一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油的制造方法
【專利摘要】一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，屬于石油、天然氣、煤層氣抽取設(shè)備領(lǐng)域，包括機(jī)架（2）以及設(shè)置在機(jī)架（2）上的直線電機(jī)驅(qū)動裝置，直線電機(jī)動子（5）設(shè)置抽油桿連接器。該抽油機(jī)采用直線電機(jī)直接驅(qū)動，配合多級彈簧儲能器，取消了傳統(tǒng)抽油機(jī)的中間傳動和機(jī)械換向環(huán)節(jié)、彈橈性件及配重，提高了懸點精度，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單；沖程、沖次調(diào)節(jié)方便，移植性好，便于實現(xiàn)整機(jī)模塊化設(shè)計，能量轉(zhuǎn)化利用率更高，可靠性、壽命和整機(jī)效率大幅提升。
【專利說明】一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于石油、天然氣、煤層氣抽取設(shè)備領(lǐng)域，具體為使用單級和多級可伸縮彈簧儲能器的直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]抽油機(jī)是石油、天然氣、煤層氣開采的重要設(shè)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(yùn)行。目前常用的抽油機(jī)有兩種類型，可分為游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)。游梁式抽油機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用的主力機(jī)型，但其存在速度不均勻程度大、啟動轉(zhuǎn)矩大、平衡效果差、沖程和沖次難以調(diào)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(jī)、立式滾筒抽油機(jī)、皮帶抽油機(jī)、直線電機(jī)抽油機(jī)等無游梁抽油機(jī)機(jī)型，雖在一定程度上得以應(yīng)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(jī)抽油機(jī)，其動子仍然由鋼絲繩繞過滑輪即天輪驅(qū)動抽油桿，且采用天平配重平衡的方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整機(jī)壽命短于游梁式抽油機(jī)、效率較低及安全性較差，未能根本上發(fā)揮直線電機(jī)驅(qū)動的潛力。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決現(xiàn)有直線電機(jī)抽油機(jī)由于鋼絲繩繞過天輪驅(qū)動抽油桿而造成的維修周期短、效率較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及安全性較差等技術(shù)問題，本實用新型提供一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，包括機(jī)架2以及設(shè)置在機(jī)架2上的直線電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于:直線電機(jī)動子5設(shè)置抽油桿連接器12。
[0004]所述的直線電機(jī)驅(qū)動裝置，包括直線電機(jī)定子、直線電機(jī)動子、安裝在直線電機(jī)動子上的滑塊或滾輪，直線電機(jī)定子沿機(jī)架的正面敷設(shè)固定，直線電機(jī)動子與直線電機(jī)定子表面平行并保持固定氣隙，使直線電機(jī)動子與直線電機(jī)定子能夠無接觸的相對運(yùn)動；直線電機(jī)動子的定位導(dǎo)向裝置由滑塊和直線導(dǎo)軌或輪軌方式完成，滑塊沿直線導(dǎo)軌運(yùn)動，或滾輪沿直線軌道運(yùn)動，保證直線電機(jī)動子與直線電機(jī)定子之間的運(yùn)動氣隙。
[0005]所述機(jī)架與直線電機(jī)動子之間設(shè)置制動裝置。
[0006]所述制動裝置，為機(jī)架的兩個側(cè)面沿豎直方向各設(shè)置一條制動軌，作為制動器的制動軌，制動器與直線電機(jī)動子固定。
[0007]所述機(jī)架的上部設(shè)置限位開關(guān)。
[0008]所述直線電機(jī)動子設(shè)置抽油桿連接器，直線電機(jī)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(shè)置抽油桿連接器；所述制動器與直線電機(jī)動子基座3固定安裝，制動軌與機(jī)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(jī)架基座I固定安裝。
[0009]所述直線電機(jī)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(jī)架基座I上，多級彈簧儲能器的頂部與動子基座固定連接。
[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(dǎo)向定位段4d構(gòu)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)與動子基座的底部相連，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。為提高多級可伸縮彈簧儲能器壽命，導(dǎo)向段可設(shè)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(gòu)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(yùn)動，利用氣體的壓縮和釋放實現(xiàn)儲能。其與機(jī)架基座和動子基座的連接方式與上述多級機(jī)械彈簧儲能器相同。
[0013]本實用新型取消了原有抽油機(jī)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(jī)的換向裝置天輪，進(jìn)一步提高了抽油機(jī)的效率，降低了抽油機(jī)的高度和重量，提高了抽油機(jī)的壽命、可靠性及安全性。
[0014]該抽油機(jī)采用直線電機(jī)直接驅(qū)動，配合彈簧儲能器，取消了傳統(tǒng)抽油機(jī)的中間傳動和機(jī)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(jī)重量，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性、壽命和整機(jī)效率大幅提升；同時，通過增加直線電機(jī)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(diào)節(jié)方便，移植性好，便于實現(xiàn)整機(jī)模塊化設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試等。此外，可通過對多級伸縮彈簧儲能器的預(yù)緊，增加彈簧儲存的能量，減小無配重工況下直線電機(jī)的功率。與傳統(tǒng)帶配重抽油機(jī)和無配重直線電機(jī)抽油機(jī)相比，本實用新型的帶多級可伸縮彈簧儲能器的直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)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(yán)重沖擊和危險，安全性顯著提高，能量轉(zhuǎn)化利用率更聞。
[0015]與本實用新型采用的單級彈簧儲能器直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)相比，本實用新型采用的多級彈簧儲能器直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)具有如下優(yōu)點:
[0016]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)；
[0017]2、設(shè)計時便于控制彈簧的剛度，同樣的彈簧變形，恢復(fù)力(承載力)更大；
[0018]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(diào)整，抽油機(jī)動態(tài)性能更易于控制；
[0019]4、便于實現(xiàn)整機(jī)模塊化設(shè)計，降低了制造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型實施例的正視圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例的側(cè)視圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例的俯視圖；
[0024]圖5 (a)為本實用新型實施例的多級伸縮彈簧儲能器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5 (b)為本實用新型實施例的一級伸縮彈簧儲能器立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5 (C)為圖5 (b)的剖視圖；
[0027]圖6為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖9為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖10 Ca)為多級伸縮氣體彈簧儲能器立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖10 (b)為圖10 Ca)的剖視圖；
[0033]圖11 (a)為本實用新型實施例的多級伸縮彈簧儲能器外置彈簧結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0034]圖11 (b)為本實用新型實施例的多級伸縮彈簧儲能器外置彈簧結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0035]附圖中:1.機(jī)架基座，2.機(jī)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(dǎo)向定位段，5.直線電機(jī)動子，5a.動子安裝板，6.直線電機(jī)定子，7.直線導(dǎo)軌，8.滑塊，9.制動器，10.制動軌，11.限位開關(guān)，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】
[0036]以下內(nèi)容是結(jié)合附圖對本實用新型作的詳細(xì)說明，而不應(yīng)被理解為是對本實用新型的限定。
[0037]本實用新型的一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)實施例1，如圖1、圖2、圖3、圖4所示，主要包括機(jī)架基座1、機(jī)架2、動子基座3、多級伸縮彈簧儲能器4、直線電機(jī)驅(qū)動裝置、定位導(dǎo)向裝置、制動裝置，抽油桿連接器12、抽油桿13。
[0038]機(jī)架基座I固定在地面上，機(jī)架2沿豎直方向安裝在機(jī)架基座I上，機(jī)架2的正面安裝直線電機(jī)驅(qū)動裝置的直線電機(jī)定子6和直線導(dǎo)軌7。機(jī)架2的兩個側(cè)面沿豎直方向各設(shè)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(jī)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(jī)架2的最上部設(shè)置限位開關(guān)11，用于限位，防止過沖。當(dāng)然，多級伸縮彈簧儲能器4也可以由現(xiàn)有技術(shù)的其它儲能器代替。
[0039]對于大家公知的直線電機(jī)，一般定義:有電樞繞組的一側(cè)稱為直線電機(jī)初級，有磁體或者感應(yīng)板的一側(cè)稱為直線電機(jī)次級，還定義:運(yùn)動部分為直線電機(jī)動子，固定部分為直線電機(jī)定子。直線電機(jī)的工作原理為:直線電機(jī)初級繞組中通入電流,產(chǎn)生一個可以相對磁體或者感應(yīng)板運(yùn)動的行波磁場，該行波磁場與次級同步運(yùn)動，進(jìn)而帶動直線電機(jī)動子做直線運(yùn)動。
[0040]本實用新型所述的直線電機(jī)驅(qū)動裝置由直線電機(jī)定子6、直線電機(jī)動子5、安裝在直線電機(jī)動子上的滑塊8組成。直線電機(jī)定子6沿機(jī)架2的正面敷設(shè)固定；直線電機(jī)動子5與直線電機(jī)定子6表面平行并保持固定氣隙，使直線電機(jī)動子5與直線電機(jī)定子6之間能夠無接觸的相對運(yùn)動。直線電機(jī)動子5的定位導(dǎo)向裝置由滑塊8和直線導(dǎo)軌7完成，滑塊8沿直線導(dǎo)軌7運(yùn)動，保證直線電機(jī)動子5與直線電機(jī)定子6之間的運(yùn)動氣隙。所述定位導(dǎo)向裝置可以是輪軌導(dǎo)向定位方式。
[0041]本實用新型的一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，所述的直線電機(jī)驅(qū)動裝置采用直線電機(jī)次級運(yùn)動、初級固定的布置方式，或者采用直線電機(jī)初級運(yùn)動、次級固定的布置方式。所述直線電機(jī)驅(qū)動裝置可以采用平板式或者圓筒式結(jié)構(gòu)型式。此外，直線電機(jī)驅(qū)動裝置可為兩組或多組直線電機(jī)，并將制動軌10設(shè)置于兩組或多組直線電機(jī)定子之間。
[0042]本實用新型的一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)的運(yùn)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(jī)動子5、鉗式制動器9組成。直線電機(jī)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(jié)構(gòu)，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(dǎo)向定位段4d構(gòu)成，固定套筒4a固定在機(jī)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(jié)構(gòu)，其也可以配置為外置彈簧結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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。
[0043]所述彈簧儲能器4不局限于機(jī)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(gòu)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(jī)架基座I上，各級活塞14可在各級的氣室16中運(yùn)動，利用氣體的壓縮和釋放實現(xiàn)儲能。
[0044]本實用新型的一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，通過固定在機(jī)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(jī)、動子基座3所需的電源。
[0045]如圖6所示，多級伸縮彈簧儲能器4布置于機(jī)架2的頂部。其余同實施例1。
[0046]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(cè)。
[0047]如圖7所示，所述機(jī)架2、多級伸縮彈簧儲能器4、直線電機(jī)驅(qū)動裝置、定位導(dǎo)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。
[0048]上述實施例的技術(shù)方案，優(yōu)先采用多級彈簧儲能器。
[0049]上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，包括機(jī)架(2)以及設(shè)置在機(jī)架(2)上的直線電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于:直線電機(jī)動子(5)設(shè)置抽油桿連接器(12)。
2.如權(quán)利要求1所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，其特征在于:所述的直線電機(jī)驅(qū)動裝置，包括直線電機(jī)定子(6)、直線電機(jī)動子(5)、安裝在直線電機(jī)動子上的滑塊(8)，直線電機(jī)定子(6)沿機(jī)架(2)的正面敷設(shè)固定，直線電機(jī)動子(5)與直線電機(jī)定子(6)表面平行并保持固定氣隙，使直線電機(jī)動子(5)與直線電機(jī)定子(6)之間能夠無接觸的相對運(yùn)動；直線電機(jī)動子(5)的定位導(dǎo)向裝置由滑塊(8)和直線導(dǎo)軌(7)完成，滑塊(8)沿直線導(dǎo)軌(7)運(yùn)動，保證直線電機(jī)動子(5)與直線電機(jī)定子(6)之間的運(yùn)動氣隙。
3.如權(quán)利要求2所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，其特征在于:所述機(jī)架(2)與直線電機(jī)動子(5)之間設(shè)置制動裝置。
4.如權(quán)利要求3所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，其特征在于:所述制動裝置，為機(jī)架(2)的兩個側(cè)面沿豎直方向各設(shè)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(jī)動子(5)固定。
5.如權(quán)利要求1所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，其特征在于:所述直線電機(jī)動子(5)設(shè)置抽油桿連接器(12)，直線電機(jī)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(shè)置抽油桿連接器(12);所述制動器(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(jī)架基座I固定安裝。
6.如權(quán)利要求5所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，其特征在于:直線電機(jī)驅(qū)動裝置為兩組直線電機(jī)，制動軌(10)設(shè)置于兩組直線電機(jī)定子之間。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，其特征在于:所述直線電機(jī)動子(5)與多級彈簧儲能器連接。
8.如權(quán)利要求7所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，其特征在于:所述直線電機(jī)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(jī)架基座(I)上，多級彈簧儲能器(4)的頂部與動子基座(3)鉸接。
9.如權(quán)利要求8所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，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(dǎo)向定位段(4d)構(gòu)成，固定套筒(4a)固定在機(jī)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(quán)利要求8所述直線電機(jī)直驅(qū)抽油機(jī)，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(gòu)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(jī)架基座(I)上，各級活塞(14)在各級的氣室(16)中運(yùn)動。
【文檔編號】H02K41/02GK204041017SQ201420277610
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)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(xué)