CN113890265A - 一种基于伺服电动缸的力臂可调的电动抽油机 - Google Patents

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Abstract

本发明专利提供一种基于电动缸的力臂可调的电动抽油机，属于油田抽油设备应用技术领域。其结构包括驴头、升降伺服电动缸、横移伺服电动缸、游梁、支架、底座、配重块，所述底座预埋在混凝土基座上，所述支架安装在所述底座上，所述游梁通过所述支架安装在所述支架顶端，所述游梁的一端设置有配重块和所述横移电动缸，另一端设置有所述驴头，所述升降电动缸一端安装在所述底座，另一端与所述横移电动缸连接。本发明的有益效果是：结构上更加简单，采用一只横移伺服电动缸和一只升降伺服电动缸，在调整抽油机力臂的同时还可调整冲程，效率更高、耗能更少、使用与维护更简单，解决了传统抽油机效率低、调整困难的问题。

Description

一种基于伺服电动缸的力臂可调的电动抽油机
技术领域
本发明专利提供一种基于伺服电动缸的力臂可调的电动抽油机，属于油田抽油设备应用技术领域。
背景技术
抽油机作为石油开采的主要设备，却存在以下问题：
1)传动效率低的问题。传统游梁式抽油机传动环节多，本身机械传动能量损失达28％，这是游梁式抽油机效率低的原因之一。常规型游梁式抽油机***的效率在国内一般油田平均只有12％～23％，先进地区最多只能达到30％左右。
2)调整困难的问题。传统游梁式抽油机为刚性结构，在油井的中、后期，井液供液不足，需要调节冲次时，就需要更换皮带轮或减速箱，过程繁琐，危险性高，工作量大，使得调整工作比较困难。
而本专利提出了一种采用伺服电动缸作为驱动装置的新方案，因伺服电动缸较高的传动效率提高的抽油机整体效率，且利用控制***可实时调整力臂和抽油机冲程。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了基于电动缸的力臂可调的电动抽油机，结构上更加简单，采用一只横移伺服电动缸和一只升降伺服电动缸，在调整抽油机力臂的同时还可调整冲程，效率更高、耗能更少、使用与维护更简单。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于伺服电动缸的力臂可调的电动抽油机，包括驴头、升降伺服电动缸、横移伺服电动缸、游梁、支架、底座、配重块，所述底座预埋在混凝土基座上，所述支架安装在所述底座上，所述游梁通过所述支架安装在所述支架顶端，所述游梁的一端设置有配重块和所述横移电动缸，另一端设置有所述驴头，所述升降电动缸一端安装在所述底座，另一端与所述横移电动缸连接，其特征在于，所述抽油机驱动装置为伺服电动缸，所述升降伺服电动缸用于实现抽油泵的冲程，所述横移伺服电动缸用于调整所述升降伺服电动缸的力臂，从而适应井下油压变化的力矩平衡。工作时，所述抽油机根据井下抽油载荷和冲程需要，进行所述升降伺服电动缸输出载荷和行程的调节，当井下油况变化需要调整抽油载荷时，所述横移伺服电动缸推出或收回改变所述升降伺服电动缸的安装铰点，通过改变力臂实现实时抽油机的力臂平衡。
进一步，所述升降伺服电动缸,包括电机组件、缸体组件，所述电机组件与所述缸体组件通过螺钉与销钉连接。工作时，所述电机组件将力矩传递至所述缸体组件，实现所述升降伺服电动缸的作动。
进一步，所述电机组件，包括下支耳、保护罩、异步伺服电机、行星减速器、逆止器。所述下支耳与所述保护罩通过螺钉进行连接，所述电机、所述减速器、所述逆止器通过螺钉和传动键进行连接，并安装在所述保护罩内。
进一步，所述缸体组件，包括轴承座、推力调心滚子轴承、滚珠丝杠副、推杆、缸筒、支撑环、深沟球轴承、丝杠支撑轴承座、前端盖、防尘密封圈、推杆导向环、上支耳。所述滚珠丝杠副左端安装所述推力调心滚子轴承，右端安装所述深沟球轴承，丝杠螺母与推杆通过螺钉进行连接，所述推杆右端装有所述上支耳；所述推力调心滚子轴承外环安装在所述轴承座内，所述深沟球轴承安装在所述丝杠支撑轴承座内；所述丝杠支撑轴承座外圈安装有所述支撑环，所述轴承座与所述缸筒通过螺钉连接，所述缸筒另一端与所述前端盖通过螺钉进行连接，所述前端盖内装有所述防尘密封圈、所述推杆导向环。
进一步，所述横移伺服电动缸，包括异步伺服电机、行星减速器、轴承座、圆锥滚子轴承、滚珠丝杠副、推杆、缸筒、前端盖、支撑环、斯特封、防尘密封圈、深沟球轴承、推杆导向环、丝杠支撑端轴承座、上支耳、导轨。所述电机与所述行星减速器通过传动键和螺钉连接，所述减速器与所述轴承座通过螺钉连接，与所述滚珠丝杠副通过键连接，所述滚珠丝杠副左端安装有圆锥滚子轴承，丝杠螺母与所述推杆左端连接，右端与所述深沟球轴承连接，所述推杆右端与所述上支耳连接；所述圆锥滚子轴承外环与所述轴承座连接，所述轴承座通过螺钉与所述缸体左端连接，所述缸体右端与所述前端盖连接；所述深沟球轴承外环安装在所述丝杠支撑端轴承座内，所述丝杠支撑端轴承座外圈安装有所述推杆导向环；所述前端盖内安装有所述所述支撑环、所述斯特封、所述防尘密封圈；所述上支耳与所述导轨连接。
进一步，所述逆止器由由孔用弹性挡圈、止推轴承、主动内环、外环、摩擦套、截锥螺旋弹簧、异型楔块、从动内环、衬套组成。其安装及工作原理为：所述逆止器一端轴孔通过平键与所述行星减速器连接,另一端轴孔亦通过平键与所述丝杠组件连接,当所述逆止器外环固定不动,所述行星减速器输出轴受力顺时针或逆时针转动时,将运动传递给所述逆止器从动内环及所述丝杠组件,这时所述逆止器主动内环一侧的所述异型楔块呈转动状态,实现所述行星减速器输出轴在两个方向传递力矩给所述丝杠组件。而当所述丝杠组件外力矩的作用时,所述逆止器异型楔块的一侧被楔紧,所述丝杠组件顺时针或逆时针都不能转动,从而实现所述升降伺服电动缸的机械自锁功能。
所述电动抽油机通过对各部件强度、寿命进行校核，设计、选用可满足使用的部件，保证所述电动抽油机的效率和使用寿命。
本发明的有益效果是：本发明提供了基于伺服电动缸的力臂可调的电动抽油机，结构上更加简单、安全性更有保障、大幅度提高了使用的便捷性，具有可靠性更高、安全更好、效率更高、寿命更长、耗能更少的有点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明电动抽油机的结构示意图；
图2为本发明升降伺服电动缸的结构示意图；
图3为本发明升降伺服电动缸的剖视图；
图4为本发明升降伺服电动缸电机组件的结构示意图；
图5为本发明横移伺服电动缸的结构示意图；
图6为本发明横移伺服电动缸电动缸的剖视图。
【附图标记说明】
1、配重块；2、游梁；3、升降伺服电动缸；31、电机组件；311、下支耳；312、保护罩；313、异步伺服电机；314、行星减速器；315、逆止器；32、缸体组件；321、轴承座；322、推力调心滚子轴承；323、滚珠丝杠副；324、推杆；325、缸筒；326、支撑环；327、深沟球轴承；328、丝杠支撑轴承座；329、前端盖；330、防尘密封圈；331、推杆导向环；332、上支耳；4、横移伺服电动缸；41、异步伺服电机；42、行星减速器；43、轴承座；44、圆锥滚子轴承；45、滚珠丝杠副；46、推杆；47、缸筒；48、前端盖；49、支撑环；410、斯特封； 411、防尘密封圈；412、深沟球轴承；413、推杆导向环；414、丝杠支撑端轴承座；415、上支耳；416、导轨；5、支架；6、底座；7、驴头
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图6对本发明的实施例进行具体说明。
如图1所示，一种基于伺服电动缸的力臂可调的电动抽油机，包括驴头(7)、升降伺服电动缸(3)、横移伺服电动缸(4)、游梁(2)、支架(5)、底座(6)、配重块(1)，所述底座(6)预埋在混凝土基座上，所述支架安装在所述底座(6)上，所述游梁(2)通过所述支架(5)安装在所述支架(5)顶端，所述游梁(2)的一端设置有配重块(1)和所述横移电动缸(4)，另一端设置有所述驴头(7)，所述升降电动缸一端安装在所述底座(6)，另一端与所述横移电动缸(4)连接，其特征在于，所述抽油机驱动装置为伺服电动缸，所述升降伺服电动缸(3)用于实现抽油泵的冲程，所述横移伺服电动缸(4)用于调整所述升降伺服电动缸(3)的力臂，从而适应井下油压变化的力矩平衡。工作时，所述抽油机根据井下抽油载荷和冲程需要，进行所述升降伺服电动缸(3)输出载荷和行程的调节，当井下油况变化需要调整抽油载荷时，所述横移伺服电动缸(4)推出或收回所述升降伺服电动缸(3)的安装铰点，通过改变力臂实现实时抽油机的力臂平衡。
如图2所示，所述升降伺服电动缸(3),包括电机组件(31)、缸体组件(32)，所述电机组件(31)与所述缸体组件(32)通过螺钉与销钉连接。工作时，所述电机组件(31)将力矩传递至所述缸体组件(32)，实现所述升降伺服电动缸(3)的作动。
如图3所示，所述电机组件(31)，包括下支耳(311)、保护罩(312)、异步伺服电机(313)、行星减速器(314)、逆止器(315)。所述下支耳(311)与所述保护罩(312)通过螺钉进行连接，所述异步伺服电机(313)、所述行星减速器(314)、所述逆止器(315)通过螺钉和传动键进行连接，并安装在所述保护罩(312)内。所述电机组件(31)的特点为：当所述电机通电时，力矩通过所述行星减速器(314)、所述逆止器(315)传递至所述缸体组件 (32)，实现所述升降伺服电动缸(3)的伸出、缩回功能；当所述异步伺服电机(313)紧急断电及出线故障时，负载重力通过所述缸体组件(32)转化成扭矩传递给所述逆止器(315) 的输出端，此时所述逆止器(315)实现自锁，保持所述升降伺服电动缸(3)及负载的当前位置，提高了所述升降伺服电动缸(3)和所述电动抽油机的可靠性和安全性。
如图4所示，所述缸体组件(32)，包括轴承座(321)、推力调心滚子轴承(322)、滚珠丝杠副(323)、推杆(324)、缸筒(325)、支撑环(326)、深沟球轴承(327)、丝杠支撑轴承座(328)、前端盖(329)、防尘密封圈(3210)、推杆导向环(3211)、上支耳(3212)。所述滚珠丝杠副(323)左端安装所述推力调心滚子轴承(322)，右端安装所述深沟球轴承(327)，丝杠螺母与所述推杆(324)通过螺钉进行连接，所述推杆(324)右端装有所述上支耳(3212)；所述推力调心滚子轴承(322)外环安装在所述轴承座(321)内，所述深沟球轴承(327)安装在所述丝杠支撑轴承座(328)内；所述丝杠支撑轴承座(328)外圈安装有所述支撑环(326)，所述轴承座(321)与所述缸筒(325)通过螺钉连接，所述缸筒(325)另一端与所述前端盖 (329)通过螺钉进行连接，所述前端盖(329)内装有所述防尘密封圈(3210)、所述推杆导向环(3211)。其工作原理为：当所述电机组件(31)通过所述逆止器(315)将力矩传递给所述滚珠丝杠副(323)时，所述丝杠副(323)旋转，在所述上支耳(3212)和所述下支耳 (311)的限制下所述丝杠螺母与所述推杆(324)只能做往复直线运动，带动所述油梁(2) 绕所述支架(5)做旋转运动。其优点在于：所述缸体组件(32)内取消了传统的导向件导向的方式，提高了传动效率，耗电量更少。
如图5、图6所示，所述横移伺服电动缸，包括异步伺服电机(41)、行星减速器(42)、轴承座(43)、圆锥滚子轴承(44)、滚珠丝杠副(45)、推杆(46)、缸筒(47)、前端盖(48)、支撑环(49)、斯特封(410)、防尘密封圈(411)、深沟球轴承(412)、推杆导向环(413)、丝杠支撑端轴承座(414)、上支耳(415)、导轨(416)。所述异步伺服电机(41)与所述行星减速器(42)通过传动键和螺钉连接，所述行星减速器(42)与所述轴承座(43)通过螺钉连接，与所述滚珠丝杠副(45)通过键连接，所述滚珠丝杠副(45)左端安装有所述圆锥滚子轴承(44)，丝杠螺母与所述推杆(46)左端连接，右端与所述深沟球轴承(412)连接，所述推杆(46)右端与所述上支耳(415)连接；所述圆锥滚子轴承(44)外环与所述轴承座 (43)连接，所述轴承座(43)通过螺钉与所述缸筒(47)左端连接，所述缸筒(47)右端与所述前端盖(48)连接；所述深沟球轴承(412)外环安装在所述丝杠支撑端轴承座(414) 内，所述丝杠支撑端轴承座(414)外圈安装有所述推杆导向环(413)；所述前端盖(48)内安装有所述所述支撑环(49)、所述斯特封(410)、所述防尘密封圈(411)；所述上支耳(415) 与所述导轨(416)连接。其工作原理为：当所述异步伺服电机(41)通电时，所述异步伺服电机(41)将转矩通过所述行星减速器(42)传递给所述滚珠丝杠副(45)，带动所述滚珠丝杠副(45)做旋转运动，在所述上支耳(415)、所述导轨(416)和所述缸筒(47)侧法兰的限制下，丝杠螺母和所述推杆(46)只能做往复直线运动，带动所述升降伺服电动缸(3)铰点横移，达到实现所述抽油机力臂调整的问题。其特征在于：所述横移伺服电动缸(4)内取消了传统的导向件导向的方式，提高了传动效率，耗电量更少。此外，所述导轨(416)为所述横移伺服电动缸(4)提供了很大刚性，可承受很大的切力(径向力)，可满足所述升降伺服电动缸(3)实现力臂调整时的力学性能要求。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了平行轴式减速器、工程车用起竖电动缸、行星滚柱丝杠副等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种基于伺服电动缸的力臂可调的电动抽油机，包括驴头、升降伺服电动缸、横移伺服电动缸、游梁、支架、底座、配重块，所述底座预埋在混凝土基座上，所述支架安装在所述底座上，所述游梁通过所述支架安装在所述支架顶端，所述游梁的一端设置有配重块和所述横移电动缸，另一端设置有所述驴头，所述升降电动缸一端安装在所述底座，另一端与所述横移电动缸连接，其特征在于，所述抽油机驱动装置为伺服电动缸，所述升降伺服电动缸用于实现抽油泵的冲程，所述横移伺服电动缸用于调整所述升降伺服电动缸的力臂，从而适应井下油压变化的力矩平衡。工作时，所述抽油机根据井下抽油载荷和冲程需要，进行所述升降伺服电动缸输出载荷和行程的调节，当井下油况变化需要调整抽油载荷时，所述横移伺服电动缸推出或收回改变所述升降伺服电动缸的安装铰点，通过改变力臂实现实时抽油机的力臂平衡，达到提高效率，节能的目的。
2.根据权利要求1所述的一种基于电动缸的力臂可调的电动抽油机，其特征在于：所述升降伺服电动缸,包括电机组件、缸体组件，所述电机组件与所述缸体组件通过螺钉与销钉连接。工作时，所述电机组件将力矩传递至所述缸体组件，实现所述升降伺服电动缸的作动。
3.根据权利要求1所述的一种基于电动缸的力臂可调的电动抽油机，其特征在于：所述横移伺服电动缸，包括异步伺服电机、行星减速器、轴承座、圆锥滚子轴承、滚珠丝杠副、推杆、缸筒、前端盖、支撑环、斯特封、防尘密封圈、深沟球轴承、推杆导向环、丝杠支撑端轴承座、上支耳、导轨。所述电机与所述行星减速器通过传动键和螺钉连接，所述减速器与所述轴承座通过螺钉连接，与所述滚珠丝杠副通过键连接，所述滚珠丝杠副左端安装有圆锥滚子轴承，丝杠螺母与所述推杆左端连接，右端与所述深沟球轴承连接，所述推杆右端与所述上支耳连接；所述圆锥滚子轴承外环与所述轴承座连接，所述轴承座通过螺钉与所述缸体左端连接，所述缸体右端与所述前端盖连接；所述深沟球轴承外环安装在所述丝杠支撑端轴承座内，所述丝杠支撑端轴承座外圈安装有所述推杆导向环；所述前端盖内安装有所述所述支撑环、所述斯特封、所述防尘密封圈；所述上支耳与所述导轨连接，组成所述横移伺服电动缸。
4.根据权利要求2所述的一种基于电动缸的力臂可调的电动抽油机，其特征在于：所述电机组件，包括下支耳、保护罩、异步伺服电机、行星减速器、逆止器。所述下支耳与所述保护罩通过螺钉进行连接，所述电机、所述减速器、所述逆止器通过螺钉和传动键进行连接，并安装在所述保护罩内。
5.根据权利要求2所述的一种基于电动缸的力臂可调的电动抽油机，其特征在于：所述缸体组件，包括轴承座、推力调心滚子轴承、滚珠丝杠副、推杆、缸筒、支撑环、深沟球轴承、丝杠支撑轴承座、前端盖、防尘密封圈、推杆导向环、上支耳。所述滚珠丝杠副左端安装所述推力调心滚子轴承，右端安装所述深沟球轴承，丝杠螺母与推杆通过螺钉进行连接，所述推杆右端装有所述上支耳；所述推力调心滚子轴承外环安装在所述轴承座内，所述深沟球轴承安装在所述丝杠支撑轴承座内；所述丝杠支撑轴承座外圈安装有所述支撑环，所述轴承座与所述缸筒通过螺钉连接，所述缸筒另一端与所述前端盖通过螺钉进行连接，所述前端盖内装有所述防尘密封圈、所述推杆导向环。
6.根据权利要求4所述的一种基于电动缸的力臂可调的电动抽油机，其特征在于：所述逆止器由由孔用弹性挡圈、止推轴承、主动内环、外环、摩擦套、截锥螺旋弹簧、异型楔块、从动内环、衬套组成。其安装及工作原理为：所述逆止器一端轴孔通过平键与所述行星减速器连接,另一端轴孔亦通过平键与所述丝杠组件连接,当所述逆止器外环固定不动,所述行星减速器输出轴受力顺时针或逆时针转动时,将运动传递给所述逆止器从动内环及所述丝杠组件,这时所述逆止器主动内环一侧的所述异型楔块呈转动状态,实现所述行星减速器输出轴在两个方向传递力矩给所述丝杠组件。而当所述丝杠组件外力矩的作用时,所述逆止器异型楔块的一侧被楔紧,所述丝杠组件顺时针或逆时针都不能转动,从而实现所述升降伺服电动缸的机械自锁功能。
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