NO342416B1

NO342416B1 - Direkte vinddrevet oljepumpemaskin

Info

Publication number: NO342416B1
Application number: NO20140855A
Authority: NO
Inventors: Yongan Qiu
Original assignee: Yongan Qiu
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2018-05-22
Also published as: CA2861006C; NO20140855A1; EA026644B1; BR112014016675A2; CN102966336B; WO2013104233A1; US20140334950A1; MX2014008415A; CN102966336A; CA2861006A1; GB201411064D0; EA201491145A1; US9982657B2; GB2511697A; GB2511697B

Abstract

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en direkte vinddrevet oljepumpemaskin omfattende en elektrisk motor (1) og en kontrollenhet (14), og omfatter videre en roterende spindel (2), et blad (3), en løftevalse (4), et rulledrivhjul (6), et energijusterende svinghjul (7), en generator (10), en transmisjon (8) og en energitilbakemeldingsinnretning (9). Bladet (3) er fast koblet til den roterende spindelen (2). Løftevalsen (4) anvendes til å heve og senke en stempelstang. Løftevalsen (4) er koblet til den roterende spindelen (2). Koblinger (5) er plassert mellom den roterende spindelen (2) og løftevalsen (4). Koblingene (5) anvendes til å separere eller sammenføye den roterende spindelen (2) og løftevalsen (4). Rulledrivhjulet(6) og løftevalsen (4) er fast koblet for å danne et helhet. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen er enkel i strukturen, billig, lavt energiforbruk, høy effektivitet, stabil i drift, lav feilrate, forurenser ikke strømnettet og utnytter dermed vindkraften effektivt og forbedrer oljepumpemaskinens hovedytelsesindikatorer.

Description

Område for oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører det tekniske feltet av oljeproduksjonsutstyr for et oljefelt, mer spesifikt for en direkte vinddrevet oljepumpemaskin.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Arbeidsprinsippet for en oljepumpemaskin med stempelstang er å pumpe petroleum ut fra en oljebrønn ved hjelp av stempelstangens vertikale dobbeltslag. En oljepumpemaskin med stempelstang består som regel av en hastighetsredukserer, et balansesystem, en reversjonsinnretning og forskjellige mekaniske drivinnretninger. Energioverføringsmetoden for en slik oljepumpemaskin med stempelstang er som følger: elektrisk motor – beltehjul – hastighetsredukserer – balansesystem – reversjonsinnretning - forskjellige mekaniske drivinnretninger osv. Det er mange overføringskoblinger, noe som fører til høyt energiforbruk og mye avfall. Under driften av slike oljepumpemaskiner er ikke arbeidet som utføres av oljepumpemaskinene ensartet på grunn av deres strukturelle egenskaper. I dobbeltslaget på en slik oljepumpemaskin varierer energiforbruket for stempelstangen mye, mens avgitt effekt fra den elektriske motoren må korrespondere med effekten som kreves av stempelstangens bevegelse. Spesifikt må den elektriske motorens effekt innfri den maksimale effekten i dobbeltslaget. Derfor er den installerte kapasiteten for den elektriske motoren stor, generelt flere ganger større enn faktisk nødvendig gjennomsnittlig effekt, og til og med over 7 ganger så stor. Samtidig på grunn av den elektriske motorens startegenskaper er det en stor belastning på strømnettet som dermed medfører mye forurensning på strømnettet. En kinesisk prototype CN200982182Y, publisert 28. november 2007, utleverer en slik oljepumpemaskin.

CN 201363126 beskriver en vindkraftoljeekstraktor som omfatter et vindhjul.

Vindkraftoljeekstraktoren benytter den naturlige vindkraften til å drive vindhjulet som er vertikalt anbragt, for å drive et hastighetsøkende gir i den hastighetsøkende boksen, slik at rotasjonshastigheten når den nominelle revolusjonen.

Under forhold med vindkraft i nett er energioverføringsmetoden for et eksisterende generatorsystem for vindkraft følgende: vindenergi – transmisjon – generator – kontroller – konverter – strømnett - belastning; mens det med vindkraft utenfor nett er følgende: vindenergi – transmisjon – generator - kontroller – lagringsbatterier – inverter - belastning. En betraktelig andel av den lagrede vindenergien vil bli forbrukt under flerleddsoverføringen, noe som fører til lav utstyrseffektivitet. Når spenning kun flyter fra høy spenning til lav spenning er utgangseffekten for den elektriske motoren lavere enn spenningen i strømnettet eller lagringsbatteriene når den eksisterende vindkraften er på en vindhastighet på 3-4 m/s. Selv om vindenergien kan generere elektrisitet kan ikke elektrisiteten utnyttes. Utnyttelsesforholdet av vindenergi er lavt. På grunn av vindenergiens ustabilitet er utgangseffekten og spenningen ustabile, og dermed blir det stor påkjenning på vindkraftutstyret. Som resultat av dette økes tekniske vanskeligheter og feilrate, og påliteligheten senkes.

Sammendrag av oppfinnelsen

Med hensyn til manglene ved den kjente teknikken er et objekt av den foreliggende oppfinnelsen å tilby en direkte vinddrevet oljepumpemaskin som er enkel i strukturen, billig, liten lett, har liten effekt i den elektriske motoren, lavt energiforbruk, høy effektivitet, er stabil i drift, lav feilrate, ikke forurenser strømnettet og utnytter vindkraften effektivt.

For å løse det ovenstående tekniske problemet benytter den foreliggende oppfinnelsen følgende tekniske løsning: en direkte vinddrevet oljepumpemaskin er tilveiebragt, som består av en elektrisk motor og en kontrollenhet, i tillegg til en roterende spindel;

et blad som er fiksert til den roterende spindelen;

en løftevalse som brukes til å heve og senke en stempelstang, koblet til den roterende spindelen, separasjon fra eller sammenføyning med den roterende spindelen fra/til løftevalsen utføres via koblinger;

et rulledrivhjul, idet rulledrivhjul og løftevalsen er fast koblet for å danne en helhet;

et energijusterende svinghjul;

en transmisjon, hvorav en lavhastighetsende er koblet til den roterende spindelen mens en høyhastighetsende er koblet til det energijusterende svinghjulet;

en energitilbakemeldingsinnretning som anvendes til overføring, til svinghjulet for energijustering via transmisjonen, av energi generert under senkning av stempelstangen, for å realisere den økende rotasjonen av det energijusterende svinghjulet for energilagring, dermed kan energien fra det energijusterende svinghjulet overføres til løftevalsen for heving av stempelstangen når løftevalsen hever stempelstangen; og

en generator, koblet til transmisjonens høyhastighetsende.

Ettersom ideen om energikonservering og miljøvern har spredd seg til alle hjørner av samfunnet har realisering av dette blitt viktig for oljepumpemaskiner. Som en forurensningsfri, fornybar og ubegrenset energikilde kan vindkraft anvendes til oljepumpemaskiner. I den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen som tilveiebringer i den forliggende oppfinnelsen kan vindenergien utnyttes ved en vindhastighet på 3-4 m/s eller enda lavere ettersom den roterende spindelen er koblet til transmisjonens lavhastighetsende mens det energijusterende svinghjulet er koblet til transmisjonens høyhastighetsende og dermed drives den roterende spindelen til å rotere via bladet. Under driften av oljepumpemaskinen blir den potensielle energien for stempelstangen under nedslaget overført til det energijusterende svinghjulet via energitilbakemeldingsinnretningen, og deretter konvertert av det energijusterende svinghjulet til den økende rotasjonen for det energijusterende svinghjulet slik at energien lagres. Samtidig kan energitilbakemeldingskinnretningen kontrollere hastigheten for stempelstangen under nedslaget og dermed gjøre stempelstangens nedslag veldig stabilt og minke påkjenningen. Under stempelstangens oppslag blir den drevet til å heves gjennom rotasjonsenergien for det energijusterende svinghjulet og dermed frigjøres energi. På denne måten må ikke den elektriske motorens utgangseffekt korrespondere med stempelstangens umiddelbare kraftforbruk under heving av stempelstangen. Den elektriske motorens effekt kan derfor nesten komme nær en teoretisk minimumsverdi og dermed i høy grad redusere den elektriske motorens installerte effekt, noe som gjør utgangseffekten mer stabil og minker påkjenningen på strømnettet samtidig som forurensningen til strømnettet reduseres betraktelig. I tillegg tilveiebringes ikke oljepumpen tilveiebragt av den forliggende oppfinnelsen med et balansesystem, en firelinjers kobling og andre vesentlige deler av en eksisterende oljepumpemaskin, noe som gjør at den har en enkel struktur, hvor både vekt og størrelse er vesentlig redusert og påliteligheten er betraktelig forsterket. Samtidig realiserer oljepumpemaskinen som tilveiebringes av den forliggende oppfinnelsen den effektive utnyttelsen av vindkraften slik at den kan arbeide normalt ved en høy vindhastighet, og kan utnytte vindkraften ved en vindhastighet på 3-4 m/s eller enda lavere. Det er bare få mellomledd fra vindkraft til belastning så energiforbruket er lavt. Med høye vindhastigheter, over behovet til selve oljepumpemaskinen, kan den overskytende vindkraften konverteres til elektrisk energi av generatoren.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen består energitilbakemeldingsinnretningen av en drivaksel og et første drivhjul og et andre drivhjul plassert på drivakselen, hvilke det første eller andre drivhjulet er koblet til drivakselen via en progressiv kobling, idet det første drivhjulet og rulledrivhjulet er et par tannhjul og det andre drivhjulet er koblet til transmisjonen.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen består energitilbakemeldingsinnretningen av en roterende aksel, et første drivhjul og et andre drivhjul, hvilke den roterende akselen er koblet til det andre drivhjulet via en progressiv kobling, idet det første og det andre drivhjulet og rulledrivhjulet er tannhjul, hvor det første drivhjulet er plassert mellom rulledrivhjulet og det andre drivhjulet og griper inn i begge disse, og samtidig som det andre drivhjulet er koblet til transmisjonen.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen består energitilbakemeldingsinnretningen av en drivaksel og et første drivhjul, hvor drivakselen er koblet til det første drivhjulet via en progressiv kobling og det første drivhjulet er koblet til rulledrivhjulet via en drivrem.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen består energitilbakemeldingsinnretningen av en drivaksel, et overgangshjul som er fiksert til den roterende spindelen, og et første drivhjul og et andre drivhjul plassert på drivakselen, hvor det første eller andre drivhjulet er koblet til drivakselen via en progressiv kobling, idet det første drivhjulet og rulledrivhjulet er et par tannhjul og det andre drivhjulet er koblet til transmisjonen via en drivrem.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen består energitilbakemeldingsinnretningen av en drivaksel, et overgangshjul som er fiksert til den roterende spindelen og et første drivhjul og et andre drivhjul plassert på drivakselen, hvor det første eller andre drivhjulet er koblet til drivakselen via en progressiv kobling, idet det andre drivhjulet og overgangshjulet er et par tannhjul og det første drivhjulet er koblet til rulledrivhjulet via en drivrem.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen består energitilbakemeldingsinnretningen av en drivaksel, et overgangshjul som er fiksert til den roterende spindelen og et første drivhjul og et andre drivhjul plassert på drivakselen, hvor det første eller andre drivhjulet er koblet til drivakselen via en progressiv kobling, idet det første drivhjulet, det andre drivhjulet og overgangshjulet er tannhjul, idet det første drivhjulet griper inn i rulledrivhjulet, overgangshjulet er utstyrt med interne tenner og det andre drivhjulet griper inn i de interne tennene.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen er et elektrisk motorgir som griper inn i de interne tennene montert på den elektriske motorens utgående aksel; eller, den elektriske motorens utgående aksel er koblet til transmisjonen via en elektrisk motorkobling.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen er den progressive koblingen en overløpskobling.

Den progressive koblingen kan være en mekanisk kobling, for eksempel er hele koblingen delt i en fast del og en glidedel som kan gripe inn i hverandre. Glidedelen kan skyves av en olje- eller luftsylinder slik at glidedelen sammenføyes med den faste delen. Hvis den progressive koblingen er en overløpskobling er strukturen for hele den progressive koblingen enklere og standard komponenter kan kjøpes direkte.

Som en foretrukket teknisk løsning for den foreliggende oppfinnelsen blir energien som genereres under senkning av stempelstangen overført til det energijusterende svinghjulet via transmisjonen for å realisere det energijusterende svinghjulets økende rotasjon; eller, energien som genereres under senkning av stempelstangen passerer først gjennom den roterende spindelen og overføres deretter til det energijusterende svinghjulet via transmisjonen for å realisere det energijusterende svinghjulets økende rotasjon.

Som et viktig komponent i den direkte vinddrevne oljepumpen tilveiebragt av den foreliggende oppfinnelsen kan den progressive koblingen overføre energien som genereres under senkning av stempelstangen til det energijusterende svinghjulet og deretter blir energien konvertert til den økende rotasjonen for det energijusterende svinghjulet for å realisere energilagring. Derfor bør overføringsledd reduseres til så få som mulig for å forbedre effektiviteten og senke feilraten. De to overføringsmetodene som ble nevnt over har få mellomledd og høy effektivitet.

Den foreliggende oppfinnelsen har følgende fordeler:

1. Oljepumpemaskinen har en enkel struktur, høy effektivitet, liten installert effekt i den elektriske motoren, ingen forurensning til strømnettet, lav feilrate og høy pålitelighet;

2. Oljepumpemaskinen utnytter vindkraften effektivt og har få overføringsledd, stabil drift og ingen påkjenning; dessuten kan oljepumpemaskinen utnytte vindkraften selv ved lav vindhastighet og kan utnytte vindkraften ut over behovet for å generere kraft via generatoren ved høy vindhastighet; i tillegg blir defekter resulterende ut fra vindkraftens ustabilitet overvunnet og oljepumpens stabile drift vil ikke bli påvirket av endring i vindhastighet;

3. Den totale strukturen for oljepumpemaskinen er vesentlig forenklet slik at det spares en stor mengde stål, kostnaden reduseres og konkurransedyktigheten forbedres; oljepumpemaskinen er liten av størrelse så den egner seg godt for transport og montering; og i tillegg kan hele oljepumpemaskinen beskyttes med et kabinett slik at beskyttelsesgraden for oljepumpemaskinen forbedres;

4. Med høy tilpasningsevne kan oljepumpemaskinen anvendes til ordinære oljebrønner eller utvinning av tung fyringsolje, og den kan anvendes til oljeutvinning både til lands og til havs; og

5. En god kombinasjon av energisparing og utslippsreduksjon med effektiv utnyttelse av vindkraften oppnås slik at vindkraften utnyttes effektivt og oljepumpemaskinens energiforbruk kan reduseres.

Kort beskrivelse av figurene

Den foreliggende oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet nedenfor med referanse til medfølgende tegninger:

Fig. 1 er et strukturdiagram av utførelsesform 1 av den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 2 er et strukturdiagram av utførelsesform 2 av den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 3 er et strukturdiagram av utførelsesform 3 av den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 4 er et strukturdiagram av utførelsesform 4 av den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 5 er et strukturdiagram av utførelsesform 5 av den foreliggende oppfinnelsen;

Fig. 6 er et strukturdiagram av utførelsesform 6 av den foreliggende oppfinnelsen;

og

Fig. 7 er et strukturdiagram av utførelsesform 7 av den foreliggende oppfinnelsen;

I figurene:

1 - elektrisk motor, 2 - roterende spindel, 3 - blad, 4 - løftevalse, 5 - kobling, 6 - rulledrivhjul, 7 – energijusterende svinghjul, 8 - transmisjon, 9 - progressiv kobling, 901 - drivaksel, 902 -overgangshjul, 902a - interne tenner, 903 - første drivhjul, 904 - andre drivhjul, 905 -progressiv kobling, 906 - drivrem, 10 - generator, 11 - generatorkobling, 12 - elektrisk motorkobling, 13 - elektrisk motorgir, 14 - kontrollenhet.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Den følgende beskrivelsen illustrerer kun de foretrukne utførelsesformene av den foreliggende oppfinnelsen og er ikke ment som en begrensning av omfanget for den foreliggende oppfinnelsen.

Utførelsesform 1

Med henvisning til Fig.1, en direkte vinddrevet oljepumpemaskin omfatter en elektrisk motor 1 og en kontrollenhet 14, og omfatter videre en roterende spindel 2, et blad 3, en løftevalse 4, et rulledrivhjul 6, et energijusterende svinghjul 7, en transmisjon 8, en progressiv kobling 9 og en generator 10. Kontrollenheten 14 består av en PLC (programmerbar logisk kontroller), en stillingsbryter, en forbindelseskabel, osv. og anvendes for å kontrollere hele oljepumpemaskinens drift. Den elektriske motoren 1 kan være en generell elektrisk motor eller en elektrisk motor med variabel frekvens. Den roterende spindelen 2 er en integrert spindel. Selvfølgelig kan den roterende spindelen 2 være en som formes ved å integrere flere spindler via koblinger, eller ved sveising, eller andre metoder.

Bladet 3 er fast koblet til den roterende spindelen 2 eller via en overløpskobling slik at bladet 3 driver den roterende spindelen 2 til å rotere av vindkraft. Løftevalsen 4 er koblet til en stempelstang (ikke vist) via en myk kobling. Stempelstangen tvinges til å stige av den fremadgående rotasjonen til løftevalsen 4, mens under senkning så tvinger stempelstangen løftevalsen 4 til å rotere bakover slik at oljepumpemaskinens opp- og nedslag fullføres og oljepumpearbeidet gjennomføres. Løftevalsen 4 er koblet til den roterende spindelen 2 slik at den relative rotasjonen kan genereres mellom løftevalsen 4 og den roterende spindelen 2. Den roterende spindelen 2 er separert fra eller sammenføyd med løftevalsen 4 via koblinger 5. Koblingene 5 kan være elektromagnetiske koblinger, friksjonskoblinger, hydrauliske koblinger eller andre kjente koblinger. I denne utførelsesformen er koblingene 5 mekaniske koblinger og det er totalt to koblinger 5 plassert i to ender av løftevalsen 4. Selvfølgelig kan det også være kun en kobling 5. Hver kobling 5 består av to deler, hvorav en er en fast del som er festet direkte på løftevalsen 4 mens den andre er en glidekobling som er festet til den roterende spindelen 2 med en splint. De to delene er utstyrt med tapp og spor som griper inn i hverandre. Drevet av en luftsylinder, en oljesylinder eller andre innretninger kan glidedelen gli til venstre og høyre i aksial retning og dermed realisere sammenføyning (separasjon) av løftevalsen 4 med (fra) den roterende spindelen 2.

Rulledrivhjulet 6 er fast koblet til løftevalsen 4 ved sveising, skruing eller andre kjente festemetoder. Transmisjonen 8 kan være i mange former. Transmisjonen 8 kan være en to-trinns, tre-trinns, fire-trinns eller fem-trinns transmisjon, eller en kontinuerlig variabel transmisjon eller en omfattende transmisjon. Uansett, uavhengig av form, har transmisjonen 8 en lavhastighetsende og en høyhastighetsende. Lavhastighetsenden av transmisjonen 8 er koblet til den roterende spindelen 2 slik at den roterende spindelens 2 rotasjonshastighet er relativt lav, vanligvis dusinvis av omdreininger pr. minutt; og høyhastighetsenden av transmisjonen 8 er koblet til det energijusterende svinghjulet 7. Etter at det energijusterende svinghjulet 7 er koblet til høyhastighetsenden er dets rotasjonshastigheten veldig høy og kan nå hundrevis, og til og med tusenvis, av omdreininger pr. minutt. Det energijusterende svinghjulet 7 kan være festet direkte på akselen i høyhastighetsenden av transmisjonen 8, eller særskilt plassert på akselen og deretter koblet til akselen i høyhastighetsenden av transmisjonen 8. Generatoren 10 er koblet til transmisjonens 8 høyhastighetsende via en generatorkobling 11.

En energitilbakemeldingsinnretning 9 anvendes til overføring, til det energijusterende svinghjulet 7, energi generert under senkning av stempelstangen, for å realisere den økende rotasjonen av det energijusterende svinghjulet 7. Deretter blir energien fra det energijusterende svinghjulet 7 overført til løftevalsen 4 for heving av stempelstangen når løftevalsen 4 hever stempelstangen. Energitilbakemeldingsinnretningen 9 omfatter minst en drivaksel 901 og en progressiv kobling 905. Den progressive koblingen 905 er vanligvis en overløpskobling. Energien som genereres under senkning av stempelstangen kan passere gjennom energitilbakemeldingsinnretningen 9 på mange måter, hvori den foretrukne er: energien som genereres under senkning av stempelstangen passerer først gjennom energitilbakemeldingsinnretningen 9 og overføres deretter til det energijusterende svinghjulet 7 via transmisjonen 8 for å realisere det energijusterende svinghjulets 7 økende rotasjon; eller, energien som genereres under senkning av stempelstangen passerer først gjennom energitilbakemeldingsinnretningen 9, deretter gjennom den roterende spindelen 2 og overføres til slutt til det energijusterende svinghjulet 7 via transmisjonen 8 for å realisere den økende rotasjonen for det energijusterende svinghjulet 7. I denne utførelsesformen passerer energien som genereres under senkning av stempelstangen først gjennom energitilbakemeldingsinnretningen 9 og overføres deretter til det energijusterende svinghjulet 7 via transmisjonen 8 for å realisere den økende rotasjonen av det energijusterende svinghjulet 7. Under dobbeltslaget til stempelstangen forblir rotasjonsretningen for den roterende spindelen 2 og det energijusterende svinghjulet uendret.

I denne utførelsesformen består energitilbakemeldingsinnretningen 9 av en drivaksel 901 og et første drivhjul 903 og et andre drivhjul 904 som er plassert på drivakselen 901. Det første drivhjulet 903 er koblet til drivakselen 901 via en progressiv kobling 905. Det vil si, et av det første drivhjulet 903 og det andre drivhjulet 904 er koblet til drivakselen 901 via den progressive koblingen 905 mens den andre er fast koblet til drivakselen. I denne utførelsesformen er det første drivhjulet 903 og rulledrivhjulet 6 et par tannhjul; videre er det første drivhjulet 903 koblet til drivakselen 901 via den progressive koblingen 905. Den progressive koblingen 905 er en friløpskobling. Det andre drivhjulet 904 er koblet til transmisjonen8. Det andre drivhjulet 904 kan kobles til transmisjonens 8 lavhastighetsende eller den andre enden enn høyhastighetsenden på transmisjonen, spesielt i det tilfelle hvor transmisjonen 8 er en flertrinns transmisjon. I denne utførelsesformen er det andre drivhjulet 904 et gir som passer sammen med et gir på den nedre enden av transmisjon 8. Et overgangshjul 902 er festet til den roterende spindelen 2. Overgangshjulet 902 kan være et gir som løper sammen med et gir ved den nedre enden av transmisjon 8. Et elektrisk motorgir 13, som løper sammen med et gir i høyhastighetsenden av transmisjonen 8, er montert på den elektriske motorens 1 utgående aksel via en elektrisk motorkobling 12. Selvfølgelig kan den elektriske motoren 1 kobles til en aksel ved høyhastighetsenden av transmisjonen 8 via den elektriske motorkoblingen 12.

Arbeidsprinsippet for den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen vil bli kort beskrevet nedenfor med referanse til denne utførelsesformen. Oljepumpemaskinen tilveiebragt med denne utførelsesformen monteres på en pidestall som kan rotere 360°. Før stempelstangen heves begynner det energijusterende svinghjulet 7 å akkumulere energi. Bladet 3 driver den roterende spindelen 2 til å rotere. Et overgangshjul er festet til den roterende spindelen 2. Overgangshjulet kan være et gir som løper sammen med et gir ved den nedre enden av transmisjon 8. Det energijusterende svinghjulet 7 drives via transmisjonen 8 til å rotere av overgangshjulets rotasjon. Alternativt kan den elektriske motoren 1 startes for å gi assistanse. Når rotasjonshastigheten for det energijusterende svinghjulet 7 når en gitt verdi, under kontroll av kontrollenheten 14, begynner koblingene 5 å jobbe og går fra en separert tilstand til en sammenføyd tilstand, slik at den roterende spindelen 2 sammenføyes med løftevalsen 4. Løftevalsen 4 driver stempelstangen til å heves for å gi et oppslag. Under oppslaget blir en del av energien fra det energijusterende svinghjulet 7 forbrukt og rotasjonshastigheten senkes. Når stempelstangen heves til en forhåndsbestemt høyde instruerer kontrollenheten 14 koblingene 5 om å separeres fra hverandre i henhold til et forhåndsinnstilt program slik at den roterende spindelen 2 separeres fra løftevalsen 4. På grunn av stempelstangens tyngdekraft faller stempelstangen i et nedslag og drar løftevalsen 4 slik at den driver rulledrivhjulet 6 til å rotere bakover, slik at rulledrivhjulet 6 driver det første drivhjulet 903 til å rotere. Videre øker rotasjonshastigheten for det første drivhjulet 903 med økningen i stempelstangens fallhastighet. Når rotasjonshastigheten for det andre drivhjulet 904 er den samme som den for det første drivhjulet 903, på grunn av overløpskoblingen, roterer det andre drivhjulet 904 og det første drivhjulet 903 koaksialt i samme hastighet, for å drive det energijusterende svinghjulet 7 til å rotere raskere via transmisjonen 8, slik at energien lagres. Samtidig blir hastigheten for stempelstangens frie fall kontrollert slik at stempelstangen faller stabilt og at stempelstangens støtkraft blir minimert.

På grunn av vindkraftens ustabilitet blir det i henhold til overvåking av det energijusterende svinghjulets 7 rotasjonshastighet henholdsvis satt et på- og et av-punkt for den elektriske motoren 1, et på-punkt for generatoren 10 og et på-punkt for bremsen i programmeringslogikken for kontrollenheten 14, sammen med programmer om rotasjonshastighet for det energijusterende svinghjulet 7 fra små til store. Når rotasjonshastigheten for det energijusterende svinghjulet 7 er fra stor til liten blir det satt et av-punkt for bremsen og et av-punkt for generatoren 10. Ettersom vindhastigheten til slutt vil bli reflektert på rotasjonshastigheten for det energijusterende svinghjulet 7 vil stabil og sikker drift av oljepumpemaskinen sikres ved ustabil vindhastighet. Slaglengden for den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen i denne utførelsesformen er ikke begrenset av strukturen på grunn av dens strukturelle egenskaper, slik at den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen anvendes ikke bare på oljebrønner med generell slaglengde, men også på oljebrønner med et slag på mer enn 10 m.

Utførelsesform 2

Med henvisning til Fig.2, i denne utførelsesformen, er energitilbakemeldingsinnretningen 9 av en annen struktur og transmisjonen 8 vil bli endret i struktur med strukturendringen for energitilbakemeldingsinnretningen 9. Energitilbakemeldingsinnretningen 9 består av en roterende aksel 907, et første drivhjul 903 og et andre drivhjul 904. Transmisjonen 8 er en flertrinns transmisjon og har en flerhet av koblingssendere andre enn høyhastighetsenden og lavhastighetsenden. Koblingsakselen på en av koblingssenderne er fast koblet til den roterende akselen 907. Selvfølgelig kan den roterende akselen 907 være en del som stikker ut fra koblingssenderen. Den roterende akselen 907 er koblet til det andre drivhjulet 904 via en progressiv kobling 905 hvori den progressive koblingen 905 er en friløpskobling. Det første drivhjulet 903, det andre drivhjulet 904 og rulledrivhjulet 6 er gir. Det første drivhjulet 903 er plassert mellom rulledrivhjulet 6 og det andre drivhjulet 904 og løper sammen med både rulledrivhjulet 6 og det andre drivhjulet 904. Det første drivhjulet 903 er fast koblet til en drivaksel og kan rotere. Den elektriske motoren 1 er koblet til en aksel ved høyhastighetsenden av transmisjonen 8 via en elektrisk motorkobling 12. Det resterende er det samme som Utførelsesform 1.

Utførelsesform 3

Med henvisning til Fig.3 omfatter energitilbakemeldingsinnretningen 9 en drivaksel 901. Drivakselen 901 er koblet til det første drivhjulet 903 via en progressiv kobling 905.

Transmisjonen 8 har videre en flerhet av koblingssendere andre enn høyhastighetsenden og lavhastighetsenden. Koblingsakselen på en av koblingssenderne er fast koblet til drivakselen 901. Selvfølgelig kan drivakselen 901 være en del som stikker ut fra koblingsenden. Den progressive koblingen 905 er en overløpskobling. Det første drivhjulet 903 er koblet til rulledrivhjulet 6 via en drivrem 906. Det resterende er det samme som for Utførelsesform 2.

Utførelsesform 4

Med henvisning til Fig.4 omfatter energitilbakemeldingsinnretningen 9 en drivaksel 901, et overgangshjul 902 som er fast koblet til den roterende spindelen 2, et første drivhjul 903 og et andre drivhjul 904 som er plassert på drivakselen 901. Det første drivhjulet 903 er koblet til drivakselen 901 via en progressiv kobling 905. Det andre drivhjulet 904 er festet direkte på drivakselen 901. Det første drivhjulet 903 og rulledrivhjulet 6 er et par sammenføyde gir. Det andre drivhjulet 904 er koblet til overgangshjulet 902 via en drivrem 906. Den elektriske motoren 1 er koblet til en aksel ved høyhastighetsenden av transmisjonen 8 via en elektrisk motorkobling 12. Energien som genereres ved senkning av stempelstangen passerer gjennom energitilbakemeldingsinnretningen 9 og passerer deretter gjennom den roterende spindelen 2 og overføres til det energijusterende svinghjulet 7 via transmisjonen 8 for å realisere den økende rotasjonen av det energijusterende svinghjulet 7. Det resterende er det samme som Utførelsesform 1.

Utførelsesform 5

Med henvisning til Fig.5 omfatter energitilbakemeldingsinnretningen 9 en drivaksel 901, et overgangshjul 902 som er fast koblet til den roterende spindelen 2, et første drivhjul 903 og et andre drivhjul 904 som er plassert på drivakselen 901. Det første drivhjulet 903 er koblet til drivakselen 901 via en progressiv kobling 905. Det andre drivhjulet 904 og overgangshjulet 902 er et par sammenføyde gir. Det første drivhjulet 903 er koblet til rulledrivhjulet 6 via en drivrem 906. Det resterende er det samme som Utførelsesform 4.

Utførelsesform 6

Med henvisning til Fig.6 omfatter energitilbakemeldingsinnretningen 9 en drivaksel 901, et overgangshjul 902 som er fast koblet til den roterende spindelen 2, et første drivhjul 903 og et andre drivhjul 904 som er plassert på drivakselen 901. Det første drivhjulet 903 er koblet til drivakselen 901 via en progressiv kobling 905. Det andre drivhjulet 904 er festet direkte på drivakselen 901. Det første drivhjulet 903, det andre drivhjulet 904 og rulledrivhjulet 6 er gir. Det første drivhjulet 903 er sammenføyd med rulledrivhjulet 6. Overgangshjulet 902 er utstyrt med interne tenner 902a. Den andre drivhjulet 904 er sammenføyd med de interne tennene 902a. Et elektrisk motorgir 13, sammenføyd med de interne tennene 902a, er montert på den utgående akselen til den elektriske motoren 1 via en elektrisk motorkobling 12. Det resterende er det samme som Utførelsesform 4.

Utførelsesform 7

Med henvisning til Fig.7 er rulledrivhjulet 6 et gir. Energitilbakemeldingsinnretningen 9 omfatter en drivaksel 901 og en progressiv kobling 905 som er plassert på drivakselen. Transmisjonen 8 har minst en lavhastighetsende og en høyhastighetsende. En koblingsaksel på høyhastighetsenden til transmisjonen 8 er fast koblet til drivakselen 901. Transmisjonen 8 kan videre ha en flerhet av koblingssendere andre enn høyhastighetsenden og lavhastighetsenden. Drivakselen 901 kan være fast koblet til koblingsakselen i en av koblingssenderne. Selvfølgelig kan drivakselen 901 være en del som stikker ut fra koblingssenderen. Den progressive koblingen 905 er fortrinnsvis en overløpskobling. Når den progressive koblingen 905 er en overløpskobling er et første drivhjul, som er sammenføyd med rulledrivhjulet, montert på den progressive koblingen 905. Det resterende er det samme som for Utførelsesform 3.

Den foregående beskrivelsen illustrerer kun den foreliggende oppfinnelsen for å gjøre en ordinær person med kunnskap innen faget i stand til å implementere løsningene perfekt og er ikke beregnet for å begrense den foreliggende oppfinnelsen. For fagmannen kan flere endringer utføres etter behov uten kreative anstrengelser for disse utførelsesformene etter å ha lest spesifikasjonen. Dog skal disse endringene, så lenge de er innenfor omfanget som er definert i kravene for den foreliggende oppfinnelsen, være beskyttet av patentretten.

Claims

Patentkrav:

1. En direkte vinddrevet oljepumpemaskin omfatter en elektrisk motor (1) og en kontrollenhet (14), karakterisert ved at den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen videre omfatter en roterende spindel (2);

et blad (3), fast koblet til den roterende spindelen (2);

en løftevalse (4), anvendt til hevning og senkning av stempelstangen som er koblet til den roterende spindelen (2), separering eller sammenføying av den roterende spindelen (2) fra/til løftevalsen (4) utføres via koblinger (5);

et rulledrivhjul (6), idet rulledrivhjul (6) og løftevals (4) er fast koblet for å danne en helhet; et energijusterende svinghjul (7);

en transmisjon (8), idet en lavhastighetsende er koblet til den roterende spindelen (2) mens en høyhastighetsende er koblet til det energijusterende svinghjulet (7);

en energitilbakemeldingsinnretning (9) som anvendes til overføring, til det energijusterende svinghjulet (7) via transmisjonen (8), av energi generert under senkning av stempelstangen, for å realisere den økende rotasjonen av det energijusterende svinghjulet (7) for energilagring, idet energien fra det energijusterende svinghjulet (7) kan overføres til løftevalsen (4) for hevning av stempelstangen når løftevalsen (4) hever stempelstangen; og en generator (10), koblet til transmisjonens (8) høyhastighetsende.

2. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 1, karakterisert ved at energitilbakemeldingsinnretningen (9) omfatter en drivaksel (901) og et første drivhjul (903) og et andre drivhjul (904) plassert på drivakselen (901), idet det første (903) eller andre drivhjulet (904) er koblet til drivakselen (901) via en progressiv kobling (905), hvor det første drivhjulet (903) og rulledrivhjulet (6) er et par tannhjul og det andre drivhjulet (904) er koblet til transmisjonen (8).

3. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 1, karakterisert ved at energitilbakemeldingsinnretningen (9) omfatter en roterende aksel (907), et første drivhjul (903) og et andre drivhjul (904), idet den roterende akselen (907) er koblet til det andre drivhjulet (904) via en progressiv kobling (905), hvor det første drivhjulet (903), det andre drivhjulet (904) og rulledrivhjulet (6) er tannhjul, idet det første drivhjulet (903) er plassert mellom rulledrivhjulet (6) og det andre drivhjulet (904) og blir føyd sammen med både rulledrivhjulet (6) og det andre drivhjulet (904), og det andre drivhjulet (904) er koblet til transmisjonen (8).

4. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 1, karakterisert ved at energitilbakemeldingsinnretningen (9) omfatter en drivaksel (901) og et første drivhjul (903), idet drivakselen (901) er koblet til det første drivhjulet (903) via en progressiv kobling (905) og det første drivhjulet (903) er koblet til rulledrivhjulet (6) via en drivrem (906).

5. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 1, karakterisert ved at energitilbakemeldingsinnretningen (9) omfatter en drivaksel (901), et overgangshjul (902) som er fast koblet på den roterende spindelen (2), og et første drivhjul (903) og et andre drivhjul (904) plassert på drivakselen (901), idet det første (903) eller andre drivhjulet (904) er koblet til drivakselen (901) via en progressiv kobling (905), hvor det første drivhjulet (903) og rulledrivhjulet (6) er et par tannhjul og det andre drivhjulet (904) er koblet til overgangshjulet (902) via en drivrem (906).

6. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 1, karakterisert ved at energitilbakemeldingsinnretningen (9) omfatter en drivaksel (901), et overgangshjul (902) som er fast koblet på den roterende spindelen (2), og et første drivhjul (903) og et andre drivhjul (904) plassert på drivakselen (901), idet det første (903) eller andre drivhjulet (904) er koblet til drivakselen (901) via en progressiv kobling (905), hvor det andre drivhjulet (904) og overgangshjulet (902) er et par tannhjul og det første drivhjulet (903) er koblet til rulledrivhjulet (6) via en drivrem (906).

7. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 1, karakterisert ved at energitilbakemeldingsinnretningen (9) omfatter en drivaksel (901), et overgangshjul (902) som er fast koblet til den roterende spindelen (2), og et første drivhjul (903) og et andre drivhjul (904) plassert på drivakselen (901), idet det første (903) eller det andre (904) drivhjulet er koblet til drivakselen (901) via en progressiv kobling (905), hvor det første drivhjulet (903), det andre drivhjulet (904) og rulledrivhjulet (6) er gir, idet det første drivhjulet (903) sammenføyes med rulledrivhjulet (6), overgangshjulet (902) er utstyrt med interne tenner (902a) og det andre drivhjulet (904) sammenføyes med de interne tennene (902a).

8. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 7, karakterisert ved at et elektrisk motorgir (13), sammenføyd med de interne tennene (902a), er montert på den utgående akselen til den elektriske motoren (1); eller, den elektriske motorens (1) utgående aksel er koblet til transmisjonen (8) via en elektrisk motorkobling (12).

9. Den direkte vinddrevne oljepumpemaskinen ifølge krav 2, 3, 4, 5, 6, eller 7, karakterisert ved at den progressive koblingen 905 er en overløpskobling.

10. Den direkte vinddrevne pumpen kjennetegnes ifølge krav 2, 3, 4, 5, 6 eller 7, karakterisert ved at energien som genereres under senkning av stempelstangen overføres til det energijusterende svinghjulet (7) via transmisjonen (8) for å realisere det energijusterende svinghjulets (7) økende rotasjon; eller, energien som genereres under senkning av stempelstangen passerer først gjennom den roterende spindelen (2) og overføres deretter til det energijusterende svinghjulet (7) via transmisjonen (8) for å realisere det energijusterende svinghjulets (7) økende rotasjon.