套、外螺纹套、端盖、限位件和提升驱动单元；所述直驱同步电机安装于支架的上部，所述直驱同步电机的转子的套筒部位与传动套传动配合，所述传动套的上端能够沿该套筒部位上下滑动、其下端支撑于内螺纹套上；所述内螺纹套通过第四轴承、第五轴承与传动套配合，所述第四轴承用于承载传动套、抽油杆的重量，所述第五轴承用于保证传动套和内螺纹套的同心度；所述外螺纹套穿过内螺纹套后伸入传动套内，所述外螺纹套与内螺纹套螺纹配合；所述端盖固定于传动套的上端，所述限位件与抽油杆固定并且与端盖键连接；所述抽油杆依次贯穿端盖、外螺纹套，所述抽油杆与外螺纹套通过第五轴承配合，所述第五轴承的内圈与抽油杆之间设有间隙；提升驱动单元安装于支架的下部，所述提升驱动单元与外螺纹套传动配合，用于驱动外螺纹套转动。
10.进一步的，所述驱动提升单元包括伺服电机和减速器，所述伺服电机、减速器和外螺纹套依次传动配合。
11.进一步的，所述直驱同步电机的转子的套筒部位的内腔截面、传动套的外侧壁截面均为多边形。
12.进一步的，所述限位件包括两块对称的限位块，两块对称的限位块通过螺栓、螺母可拆卸连接，所述限位块设有用于夹紧全金属锥形螺杆泵的光杆的弧形凹槽，所述弧形凹槽内侧设有齿。
13.本发明的自调试控位器，具有以下有益效果：（1）当抽油杆提升后，推杆套在弹簧的作用下向上移动，驱动柱沿第一齿的倾斜齿面向上挤压滑爪套，滑爪套做顺时针方向的旋转运动，抽油杆下放，推杆套在抽油杆的作用下，克服弹簧的作用力，向下移动，驱动柱沿第二齿的倾斜齿面向下挤压滑爪套，滑爪套再次做顺时针方向的旋转运动，即本发明的自调试控位器无需抽油杆相连的主电机驱动，通过抽油杆的每一次上提、下放动作带动滑爪套、内调节套做设定角度的旋转运动，内调节套旋转角度既定的情况下，其下移距离也是一定的，故能够精确调节转子与定子之间间隙；（2）本发明的自调试控位器不涉及主电机驱动调节，即无需通过抽油杆传递扭矩，不仅能够提高响应速度，而且不影响后续抽油效率，具体的，专利cn202011067778.6公开的提升装置将抽油杆提升后，内、外传动套契合后，主电机即直驱同步电机转动，带动抽油杆
转动，抽油杆带动传动套旋转上升，以调节止锁垫圈、限位块、抽油杆的高度，全金属锥形螺杆泵在正常工作状态下，主电机是高速运转的，高速运转状态下是无法确保调节精确的，只有通过主电机停机，再启动，以缓慢的速度进行精确调节，而本发明该结构配合的提升装置，另外，全金属锥形螺杆泵停机后，若1500m深度的油井，再次出油需要经过6~8小时，会影响后续的采油效率；而本技术每次抽油杆升降，滑爪套旋转的角度都是定值，该定值置于第一齿、第二齿的分度有关，与主电机无关，而且无需主电机停机，顾能够提高控位器响应速度，而且不影响后续抽油效率；（3）第一齿的倾斜齿面与第二齿的倾斜齿面的倾斜方向相反设置，能够确保抽油杆上提、下降过程中，滑爪套的旋转方向都是一致的；（4）第一齿的齿尖朝下设置并位于第二齿的倾斜齿面的上方，第二齿的齿尖朝上设置并位于第一齿的倾斜齿面的下方，即第一齿和第二齿的齿尖部位错位设置，能够确保在驱动柱随推杆套向上移动、向下移动的过程中，移动方向上的相应齿尖能与其错开，确保自调试控位器的可靠性；（5）抽油杆通过限位块支撑于内轴承套上，由于内轴承套通过轴承与外轴承套配合，外轴承套支撑于内调节套上，内调节套与接管螺纹固定，接管与油套管固定连接，即在全金属螺杆泵工作过程中，抽油杆能够通过限位块与回转限位结构的配合形成稳定支撑，并通过轴承消除抽油杆/转子回转运动对内调节套等零部件的影响，保证在非调节状态下该结构不影响转子的正常运转，从而避免抽油杆受力向下拉伸导致的卡泵以及抽油杆跳动影响泵体运行稳定性。
附图说明
14.图1为本发明的自调试控位器的剖面结构示意图。
15.图2为图1中a处局部放大后的结构示意图。
16.图3为图1中b处局部放大后的结构示意图。
17.图4为本发明的滑爪套的结构示意图。
18.图5为本发明的推杆套与驱动柱装配后的第一视角的结构示意图。
19.图6为本发明的推杆套与驱动柱装配后的第二视角的结构示意图。
20.图7为本发明的接管的剖面结构示意图。
21.图8为本发明的高稳定型驱动提升装置的剖面结构示意图。
22.图9为图8中c处局部放大后的结构示意图。
具体实施方式
23.如图1~图7所示，适用于全金属锥形螺杆泵的自调试控位器，包括接管2、自上而下设置于接管2内的回转限位结构和调节结构；接管2与抽油管固定连接，或者，接管2即为抽油管；回转限位结构包括限位块3、内轴承套6、外轴承套7和轴承，限位块3连接抽油杆1并且支撑于内轴承套6顶部的托块4上，托块4与内轴承套6之间设置有密封隔圈5，密封隔圈5与外轴承套7之间形成迷宫密封结构，外轴承套7套设于内轴承套6外并通过轴承与内轴承套6配合，轴承包括第一轴承8和第二轴承9，第一轴承8用于保证内轴承套6、外轴承套7的同
心度，第二轴承9用于承载抽油杆1、内轴承套6的重量，第二轴承9的上下两侧分别设有第一轴承8，第一轴承8为调心轴承，第二轴承9为平面轴承，内轴承套6与外轴承套7位于上侧的第一轴承8的上方以及位于下侧的第一轴承8的下方的间隙分别通过填料10密封，其中，锁紧螺母11安装于外轴承套7的下端并且与外轴承套7螺纹配合，用于压紧填料10；调节结构包括垫圈12、内调节套13、外调节套14、自内而外依次套接的滑爪套18、弹簧16和推杆套15，该实施例中，推杆套15通过垫圈12间接抵住外轴承套7，即垫圈12的上端抵住外轴承套7、下端抵住推杆套15，通过设置垫圈12，避免推杆套15、外轴承套7直接抵接，能够降低两零件磨损，内调节套13与固定于接管2内侧的外调节套14螺纹配合，内调节套13同轴连接于滑爪套18的下端，滑爪套18的外侧壁设有自上而下分布的两圈齿，分别为第一齿181和第二齿183，第一齿与第二齿交错设置并且两者齿槽开口相对设置，第一齿181包括第一倾斜齿面1811和第一竖直齿面1812，相邻第一齿181之间形成有第一齿槽182，第二齿183包括第二倾斜齿面1831和第二竖直齿面1832，相邻第二齿183之间形成有第二齿槽184，两者齿槽开口相对设置即第一齿槽182朝下设置，第二齿槽184朝上设置，第一齿181的齿尖朝下设置并位于第二倾斜齿面1831的上方，第二齿183的齿尖朝上设置并位于第一倾斜齿面1811的下方，第一齿倾斜齿面1811朝右上方倾斜设置，第二倾斜齿面1831朝左上方倾斜设置，即第一齿倾斜齿面1811与第二倾斜齿面1831的倾斜方向相反设置，弹簧16上端抵住推杆套15内侧壁的台阶面、下端抵住滑爪套18外侧壁的台阶面，优选地，弹簧16上、下两端与相应台阶面之间分别设置有第六轴承17，第六轴承17为平面轴承，推杆套15的上端抵住外轴承套7、下端与内调节套13固定连接，推杆套15与接管2沿竖向导向、滑动配合，推杆套15的内侧壁设有沿圆周方向分布的驱动柱19，各个驱动柱19分别伸入第一齿181和第二齿183之间的竖向区域内，驱动柱19优选为圆柱形；抽油杆1沿竖向依次穿过限位块3、托块4、内轴承套6、垫圈12、滑爪套18和内调节套13，抽油杆1连接全金属锥形螺杆泵的转子，限位块设有上下贯穿的通孔，限位块的通孔以及抽油杆1与限位块3、托块4、内轴承套6、垫圈12、滑爪套18和内调节套13之间的间隙连通形成送油通道。
24.推杆套15的外侧壁位于直径方向的两端设有沿竖向延伸的导向凸起151，接管2的内侧壁位于直径方向的两端设有沿竖向延伸的导向凹槽21，导向凸起151设置于导向凹槽21内并与导向凹槽21滑动配合，以实现推杆套15与接管2沿竖向导向、滑动配合。
25.如图8、图9所示，抽油杆1的上端连接高稳定型驱动提升装置，高稳定型驱动提升装置包括直驱同步电机101、传动套105、内螺纹套108、外螺纹套106、端盖103、限位件102和提升驱动单元；直驱同步电机101安装于支架104的上安装板104a上（图中，104b为支架的支撑柱，104c为下安装板，支撑柱两端固定连接上、下安装板），直驱同步电机101的转子的套筒部位与传动套105传动配合，传动套105的上端能够沿该套筒部位上下滑动、其下端支撑于内螺纹套108上；内螺纹套108通过第三轴承109、第四轴承110与传动套105配合，第三轴承109用于承载传动套105、抽油杆1的重量，第四轴承110用于保证传动套105和内螺纹套108的同心度；外螺纹套106穿过内螺纹套108后伸入传动套105内，外螺纹套106与内螺纹套108
螺纹配合；端盖103固定于传动套105的上端，限位件102与抽油杆1固定并且与端盖103键连接；抽油杆1依次贯穿端盖103、外螺纹套106，抽油杆1通过第五轴承与外螺纹套106配合，第五轴承为调心轴承，第五轴承的内圈与抽油杆之间设有间隙，通过第五轴承保持抽油杆1和外螺纹套106之间的同心度；提升驱动单元安装于支架104的下部，提升驱动单元与外螺纹套106传动配合，用于驱动外螺纹套106转动。驱动提升单元包括传动配合的伺服电机和减速器，减速器输出端的蜗轮107通过第七轴承转动支撑于支架的下安装板104c，第七轴承为平面轴承，抽油杆1同轴贯穿蜗轮107，外螺纹套106的下端固定支撑于蜗轮107上并与蜗轮传动配合驱动提升单元通过蜗轮107带动外螺纹套106转动，外螺纹套106带动内螺纹套109、传动套105、抽油杆1升降。外螺纹套106穿过内螺纹套后伸入传动套105内，因此外螺纹套106的螺纹长度不会受到直驱同步电机101安装高度的限制，能够有效扩大提升装置的升降调节范围。第三轴承、第四轴承、内螺纹套等零部件置于传动套105的下端，即位于直驱同步电机101的下方，能够降低重心，进而提高抽油杆1高速运转时的稳定性。
26.限位件102包括两块对称的限位块，两块对称的限位块通过螺栓、螺母可拆卸连接，限位块设有用于夹紧全金属锥形螺杆泵的光杆的弧形凹槽，弧形凹槽内侧设有齿。限位件2的结构未在图中示出，可参考专利cn201921471526.2。