CN102606113A - 丝杠传动换向式长冲程抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于油田抽汲原油的丝杠传动换向式长冲程抽油机，包括底座、机架和驱动电机，其主要特点是：底座上通过支架安装有丝杠换向装置，该丝杠换向装置通过皮带传动件与所述驱动电机连接，在机架的顶端通过悬臂设有顶轮，顶轮上设有用于悬接抽油杆的钢绳Ⅰ，该钢绳Ⅰ通过中间传动机构与丝杠换向装置连接，所述驱动电机连接有正反转换向控制器。该机具有结构简单，运动构件少、重量轻、节能省材、便于安装、调整、维修管理方便等优点。与游梁式抽油机相比，该机的耗用钢材可节约40%以上，使用过程的能源消耗可减少35%以上。
Description
技术领域
本发明属于采油设备技术领域，是一种丝杠传动换向式长冲程抽油机。
背景技术
在公知的技术中，油田通常使用的游梁式抽油机，因其结构特性所限，有它固有的缺陷，体积庞大、能耗高、载荷性能差，尤其是不易实现长冲程。因此，长冲程、低冲次、大排量、重负载抽油机一直是国内外采油设备的研究发展方向。进入21世纪以来，国内外相继研制了各种无游梁抽油机， 其方案有的采用转向可逆电动机或液压马达带动滚筒正反转，实现长冲程抽油；有的采用六连杆结构增大游梁机的冲程；有的利用滑轮组和齿轮传动的增程方式等等，这些方案都取得了不同程度的有益效果。但是，由于抽油机是在地理气候复杂的野外进行连续无看管作业，要求抽油机结构简单、皮实、可靠、便于维修。因此，上述方案均存在着不同程度的缺陷，如：结构复杂、可靠性差、不皮实、维修管理不便、平衡效果差、电能消耗大、耗用钢材多等。在现有的技术中，还公开了一种天轮式无游梁增程抽油机，以其节能、平衡效果好、易实现长冲程等特点，已逐步进入油田开采业，并在采油设备中被作为具有发展潜力和推广应用前景的新机型，该机是借助双曲柄双连杆机构带动滚轴增程机构推动天轮摆动，并通过绕在天轮上的钢丝绳带动抽油杆作上下往复运动，实现长冲程作业。但在该机具有显著优势的同时，也不同程度的存在一些亟待解决的问题，如：增程部分运动构件多，结构复杂，容易损坏，可靠性差，同时由于换向驱动和增程机构设置在机架的顶端，现场安装维修困难，制造和操作管理难度大。其次，采用双曲柄双连杆结构，容易形成剪刀差，而且连杆较长，对连杆的材料及制造精度要求较高，给制造、安装都带来较大的难度，增加了整机的重量，加大了制造成本。 其三，该机的平衡系统采用自由悬挂的方式，虽有较好的平衡效果，但同时依靠天轮与钢丝绳之间的相对静摩擦力进行传动，在大载荷状态下，特别是在启动或刹车时，其传动可靠性差，且容易造成钢丝绳的疲劳和磨损，使用寿命短。其四，平衡重处于自由悬挂状态，高空上下往返，当抽油杆悬挂端出现失载时，数吨重的平衡重突然从高空落下，对机座造成强大的冲击，且钢丝绳极大的甩动也易酿成事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、运动构件少、重量轻、节能省材、便于调整、维修管理方便、并且容易实现长冲程的丝杠传动换向式长冲程抽油机。
实现本实用新型的目的所采取的技术方案是：该抽油机包括底座、机架和驱动电机，其中，底座上通过支架安装有丝杠换向装置，该丝杠换向装置通过皮带传动件与所述驱动电机连接，在机架的顶端通过悬臂设有顶轮，顶轮上设有用于悬接抽油杆的钢绳Ⅰ，该钢绳Ⅰ通过中间传动机构与丝杠换向装置连接，所述驱动电机连接有正反转换向控制器。
所述丝杠换向装置具有一个壳体，壳体内通过轴承座设有丝杠、与丝杠平行设置的导向杆，在丝杠上设有与之螺纹连接的滑块螺母，该滑块螺母的上部与导向杆穿装连接，并可沿导向杆左右移动，在滑块螺母上连接有钢绳Ⅰ，该钢绳Ⅰ穿过壳体上设置的通孔与所述中间传动机构连接，所述丝杠的一端伸出壳体外，并通过皮带传动件与所述驱动电机连接。
所述壳体内设有若干个加强筋板，并装有润滑油。
所述丝杠采用双头或多头螺纹丝杠。
所述中间传动机构具有一个用于穿装钢绳Ⅰ的定滑轮，该定滑轮通过支座与所述机架连接。
所述中间传动机构具有一个安装在机架上的轴承座，轴承座穿装有心轴，该心轴一端固装有被动绕绳轮，另一端固装有主动绕绳轮和用于平衡的悬挂轮，其中，被动绕绳轮通过钢绳Ⅰ与所述顶轮连接，主动绕绳轮通过钢绳Ⅱ与滑块螺母连接，悬挂轮通过钢绳Ⅲ连接有平衡块。
本发明的丝杠传动换向式长冲程抽油机，其有益效果是：
1）通过丝杠换向装置实现旋转运动与往复运动方式的转换，并通过驱动电机的正反转实现抽油杆上下冲程的切换，使传动、减速及悬绳运动换向机构大大简化，维修更加方便安全，而且减轻了抽油机的整体重量，节约了原料资源和制造成本，增强了抽油机运行的可靠性。
2）采用丝杠传动，使悬绳上下行程始终处于匀速运动状态，能有效地避免冲击载荷的产生，不仅能延长抽油机各部传动构件的使用寿命，而且能够提高采油效率，克服动力的无功损耗。
3）通过控制器对驱动电机正反转切换频次的设定，能随时调整抽油机的冲次，并能根据地下油层状况及其变化进行实时的调整，从而实现采油效率的提高。
4）采用较低位置悬挂式平衡，使平衡系统的安全可靠性大大增强，而且调整、维修方便快捷，操作安全。
5）该抽油机具有结构简单、运动构件少、重量轻、节能省材、便于安装、调整、维修管理方便等优点。对不同油井状况及其变化具有较大的适用范围，与游梁式抽油机相比，该机的耗用钢材可节约40%以上，使用过程的能源消耗可减少35%以上。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
本发明的丝杠传动换向式长冲程抽油机，采用丝杠换向机构进行抽油杆上下行程的切换，不仅将驱动电机的旋转运动转换为悬绳的往复运动，而且实现了转速传动的大速比减速，实现了减速、换向集成为一体的结构。另外，丝杠—滑块螺母传动结构本身具有可靠的自锁功能，只需控制驱动电机停转，便可使抽油机在任意状态刹车，无需配置专门的刹车机构。这样，使复杂的传动、换向机构变得十分简单，不仅大幅度减轻了抽油机整体重量，还能节省大量的材料资源。而且，实现了抽油杆上下往复的匀速运动，克服了运动转换方式带来的结构处理难题和抽油杆上下往复的非匀速运动带来的抽油机悬点的冲击载荷，由此增强了抽油机整体乃至抽油杆、抽油泵的可靠性。同时，采用正反转换向控制器来控制抽油杆上下往复运动换向的频率，通过驱动电机正反转时间的设定，可以随时任意调整抽油机的冲次。下面结合实施例作进一步说明。
实施例一
参看图1，本发明的丝杠传动换向式长冲程抽油机，包括底座1、机架2和驱动电机3，其中，在机架1的顶端通过悬臂12设有顶轮13，顶轮13上设有用于悬接抽油杆14的钢绳Ⅰ，这样能够保证机架2与井口有一定的距离，使抽油机的安装和井口维修作业更加方便。在底座1上通过支架2安装有丝杠换向装置，该丝杠换向装置具有一个长方形的壳体6，在壳体6内通过轴承座装有丝杠7，壳体6内还固装有与丝杠7平行的导向杆8。所述丝杠7上设有一个与之螺纹连接的滑块螺母9，该滑块螺母9的上部与导向杆8穿装连接，当丝杠7旋转时可带动滑块螺母9沿导向杆8左右移动。在机架2上设有中间传动机构，该机构具有一个定滑轮11，定滑轮11通过支座10与机架2固定连接。在滑块螺母9上连接有用于悬接抽油杆14的钢绳Ⅰ，该钢绳Ⅰ穿过壳体6上设置的通孔，依次绕过定滑轮11和顶轮13与抽油杆14连接。所述丝杠7的一端伸出壳体6外，并通过皮带传动件5与驱动电机3连接。在本案中，丝杠7采用双头或多头的螺纹丝杠，能加快滑块螺母9往复运动的速度，便于增加抽油机冲次。所述壳体6内装有润滑油，用于丝杠7和滑块螺母9的润滑，可减少丝杠7和滑块螺母9之间的摩擦，并延长其使用寿命。所述壳体6内设有若干个加强筋板，可增强壳体6的支撑强度，并利于减轻壳体6的重量。驱动电机3的电源线路上设有用于驱动电机正反转换向控制的控制器4，在控制器4内设有延时控制电路，可以根据抽油机冲次的要求设定正反转切换时间和电机转速，并通过切换时间和电机转速控制抽油机的冲程。所述控制器4可在市场上直接采购，其结构不再赘述。
工作原理：
本发明的丝杠传动换向式长冲程抽油机在运行时，由驱动电机3通过皮带传动件5带动丝杠7旋转，并由丝杠7的旋转带动滑块螺母9沿导向杆8移动。根据油井采油作业所要求的抽油机冲次，设定控制器4的驱动电机正反转切换频率后，驱动电机3在控制器4的控制下按设定频次正反转切换，由此实现滑块螺母9及钢绳Ⅰ的往复运动。当需要调整抽油机的冲程时，只需更换驱动电机3与丝杠7之间皮带传动件5的皮带轮，通过其传动速比的调整，即是驱动电机3每次正转或反转的转动圈数，此圈数决定所述滑块螺母9移动的最大距离，即确定了抽油机的冲程。
实施例二
参看图2，本实施例丝杠传动换向式长冲程抽油机的结构与实施例一基本相同，区别仅在于： 所述中间传动机构具有一个安装在机架2上的轴承座（图中未示），轴承座穿装有心轴17，该心轴17一端固装有被动绕绳轮18，另一端固装有主动绕绳轮16和用于平衡的悬挂轮15，其中，被动绕绳轮18通过钢绳Ⅰ与所述顶轮13连接，主动绕绳轮16通过钢绳Ⅱ与滑块螺母9连接，被动绕绳轮18的直径大于主动绕绳轮16，这样可以减小丝杠7和导向杆8的长度，并由此大大减小丝杠换向装置的体积和重量，同时相应减少材料消耗和加工成本。悬挂轮15通过钢绳Ⅲ连接有平衡块19，用于平衡抽油机上下行程时驱动电机3负荷扭矩的平衡，以此减小配套电机的额定功率，减少动力消耗。
Claims (6)
1.一种丝杠传动换向式长冲程抽油机，包括底座、机架和驱动电机，其特征在于：底座上通过支架安装有丝杠换向装置，该丝杠换向装置通过皮带传动件与所述驱动电机连接，在机架的顶端通过悬臂设有顶轮，顶轮上设有用于悬接抽油杆的钢绳Ⅰ，该钢绳Ⅰ通过中间传动机构与丝杠换向装置连接，所述驱动电机连接有正反转换向控制器。
2.根据权利要求1所述的丝杠传动换向式长冲程抽油机，其特征在于：所述丝杠换向装置具有一个壳体，壳体内通过轴承座设有丝杠、与丝杠平行设置的导向杆，在丝杠上设有与之螺纹连接的滑块螺母，该滑块螺母的上部与导向杆穿装连接，并可沿导向杆左右移动，在滑块螺母上连接有钢绳Ⅰ，该钢绳Ⅰ穿过壳体上设置的通孔与所述中间传动机构连接，所述丝杠的一端伸出壳体外，并通过皮带传动件与所述驱动电机连接。
3.根据权利要求2所述的丝杠传动换向式长冲程抽油机，其特征在于：所述壳体内设有若干个加强筋板，并装有润滑油。
4.根据权利要求2所述的丝杠传动换向式长冲程抽油机，其特征在于：所述丝杠采用双头或多头螺纹丝杠。
5.根据权利要求1所述的丝杠传动换向式长冲程抽油机，其特征在于：所述中间传动机构具有一个用于穿装钢绳Ⅰ的定滑轮，该定滑轮通过支座与所述机架连接。
6.根据权利要求1所述的丝杠传动换向式长冲程抽油机，其特征在于：所述中间传动机构具有一个安装在机架上的轴承座，轴承座穿装有心轴，该心轴一端固装有被动绕绳轮，另一端固装有主动绕绳轮和用于平衡的悬挂轮，其中，被动绕绳轮通过钢绳Ⅰ与所述顶轮连接，主动绕绳轮通过钢绳Ⅱ与滑块螺母连接，悬挂轮通过钢绳Ⅲ连接有平衡块。
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