專利名稱：具有一體填料盒以及夾具的改良的泵驅(qū)動(dòng)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一體填料盒以及夾具的改良了的泵驅(qū)動(dòng)頭，即一種安裝在原油井管頂部以操縱安裝在井中的泵的驅(qū)動(dòng)頭，泵最常見(jiàn)地設(shè)計(jì)成正位移回轉(zhuǎn)式，其具有一個(gè)漸進(jìn)的(progressing)螺旋腔。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已知有多種不同的驅(qū)動(dòng)裝置，安裝所述的驅(qū)動(dòng)裝置以在泵的地面端根據(jù)井的排量而工作。從而，恒定排量的井安裝的是電動(dòng)馬達(dá)，所述馬達(dá)與泵的軸桿驅(qū)動(dòng)地相連，所述的泵通常為如上所述的正位移回轉(zhuǎn)類型，并具有一個(gè)漸進(jìn)的螺旋腔。或者，設(shè)置一個(gè)具有可變速率液壓驅(qū)動(dòng)裝置的液壓馬達(dá)，以一直跟蹤井的排量直至穩(wěn)定狀態(tài)。驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳動(dòng)裝置可包括齒輪或者帶設(shè)備。然而，在任意情況下，泵都要在填料盒上方的某處接合至驅(qū)動(dòng)裝置，從而使得井管的內(nèi)部——其中油壓由泵形成或者為井本身的壓力——可以保持著隔離狀態(tài)且驅(qū)動(dòng)裝置有利地保持在大氣壓下。最后，在特定類型的泵施加至驅(qū)動(dòng)軸桿的拉力的作用下，傳動(dòng)軸承座必須承受很高的軸向推力。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知設(shè)置所述頭部的構(gòu)件的幾種方法，以更容易地對(duì)易于磨損或損壞的部件進(jìn)行維修，例如由于連續(xù)運(yùn)行以及原油中粉砂沉積而導(dǎo)致的填料盒滲漏、或者是在泵施加在驅(qū)動(dòng)軸桿的軸向力作用下可能導(dǎo)致的止推軸承的損壞。這包括定期的維修以及日常的監(jiān)測(cè)，通常由技術(shù)人員進(jìn)行。
在這樣的維修中，油井中的泵的停止時(shí)間應(yīng)當(dāng)盡量地短，原因是由于所抽吸的液體的混合特性，泵很容易發(fā)生堵塞，從而導(dǎo)致昂貴的油井重起動(dòng)程序。因此，對(duì)于維修操作時(shí)井泵的短時(shí)間停止，部件的迅速更換是極其重要的。
例如，從美國(guó)專利申請(qǐng)2001/0050168 A1得知一種具有一體式填料盒的泵驅(qū)動(dòng)頭，其中填料盒位于回轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)裝置的上方并采用了一個(gè)連接至井身管頂部接合凸緣的內(nèi)立管。從而，由于驅(qū)動(dòng)裝置與泵軸桿的接合位于頭構(gòu)件的上方，所以通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置傳遞的運(yùn)動(dòng)可用于轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)安裝于填料盒外側(cè)的管子。因此，填料盒介于內(nèi)立管和外側(cè)管子之間，其把驅(qū)動(dòng)裝置連接至所述管子與泵的內(nèi)軸桿的接合處。
當(dāng)將填料盒放置在頭部的頂側(cè)時(shí)，技術(shù)人員可以更加方便地夠到它，但是不容易檢查填料盒的密封度，因?yàn)槊芊庠O(shè)備安裝在一轉(zhuǎn)動(dòng)部件的內(nèi)部。上述的專利申請(qǐng)?zhí)峁┝藦囊贿m當(dāng)?shù)囊簤合到y(tǒng)對(duì)密封設(shè)備施加壓力以防止?jié)B漏以及溢到地上的方法。然而，這使得與填料盒位于驅(qū)動(dòng)頭下方的傳統(tǒng)布置相比，變得相當(dāng)復(fù)雜，而損壞的程度可通過(guò)在不同高度處輕擊填料盒而看到。
此外，驅(qū)動(dòng)裝置主軸承/泵軸桿止推軸承的雙重功能總是導(dǎo)致整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的全面檢修，而不單單是更易于損壞的止推軸承構(gòu)件。驅(qū)動(dòng)裝置的現(xiàn)場(chǎng)拆卸需要的時(shí)間超過(guò)一個(gè)小時(shí)，而井停止工作的時(shí)間限制是20至40分鐘。
最后，為了使操作可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成，必須進(jìn)行某些措施，以使得井樓下方的夾具的設(shè)計(jì)更為實(shí)用。為了鎖定泵驅(qū)動(dòng)軸桿，通過(guò)兩個(gè)從外側(cè)操作的螺桿，把一個(gè)徑向夾緊裝置包圍于軸桿周圍。上述的專利申請(qǐng)示出了一些此裝置的設(shè)計(jì)。在對(duì)頭部進(jìn)行操作之前，操作人員鎖緊軸桿，以防止其掉落井內(nèi)；從而，必須操作兩個(gè)螺桿可能會(huì)導(dǎo)致不熟練的或粗心的個(gè)人把一個(gè)螺桿擰得更緊，導(dǎo)致軸桿的彎曲或受損。
在對(duì)頭部提供一個(gè)泵驅(qū)動(dòng)裝置方面，現(xiàn)有技術(shù)有很大的改進(jìn)空間，其可消除上述的缺點(diǎn)且可以更可靠的方式更快、更高效地完成維修過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上文，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種泵驅(qū)動(dòng)頭，所述泵驅(qū)動(dòng)頭的填料盒和/或止推軸承可容易地進(jìn)行更換，而不需要對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拆卸，且同時(shí)還使用傳統(tǒng)的在不同高度處進(jìn)行輕擊的檢查方法。另一個(gè)目的在于允許以同樣的方式對(duì)常規(guī)及襯墊類型的密封件進(jìn)行更換。一個(gè)重要的目的在于提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單的夾具，以在維修操作中有效地保持旋轉(zhuǎn)軸桿的鎖緊。
通過(guò)本發(fā)明而解決了上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種改良的泵驅(qū)動(dòng)頭，其具有一個(gè)一體的填料盒，且包括一個(gè)接合至位于原油井內(nèi)的旋轉(zhuǎn)泵驅(qū)動(dòng)軸桿的動(dòng)力傳動(dòng)裝置；一個(gè)保持壓力的填料盒；一個(gè)可承受作用在上述泵軸桿上的拉力的止推組件；其特征在于所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置包括一個(gè)設(shè)置成與所述軸桿共軸旋轉(zhuǎn)的管子，所述的管子具有至少兩個(gè)不同的直徑；旋轉(zhuǎn)密封件套在管子的小的外直徑上，以在所述管子與填料盒體之間形成一個(gè)液密封，所述密封件的外直徑小于所述管子的大的外直徑；所述管子與軸桿之間的配合包括靜密封；旋轉(zhuǎn)和靜態(tài)的密封件可通過(guò)所設(shè)置的一個(gè)承托環(huán)而與所述的管子及位于所述填料盒內(nèi)部、與密封件相關(guān)的構(gòu)件一起移動(dòng)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，與軸桿共軸旋轉(zhuǎn)的管子在其底端軸向地連接至一個(gè)套管而與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并一起限定了所述的大直徑和小直徑，小直徑位于填料盒內(nèi)，而管子及套管一旦連接在一起就形成了一個(gè)整件。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述管子/套管的底端設(shè)置有填塞件以與之一起旋轉(zhuǎn)，填塞件的外直徑為迷宮狀的花紋。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)密封件為襯墊密封，一個(gè)油密封設(shè)置于旋轉(zhuǎn)密封件和往襯墊加液體潤(rùn)滑油的入口的下游；所述的襯墊安裝在所述管子/轉(zhuǎn)動(dòng)套管與填料盒的內(nèi)座體之間。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述的襯墊通過(guò)位于所述襯墊與所述承托環(huán)之間的至少一個(gè)擋圈以及一個(gè)預(yù)加載彈簧而安裝在所述的旋轉(zhuǎn)套管上。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，襯墊安裝在所述管子/轉(zhuǎn)動(dòng)套管的小直徑的周圍，并在通過(guò)至少一個(gè)軸向的承托環(huán)以及一個(gè)位于所述襯墊與軸向止推組件之間的預(yù)加載彈簧而保持在該處。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)置靜密封以減小所述管子與所述套管之間的接合區(qū)域處的徑向尺寸，并在所述管子與套管牢固地結(jié)合在一起時(shí)，在該處受到壓縮以實(shí)現(xiàn)緊密封。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述管子與軸桿之間的接合區(qū)域處設(shè)置靜密封以易于進(jìn)行更換，并在頂蓋的套筒中實(shí)現(xiàn)一個(gè)緊配合。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的管子通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)轂連接到止推組件，并一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)轂在壓緊導(dǎo)引裝置的作用下保持在位。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述轂的內(nèi)徑上形成有一軸向槽道，用于拔出連接所述管子和驅(qū)動(dòng)裝置的舌狀榫。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述填料盒中的襯墊預(yù)加載彈簧置于一個(gè)分開(kāi)的罩殼內(nèi)，以防止在壓縮狀態(tài)時(shí)彈簧的過(guò)度加載。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，一個(gè)環(huán)形隔離件設(shè)置在填料盒中，所述的環(huán)形隔離件是有孔的以與潤(rùn)滑油的入口相通，且形成有一個(gè)唇形油密封的環(huán)形支座，所述的唇形油密封設(shè)置成與所述的管子/套管直徑相接觸。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述的有孔環(huán)形隔離件形成有一個(gè)軸向居中的突出，其用于插經(jīng)鄰近環(huán)密封件的唇部。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，在內(nèi)徑上具有迷宮狀花紋的填塞件鎖定至套管的底端而與之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，一個(gè)有利地設(shè)置于填料盒體內(nèi)的軸桿鎖定夾具包括一對(duì)夾爪，這對(duì)夾爪一個(gè)是拉的一個(gè)是推的，通過(guò)一個(gè)螺桿而操作，設(shè)置所述的螺桿，以使其一端作用在一個(gè)夾爪上，且接合于一個(gè)形成在另一個(gè)夾爪內(nèi)的螺紋孔中；所述的拉爪和推爪通過(guò)一個(gè)螺桿而操作，設(shè)置該螺桿以使其端部作用在推爪上，且接合于一個(gè)形成于拉爪內(nèi)的螺紋孔中。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，具有自動(dòng)對(duì)中夾爪的夾具與填料盒體相關(guān)連，所述的夾爪在壓緊螺桿的作用下以楔形接觸的方式夾緊軸桿，該楔形接觸形成于夾爪的外表面與夾具滑動(dòng)體的內(nèi)表面；有利地，通過(guò)設(shè)置一個(gè)錐形的錐面而獲得此楔形接觸。
在一個(gè)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，自動(dòng)對(duì)中夾爪的徑向夾緊運(yùn)動(dòng)通過(guò)夾具與盒子或蓋子的一個(gè)棱形配合而被導(dǎo)引；一個(gè)彈性裝置安裝于兩個(gè)夾爪之間，以在夾緊操作得以釋放時(shí)打開(kāi)夾爪；有利地，軸桿夾緊表面相對(duì)于一個(gè)中心呈半圓形，所述的中心相較于軸桿的中心線偏向相對(duì)夾爪的方向。


在所附的十張附圖中示出了本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施方式，其中圖1為本發(fā)明改良的驅(qū)動(dòng)頭的一個(gè)縱向剖視圖，其示出了填料盒、驅(qū)動(dòng)裝置(在此為一個(gè)齒輪動(dòng)力傳動(dòng)裝置)、止推軸承、以及用于鎖定泵驅(qū)動(dòng)軸桿的夾具的整體構(gòu)造；圖2為一個(gè)局部放大視圖，其局限于驅(qū)動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)軸承、止推軸承以及填料盒；圖3為鎖定泵驅(qū)動(dòng)軸桿的自動(dòng)對(duì)中夾具的豎直剖視圖；圖4為上圖夾具的平面剖視圖；圖5為改良驅(qū)動(dòng)頭的一個(gè)縱向剖視圖，所述改良驅(qū)動(dòng)頭具有一個(gè)不特定的驅(qū)動(dòng)裝置，此圖示出了填料盒、止推軸承、以及用于鎖定泵驅(qū)動(dòng)軸桿的夾具的整體構(gòu)造；圖6為圖5中所示驅(qū)動(dòng)頭的詳細(xì)放大視圖；圖7為填料盒的剖視圖，其突出了襯墊設(shè)置；圖8為改良驅(qū)動(dòng)頭的另一實(shí)施方式的一個(gè)剖視圖，其結(jié)合了一個(gè)改進(jìn)了的填料盒以及自動(dòng)對(duì)中夾具；圖9為軸桿動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置以及填料盒的放大剖視圖；圖10為旋轉(zhuǎn)軸桿的自動(dòng)對(duì)中爪形夾具的放大剖視圖；以及圖11為上圖所示夾具的平面剖視圖，其中一個(gè)夾爪示出了其剖面。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，所示的井口裝置1包括帶有齒輪3、4的驅(qū)動(dòng)裝置2，所述的齒輪3、4由馬達(dá)M驅(qū)動(dòng)，齒輪4鎖定至一個(gè)旋轉(zhuǎn)的管5上，所述的管5上部連接至一個(gè)止推組件6，并且通過(guò)常規(guī)連接盤7連接至一個(gè)泵的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸桿8，所述軸桿8延伸至井孔下方。同時(shí)，所示的填料盒9位于驅(qū)動(dòng)裝置2的下方，在此，其有利地與自動(dòng)對(duì)中夾具10形成為一體，所述的自動(dòng)對(duì)中夾具10具有用于鎖緊軸桿8的爪。
圖2詳細(xì)地示出了齒輪4的主軸承11，所述的主軸承11位于驅(qū)動(dòng)裝置2的外殼12上。轉(zhuǎn)管5通過(guò)舌狀榫13鎖定至齒輪4，并在齒輪4內(nèi)共軸地延伸。管5的底端14在15處制有螺紋，用于與填料盒的轉(zhuǎn)動(dòng)套管16相接合。靜態(tài)環(huán)形密封件17保持在所述的端部14與套管16之間且受到壓縮，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中它們是承載在環(huán)形件上的部件。填料盒的轉(zhuǎn)動(dòng)套管16承載有軸向止推軸承18，所述的止推軸承18設(shè)置在所述盒體19內(nèi)，以承受作用在密封件20上的井壓的軸向載荷。與所述轉(zhuǎn)動(dòng)套管16底端21螺紋接合的是承托環(huán)22，設(shè)置所述的承托環(huán)以保持所述的密封件，且可以通過(guò)所述承托環(huán)而把密封件拉出，所示的密封件通過(guò)抵靠所述止推軸承18的隔離件23而保持分開(kāi)。一個(gè)橡膠填塞件24與承托環(huán)22相連，所述的橡膠填塞件在其外徑上形成有一個(gè)迷宮狀的外周花紋25，以截獲盡可能多的保留在抽吸液體中的固體顆粒。在填塞件24上方且在每個(gè)油密封20處形成有徑向的排泄孔26，當(dāng)需要時(shí)，利用這些孔來(lái)檢查相應(yīng)的上游密封件在井壓的作用下是否有滲漏。
同時(shí)，在圖2中，顯示出所述管5與止推軸承的轂27可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，所述管5通過(guò)螺釘29與頂蓋28一起緊固至止推軸承的轂。此轂可以在鐘形件30之下轉(zhuǎn)動(dòng)并具有一個(gè)上油密封32，所述的鐘形件30覆蓋了止推組件6的軸承31。此鐘形件通過(guò)螺釘33緊固至驅(qū)動(dòng)裝置2的外殼12。所述的轂27在其內(nèi)徑上形成有一軸向槽道34，以允許不需要拆卸止推組件6——即轂27、鐘形件30以及軸承31——就可將舌狀榫13拔出。
圖3示出了包繞著軸桿8外徑的拉爪(pull jaw)35及推爪(push jaw)36。為了增強(qiáng)夾緊，如37處所述示，接觸區(qū)域具有水平的壓紋。夾爪對(duì)通過(guò)在外部操作的螺桿38而合攏，環(huán)繞著此螺桿的桿部40設(shè)置有一個(gè)密封件39，以阻止加壓液體的滲漏。在拉爪35的本體上形成有陰螺紋，而螺桿的端部41作用在推爪36上。在圖3中，示出了夾具10是張開(kāi)的，而在圖4中示出夾具10是閉合的。為了導(dǎo)引和施加彈性偏壓，在拉爪35和蓋子42之間設(shè)置了至少兩個(gè)銷43以及兩個(gè)彈簧44，所述的銷和彈簧有效地防止了夾爪的轉(zhuǎn)動(dòng)且把夾爪偏壓至打開(kāi)位置。
圖5所示的是原油井的泵軸桿8的動(dòng)力傳動(dòng)裝置45的驅(qū)動(dòng)頭，其中該驅(qū)動(dòng)頭并不由齒輪構(gòu)成，而是例如包括一個(gè)通過(guò)舌狀榫47而鎖定至管46而與管一起轉(zhuǎn)動(dòng)的滑輪(未示)。止推組件6設(shè)置有一個(gè)轂48，其與上述的轂27類似，但沒(méi)有形成有軸向槽道。也需要承受所述管46上的徑向載荷的這個(gè)止推組件還包括有一個(gè)徑向軸承49以及填料盒9的套管16。圖6更詳細(xì)地示出了帶有油密封20以及隔離環(huán)23的填料盒，且示出了靜密封17，其通過(guò)管46的端部14而緊密地固定在所述軸桿8上?？梢园l(fā)現(xiàn)轂48導(dǎo)引填料盒的套管16及其上方的管46。由此，其與圖2所示的實(shí)施方式不相同，在圖2的實(shí)施方式中，填料盒的套管16以及管5導(dǎo)引于齒輪4的轂上。
此外，圖7示出了所述轉(zhuǎn)動(dòng)套管16的底端21，其與承托環(huán)22螺紋連接以保持所述的襯墊50，襯墊本身位于所述套管與填料盒9的內(nèi)座體51之間。襯墊通過(guò)承托環(huán)22、擋圈52以及彈簧53而保持在所述的套管上，抵靠著所述的軸向止推軸承18。一個(gè)有孔的環(huán)形隔離件54以及一個(gè)油密封55設(shè)置在襯墊50與所述軸承18之間。所述的內(nèi)座體51具有一個(gè)肩部56，以在組裝的狀態(tài)下由擋圈52抵靠。彈簧53用于對(duì)襯墊50進(jìn)行預(yù)加載，在組裝好的狀態(tài)下，環(huán)22將與底部擋圈52保持分開(kāi)。如果設(shè)置有排泄孔57，則其由襯墊50遮蓋。當(dāng)襯墊滑過(guò)所述轉(zhuǎn)動(dòng)套管16的外表面時(shí)，孔58用于將潤(rùn)滑油導(dǎo)向襯墊的內(nèi)徑。當(dāng)襯墊50可能斷裂破壞時(shí)，井液將升至軸承18的上方并從處于大氣壓下的通氣孔59流出。
在圖8至11中示出了井口裝置的另一個(gè)實(shí)施方式。在圖8中，示出了一體的填料盒60，其中套管61與軸桿8一起固連式地轉(zhuǎn)動(dòng)，并與襯墊50之間相互摩擦。此套管與管62共軸地延伸，且與管62牢固地密封接合，所述的管62把運(yùn)動(dòng)從齒輪4通過(guò)蓋子28的套筒63傳遞至連接盤7。靜密封64置于蓋子套筒與軸桿8之間，從而，通過(guò)首先拆開(kāi)連接盤7然后移走具有套筒63的蓋子28，就可以容易地拉出密封件64。此外，所示的夾具65位于所述一體填料盒的下方，通過(guò)僅僅致動(dòng)導(dǎo)向螺桿67和圓錐連接配合68的作用而合攏其自動(dòng)對(duì)中的夾爪66，所述的圓錐連接配合68設(shè)置在夾爪和滑動(dòng)體69之間。
在圖9中示出的是驅(qū)動(dòng)頭1的本體12，其上部70容置有安裝在鐘形件71下的止推組件6，后者(鐘形件71)由螺釘72固定。填料盒60的本體73是驅(qū)動(dòng)裝置外殼12的一個(gè)一體部分，且形成有兩個(gè)徑向的孔，其中，較低的孔74位于襯墊50的上游，如同孔57中最低的那個(gè)，而較高的孔75跟孔58一樣，用于往旋轉(zhuǎn)襯墊型密封50加干凈的潤(rùn)滑油，該旋轉(zhuǎn)襯墊型密封50作用在套管61的外直徑上。與軸桿8靜態(tài)接觸的、具有迷宮77的填塞件76鎖定至套管61的底端而與之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的套管底端還具有軸向承托環(huán)78，用于拆除填料盒60的內(nèi)部構(gòu)件。一個(gè)比環(huán)78大的軸向承托環(huán)79安裝在最低襯墊50與本體73上的一個(gè)軸向凸緣80之間。一個(gè)分成兩半81和82的罩殼鄰近所述襯墊，該兩半是分開(kāi)的以封閉該襯墊預(yù)加載彈簧83。該罩殼的頂部接觸環(huán)84，此環(huán)沿徑向地被穿孔而為來(lái)自于孔75的加壓潤(rùn)滑油提供一個(gè)通道。此環(huán)的底部形成有容置一旋轉(zhuǎn)唇形密封件86的一個(gè)內(nèi)支座85，環(huán)的頂部形成有一個(gè)居中的、軸向延伸的突出部分87，用于插入到外側(cè)金屬殼和位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)套管61的表面上的密封環(huán)88的外/內(nèi)唇之間。此居中的突出部分87用于把一個(gè)可能的軸向推力直接地傳遞至軸向止推軸承18。最后，一個(gè)為止推軸承31設(shè)置的隔離環(huán)89套在轂27和齒輪轂11的外徑上。
圖10和11示出了用于鎖定軸桿8的自動(dòng)對(duì)中夾具65的另一實(shí)施方式，其示出了設(shè)置于本體69中的凹入部分90，用于使軸桿8可以在夾緊操作的過(guò)程中從所述本體中通過(guò)。每個(gè)所述的自動(dòng)對(duì)中夾爪66都設(shè)置有一個(gè)銷91，用于在槽道92作導(dǎo)引運(yùn)動(dòng)，所述的槽道92形成于夾具殼體94的蓋子93中。每個(gè)夾爪都具有一個(gè)棱形的導(dǎo)引件95，其與夾具徑向夾緊運(yùn)動(dòng)的方向垂直，所述的導(dǎo)引件沿著軸桿8的徑向逐漸地變細(xì)。所述的棱形導(dǎo)引件95適于在所述蓋子93中切削出的圓形槽道96內(nèi)徑向地滑動(dòng)，其中夾爪由所述的銷91導(dǎo)引。兩個(gè)彈簧97沿一個(gè)與夾緊方向相平行的方向容置于插孔中，以在撤去夾緊力時(shí)把夾爪66偏壓至打開(kāi)位置。在本體69上，一個(gè)插孔98設(shè)置于螺桿67的區(qū)域中以允許螺桿頭的穿過(guò)，而防止旋轉(zhuǎn)的銷99確保了本體69在殼體94內(nèi)的取向。夾緊軸桿的表面100相對(duì)于一個(gè)中心呈半圓形，此中心相較于軸桿8的中心線偏向相對(duì)的爪，且所述表面略微地粗糙化，其上形成有圓形截面的壓紋。
通過(guò)操作螺桿38而合攏夾具10，從而使得其夾爪35、36夾緊軸桿，當(dāng)軸桿8停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可對(duì)驅(qū)動(dòng)頭和驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行拆卸/重裝以用于維修；夾爪繞著軸桿自動(dòng)對(duì)中而不對(duì)軸桿造成損壞。一旦軸桿被夾緊且井壓耗盡，則使用一個(gè)傳統(tǒng)設(shè)備來(lái)松開(kāi)連接盤7及釋放軸桿8和轉(zhuǎn)管5或46之間的連接。通過(guò)移去螺釘29及蓋子28，可將套管16、靜密封17以及填料盒9的油密封20脫開(kāi)以進(jìn)行迅速的更換。在圖2的實(shí)施方式中，由于設(shè)置在轂27中的槽道34，舌狀榫13并不會(huì)影響管子5的移去?？焖俚貙?shí)現(xiàn)了管組件5或46、具有靜密封17的套管16、軸承18、旋轉(zhuǎn)密封20、油密封或襯墊、承托環(huán)22、以及填塞件24的更換，井的停止工作時(shí)間最短。組裝以相反的順序進(jìn)行。
為了也取下止推組件6，通過(guò)松開(kāi)螺釘33而釋放止推軸承32。當(dāng)填料盒及止推組件均需要更換時(shí)，僅通過(guò)松開(kāi)螺釘33，可以簡(jiǎn)單、容易地實(shí)現(xiàn)移除止推組件6及填料盒組件的操作。在這方面，圖2與圖6的實(shí)施方式的操作方式彼此之間將稍有不同，即齒輪傳動(dòng)裝置2將與相應(yīng)的軸承11一樣保持與填料盒9的本體19相連接，而軸承49將與止推組件6及填料盒9的內(nèi)部部件一起移去。
最后，孔26除了有助于排出通過(guò)了位于上游的油密封20或填塞件24的滲漏之外，還可用于在壓力作用下注入液體——有利地為油，以增強(qiáng)受影響的油密封20的密封效果，所述壓力沿著朝向止推軸承18的方向傳播至后面的油密封。
在采用了襯墊50時(shí)，環(huán)22會(huì)承托住襯墊50和擋圈52以進(jìn)行組裝。為了進(jìn)行拆卸，環(huán)22將通過(guò)推壓所述的擋圈52以及完全壓縮的彈簧33而把壓縮襯墊推向盒9的內(nèi)壁51，并釋放它，從而允許其作為一個(gè)整體地被移去。
在圖8和9的實(shí)施方式中，對(duì)填料盒的操作作如下的解釋。在組裝時(shí)，襯墊50在彈簧83的作用下被壓向軸向承托環(huán)79和凸緣80；襯墊50壓縮于旋轉(zhuǎn)套管61的外徑以及本體73的孔之間。套管與軸桿8以及帶有迷宮77的填塞件76一起轉(zhuǎn)動(dòng)，用于阻止提升原油中的粘渣使其不能在壓力作用下接觸到靜密封64，所述的靜密封64位于驅(qū)動(dòng)頭頂端的軸桿8和套管63之間。在取出填料盒60的襯墊及內(nèi)部部件時(shí)，使用了另外的軸向承托環(huán)78；環(huán)78起到了軸向承托件的作用，以防止部件的脫落。分開(kāi)的罩殼81、82允許彈簧對(duì)襯墊進(jìn)行預(yù)加載，而且如果在操作過(guò)程中從孔75流出的干凈油的背壓消失時(shí)，還可以防止彈簧83的過(guò)載。在最后敘述的例子中，軸向推力將從襯墊5傳遞至罩殼，從而直接地傳至環(huán)84；推力將從該環(huán)通過(guò)軸向居中的突出87而進(jìn)一步傳遞至軸向止推軸承18。從而，推力將不會(huì)影響唇形密封86，且唇形密封86可以自由地牢固夾緊；推力也不會(huì)影響密封環(huán)88，因?yàn)檩S向居中的突出87把推力直接地傳遞至密封環(huán)軸向強(qiáng)度最大的部分。環(huán)88阻止干凈的潤(rùn)滑油進(jìn)入到位于填料盒60外側(cè)的上腔，而唇形密封或油密封86允許來(lái)自于孔75的干凈潤(rùn)滑油從中流過(guò)，但阻止干凈油和原油回流向有孔的環(huán)84。唇形或油密封86不會(huì)磨損，因?yàn)橥ǔH當(dāng)軸桿保持靜止時(shí)才能感受到井壓。在操作時(shí)，通過(guò)孔75往襯墊加入干凈潤(rùn)滑油，且干凈的潤(rùn)滑油分布在所述的密封環(huán)88及襯墊50之間，還充滿了分開(kāi)的罩殼81、82內(nèi)的環(huán)形腔。潤(rùn)滑油的壓力保持高于井壓以防止油滴通過(guò)襯墊到達(dá)頭部，從而油滴輸入井中，且襯墊和套管61之間的接觸可保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)下，以進(jìn)行正確的運(yùn)行及獲得較長(zhǎng)的壽命。
為了維修，在拆卸之前通過(guò)孔74排干填料盒60，從而避免了不利的噴濺，該噴濺可能弄臟止推軸承31及操作人員。此外，該孔允許在井重新開(kāi)動(dòng)之前，在填料盒內(nèi)部構(gòu)件和襯墊處于原來(lái)的位置的情況下，把填料盒60沖洗干凈。
帶有自動(dòng)對(duì)中夾爪66的軸桿鎖定夾具65這樣操作首先擰緊螺桿67而沿軸桿8的徑向推壓夾具本體69使之抵壓夾爪66，使得后者沿垂直于本體位移的方向在軸桿8的周圍合攏。本體與夾爪之間的接觸發(fā)生于本體的內(nèi)錐面68和夾爪66的配合外錐面上。夾爪在其彼此靠近的運(yùn)動(dòng)中由錐面68、棱形的導(dǎo)引件95、以及位于槽道92內(nèi)的銷91導(dǎo)引。在夾緊過(guò)程結(jié)束時(shí)，通過(guò)沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿67而將本體69推回，同時(shí)，彈簧97會(huì)使夾爪66分開(kāi)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)把填料盒9安裝在止推組件6以及驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的下方，獲得了對(duì)旋轉(zhuǎn)密封件20或50及填塞件24操作的完全控制；通過(guò)把止推組件設(shè)置在頂部，同時(shí)填料盒9的內(nèi)部構(gòu)件可通過(guò)頂部而移去，迅速地實(shí)現(xiàn)了更換，井停止工作的時(shí)間很短；從而，操作人員可以維修多種備件，其可能包括止推組件6，且可直接地更換位于驅(qū)動(dòng)頭中的任意磨損或破壞了的零件。
在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，使用的材料、具體的尺寸及結(jié)構(gòu)可與在此所描述的不相同，但其在技術(shù)上與之等同，而不偏離本發(fā)明的范疇?？砂压?2/套管61的組合制造成一個(gè)整體，雖然這會(huì)導(dǎo)致更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及極為昂貴。
從而，雖然較不方便，夾具10或類似的夾具65可設(shè)置成一個(gè)獨(dú)立的單元，而不是連接至填料盒9的本體19。
如本發(fā)明所述的，與止推組件6不相關(guān)的填料盒9構(gòu)造是較不方便的，雖然它也是可行的。實(shí)際上，在使用中更易于損壞的零件是轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的密封件、油密封或襯墊、止推軸承18、以及靜密封17和64。分開(kāi)的構(gòu)造雖然是可行的，但會(huì)延緩損害部件、旋轉(zhuǎn)密封20或50、止推組件6以及填塞件24的同時(shí)、迅速的更換。而在另一方面，軸桿鎖定夾具10或65可以是分開(kāi)的構(gòu)造，與圖1、5和8中所示的夾具與填料盒本體成一體的情形相反。
權(quán)利要求
1.一種改良的泵驅(qū)動(dòng)頭(1)，其具有一個(gè)一體的填料盒(9，60)，且包括一個(gè)接合至位于原油井內(nèi)的旋轉(zhuǎn)泵驅(qū)動(dòng)軸桿(8)的動(dòng)力傳動(dòng)裝置(3，4)；一個(gè)保持壓力的填料盒(9，60)；一個(gè)可承受作用在所述泵軸桿上的拉力的止推組件(6)；其特征在于所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置包括一個(gè)設(shè)置成與所述軸桿(8)共軸旋轉(zhuǎn)的管(5，16；62，61)，所述的管具有至少兩個(gè)不同的直徑；旋轉(zhuǎn)密封件(20；50)套在管的小的外直徑上，以在所述管與填料盒的主體(19，73)之間形成一個(gè)液密封，所述密封件(20；50)的外徑(51)小于所述管(5，16；62，61)的大的外徑；所述管與軸桿之間的配合結(jié)合有靜密封(17，64)；以及所述靜密封(17，64)與旋轉(zhuǎn)密封件(20；50)可借助于所設(shè)置的一個(gè)承托環(huán)(22，78)而與所述管以及位于所述填料盒(9，60)內(nèi)部的、與密封件相關(guān)的構(gòu)件一起移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于與所述軸桿共軸旋轉(zhuǎn)的管(5，62)在其底端軸向地連接至一個(gè)套管(16，61)而與之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并一起限定了所述的大直徑和小直徑，小直徑位于該填料盒(9，60)內(nèi)部，并且，管及套管一旦連接在一起就形成了一個(gè)整件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于在所述管/套管(5，16)的底端(21)設(shè)置有一個(gè)填塞件(24)，其與所述管/套管一起旋轉(zhuǎn)，該填塞件的外徑具有迷宮狀的花紋。
4.如上述權(quán)利要求1、2或3所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的填塞件(24)連接到位于所述填料盒(9)的管/套管(5，16)上的密封件(20；50)的該承托環(huán)(22)上。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于沿著井中壓力流的方向，在該填塞件(24)和/或該相應(yīng)的油密封(20)的下游設(shè)置有一個(gè)與外部連通的排泄孔(26)。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于當(dāng)該旋轉(zhuǎn)密封件為襯墊密封件(50)時(shí)，一個(gè)油密封(55，88)設(shè)置于旋轉(zhuǎn)密封件和往該襯墊加液體潤(rùn)滑油的入口(58，75)的下游，所述的襯墊安裝在所述管/轉(zhuǎn)動(dòng)套管(5，16；62，61)與填料盒(9，60)的內(nèi)座體(51)之間。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的襯墊(50)通過(guò)位于所述襯墊與所述承托環(huán)(22)之間的至少一個(gè)擋圈(52)和一個(gè)預(yù)加載彈簧(53)而安裝在所述的旋轉(zhuǎn)套管(16)上。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于襯墊(50)安裝在所述管/轉(zhuǎn)動(dòng)套管(61)的小直徑的周圍，并通過(guò)至少一個(gè)軸向的承托環(huán)(79)以及一個(gè)位于所述襯墊與該軸向止推組件(18)之間的預(yù)加載彈簧(83)而保持在該處。
9.如權(quán)利要求2-7中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于設(shè)置靜密封(17)以減小所述管(5)與所述套管(16)之間的接合區(qū)域處的徑向尺寸，并在所述管與套管牢固地結(jié)合在一起時(shí)，該靜密封在該處受到壓縮以實(shí)現(xiàn)緊密封。
10.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于在所述管(62)與軸桿(8)之間的接合區(qū)域處設(shè)置靜密封(64)以便于更換，并在頂蓋(28)的套筒(63)中實(shí)現(xiàn)一個(gè)緊配合。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的管(5，62)通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)轂(27)連接到該止推組件(6)并一起轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)轂(27)在一個(gè)壓緊導(dǎo)引裝置作用下保持在位。
12.如上述權(quán)利要求11所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的壓緊導(dǎo)引裝置包括一個(gè)滾動(dòng)止推軸承(31)以及一個(gè)鐘形件(30)，所述鐘形件包封所述的轂(27)以及所述的止推軸承。
13.如上述權(quán)利要求11所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的壓緊導(dǎo)引裝置包括一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)裝置外殼(12)上部(70)內(nèi)的滾動(dòng)止推軸承(31)以及一個(gè)鐘形件(71)，所述的鐘形件包封所述的轂(27)以及所述的止推軸承。
14.如上述權(quán)利要求11所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于在所述轂的內(nèi)徑上形成有一軸向槽道(34)，用于拔出所述管子(5)和驅(qū)動(dòng)裝置之間的連接舌狀榫(13)。
15.如權(quán)利要求6和8至10中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述填料盒中的襯墊預(yù)加載彈簧(83)設(shè)置在一個(gè)分開(kāi)的罩殼(81，83)內(nèi)，而防止在壓縮狀態(tài)時(shí)彈簧的過(guò)度加載。
16.如權(quán)利要求8所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于一個(gè)環(huán)形隔離件(54，84)設(shè)置在填料盒中，所述的環(huán)形隔離件是有孔的而與潤(rùn)滑油的入(58，75)相連通。
17.如上述權(quán)利要求16所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的有孔的環(huán)形隔離件(84)形成有一個(gè)用于唇形油密封(86)的環(huán)形支座(85)，所述的唇形油密封設(shè)置成與所述的管/套管(61)的直徑相接觸。
18.如上述權(quán)利要求16所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述有孔的環(huán)形隔離件(84)形成有一個(gè)軸向居中的突出(87)，該突出插經(jīng)一個(gè)鄰近的環(huán)密封件(88)的唇部。
19.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于在內(nèi)徑上具有迷宮狀花紋(77)的一填塞件(76)鎖定至套管(61)的底端而與所述套管一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
20.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于一個(gè)設(shè)置于填料盒(9)本體(19)內(nèi)的軸桿鎖定夾具(10)包括一對(duì)夾爪(35，36)，一個(gè)是拉爪(35)而一個(gè)是推爪(36)，通過(guò)一個(gè)螺桿(38)而操作，設(shè)置所述的螺桿而使其一端作用在一個(gè)夾爪(35)上，且接合于一個(gè)形成在另一個(gè)夾爪(36)內(nèi)的螺紋孔中。
21.如上述權(quán)利要求20所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的推爪和拉爪(35，36)通過(guò)一個(gè)螺桿(38)而操作，設(shè)置該螺桿而使其端部作用在推爪(35)上，且接合于形成在拉爪(36)內(nèi)的螺紋孔中。
22.如上述權(quán)利要求20和21所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于螺桿(38)的桿部(40)是圓柱形的且通過(guò)一個(gè)密封件(39)而配合在蓋子(42)上。
23.如上述權(quán)利要求20、21和22所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于在拉爪(35)和蓋子(42)之間設(shè)置有導(dǎo)引和彈性偏壓裝置(43，44)。
24.如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于一個(gè)具有自動(dòng)對(duì)中夾爪(66)的夾具(65)與填料盒(60)的本體(73)相關(guān)聯(lián)，所述的夾爪在壓緊螺桿(67)的作用下，以在夾爪的外表面與夾具滑動(dòng)體(69)的內(nèi)表面之間形成的一種楔形接觸的方式夾緊軸桿。
25.如上述權(quán)利要求24所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于有利地，通過(guò)設(shè)置一個(gè)圓錐形的錐面(68)而獲得所述的楔形接觸。
26.如權(quán)利要求24或25所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述夾爪的徑向夾緊運(yùn)動(dòng)通過(guò)與夾具外殼(94)或蓋子(93)的一個(gè)棱形配合(95，96)而被導(dǎo)引。
27.如權(quán)利要求24至26中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于一個(gè)彈性裝置(97)安裝于兩個(gè)夾爪之間，以在夾緊操作得以釋放時(shí)打開(kāi)所述的夾爪。
28.如權(quán)利要求24至27中任一項(xiàng)所述的改良的驅(qū)動(dòng)頭，其特征在于所述的軸桿夾緊表面(100)相對(duì)于一個(gè)中心呈半圓形，所述的中心相較于軸桿的中心線偏向相對(duì)夾爪的方向。
29.一種改良的夾具(10)，用于鎖定原油井中的旋轉(zhuǎn)的泵驅(qū)動(dòng)軸桿(8)，包括可通過(guò)螺桿而在驅(qū)動(dòng)軸桿周圍合攏的夾爪，其特征在于所述的夾爪是成對(duì)的(35，36)，一個(gè)是拉爪(35)而一個(gè)是推爪(36)，通過(guò)一個(gè)螺桿(38)而操作，所述螺桿一端作用在一個(gè)夾爪(35)上，且接合于一個(gè)形成在另一個(gè)夾爪(36)內(nèi)的螺紋孔中。
30.如上述權(quán)利要求29所述的夾具，其特征在于其包括一個(gè)夾爪對(duì)(35，36)，一個(gè)是拉爪(35)而一個(gè)是推爪(36)，通過(guò)一個(gè)螺桿(38)而操作，該螺桿的一端作用在推爪上，且接合于一個(gè)形成在拉爪內(nèi)的螺紋孔中。
31.如上述權(quán)利要求29或30所述的夾具，其特征在于所述螺桿的桿部是圓柱形的且通過(guò)一個(gè)密封而配合在蓋子上。
32.如上述權(quán)利要求29、30和31所述的夾具，其特征在于在所述拉爪和蓋子之間設(shè)置有導(dǎo)引和彈性作用部件。
33.一種改良的夾具(65)，用于鎖定原油井中的旋轉(zhuǎn)的泵驅(qū)動(dòng)軸桿(8)，包括可通過(guò)螺桿而在驅(qū)動(dòng)軸桿周圍合攏的夾爪，其特征在于所述自動(dòng)對(duì)中夾爪(66)在壓緊螺桿(67)的作用下，通過(guò)楔形接觸(68)的方式被操作從而合攏，該楔形接觸的關(guān)系形成在夾爪的外表面與夾具滑動(dòng)體(69)的內(nèi)表面之間。
34.如上述權(quán)利要求33所述的夾具，其特征在于有利地，通過(guò)設(shè)置一個(gè)圓錐形的錐面(68)而獲得所述的楔形接觸。
35.如權(quán)利要求33或34所述的夾具，其特征在于所述夾爪的徑向夾緊運(yùn)動(dòng)通過(guò)與夾具外殼(94)或蓋子(93)的一個(gè)棱形配合(95，96)而被導(dǎo)引。
36.如權(quán)利要求33至35中任一項(xiàng)所述的夾具，其特征在于一個(gè)彈性裝置(97)安裝于兩個(gè)夾爪之間，以在夾緊操作得以釋放時(shí)打開(kāi)所述的夾爪。
37.如權(quán)利要求33至36中任一項(xiàng)所述的夾具，其特征在于所述的軸桿夾緊表面(100)相對(duì)于一個(gè)中心呈半圓形，所述的中心相較于軸桿的中心線偏向相對(duì)夾爪的方向。
全文摘要
一種改良的泵驅(qū)動(dòng)頭(1)，其具有一個(gè)一體的填料盒(9)，且包括一個(gè)接合至位于原油井內(nèi)的旋轉(zhuǎn)泵驅(qū)動(dòng)軸桿(8)的動(dòng)力傳動(dòng)裝置(3，4)；一個(gè)維持壓力的填料盒(9)；一個(gè)可承受作用在所述泵軸桿上的拉力的止推組件(6)。其所述的動(dòng)力傳動(dòng)裝置進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置成與所述軸桿(8)共軸旋轉(zhuǎn)的管子(5，16)，所述的管子具有至少兩個(gè)不同的直徑。旋轉(zhuǎn)密封件(20；50)套在管子的小的外直徑上，以在所述管子與填料盒體(19)之間形成一個(gè)液密封。所述密封件(20；50)的工作直徑(51)小于所述管子(5，16)的大外直徑。所述管子與軸桿(8)之間設(shè)置有靜密封(17)。從而，靜密封(17)與旋轉(zhuǎn)密封件(20；50)可與所述的管子及密封的承托環(huán)(22)一起移動(dòng)。有利地，一個(gè)改善的夾具(10)與所述的頭部相結(jié)合，用于鎖定原油井中的旋轉(zhuǎn)的泵驅(qū)動(dòng)軸桿(8)，該夾具包括一個(gè)夾爪對(duì)(35，36)，一個(gè)拉爪(35)與一個(gè)推爪(36)，通過(guò)一個(gè)螺桿(38)而操作，該螺桿的一端作用在一個(gè)爪(35)上，且接合于一個(gè)形成在另一個(gè)爪(36)內(nèi)的螺紋孔中。
文檔編號(hào)E21B43/12GK1764768SQ200380110255
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者馬里亞諾·佩科拉里, 彼得羅·佩科拉里 申請(qǐng)人:Sai液壓股份有限公司