CN101539004A - 外摆线游梁式抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外摆线游梁式抽油机，它含有游梁总成、支架总成、驴头总成、动力总成、刹车总成和曲柄连杆机构，其中，所述支架总成前端与所述驴头总成连接，其中部与所述支架总成铰接，其后端与所述曲柄连杆机构的连杆铰接，所述曲柄连杆机构的曲柄与减速器连接，所述减速器与所述动力总成连接，所述游梁总成的后端与平衡重连杆中部铰接，并且，所述平衡重连杆的一端固定有游梁平衡重，其另一端与摇杆的一端铰接，所述摇杆的另一端与支架总成铰接。所述游梁平衡重由一个大配重块和多个小配重活块活动式连接而成，能够增减。本发明设计新颖、结构简单紧凑、能够产生变化的平衡扭矩、能耗低且使用寿命长，其适用范围广，社会和经济效益良好。
Description
一.技术领域：
本发明涉及一种游梁式抽油机，特别是涉及一种外摆线游梁式抽油机。
二.背景技术：
在油田采油过程中，抽油机是采油作业中主要的采油设备之一。抽油机有游梁式抽油机和无游梁式抽油机之分，其中，无游梁式抽油机由电动机、皮带传动、链传动、曲柄摇杆换向机构、滚轮增程机构、平衡重和抽油杆组成，由于这些机型结构复杂，关键不见可靠性差，而难于推广。游梁式抽油机是由支架、游梁、连杆、曲柄等组成的四连杆机构，具有结构简单、工作可靠、皮实耐用、故障率低、安装维护简单等显著特点，受到了广大用户的认可，在油田被广泛应用。但是，目前广泛使用的游梁式抽油机受其“四杆”机构的影响，致使抽油机悬点载荷作用到曲柄上的载荷扭矩不按正弦规律变化，再加上工作中的悬点惯性载荷等附加载荷的影响，使得载荷扭矩曲线出现变形，使上冲程扭矩峰值偏大，下冲程峰值的绝对值偏小，按正弦规律变化的曲柄平衡扭矩不能很好与之平衡，曲柄运动一周中所输出的净扭矩出现较大的峰值和较小(负)值，因而影响抽油机的使用寿命且能耗较高。
三.发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计新颖、结构简单紧凑、能够产生变化的平衡扭矩、能耗低且使用寿命长的外摆线游梁式抽油机。
本发明的技术方案：一种外摆线游梁式抽油机，含有游梁总成、支架总成、驴头总成、动力总成、刹车总成和曲柄连杆机构，其中，所述支架总成前端与所述驴头总成连接，其中部与所述支架总成铰接，其后端与所述曲柄连杆机构的连杆铰接，所述曲柄连杆机构的曲柄与减速器连接，所述减速器与所述动力总成连接，所述游梁总成的后端与平衡重连杆中部铰接，并且，所述平衡重连杆的一端固定有游梁平衡重，其另一端与摇杆的一端铰接，所述摇杆的另一端与支架总成铰接。
所述游梁平衡重为组合式结构，由一个大配重块和多个小配重活块活动式连接而成，能够增减。
所述平衡重连杆下端与所述游梁平衡重固定连接，其上端与所述摇杆的一端铰接，或者，所述平衡重连杆上端与所述游梁平衡重固定连接，其下端与所述摇杆的一端铰接。
所述驴头总成为具有抗撕裂性的桁架式结构。所述曲柄连杆机构的曲柄上固定有曲柄平衡块。
本发明的有益效果：
1、本发明游梁总成的后端与平衡重连杆铰接，并且，平衡重连杆的一端固定有游梁平衡重，另一端通过摇杆与支架总成铰接，在游梁总成的运动过程中，游梁平衡重既随游梁总成绕游梁和支架总成之间的铰接轴转动，又绕平衡重连杆与游梁总成之间的铰接轴转动，等同于公转和自传，其运动规迹近似外摆线曲线方程，这样就产生了变化的平衡扭矩，使减速器输出的静扭矩曲线更加平稳，减小静扭矩的均方根值，改善整个抽油机的平衡效果，并且达到降低能耗的目的，同时提高采油效率。
2、本发明游梁平衡重是可以增减的，并且增减方便，便于抽油机调整参数。另外，游梁平衡重材料可以建筑废旧物，成本低。
3、本发明驴头采用具有抗撕裂性的桁架式结构，其使用寿命长，减少了维修和更换频率，降低使用成本且提高抽油效率。
4、本发明结构合理紧凑，其整机重量轻，在同样的工况下较常规游梁式抽油机节能37％以上。
5、本发明不仅采用了曲柄平衡调参，还使用了增减游梁平衡配重方式达到调整抽油机参数目的，使用十分方便。
6、本发明设计新颖、容易制作、通用性好、适用性强，适用于陆地上任何工作环境下的抽油工作，易于推广，社会和经济效益良好。
四.附图说明：
图1为外摆线游梁式抽油机的结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为外摆线游梁式抽油机的悬点载荷曲线图；
图4为外摆线游梁式抽油机的悬点载荷平衡曲线图；
图5为图1所述驴头处于最下点时的运动状态图；
图6为图1所述驴头处于中间点时的运动状态图；
图7为图1所述驴头处于最上点时的运动状态图。
五.具体实施方式：
实施例一：参见图1和图2，图中，1-悬绳器，2-光杆卡瓦，3-吊绳，4-驴头总成，5-游梁总成，6-支架总成，7-中座总成，8-轴承座，9-横梁，10-连杆，11-轴承座，12-支座，13-横梁，14-轴承座，15-支座，16-平衡重连杆，17-游梁平衡重，18-尾座总成，19-横梁，20-连杆，21-曲柄平衡块，22-曲柄销总成，23-曲柄，24-减速器，25-刹车总成，26-动力总成，27-刹车操纵杆，28-底座总成，29-底座固定装置，30-固定销，31-配重活块，32-插销。
外摆线游梁式抽油机的支架总成5前端与驴头总成5连接，其中部与支架总成6铰接，其后端与曲柄连杆机构的连杆20铰接，曲柄连杆机构的曲柄23与减速器24连接，减速器24与动力总成26连接，游梁总成5的后端与平衡重连杆16中部铰接，并且，平衡重连杆16下端与游梁平衡重17固定连接，其上端与摇杆10的一端铰接(或者，平衡重连杆16上端与游梁平衡重17固定连接，其下端与摇杆10的一端铰接，根据需要确定)，摇杆10的另一端与支架总成6铰接。
游梁平衡重17为组合式结构，由一个大配重块和多个小配重活块31活动式连接而成，小配重活块31通过固定销30和插销32固定在大配重块上，便于增减。在游梁平衡重17的材料使用上，比重较大的建筑垃圾占绝大部分，这样节约材料费用。驴头总成4为具有抗撕裂性的桁架式结构，驴头总成4上安装有悬绳器1、光杆卡瓦2和吊绳3，吊绳3与抽油杆连接。
本方案适用于悬点载荷在80KN以上的抽油机，工作时，动力总成26经减速器24驱动曲柄连杆机构工作，曲柄连杆机构带动游梁总成5在铅垂面内往复摆动，通过驴头总成4、悬绳器3带动抽油杆上、下往复运动，实现抽油。
在上冲程时，驴头总成4处于下死点位置，动力总成26带动减速器24，从而传能量给由曲柄23、连杆(曲柄销总成22、连杆20、横梁19等零部件组成)、游梁总成5后半部分做为摇杆、机架(底座总成28、支架总成6、减速器总成24等零部件组成)组成的四连杆机构；从而使驴头总成4向上运动。这时，以游梁5后半部分为曲柄、连杆(连杆10、横梁9等零部件组成)、机架(支架总成6)、平衡重连杆16作为摇杆组成的副四连杆机构随游梁总成5的运动而动，此时游梁平衡重17的重心点的运动轨迹也就形成了近似于以R为半径的圆在围绕中座总成7中心点为圆心，以驴头总成4上死点为起以始位置以C-R为半径的圆上滚动，所得外摆线轨迹。
调整平衡时既可调整曲柄平衡块21，也可增减游梁平衡重17内的配重活块31；不过，最好将曲柄平衡块21固定一位置，调整抽油机平衡时，仅增减游梁平衡重17内的配重活块31即可。调整平时，将配重活块17运转到最下端时，增减游梁平衡重内17的配重活块31。
为了达到游梁平衡重17的运动轨迹近似于以R为半径的圆在围绕中座总成7中心点为圆心，以驴头总成4上死点为起以始位置以C-R为半径的圆上滚动，所得外摆线的轨迹。相当于以游梁总成5后半部分C为曲柄，增加了摇杆D，连杆E。R为连杆E上延长的部分。
游梁抽油机通过抽油杆柱带动井下抽油泵工作时，在抽油机驴头悬点上作用有抽油杆自重、作用在柱塞的液柱静载荷，由于不等速动造成的抽油杆及作用在柱塞的液柱动载荷、各摩擦阻力产生的载荷等。其悬点载荷曲线如图3所示。游梁平衡重17是为了平衡悬点载荷。本实用新型的外摆线游梁式抽油机能相对衡定的平衡悬点载荷，其平衡曲线如图4所示。根据图示来看该平衡方式的抽油机是节能的。
图5为下死点位置即图3中A点位置，图7为上死点位置即图3中D点位置。D点位置是距中心最短位置，也就是说，此位置力矩最小，因为此时悬点载荷是最小，游梁平衡力矩变小，利于抽油机的换向动作；A点位置，四联杆加速度开始加大，速度更是不断的增加，悬点载荷在此点开始上升，因此为了便于换向提升悬点载荷该点游梁平衡力矩大于了D点位置游梁平衡力矩。在设计过程中使游梁平衡力矩在图3中B点位置，近似等游梁平衡力矩工作一段时间后，开始减弱。通过这一系列的过程达到了节能的目的。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：除去曲柄平衡块并减短曲柄，采用单一游梁平衡，本方案适用于悬点载荷在80KN以下的抽油机。
改变平衡重连杆的具体结构、改变游梁平衡重的具体结构、改变驴头总成的具体结构能够组成多个实施例，均为本发明的常见变化，在此不一一详述。
Claims (5)
1.一种外摆线游梁式抽油机，含有游梁总成、支架总成、驴头总成、动力总成、刹车总成和曲柄连杆机构，其中，所述支架总成前端与所述驴头总成连接，其中部与所述支架总成铰接，其后端与所述曲柄连杆机构的连杆铰接，所述曲柄连杆机构的曲柄与减速器连接，所述减速器与所述动力总成连接，其特征是：所述游梁总成的后端与平衡重连杆中部铰接，并且，所述平衡重连杆的一端固定有游梁平衡重，其另一端与摇杆的一端铰接，所述摇杆的另一端与支架总成铰接。
2.根据权利要求1所述的外摆线游梁式抽油机，其特征是：所述游梁平衡重为组合式结构，由一个大配重块和多个小配重活块活动式连接而成，能够增减。
3.根据权利要求1所述的外摆线游梁式抽油机，其特征是：所述平衡重连杆下端与所述游梁平衡重固定连接，其上端与所述摇杆的一端铰接，或者，所述平衡重连杆上端与所述游梁平衡重固定连接，其下端与所述摇杆的一端铰接。
4.根据权利要求1或2或3所述的外摆线游梁式抽油机，其特征是：所述驴头总成为具有抗撕裂性的桁架式结构。
5.根据权利要求4所述的外摆线游梁式抽油机，其特征是：所述曲柄连杆机构的曲柄上固定有曲柄平衡块。
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