专利名称：无游梁直线电机抽油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油采油设备，特别是一种无游梁直线电机抽油机。
背景技术：
目前，油田开采业中，在油井井口的抽油设备主要是四连杆机构游梁式抽油机。这种抽油机采用旋转电机驱动，结构复杂，能耗高，系统效率低，而且调整冲程和冲次十分麻烦。鉴于这种情况，采用直线电机作为驱动的无游梁抽油机渐渐成为工程技术人员研究开发的热点，以满足现代化油田开采业的需要。但是，油井抽油机是一种大型设备，工作环境和工作条件较为特殊，开发难度较大，真正成型的产品并不多见。从一些公开的技术资料与方案来看，都没有能够充分发挥直线电机的性能。其中比较多的情况是直线电机定子夹持直线电机动子的双边结构，根据磁力学原理，这种双边结构要求动子与定子的双边间隙保持对称一致。但是，当定子垂直设置、动子在双边定子的内两侧作上下运动时，因为载荷、磁力、悬挂与导向装置的综合影响，使得双边间隙无法长期保持一致，极大地影响了直线电机的性能，而且维修与调试十分困难。由于用于抽油机的直线电机的结构设计不合理，在力和运动的传递过程中达不到工作平稳、高效节能和使用与维修方便的积极有益的技术效果。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种结构稳定、工作平稳、高效节能和使用与维修方便的无游梁直线电机抽油机。
本发明的技术方案如下无游梁直线电机抽油机，包括主机架和固定于主机架上的定子，缆绳和与缆绳连接的动子，以及动子导轨、动子导向轮和限位换向器，其特征在于所述定子设置为单边结构，所述动子与所述单边结构的定子相适配。
所述定子的单边结构为平板形，所述定子的材料为永磁体。
所述动子位于所述主机架的外侧。
所述缆绳可以是钢丝绳、皮带绳或铁链绳。
所述动子上设置有平衡配重箱，该平衡配重箱与所述动子为一体或固定连接为一体。
所述动子的腹腔设置有风循环冷却装置。
所述主机架的顶端设置有天轮。
所述限位换向器为感应式无触点限位换向器。
所述无触点限位换向器设置有沿所述动子导轨的移动定位装置。
所述主机架的底部设置有可移动底座。
本发明的技术效果如下本发明由于引入了全新的设计思想，以直线电机的定子与动子的单边结构替代现有技术中的定子夹持动子的双边结构。这种定子的单边结构与对应设置的动子的单边结构进行组合后，动子通过动子导向轮和动子导轨能够始终与定子保持等间隙上下运动。这种单边结构避免了双边结构所存在的双边间隙无法长期保持一致的技术缺陷，使抽油机获得了稳定的电磁力驱动，因而保障了工作平稳，同时有利于延长设备的使用寿命。定子及定子两侧的动子导轨均牢固地安装在主机架上，使得抽油机整体结构稳定。直线电机能够直接将电磁能转换为直线往复运动，减少了旋转电机的机械转换环节，既节省了能源又提高了效率。
本发明的定子由于可以采用平板形单边结构，使得定子永磁体的制作安装更为简单方便。动子位于主机架的外侧，极大地方便了使用、检修与维修。
本发明还将抽油机的平衡配重箱设置在动子上，这种动子与平衡配重箱的一体化设置不仅便利于灵活调整配重重量，而且有利于防止动子的变形或大大地减缓动子的变形趋势。
动子腹腔的风循环冷却装置可以大大地延长直线电机的连续工作时间。
在主机架的顶端用单一的天轮替代现有技术中的滑轮组，大大地改善了主机架的受力分布，使主机架受力更为均衡，从而更加有利于动力与运动的传递。
在动子导轨上的感应式无触点限位换向器，能够使动子运动的上下限位点的换向平缓，减少噪音和冲击。限位换向器的移动定位装置能够使得上下限位点之间的距离得到及时有效的调整，以满足抽油杆光杆或抽油泵的冲程要求。
主机架底部设置有可移动底座，该底座通过滑轨机构可以带动主机架方便平稳地移开油井井口，给位于井口处的采油树提供足够的操作空间，并为井下作业提供方便。
本发明结构简单，便于改型，特别适合作为长冲程抽油机机型，因为提高冲程只需加高主机架和直线电机的定子就可以实现。
图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明的底座示意图；图3为平板形单边结构定子示意图图4为平板形单边结构定子与动子间隙示意图。
图中标记列示如下1-凹形大底座 2-可移动底座 3-采油树4-光杆 5-主机架 6-悬绳器 7-缆绳8-天轮支座 9-天轮 10-上限位换向器11-动子导轨 12-动子导向轮 13-动子14-平衡配重箱 15-定子 16-下限位换向器17-滑轨 18-控制系统具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示的本发明无游梁直线电机抽油机，主要由凹形大底座1、可移动底座2、采油树3、光杆4、主机架5、悬绳器6、缆绳7、天轮支座8、天轮9、上限位换向器10、动子导轨11、动子导向轮12、动子13、平衡配重箱14、定子15、下限位换向器16、滑轨17和控制系统18组成。
主机架5与可移动底座2为一体式结构，凹形大底座1上固定设置有滑轨17，可移动底座2坐落在滑轨17构成的如图2所示的滑槽内，这样在外牵引力的作用下，可移动底座2连同其上的主机架5可以在滑轨17的滑槽内前后移动。主机架5的顶端安装有天轮支座8和单一的天轮9，这样主机架5的受力较为均衡，结构也较为简单，更有助于置于天轮9上的作为柔性连接件的缆绳7传递运动和动力。定子15固定安装在主机架5上，并且与地平面垂直，以实现动子13的上下直线运动。定子15为平板形，材料为条块形永磁体，例如磁王铷铁硼。动子导轨11安装在定子15的平板两侧，如图3所示呈平行设置。动子13位于主机架5的外侧，平衡配重箱14与动子13为一体化设计，可以通过动子导向轮12沿着动子导轨11作上下运动，并且如图4所示的在动子与定子平板间能够保持一个确定一致的间隙δ，也就是说，带平衡配重箱14的动子13与定子15能够始终保持等间隙上下运动。动子13的上下运动范围由限位换向器在动子导轨11上的定位来确定，即上限位换向器10和下限位换向器16。为了控制抽油机的冲程和冲次，由控制系统18对输送给动子13的电流进行变频控制。动子13和平衡配重箱14的同一运动有利于缆绳7对运动和动力的传递。缆绳7一端连接于动子13，另一端通过天轮9后连接于悬绳器6，悬绳器6的下端与光杆4相连接，光杆4穿过采油树3后与井下的抽油泵相连接，光杆4随动子13进行往复运动，从而驱动抽油泵抽油并将井下原油举升到地面。
本发明无游梁直线电机抽油机的工作原理说明如下通过控制系统18的变频机构、动子导轨11上的上限位换向器10和下限位换向器16设定好抽油机的冲程和冲次，通电启动直线电机，动子13连同平衡配重箱14作上下往复运动，缆绳7将运动和动力传递到光杆4，因而光杆4随动子13进行上下往复运动。对平衡配重箱14进行配重时，可以考虑如下的计算公式平衡配重箱14的重量加上动子13的重量等于光杆4的重量加上半个液柱载荷。这样，当光杆4作上冲程运动时，动子13的下行拉力为半个液柱载荷；当光杆4作下冲程运动时，动子13的上行拉力仍然为半个液柱载荷。因此，在工作时，动子13不论是上行还是下行，出力总是相同的，这就为直线电机的稳定运行和匀速的上下往复运动提供了充分的条件。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说，基于本发明同样的发明创造原理，还可以做出若干变型和改进，以及本技术方案在其他相似领域的应用，但这些均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.无游梁直线电机抽油机，包括主机架和固定于主机架上的定子，缆绳和与缆绳连接的动子，以及动子导轨、动子导向轮和限位换向器，其特征在于所述定子设置为单边结构，所述动子与所述单边结构的定子相适配。
2.根据权利要求1所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述定子的单边结构为平板形，所述定子的材料为永磁体。
3.根据权利要求2所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述动子位于所述主机架的外侧。
4.根据权利要求3所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述缆绳可以是钢丝绳、皮带绳或铁链绳。
5.根据权利要求4所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述动子上设置有平衡配重箱，该平衡配重箱与所述动子为一体或固定连接为一体。
6.根据权利要求5所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述动子的腹腔设置有风循环冷却装置。
7.根据权利要求6所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述主机架的顶端设置有天轮。
8.根据权利要求7所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述限位换向器为电磁感应式无触点限位换向器。
9.根据权利要求8所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述无触点限位换向器设置有沿所述动子导轨的移动定位装置。
10.根据权利要求9所述的无游梁直线电机抽油机，其特征在于所述主机架的底部设置有可移动底座。
全文摘要
本发明提供一种结构稳定、工作平稳、高效节能和使用与维修方便的无游梁直线电机抽油机，应用于油田油井的抽油作业。技术方案为无游梁直线电机抽油机，包括主机架和固定于主机架上的定子，缆绳和与缆绳连接的动子，以及动子导轨、动子导向轮和限位换向器，其特征在于所述定子设置为单边结构，所述动子与所述单边结构的定子相适配。动子上固定有平衡配重箱，动子的腹腔有风循环冷却，限位换向器可移动定位，主机架顶端有天轮并且主机架可随可移动底座而移动。
文档编号E21B43/00GK1525039SQ0310535
公开日2004年9月1日 申请日期2003年2月26日 优先权日2003年2月26日
发明者高旺, 高 旺 申请人:高旺, 高 旺