CN101424178B - 曲柄滑块式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采设备领域，是一种结构简单、使用安全、高效节能的新一代抽油机。本发明的目的旨在解决现有游梁式抽油机存在的转矩因数偏大、平衡效果不好、能耗高等固有缺陷，提出了一种曲柄滑块式抽油机，由双曲柄、双连杆和滑块构成，利用滑块的直线往复运动来实现抽油机的上、下冲程；将平衡重和抽油机负载直接附加在滑块上，使得平衡载荷的运动规律和抽油机负载的运动规律完全一致，达到了动态平衡效果，消除了转动惯性载荷对抽油机杆机构、减速器齿轮的影响，提高了抽油机和减速器的寿命；节能效果非常突出，比常规游梁式抽油机节能50％左右。

Description

曲柄滑块式抽油机

一、技术领域

本发明涉及石油开采设备领域，是一种安全可靠、高效节能的无游梁式新一代抽油设备。

二、背景技术

目前在国内外油田采油工程中，常用的机械采油设备是游梁式抽油机(图4)。游梁式抽油机由于结构简单、使用可靠、操作维护方便、在恶劣的自然环境中能够长期可靠安全运行等特点，使其在油田开采过程中得到了广泛的应用，目前我国油田90％以上仍然采用的是游梁式抽油机。但由于其转矩因数偏大，致使曲柄轴上的净扭矩峰值过大，波动过大，能耗也随之变大。因此，为了降低游梁式抽油机的能耗，近几年来对游梁式抽油机进行了的很多技术改造研究，开发了双驴头抽油机(图3)、下偏杠铃式抽油机、弯游梁式抽油机等等，由于这些类型的抽油机都是在常规游梁抽油机的基础上做的改进，因此它们并没有改变原有抽油机固有的一些缺陷，如(1)节能效果不显著。平衡效果的好坏将直接影响节能效果，由于平衡重仍然安装在曲柄轴或游梁上，平衡重在上、下冲程时的变化规律和悬点载荷的变化规律不相符合，导致平衡效果不好，还会出现负扭矩，因此节能效果并不显著；另外，平衡重做旋转运动会产生很大的惯性载荷，对抽油机的四杆机构和减速器齿轮、减速器传动轴等都会附加惯性载荷，严重影响了它们的寿命，并且给抽油机造成了很大的震动；(2)平衡调整很困难，由于平衡重安装在曲柄和游梁上，因此，要调整平衡就必须同时调整曲柄平衡重和游梁平衡重，计算复杂，现场调整很困难。

三、发明内容

本发明的目的旨在解决现有游梁式抽油机存在的问题，为油田采油工程提供一种结构简单、使用可靠、操作维护方便、节能高效的新一代抽油机。

本发明所述的曲柄滑块式抽油机的技术方案是：减速器输出轴两端安装双曲柄，双曲柄和双连杆连接，双连杆再和滑块前后伸出轴连接，滑块左端伸出轴通过绳杆连接器、左端钢绳、第一定滑轮和平衡重托盘相连接，平衡重托盘上放置平衡重；滑块右端伸出轴通过绳杆连接器、右端钢绳、第二定滑轮、绳杆连接器和抽油泵柱塞杆相连接；导轨通过螺栓固定在曲柄滑块机构支架上。双曲柄绕减速器输出轴转动，带动双连杆做平面运动，双连杆再推动滑块在导轨上做直线往复运动，当滑块向左运动时，右端钢绳牵引抽油泵柱塞杆向上运动，实现抽油机的抽油过程，即上冲程，同时，左端平衡重在重力作用下，向下运动做功，帮助电动机去提升抽油泵柱塞杆；当抽油泵柱塞杆依靠重力向下运动时，即下冲程，右端钢绳牵引滑块向右运动，同时滑块牵引左端平衡重向上运动，储存抽油泵柱塞杆向下运动时产生的能量；

本发明提供的曲柄滑块式抽油机，其技术特征是双曲柄通过销轴和双连杆连接；双连杆通过销轴和滑块连接，滑块左端伸出轴通过绳杆连接器和左端钢绳连接，左端钢绳通过第一定滑轮和平衡重托盘相连接，平衡重置于平衡重托盘上；滑块右端伸出轴通过绳杆连接器和右端钢绳连接，右端钢绳通过第二定滑轮和绳杆连接器与抽油泵柱塞杆相连接。滑块和导轨的滑道是“⊥”型结构，滑块在导轨内滑动。导轨采用滑动导轨或采用滚动导轨。钢绳可采用聚脂编织绳。

本发明与现有游梁式抽油机相比有以下突出优点：

1、所述发明的曲柄滑块机构是非常成熟的机械传动机构，结果简单、安全可靠、容易实现；

2、使用双曲柄和双连杆结构，使得机构各杆件受力均匀，尤其是减速器传动轴和齿轮受力更加合理，使得减速器的寿命大大提高。

3、平衡重直接附加在滑块上，使平衡重储存的能量能完全的用于平衡负载；

4、由于平衡载荷和负载都是直接附加在滑块上，使得平衡载荷和负载的运动特性与滑块的运动特性完全一致，即速度完全一致，加速度完全一致，当负载达到最大值，平衡载荷也达到最大值，因此，实现了完全的动态平衡。

5、由于平衡重做直线运动，使得整个抽油机机构完全消除了由平衡重引起的附加转动惯性载荷，延长了抽油机的寿命。

6、平衡调整很容易。根据工况，只需加减平衡重即可，计算很简单。

7、节能效果非常突出。比常规游梁式抽油机节能50％左右；和现有的双驴头抽油机、下偏杠铃式抽油机、弯游梁式抽油机等节能型抽油机相比，节能25％左右。

四、附图说明

图1为曲柄滑块式抽油机结构原理示意图；

图2为曲柄滑块式抽油机结构原理轴测图；

图3为双驴头游梁式抽油机结构示意图；

图4为常规游梁式抽油机结构示意图；

图5为滑块结构示意图；

图6为导轨结构示意图。

五、具体实施方式

(一)结构实施说明(图1、图2)

曲柄滑块式抽油机包括电动机(1)、减速器(2)、减速器输出轴(3)、双曲柄(4)、第一定滑轮(5-1)、第二定滑轮(5-2)、钢绳(6)、双连杆(7)、滑块(8)、导轨(9)、绳杆连接器(10)、抽油泵柱塞杆(11)、曲柄滑块机构支架(12)、螺栓(13)、平衡重托盘(14)、平衡重(15)、减速器和电动机支架(16)。

减速器输出轴(3)上安装双曲柄(4)，双曲柄(4)通过销轴和双连杆(7)连接；双连杆(7)通过销轴和滑块(8)连接，滑块(8)左端伸出轴通过绳杆连接器(10)、左端钢绳(6)和第一定滑轮(5-1)与平衡重托盘(14)相连接，平衡重托盘(14)上放置平衡重(15)；滑块(8)右端伸出轴通过绳杆连接器(10)、右端钢绳(6)、第二定滑轮(5-2)和绳杆连接器(10)与抽油泵柱塞杆(11)相连接；导轨(9)通过螺栓(13)固定在曲柄滑块机构支架(12)上。

(二)工作原理说明

工作时，动力经电动机(1)、三角带传动、减速器(2)输出到减速器输出轴(3)上，输出轴(3)顺时针或逆时针转动带动双曲柄(4)转动，双曲柄(4)带动双连杆(7)做平面运动，双连杆(7)再推动滑块(8)在导轨(9)上做直线往复运动，当滑块(8)向左运动时，右端钢绳(6)牵引抽油泵柱塞杆(11)向上运动，实现抽油机的抽油过程，即上冲程，同时，左端平衡重(15)在重力作用下，向下运动做功，帮助电动机(1)去提升抽油泵柱塞杆(11)；当抽油泵柱塞杆(11)依靠重力向下运动时，即下冲程，右端钢绳(6)牵引滑块(8)向右运动，同时滑块(8)牵引左端平衡重(15)向上运动，储存抽油泵柱塞杆(11)向下运动时产生的能量。

附图注释：

图中：

1.电动机、2.减速器、3.减速器输出轴、4.双曲柄、5-1.第一定滑轮、5-2.第二定滑轮、6.钢绳、7.双连杆、8.滑块、9.导轨、10.绳杆连接器、11.抽油泵柱塞杆、12.曲柄滑块机构支架、13.螺栓、14.平衡重托盘、15.平衡重、16.减速器和电动机支架、17.柔性连杆、18.曲柄平衡重、19.后驴头、20.游梁、21.驴头。

Claims (5)

1.一种曲柄滑块式抽油机，包括电动机(1)、减速器(2)、减速器输出轴(3)、双曲柄(4)、第一定滑轮(5-1)、第二定滑轮(5-2)、钢绳(6)、双连杆(7)、滑块(8)、导轨(9)、绳杆连接器(10)、抽油泵柱塞杆(11)、曲柄滑块机构支架(12)、螺栓(13)、平衡重托盘(14)、平衡重(15)、减速器和电动机支架(16)；其特征是双曲柄(4)一端安装在减速器输出轴(3)的两端上、另一端和双连杆(7)相连接，双连杆(7)再和滑块(8)连接，绳杆连接器(10)连接滑块(8)和钢绳(6)、左端钢绳(6)经过第一定滑轮(5-1)与平衡重托盘(14)相连接，平衡重(15)放置在平衡重托盘(14)上；右端钢绳(6)经过第二定滑轮(5-2)与绳杆连接器(10)连接，抽油泵柱塞杆(11)连接在绳杆连接器(10)上；导轨(9)固定在曲柄滑块机构支架(12)上。

2.如权利要求1所述的曲柄滑块式抽油机，其特征是：双曲柄(4)通过销轴和双连杆(7)连接；双连杆(7)通过销轴和滑块(8)前后两端伸出轴连接；导轨(9)通过螺栓(13)和曲柄滑块机构支架(12)连接。

3.如权利要求1所述的曲柄滑块式抽油机，其特征是滑块(8)和导轨(9)的滑道是“⊥”型结构，滑块(8)在导轨(9)内滑动。

4.如权利要求1所述的曲柄滑块式抽油机，其特征是导轨(9)采用滑动导轨或采用滚动导轨。

5.如权利要求1所述的曲柄滑块式抽油机，其特征是钢绳(6)可采用聚脂编织绳。

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