CN109322643A - 一种不完全齿轮换向式抽油机及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不完全齿轮换向式抽油机及方法，以克服当前传统游梁式抽油机驴头运动不稳定的问题，利用齿轮齿条传动效率高的特点，采用在抽油杆上安装齿槽，同时与一对同轴不完整齿轮交替啮合实现采油动作。省去了四连杆机构等众多中间传动环节，可以降低能耗，提高采油效率，实现在有效的空间内扩大一倍的冲程。
Description
技术领域
本发明属于抽油机技术领域，具体涉及一种不完全齿轮换向式抽油机及方法。
背景技术
在当前的机械采油方法中，游梁式抽油机数量约占抽油机总数的80％以上。但其存在以下缺点：首先，游梁式抽油机减速箱的输出轴扭矩与冲程长度成正比，若加大冲程则抽油机的外形尺寸会随之增大，而若换成大扭矩减速箱，会造成四连杆机构尺寸增大，同时整个抽油机的轮廓和重量也会增加，加大了制造成本。其次，游梁式抽油机采用的是四连杆机构进行换向，在换向时刻悬点会产生比较大的加速度，从而导致了驴头运动的不均匀性。最后，游梁式抽油机的工作效率低，能耗大。***效率就是将井下的液体举升至地面所做的有效功与抽油机的输入功之比。根据统计：我国机采井的***效率为20％左右，对于现有的数十万口井来说，如果提高***效率，则可以大幅度的节约用电量，不仅能将企业的经济效益提高，而且对能源短缺、油市萧条的现在也具有十分重要的战略意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不完全齿轮换向式抽油机及方法，以解决现有技术抽油机驴头运动不稳定的问题，本发明改变了原有的传动方式及换向方式，减小抽油机尺寸，同时降低抽油过程中的能耗，提高采油效率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种不完全齿轮换向式抽油机，包括动力机构、换向机构及抽油机构，所述抽油机构包括机壳，机壳的底部通过下密封隔离装置连接至油管，机壳中设置有联动柱，联动柱的顶端连接有上抽油杆，底端连接有下抽油杆，机壳的上端设置上密封隔离装置，上抽油杆的上端伸出上密封隔离装置并与上密封隔离装置呈滑动配合，下抽油杆穿插至油管中；
所述换向机构包括固定在联动柱上的齿槽，齿槽中设置有第一不完整齿轮和第二不完整齿轮，且齿槽与第一不完整齿轮和第二不完整齿轮呈交替啮合状态，所述动力机构的输出端与第一不完整齿轮和第二不完整齿轮连接。
进一步地，所述机壳为筒状结构。
进一步地，所述上密封隔离装置和下密封隔离装置均为盘根盒。
进一步地，所述动力机构包括电机，电机的输出轴连接至第一带轮，第一带轮通过皮带连接至第二带轮，第二带轮的输出轴连接至离合器，离合器的输出端连接至减速箱，减速箱的输出轴连接至第一不完整齿轮和第二不完整齿轮。
进一步地，减速箱的输出轴上安装有转动轮，转动轮上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的自由端连接有铅垂向下的平衡块。
进一步地，第一不完整齿轮和第二不完整齿轮通过平键与减速箱的输出轴连接。
一种不完全齿轮换向式抽油机的抽油方法，动力机构将动力传递给第一不完整齿轮和第二不完整齿轮，第一不完整齿轮和第二不完整齿轮与齿槽的交替啮合传递动力使联动柱上下往复运动，进而带动上抽油杆和下抽油杆往复运动进行抽油工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明结构简单，设计合理，应用不完全齿轮的机制代替传统的曲柄滑块机构换向，克服了驴头的不稳定因素，不仅提高了整体的稳定性，省略了众多中间传动环节，缩小了整体尺寸，节省成本，在有限的空间可以实现自动换向并且加大一倍冲程的效果，而且提高了采油效率，实现成本低，使用效果广，便于推广使用。
进一步地，将机壳设计为筒状，既可以保证往复运动的连贯性，同时起到保护内部元件的作用。
进一步地，通过设置平衡块，能够平衡抽油机上下行程中的一部分力。
本发明方法利用齿轮齿条传动效率高的特点，通过安装齿槽，同时与一对同轴不完整齿轮交替啮合实现采油动作，省去了四连杆机构等众多中间传动环节，可以降低能耗，提高采油效率，实现在有效的空间内扩大一倍的冲程。
附图说明
图1为本发明轴测图；
图2位本发明左视图；
图3位本发明A处换向机构具体结构图。
其中：1—机壳；2—上密封隔离装置；3—上抽油杆；4—油管；5—转动轮；6—减速箱；7—电机；8—第一带轮；9—皮带；10—第二带轮；11—离合器；12—钢丝绳；13—联动柱；14—下抽油杆；15—第一不完整齿轮；16—第二不完整齿轮；17—齿槽；18—平衡块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1至图3，一种不完全齿轮换向式抽油机，包括动力机构、换向机构及抽油机构，所述抽油机构包括筒状结构的机壳1，机壳1的底部通过下密封隔离装置连接至油管4，机壳1中设置有联动柱13，联动柱13的顶端连接有上抽油杆3，底端连接有下抽油杆14，机壳1的上端设置上密封隔离装置2，上抽油杆3的上端伸出上密封隔离装置2并与上密封隔离装置2呈滑动配合，下抽油杆14穿插至油管4中，上密封隔离装置2和下密封隔离装置均为盘根盒；所述换向机构包括固定在联动柱13上的齿槽17，齿槽17中设置有第一不完整齿轮15和第二不完整齿轮16，且齿槽17与第一不完整齿轮15和第二不完整齿轮16呈交替啮合状态，所述动力机构的输出端与第一不完整齿轮15和第二不完整齿轮16连接；所述动力机构包括电机7，电机7的输出轴连接至第一带轮8，第一带轮8通过皮带9连接至第二带轮10，第一带轮8的直径小于第二带轮10，第二带轮10的输出轴连接至离合器11，离合器11的输出端连接至减速箱6，减速箱6的输出轴通过平键连接至第一不完整齿轮15和第二不完整齿轮16，减速箱6的输出轴上安装有转动轮5，转动轮5上缠绕有钢丝绳12，钢丝绳12的自由端连接有铅垂向下的平衡块18。
一种不完全齿轮换向式抽油机的抽油方法，动力机构将动力传递给第一不完整齿轮15和第二不完整齿轮16，第一不完整齿轮15和第二不完整齿轮16与齿槽17的交替啮合传递动力使联动柱13上下往复运动，进而带动上抽油杆3和下抽油杆14往复运动进行抽油工作。
下面对本发明的操作过程做详细描述：
一种不完全齿轮换向式抽油机，包括动力机构、换向机构和抽油机构，所述动力机构包括电机7、第一带轮8、皮带9、第二带轮10、离合器11以及减速箱6，所述电机7输出的输出轴与所述第一带轮8相配合，所述第一带轮8与所述第二带轮10通过所述皮带9相配合，所述离合器11一端连接第二带轮10，另一端连接减速箱6输入轴；所述抽油机构包括筒状的机壳1以及安装在机壳1内的上抽油杆3、下抽油杆14和联动柱13，所述机壳1的上端安装有盘根盒，机壳1的下端安装有油管4，所述上抽油杆3的下端与联动柱13的上端相连接，所述上抽油杆3的上端伸出盘根盒并与所述盘根盒呈滑动配合，所述下抽油杆14的上端与所述联动柱13的下端相连接，所述下抽油杆14的下端伸入所述油管4，往复机构的齿槽17焊接在所述联动柱13上面，与第一不完整齿轮15、第二不完整齿轮16呈交替啮合状态。换向装置A的设计主要包括以下步骤：a、仿真悬点载荷变化规律；b、根据悬点载荷变化规律设置抽油杆承受载荷最大值；c、根据悬点载荷计算不完整齿轮具体参数；步骤b根据步骤a计算所得的结果对比理论载荷和实测载荷，然后根据对比结果设置抽油杆柱承受的最大载荷，根据步骤b所设置的最大载荷，计算不完整齿轮的具体参数，同时根据齿轮的参数，确立齿槽的具体参数。
电机7将动力传递给第一带轮8，第一带轮8通过皮带9将动力传递给第二带轮10，第二带轮10与离合器11相连接，所述离合器11再将动力传递给所述减速箱6，所述减速箱6输出轴伸入机壳1上的小孔，所述转动轮5安装在减速箱6输出轴上，钢丝绳12的一端缠绕在转动轮5上，钢丝绳12的另一端铅垂向下连接有平衡块18，第一不完整齿轮15和第二不完整齿轮16通过平键与减速箱6的输出轴相联结，所述减速箱6的输出轴将离合器11传递进来的动力经过三级减速后，将其传递给第一不完整齿轮15与第二不完整齿轮16。所述第一不完整齿轮15和所述第二不完整齿轮16与齿槽17的交替啮合传递动力使联动柱13上下往复运动，此过程实现了抽油杆上下往复运动的换向运动，同时加长了冲程，实现了在有限的空间内达到预期的冲程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。本领域的普通技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种不完全齿轮换向式抽油机，其特征在于，包括动力机构、换向机构及抽油机构，所述抽油机构包括机壳(1)，机壳(1)的底部通过下密封隔离装置连接至油管(4)，机壳(1)中设置有联动柱(13)，联动柱(13)的顶端连接有上抽油杆(3)，底端连接有下抽油杆(14)，机壳(1)的上端设置上密封隔离装置(2)，上抽油杆(3)的上端伸出上密封隔离装置(2)并与上密封隔离装置(2)呈滑动配合，下抽油杆(14)穿插至油管(4)中；
所述换向机构包括固定在联动柱(13)上的齿槽(17)，齿槽(17)中设置有第一不完整齿轮(15)和第二不完整齿轮(16)，且齿槽(17)与第一不完整齿轮(15)和第二不完整齿轮(16)呈交替啮合状态，所述动力机构的输出端与第一不完整齿轮(15)和第二不完整齿轮(16)连接。
2.根据权利要求1所述的一种不完全齿轮换向式抽油机，其特征在于，所述机壳(1)为筒状结构。
3.根据权利要求1所述的一种不完全齿轮换向式抽油机，其特征在于，所述上密封隔离装置(2)和下密封隔离装置均为盘根盒。
4.根据权利要求1所述的一种不完全齿轮换向式抽油机，其特征在于，所述动力机构包括电机(7)，电机(7)的输出轴连接至第一带轮(8)，第一带轮(8)通过皮带(9)连接至第二带轮(10)，第二带轮(10)的输出轴连接至离合器(11)，离合器(11)的输出端连接至减速箱(6)，减速箱(6)的输出轴连接至第一不完整齿轮(15)和第二不完整齿轮(16)。
5.根据权利要求4所述的一种不完全齿轮换向式抽油机，其特征在于，减速箱(6)的输出轴上安装有转动轮(5)，转动轮(5)上缠绕有钢丝绳(12)，钢丝绳(12)的自由端连接有铅垂向下的平衡块(18)。
6.根据权利要求4所述的一种不完全齿轮换向式抽油机，其特征在于，第一不完整齿轮(15)和第二不完整齿轮(16)通过平键与减速箱(6)的输出轴连接。
7.一种采用权利要求1所述的不完全齿轮换向式抽油机的抽油方法，其特征在于，动力机构将动力传递给第一不完整齿轮(15)和第二不完整齿轮(16)，第一不完整齿轮(15)和第二不完整齿轮(16)与齿槽(17)的交替啮合传递动力使联动柱(13)上下往复运动，进而带动上抽油杆(3)和下抽油杆(14)往复运动进行抽油工作。
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