CN201934074U - 重锤无梁型强效节能抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石油开采设备，尤其是一种高效节能型的石油抽油机。本实用新型由支架8、电动机1、控制箱2、链轮3、链条4、张紧器11、钢丝绳9、滑轮10、重锤5、缓冲器12、导轨7、滚轮6和传感器13构成，电动机、控制箱和重锤用钢架结构联为一体，滚轮分别连接在重锤两侧，并在导轨上下滑动，构成升降***，控制箱中设置有间歇机构，链轮与电动机传动连接，链条穿过重锤，上部与支架的横梁固定连接，下部设置张紧器与地面基础固定连接，并与链轮啮合，导轨与支架立柱固定连接，滑轮与支架的横梁固定连接，传感器下端固定连接在控制箱的箱盖上，上端与钢丝绳固定连接，钢丝绳的另一端通过滑轮与位于地下的抽油杆连接，缓冲器为多个，分别安装在上部和下部，上部固定在支架的横梁上，下部固定在地面基础上。

Description

重锤无梁型强效节能抽油机

技术领域

本实用新型涉及一种石油开采设备，尤其是一种高效节能型的石油抽油机。

背景技术

传统的游梁式抽油机，在世界上已经用了一百多年，目前，该抽油机在世界各国仍然普遍采用，庞大而且高能耗的抽油设备，确实与当今的高科技时代很不协调，虽然世界上有一些无梁型抽油机问世，但多数是以改变电动机的正反转来实现抽油杆的往复运动，由此而产生电动机的频繁起动，造成电动机起动电流成数倍加大，在多台抽油机同时运行时，电网电压降过大，此种无梁型抽油机仍处于高能耗运行。

中国专利申请号200810073860.2公开了一种“重锤机控杠杆式石油抽油机”，它包括支架、游梁、驴头、悬绳器、井口盘根盒和出油三通，其特征是：在游梁的右端上面设置有重锤及与重锤连接的由动滑轮、定滑轮和换向滑轮组成的滑轮组，滑轮组通过钢丝绳与卷扬机连接。中国专利申请号201020048944.3公开了一种“重锤平衡式石油抽油机”，由支架、驴头、横梁、重锤、换向滑轮和卷扬机构成，重锤设置在横梁的后端，与横梁固定连接，卷扬机由电动机、控制箱和滚筒构成，电动机通过控制箱与滚筒相连接，控制箱中设置有间歇机构，绕在滚筒上的钢丝绳一端与横梁后部连接，另一端通过换向滑轮与横梁前部连接，横梁的中部支撑在支架上。

中国专利申请号00241815.0公开了一种“杆秤型抽油机”，包括在底座上安装的动力机、减速器，支架支撑着前端设置驴头体的游梁，减速器输出轴上的曲柄通过连杆铰接着游梁，在游梁的后端通过滚轮悬挂安装着平衡重锤，在安装平衡重锤两侧的游梁上安装着位置调节装置，在游梁上还设置有平衡重锤固定装置。

上述的在先申请，前两份均为本申请发明人所设计，但其共同点在于均有梁(横梁或者游梁)，会导致制造成本高，体积庞大，使用能耗高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有抽油机结构庞大、能耗高的缺点，提供一种结构紧凑、强效节能的重锤无梁型强效节能抽油机。

本实用新型所述的重锤无梁型强效节能抽油机由支架、电动机、控制箱、链轮、链条、张紧器、钢丝绳、滑轮、重锤、缓冲器、导轨、滚轮和传感器构成，电动机、控制箱和重锤用钢架结构联为一体，滚轮分别连接在重锤两侧，并在导轨中上下滑动，构成升降***，控制箱中设置有间歇机构，链轮与电动机传动连接，链条穿过重锤，上部与支架的横梁固定连接，下部设置张紧器与地面基础固定连接，并与链轮啮合，导轨与支架立柱固定连接，滑轮与支架的横梁固定连接，传感器下端固定连接在控制箱的箱盖上，上端与钢丝绳固定连接，钢丝绳的另一端通过滑轮与位于地下的抽油杆连接，缓冲器为多个，分别安装在上部和下部，上部固定在支架的横梁上，下部固定在地面基础上。

在本实用新型中，支架为整个抽油机的支撑机构，电动机为动力机构，为整个抽油机提供动力来源，控制箱为控制机构，链轮、链条、张紧器共同构成传动机构，钢丝绳和滑轮为提升机构，重锤和缓冲器为节能机构，实现本抽油机的强效节能，导轨和滚轮为导向机构，传感器为传感机构。

工作原理：控制箱除具有减速功能外，还具有正反转功能，当链轮作顺时针转动时，链轮便给链条一个向上的推力，由于链条是固定件，于是链条便给链轮一个向下的反作用力，升降***便向下运动，通过钢丝绳牵引井内抽油杆向上运动；当链轮作反时针转动时，链条便给链轮一个向上的反作用力，升降***便向上运动，通过钢丝绳牵引井内抽油杆向下运动，这样上下往复运动不断，达到了井下柱塞泵抽吸原油的目的。由于升降***上下设有缓冲装置，使冲击力降到最低程度，***两侧设有导向装置使运行平稳。***受力状况、井下发生砂卡、蜡阻、抽油杆折断可在传感器上显示出来。

节能原理：本实用新型充分利用了抽油杆和重锤的重力势能，当抽油杆上行时，由于重锤的重力势能存在，电动机的输入功率可大幅度减小，当抽油杆下行时，由于抽油杆的重力势能存在，只需输入一个较小的动力，将重锤托起，抽油杆便下行。***换向时，为减小冲击力，升降***上下两端均设有缓冲器，可使能量损耗降到最小程度。由于本实用新型采用了链传动，就很容易实现抽油杆大冲程慢冲次运动，***换向时所受的冲击力就可以成倍降低，在确定电动机功率时，就可按下限选用，综上三项节能措施，能有效实现抽油机的强效节能。

本实用新型的特点是采用设置在控制箱中的间歇机构能够有效的实现链轮的正反转，在链传动作用下通过钢丝绳牵引井内抽油杆作上下往复运动，实现井下柱塞泵抽吸原油的目的。本实用新型巧妙地利用重锤的重力势能参与做功，使得输入功率大幅度降低，同时又在升降***上下设置缓冲装置，使升降***换向时所受冲击力减到最小，能耗最低，从而实现强效节能。由于本实用新型采用了链传动，很容易实现抽油杆作长冲程慢冲次运动，可以减小抽油杆的磨损，延长了抽油杆的寿命，降低冲击力。本实用新型还设置了导向机构，使得升降***在运行过程中始终保持平稳状态。所设置的传感器不仅能显示***受力状况，而且能显示井下砂卡、蜡阻、抽油杆折断等事故。

本实用新型彻底甩掉传统游梁式石油抽油机庞大的曲柄连杆机构、游梁以及驴头，用间歇机构和无梁设计，结构更紧凑，实现了低成本和高效节能。由于全部采用机械化设计，也可以实现无故障长时间运转。市场前景极为广阔。

附图说明

图1为重锤无梁型强效节能抽油机结构图。

图2为设置于控制箱内间歇机构正反转原理图。

图1中：1-电动机；2-控制箱；3-链轮；4-链条；5-重锤；6-滚轮；7-导轨；8-支架；9-钢丝绳；10-滑轮；11-张紧器；12-缓冲器；13-传感器。

图2中：O₁-输入轴，O₂-输出轴，O₃-中间轴，Z₁-不完全齿轮，Z₂～Z₅-齿轮 L₀-链轮。

见图2，控制箱正反转原理：设在控制箱中的O₁为输入轴，O₂为输出轴，O₃为中间轴，套在O₁轴上的齿轮(Z₁)为不完全齿轮，假如输入轴(O₁)始终成反时针转动，当Z₁有齿部分转至齿轮Z₂时，Z₁与Z₂啮合，输出轴O₂便成顺时针转动，套在O₂轴上的链轮L₀也成顺时针转动，当不完全齿轮有齿部分转至齿轮Z₃时，此时Z₁有齿部分正好与Z₂分离，Z₁与Z₃啮合，Z₃成顺时针转动，带动Z₄也成顺时针转动，Z₄与Z₅啮合，Z₅成反时针顺，于是链轮便成反时针转动。

具体实施方式

实施例：

本实施例的升降***是用钢架结构将电动机1、控制箱2、重锤5联为一个整体，在重锤5的两侧分别连接滚轮6，使得这个整体能够在导轨7中上下滑动。

链轮3与电动机1通过间歇机构传动连接，链条4穿过重锤5，上部与支架8横梁连接，下部直接设置张紧器11，张紧器11与地面基础固定连接，并与链轮3啮合，导轨7与支架8固定连接，滑轮10与支架8的横梁连接构成固定***，传感器13用于显示***受力和运行状况，其下端固定连接在控制箱2的箱盖上，上端与钢丝绳9固定连接，钢丝绳9的另一端通过滑轮10与位于地下的抽油杆连接，缓冲器12为4个或以上，上下均布，本实施例中为4个，其中两个安装在上部，两个安装在下部，上部固定在支架(8)的横梁上，下部固定在地面基础上。

控制箱2中的间歇机构为一个齿轮组，由两级齿轮构成，第一级齿轮为主动齿轮Z₁与两个被动齿轮Z₂、Z₃啮合，主动齿轮Z₁为不完全齿轮，第二级齿轮通过轴与第一级的两个完全齿轮连接，电动机的输出轴与主动齿轮同轴，第二级齿轮的输出轴与链轮同轴。

本实施例中支架8采用龙门支架。

重锤5可以是固定式或者组合式，以便于调节重量和重心。重锤材料视具体情况而定，可从重晶石混凝土、钢渣混凝土，铸铁、铸钢、铅中选取。

链传动润滑采用油脂润滑，如抽油机用于风沙地区，整个装置应加防护罩，以保护润滑脂不被沙尘污染，从而减小链轮、链条磨损。

钢丝绳选用：钢丝绳的破断拉力应为载荷的8-10倍。

电动机选用：电动机宜选用全封闭型，以保证在雨雪天气下都能正常运行。电动机功率可参照公式W＝1.6×10^-1D²Hsnr确定，式中：W-电动机功率(KW)，D-柱塞泵直径(m)，H-泵挂深度(m)，S-冲程(m)，n-冲次(次/min)，r-原油比重(t/m³)

重锤重量确定：重锤重量初定可参照公式G＝0.393D²Hr+P₁-P₂，式中：G-重锤重量(t)，D-柱塞泵直径(m)，H-泵挂深度(m)，r-原油比重(t/m³)，P₁-抽油杆在原油中的重量，P₂-电动机、控制箱、钢架重量之和(t)。

重锤重量最终确定：在设备整体试车时，可加减重锤重量，当传感器在升降过程中读数相等，则为重锤重量最佳点。

冲程冲次确定需遵循以下两个原则：

(1)泵理论排量不变，即冲程冲次改变后其乘积数值不变，泵理论排量公式为：Q＝47.13D²SN

式中：Q-泵理论排量(m³/h)  D-泵直径(m)  S-冲程(m)N-冲次(次/min)

(2)***所受冲击力最小，即选用大冲程，慢冲次。

冲击力公式为：

式中，P_冲-冲击力(kg)  P_杆-抽油杆重量(kg)

S-冲程(m)  n-冲次(次/min)

导轨应保证足够的加工精度，导轨、滚轮装配时应有足够的配合精度。

不完全齿轮保留齿数由现场试验确定，以首齿进入啮合，尾齿恰好分离为最佳，先分离后啮合冲击太大。首齿已啮合尾齿仍未分离会造成卡死现象。

Claims (3)

1.一种重锤无梁型强效节能抽油机，其特征在于由支架(8)、电动机(1)、控制箱(2)、链轮(3)、链条(4)、张紧器(11)、钢丝绳(9)、滑轮(10)、重锤(5)、缓冲器(12)、导轨(7)、滚轮(6)和传感器(13)构成，电动机(1)、控制箱(2)和重锤(5)用钢架结构联为一体，滚轮(6)分别连接在重锤(5)两侧，并在导轨(7)中上下滑动，构成升降***，控制箱(2)中设置有间歇机构，链轮(3)与电动机(1)传动连接，链条(4)穿过重锤(5)，上部与支架(8)的横梁固定连接，下部设置张紧器(11)与地面基础固定连接，并与链轮(3)啮合，导轨(7)与支架(8)立柱固定连接，滑轮(10)与支架(8)的横梁固定连接，传感器(13)下端固定连接在控制箱(2)的箱盖上，上端与钢丝绳(9)固定连接，钢丝绳(9)的另一端通过滑轮(10)与位于地下的抽油杆连接，缓冲器(12)为多个，分别安装在上部和下部，上部固定在支架(8)的横梁上，下部固定在地面基础上。

2.如权利要求1所述的重锤无梁型强效节能抽油机，其特征在于所述的控制箱(2)中的间歇机构为一个齿轮组，由两级齿轮构成，第一级齿轮为主动齿轮(Z₁)与两个被动齿轮(Z₂)、(Z₃)啮合，主动齿轮(Z₁)为不完全齿轮，第二级齿轮通过轴与第一级的两个完全齿轮连接，电动机(1)的输出轴与主动齿轮同轴，第二级齿轮的输出轴与链轮(3)同轴。

3.如权利要求1所述的重锤无梁型强效节能抽油机，其特征在于所述的缓冲器(12)为4个或以上，上下均布。

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