專利名稱：深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳動裝置領(lǐng)域，特別是涉及一種將壓力平衡裝置、分流承壓止推裝置和柔性聯(lián)軸裝置連成一個整體，軸向力用彈簧分流，能承受巨大軸向力的深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在石油生產(chǎn)領(lǐng)域中，采油使用的設(shè)備早期都使用地面的動力設(shè)備，通過柱塞泵和管件，將原油從幾千米深的井底抽出，由于此種設(shè)備功率損失很大，效率低，以后逐漸發(fā)展為用井下潛油離心泵采油，將動力直接放在井下，由于動力緊靠在離心泵附近，因此功率損失輕微，采油效率比地面驅(qū)動高許多。但是潛油離心泵只能使用在原油粘度相當(dāng)?shù)?，而且含沙量很少的場合，如果原油粘度較高或者含沙量較多，離心泵就無法使用，必須采用螺桿泵代替離心泵。但螺桿泵必須使用減速機(jī)將電動機(jī)的高轉(zhuǎn)速降低為螺桿泵需要的低轉(zhuǎn)速，同時(shí)將輸出扭矩加大，再用柔性傳動機(jī)構(gòu)將減速機(jī)的圍繞軸心的迴轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給螺桿泵的既有迴轉(zhuǎn)運(yùn)動又有擺動的轉(zhuǎn)子。因此，柔性傳動機(jī)構(gòu)是螺桿泵必不可少的重要組件。目前普遍使用的柔性傳動機(jī)構(gòu)有用蒙耐爾合金制造的可以彎曲的傳動軸，有用銷子在滑槽中滑動的萬向軸，還有用鋼球和凹槽來處理偏擺運(yùn)動的結(jié)構(gòu)。然而所有這些結(jié)構(gòu)都存在各不相同的缺點(diǎn)；用蒙耐爾合金制造的可以彎曲的傳動軸由于本身不斷反復(fù)進(jìn)行多次彎曲，功率損失很大，而且存在相當(dāng)大的橫向力，對整體機(jī)構(gòu)不利；用銷子在滑槽中滑動的萬向軸，由于銷子和滑槽之間的接觸應(yīng)力很高，磨損相當(dāng)嚴(yán)重；用鋼球和凹槽來處理偏擺運(yùn)動的結(jié)構(gòu)，主要靠鋼球和凹槽之間的間隙來適應(yīng)傳動軸的回轉(zhuǎn)和擺動的矛盾，然而鋼球和凹槽之間完全是點(diǎn)接觸，由此產(chǎn)生的巨大接觸應(yīng)力更容易造成零件的損壞。以上所有聯(lián)軸器的共同缺點(diǎn)是難以承受螺桿泵在工作中產(chǎn)生的巨大軸向力，不僅結(jié)構(gòu)本身很難承受，就是專門為承擔(dān)此軸向力而設(shè)計(jì)的止推軸承，由于全部傳動機(jī)構(gòu)直徑小，無法采用承載能力大的軸承，只能采用適合傳動機(jī)構(gòu)直徑相對小的軸承，由于承載力不夠，往往因止推軸承損壞造成整體系統(tǒng)破壞，這是目前普遍存在的問題；特別是目前適合離心泵開采的含沙量極低的稀油愈來愈少，需要用螺桿泵開采的含沙量高、粘度高的稠油必然成為今后的主攻方向，軸向力大的問題就提到議事日程上來了。現(xiàn)有技術(shù)的傳動機(jī)構(gòu)是壓力平衡器與聯(lián)軸器均為獨(dú)立設(shè)備，形式有多種多樣，可任意搭配。工作中螺桿泵產(chǎn)生的巨大軸向力不分流，全部加載在一個止推軸承上。因此目前傳動機(jī)構(gòu)中的止推軸承極容易損壞，壽命很低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種將壓力平衡裝置、分流承壓止推裝置和柔性聯(lián)軸裝置連成一個整體，軸向力用彈簧分流，能承受巨大軸向力的深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是本實(shí)用新型深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)，包括位于下部的壓力平衡裝置、位于上部的柔性聯(lián)軸裝置， 壓力平衡裝置包括裝在第I外殼內(nèi)，兩端由徑向軸承支撐的第I傳動軸；裝在第I傳動軸上部的止推軸承；設(shè)在第I傳動軸上端部的軸頭承壓板；第I傳動軸上端通過上花鍵套與第II傳動軸下端連接，第I傳動軸下端通過下花鍵套與減速機(jī)輸出軸連接；柔性聯(lián)軸裝置包括裝在第III外殼內(nèi)，由兩個徑向軸承支撐的輸入軸、裝在第IV 外殼內(nèi)，下端通過萬向節(jié)與輸入軸連接的萬向軸、通過另一個萬向節(jié)與萬向軸上端連接的輸出軸；深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)還包括連接在壓力平衡裝置與柔性聯(lián)軸裝置中間的分流承壓止推裝置；在壓力平衡裝置中設(shè)在第I傳動軸上端部的軸頭承壓板與分流承壓止推裝置的第II傳動軸下端面之間留有間隙；分流承壓止推裝置包括裝在第II外殼內(nèi)，且連接在第I傳動軸上端的第II傳動軸；裝在第II傳動軸上的止推軸承、止推軸承上方的彈簧、彈簧上方的彈簧壓板，彈簧壓板被第II傳動軸上的軸臺擋?。坏贗I傳動軸上端通過第II花鍵套連接的第III傳動軸；裝在第II花鍵套外的止推軸承和止推軸承上方的彈簧及彈簧壓板，彈簧壓板被第III傳動軸上的軸臺擋?。坏贗II傳動軸上端通過第III花鍵套與柔性聯(lián)軸裝置的輸入軸連接，根據(jù)軸向力的大小，增減分流承壓止推裝置的數(shù)量；柔性聯(lián)軸裝置還包括裝在輸入軸下部的止推軸承、軸承壓套、軸承壓套上方的彈簧、彈簧壓板；設(shè)在輸入軸上部的機(jī)械密封。所述的分流承壓止推裝置和柔性聯(lián)軸裝置中的彈簧是螺旋彈簧、環(huán)形彈簧或碟形彈簧。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本實(shí)用新型可以承受相當(dāng)巨大的軸向力，還可以根據(jù)不同的軸向力調(diào)整分流承壓止推裝置的數(shù)量，使其與螺桿泵產(chǎn)生的軸向力相適應(yīng)。2、還能承受相當(dāng)大的環(huán)境壓力，使柔性傳動機(jī)構(gòu)內(nèi)部的壓力自動與井下壓力平衡，保證各處密封不因兩端壓差過大而損壞。3、該柔性傳動機(jī)構(gòu)具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高，壽命長，且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，生產(chǎn)成本相對較低的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型的壓力平衡裝置結(jié)構(gòu)剖面圖；圖3是本實(shí)用新型的分流承壓止推裝置結(jié)構(gòu)剖面圖；圖4是本實(shí)用新型的柔性聯(lián)軸裝置下半部結(jié)構(gòu)剖面圖；圖5是本實(shí)用新型的柔性聯(lián)軸裝置上半部結(jié)構(gòu)剖面圖。附圖中主要部件符號說明1 自動壓力平衡裝置2 分流承壓止推裝置3 柔性聯(lián)軸裝置4 下花鍵套5 徑向軸承6 第I傳動軸7:第I外殼8:止推軸承9:上花鍵套[0025] 10 軸頭承壓板
11 第II傳動軸 14 上接頭
12 下接頭 15 軸承壓板 18 彈簧13:中間接頭16 連通孔19 彈簧壓板22 輸入軸25:內(nèi)凸臺28:隔離套31 軸承壓套34:萬向節(jié)37 輸出軸40 膠囊套管
23 第III接頭 26 第II外殼 29 第II接頭 32 第III外殼 35 第IV外殼 38 下膠囊座 41 上膠囊座。
17 長膠囊 20 第III傳動軸
30:第IV接頭 33 機(jī)械密封 36 萬向軸 39:輸出接頭
21:第III花鍵套 M 第II花鍵套 27 下部軸承壓板
具體實(shí)施方式
以下參照附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型將壓力平衡裝置、分流承壓止推裝置和柔性聯(lián)軸裝置連成一個整體。由于本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)非常細(xì)長，無法畫在一張圖紙上，因此分別畫出各部分，又將柔性聯(lián)軸裝置分成下半部和上半部分別畫出。圖1是本實(shí)用新型深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本實(shí)用新型由壓力平衡裝置1、連接在壓力平衡裝置上端的分流承壓止推裝置2和連接在分流承壓止推裝置上端的柔性聯(lián)軸裝置3共三部分構(gòu)成。圖2是本實(shí)用新型的壓力平衡裝置結(jié)構(gòu)剖面圖。本實(shí)用新型的壓力平衡裝置，如圖2所示，壓力平衡裝置1具有第I外殼7，第I外殼下端連接有下接頭12，第I外殼上端連接有中間接頭13，中間接頭上方連接有上接頭14。中間接頭用來連接第I外殼和上接頭，其目的是為了便于安裝止推軸承8，在中間接頭上還鉆出連通孔16，連通孔使后面將要敘述到的長膠囊17外表面與外部井液聯(lián)通。第I外殼內(nèi)裝有兩端由徑向軸承5支撐的第I傳動軸6，第I傳動軸下端通過下花鍵套4與減速機(jī)輸出軸連接，第I傳動軸上端由上花鍵套9與第II傳動軸11連接。上花鍵套將第I傳動軸的廻轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給上面的第II傳動軸。第II傳動軸是分流承壓止推裝置下部的傳動軸。第I傳動軸上部的中間接頭凸臺上裝有止推軸承8、軸承壓板15，第I傳動軸設(shè)有軸臺擋住軸承壓板。軸承壓板上鉆有斜孔，機(jī)油可通過斜孔流到上部空間，通過該軸承壓板將軸向力均勻分布到止推軸承8上。在第I傳動軸上端部裝有軸頭承壓板10，軸頭承壓板用來承受上部傳動軸傳來的軸向力，以免巨大的軸向力將花鍵壓壞。該軸頭承壓板與第II傳動軸下端面之間留有間隙 Y。Y的大小要根據(jù)具體工作情況來計(jì)算，使其達(dá)到最佳效果。在第I傳動軸的外面通過膠囊套管40、下膠囊座38和上膠囊座41安裝有長膠囊 17，其功用是將外部井液和內(nèi)部潤滑油隔開，并將外部壓力傳遞給潤滑油，使?jié)櫥途哂泻屯獠烤合嗤膲毫?，因此在各處密封的?nèi)外兩端形成完全相同的壓力，不存在壓力差，各處密封僅僅將內(nèi)外液體隔開，不致因壓力差大而過快損壞。圖3是本實(shí)用新型的分流承壓止推裝置結(jié)構(gòu)剖面圖。分流承壓止推裝置連接在自動壓力平衡裝置上方。本實(shí)用新型的分流承壓止推裝置，如圖3所示，分流承壓止推裝置2，具有第II外殼沈，第II外殼下端連接有第II接頭四，第II外殼上端連接有第III接頭23。第II接頭下端與壓力平衡裝置的上接頭14連接，第III接頭上端與柔性聯(lián)軸裝置的第IV接頭30 連接。第II外殼內(nèi)裝有第II傳動軸11，第II傳動軸下端伸入第II接頭內(nèi)，第II外殼內(nèi)還裝有第III傳動軸20，其上部伸入第III接頭內(nèi)。第II傳動軸中部安裝有2個徑向軸承5，以保持第II傳動軸的穩(wěn)定性，2個徑向軸承由隔離套隔開。第II傳動軸上，在上方徑向軸承上面依次裝有下部軸承壓板27、止推軸承8、彈簧 18和彈簧壓板19。這里的彈簧壓板19由第II傳動軸上的軸臺擋住，彈簧壓板使第II傳動軸上的部分軸向力均勻傳遞給彈簧。下部軸承壓板把從止推軸承傳來的軸向力向下傳遞給第II接頭。第II傳動軸上端通過第II花鍵套M連接著第III傳動軸20，第II傳動軸頂端連接有軸頭承壓板。在第II花鍵套外裝有止推軸承8、彈簧18和裝在彈簧上方的彈簧壓板 19。止推軸承8座落于第II外殼上的內(nèi)凸臺25上。同樣，彈簧壓板由第III傳動軸上的軸臺擋住。第III傳動軸上端通過第III花鍵套21與輸入軸22連接，第III傳動軸頂端也設(shè)有軸頭承壓板。上述裝在第II傳動軸上的彈簧壓板將部分軸向力均勻傳遞給彈簧18，彈簧受力時(shí)產(chǎn)生小的形變和大的彈力，把一部分軸向力傳遞給止推軸承8，并通過止推軸承8、下部軸承壓板27、隔離套28和徑向軸承5將該力傳遞給第II接頭四。上述裝在第II花鍵套外的彈簧壓板將第III傳動軸上的一部分軸向力均勻傳遞給彈簧，再通過彈簧、止推軸承、第II外殼的內(nèi)凸臺25將這部分軸向力傳遞給第II外殼。上述彈簧可采用任何具有足夠彈力的彈簧，其中包括軸向尺寸短的環(huán)形彈簧和碟型彈簧。應(yīng)用本實(shí)用新型時(shí)，若軸向力過大，還可以增加分流承壓止推裝置的數(shù)量，以便分擔(dān)更多的軸向力。圖4是本實(shí)用新型的柔性聯(lián)軸裝置下半部結(jié)構(gòu)剖面圖；圖5是本實(shí)用新型的柔性聯(lián)軸裝置上半部結(jié)構(gòu)剖面圖。由于柔性聯(lián)軸裝置結(jié)構(gòu)很長，無法畫在一張圖紙上，因此將其分成下半部和上半部各畫在一張圖紙上。本實(shí)用新型的柔性聯(lián)軸裝置3，如圖4、圖5所示，柔性聯(lián)軸裝置的下半部下端連接在分流承壓止推裝置的上方，柔性聯(lián)軸裝置的下半部上端與柔性聯(lián)軸裝置的上半部連接。柔性聯(lián)軸裝置具有第III外殼32，第III外殼下端連接有第IV接頭30，第IV接頭與分流承壓止推裝置的第III接頭23連接，第III外殼上端與第IV外殼35連接，第IV 外殼上端連接輸出接頭39。第III外殼27內(nèi)裝有輸入軸22，在第IV接頭上面的輸入軸上依次裝有止推軸承 8、軸承壓套31、彈簧18和彈簧壓板19。[0059]在輸入軸上部設(shè)有機(jī)械密封33。本實(shí)用新型的機(jī)械密封是設(shè)在整套傳動機(jī)構(gòu)的上部，它對下方的柔性聯(lián)軸裝置、分流承壓止推裝置和壓力平衡裝置均能起到密封作用。這與其他設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是不同的，其他設(shè)計(jì)中是將機(jī)械密封放在整套傳動機(jī)構(gòu)的下部，只起到密封一部分結(jié)構(gòu)的作用。機(jī)械密封上的動圈和靜圈均由高硬度的耐磨材料制成，將含沙量高的井液和內(nèi)部潤滑油隔開，機(jī)械密封是標(biāo)準(zhǔn)件。輸入軸上端通過萬向節(jié)34與萬向軸36連接，萬向軸裝在在第IV外殼內(nèi)。萬向軸上端通過另一個萬向節(jié)連接著輸出軸37。輸出軸上端與進(jìn)口段中間軸連接。輸入軸由兩套徑向軸承5支撐，使輸入軸保持在中心位置。上述軸承壓套31把從彈簧18傳來的部份軸向力傳遞給止推軸承8，再通過止推軸承將此軸向力傳遞給第IV接頭。上述彈簧可采用任何具有足夠彈力的彈簧，其中包括軸向尺寸短的環(huán)形彈簧和碟形彈簧。采用環(huán)形彈簧或碟型彈簧時(shí)，當(dāng)輸入軸受壓，該彈簧產(chǎn)生很小的變形量和很大的彈力，這部份彈力可以很方便地根據(jù)彈簧的數(shù)量、組裝方式和壓縮程度獲得需要的大小，此分力通過止推軸承傳遞給第IV接頭，剩下的力再由下面分流承壓止推裝置的彈簧和止推軸承分開承擔(dān)，這樣就可以把巨大的軸向力分成若干個小的分力，分別由相應(yīng)的止推軸承來承擔(dān)，如果分開后每個分力仍然大，止推軸承仍承擔(dān)不了，還可以增加分流承壓止推裝置的數(shù)量，這樣，任何大的軸向推力都可以輕易地分成若干個小的分力，由相應(yīng)的止推軸承來承擔(dān)了。上述輸出接頭的下端與第IV外殼連接，上端與螺桿泵的進(jìn)口段中間軸連接，將柔性聯(lián)軸裝置的輸出軸與螺桿泵的轉(zhuǎn)子連接起來，驅(qū)動螺桿泵工作。上述的分流承壓止推裝置和柔性聯(lián)軸裝置中的彈簧可以采用壓縮彈簧、環(huán)形彈簧或蝶形彈簧。在本機(jī)構(gòu)中一共有6根軸，其他所有的軸都必須連接緊密，不得留有間隙，唯獨(dú)在壓力平衡裝置的軸頭承壓板與第II傳動軸下端面之間留有間隙Y，使上面的全部軸在軸向力驅(qū)動下向下移動，從而壓縮各部彈簧，產(chǎn)生反彈力，抵消大部分軸向力，當(dāng)兩軸接觸時(shí)，彈簧壓縮終止，此時(shí)剩余的力，必須小于止推軸承所能承受的力，因此Y的大小要根據(jù)具體工作情況來計(jì)算，使其達(dá)到最佳效果。本專利在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須根據(jù)工作情況進(jìn)行計(jì)算，保證各部份零件，特別是止推軸承，能夠達(dá)到必須的壽命要求。所用的彈簧，只要在小的壓縮變形下能產(chǎn)生足夠大彈力的彈簧都可以用，例如環(huán)形彈簧和碟型彈簧均可在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況決定。
權(quán)利要求1.一種深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)，包括位于下部的壓力平衡裝置、位于上部的柔性聯(lián)軸裝置，壓力平衡裝置包括裝在第I外殼內(nèi)，兩端由徑向軸承支撐的第I傳動軸；裝在第I傳動軸上部的止推軸承；設(shè)在第I傳動軸上端部的軸頭承壓板；第I傳動軸上端通過上花鍵套與第II傳動軸下端連接，第I傳動軸下端通過下花鍵套與減速機(jī)輸出軸連接；柔性聯(lián)軸裝置包括裝在第III外殼內(nèi)，由兩個徑向軸承支撐的輸入軸、裝在第IV外殼內(nèi)，下端通過萬向節(jié)與輸入軸連接的萬向軸、通過另一個萬向節(jié)與萬向軸上端連接的輸出軸；其特征是深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)還包括連接在壓力平衡裝置(1)與柔性聯(lián)軸裝置(3)中間的分流承壓止推裝置O)；在壓力平衡裝置中設(shè)在第I傳動軸(6)上端部的軸頭承壓板(10)與分流承壓止推裝置的第II傳動軸(11)下端面之間留有間隙(Y)；分流承壓止推裝置( 包括裝在第II外殼位6)內(nèi)，且連接在第I傳動軸上端的第II 傳動軸；裝在第II傳動軸上的止推軸承(8)、止推軸承上方的彈簧(18)、彈簧上方的彈簧壓板(19)，彈簧壓板被第II傳動軸上的軸臺擋?。坏贗I傳動軸上端通過第II花鍵套04)連接的第III傳動軸OO)；裝在第II花鍵套外的止推軸承(8)和止推軸承上方的彈簧(18) 及彈簧壓板(19)，彈簧壓板被第III傳動軸上的軸臺擋??；第III傳動軸上端通過第III花鍵套與柔性聯(lián)軸裝置的輸入軸0 連接，根據(jù)軸向力的大小，增減分流承壓止推裝置的數(shù)量；柔性聯(lián)軸裝置還包括裝在輸入軸下部的止推軸承(8)、軸承壓套(31)、軸承壓套上方的彈簧(18)、彈簧壓板(19)；設(shè)在輸入軸上部的機(jī)械密封(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)，其特征是分流承壓止推裝置和柔性聯(lián)軸裝置中的彈簧是螺旋彈簧、環(huán)形彈簧或碟形彈簧。
專利摘要一種深井螺桿泵用柔性傳動機(jī)構(gòu)，包括自動壓力平衡裝置、分流承壓止推裝置和柔性聯(lián)軸裝置，自動壓力平衡裝置包括第I外殼、裝在第I傳動軸上的止推軸承、軸承壓板、軸頭承壓板；軸頭承壓板與第II傳動軸下端面之間留有間隙Y；分流承壓止推裝置包括第II外殼、裝在第II傳動軸上的止推軸承、彈簧、彈簧壓板、裝在第III傳動軸上的止推軸承、彈簧、彈簧壓板；柔性聯(lián)軸裝置包括第III外殼、第IV接頭，第IV外殼、輸入軸、裝在輸入軸上的止推軸承、軸承壓套、彈簧、機(jī)械密封、裝在第IV外殼內(nèi)的萬向軸、輸出軸。本實(shí)用新型可以承受相當(dāng)巨大的軸向力和環(huán)境壓力，并具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高，壽命長，且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，生產(chǎn)成本相對較低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F04B53/00GK201963533SQ20112008270
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者楊天博 申請人:楊天博