直驱滚珠丝杠传动抽油的制造方法
【专利摘要】直驱滚珠丝杠传动抽油机由永磁电机、电机支座、套筒花键联轴器、滚珠丝杠副、推力轴承、导轮总成A、导轮总成B、柔性连接机构、桁架总成、导轨、十字架扶正轮组、配重箱、悬绳器构成，主要特征是永磁电机位于桁架顶部，倒立安装在电机支座上，永磁电机与滚珠丝杠副直接连接，丝杠的上端和下端各与一个推力轴承连接；配重箱安装在滚珠丝杠副的螺母上，配重箱左右两侧分别安装有十字架扶正轮组，十字架扶正轮组沿着导轨上下滚动；柔性连接机构绕过导轮总成A和B一端与悬绳器连接，另一端与配重箱连接。有益效果是永磁电机直接驱动滚珠丝杠副，把旋转运动转变为往复直线运动，带动抽油杆采油作业；滚珠丝杠副为滑动摩擦；具有自起升挂抽功能。
【专利说明】直驱滚珠丝杠传动抽油机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油田采油方面的机械装置，属于石油机械技术研究领域。
【背景技术】
[0002] 机械采油是油田上主要的采油手段，其中游梁式抽油机采油占主导地位，目前中 石油集团在用常规游梁抽油机12万余台，游梁式抽油机工作原理是电动机通过三角皮带 减速箱减速后，由四连杆机构把减速箱输出轴的旋转运动变为游梁驴头的往复运动，用驴 头带动光杆和抽油杆作上下往复的直线运动，通过抽油杆再将这个运动传给井下抽油泵中 的柱塞，使之工作抽油。但是由于游梁式抽油机存在着结构不尽合理、能耗高、功率因数低 等缺点，系统平均效率仅为24%，采油成本高。为降低成本提高效率，各国纷纷就改良游梁 式抽油机以及研发无游梁抽油机进行着一系列的尝试，但研制的异相型抽油机等仍未解决 "大马拉小车"的问题，节能效果不显著；国内外又先后研制了多种形式的无游梁长冲程抽 油机，国内具有代表性的长冲程抽油机是皮带抽油机和直线电机抽油机，均取得了不错的 使用效果，但皮带抽油机采用链条传动，其冲程无法实现无级调节，直线电机抽油机采用永 磁直线电机直接驱动，成本较高，阻碍了其进一步推广；国外以发展液压驱动长冲程抽油机 为主，但抽油机长期在野外连续工作，对液压系统密封性、可靠性要求较高；因此，这些抽油 机优缺点并存，尚待进一步研究与完善。
【发明内容】
[0003] 为了进一步提高机械采油效率、节约电能，满足特殊油藏区块长冲程、低冲次、大 泵深抽等开采需求，完善长冲程抽油机功能特点，提高可靠性，发明了一种立式抽油机-- 直驱滚珠丝杠传动抽油机。本发明将滚珠丝杠传动副应用到抽油机当中，将旋转运动变为 直线运动，同时传递运动和动力，以较小的转矩产生较大的轴向推力。具有结构简单、性能 优越、安全稳定、维护成本低、高效节能等优点，适宜在油田推广使用。
[0004] 本发明为解决提出的问题所采用的技术方案是：直驱滚珠丝杠传动抽油机由永磁 电机、电机支座、套筒花键联轴器、滚珠丝杠副、推力轴承、导轮总成A、导轮总成B、柔性连 接机构、桁架总成、导轨、十字架扶正轮组、配重箱、悬绳器构成，主要特征是：永磁电机、电 机支座、导轮总成A位于桁架总成顶部，永磁电机采用倒立式安装，通过螺栓连接固定在电 机支座上，滚珠丝杠副安装于桁架总成内部中心位置，永磁电机输出轴通过套筒花键联轴 器与滚珠丝杠副的丝杠直接连接，丝杠的上端和下端各与一个推力轴承连接，两个推力轴 承的静块分别安装在桁架总成的顶座和底座上；配重箱安装在滚珠丝杠副的螺母上，配重 箱与螺母是分体式结构，配重箱的顶部左右两侧分别安装有十字架扶正轮组，十字架扶正 轮组与安装在桁架总成上的导轨配合，沿着导轨上下滚动；十字架扶正轮组的构成为：两 根条形钢焊接或螺栓连接为十字结构形式，在每根条钢的两个端部分别安装一个滚轮；导 轮总成B位于桁架总成上部前侧，柔性连接机构绕过导轮总成A和导轮总成B -端与悬绳 器连接，另一端与配重箱连接。
[0005] 本发明的有益效果是：利用低速大扭矩永磁同步电机直接驱动滚珠丝杠副，永磁 电机通过控制系统实现正反转，通过滚珠丝杠副直接把电机正反向旋转运动转变为上下往 复直线运动，带动抽油杆进行采油作业，省去减速箱和换向机构，结构简单，节能高效；滚珠 丝杠副为滑动摩擦，运行顺畅、可靠；能够实现冲程冲次无级调节，具有自起升挂抽功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1是本发明的主视图，表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机整体结构和各零部件的 安装位置与连接关系。
[0007] 图2是本发明的侧视图，从另一个角度表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机的整体结 构和各零部件的安装位置与连接关系。
[0008] 图3是本发明的俯视图，表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机的顶部结构以及各零部 件的位置与连接关系。
[0009] 图4是本发明的等轴测图，更加直观地表示了直驱滚珠丝杠传动抽油机的整体结 构关系。
[0010] 在图中，1.永磁电机，2.电机支座，3.套筒花键联轴器，4.导轮总成A，5.柔性连 接机构，6.导轮总成B，7.悬绳器，8.桁架总成，9.滚珠丝杠副，10.导轨，11.十字架扶正轮 组，12.配重箱，13.推力轴承。
【具体实施方式】
[0011] 直驱滚珠丝杠传动抽油机【具体实施方式】为：将电机支座（2)通过螺栓连接固定安 装在桁架总成（8)的顶部，永磁电机（1)通过螺栓连接倒立安装在电机支座（2)上，永磁电 机（1)的输出轴通过套筒花键联轴器（3)与滚珠丝杠副（9)的丝杠直接连接，丝杠的上端 和下端各与一个推力轴承（13)连接，两个推力轴承（13)的静块分别安装在桁架总成（8) 的顶座和底座上，既承担抽油机运行过程中产生的轴向载荷，又保证丝杠的同轴心转动而 不发生偏移；配重箱（12)安装在滚珠丝杠副（9)的螺母上，即二者属于分体式结构，在配重 箱（12)的顶部左右两侧安装有十字架扶正轮组（11)，十字架扶正轮组（11)与安装在桁架 总成⑶上的导轨（10)配合；导轮总成A(4)固定安装在桁架总成⑶顶部，导轮总成B(6) 位于桁架总成（8)上部前侧，柔性连接机构（5)绕过导轮总成A(4)和导轮总成B(6) -端 与悬绳器（7)连接，另一端与配重箱（12)连接。
[0012] 抽油机工作时，通过控制系统使永磁电机（1)正反转，从而驱动丝杠正反向转动， 在十字架扶正轮组（11)和导轨（10)限位作用下，滚珠丝杠副（9)的螺母连同配重箱（12) 不会发生转动而是做上下往复直线运动，则柔性连接结构（5)带动悬绳器（7)上下往复运 动，实现采油作业，而十字架扶正轮组（11)则始终沿着导轨（10)上下运动，十字形结构保 证其不会发生错位而导致配重箱摆动。上冲程时，顶部的推力轴承（13)承担轴向力，下冲 程时，底部的推力轴承（13)承担轴向力。
【权利要求】
1. 直驱滚珠丝杠传动抽油机由永磁电机、电机支座、套筒花键联轴器、滚珠丝杠副、推 力轴承、导轮总成A、导轮总成B、柔性连接机构、桁架总成、导轨、十字架扶正轮组、配重箱、 悬绳器构成，永磁电机、电机支座、导轮总成A位于桁架总成顶部，其主要特征是：永磁电机 采用倒立式安装，通过螺栓连接固定在电机支座上，滚珠丝杠副安装于桁架总成内部中心 位置，永磁电机输出轴通过套筒花键联轴器与滚珠丝杠副的丝杠直接连接。
2. 根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是丝杠的上端和下端各与 一个推力轴承连接，两个推力轴承的静块分别安装在桁架总成的顶座和底座上。
3. 根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是配重箱安装在滚珠丝杠 副的螺母上，配重箱与螺母是分体式结构。
4. 根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是配重箱的顶部左右两侧 分别安装有十字架扶正轮组，十字架扶正轮组与安装在桁架总成上的导轨配合，沿着导轨 上下滚动。
5. 根据权利要求1所述的直驱滚珠丝杠传动抽油机，其特征是十字架扶正轮组的构 成为两根条形钢焊接或螺栓连接为十字结构形式，在每根条钢的两个端部分别安装一个滚 轮。
【文档编号】E21B43/00GK203891844SQ201420228606
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】肖文生, 崔俊国, 陈鹏, 冯浩, 王龙华 申请人:中国石油大学(华东)