專利名稱：一種電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種石油開采輸送的流體機械，涉及一種電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構。
背景技術：
單螺桿泵是一種常用的油田深井抽油設備。國內以前常見的是地面電機驅動，通過數(shù)百米或上千米的軸連接深井內的單螺桿泵。實現(xiàn)抽油運行。近年來，我國海上石油勘探和開采得到較大發(fā)展。在海面平臺上，采用地面電機驅動深井油泵十分不便。迫切需要電潛單螺桿泵來完成抽油作業(yè)。目前，我國有少數(shù)廠家生產這種電潛單螺桿泵，但故障率高，不能滿足正常使用的要求。故石油公司不得不購買價錢昂貴的國外公司的產品。
調研證明，國內電潛單螺桿泵故障率高的原因主要是電機與泵連接的萬向節(jié)(或揉性軸)、軸向力止推軸承、減速器等傳動部件工作失效。而這些部件的失效與巨大的螺桿軸向力所產生的附加載荷密切相關。
傳統(tǒng)的單螺桿電潛泵傳動系統(tǒng)的結構如圖1所示。從上部螺桿傳動軸1及其連接的柔性軸2傳遞過來的軸向力通過止推軸承3來平衡。由于螺桿作非定軸旋擺運動，螺桿的軸向力向下壓在旋擺柔性軸上，這對柔性軸和下面的傳動軸承產生十分惡劣的受力狀態(tài)。結果就造成了柔性軸、止推限位軸承和減速器等短時間內損壞。
中國專利申請(申請?zhí)?3220526)，發(fā)明人賈樹成，公開了一種雙向對稱單螺桿抽油泵，該專利采用雙向工作的兩個螺桿轉子來抵消軸向力，顯然這在深井內是不能實現(xiàn)的。另外，國外也沒有關于單螺桿泵軸向力平衡技術的公開報導。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術存在的實際工程問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，該結構就是要把螺桿軸向力在螺桿軸上全部平衡掉，以保證柔性軸或萬向節(jié)，減速器等傳動部件良好的工作。
為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的技術解決方案一種電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，包括電潛單螺桿泵及其傳動軸和連接的柔性軸，其特征在于，所述的電潛單螺桿泵的傳動軸的圓周上設置有一個圓盤法蘭，在電潛單螺桿泵的殼體上設置有圓環(huán)法蘭，圓盤法蘭位于圓環(huán)法蘭上，且兩個法蘭端面間隙滑動配合，在圓環(huán)法蘭的上端面還有一個圓環(huán)槽，該圓環(huán)槽內設置有硬質耐磨塑料密封圈，圓環(huán)槽的下部有一根油管從電潛單螺桿泵的排出端引高壓油到圓環(huán)槽內。
本發(fā)明的電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，由于將高壓油引入該圓環(huán)槽中，高壓油對上面的圓盤法蘭面產生向上的推力，以平衡螺桿的軸向力與重力之和。避免了螺桿軸向力對轉子軸下方連接的柔性軸、限位軸承、減速器齒輪的附加載荷，有效的延長了這些易損部件的壽命。


圖1為傳統(tǒng)的單螺桿電潛泵傳動系統(tǒng)的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構示意圖。
圖中設計的標號分別為1、電潛單螺桿泵的傳動軸，2、柔性軸，3、止推定位軸承，4、泵體架，5、行星齒輪減速器，6、圓環(huán)法蘭，7、圓環(huán)槽，8、硬質耐磨塑料密封圈，9、圓盤法蘭，10、油管。
以下結合附圖和發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
參見圖2，本發(fā)明的電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，包括電潛單螺桿泵及其傳動軸1及其連接的柔性軸2，在電潛單螺桿泵的傳動軸1的圓周上設置有圓盤法蘭9，在電潛單螺桿泵的殼體上設置有圓環(huán)法蘭6，圓盤法蘭9位于圓環(huán)法蘭6上，且兩個法蘭端面間隙滑動配合，在圓環(huán)法蘭6的上端面還有一個圓環(huán)槽7，該圓環(huán)槽7內設置有硬質耐磨塑料密封圈8，圓環(huán)槽7的下部有一根油管10從泵的排出端引高壓油到圓環(huán)槽7內。
上述的油管10的直徑6mm～12mm。
圓環(huán)法蘭6與電潛單螺桿泵的殼體可以制成一體。
按照上述結構，圓環(huán)槽7內的高壓油就對轉子的法蘭產生向上的推力，平衡螺桿轉子向下的軸向力。圖2中所示的D1、d2、D4、d1、D2、D3的尺寸應滿足如下關系D1-d2≥2e (1)D4-d1≥2e (2)d2-D2≥10+2e(3)π(D22-D32)×(Pd-Ps)≥Fz (4)式中e表示單螺桿轉子的偏心距，由泵體轉子結構設計提供出；Pd表示泵排出油的壓力，由泵的輸油性能設計提供；Ps表示油泵吸入油的壓力，由油井低下壓力提供；Fz表示單螺桿轉子的軸向力。由泵的結構和性能參數(shù)設計提供。
兩個法蘭面之間的設計間隙δ取值范圍為0.06～0.36mm；本發(fā)明的電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，可用于傳統(tǒng)式單螺桿泵的改進，也可用于新產品的開發(fā)研制。對用于傳統(tǒng)泵的改造，先應適當加長螺桿泵體架的長度，適當加長螺桿轉子軸端長度，并設置相應的法蘭。根據(jù)原有產品的軸向力確定法蘭的尺寸和充液槽的環(huán)形面積。對用于新產品的研制，先確定螺桿轉子和定子的結構尺寸和工作參數(shù)，給出螺桿軸向力數(shù)據(jù)，根據(jù)軸向力平衡的原則，即公式(4)確定出充液槽的環(huán)形面積π(D22-D32)的總值A。再根據(jù)式(3)，確定出D2，將確定出的D2帶入，得到D3值為D3=D22-Aπ...(5)]]>單螺桿軸向位置的控制一般情況下，所設計的高壓油推力略大于螺桿的軸向力，使螺桿軸及其柔性軸受到一定的拉力。然后，在柔性軸與減速器之間設置軸向和徑向定位軸承，這時軸向的定位軸承是防止軸向上竄。軸向定位軸承保證圓盤法蘭9與圓環(huán)法蘭6之間的間隙在0.06～0.36mm之間。
模擬試驗由于單螺桿軸上的圓盤法蘭相對于泵體架上的圓環(huán)法蘭作平面旋擺運動。用于液力平衡的油源來自于井內原油，油中含油不同程度的沙粒，密封圈的材料需要選用高耐磨性的PEEK等塑料材料，密封圈的使用壽命、通過密封圈泄漏的高壓油量需要通過模擬試驗進行考核。以及高壓輸油泵腔引油管口處設置的油過濾網(wǎng)也需要通過試驗進行考核。當考核得到可靠的數(shù)據(jù)，才可在實際的電潛單螺桿泵上實施本發(fā)明的結構方案。
權利要求
1.一種電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，包括電潛單螺桿泵及其傳動軸(1)及其連接的柔性軸(2)，其特征在于，所述的電潛單螺桿泵的傳動軸(1)的圓周上設置有圓盤法蘭(9)，在電潛單螺桿泵的殼體上設置有圓環(huán)法蘭(6)，圓盤法蘭(9)位于圓環(huán)法蘭(6)上，且兩個法蘭端面間隙滑動配合，在圓環(huán)法蘭(6)的上端面還有一個圓環(huán)槽(7)，該圓環(huán)槽(7)內設置有硬質耐磨塑料密封圈(8)，圓環(huán)槽(7)的下部有一根油管(10)從泵的排出端引高壓油到圓環(huán)槽(7)內。
2.如權利要求1所述的電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，其特征在于，所述的油管(10)的直徑6mm～12mm。
3.如權利要求1所述的電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，其特征在于，所述的圓環(huán)法蘭(6)與電潛單螺桿泵的殼體聯(lián)為一體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電潛單螺桿泵的軸向力液力止推機構，包括電潛單螺桿泵及其傳動軸及其連接的柔性軸，在電潛單螺桿泵的傳動軸的圓周上設置有圓盤法蘭，在電潛單螺桿泵的殼體上設置有圓環(huán)法蘭，圓盤法蘭位于圓環(huán)法蘭上，且兩個圓盤法蘭端面間隙滑動配合，在圓環(huán)法蘭的上端面還有一個圓環(huán)槽，該圓環(huán)槽內設置有硬質耐磨塑料密封圈，圓環(huán)槽的下部有一根油管從泵的排出端引高壓油到圓環(huán)槽內。本發(fā)明將高壓油引入該圓環(huán)槽中，以便對上面的圓盤法蘭面產生向上的推力和平衡螺桿的軸向力與重力之和。避免了螺桿軸向力對轉子軸下方連接的萬向節(jié)、限位軸承、減速器齒輪的附加載荷，有效的延長了這些易損部件的壽命。
文檔編號E21B43/00GK1959111SQ20061010459
公開日2007年5月9日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權日2006年9月18日
發(fā)明者趙忖, 馮全科, 張偉 申請人:西安交通大學