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一種直線電機直驅抽油的制造方法

文檔序號:7383657閱讀:190來源:國知局
一種直線電機直驅抽油的制造方法
【專利摘要】一種直線電機直驅抽油機,屬于石油、天然氣、煤層氣抽取設備領域,包括機架(2)以及設置在機架(2)上的直線電機驅動裝置,直線電機動子(5)設置抽油桿連接器。該抽油機采用直線電機直接驅動,配合多級彈簧儲能器,取消了傳統(tǒng)抽油機的中間傳動和機械換向環(huán)節(jié)、彈橈性件及配重,提高了懸點精度,整機結構簡單;沖程、沖次調節(jié)方便,移植性好,便于實現(xiàn)整機模塊化設計,能量轉化利用率更高,可靠性、壽命和整機效率大幅提升。
【專利說明】一種直線電機直驅抽油機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油、天然氣、煤層氣抽取設備領域,具體為使用單級和多級可伸縮彈簧儲能器的直線電機直驅抽油機。

【背景技術】
[0002]抽油機是石油、天然氣、煤層氣開采的重要設備,要求其能在各種環(huán)境和氣候條件下長期高效穩(wěn)定運行。目前常用的抽油機有兩種類型,可分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機。游梁式抽油機是當前應用的主力機型,但其存在速度不均勻程度大、啟動轉矩大、平衡效果差、沖程和沖次難以調節(jié)、中間環(huán)節(jié)多、系統(tǒng)效率低下等問題。針對這些問題,圍繞高效節(jié)能的主題,出現(xiàn)了諸如鏈條式抽油機、立式滾筒抽油機、皮帶抽油機、直線電機抽油機等無游梁抽油機機型,雖在一定程度上得以應用,但并未從根本上解決問題,效果欠佳;其中現(xiàn)有的直線電機抽油機,其動子仍然由鋼絲繩繞過滑輪即天輪驅動抽油桿,且采用天平配重平衡的方式,結構復雜,整機壽命短于游梁式抽油機、效率較低及安全性較差,未能根本上發(fā)揮直線電機驅動的潛力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有直線電機抽油機由于鋼絲繩繞過天輪驅動抽油桿而造成的維修周期短、效率較低、結構復雜及安全性較差等技術問題,本發(fā)明提供一種直線電機直驅抽油機,包括機架2以及設置在機架2上的直線電機驅動裝置,其特征在于:直線電機動子5設置抽油桿連接器12。
[0004]所述的直線電機驅動裝置,包括直線電機定子、直線電機動子、安裝在直線電機動子上的滑塊或滾輪,直線電機定子沿機架的正面敷設固定,直線電機動子與直線電機定子表面平行并保持固定氣隙,使直線電機動子與直線電機定子能夠無接觸的相對運動;直線電機動子的定位導向裝置由滑塊和直線導軌或輪軌方式完成,滑塊沿直線導軌運動,或滾輪沿直線軌道運動,保證直線電機動子與直線電機定子之間的運動氣隙。
[0005]所述機架與直線電機的動子之間設置制動裝置。
[0006]所述制動裝置,為機架的兩個側面沿豎直方向各設置一條制動軌,作為制動器的制動軌,制動器與直線電機動子固定。
[0007]所述機架的上部設置限位開關。
[0008]所述直線電機動子設置抽油桿連接器,直線電機動子固定在動子安裝板5a上,動子安裝板5a與動子基座3固定,動子基座3上設置抽油桿連接器;所述制動器與直線電機動子基座3固定安裝,制動軌與機架基座I固定安裝,或者制動軌與動子基座3固定安裝,制動器與機架基座I固定安裝。
[0009]所述直線電機的動子通過動子基座3與多級彈簧儲能器4鉸接連接。
[0010]所述多級彈簧儲能器,為多級彈簧儲能器4的底部安裝在機架基座I上或者安裝在機架頂部,多級彈簧儲能器的頂部與動子基礎固定連接。
[0011]所述多級彈簧儲能器為多級螺旋彈簧儲能器,由固定套筒4a,分級可伸縮套筒4b,彈簧4c,以及導向定位段4d構成,固定套筒4a固定在基座上,位于最頂部的分級可伸縮套筒4b與平臺的底部相連,固定套筒4a、分級可伸縮套筒4b內(nèi)部均安裝彈簧4c?;蛘撸诜旨壙缮炜s套筒4b的外柱面安裝彈簧4c。為提高多級可伸縮彈簧儲能器壽命,導向段可設置滑動軸承,并可采用油、脂潤滑。
[0012]所述多級彈簧儲能器4為多級氣壓彈簧儲能器,由多級活塞,固定連接件,氣室構成;各級活塞與各級的固定連接件相連,各級活塞可在各級的氣室中運動,利用氣體的壓縮和釋放實現(xiàn)儲能。其與機架基座和動子基座的連接方式與上述多級機械彈簧儲能器相同。
[0013]本發(fā)明取消了原有抽油機如毛辮子、鋼絲繩、皮帶等彈性件或橈性件連接、采用直接平衡的方式從而取消了現(xiàn)有無游梁式抽油機的換向裝置天輪,進一步提高了抽油機的效率,降低了抽油機的高度和重量,提高了抽油機的壽命、可靠性及安全性。
[0014]該抽油機采用直線電機直接驅動,配合彈簧儲能器,取消了傳統(tǒng)抽油機的中間傳動和機械換向環(huán)節(jié)、彈/橈性件及配重,提高了懸點精度,減小了整機重量,整機結構簡單,可靠性、壽命和整機效率大幅提升;同時,通過增加直線電機和多級伸縮彈簧儲能器的級數(shù),方便實現(xiàn)更大的沖程和提升力;沖程、沖次調節(jié)方便,移植性好,便于實現(xiàn)整機模塊化設計、制造、安裝、調試等。此外,可通過對多級伸縮彈簧儲能器的預緊,增加彈簧儲存的能量,減小無配重工況下直線電機的功率。與傳統(tǒng)帶配重抽油機和無配重直線電機抽油機相比,本發(fā)明的帶多級可伸縮彈簧儲能器的直線電機直驅抽油機還有一個顯著優(yōu)點:無鋼絲繩皮帶斷裂、動子意外墜落帶來的嚴重沖擊和危險,安全性顯著提高,能量轉化利用率更高。
[0015]與本發(fā)明采用的單級彈簧儲能器直線電機直驅抽油機相比,本發(fā)明采用的多級彈簧儲能器直線電機直驅抽油機具有如下優(yōu)點:
1、在同樣變形的條件下,減小了彈簧儲能器的總高度,減小了彈簧的中徑(幾何尺寸);
2、設計時便于控制彈簧的剛度,同樣的彈簧變形,恢復力(承載力)更大;
3、易于采用不同剛度、不同長度、不同中徑多級彈簧組成任意多級彈簧儲能器,沖程易于調整,抽油機動態(tài)性能更易于控制;
4、便于實現(xiàn)整機模塊化設計,降低了制造成本。
[0016]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例立體結構示意圖;
圖2為本發(fā)明實施例的正視圖;
圖3為本發(fā)明實施例的側視圖;
圖4為本發(fā)明實施例的俯視圖;
圖5 Ca)為本發(fā)明實施例的多級伸縮彈簧儲能器結構示意圖;
圖5 (b)為本發(fā)明實施例的一級伸縮彈簧儲能器立體結構示意圖;
圖5 (c)為圖5 (b)的剖視圖;
圖6為本發(fā)明實施例結構示意圖;
圖7為本發(fā)明實施例結構示意圖;
圖8為本發(fā)明實施例結構示意圖; 圖9為本發(fā)明實施例結構示意圖;
圖10 (a)為多級伸縮氣體彈簧儲能器立體結構示意圖;
圖10 (b)為圖10 Ca)的剖視圖;
圖11 (a)為本發(fā)明實施例的多級伸縮彈簧儲能器外置彈簧結構的示意圖;
圖11 (b)為本發(fā)明實施例的多級伸縮彈簧儲能器外置彈簧結構的剖視圖。
[0018]附圖中:1.機架基座,2.機架,3.動子基座,4.多級伸縮彈簧儲能器,4a.固定套筒,4b.分級可伸縮套筒,4c.彈簧,4d.導向定位段,5.直線電機動子,5a.動子安裝板,
6.直線電機定子,7.直線導軌,8.滑塊,9.制動器,10.制動軌,11.限位開關,12.抽油桿連接器,13.抽油桿,14.活塞,15.固定連接件,16.氣室。

【具體實施方式】
[0019]以下內(nèi)容是結合附圖對本發(fā)明作的詳細說明,而不應被理解為是對本發(fā)明的限定。
[0020]本發(fā)明的一種直線電機直驅抽油機實施例1,如圖1、圖2、圖3、圖4所示,主要包括機架基座1、機架2、動子基座3、多級伸縮彈簧儲能器4、直線電機驅動裝置、定位導向裝直、制動裝直,抽油桿連接器12、抽油桿13。
[0021]機架基座I固定在地面上,機架2沿豎直方向安裝在機架基座I上,機架2的正面安裝直線電機驅動裝置的直線電機定子6和直線導軌7。機架2的兩個側面沿豎直方向各設置一條制動軌10,作為制動器9的制動軌。多級伸縮彈簧儲能器4的底部安裝在機架基座I上,多級伸縮彈簧儲能器4的頂部與動子基座3相連。機架2的最上部設置限位開關11,用于限位,防止過沖。當然,多級伸縮彈簧儲能器4也可以由現(xiàn)有技術的其它儲能器代替。
[0022]對于大家公知的直線電機,一般定義:有電樞繞組的一側稱為直線電機初級,有磁體或者感應板的一側稱為直線電機次級,還定義:運動部分為直線電機動子,固定部分為直線電機定子。直線電機的工作原理為:直線電機初級繞組中通入電流,產(chǎn)生一個可以相對磁體或者感應板運動的行波磁場,該行波磁場與次級同步運動,進而帶動直線電機動子做直線運動。
[0023]本發(fā)明所述的直線電機驅動裝置由直線電機定子6、直線電機動子5、安裝在直線電機動子上的滑塊8組成。直線電機定子6沿機架2的正面敷設固定;直線電機動子5與直線電機定子6表面平行并保持固定氣隙,使直線電機動子5與直線電機定子6之間能夠無接觸的相對運動。直線電機動子5的定位導向裝置由滑塊8和直線導軌7完成,滑塊8沿直線導軌7運動,保證直線電機動子5與直線電機定子6之間的運動氣隙。所述定位導向裝置可以是輪軌導向定位方式。
[0024]本發(fā)明的一種直線電機直驅抽油機,所述的直線電機驅動裝置采用直線電機次級運動、初級固定的布置方式,或者采用直線電機初級運動、次級固定的布置方式。所述直線電機驅動裝置可以采用平板式或者圓筒式結構型式。此外,直線電機驅動裝置可為兩組或多組直線電機,并將制動軌10設置于兩組或多組直線電機定子之間。
[0025]本發(fā)明的一種直線電機直驅抽油機的運動部分主要由動子基座3、多級伸縮彈簧儲能器4、直線電機動子5、鉗式制動器9組成。直線電機動子5安裝在動子安裝板5a上。動子安裝板5a與動子基座3相連。所述多級伸縮彈簧儲能器4為單級或多級結構,如圖5所示,由固定套筒4a,分級可伸縮套筒4b,彈簧4c,以及導向定位段4d構成,固定套筒4a固定在機架基座I上,位于最頂部的分級可伸縮套筒4b與動子基座3的底部相連,固定套筒4a、分級可伸縮套筒4b內(nèi)部均安裝彈簧4c。上述多級伸縮彈簧儲能器4為內(nèi)置彈簧結構,其也可以配置為外置彈簧結構,如圖11所示,彈簧4c與分級套筒4a軸線同心放置,彈簧4c位于分級套筒4a的外圓面,工作原理與內(nèi)置結構的多級伸縮彈簧儲能器相同。制動器9固定在動子基座3上,作用于制動軌10。抽油桿連接器12與動子基座3的底部相連,抽油桿13接在抽油桿連接器12上。
[0026]所述彈簧儲能器4不局限于機械彈簧,也可以是氣體、永磁等其它種類的彈簧。如圖10所示為多級伸縮氣體彈簧儲能器實施例,由多級活塞14,固定連接件15,氣室16構成。各級活塞14與各級的固定連接件15相連,第一級固定連接件15固定在機架基座I上,各級活塞14可在各級的氣室16中運動,利用氣體的壓縮和釋放實現(xiàn)儲能。
[0027]本發(fā)明的一種直線電機直驅抽油機,通過固定在機架2上的供電電纜、供電軌接觸方式或者供電軌無接觸方式提供直線電機、動子基座3所需的電源。
[0028]如圖6所示,多級伸縮彈簧儲能器4布置于機架2的頂部。其余同實施例1。
[0029]如圖6所示,多級伸縮彈簧儲能器4對稱布置于動子基座3的兩側。
[0030]如圖7所示,所述機架2、多級伸縮彈簧儲能器4、直線電機驅動裝置、定位導向裝置、制動裝置,對稱布置。所述抽油桿連接器12連接于平臺3的底部,抽油桿13與抽油桿連接器12相連。如圖9所示,抽油桿連接器12布置于多級伸縮彈簧儲能器4的中心位置,并與位于多級伸縮彈簧儲能器4頂端的分級可伸縮套筒4b固定連接。
[0031 ] 上述實施例的技術方案,優(yōu)先采用多級彈簧儲能器。
[0032] 上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點,其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施,并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾,都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種直線電機直驅抽油機,包括機架(2)以及設置在機架(2)上的直線電機驅動裝置,其特征在于:直線電機動子(5)設置抽油桿連接器(12)。
2.如權利要求1所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述的直線電機驅動裝置,包括直線電機定子(6)、直線電機動子(5)、安裝在直線電機動子上的滑塊(8),直線電機定子(6)沿機架(2)的正面敷設固定,直線電機動子(5)與直線電機定子(6)表面平行并保持固定氣隙,使直線電機動子(5)與直線電機定子(6)之間能夠無接觸的相對運動;直線電機動子(5)的定位導向裝置由滑塊(8)和直線導軌(7)完成,滑塊(8)沿直線導軌(7)運動,保證直線電機動子(5)與直線電機定子(6)之間的運動氣隙。
3.如權利要求2所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述機架(2)與直線電機動子(5)之間設置制動裝置。
4.如權利要求3所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述制動裝置,為機架(2)的兩個側面沿豎直方向各設置一條制動軌(10),作為制動器(9)的制動軌,制動器(9)與直線電機動子(5)固定。
5.如權利要求1所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述直線電機動子(5)設置抽油桿連接器(12),直線電機動子(5)固定在動子安裝板(5a)上,動子安裝板(5a)與動子基座(3)固定,動子基座(3)設置抽油桿連接器(12);所述制動器(9)與直線電機動子(5)固定,為制動器(9 )與動子基座(3 )固定,或者制動軌與動子基座3固定安裝,制動器與機架基座I固定安裝。
6.如權利要求5所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:直線電機驅動裝置為兩組直線電機,制動軌(10)設置于兩組直線電機定子之間。
7.如權利要求1-6之一所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述直線電機動子(5)與多級彈簧儲能器連接。
8.如權利要求7所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述直線電機動子(5)與多級彈簧儲能器連接,多級彈簧儲能器(4)的底部安裝在機架基座(I)上或者倒置安裝在機架(2)頂部基座上,多級彈簧儲能器(4)的頂部與動子基座(3)鉸接。
9.如權利要求8所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述多級彈簧儲能器為多級螺旋彈簧儲能器,由固定套筒(4a),分級可伸縮套筒(4b),彈簧(4c),以及導向定位段(4d)構成,固定套筒(4a)固定在機架基座(I)上,位于最頂部的分級可伸縮套筒(4b)與動子基座(3)的底部相連,固定套筒(4a)、分級可伸縮套筒(4b)內(nèi)部均安裝彈簧(4c),或者,在分級可伸縮套筒4b的外柱面安裝彈簧4c。
10.如權利要求8所述直線電機直驅抽油機,其特征在于:所述多級彈簧儲能器為多級氣壓彈簧儲能器,由多級活塞(14),固定連接件(15),氣室(16)構成;各級活塞(14)與各級的固定連接件(15)相連,第一級固定連接件(15)固定在機架基座(I)上或倒置安裝在動子基座(3)上,各級活塞(14)在各級的氣室(16)中運動。
【文檔編號】H02K41/02GK104047577SQ201410229797
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】汪旭東, 許寶玉, 封海潮, 許孝卓 申請人:河南理工大學
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