[發明專利]一種直線電機直驅抽油機

在審

• 申請號: 201410229797.2
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104047577A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 汪旭東;許寶玉;封海潮;許孝卓
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;H02K41/02
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張春

技術領域

本發明屬于石油、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

抽油機是石油、天然氣、煤層氣開采的重要設備，要求其能在各種環境和氣候條件下長期高效穩定運行。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、中間環節多、系統效率低下等問題。針對這些問題，圍繞高效節能的主題，出現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，未能根本上發揮直線電機驅動的潛力。

發明內容

為了解決現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。

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。

所述機架與直線電機的動子之間設置制動裝置。

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。

所述機架的上部設置限位開關。

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1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1固定安裝。

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。

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1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。

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，導向段可設置滑動軸承，并可采用油、脂潤滑。

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。

本發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。

該抽油機采用直線電機直接驅動，配合彈簧儲能器，取消了傳統抽油機的中間傳動和機械換向環節、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，方便實現更大的沖程和提升力；沖程、沖次調節方便，移植性好，便于實現整機模塊化設計、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。與傳統帶配重抽油機和無配重直線電機抽油機相比，本發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。

與本發明采用的單級彈簧儲能器直線電機直驅抽油機相比，本發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）；