本發(fā)明屬于螺桿泵采油設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種螺桿泵地面直驅(qū)采油裝置。

背景技術(shù)：

目前，油田機(jī)械采油領(lǐng)域中，螺桿泵電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)裝置是被廣泛采用的一種抽油裝置。由于存在反轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，螺桿泵電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)裝置中防反轉(zhuǎn)的技術(shù)尤為關(guān)鍵。普遍采用的防反轉(zhuǎn)技術(shù)有電磁制動(dòng)和能耗制動(dòng)。所謂電磁制動(dòng)就是由控制器向電機(jī)繞組輸出一個(gè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向使電機(jī)反轉(zhuǎn)速度減弱的電流，達(dá)到限制反轉(zhuǎn)的效果；而能耗制動(dòng)技術(shù)是采用一個(gè)至數(shù)個(gè)大功率電阻消耗電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的電能使電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。這類技術(shù)的共同缺點(diǎn)就是當(dāng)控制器發(fā)生故障或連接控制器的電源線被切斷時(shí)，反轉(zhuǎn)效果急劇下降甚至失效，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高速反轉(zhuǎn)造成斷桿或脫桿甚至發(fā)生安全事故的嚴(yán)重后果。

為了解決上述問(wèn)題，專利號(hào)為cn201520926391.x的實(shí)用新型專利中公開(kāi)了一種螺桿泵光桿離合反轉(zhuǎn)釋放裝置，該裝置通過(guò)將齒式離合機(jī)構(gòu)、牙嵌式離合機(jī)構(gòu)和超越離合器a結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)了可靠的純機(jī)械離合，消除了反轉(zhuǎn)制動(dòng)失效帶來(lái)的安全隱患。但該裝置的組成零件較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本有待降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種螺桿泵地面直驅(qū)采油裝置，目的在于：通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到減少零件數(shù)量、簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、降低設(shè)備成本的目的。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供一種螺桿泵地面直驅(qū)采油裝置，包括永磁電機(jī)和離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括殼體、承載軸、驅(qū)動(dòng)軸和空心軸，承載軸的上端和驅(qū)動(dòng)軸的下端通過(guò)齒式離合機(jī)構(gòu)連接，驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)插裝在空心軸內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸與空心軸之間可沿軸向相對(duì)滑動(dòng)，但不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)，所述的驅(qū)動(dòng)軸由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)；

所述的殼體包括上端蓋、主殼體和下端蓋，主殼體內(nèi)部設(shè)置有軸端支撐板，上端蓋、下端蓋和軸端支撐板均通過(guò)螺栓連接在主殼體上，所述的承載軸通過(guò)安裝在下端蓋上側(cè)的推力軸承安裝在下端蓋上并穿過(guò)下端蓋，所述的空心軸的下端通過(guò)軸承安裝在軸端支撐板的中央，空心軸的上端通過(guò)軸承安裝在上端蓋下側(cè)的中央，所述的上端蓋的上側(cè)設(shè)置有超越離合器a，超越離合器a的外圈通過(guò)平鍵與上端蓋連接，超越離合器a的內(nèi)圈通過(guò)平鍵與一個(gè)螺紋套連接，所述的驅(qū)動(dòng)軸的上部設(shè)置有外螺紋，驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)該外螺紋安裝在螺紋套內(nèi)；

所述的永磁電機(jī)豎向安裝在上端蓋的上方，所述的驅(qū)動(dòng)軸的上端插裝在電機(jī)輸出軸的下端，驅(qū)動(dòng)軸與電機(jī)輸出軸可在軸向相對(duì)滑動(dòng)，但不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)；

所述的永磁電機(jī)的頂部設(shè)置有盤式制動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)包括制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤、液壓缸、油泵和殼體，所述的殼體固定安裝在永磁電機(jī)的頂部，所述的制動(dòng)鉗、液壓缸、油泵均安裝在殼體內(nèi)，制動(dòng)盤通過(guò)螺栓連接在電機(jī)輸出軸的上端，制動(dòng)盤的邊緣位于制動(dòng)鉗的鉗口之間，液壓缸在油泵的驅(qū)動(dòng)下動(dòng)作，繼而驅(qū)動(dòng)制動(dòng)鉗上的兩個(gè)鉗口向制動(dòng)盤靠近，最終夾緊制動(dòng)盤實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng)。

所述的螺紋套和驅(qū)動(dòng)軸上的螺紋為梯形螺紋，梯形螺紋的螺紋升角小于或等于螺旋副的當(dāng)量摩擦角。所述的制動(dòng)盤的邊緣設(shè)置有輪齒，制動(dòng)盤通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)油泵中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的有益效果為：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，永磁電機(jī)設(shè)置在防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的側(cè)面，永磁電機(jī)的輸出軸需要通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)才能將動(dòng)力傳遞至驅(qū)動(dòng)軸上，因此設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。而本發(fā)明將永磁電機(jī)豎向設(shè)置在離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的頂部，從而使電機(jī)輸出軸直接與驅(qū)動(dòng)軸連接，省去了復(fù)雜的中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此，本發(fā)明有效簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備的制造成本。

2、本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)軸的提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，用螺旋連接副代替了現(xiàn)有技術(shù)中的牙嵌式離合機(jī)構(gòu)，主要具有兩方面的效果：一方面，與牙嵌式離合機(jī)構(gòu)相比，螺旋連接副更容易加工和裝配，也使裝置的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔；另一方面，利用螺旋副的自鎖功能即可實(shí)現(xiàn)防止驅(qū)動(dòng)軸升起后在重力作用下回落的目的，從而省去了現(xiàn)有技術(shù)中的卡持器這一結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步達(dá)到了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的目的。

3、盤式制動(dòng)器的設(shè)置，具有兩個(gè)作用：一方面，反轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)到齒式離合機(jī)構(gòu)分離完成這段時(shí)間，是離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作用的空白期，在此期間，驅(qū)動(dòng)軸仍然會(huì)隨著承載軸反轉(zhuǎn)。雖然這段時(shí)間非常短，但是這段時(shí)間內(nèi)反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速最快，對(duì)設(shè)備的沖擊也最大，而這種沖擊對(duì)設(shè)備的損害不容忽視。而盤式制動(dòng)器可以在設(shè)備反轉(zhuǎn)的第一時(shí)間作出制動(dòng)反應(yīng)，從而在齒式離合機(jī)構(gòu)未徹底分離前使反轉(zhuǎn)扭矩緩慢釋放，有效降低了反轉(zhuǎn)對(duì)設(shè)備的沖擊，避免設(shè)備損壞。另一方面，在離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)發(fā)生離合故障時(shí)，盤式制動(dòng)器可依靠其自身的制動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)由始至終的制動(dòng)，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)防反轉(zhuǎn)的目的，從而有效提高了防反轉(zhuǎn)的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖中：1-承載軸，2-下端蓋，3-主殼體，4-齒式離合機(jī)構(gòu)，5-軸端支撐板，6-空心軸，7-驅(qū)動(dòng)軸，8-上端蓋，9-超越離合器a，10-螺紋套，11-永磁電機(jī)，12-電機(jī)輸出軸，13-制動(dòng)鉗，13-1-殼體,13-2-制動(dòng)齒輪，13-3-油泵，13-4-液壓缸，13-5-杠桿，13-6-鉗口，13-7-中間齒輪，14-制動(dòng)盤。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

本實(shí)施例包括永磁電機(jī)11和離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括殼體3、承載軸1、驅(qū)動(dòng)軸7和空心軸6，承載軸1的上端和驅(qū)動(dòng)軸7的下端通過(guò)齒式離合機(jī)構(gòu)4連接，驅(qū)動(dòng)軸7通過(guò)插裝在空心軸6內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸7與空心軸6之間可沿軸向相對(duì)滑動(dòng)，但不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)。以上為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的共同技術(shù)特征。

在現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明中，所述的驅(qū)動(dòng)軸7均由永磁電機(jī)11驅(qū)動(dòng)，但現(xiàn)有技術(shù)中為間接驅(qū)動(dòng)，本發(fā)明中為直接驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)有技術(shù)中，永磁電機(jī)11設(shè)置在防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的側(cè)面，永磁電機(jī)11的輸出軸需要通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)才能將動(dòng)力傳遞至驅(qū)動(dòng)軸7上，因此設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。而本發(fā)明將永磁電機(jī)11豎向設(shè)置在離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的頂部，從而使電機(jī)輸出軸12直接與驅(qū)動(dòng)軸7連接，省去了復(fù)雜的中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此，本發(fā)明有效簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備的制造成本。

所述的殼體包括上端蓋8、主殼體3和下端蓋2，主殼體3內(nèi)部設(shè)置有軸端支撐板5，上端蓋8、下端蓋2和軸端支撐板5均通過(guò)螺栓連接在主殼體3上，所述的承載軸1通過(guò)安裝在下端蓋2上側(cè)的推力軸承安裝在下端蓋2上并穿過(guò)下端蓋2，所述的空心軸6的下端通過(guò)軸承安裝在軸端支撐板5的中央。在上述結(jié)構(gòu)中，空心軸6的作用與現(xiàn)有技術(shù)不同，現(xiàn)有技術(shù)中的空心軸6的作用是傳遞扭矩，而本發(fā)明中的空心軸6是扶持驅(qū)動(dòng)軸7，在空心軸6的扶持作用下，驅(qū)動(dòng)軸7的旋轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，即使在高速反轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)發(fā)生劇烈振動(dòng)，從而降低設(shè)備的噪音，也延長(zhǎng)了軸承等部件的壽命。

空心軸6的上端通過(guò)軸承安裝在上端蓋8下側(cè)的中央，所述的上端蓋8的上側(cè)設(shè)置有超越離合器a9，超越離合器a9的外圈通過(guò)平鍵與上端蓋8連接，超越離合器a9的內(nèi)圈通過(guò)平鍵與一個(gè)螺紋套10連接，所述的驅(qū)動(dòng)軸7的上部設(shè)置有外螺紋，驅(qū)動(dòng)軸7通過(guò)該外螺紋安裝在螺紋套10內(nèi)。超越離合器又叫單向軸承，是在一個(gè)方向上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而在另一個(gè)方向上鎖死的一種軸承。超越離合器a9的設(shè)置，使得螺紋套10可隨驅(qū)動(dòng)軸7自由正轉(zhuǎn)，但不能隨其反轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，發(fā)生反轉(zhuǎn)時(shí)，螺紋套10不再旋轉(zhuǎn)，因此，驅(qū)動(dòng)軸7才能在螺紋副的作用下沿軸向上移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)齒式離合機(jī)構(gòu)4的分離。

所述的永磁電機(jī)11豎向安裝在上端蓋8的上方，所述的驅(qū)動(dòng)軸7的上端插裝在電機(jī)輸出軸12的下端，驅(qū)動(dòng)軸7與電機(jī)輸出軸12可沿軸向相對(duì)滑動(dòng)，但不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)。采用插裝結(jié)構(gòu)的目的是為了為驅(qū)動(dòng)軸7的上移留出活動(dòng)空間。

所述的永磁電機(jī)11的頂部設(shè)置有盤式制動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)包括制動(dòng)鉗、制動(dòng)盤14、液壓缸13-4、油泵13-3和殼體13-1，所述的殼體13-1固定安裝在永磁電機(jī)11的頂部，所述的制動(dòng)鉗、液壓缸13-4、油泵13-3均安裝在殼體13-1內(nèi)，制動(dòng)盤14通過(guò)螺栓連接在電機(jī)輸出軸的上端，制動(dòng)盤14的邊緣位于制動(dòng)鉗的鉗口13-6之間，液壓缸13-4在油泵13-3的驅(qū)動(dòng)下動(dòng)作，繼而驅(qū)動(dòng)制動(dòng)鉗上的兩個(gè)鉗口13-6向制動(dòng)盤14靠近，最終夾緊制動(dòng)盤14實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)盤14的制動(dòng)。

在本實(shí)施例中，制動(dòng)盤14的邊緣設(shè)置有輪齒，油泵13-3的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)齒輪13-2，制動(dòng)盤14通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪13-2以及一個(gè)中間齒輪13-7的傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)油泵13-3中的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。所述的制動(dòng)鉗中的鉗口13-6通過(guò)一個(gè)杠桿13-5連接在殼體13-1上，杠桿13-5的中部與液壓缸13-4上的活塞桿鉸接相連，油泵13-3工作時(shí)，活塞桿拉動(dòng)杠桿13-5向靠近制動(dòng)盤14的方向擺動(dòng)，從而帶動(dòng)鉗口13-6動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)夾緊制動(dòng)。具體實(shí)施過(guò)程中，制動(dòng)鉗、液壓缸13-4和油泵13-3的規(guī)格和布置方式可根據(jù)殼體內(nèi)的空間靈活布置，而不局限于圖中所示的布置形式。

盤式制動(dòng)器是一種在汽車等機(jī)械設(shè)備中廣泛應(yīng)用的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，本發(fā)明將盤式制動(dòng)器應(yīng)用在螺桿泵采油設(shè)備上，將反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭矩作為制動(dòng)器的觸發(fā)動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)，起到了良好的制動(dòng)效果。

盤式制動(dòng)器的設(shè)置，具有兩個(gè)作用：一方面，反轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)到齒式離合機(jī)構(gòu)4分離完成這段時(shí)間，是離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作用的空白期，在此期間，驅(qū)動(dòng)軸7仍然會(huì)隨著承載軸1反轉(zhuǎn)。雖然這段時(shí)間非常短，但是這段時(shí)間內(nèi)反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速最快，對(duì)設(shè)備的沖擊也最大，而這種沖擊對(duì)設(shè)備的損害不容忽視。而盤式制動(dòng)器可以在設(shè)備反轉(zhuǎn)的第一時(shí)間作出制動(dòng)反應(yīng)，從而在齒式離合機(jī)構(gòu)4未徹底分離前使反轉(zhuǎn)扭矩緩慢釋放，有效降低了反轉(zhuǎn)對(duì)設(shè)備的沖擊，避免設(shè)備損壞。另一方面，在離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)發(fā)生離合故障時(shí)，盤式制動(dòng)器可依靠其自身的制動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)由始至終的制動(dòng)，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)防反轉(zhuǎn)的目的，從而有效提高了防反轉(zhuǎn)的可靠性。

理論上說(shuō)，只設(shè)置盤式制動(dòng)器而不設(shè)置離合防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，也可以實(shí)現(xiàn)防反轉(zhuǎn)功能，但如果只采用盤式制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)，承載軸、驅(qū)動(dòng)軸和電機(jī)輸出軸12均需承受較長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度扭矩載荷，對(duì)上述三根軸的強(qiáng)度要求會(huì)顯著提高。另外，一旦盤式制動(dòng)器的發(fā)生液壓油泄漏等故障，制動(dòng)便會(huì)失效，因此，單純采用盤式制動(dòng)器時(shí)，制動(dòng)的可靠性不足。

所述的螺紋套10和驅(qū)動(dòng)軸7上的螺紋為梯形螺紋，梯形螺紋的螺紋升角小于或等于螺旋副的當(dāng)量摩擦角。螺紋升角小于或等于螺旋副的當(dāng)量摩擦角，這是螺紋自鎖的必要條件，當(dāng)這個(gè)條件滿足時(shí)，螺紋可實(shí)現(xiàn)自鎖，從而避免因驅(qū)動(dòng)軸7在重力作用下回落而導(dǎo)致齒式離合機(jī)構(gòu)再次嚙合。

本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動(dòng)軸7的提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，用螺旋連接副代替了現(xiàn)有技術(shù)中的牙嵌式離合機(jī)構(gòu)，主要具有兩方面的效果：一方面，與牙嵌式離合機(jī)構(gòu)相比，螺旋連接副更容易加工和裝配，也使裝置的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔；另一方面，利用螺旋副的自鎖功能即可實(shí)現(xiàn)防止驅(qū)動(dòng)軸升起后在重力作用下回落的目的，從而省去了現(xiàn)有技術(shù)中的卡持器這一結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步達(dá)到了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的目的。