CN102155186A

CN102155186A - 抽油机杠杆系统

Info

Publication number: CN102155186A
Application number: CN2011100553186A
Authority: CN
Inventors: 吕传庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-08-17

Abstract

本发明公开了一种抽油机杠杆系统，包括：主支架、游梁、驴头、铰接于所述游梁的另一端的拉杆、第一驱动装置，以及检测装置，设置在机架上用于检测所述拉杆上行或者下行的状态；轨道，形成在所述游梁的拉杆侧；滑座，与所述轨道配合形成轨道副；配重，设置在所述滑座上；第二驱动装置，根据所述检测装置检测的拉杆状态，驱动所述滑座运行，以在拉杆上行时，使滑座靠近铰支，而在拉杆下行时使滑座远离铰支，从而，本发明不仅耗能小，而且动力输出部件输出功率相对也比较小。

Description

抽油机杠杆系统

技术领域

本发明涉及一种抽油机杠杆系统。

背景技术

目前广泛使用的抽油机是游梁式抽油机，其主体结构是一杠杆机构，行业内称为游梁系统，杠杆的一端为连接有抽油杆的驴头，另一端为驱动端，通过拉杆与一曲柄相连，曲柄的端部设有一重量比较大的配重，利用曲柄360度范围内作用力的方向和大小不一样的特性实现杠杆的驱动。这种结构的抽油机，曲柄转动的每一个周期输出动力基本不变，始终处于较高的动力输出状态，或者说处于高耗能状态，高耗能也是该类抽油机比较难以解决的问题。

为此，中国CN101408099A公开了一种重锤机控杠杆式石油抽油机，参见说明书附图1，其基本结构是其包括支架7、中部铰支在该支架7上的游梁8，以及固装在游梁一端的用于连接抽油杆10的驴头9，游梁的另一端则固装有一重锤6，该抽油机还含有一滑轮系统，该滑轮系统含有一安装在所述重锤下部的动滑轮4，通过滑轮的组合和出绳的控制解决驱动装置，比如卷扬机动力输出过大的问题。该抽油机方案虽然能够通过动滑轮的组合实现原动部件功率过大的问题，不过由于滑轮是通过出绳控制以减小每一根钢丝绳上的用力大小，但整体的运动路径却变长了，功耗没有任何降低。并且由于驴头端的力矩必须大于重锤端才能够使抽油杆下行，钢丝绳始终处于张紧状态，省力效果也不是很明显。

而中国CN201047273Y则公开了一种是由采油设备，参见说明书附图2，也包括一游梁8，文中称为抽油杠杆，并设有铰支在所述游梁中部的液压缸系统，游梁的一端铰链连接与一固定支架13上，另一端为连接抽油杆的驴头，实际上其基本结构是杠杆机构的支铰部件变成了动力部件，显然，这种结构省力效果必然很差，支铰，或者说液压缸系统的活塞14要支撑杠杆系统的几乎所有重量，还要支撑抽油杆的重量，而抽油杆动辄几百米，甚至上千米，总重量有几吨重，中部支撑要承在两倍于驴头端的重量，不仅耗能大，而且载荷极大，对液压系统的要求极高，缺少必要的实现价值。

发明内容

有鉴于此，本发明为了克服目前抽油机耗能大、并且普遍存在对动力输出要求比较高的缺陷，提供了一种不仅耗能小，而且动力输出部件输出功率相对也比较小的抽油机杠杆系统。

本发明采用以下技术方案：

该发明抽油机杠杆系统，包括：

主支架；

游梁，中部通过铰支安装在所述主支架顶部；

驴头，设置于所述游梁的一端；

其还包括：

拉杆，该拉杆上端铰接于所述游梁的另一端；

第一驱动装置，该驱动装置的输出构件与所述拉杆相连，并驱动所述拉杆上下运动；

检测装置，设置在机架上用于检测所述拉杆上行或者下行的状态；

轨道，形成在所述游梁的拉杆侧；

滑座，与所述轨道配合形成轨道副；

配重，设置在所述滑座上；

第二驱动装置，根据所述检测装置检测的拉杆状态，驱动所述滑座运行，以在拉杆上行时，使滑座靠近铰支，而在拉杆下行时使滑座远离铰支。

依据本发明技术方案的抽油机杠杆系统采用了游动配重的方式，当驴头下行时，也就是配重应当上行时，配重向铰支移动，该侧力矩减小，减小了第一驱动装置的能耗，并减小了第一驱动装置的驱动力矩；相应地，当驴头上行时，也就是配重应当下行时，配重远离铰支，该侧的力矩增大，也减小了第一驱动装置的能耗，并减小了第一驱动装置的驱动力矩。从而，配重在这里就不再是固定设置的配重块，而是可以根据驴头的运行状态进行调整的组成部分，配重的运行在基本水平的方向上运行，自身位置移动所需要的能耗小，整体上可以大幅降低能耗，同时，对于第一驱动装置的动力输出要求也相应降低。

上述抽油机杠杆系统，所述第一驱动装置包括竖直设置的第二链传动机构和驱动该第二链传动机构的原动装置，其中所述第二链传动机构的连心线竖直，且其链扣销轴上设有一用于连接所述拉杆的拖动销轴。

上述抽油机杠杆系统，所述第二链传动机构含有链圈平面平行的两个相同的链传动机构，且主动链轮都在下边，所述拖动销轴位于两个链传动机构之间相对应的一对链扣销轴上。

上述抽油机杠杆系统，所述第二链传动机构的两个主动链轮同轴线设置，且经同步机构相连。

上述抽油机杠杆系统，所述检测装置为光电传感器，相应地，所竖拉杆下端水平地延伸出一感应部件，该感应部件的轨迹经过所述光电传感器感应区域。

上述抽油机杠杆系统，所述检测装置为位于所述拉杆下端运行的上止点和下止点的接近开关。

上述抽油机杠杆系统，所述原动装置包括第一电机和依次传动的带传动机构和第一链传动机构，其中第一链传传动机构的被动轮与所述第二链传动机构的主动轮同轴。

上述抽油机杠杆系统，所述轨道上设有所述滑座的过行程保护装置。

上述抽油机杠杆系统，所述轨道上设有滑块运行方向上的齿条，而所述第二驱动装置的输出轴则设有与所述齿条配合的齿轮。

上述抽油机杠杆系统，所述主支架与所述第一驱动装置有共同的底座。

附图说明

下面结合说明书附图详述本发明的技术方案，其中：

图1为一种现有抽油机的结构原理图。

图2为另一种现有抽油机的结构原理图。

图3为依据本发明技术方案的一种抽油机杠杆系统的结构原理图。

图4为拉杆与第二链传动机构的配合结构示意图。

图中：1、卷扬机，2、换向滑轮，3、钢丝绳，4、动滑轮，5、定滑轮，6、重锤，7、支架，8、游梁，9、驴头，10、抽油杆，11、液压缸，12、液压泵，13、固定支架，14、活塞，15、配种，16、第二电机，17、滑座，18、轨道，19、铰支，20、悬绳器，21、底座，22、主支架，23、第一电机，24、带传动机构，25、第一链传动机构，26、第二链传动机构，27、拖动销轴，28、拉杆。

具体实施方式

依据本发明，参照说明书附图3，其示出了一种抽油机杠杆系统，包括：

主支架22，可以等同为附图2中所示的支架，主要作为固定铰链支座，也就是铰支的安装支架；

游梁8，中部通过铰支安装在所述主支架22顶部，形成基础的杠杆机构；

驴头9，设置于所述游梁的一端，为抽油杆侧，通过悬绳器20连接抽油杆，抽油杆通过井口盘根座安装在井口的出油三通上；

其还包括：

拉杆28，该拉杆上端铰接于所述游梁的另一端，当然拉杆也有顶推的作用，当驴头下行时，需要拉杆驱动，此时拉杆就起到顶推的作用，其实，基于本结构，本领域的技术人员易于理解；

第一驱动装置，该驱动装置的输出构件与所述拉杆相连，并驱动所述拉杆上下运动，基于杠杆机构的基本原理，只要能够产生上下运动，就可以形成对杠杆机构的驱动，显然，满足这一要求的装置在机械上是很普遍的，比如直线运动的齿轮齿条机构、丝母丝杠机构，做旋转运动的曲柄也具有上下的运动分量，原始的游梁式抽油机就是用的这种结构实现的上下运动，旋转转直线运动的机构也都可以使用，齿轮齿条机构算是一种，凸轮机构也能够使用；

检测装置，设置在机架上用于检测所述拉杆上行或者下行的状态，机架是机构中不动的构件，有时候也会被当作机体，或者附图3种类同于支架的部分，主要是相对于拉杆，拉杆是动的，作为机架的构件不能动，据此，本领域的技术人员为了方便设置检测装置，非常容易选择所说的机架；

轨道18，形成在所述游梁的拉杆侧；

滑座17，与所述轨道配合形成轨道副；

配重15，设置在所述滑座上；

显然基于上述结构，现有的游梁式抽油机的很多结构都可以应用在本方案上，其适用性还是比较强的。

较佳地，所述第一驱动装置包括竖直设置的第二链传动机构26和驱动该第二链传动机构的原动装置，其中所述第二链传动机构的连心线竖直，且其链扣销轴上设有一用于连接所述拉杆的拖动销轴27。链传动机构具有比较好的抗冲击能力，噪音也相比于齿轮传动机构小，且维护更方便，不需要持续的补油润滑。使用拖动销轴随动于链圈，实现上下运动的较佳结构，结构简单，同时也满足重栽传动。

所述第二链传动机构含有链圈平面平行的两个相同的链传动机构，且主动链轮都在下边，所述拖动销轴位于两个链传动机构之间相对应的一对链扣销轴上，可以保证动力传动的平稳性，主要是单个链传动也能使用，但安装拖动销轴的链扣销轴受到比较大的反转力矩，容易产生变形，可能会使链扣提前失效，此外还有可能产生脱链，那么使用两个相同链传动机构配合使用则可以消除悬臂梁，保证结构的可靠性。

为了保证同步，所述第二链传动机构的两个主动链轮同轴线设置，且经同步机构相连，简单的一种方法是两个主动链轮个同轴设置一个被动齿轮，然后在下方设一根相应设有两个与被动齿轮啮合的主动齿轮的齿轮轴，避开拖动销轴即可，其他的同步机构结构会复杂一点，比如齿轮箱设两个同步的输出轴，或者采用链传动机构，两个同轴主动链轮，在第二链传动机构上在设置相应的被动链轮也可以实现。

关于所述检测装置，一种较佳的选择是，所述检测装置为光电传感器，相应地，所竖拉杆下端水平地延伸出一感应部件，该感应部件的轨迹经过所述光电传感器感应区域，当然，也可以只设置一组光电传感器，设置在第二链传动机构的中部，效果稍差，也能够使用。

关于检测装置另一种较佳的选择是所述检测装置为位于所述拉杆下端运行的上止点和下止点的接近开关，这种结构更典型，抗干扰能力更强。

当然，还可以根据第二链传动机构的运行周期使用智能元件进行配置。

所述原动装置包括第一电机23和依次传动的带传动机构24和第一链传动机构25，其中第一链传传动机构的被动轮与所述第二链传动机构的主动轮同轴，能够满足传动壁上的设计，减小齿轮传动机构的噪音。

为了保证运行的安全性，所述轨道上设有所述滑座的过行程保护装置。这里还需要进一步说明的是，配重可以快速运行到位，以节约能耗，这里的到位的位置认为是近铰支止点和原铰支止点两个位置，如果把第二链传动机构的周期设定为T，那么这里的快速到位最好是控制在1/16个T内，当然，也不能过快，不然会产生比较大的冲击，最好在0.06T~0.1T内。

一种较佳的选择是所述轨道上设有滑块运行方向上的齿条，而所述第二驱动装置的输出轴则设有与所述齿条配合的齿轮，传动性能好，不存在滑动摩擦，可控制性好。

为了提高整体的平稳性，所述主支架与所述第一驱动装置有共同的底座21，使载荷尽可能的均衡负载。

一种较佳的方案是所述第一驱动装置为电驱动装置，且该第一驱动装置的驱动电路设有检测电流大小的传感器以获得第一驱动装置的负载状态，进而通过所述传感器所连接的控制电路控制所述第二驱动装置，配合所述检测装置使滑座运行的方向上运行到位以使第一驱动装置的负载处于平衡状态，使配重的不仅仅是简单的方向上的改变，而且可以从量上进行准确的控制，使拉杆的整个行程基本上处于一种平稳的状态，从而，可以使第二驱动装置基本上处于一种平稳的工作状态。电路电流的采集是比较容易的，比如采用感应式的电流传感器，配置也非常方便，根据上述结构，具有更加的控制效果，且节能效果更好。

设计到结构的平稳性，当配重比较大时，可以根据抽油机的级别分类，小型的抽油机可以采用滑座位于游梁上方的结构，大型的抽油机可以采用滑座位于游梁下方的结构，使重心降低，发明人认为，如果配重超过1.5顿，最好采用第二种方式，也就是滑座位于游梁下方的结构。

Claims

1.一种抽油机杠杆系统，包括：

主支架（22）；

游梁（8），中部通过铰支安装在所述主支架（22）顶部；

驴头（9），设置于所述游梁的一端；

其特征在于其还包括：

拉杆（28），该拉杆上端铰接于所述游梁的另一端；

轨道（18），形成在所述游梁的拉杆侧；

滑座（17），与所述轨道配合形成轨道副；

配重（15），设置在所述滑座上；

2.根据权利要求1所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述第一驱动装置包括竖直设置的第二链传动机构（26）和驱动该第二链传动机构的原动装置，其中所述第二链传动机构的连心线竖直，且其链扣销轴上设有一用于连接所述拉杆的拖动销轴（27）。

3.根据权利要求2所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述第二链传动机构含有链圈平面平行的两个相同的链传动机构，且主动链轮都在下边，所述拖动销轴位于两个链传动机构之间相对应的一对链扣销轴上。

4.根据权利要求3所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述第二链传动机构的两个主动链轮同轴线设置，且经同步机构相连。

5.根据权利要求1至4任一所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述检测装置为光电传感器，相应地，所竖拉杆下端水平地延伸出一感应部件，该感应部件的轨迹经过所述光电传感器感应区域。

6.根据权利要求1至4任一所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述检测装置为位于所述拉杆下端运行的上止点和下止点的接近开关。

7.根据权利要求2至4任一所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述原动装置包括第一电机（23）和依次传动的带传动机构（24）和第一链传动机构（25），其中第一链传传动机构的被动轮与所述第二链传动机构的主动轮同轴。

8.根据权利要求1所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述轨道上设有所述滑座的过行程保护装置。

9.根据权利要求1或8所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述轨道上设有滑块运行方向上的齿条，而所述第二驱动装置的输出轴则设有与所述齿条配合的齿轮。

10.根据权利要求1所述的抽油机杠杆系统，其特征在于：所述第一驱动装置为电驱动装置，且该第一驱动装置的驱动电路设有检测电流大小的传感器以获得第一驱动装置的负载状态，进而通过所述传感器所连接的控制电路控制所述第二驱动装置，配合所述检测装置使滑座运行的方向上运行到位以使第一驱动装置的负载处于平衡状态。