一种卷扬式抽油机直接驱动装置

摘要

本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种卷扬式抽油机直接驱动装置，包括滚筒和电机，所述电机设置在滚筒内部；滚筒的两个端面的中心分别安装有支撑轴A和支撑轴B，从而将滚筒支撑在抽油机的底座上，支撑轴A与滚筒之间通过矩形传动螺纹配合连接，支撑轴B与滚筒之间为滑动配合连接；所述电机的结构包括定子和转子，定子的中央设置有电机输出轴，电机输出轴的一端通过键连接结构与支撑轴B的轴端连接，电机输出轴的另一端伸至定子的外部，电机输出轴与所述支撑轴A之间设置有减速机构；本发明创造性地将电机和滚筒融为一体，有效缩小了驱动机构的体积，从而减少了设备的生产、运输和安装过程中对空间的占用。

权利要求

1.一种卷扬式抽油机直接驱动装置，包括滚筒(11)和电机，其特征在于：所述电机设置在滚筒(11)内部；

滚筒(11)的两个端面的中心分别安装有支撑轴A(1)和支撑轴B(9)，从而将滚筒(11)支撑在抽油机的底座上，支撑轴A(1)与滚筒(11)之间通过矩形传动螺纹(2)配合连接，支撑轴B与滚筒(11)之间为滑动配合连接；

所述电机的结构包括定子(10)和转子(22)，定子(10)的中央设置有电机输出轴(8)，电机输出轴(8)的一端通过键连接结构与支撑轴B(9)的轴端连接，电机输出轴(8)的另一端伸至定子(10)的外部，电机输出轴(8)与所述支撑轴A(1)之间设置有减速机构；

所述减速机构包括中心齿轮(7)、行星齿轮(6)、行星齿轮架(4)和内齿圈(3)，其中，中心齿轮(7)固定在所述的电机输出轴(8)上，行星齿轮架(4)的一侧通过键连接结构与支撑轴A(1)的轴端连接，行星齿轮架(4)的另一侧通过轴承与电机输出轴(8)的轴端连接，行星齿轮(6)通过短轴(5)安装在行星齿轮架(4)上，所述内齿圈(3)加工在滚筒(11)的内侧，行星齿轮(6)同时与中心齿轮(7)和内齿圈(3)啮合；

所述滚筒(11)的外侧加工有用于缠绕牵引绳(13)的螺旋绳槽(12)；

所述支撑轴A(1)上的矩形传动螺纹(2)的螺距与所述螺旋绳槽(12)的螺距相同；

所述支撑轴A(1)上设置有制动机构，制动机构包括限位销(15)和用于驱动限位销(15)的滑杆(14)，限位销(15)有若干个，各限位销(15)插装在矩形传动螺纹(2)根部的螺纹槽(17)的槽底，并沿螺纹槽(17)等间距分布，限位销(15)的轴线沿着支撑轴A(1)的直径方向，所述支撑轴A(1)上加工有轴向孔，所述滑杆(14)插装在轴向孔内，滑杆(14)上和限位销(15)上均加工有相互配合的斜面(16)，滑杆(14)轴向移动时，所有限位销(15)在所述斜面(16)的作用下沿径向移动；

所述滑杆(14)由推拉式电磁铁驱动。

2.根据权利要求1所述的一种卷扬式抽油机直接驱动装置，其特征在于：所述螺旋绳槽(12)内设置有夹绳机构，其结构包括夹块A(19)和夹块B(20)，夹块A(19)和夹块B(20)均通过燕尾槽(23)滑动连接在所述的滚筒(11)上且两条燕尾槽(23)的长度方向的夹角为锐角，夹块A(19)和夹块B(20)通过螺钉(21)安装在滚筒(11)上，夹块A(19)和夹块B(20)在弹簧(18)作用下保持远离滚筒(11)轴线的运动趋势。

说明书

一种卷扬式抽油机直接驱动装置

技术领域

[0001] 本发明属于油田采油设备领域，尤其涉及一种卷扬式抽油机直接驱动装置。

背景技术

[0002] 在采油技术领域，近些年出现了一种依靠钢丝绳牵引驱动的游梁式抽油机，其结构包括游梁、支架、滚筒和用于驱动滚筒的电机，支架固定于地面，游梁的中部通过轴承支座支撑在支架的顶部，游梁的两端分别连接有牵引绳，通过驱动装置对牵引绳施加拉力后，游梁便可在牵引绳的拉力作用下摆动，完成抽油动作。与传统的通过曲柄连杆机构进行驱动的游梁式抽油机相比，这种特殊形式的抽油机结构更加简单，机械传动效率更高，采用合适的配重进行调平衡后，节能效果明显优于传统的游梁式抽油机。在这种类型的抽油机中，驱动装置的作用是对钢丝绳施加牵引力，从而为游梁的摆动提供动力。然而，在生产实践中发现，在此种抽油机中，由滚筒和电机组成的抽油机驱动机构存在一些不足：1、电机与滚筒分离，由此导致抽油机体积过大、外观不规整的问题；2、现有技术中，滚筒旋转过程中，缠绕在滚筒上的牵引绳会不断沿滚筒的轴向偏移，这种偏移会导致牵引绳磨损过快的问题；3、现有抽油机的制动机构体积庞大，结构复杂，制造成本较高。因此，有必要设计一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

[0003] 本发明旨在提供一种卷扬式抽油机直接驱动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0004] 本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

[0005] 本发明包括滚筒和电机，所述电机设置在滚筒内部；

[0006] 滚筒的两个端面的中心分别安装有支撑轴A和支撑轴B，从而将滚筒支撑在抽油机的底座上，支撑轴A与滚筒之间通过矩形传动螺纹配合连接，支撑轴B与滚筒之间为滑动配合连接；

[0007] 所述电机的结构包括定子和转子，定子的中央设置有电机输出轴，电机输出轴的一端通过键连接结构与支撑轴B的轴端连接，电机输出轴的另一端伸至定子的外部，电机输出轴与所述支撑轴A之间设置有减速机构；

[0008] 所述减速机构包括中心齿轮、行星齿轮、行星齿轮架和内齿圈，其中，中心齿轮固定在所述的电机输出轴上，行星齿轮架的一侧通过键连接结构与支撑轴A的轴端连接，行星齿轮架的另一侧通过轴承与电机输出轴的轴端连接，行星齿轮通过短轴安装在行星齿轮架上，所述内齿圈加工在滚筒的内侧，行星齿轮同时与中心齿轮和内齿圈啮合；

[0009] 所述滚筒的外侧加工有用于缠绕牵引绳的螺旋绳槽；

[0010] 所述支撑轴A上的矩形传动螺纹的螺距与所述螺旋绳槽的螺距相同。

[0011] 作为进一步的技术方案，所述支撑轴A上设置有制动机构，制动机构包括限位销和用于驱动限位销的滑杆，限位销有若干个，各限位销插装在矩形传动螺纹根部的螺纹槽的槽底，并沿螺纹槽等间距分布，限位销的轴线沿着支撑轴A的直径方向，所述支撑轴A上加工有轴向孔，所述滑杆插装在轴向孔内，滑杆上和限位销上均加工有相互配合的斜面，滑杆轴向移动时，所有限位销在所述斜面的作用下沿径向移动；

[0012] 所述滑杆由推拉式电磁铁驱动。

[0013] 作为进一步的技术方案，所述螺旋绳槽内设置有夹绳机构，其结构包括夹块A和夹块B，夹块A和夹块B均通过燕尾槽滑动连接在所述的滚筒上且两条燕尾槽的长度方向的夹角为锐角，夹块A和夹块B通过螺钉安装在滚筒上，夹块A和夹块B在弹簧作用下保持远离滚筒轴线的运动趋势。

[0014] 本发明的有益效果是：

[0015] 1、本发明创造性地将电机和滚筒融为一体，主要产生了两方面的效果：一方面，有效缩小了驱动机构的体积，从而减少了设备的生产、运输和安装过程中对空间的占用；另一方面，对驱动装置进行维修时，可以通过将驱动装置整体替换的方式使抽油机迅速恢复运转，减少了对维修停机对生产造成的不利影响。

[0016] 2、本发明中，工作时，支撑轴A、支撑轴B和电机的定子均固定不动，电机的转子通电后旋转，转子再通过减速装置将动力传递给滚筒，从而驱动滚筒旋转，滚筒旋转过程中，滚筒在支撑轴A上的矩形传动螺纹的作用下发生轴向移动。与此同时，滚筒旋转过程中，牵引绳与螺旋绳槽之间的接触位置也在发生轴向移动。当上述的两种轴向移动的移动速度相同且移动方向相反时，可使牵引绳与螺旋绳槽之间的接触位置与支撑轴A保持距离相对恒定的状态，这样，滚筒旋转过程中，缠绕在滚筒上的牵引绳会便不会沿滚筒的轴向偏移，从而有效降低牵引绳的磨损速度，提高牵引绳的使用寿命。

[0017] 3、本发明在支撑轴A上的矩形传动螺纹的螺纹槽槽底设置了限位销，通过限位销，当限位销从螺纹槽的槽底伸出后，滚筒与支撑轴A之间的螺纹传动便被阻止，从而实现对滚筒的制动，与现有的制动机构相比这种制动机构不但结构新颖，而且工作可靠，体积小巧，有效降低了制动机构的制造成本。

附图说明

[0018] 图1是本发明的内部结构示意图；

[0019] 图2是本发明的外部结构示意图；

[0020] 图3是制动机构在支撑轴A内的安装结构示意图；

[0021] 图4是夹绳机构的结构示意图；

[0022] 图5是安装本发明的游梁式抽油机的结构示意图。

[0023] 图中：1-支撑轴A，2-矩形传动螺纹，3-内齿圈，4-行星齿轮架，5-短轴，6-行星齿轮，7-中心齿轮，8-电机输出轴，9-支撑轴B，10-定子，11-滚筒，12-螺旋绳槽，13-牵引绳，14-滑杆，15-限位销，16-斜面，17-螺纹槽，18-弹簧，19-夹块A，20-夹块B，21-螺钉，22-转子，23-燕尾槽。

具体实施方式

[0024] 以下结合附图对本发明做进一步描述：

[0025] 如图1所示，本实施例包括滚筒11和电机，所述电机设置在滚筒11内部。通过将电机内置在滚筒11内，主要产生了两方面的效果：一方面，有效缩小了驱动机构的体积，从而减少了设备的生产、运输和安装过程中对空间的占用；另一方面，对驱动装置进行维修时，可以通过将驱动装置整体替换的方式使抽油机迅速恢复运转，减少了对维修停机对生产造成的不利影响。具体而言，本发明中，滚筒11的两个端面的中心分别安装有支撑轴A1和支撑轴B9，从而将滚筒11支撑在抽油机的底座上。工作时，支撑轴A1和支撑轴B9固定于抽油机底座上，不旋转，而滚筒11可在电机的驱动下旋转。

[0026] 支撑轴A1与滚筒11之间通过矩形传动螺纹2配合连接，支撑轴B与滚筒11之间为滑动配合连接。这样的结构使滚筒11可在旋转的同时轴向移动，从而抵消牵引绳13与滚筒11之间接触点的偏移，最终达到降低牵引绳13磨损的效果。

[0027] 为了将电机置于滚筒11内，同时保证电机的动力得以传递给卷筒，需要考虑电机如何支撑，如何布置减速机构等问题，在本发明中，所述电机的结构包括定子10和转子22，定子10的中央设置有电机输出轴8，电机输出轴8的一端通过键连接结构与支撑轴B9的轴端连接，电机输出轴8的另一端伸至定子10的外部，电机输出轴8与所述支撑轴A1之间设置有减速机构。具体实施时，还必须考虑电机的电源线如何布设的问题，在本实施例中，在支撑轴B9的中央及侧面设置过线孔，通过过线孔将电机的电源线引至滚筒11内部，从而为电机的定子10供电。

[0028] 工作时，支撑轴A1、支撑轴B9和电机的定子10均固定不动，电机的转子22通电后旋转，转子22再通过减速装置将动力传递给滚筒11，从而驱动滚筒11旋转，滚筒11旋转过程中，滚筒11在支撑轴A1上的矩形传动螺纹2的作用下发生轴向移动。与此同时，滚筒11旋转过程中，牵引绳13与螺旋绳槽12之间的接触位置也在发生轴向移动。当上述的两种轴向移动的移动速度相同且移动方向相反时，可使牵引绳13与螺旋绳槽12之间的接触位置与支撑轴A1保持距离相对恒定的状态(即牵引绳13与螺旋绳槽12之间的接触位置相对于抽油机底座静止)，这样，滚筒11旋转过程中，缠绕在滚筒11上的牵引绳13会便不会沿滚筒11的轴向偏移，从而有效降低牵引绳13的磨损速度，提高牵引绳13的使用寿命。

[0029] 所述减速机构包括中心齿轮7、行星齿轮6、行星齿轮架4和内齿圈3，其中，中心齿轮7固定在所述的电机输出轴8上，行星齿轮架4的一侧通过键连接结构与支撑轴A1的轴端连接，行星齿轮架4的另一侧通过轴承与电机输出轴8的轴端连接，行星齿轮6通过短轴5安装在行星齿轮架4上，所述内齿圈3加工在滚筒11的内侧，行星齿轮6同时与中心齿轮7和内齿圈3啮合。需要说明的是，内齿圈3的宽度必须足够，以防止滚筒11轴向移动时内齿圈3与行星齿轮6脱离。

[0030] 所述滚筒11的外侧加工有用于缠绕牵引绳13的螺旋绳槽12，滚筒11通过螺旋绳槽12与牵引绳13之间的摩擦作用对牵引绳13施加拉力。为了保证足够的摩擦力，可适当增加牵引绳13在滚筒11上的缠绕圈数。

[0031] 所述支撑轴A1上的矩形传动螺纹2的螺距与所述螺旋绳槽12的螺距相同，从而保证滚筒11的轴向运动与牵引绳13自身在螺旋绳槽12内的运动可以恰好相互抵消。

[0032] 作为进一步的技术方案，所述支撑轴A1上设置有制动机构，制动机构包括限位销15和用于驱动限位销15的滑杆14，限位销15有若干个，各限位销15插装在矩形传动螺纹2根部的螺纹槽17的槽底，并沿螺纹槽17等间距分布，限位销15的轴线沿着支撑轴A1的直径方向，所述支撑轴A1上加工有轴向孔，所述滑杆14插装在轴向孔内，滑杆14上和限位销15上均加工有相互配合的斜面16，滑杆14轴向移动时，所有限位销15在所述斜面16的作用下沿径向移动；所述滑杆14由推拉式电磁铁驱动，也可以手动驱动。当滑杆14在图3所示的状态下向左滑动时，滑杆14对限位销15的限位作用解除，此时，位于滚筒11内外两侧的限位销15在弹簧18的作用下向外弹起，从而从滚筒11的内外两侧阻碍滚筒11旋转，而位于螺纹配合区段的限位销15在滚筒11的限制下不会弹起。限位销15从螺纹槽17的槽底伸出后，滚筒11与支撑轴A1之间的螺纹传动便被阻止，从而实现对滚筒11的制动，与现有的制动机构相比这种制动机构不但结构新颖，而且工作可靠，体积小巧，有效降低了制动机构的制造成本。

[0033] 如图4所示，作为进一步的技术方案，所述螺旋绳槽12内设置有夹绳机构，其结构包括夹块A19和夹块B20，夹块A19和夹块B20均通过燕尾槽23滑动连接在所述的滚筒11上且两条燕尾槽23的长度方向的夹角为锐角，夹块A19和夹块B20通过螺钉21安装在滚筒11上，夹块A19和夹块B20在弹簧18作用下保持远离滚筒11轴线的运动趋势。当牵引绳13靠向螺旋绳槽12时，夹绳机构可自动将牵引绳13夹紧，当牵引绳13远离螺旋绳槽12时，夹绳机构可自动将牵引绳13释放，这样做可以有效增加牵引绳13与螺旋绳槽12之间的摩擦力。