CN101033743A - 挂臂楼式平衡箱游梁抽油机 - Google Patents

Abstract

挂臂楼式平衡箱游梁抽油机是目前最好的一种下置平衡游梁抽油机。结构特征在于下置平衡装置是一种挂臂楼式平衡箱：楼式平衡箱有上箱和下箱并与挂臂联为一体；挂臂与游梁尾端用快速装拆结构相联接；挂臂空腔和上、下箱填装规定数量的廉价平衡质量并封闭起来。优点是调平衡简便，只需在下箱中装入或排出少量平衡质量，就可达到准最佳平衡状态，节能显著，并最大限度地减轻石油工人的劳动强度；整机钢铁质量比常规机减少33％～39％，比现有下置平衡机减少18.5％～25％；便于制造和运输，成本较低。

Description

挂臂楼式平衡箱游梁抽油机

技术领域

本发明涉及用于石油矿场的下置平衡游梁抽油机，是一种挂臂楼式平衡箱游梁抽油机。

背景技术

背景技术①规定质心下置平衡游梁抽油机(授权公告号CN1176301C，授权公告日2004年11月17日)以及背景技术②平衡臂式两级平衡游梁抽油机(授权公告号CN2289075Y，授权公告日1998年8月26日)，都属于下置平衡游梁抽油机。背景技术①的缺点是：调平衡不便—在上箱和下箱中装入和取出平衡铁劳动强度过大，影响节能效果；现有弯游梁运输不便，增加运输成本；需较多平衡铁，整机钢铁质量和制造成本偏高。背景技术②的缺点是只有一个平衡箱，不能调变平衡质量质心下置距离H的大小，不能将H规定为最佳值或准最佳值而无法达到最佳或准最佳平衡状态；并且调平衡劳动强度大，整机钢铁质量和制造成本偏高。

发明内容

本发明之目的，是提供一种能克服背景技术缺点的下置平衡游梁抽油机。

此发明之目的，由“挂臂楼式平衡箱游梁抽油机”技术方案来实现，这个技术方案是同时采用了背景技术①的楼式平衡箱和背景技术②中平衡臂与单个平衡箱联结在一起的结构，并加以改进形成本发明之第一发明点：游梁下置平衡装置A是一种挂臂楼式平衡箱—带有挂臂的楼式平衡箱，楼式平衡箱(16)是由立柱(16.3)联接上箱(16.1)和下箱(16.2)构成的一个刚性整体结构，并且楼式平衡箱的内侧与挂臂的外侧或楼式平衡箱的顶部与挂臂的底部固定联结为一体；挂臂的内侧或挂臂的顶部与游梁(7)尾端用快速装拆结构相联接。所说内、外侧是：偏于驴头一方称内侧，背于驴头一方称外侧。所说固定联结为一体，可以是焊接，也可以是铆接或螺栓联接等常用固定联结手段。

所说挂臂有多种形体，如长方体、菱形和近似菱形体、梯形体，矩形体等；挂臂相对楼式平衡箱也有多种联接位置，如旁置、斜置、上置等；联接挂臂与游梁尾端的快速装拆结构同样有多种形式，如挂—靠结构、铰—靠结构、挂/铰—柱销结构、套挂—螺栓结构等，详见各实施例。

本发明的第二个发明点是：挂臂空腔和楼式平衡箱的上箱中，在制造时就填入规定数量的廉价平衡质量，并用钢板封闭。该平衡质量的规定数量可按抽油机中间冲次和负荷最小的井况计算。装机之后，只需在下箱中装入少量平衡质量，就可使抽油机在准最佳平衡状态下运行。这就解决了背景技术①调平衡不便而影响平衡和节能效果的问题，也解决了背景技术②因只有一个平衡箱致使平衡质量质心下置距离H过大而平衡和节能效果欠佳的问题。

“挂臂楼式平衡箱游梁抽油机”的技术方案可描述如下：一种挂臂楼式平衡箱游梁抽油机，包括动力机(1)、带传动装置(2)、减速机(3)、曲柄(4)、连杆(5)、横梁及横梁支承(6)、游梁(7)、游梁支承(8)、片状驴头(9)或轮状驴头和挂在驴头上的悬绳器(10)、刹车装置(11)、支架(12)、底盘(13)和安装在底盘上的失载保护装置(14)、以及联接在游梁(7)尾端的下置平衡装置A、还可有常规曲柄平衡装置，特征在于：所述游梁下置平衡装置A是一种带有挂臂的楼式平衡箱，楼式平衡箱(16)是由立柱(16.3)联接上箱(16.1)和下箱(16.2)构成的一个刚性整体结构，并且楼式平衡箱的内侧与挂臂的外侧或楼式平衡箱的顶部与挂臂的底部固定联结为一体；挂臂的内侧或挂臂的顶部与游梁(7)尾端用快速装拆结构相联接；并且在挂臂空腔和楼式平衡箱的上箱中，填入规定数量的廉价质量，并用钢板封闭。

发明效果

本发明抽油机克服了背景技术的缺点，有如下发明效果：(一)更为节能。与背景技术①相比，虽然平衡质量质心下置距离H不能取最佳值H₀，但接近H₀，加之调平衡时工人劳动强度小，实际效果优于背景技术①。背景技术②仅有一个平衡箱，又要顾及失载保护装置(14)的安装位置，必有H＞＞H₀，其实际节能效果不如背景技术①，更不如本发明抽油机。(二)由于制造时就将廉价规定质量装入挂臂空腔和楼式平衡箱上箱中，使抽油机的整机钢铁质量和制造成本大幅度降低。(三)本发明采用了直游梁，运输方便，节约运输成本。

附图说明

本发明提供了一些具体实施方案，通过下述实施例和附图作详细说明。

图1为实施例一的结构示意图。

图2为实施例一中A部分的放大图。

图3为实施例二的结构示意图。

图4为实施例二中A部分的放大图。

图5为实施例三的结构示意图。

图6为实施例三中A部分的放大图。

图7为实施例四的结构示意图。

图8为实施例四中A部分的放大图。

图9为实施例五的结构示意图。

图10为实施例五中A部分的放大图。

图11为实施例六的结构示意图。

图12为实施例六中A部分的放大图。

图中，1-动力机，2-带传动装置，3-减速机，4-曲柄，5-连杆，6-横梁及横梁支承，7-游梁，7.1-弯臂较短的弯游梁，8-游梁支承，9-片状驴头，10-悬绳器，11-刹车装置，12-支架，13-底盘，14-失载保护装置，A部分-游梁下置平衡装置，15-挂臂，15.1-斜置菱形体挂臂，15.2-旁置套装挂臂，15.3-上置梯形体挂臂，15.4-上置矩形体挂臂，16-楼式平衡箱，16.1-楼式平衡箱之上箱，简称上箱，16.2-楼式平衡箱之下箱，简称下箱，16.3-楼式平衡箱之立柱，简称立柱，17-焊接在游梁(7)尾端的靠板，称游梁靠板，18-与游梁下翼板及游梁靠板焊接的筋板，称加强筋板，19-焊接在挂臂上的靠板，称挂臂靠板，20-与挂臂正面(图面)垂直的挂轴，称挂轴，21-联接在游梁尾端上部或台阶上的挂座，称挂座，22-挂臂封板，23-挂臂顶板，24-螺栓，25-螺母，26-耳座，27-销柱，28-焊接在游梁靠板(17)上的销座，29-焊接在挂臂内侧的销座，30-联接螺栓，31-螺母，32-螺母支座，33-锁紧螺母，34-顶紧螺栓，35-卸重门，36-加重门，37-下箱封板。

具体实施方式

实施例一，参看图1和图2，这是挂臂楼式平衡箱游梁抽油机之典型形式，其基本结构与背景技术①、②相同：动力机(1)通过带传动装置(2)和减速机(3)减速后，驱动装在减速机(3)输出轴两端的一对曲柄(4)旋转，再通过连杆(5)和横梁及横梁支承(6)，带动游梁(7)绕游梁支承(8)的中心上、下摇摆，装在游梁(7)前端的片状驴头(9)同步摇摆，挂在片状驴头(9)上的悬绳器(10)就和抽油杆一起上、下运动，完成抽油工作。本实施例的特征在于：游梁下置平衡装置A是一种挂臂楼式平衡箱，挂臂(15)相对楼式平衡箱(16)是一种旁置长方体挂臂，这是挂臂的典型形式，楼式平衡箱(16)的内侧与挂臂(15)外侧焊接为一体；挂臂(15)与游梁(7)尾端交成直角，联接它们的快速装拆结构是一种挂—靠结构：挂臂(15)内侧上部穿着一根与其正面(图面)垂直的挂轴(20)，游梁(7)尾端上部固连着一个挂座(21)，挂轴(20)铰挂在挂座(21)上，挂臂(15)内侧还有一挂臂靠板(19)，它紧靠在焊牢于游梁尾端下部的游梁靠板(17)上，(18)为加强筋板，它分别与游梁靠板(17)、游梁(7)之下翼板尾端焊接牢固，挂臂靠板(19)与游梁靠板(17)可用联接螺栓(30)和螺母(31)联接起来而更安全。游梁靠板(17)还可焊接有螺母支座(32)，顶紧螺栓(34)穿入螺母支座(32)和游梁靠板(17)相应的孔中，顶紧在挂臂靠板(19)上，并用锁紧螺母(33)锁紧，可降低挂臂的安装精度，并增强互换性。挂座(21)的半圆孔也可改为整圆孔，所述快速装拆结构之挂—靠结构就成为铰—靠结构了。

本实施例抽油机中，楼式平衡箱之上箱(16.1)和挂臂(15)的空腔中填充规定数量的石块和水泥等廉价质量，并用钢板封闭。

本实施例抽油机中，楼式平衡箱之下箱(16.2)中，可不预放平衡质量，待细调平衡时分小批量加入；也可预放砂、石用下箱封板(37)封闭，并在下箱外侧下部设置一卸重门(35)，在下箱顶部设置一个加重门(36)，细调平衡时分小批量从卸重门(35)卸出部分砂、石或从加重门(36)加入部分砂、石。

实施例二，参看图3和图4，本实施例与实施例一比较，区别仅在于挂臂是一种正面近似菱形的斜置菱形体挂臂(15.1)，它与游梁(7)交成一个钝角。

实施例三，参看图5和图6，与实施例一比较，区别在于联接挂臂与游梁(7)尾端之快速装拆结构是一种套装—螺栓联接结构：旁置套装挂臂(15.2)下部为一个空腔中填满水泥或石头的长方体，该长方体中两块与图面平行的面板向上延伸，与挂臂顶板(23)焊为一体，因此其横断面为一长方框形，旁置套装挂臂(15.2)之上部是一个长方框套，它套装在游梁(7)尾端，并用螺栓(24)、螺母(25)将该挂臂之顶板(23)与游梁尾端之上翼板牢固地联接在一起，旁置套装挂臂(15.2)就套装并固定在游梁(7)尾端了。还可在游梁(7)尾端下翼板与旁置套装挂臂(15.2)的封板(22)之间，打入一块或两块斜度相同的楔板，使旁置套装挂臂(15.2)与直游梁(7)尾端更牢固地抱在一起。

实施例四，参看图7和图8，与实施例一比较，联接挂臂与直游梁尾端之快速装拆结构仍是挂—靠结构，但挂臂的形状和位置都有了改变，挂臂的形状由长条矩形变为矮胖梯形，挂臂相对楼式平衡箱的位置由旁置变为上置，与楼式平衡箱的联接也由旁置固结变为上置固结。上置梯形体挂臂(15.3)内侧延伸出耳座(26)，耳座中穿有挂轴(20)，直游梁(7)尾端制成一个台阶，挂座(21)同定在台阶上，挂轴(20)铰挂在挂座(21)中。所说耳座(26)也可做成一个独立结构，用常用的联接手段和挂臂固定联接。所说独立结构也可用于其他实施例中。本实施例的其他结构与实施例一完全相同。

实施例五，参看图9和图10，它与实施例四的区别在于：一、上置挂臂为矩形体，称上置矩形体挂臂(15.4)，该挂臂也可视为楼式平衡箱向上的延伸部分而浑为一体。二、联接挂臂与游梁尾端的快速装拆结构，由挂—靠结构变为挂—销结构，挂完全一样，“靠”改为“销”：销柱(27)有两对销座，一对是焊接在上置矩形体挂臂(15.4)内侧的销座(29)，另一对是焊接在游梁靠板(17)上的销座(28)，销柱(27)头部带有锥度，它销入销座(29)和(28)，就将挂臂与游梁尾端牢固地联接在一起了。这种快速装拆的挂—销结构也可用于其他实施例中。

实施例六，本发明实施例一至实施例五中的游梁(7)均采用直游梁，本实施例则采用了弯臂较短的弯游梁(7.1)，它是一种多了一个小弯头的直游梁，具有运输和直游梁同样方便的优点。参看图11和图12：本实施例的第一特点仍然是采用了挂臂楼式平衡箱，并且楼式平衡箱之上箱和挂臂中装入了廉价平衡质量。挂臂和弯臂较短的弯游梁(7.1)之快速联接结构是一种与实施例五相同的挂—销结构，只是挂座(21)置于弯臂较短的弯游梁(7.1)中弯臂之上方，销座(28)则置于弯臂较短的弯游梁(7.1)中弯臂之外侧下部。

必须再次说明，在所有实施例的楼式平衡箱之下箱(16.2)中，都可装入规定数量的石子和沙子并用下箱封板(37)封闭，并且在下箱(16.2)的外侧下部装一个卸重门(35)，在下箱(16.2)的顶部装一个加重门(36)，所说石子和砂子的规定数量，应按抽油机中间冲次和负荷最大的井况计算。如抽油机细调平衡时，平衡质量过大，只需打开卸重门(35)，卸掉下箱(16.2)中的部分石子和砂子。如平衡质量过小，则从加重门(36)加入一些砂、石。应卸掉或加入的砂、石数量可根据电流值计算出来。这样，就最大限度地减轻了石油工人的劳动强度，并有较好的平衡效果。

本发明抽油机各实施例的支架，均采用塔式双层支架结构，也可用常规结构，但前者运输中不会变形，不仅便于运输和安装，还可增加底盘和支架的强度和刚性。本发明抽油机实施例的减速机，均置于支架的前方，也可置于支架中间，对于小型抽油机则必须置于支架中间。本发明抽油机实施例均为前置式，也可设计成后置式，只要横梁及横梁支承(6)设置在游梁支承(8)的后方，就是后置式“挂臂楼式平衡箱游梁抽油机”了，此时减速机必须置于支架的后方。本发明抽油机实施例均为挂臂楼式平衡箱单独平衡，也可是兼有曲柄平衡的混合平衡，但平衡和节能效果较差，特别是整机钢铁总质量不减反增。

本发明实施例机型，装有失载承冲装置(14)，为使失载更为安全，还可在带传动装置(2)的小带轮上或减速机(3)的输入轴上，装设一种电控刹车装置，并且该电控刹车装置与动力机(1)的过载保护装置联动：驴头失载，过载保护装置跳闸，动力机断电，电控刹车装置通电刹车；过载保护装置复原，电控刹车装置断电松开。

已根据本发明实施例一、二、三设计出三种14型、5.4m冲程的挂臂楼式平衡箱游梁抽油机，其[技术数据]、[适用工况]及[调平衡方法和峰值扭矩]如下：

[技术数据]

悬点负荷  140kN

减速机额定扭矩  73kN-m

装机电动机  Y280S-8，55kW，730rpm

超负荷试车电动机  Y180M-8，15kW，730rpm

冲程    5.4m，4.8m，4.2m

冲次    6次/分，5次/分，4次/分

外形尺寸    10718×2610×9940

胶带型号    6-ZV15-6000

装入挂臂空腔和楼式平衡箱上箱中的混凝土共2.5T

整机钢铁质量  20000kg～21200kg(包括预备装入楼式平衡箱下箱的平衡铁1.2T)

[适用工况]抽油杆(包括接头等)总质量Q₁＝4～5T，动液面以上一柱油液质量Q₂＝2～3T，冲程≤5.4m，冲次4、5、6次/分。

[调平衡方法和峰值扭矩]本抽油机在下箱空箱状态下运转2小时后，如上冲程提升时的峰值电流I_上max和下冲程的峰值电流I_下max满足：

E＝1-2|I_上max-I_下max|/(I_上max+I_下max)≥0.9或I_上max≤I_下max

下箱中不用加任何平衡质量；如不满足E≥0.9并且I_上max＞I_下max时，在下箱中加入Δm＝12.5(I_上max-I_下max)kg平衡质量，可达到准最佳平衡状态—实际平衡质量质心下置距离H＝(1.01～1.46)m，而(4冲～5冲～6冲)时，平衡质量质心最佳下置距离为H₀＝(0.9～1.43～1.8)m，抽油机冲次为4冲/分～5冲/分时，H与H₀十分接近，故称准最佳平衡状态。此时减速机输出轴最大扭矩M_max＝34～47kN-m，电动机峰值功率N_max＝23～32kW，峰值电流为I_max＝46～66A。

如果在下箱(16.2)中封闭1.2吨石子和砂子，调平衡时仅需打开卸重门，卸去一些石子和砂子，将更为方便。需卸去的石子和砂子质量为Δm≈12.5(I_下max-I_上max)kg。

按原石油部标准配备73减速机和55kW电动机，本发明抽油机的减速机输出轴扭矩利用率仅为(0.47～0.64)％，电动机功率利用率仅为(0.42～0.58)％。

可见，本发明挂臂楼式平衡箱游梁抽油机确有三个优点：一、调平衡方便，最大限度地减轻了石油工人的劳动强度，节能效果显著；二、整机钢铁总质量大幅下降，与现有广泛使用的常规游梁抽油机相比，减少33％～39％；与背景技术①、②相比，减少18.5％～26％；三、直游梁和塔式支架便于运输，运输成本也将降低。

Claims (3)

1.一种挂臂楼式平衡箱游梁抽油机，包括动力机(1)、带传动装置(2)、减速机(3)、曲柄(4)、连杆(5)、横梁及横梁支承(6)、游梁(7)、游梁支承(8)、片状驴头(9)或轮状驴头和挂在驴头上的悬绳器(10)、刹车装置(11)、支架(12)、底盘(13)和安装在底盘上的失载保护装置(14)、以及联接在游梁(7)尾端的游梁下置平衡装置A、还可有常规曲柄平衡装置，特征在于：所述游梁下置平衡装置A是一种带有挂臂的楼式平衡箱，楼式平衡箱(16)是由立柱(16.3)联接上箱(16.1)和下箱(16.2)构成的一个刚性整体结构，并且楼式平衡箱的内侧与挂臂的外侧或楼式平衡箱的顶部与挂臂的底部固定联结为一体；挂臂的内侧或挂臂的顶部与游梁尾端用快速装拆结构相联接；并且在挂臂空腔和楼式平衡箱的上箱中，填入规定数量的廉价质量，并用钢板封闭。

2.根据权利要求1的挂臂楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：平衡箱的下箱(16.2)中也装入规定数量的石子和沙子，用钢板封闭，并在下箱(16.2)的外侧下部装一个卸重门(35)，在下箱(16.2)的顶部设置一个加重门(36)。

3.根据权利要求1的挂臂楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：在带传动装置(2)的小带轮上或减速机(3)的输入轴上，装设一种电控刹车装置，并且该电控刹车装置与动力机(1)的过载保护装置联动：驴头失载，过载保护装置跳闸，动力机断电，电控刹车装置通电刹车；过载保护装置复原，电控刹车装置断电松开。

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