專利名稱：壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，屬機(jī)電一體化應(yīng)用新領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在油田開發(fā)中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械采油的主要手段是傳統(tǒng)四連桿游梁式抽油機(jī)和各類天平平衡立式抽油機(jī)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界目前有油井約200萬口，其中抽油機(jī)機(jī)械采油約占95%以上。傳統(tǒng)四連桿游梁式抽油機(jī)已逾120多年應(yīng)用歷史，具有疲實(shí)可靠、經(jīng)久耐用、作業(yè)讓位簡(jiǎn)單、卸載掛抽方便、失載保護(hù)可靠的的優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)型雖不斷改進(jìn)，不斷創(chuàng)新，但其結(jié)構(gòu)和原理萬變不離其宗，至今仍占機(jī)械采油的90 %左右，成為機(jī)械采油的主導(dǎo)機(jī)型。隨著人類對(duì)節(jié)能高效、低碳、環(huán)保的需求越來越迫切,各類節(jié)能省材、不停機(jī)智能調(diào)參、安全、環(huán)保的天平平衡立式抽油機(jī)相繼誕生。與傳統(tǒng)四連桿游梁式抽油機(jī)相比，天平平衡立式抽油機(jī)具有節(jié)能30-70 %，省材30-60 %，不停機(jī)智能調(diào)參提高工效大于1000倍，適于長沖程、低沖次的工作制度，維護(hù)工作量減少60%以上的明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有更新傳統(tǒng)四連桿游梁式抽油機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。上述傳統(tǒng)四連桿游梁式抽油機(jī)和天平平衡立式抽油機(jī)雖然各有優(yōu)勢(shì)，但也各有不足。四連桿游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)龐大、傳動(dòng)鏈長、效率低、能耗高、調(diào)參困難，更新的需求越來必要。天平平衡立式抽油機(jī)機(jī)架高、維護(hù)不方便、作業(yè)讓位困難、傳動(dòng)鏈短但相對(duì)脆弱、卸載掛抽和失載保護(hù)存在技術(shù)瓶頸，也需要技術(shù)完善。不論何種抽油機(jī)做功，上下行程都有一個(gè)勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的過程，如果用氣平衡取代重物平衡方式，將使勢(shì)能和動(dòng)能進(jìn)一步優(yōu)化利用，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、低機(jī)架維護(hù)更方便、短鏈傳動(dòng)效率高、節(jié)能省材，并集示功圖測(cè)試、油水計(jì)量、遠(yuǎn)傳遙控等多項(xiàng)功能于一機(jī)的革命性突破。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述傳統(tǒng)抽油機(jī)存在的不足，本實(shí)用新型的目的是采用柔性光桿懸掛點(diǎn)入井的低機(jī)架結(jié)構(gòu)和壓力平衡原理，下行程抽油桿位能釋放儲(chǔ)存壓能，上行程平衡裝置壓能釋放幫助做功，實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能省材，并徹底攻克作業(yè)讓位、卸載掛抽、失載保護(hù)等技術(shù)瓶頸，并通過優(yōu)化智能控制軟件，解決示功圖監(jiān)測(cè)、油水計(jì)量、遠(yuǎn)傳遙控等方面技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)采油機(jī)械的創(chuàng)新和突破。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)包括置于設(shè)有螺桿舉升爬行機(jī)構(gòu)矮機(jī)架前上端的平衡輪(I)、平衡輪(I)下部或機(jī)架底座中部的驅(qū)動(dòng)裝置和后端的壓力平衡裝置，其中平衡輪(I)為同軸大小輪、其小輪用V形聯(lián)組帶或鏈條與驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)接，鑲嵌耐磨填料的大輪繩槽內(nèi)披復(fù)抽吸平衡繩，或逆時(shí)針固定與井內(nèi)抽油桿連接的柔性抽吸繩，順時(shí)針固定經(jīng)導(dǎo)向輪通過平衡繩連接器與平衡液壓缸(6)柱塞相連接的平衡繩；壓力平衡裝置的三合一隔離平衡球罐(4)置于矮機(jī)架底座內(nèi)互相串聯(lián)的壓力補(bǔ)償器(3)和平衡液壓缸(6)上部，并與相關(guān)聯(lián)的連接管路定向聯(lián)接。所述的驅(qū)動(dòng)裝置為異型電機(jī)直驅(qū)裝置或通用電機(jī)加對(duì)稱輸出減速器聯(lián)合驅(qū)動(dòng)裝置，其中異型電機(jī)直驅(qū)裝置為異型開關(guān)磁阻電機(jī)或異型永磁電機(jī)，其結(jié)構(gòu)至少為以下六種類型之一:第一種為圖3和圖11所示的嵌套式異型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其嵌套式異型內(nèi)定子(16)通過空心軸、鍵、軸承、密封端蓋固定于嵌套式異型外轉(zhuǎn)子(15)空腔內(nèi)，鑲嵌套外圓面圓周上均布如圖11所示的偶數(shù)條軸向外鍵槽，嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)分三段錯(cuò)齒1-6°嵌入外鍵槽內(nèi)；嵌套式異型外轉(zhuǎn)子(15)內(nèi)圓面圓周上均布與嵌套式異型內(nèi)定子(16)對(duì)應(yīng)的軸向內(nèi)鍵槽，嵌套式異型外轉(zhuǎn)子鐵心(32)凸極嵌套入三組嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)間隔槽內(nèi)，其條型平面嵌套入軸向內(nèi)鍵槽內(nèi)，并用螺栓緊固；嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)凹槽內(nèi)放置集中環(huán)式繞組(17)；空心軸軸頭和密封端蓋上設(shè)置磁性霍爾傳感器(18)或無線遙感傳感器；第二種為圖4所示的筒式外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其筒式外轉(zhuǎn)子外圓表面設(shè)置雙排鏈輪，內(nèi)圓面圓周上固定軸向轉(zhuǎn)子鐵心(21)，密封端蓋內(nèi)端面固定徑向轉(zhuǎn)子鐵心(19);置于筒式外轉(zhuǎn)子空心軸上的筒式內(nèi)定子兩端面固定徑向定子鐵心和繞組(20)，外圓面圓周上固定軸向定子鐵心和繞組(22)，其繞組接線通過空心軸外接到接線盒；第三種為圖5所示的一端小直徑、另一端大直徑的臺(tái)階式單輪軸異型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其小直徑一端臺(tái)階式單輪軸三用外轉(zhuǎn)子(23)外圓表面設(shè)置帶輪、V形槽輪和鏈輪，大直徑一端內(nèi)圓面圓周上固定轉(zhuǎn)子鐵心；置于三用外轉(zhuǎn)子(23)大直徑一端空心軸上的輪式內(nèi)定子(24)外圓面圓周上固定定子鐵心和繞組，其繞組接線通過空心軸外接到接線盒；第四種為圖6所示的軸向兩端大直徑、中部小直徑的凹式雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中部小直徑輪軸一體式雙排鏈輪(26)兩端通過軸承、鍵對(duì)稱設(shè)置外圓面圓周上固定轉(zhuǎn)子鐵心的凹式雙輪軸異型內(nèi)轉(zhuǎn)子，兩端大直徑對(duì)稱外定子(25)內(nèi)圓面圓周上固定定子鐵心和繞組，輪軸一體式雙排鏈輪(26)軸端和對(duì)稱外定子(25)端蓋上設(shè)置編碼器或齒盤式光電傳感器；第五種為圖7所示的軸向兩端小直徑、中部大直徑的凸式雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其輪式內(nèi)轉(zhuǎn)子兩端小直徑輪外圓表面設(shè)置V形輪槽，空心軸中部固定大直徑內(nèi)轉(zhuǎn)子，其外圓表面和兩端面設(shè)置與定子磁路相對(duì)應(yīng)的按N、S極性交互排列的軸向和徑向強(qiáng)磁體(28);中部大直徑外定子內(nèi)圓面圓周上和內(nèi)腔兩端面設(shè)置軸向和徑向定子鐵心及繞組(27)；第六種為圖8所示的軸向兩端小直徑、中部大直徑的凸式雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其空心軸上固定外圓表面裝有轉(zhuǎn)子鐵心的雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子(29)，兩端小直徑輪外圓表面設(shè)置V形輪槽，中部大直徑雙輪軸外定子(30)內(nèi)圓面圓周上固定軸向定子鐵心和繞組。所述的異型電機(jī)核心部件轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心和繞組的齒形、磁路、繞組結(jié)構(gòu)至少為以下六種類型之一:第一種為圖3和圖11所示的通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙面閉合超短磁路圓周面和扇面四向重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)四向微重合，相繞組為嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)凹槽內(nèi)三相環(huán)式繞組(17)；[0020]第二種為圖12所示的通電相為90°長磁路(37)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心(35)，相繞組為隔二齒互繞三相繞組(36)；第三種為圖13所示的通電相為180°長磁路(39)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為單齒交錯(cuò)半重合齒鐵心(40)，相繞組為隔三齒互繞四相繞組(38)；第四種為圖14所示的定子鐵心為子母齒(43)，轉(zhuǎn)子鐵心為與之對(duì)應(yīng)的多齒極，通電相為短磁路(42)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為六齒交錯(cuò)微重合齒鐵心，相繞組為子母齒鄰齒互繞三相繞組(41)；第五種為圖15所示的定、轉(zhuǎn)子鐵心為對(duì)稱多齒極鐵心(44)，通電相為超短磁路
(46)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心，相繞組為鄰齒互繞三相繞組(45)；第六種為16所示的定、轉(zhuǎn)子鐵心為對(duì)稱鑲嵌齒鐵心(48)，通電相為超短磁路定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心，相繞組為鑲嵌齒鄰齒互繞三相繞組(47)。所述的通用電機(jī)加對(duì)稱輸出減速器聯(lián)合驅(qū)動(dòng)裝置的減速器為標(biāo)準(zhǔn)系列軸端對(duì)稱輸出減速器或雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)，其中雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)(31)包括如圖10所示的外置驅(qū)動(dòng)輪的空心輸出軸，置于該軸中心的輸入軸和二軸對(duì)稱串聯(lián)的2臺(tái)起雙保險(xiǎn)作用的同規(guī)格減速機(jī)，以及輸入軸兩端與通用電機(jī)串聯(lián)的2臺(tái)聯(lián)軸器；減速機(jī)箱體內(nèi)輸入軸兩端設(shè)置的一級(jí)減速齒輪與從動(dòng)盤為二合一齒輪，其兩側(cè)各對(duì)稱嚙合兩組起雙保險(xiǎn)作用的同軸大小減速齒輪，同軸大小減速齒輪與固定在空心輸出軸上的二級(jí)減速齒輪嚙合。所述的聯(lián)軸器為接觸式剛性聯(lián)軸器或非接觸傳動(dòng)永磁聯(lián)軸器，其中非接觸傳動(dòng)永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)至少為以下三種類型之一:第一種為圖17所示的主動(dòng)盤(49)和從動(dòng)盤(50)盤面外環(huán)上按N、S極順序?qū)ΨQ交互密集或分散排列偶數(shù)強(qiáng)磁體(51)的同步式永磁聯(lián)軸器，兩盤之間用壓力軸承(53)間隔，主動(dòng)盤(49)外緣設(shè)置拆裝調(diào)節(jié)螺桿(52)；第二種為圖18所示的永磁吸盤(54)和從動(dòng)吸盤(55)盤面外環(huán)上設(shè)置獨(dú)立磁極總成或偶數(shù)組合磁極總成(56)的吸盤式永磁聯(lián)軸器，其中磁極總成(56)包括置于環(huán)形磁軛中用隔板隔開的固定強(qiáng)磁體和活動(dòng)強(qiáng)磁體，固定強(qiáng)磁體底部設(shè)置導(dǎo)磁極頭，活動(dòng)強(qiáng)磁體頂部設(shè)置磁力線疊加或短路閉合的活動(dòng)柱銷，兩盤之間用雙排滾子壓力軸承間隔；第三種為在永磁同步聯(lián)軸器的的基礎(chǔ)上，主動(dòng)盤(49)或從動(dòng)盤(50)上的強(qiáng)磁體
(51)改為銅環(huán)，靠渦流感應(yīng)產(chǎn)生扭矩的渦流式永磁聯(lián)軸器。所述的壓力平衡裝置為壓縮機(jī)定期補(bǔ)氣平衡裝置或隨機(jī)補(bǔ)氣平衡裝置，其中隨機(jī)補(bǔ)氣平衡裝置包括壓力補(bǔ)償器(3)、隔離平衡球罐(4)、緩沖補(bǔ)償罐(5)和平衡液壓缸(6)及相關(guān)連接管路，其中隔離平衡球罐(4)與其下部的緩沖補(bǔ)償罐(5)為三合一儲(chǔ)壓裝置，隔離平衡球罐(4)頂部設(shè)定壓放氣閥，邊部設(shè)充放氣閥和壓力采集及觀察機(jī)構(gòu)，內(nèi)置液壓油缸，液壓油缸底部設(shè)置與平衡液壓缸(6)有柱塞前端連接的平衡導(dǎo)壓管(7)，平衡導(dǎo)壓管
(7)上設(shè)充泄油閥。所述的壓力補(bǔ)償器(3)設(shè)二級(jí)壓縮缸并置于平衡繩經(jīng)過的抽油機(jī)下死點(diǎn)處，其一級(jí)壓縮缸無柱塞端進(jìn)口通過一級(jí)壓縮連通管(8)和只進(jìn)不出的單流閥或電磁閥與平衡液壓缸(6)無柱塞尾端連接，一級(jí)壓縮缸無柱塞端出口通過二級(jí)壓縮連通管(9)和只出不進(jìn)的單流閥連接緩沖補(bǔ)償罐(5) ;二級(jí)壓縮缸無柱塞端進(jìn)口通過充氣連通管(10)和只進(jìn)不出的單流閥連接緩沖補(bǔ)償罐(5)，二級(jí)壓縮缸無柱塞端出口通過三級(jí)壓縮連通管(11)和只出不進(jìn)的單流閥與隔離平衡球罐(4)連接；平衡繩連接器運(yùn)行至抽油機(jī)下死點(diǎn)與壓力補(bǔ)償器
(3)—、二級(jí)壓縮缸柱塞接觸進(jìn)行三級(jí)壓縮隨機(jī)補(bǔ)氣穩(wěn)壓。采用以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型與傳統(tǒng)四連桿游梁式抽油機(jī)和天平平衡立式抽油機(jī)相比具有大幅度節(jié)能省材，不停機(jī)智能調(diào)參、調(diào)平衡和作業(yè)讓位、卸載掛抽、失載保護(hù)、地面維護(hù)方便的明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)和示功圖模擬、油水計(jì)量、遠(yuǎn)傳遙控功能，是機(jī)械采油理想的方向性換代機(jī)型。

圖1為壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)結(jié)構(gòu)及壓力管路連接示意圖；圖2為圖1的通用電機(jī)加對(duì)稱輸出減速器聯(lián)合驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1的凸凹極嵌套異型外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1的筒式軸徑向混合驅(qū)動(dòng)異型外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖1的單輪軸三用外轉(zhuǎn)子異型電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖1的凹式雙輪軸異型內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖1的凸式雙輪軸永磁混合驅(qū)動(dòng)異型內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖1的凸式雙輪軸異型內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖1的通用電機(jī)加對(duì)稱輸出減速器聯(lián)合驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖2的雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為圖3的凸凹極嵌套超短磁路鐵心、繞組結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圖1的異型電機(jī)長磁路雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心、繞組結(jié)構(gòu)示意圖；圖13為圖1的異型電機(jī)長磁路單齒交錯(cuò)半重合齒鐵心、繞組結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為圖1的異型電機(jī)子母齒短磁路多齒極鐵心、繞組結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為圖1的異型電機(jī)對(duì)稱多齒極超短磁路鐵心、繞組結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為圖1的異型電機(jī)鑲嵌齒超短磁路鐵心、繞組結(jié)構(gòu)示意圖。圖17為圖9或圖10的同步式永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為圖9或圖10的吸盤式永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1.平衡輪；2.異型電機(jī)；3.壓力補(bǔ)償器；4.隔離平衡球罐；5.緩沖補(bǔ)償罐；
6.平衡液壓缸；7.平衡導(dǎo)壓管；8.—級(jí)壓縮連通管；9.二級(jí)壓縮連通管；10.充氣連通管；
11.三級(jí)壓縮連通管；12.對(duì)稱輸出減速器；13.聯(lián)軸器；14.通用電機(jī)；15.嵌套式異型外轉(zhuǎn)子；16.嵌套式異型內(nèi)定子；17.環(huán)式繞組；18.傳感器；19.徑向轉(zhuǎn)子鐵心；20.徑向定子鐵心和繞組；21.軸向轉(zhuǎn)子鐵心；22.軸向定子鐵心和繞組；23.三用外轉(zhuǎn)子；24.輪式內(nèi)定子；25.對(duì)稱外定子；26.雙排鏈輪；27.軸向和徑向外定子鐵心及繞組；28.軸向和徑向內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體；29.雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子；30.雙輪軸外定子；31.雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)；32.嵌套式異型外轉(zhuǎn)子鐵心；33.環(huán)式繞組軸向剖面；34.嵌套式異型內(nèi)定子鐵心；35.雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心；36.隔二齒互繞三相繞組；37.90°長磁路；38.隔三齒互繞四相繞組；39.180°長磁路；40.單齒交錯(cuò)半重合齒鐵心；41.子母齒鄰齒互繞三相繞組；42.短磁路；43.子母齒；44.對(duì)稱多齒極鐵心；45.鄰齒互繞三相繞組；46.超短磁路；47.鑲嵌齒鄰齒互繞三相繞組；48.鑲嵌齒鐵心；49.主動(dòng)盤；50.從動(dòng)盤；51.強(qiáng)磁體；52.調(diào)節(jié)螺桿；53.壓力軸承；54.永磁吸盤；55.從動(dòng)吸盤；56.磁極總成。
具體實(shí)施方式
[0052]實(shí)施例1:[0053]如圖1所示:本實(shí)用新型壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)包括置于設(shè)有螺桿舉升爬行機(jī)構(gòu)矮機(jī)架前上端的平衡輪(I)、平衡輪(I)下部或機(jī)架底座中部的驅(qū)動(dòng)裝置和后端的壓力平衡裝置，其中平衡輪(I)為同軸大小輪、其小輪用V形聯(lián)組帶或鏈條與驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)接，鑲嵌耐磨填料的大輪繩槽內(nèi)披復(fù)抽吸平衡繩，或逆時(shí)針固定與井內(nèi)抽油桿連接的柔性抽吸繩，順時(shí)針固定經(jīng)導(dǎo)向輪通過平衡繩連接器與平衡液壓缸(6)柱塞相連接的平衡繩；壓力平衡裝置的三合一隔離平衡球罐(4)置于矮機(jī)架底座內(nèi)互相串聯(lián)的壓力補(bǔ)償器(3)和平衡液壓缸(6)上部，并與相關(guān)聯(lián)的連接管路定向聯(lián)接。[0054]所述的驅(qū)動(dòng)裝置為異型電機(jī)直驅(qū)裝置，其結(jié)構(gòu)為圖3和圖11所示的嵌套式異型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其嵌套式異型內(nèi)定子(16)通過空心軸、鍵、軸承、密封端蓋固定于嵌套式異型外轉(zhuǎn)子(15)空腔內(nèi)，鑲嵌套外圓面圓周上均布如圖11所示的偶數(shù)條軸向外鍵槽，嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)分三段錯(cuò)齒1-6°嵌入外鍵槽內(nèi)；嵌套式異型外轉(zhuǎn)子(15)內(nèi)圓面圓周上均布與嵌套式異型內(nèi)定子(16)對(duì)應(yīng)的軸向內(nèi)鍵槽，嵌套式異型外轉(zhuǎn)子鐵心(32)凸極嵌套入三組嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)間隔槽內(nèi)，其條型平面嵌套入軸向內(nèi)鍵槽內(nèi)，并用螺栓緊固；嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)凹槽內(nèi)放置集中環(huán)式繞組(17);空心軸軸頭和密封端蓋上設(shè)置磁性霍爾傳感器(18)或無線遙感傳感器。[0055]所述的異型電機(jī)核心部件轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心和繞組的齒形、磁路、繞組結(jié)構(gòu)為圖3和圖11所示的通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙面閉合超短磁路圓周面和扇面四向重合,非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)四向微重合，相繞組為嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)凹槽內(nèi)三相環(huán)式繞組(17)。[0056]所述的壓力平衡裝置為隨機(jī)補(bǔ)氣平衡裝置，裝置包括壓力補(bǔ)償器(3)、隔離平衡球罐(4)、緩沖補(bǔ)償罐(5)和平衡液壓缸(6)及相關(guān)連接管路，其中隔離平衡球罐(4)與其下部的緩沖補(bǔ)償罐(5)為三合一儲(chǔ)壓裝置，隔離平衡球罐(4)頂部設(shè)定壓放氣閥，邊部設(shè)充放氣閥和壓力采集及觀察機(jī)構(gòu)，內(nèi)置液壓油缸，液壓油缸底部設(shè)置與平衡液壓缸(6)有柱塞前端連接的平衡導(dǎo)壓管(7)，平衡導(dǎo)壓管(7)上設(shè)充泄油閥。[0057]所述的壓力補(bǔ)償器(3)設(shè)二級(jí)壓縮缸并置于平衡繩經(jīng)過的抽油機(jī)下死點(diǎn)處，其一級(jí)壓縮缸無柱塞端進(jìn)口通過一級(jí)壓縮連通管(8)和只進(jìn)不出的單流閥或電磁閥與平衡液壓缸(6)無柱塞尾端連接，一級(jí)壓縮缸無柱塞端出口通過二級(jí)壓縮連通管(9)和只出不進(jìn)的單流閥連接緩沖補(bǔ)償罐(5) ;二級(jí)壓縮缸無柱塞端進(jìn)口通過充氣連通管(10)和只進(jìn)不出的單流閥連接緩沖補(bǔ)償罐(5)，二級(jí)壓縮缸無柱塞端出口通過三級(jí)壓縮連通管(11)和只出不進(jìn)的單流閥與隔離平衡球罐(4)連接；平衡繩連接器運(yùn)行至抽油機(jī)下死點(diǎn)與壓力補(bǔ)償器(3)—、二級(jí)壓縮缸柱塞接觸進(jìn)行三級(jí)壓縮隨機(jī)補(bǔ)氣穩(wěn)壓。[0058]所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為:[0059]最大提升載荷:80kn ；[0060]電動(dòng)機(jī)功率:15kw;[0061]平衡壓力:5Mpa ;[0062]沖程:l-3m無級(jí)調(diào)節(jié)；[0063]沖次:0_5r/min無級(jí)調(diào)節(jié)；[0064]整機(jī)重量:3000kg；[0065]外型尺寸:5.0X1.0X3 (m)。[0066]實(shí)施例2:[0067]如圖1所示:本實(shí)用新型壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)實(shí)施方案主體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，只對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置和壓力平衡等級(jí)作了調(diào)整，具體調(diào)整如下:[0068]所述的驅(qū)動(dòng)裝置為異型電機(jī)直驅(qū)裝置，其結(jié)構(gòu)為圖7所示的軸向兩端小直徑、中部大直徑的凸式雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其輪式內(nèi)轉(zhuǎn)子兩端小直徑輪外圓表面設(shè)置V形輪槽，空心軸中部固定大直徑內(nèi)轉(zhuǎn)子，其外圓表面和兩端面設(shè)置與定子磁路相對(duì)應(yīng)的按N、S極性交互排列的軸向和徑向強(qiáng)磁體(28);中部大直徑外定子內(nèi)圓面圓周上和內(nèi)腔兩端面設(shè)置軸向和徑向定子鐵心及繞組(27)。[0069]所述的異型電機(jī)核心部件轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心和繞組的齒形、磁路、繞組結(jié)構(gòu)為圖12所示的通電相為90°長磁路(37)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合,非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心(35)，相繞組為隔二齒互繞三相繞組(36)。[0070]所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為:[0071]最大提升載荷:140kn ；[0072]電動(dòng)機(jī)功率:37kw ；[0073]沖程:l-6m無級(jí)調(diào)節(jié)；[0074]沖次:0-5r/min無級(jí)調(diào)節(jié)；[0075]平衡壓力:8Mpa ；[0076]整機(jī)重量:6000kg；[0077]外型尺寸:9X1.2X3(m)。[0078]實(shí)施例3:[0079]如圖2所示:本實(shí)用新型壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)實(shí)施方案主體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，只對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置和壓力平衡等級(jí)作了調(diào)整，具體調(diào)整如下:[0080]所述的驅(qū)動(dòng)裝置為通用電機(jī)加對(duì)稱輸出減速器聯(lián)合驅(qū)動(dòng)裝置，其減速器為標(biāo)準(zhǔn)系列軸端對(duì)稱輸出減速器。[0081]所述的聯(lián)軸器為非接觸傳動(dòng)永磁聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)為圖17所示的主動(dòng)盤(49)和從動(dòng)盤(50)盤面外環(huán)上按N、S極順序?qū)ΨQ交互密集或分散排列偶數(shù)強(qiáng)磁體(51)的同步式永磁聯(lián)軸器，兩盤之間用壓力軸承(53)間隔，主動(dòng)盤(49)外緣設(shè)置拆裝調(diào)節(jié)螺桿(52)。[0082]所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為:[0083]最大提升載荷:160kn ；[0084]電動(dòng)機(jī)功率:45kw ；[0085]沖程:l-6m無級(jí)調(diào)節(jié)；[0086]沖次:0-5r/min無級(jí)調(diào)節(jié)；[0087]平衡壓力:9Mpa ；[0088]整機(jī)重量:7000kg；[0089]外型尺寸:9X1.2X3(m)。[0090]實(shí)施例4:[0091]如圖2所示:本實(shí)用新型壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)實(shí)施方案主體結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，只對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置和壓力平衡等級(jí)作了調(diào)整，具體調(diào)整如下:[0092]所述的驅(qū)動(dòng)裝置為雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)，其中雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)(31)包括如圖10所示的外置驅(qū)動(dòng)輪的空心輸出軸，置于該軸中心的輸入軸和二軸對(duì)稱串聯(lián)的2臺(tái)起雙保險(xiǎn)作用的同規(guī)格減速機(jī)，以及輸入軸兩端與通用電機(jī)串聯(lián)的2臺(tái)聯(lián)軸器；減速機(jī)箱體內(nèi)輸入軸兩端設(shè)置的一級(jí)減速齒輪與從動(dòng)盤為二合一齒輪，其兩側(cè)各對(duì)稱嚙合兩組起雙保險(xiǎn)作用的同軸大小減速齒輪，同軸大小減速齒輪與固定在空心輸出軸上的二級(jí)減速齒輪嚙合。[0093]所述的聯(lián)軸器為非接觸傳動(dòng)永磁聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)為圖18所示的永磁吸盤(54)和從動(dòng)吸盤(55)盤面外環(huán)上設(shè)置獨(dú)立磁極總成或偶數(shù)組合磁極總成(56)的吸盤式永磁聯(lián)軸器，其中磁極總成(56)包括置于環(huán)形磁軛中用隔板隔開的固定強(qiáng)磁體和活動(dòng)強(qiáng)磁體，固定強(qiáng)磁體底部設(shè)置導(dǎo)磁極頭，活動(dòng)強(qiáng)磁體頂部設(shè)置磁力線疊加或短路閉合的活動(dòng)柱銷，兩盤之間用雙排滾子壓力軸承間隔。[0094]所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為:[0095]最大提升載荷:200kn ；[0096]電動(dòng)機(jī)功率:50kw ；[0097]沖程:l-8m無級(jí)調(diào)節(jié)；[0098]沖次:0-3次/分無級(jí)調(diào)節(jié)；[0099]平衡壓力:IOMpa;[0100]整機(jī)重量:8000kg；[0101]外型尺寸:12X1.2X3(m)。[0102]上述4例實(shí)施方案為本實(shí)用新型壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)以驅(qū)動(dòng)載荷80、140、160、200kn為設(shè)計(jì)模板的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，根據(jù)上述設(shè)計(jì)模板軟件可優(yōu)化載荷為30、50、80、100、120、140、160、180、200kn壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)的技術(shù)系列。
權(quán)利要求1.一種壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，其特征在于:該機(jī)包括置于設(shè)有螺桿舉升爬行機(jī)構(gòu)矮機(jī)架前上端的平衡輪(1)、平衡輪(1)下部或機(jī)架底座中部的驅(qū)動(dòng)裝置和后端的壓力平衡裝置，其中平衡輪(1)為同軸大小輪、其小輪用V形聯(lián)組帶或鏈條與驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)接，鑲嵌耐磨填料的大輪繩槽內(nèi)披復(fù)抽吸平衡繩，或逆時(shí)針固定與井內(nèi)抽油桿連接的柔性抽吸繩，順時(shí)針固定經(jīng)導(dǎo)向輪通過平衡繩連接器與平衡液壓缸(6)柱塞相連接的平衡繩；壓力平衡裝置的三合一隔離平衡球罐(4)置于矮機(jī)架底座內(nèi)互相串聯(lián)的壓力補(bǔ)償器(3)和平衡液壓缸(6)上部，并與相關(guān)聯(lián)的連接管路定向聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)裝置為異型電機(jī)直驅(qū)裝置或通用電機(jī)加對(duì)稱輸出減速器聯(lián)合驅(qū)動(dòng)裝置，其中異型電機(jī)直驅(qū)裝置為異型開關(guān)磁阻電機(jī)或異型永磁電機(jī)，其結(jié)構(gòu)至少為以下六種類型之一: 第一種為嵌套式異型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其嵌套式異型內(nèi)定子(16)通過空心軸、鍵、軸承、密封端蓋固定于嵌套式異型外轉(zhuǎn)子(15)空腔內(nèi)，鑲嵌套外圓面圓周上均布偶數(shù)條軸向外鍵槽，嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)分三段錯(cuò)齒1-6°嵌入外鍵槽內(nèi)；嵌套式異型外轉(zhuǎn)子(15)內(nèi)圓面圓周上均布與嵌套式異型內(nèi)定子(16)對(duì)應(yīng)的軸向內(nèi)鍵槽，嵌套式異型外轉(zhuǎn)子鐵心(32)凸極嵌套入三組嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)間隔槽內(nèi)，其條型平面嵌套入軸向內(nèi)鍵槽內(nèi)，并用螺栓緊固；嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)凹槽內(nèi)放置集中環(huán)式繞組(17);空心軸軸頭和密封端蓋上設(shè)置磁性霍爾傳感器(18)或無線遙感傳感器； 第二種為筒式外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其筒式外轉(zhuǎn)子外圓表面設(shè)置雙排鏈輪，內(nèi)圓面圓周上固定軸向轉(zhuǎn)子鐵心(21)，密封端蓋內(nèi)端面固定徑向轉(zhuǎn)子鐵心(19);置于筒式外轉(zhuǎn)子空心軸上的筒式內(nèi)定子兩端面固定徑向定子鐵心和繞組(20)，外圓面圓周上固定軸向定子鐵心和繞組(22)，其繞組接線通過空心軸外接到接線盒； 第三種為一端小直徑、另一端大直徑的臺(tái)階式單輪軸異型外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其小直徑一端臺(tái)階式單輪軸三用外轉(zhuǎn)子(23)外圓表面設(shè)置帶輪、V形槽輪和鏈輪，大直徑一端內(nèi)圓面圓周上固定轉(zhuǎn)子鐵心；置于三用外轉(zhuǎn)子(23)大直徑一端空心軸上的輪式內(nèi)定子(24)外圓面圓周上固定定子鐵心和繞組，其繞組接線通過空心軸外接到接線盒； 第四種為軸向兩端大直徑、中部小直徑的凹式雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中部小直徑輪軸一體式雙排鏈輪(26)兩端通過軸承、鍵對(duì)稱設(shè)置外圓面圓周上固定轉(zhuǎn)子鐵心的凹式雙輪軸異型內(nèi)轉(zhuǎn)子，兩端大直徑對(duì)稱外定子(25)內(nèi)圓面圓周上固定定子鐵心和繞組，輪軸一體式雙排鏈輪(26)軸端和對(duì)稱外定子(25)端蓋上設(shè)置編碼器或齒盤式光電傳感器； 第五種為軸向兩端小直徑、中部大直徑的凸式雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其輪式內(nèi)轉(zhuǎn)子兩端小直徑輪外圓表面設(shè)置V形輪槽，空心軸中部固定大直徑內(nèi)轉(zhuǎn)子，其外圓表面和兩端面設(shè)置與定子磁路相對(duì)應(yīng)的按N、S極性交互排列的軸向和徑向強(qiáng)磁體(28);中部大直徑外定子內(nèi)圓面圓周上和內(nèi)腔兩端面設(shè)置軸向和徑向定子鐵心及繞組(27)； 第六種為軸向兩端小直徑、中部大直徑的凸式雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其空心軸上固定外圓表面裝有轉(zhuǎn)子鐵心的雙輪軸內(nèi)轉(zhuǎn)子(29)，兩端小直徑輪外圓表面設(shè)置V形輪槽，中部大直徑雙輪軸外定子(30)內(nèi)圓面圓周上固定軸向定子鐵心和繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，其特征在于:所述的異型電機(jī)核心部件轉(zhuǎn)子鐵心、定子鐵心和繞組的齒形、磁路、繞組結(jié)構(gòu)至少為以下六種類型之一:第一種為通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙面閉合超短磁路圓周面和扇面四向重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)四向微重合，相繞組為嵌套式異型內(nèi)定子鐵心(34)凹槽內(nèi)三相環(huán)式繞組(17)； 第二種通電相為90°長磁路(37)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心(35)，相繞組為隔二齒互繞三相繞組(36)； 第三種通電相為180°長磁路(39)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為單齒交錯(cuò)半重合齒鐵心(40)，相繞組為隔三齒互繞四相繞組(38)； 第四種定子鐵心為子母齒(43)，轉(zhuǎn)子鐵心為與之對(duì)應(yīng)的多齒極，通電相為短磁路(42)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為六齒交錯(cuò)微重合齒鐵心，相繞組為子母齒鄰齒互繞三相繞組(41)； 第五種定、轉(zhuǎn)子鐵心為對(duì)稱多齒極鐵心(44)，通電相為超短磁路(46)定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心，相繞組為鄰齒互繞三相繞組(45)； 第六種定、轉(zhuǎn)子鐵心為對(duì)稱鑲嵌齒鐵心(48)，通電相為超短磁路定、轉(zhuǎn)子鐵心齒重合，非通電相定、轉(zhuǎn)子鐵心齒為雙齒交錯(cuò)微重合齒鐵心，相繞組為鑲嵌齒鄰齒互繞三相繞組(47)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，其特征在于:所述的通用電機(jī)加對(duì)稱輸出減速器聯(lián)合驅(qū)動(dòng)裝置的減速器為標(biāo)準(zhǔn)系列軸端對(duì)稱輸出減速器或雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)，其中雙驅(qū)四保險(xiǎn)減速機(jī)(31)包括外置驅(qū)動(dòng)輪的空心輸出軸，置于該軸中心的輸入軸和二軸對(duì)稱串聯(lián)的2臺(tái)起雙保險(xiǎn)作用的同規(guī)格減速機(jī)，以及輸入軸兩端與通用電機(jī)串聯(lián)的2臺(tái)聯(lián)軸器；減速機(jī)箱體內(nèi)輸入軸兩端設(shè)置的一級(jí)減速齒輪與從動(dòng)盤為二合一齒輪，其兩側(cè)各對(duì)稱嚙合兩組起雙保險(xiǎn)作用的同軸大小減速齒輪，同軸大小減速齒輪與固定在空心輸出軸上的二級(jí)減速齒輪嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，其特征在于:所述的聯(lián)軸器為接觸式剛性聯(lián)軸器或非接觸傳動(dòng)永磁聯(lián)軸器，其中非接觸傳動(dòng)永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)至少為以下三種類型之一: 第一種為主動(dòng)盤(49)和從動(dòng)盤(50)盤面外環(huán)上按N、S極順序?qū)ΨQ交互密集或分散排列偶數(shù)強(qiáng)磁體(51)的同步式永磁聯(lián)軸器，兩盤之間用壓力軸承(53)間隔，主動(dòng)盤(49)外緣設(shè)置拆裝調(diào)節(jié)螺桿(52)； 第二種為永磁吸盤(54)和從動(dòng)吸盤(55)盤面外環(huán)上設(shè)置獨(dú)立磁極總成或偶數(shù)組合磁極總成(56)的吸盤式永磁聯(lián)軸器，其中磁極總成(56)包括置于環(huán)形磁軛中用隔板隔開的固定強(qiáng)磁體和活動(dòng)強(qiáng)磁體，固定強(qiáng)磁體底部設(shè)置導(dǎo)磁極頭，活動(dòng)強(qiáng)磁體頂部設(shè)置磁力線疊加或短路閉合的活動(dòng)柱銷，兩盤之間用雙排滾子壓力軸承間隔； 第三種為在永磁同步聯(lián)軸器的的基礎(chǔ)上，主動(dòng)盤(49)或從動(dòng)盤(50)上的強(qiáng)磁體(51)改為銅環(huán)，靠渦流感應(yīng)產(chǎn)生扭矩的渦流式永磁聯(lián)軸器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，其特征在于:所述的壓力平衡裝置為壓縮機(jī)定期補(bǔ)氣平衡裝置或隨機(jī)補(bǔ)氣平衡裝置，其中隨機(jī)補(bǔ)氣平衡裝置包括壓力補(bǔ)償器(3)、隔離平衡球罐(4)、 緩沖補(bǔ)償罐(5)和平衡液壓缸(6)及相關(guān)連接管路，其中隔離平衡球罐(4)與其下部的緩沖補(bǔ)償罐(5)為三合一儲(chǔ)壓裝置，隔離平衡球罐(4)頂部設(shè)定壓放氣閥，邊部設(shè)充放氣閥和壓力采集及觀察機(jī)構(gòu)，內(nèi)置液壓油缸，液壓油缸底部設(shè)置與平衡液壓缸(6)有柱塞前端連接的平衡導(dǎo)壓管(7)，平衡導(dǎo)壓管(7)上設(shè)充泄油閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，其特征在于:所述的壓力補(bǔ)償器(3)設(shè)二級(jí)壓縮缸并置于平衡繩經(jīng)過的抽油機(jī)下死點(diǎn)處，其一級(jí)壓縮缸無柱塞端進(jìn)口通過一級(jí)壓縮連通管(8)和只進(jìn)不出的單流閥或電磁閥與平衡液壓缸(6)無柱塞尾端連接，一級(jí)壓縮缸無柱塞端出口通過二級(jí)壓縮連通管(9)和只出不進(jìn)的單流閥連接緩沖補(bǔ)償罐(5);二級(jí)壓縮缸無柱塞端進(jìn)口通過充氣連通管(10)和只進(jìn)不出的單流閥連接緩沖補(bǔ)償罐(5)，二級(jí)壓縮缸無柱塞端出口通過三級(jí)壓縮連通管(11)和只出不進(jìn)的單流閥與隔離平衡球罐(4)連接；平衡繩連接器運(yùn)行至抽油機(jī)下死點(diǎn)與壓力補(bǔ)償器(3) —、 二級(jí)壓縮缸柱塞接觸進(jìn)行三級(jí)壓縮隨機(jī)補(bǔ)氣穩(wěn)壓。
專利摘要本實(shí)用新型為一種壓力平衡電機(jī)換向抽油機(jī)，屬機(jī)電一體化應(yīng)用新領(lǐng)域。該機(jī)包括置于設(shè)有螺桿舉升爬行機(jī)構(gòu)矮機(jī)架前上端的平衡輪、平衡輪下部或機(jī)架底座中部的驅(qū)動(dòng)裝置和后端的壓力平衡裝置，其中平衡輪為同軸大小輪、其小輪用V形聯(lián)組帶或鏈條與驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)接，鑲嵌耐磨填料的大輪繩槽內(nèi)披復(fù)抽吸平衡繩，或逆時(shí)針固定與井內(nèi)抽油桿連接的柔性抽吸繩，順時(shí)針固定經(jīng)導(dǎo)向輪通過平衡繩連接器與平衡液壓缸柱塞相連接的平衡繩；壓力平衡裝置的三合一隔離平衡球罐置于矮機(jī)架底座內(nèi)互相串聯(lián)的壓力補(bǔ)償器和平衡液壓缸上部，并與相關(guān)聯(lián)的連接管路定向聯(lián)接。該機(jī)具有大幅度節(jié)能省材，不停機(jī)智能調(diào)參、調(diào)平衡和作業(yè)讓位、卸載掛抽、失載保護(hù)、地面維護(hù)方便的明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)和示功圖模擬、油水計(jì)量、遠(yuǎn)傳遙控功能，是機(jī)械采油理想的方向性換代機(jī)型。
文檔編號(hào)E21B43/00GK203008867SQ20122067297
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者王穎 申請(qǐng)人:王穎