CN2043665U - 节能轻便抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型节能轻便抽油机，是一种无游梁长冲程抽油机，其特点是利用凸轮摆动机构(VII)控制离合器(15)的结合与脱离，进而改变滚筒(19、25)的转动方向，通过钢丝绳(20、29)实现抽油机的悬点换向。它能耗低、冲程长(冲程可达10米以上)，冲次低，结构简单，维修方便，运行平稳可靠，重量轻，特别适用于稠油或重蜡含水多的深井强力开采。

Description

本实用新型涉及一种抽油机，特别是油田急需的一种节能、轻便、长冲程的无游梁抽油机。

世界上凡出产石油的国家，到目前为止，所使用的抽油设备中，游梁式抽油机还占有绝对优势。它结构简单，可靠性好，可是由于它采用四连杆机构。这种机构的最大弱点导致整个抽油机的运动特性不好，能耗高，效率低。目前在我国电力非常紧张的情况下，油田急需解决这一高能耗低效率的大问题，游梁式抽油机的冲程长度受到很大限止，它不能满足油田长冲程、大排量、强力开采，移运安装方便的需要。

本发明的目的是为了提供一种具有新颖传动结构的节能轻便抽油机，它利用减速装置及换向装置代替游梁式抽油机的减速装置；利用凸轮和凸轮摆动机构以及离合器来改变滚筒的旋转方向；利用滚筒代替游梁式抽油机的游梁及驴头；利用变直径的滚筒改变本实用新型节能轻便抽油机的冲程长度。因此本节能轻便抽油机能耗低，效率高，重量轻，可靠性大。

本发明的目的是通过以下方案来实现的：本节能轻便抽油机由电动机装置、减速装置、换向装置、滚筒装置、平衡重锤、井架、天车刹车***组成。电动机通过窄V带（或齿形皮带）将动力传给减速装置及换向装置后，由换向装置的输出轴带动缠有两根不同旋向钢丝绳的滚筒有周期性的正反转。滚筒上的钢丝绳通过井架上的天车滑轮分别与抽油杆和平衡重锤相连接，从而带动抽油杆和平衡重锤作上下的往复运动。当抽油杆在上冲程时动力驱动滚筒转动。经过天车上的一根钢丝绳将抽油杆向上提升，而另一根和平衡重锤相连的钢丝绳则被放松。使平衡重锤下降，将势能变成动能辅助提升抽油杆。在下冲程时，换向装置输出轴改变转动方向，滚筒反转，抽油杆、抽油泵靠自重下降。从电动机输出的动力就向上提升平衡重锤，使平衡重锤具有势能，待下一个冲程时再将势能变成动能辅助提升抽油杆，从而完成一个抽油动作。

减速装置主要由双园弧园柱齿轮副组成，换向装置主要由凸轮、摆动机构、园柱齿轮副、锥齿轮副、锥形牙嵌离合器。输入轴、输出轴组成。电动机的动力通过皮带轮传入减速装置，经减速装置的被动轴传入换向装置，通过换向装置输入轴上的锥齿轮的转动，带动换向装置输出轴上的两锥齿轮转动，由于凸轮的转动推动摆动机构的摆杆向上摆，从而带动锥形牙嵌离合器中可沿轴向移动的双面牙嵌，离开右边的与右边锥齿轮固定的锥形半牙嵌，而与左边的与左边锥齿轮固定的锥形半牙嵌啮合，使输出轴顺时针向转动。当凸轮上的凸块与摆轮脱离时。在弹簧的作用下，锥形双面牙嵌脱离左边的锥形半牙嵌与右面的锥形半牙嵌啮合，使输出轴逆时针向转动。如此有规律地改变换向装置输出轴的转动方向。换向装置中锥形离合器的可沿轴向移动的锥形双面牙嵌与锥形单面牙嵌的相对线速度很低，基本上又在输出轴扭矩为零的情况下脱离与啮合，所以它的寿命很长，和其它传动件的寿命匹配的很好，不会因它的失效而使抽油机停止工作。

本发明的节能轻便抽油机从根本上解决了游梁式抽油机扭矩曲线为不规则正弦曲线的最大弱点，由于悬点载荷和平衡重锤是平行力系，各自对滚筒产生的扭矩只是在滚筒改变转动方向时的极短时间有变化，因此换向装置输出轴输出的扭矩曲线是一直线。这种状态，使本发明的节能轻便抽油机不是处于交变载荷的恶劣状态下工作，因此在同样的工况下，本机的寿命比游梁式抽油机长的多，更重要的是在重量增加很小的情况下，非常容易实现长冲程。

本发明的节能轻便抽油机，由于井架是独立结构，和减速装置，换向装置不在同一底座上，井架上的天车滑轮能非常容易地对准井口。因且和游梁式抽油机相比，在同样的工况下，能大大提高抽油杆及采油树盘根的寿命。

根据附图下面更详细阐述本实用新型的实施例：

附图一是节能轻便抽油机的结构简图；

附图二是节能轻便抽油机的传动原理图；

附图三是节能轻便抽油机的滚筒装置中各个滚筒的形状简图；

附图四是节能轻便抽油机的扭矩曲线图；

附图五是游梁式抽油机的扭矩曲线图；

参看附图一，电动机装置（Ⅰ）和减速装置（Ⅱ）之间用皮带传动，减速装置（Ⅲ）的被动轴和换向装置（Ⅳ）的输入轴由联轴器（5）联结；换向装置（Ⅳ）中的输出轴（14）带动滚筒装置（Ⅴ）上的缠绕方向不同的两根钢丝绳（20·29）通过天车上的滑轮（22·23）分别和抽油杆、平衡重锤（24）连结。平衡重锤（24）可沿导杆（30）上下移动。支承天车滑轮（22）的支架可绕其水平轴的轴线旋转，以利于修井作业，天车滑轮（22）制造，安装精度高，因而能准确对准井口；而游梁式抽油机的驴头是组焊件，体积庞大。驴头上与吊绳接触弧面的形位公差大。游梁中心轴承座安装的轴承又是游隙较大的球面轴承。所以本发明的节能轻便抽油机的悬点投影园直径比游梁式抽油机的悬点投影园直径小的多，前者最大不会超过φ6。后者为φ25。因此，在相同的工况下，本节能轻便抽油机使用的抽油杆及井口采油树盘根的寿命比游梁式抽油机长得多。

参看附图2，电动机（Ⅰ）的动力经皮带轮（1·2）、减速装置（Ⅲ）的双园弧园柱齿轮（3·3′·4）、被动轴（4′）、联轴器（5）、换向装置（Ⅳ）的锥齿轮（11与12或11与13）锥形牙嵌离合器（15）、输出轴（14）、联轴器（18）。使滚筒装置（Ⅴ）的滚筒（19·25）正反转，从而实现抽油杆上下往复运动。

换向装置（Ⅳ）的输入轴的转动通过齿轮（9·10·7·8）使凸轮（6）转动，参看图2中的A向，摆动机构（Ⅷ）中的凸轮（6）的凸块部分与摆动机构中的摆轮（26）相接触，弹簧（27）被压缩。摆杆（28）向上摆动，拨杆（17）随向左摆动。使锥形双面牙嵌（15）向左移动。与左面的同锥齿轮（12）一体的锥形半牙嵌啮合，使滚筒装置（Ⅴ）的滚筒（19·25）正转。凸轮（6）继续转动，它上面的凸块部分与摆动机构（Ⅷ）的摆轮    （26）脱离。在弹簧（27）的作用下摆杆（28）向下摆动。拨杆（17）随向右摆动，使锥形双面牙嵌（15）向右移动。与右面的同锥齿轮（13）一体的锥形半牙嵌啮合，从而使换向装置（Ⅳ）的输出轴（14）反转，使滚筒装置（Ⅴ）的滚筒（19·25）反转。

参看附图三，滚筒装置（Ⅴ）的滚筒（25）及滚筒（19）的两侧面具有形状相似并以垂直轴线的对称面为对称的凸轮滑台（31）。

参看附图四，可知本实用新型节能轻便抽油机的扭矩曲线为直线说明本抽油机负载特性好，是受稳定载荷的作用。在同样工况下，本实用新型节能轻便抽油机寿命比游梁式抽油机长。

参看附图五，游梁式抽油机的扭矩曲线呈周期性变化的近似正弦曲线（图五a），即是所谓的节能型游梁式异相曲柄抽油机的扭矩曲线（图五b）也是呈现脉动的近似周期性变化，说明它们是在交变载荷下工作。对抽油机的寿命有很大影响，为了提高其稳定性，安全性只得加大各部尺寸，这样使游梁式抽油机体积庞大，重量很大，加工运输，安装都非常困难，特别在油田井场安装就位时，很难使驴头准确对准井口。

附图五中的Twn是驴头悬点负荷反映到曲柄上的工作扭矩曲线，Tr是平衡重产生的平衡扭矩曲线，Tn是Twn和Tr向量叠加后实加在曲柄上的净扭矩曲线。

本实用新型节能轻便抽油机，由于采用了新颖的传动机构，它的重量轻，仅为同型号游梁式抽油机的三分之一左右，如果用气平衡装置代替平衡重锤（24），可使本机重量更轻，能耗仅为同型号游梁式抽油机的1／2～1／3，本节能轻便抽油机，制造成本低，运输安装方便可靠性大，寿命长，有着显著的社会效益和经济效益。

Claims (6)

1、本实用新型轻便节能抽油机。包括电动机装置(Ⅰ)、刹车装置(Ⅱ)、减速装置(Ⅲ)、换向装置(Ⅳ)、滚筒装置(Ⅴ)、井架(Ⅵ)、天车(Ⅶ)、凸轮摆动机构(Ⅷ)。其特征在于：利用换向装置(Ⅳ)、滚筒装置(Ⅴ)代替游梁式抽油机的游梁、驴头、曲柄装置、连杆装置。

2、根据权利要求1所述的节能轻便抽油机，其特征在于减速装置（Ⅲ）是由双园弧园柱齿轮（3·3′·4）及输出轴（4′）所组成；换向装置（Ⅳ）是由锥齿轮（11、12、13）、园柱齿轮（7·8·9·10）、凸轮摆动机构（Ⅷ）、锥形牙嵌离合器（15）输出轴（14）所组成；滚筒装置（Ⅴ）通过联轴器（18）与换向装置（Ⅳ）的输出轴（14）相联结。

3、根据权利要求1、2所述的节能轻便抽油机。其特征在于凸轮摆动机构由凸轮（6）、摆轮（26）、弹簧（27）、摆杆（28）、轴（16）、拨杆（17）所组成。

4、根据权利要求1、2所述的节能轻便抽油机。其特征在于滚筒装置（Ⅴ）中的滚筒（19）及滚筒（25）的两端有以垂直轴线的对称面为对称的凸轮滑台（31）。

5、根据权利要求1所述的节能轻便抽油机，其特征在于利用独立的井架（Ⅵ）上的天车滑轮（22）对准油井的井口。支承滑轮（22）的支架可绕其水平轴的轴线转动。

6、根据权利要求1所述的节能轻便抽油机，其特征在于可用气平衡装置代替平衡重锤（24）进行平衡。

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