CN102777153B - 宽摆角抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽摆角抽油机，包括电机、支架、连杆、变速机构、吊绳、定滑轮、井口抽油装置、摇臂和摇臂支柱，摇臂的一端活动连接在摇臂支柱上，另一端与吊绳连接，吊绳通过支架上的定滑轮连接井口抽油装置，还包括曲轴轮，所述曲轴轮的数量为两个，两个曲轴轮与变速机构连接，所述连杆的一端与摇臂活动连接，另一端与曲轴轮活动连接。本发明采用变速机构与曲轴轮配合实现抽油，以较小功率电机就能启动抽油机和维持抽油机工作，还能够方便地调整抽油机的冲次和冲程。

Description

宽摆角抽油机

技术领域

本发明涉及一种采油机械技术领域，具体地说涉及一种宽摆角抽油机。

背景技术

在石油开采中，主要采用游梁式抽油机将石油从油井中抽出，目前，常规的游梁式抽油机一般由悬绳器、驴头、游梁、机架、连杆、减速器、曲柄、平衡装置、底座、机架和电机等组成，但这种结构的游梁机存在着冲程短、排量小、体积大、重量重、能耗高的缺点，最主要还存在因自发电引起电网畸变的问题。

为了解决上述问题，现有技术中提出了如下专利技术：

中国专利号“201120146696.0”公开了一种滑轮增程游梁式抽油机，其公开日为2011年11月16日，其包括机架、游梁、驴头、上动滑轮、下动滑轮、横梁连杆、负荷承重带、悬带器、电机、减速器和曲柄，电机的动力输出轴和减速器的动力输入轴之间安装有传动装置，在减速器的动力输出轴上安装有曲柄，能上下摆动的游梁的中部铰接在机架的顶部，横梁连杆的上端铰接在游梁的右部上，横梁连杆的下端铰接在曲柄上。

中国专利号“02212499.3”公开了一种轮式抽油机，其公开日为2003年04月02日，包括底座、电机、减速器、曲柄、连杆横梁、摆梁、吊绳、支架、平衡重块，支架的顶端装置增程轮，游梁的一端与支架相连，另一端通过柔性件与增程轮相连接，中部与连杆横梁相连。

但以上述专利文件为代表的现有技术，在实际使用过程中，仍然还存在以下缺陷：

一、当吊绳下冲程运行时，此时吊绳上无石油负荷，曲柄只受到游梁和驴头的自重冲击力，当吊绳上冲程运行时，曲柄受到游梁及驴头的自重冲击力和所抽石油的重力，因此，在抽油过程中，曲柄受到的冲击力不均匀且随时在改变，容易导致曲柄损坏，不仅影响设备的使用寿命，严重的还会造成安全事故，且曲柄被损坏后，难以修复，而如果更换配件，则成本更高。二、由于游梁机每次启动时平衡锤都处于其运动轨迹的最下方，而平衡锤的重量非常重，要将平衡锤从其运动轨迹的最低点运动到最高点，需要大功率的电机才能启动，因此，游梁式抽油机的启动难，但当游梁式抽油机启动后，又只需要大功率电机的一半功率即可维持抽油运转，导致抽油机的耗电量高。三、当平衡锤从其轨迹的最高点向最低点运动时，由于平衡锤的重量非常重，其下冲速度会非常快，当平衡锤的下冲速度大于电机的转速时，其下冲程过程中的势能就会转换成电能，从而产生较大的脉冲电流，使电网产生严重的畸变，引起电机设备的大面积停机和死机，即产生所谓的 “晃电”现象，从而导致设备损坏以及抽油停止。四、目前，游梁式抽油机在运转时必须要给主箱体加油以增加润滑性，但是加油以后，变速箱就易出现漏油的现象，会带来安全隐患，容易漏油。五、游梁式抽油机采用一次减速机构，当需要改变游梁式抽油机的冲次时，需要更换相应的皮带轮和皮带等，更换工序复杂且更换时间长，影响生产效率。六、游梁式抽油机的整体自重非常重，消耗的钢材量大，采购抽油机的成本高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中游梁式抽油机存在的上述问题，提供一种宽摆角抽油机，本发明采用变速机构与曲轴轮配合实现抽油，以较小功率电机就能启动抽油机和维持抽油机工作，还能够方便地调整抽油机的冲次和冲程。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种宽摆角抽油机，包括电机、支架、连杆、变速机构、吊绳、定滑轮、井口抽油装置、摇臂和摇臂支柱，摇臂的一端活动连接在摇臂支柱上，另一端与吊绳连接，吊绳通过支架上的定滑轮连接井口抽油装置，其特征在于：还包括曲轴轮，所述曲轴轮的数量为两个，两个曲轴轮与变速机构连接，所述连杆的一端与摇臂活动连接，另一端与曲轴轮活动连接。

所述变速机构包括变速箱和减速箱，变速箱通过皮带轮与电机连接，减速箱通过十字连接轴与变速箱连接，十字连接轴与变速箱之间设置有刹车装置，减速箱内设有两个减速齿轮，两个减速齿轮分别与两个曲轴轮外沿啮合。

所述变速箱为变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱，变速箱上设置有控制档位的操作杆和离合器，操作杆和离合器配合调节变速箱的转速。

所述变速箱与减速箱的转速比为7：1。

所述减速齿轮与曲轴轮的转速比为10：1。

所述曲轴轮上设置有配重平衡块，配重平衡块的设置位置与连杆和曲轴轮的连接点在曲轴轮上相对称，且配重平衡块的重量与连杆重量相同。

所述摇臂两端之间的直线距离是曲轴轮直径的1倍，摇臂的一端通过轴承活动连接在摇臂支柱上，另一端倾斜设置，沿倾斜面依次设有多个调节冲程的连接孔。

所述支架顶部设有横梁，横梁上设有平衡绳，平衡绳的一端固定在横梁右端，另一端固定在底座上，所述定滑轮的数量为两个，两个定滑轮分别设置于横梁的中部和左端。

所述电机、支架、摇臂支柱、变速箱和减速箱的下端固定在底座上，摇臂支柱上设置有起支撑固定作用的固定杆，固定杆固定设置在底座上。

所述连杆的上端与摇臂的中部轴承连接，下端与曲轴轮轴承连接。

采用本发明的优点在于：

一、本发明中，所述宽摆角抽油机，包括电机、支架、连杆、变速机构、吊绳、定滑轮、井口抽油装置、摇臂和摇臂支柱，摇臂的一端活动连接在摇臂支柱上，另一端与吊绳连接，吊绳通过支架上的定滑轮连接井口抽油装置，还包括曲轴轮，所述曲轴轮的数量为两个，两个曲轴轮与变速机构连接，所述连杆的一端与摇臂活动连接，另一端与曲轴轮活动连接，采用减速齿轮驱动曲轴轮转动，使抽油过程中产生的冲击力都集中在减速齿轮上，保证了曲轴轮在抽油过程中受力均匀，不容易损坏，使用寿命长，且在抽油的上冲程和下冲程运行中，曲轴轮运动速度一致，不会产生脉冲电流，克服了因“晃电”现象导致的设备损坏问题，且只需较小的扭矩力就能驱动曲轴轮转动完成抽油过程，消耗的电量少，扭矩力增强倍数大，不仅节约电能，还提高了抽油量，降低了生产成本；而设置两个曲轴轮与变速机构连接，使抽油机的冲击力都集中在变速机构上，离合器上曲轴轮上各点受力均匀，所以只需要较小的扭矩力就能驱动曲轴轮转动，启动更容易，安全性更高；由于连杆的一端与摇臂活动连接，还可以通过改变连杆与摇臂的连接位置来调节冲程，结构简单，操作方便。

二、所述变速机构包括变速箱和减速箱，变速箱通过皮带轮与电机连接，减速箱通过十字连接轴与变速箱连接，十字连接轴与变速箱之间设置有刹车装置，减速箱内设有两个减速齿轮，两个减速齿轮分别与两个曲轴轮外沿啮合，本发明设置的变速箱为一级变速结构，减速箱为二级变速结构，由减速箱内的减速齿轮驱动曲轴轮转动为三级变速结构，采用三级变速结构，不仅克服了游梁式抽油机中减速器上的动力输出轴漏油问题，还克服了因所谓的 “晃电”现象引起的电网停电等问题，能够随时根据现场实际情况方便地调整抽油机的冲次和冲程速度，大幅提高了设备的使用寿命。

三、本发明中，所述变速箱为变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱，变速箱上设置有控制档位的操作杆和离合器，操作杆和离合器配合调节变速箱的转速，采用变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱，在1档位时，变速箱的动力输入轴转动7圈，其动力输出轴转动1圈，在5档位时，电机的动力输入轴转动1圈，其动力输出轴转动1圈，此为一级变速结构，在1档位至5档位之间，使用操作杆与离合配合变速，可以像现有技术中汽车换档一样方便、简单地调整曲轴轮的转速和调整抽油机的冲次和冲程速度，与游梁式抽油机相比，减少了设备机械故障，提高了设备的使用寿命，还能提高每次抽取的出油量。

四、本发明中，所述变速箱与减速箱的转速比为7：1，此结构为二级变速结构，即减速箱的动力输入轴转动7圈，其动力输出轴转动1圈，此设置方式进一步调整曲轴轮转速和冲程速度，使抽油机在抽油过程中运行更稳定，每次抽取的油量更多，大幅提高了生产效率。

五、本发明中，所述减速齿轮与曲轴轮的转速比为10：1，此结构为三级变速结构，即减速箱内的减速齿轮转动10圈，曲轴轮转动1圈，此设置方式更进一步调整曲轴轮转速和冲程速度，也使抽油机的受力点集中在减速齿轮上，曲轴轮上各点受力均匀，且只需较小功率的电机就能使减速齿轮驱动曲轴轮运转，不仅消耗的电量少，扭矩力还可增强10倍以上，并且由于是齿轮带动主动曲轴轮外沿直接转动，所以也没有使用主轴驱动结构，避免了使用箱体漏油。

六、本发明中，所述曲轴轮上设置有配重平衡块，配重平衡块的设置位置与连杆和曲轴轮的连接点在曲轴轮上相对称，且配重平衡块的重量与连杆重量相同，此设置方式使曲轴轮和连杆在抽油过程中受力均匀，进一步提高了设备的稳定性和可靠性。

七、本发明中，所述摇臂两端之间的直线距离是曲轴轮直径的1倍，摇臂的一端通过轴承活动连接在摇臂支柱上，另一端倾斜设置，沿倾斜面依次设有多个调节冲程的连接孔，摇臂两端之间的直线距离是曲轴轮直径的1倍，可根据连杆与摇臂的连接位置不同来调节抽油机的冲程，当连杆与摇臂中部连接的位置在连杆中部至摇臂支柱之间时，抽油机冲程可增程1倍以上，此结构特别适用于中晚期油井，能从油井内抽出更多的油量，从而提高生产效益；而摇臂的一端通过轴承活动连接在摇臂支柱上，摇臂以其与摇臂支柱的连接点为支点，另一端通过连杆带动上下成一定角度摆动实现抽油，结构简单，容易实现；摇臂的另一端倾斜设置可以减少设备占用空间；而设置多个连接孔则可方便地改变吊绳在摇臂上的连接位置，进一步调节抽油机的冲程，以便于从油井中抽出更多的石油。

八、本发明中，所述支架顶部设有横梁，横梁上设有平衡绳，平衡绳的一端固定在横梁右端，另一端固定在底座上，所述定滑轮的数量为两个，两个定滑轮分别设置于横梁的中部和左端，在抽油过程中，设置平衡绳进一步地使支架稳固，避免了因支架受力过大而倒塌，而设置两个定滑轮不仅能改变吊绳的方向，具有良好的导向作用，还使吊绳的磨损更小，提高了吊绳的使用寿命，节约了生产成本。

九、本发明中，所述电机、支架、摇臂支柱、变速箱和减速箱的下端固定在底座上，摇臂支柱上设置有起支撑固定作用的固定杆，固定杆固定设置在底座上，此结构使整个机械设备为一个整体，各部件受力均匀，连接更稳固，提高了整体设备的使用寿命。

十、本发明中，所述连杆的上端与摇臂的中部轴承连接，下端与曲轴轮轴承连接，连杆的上端与摇臂的中部连接，既保证了可以增程1倍，还保证了每次抽取的油量最大，还能改变连杆上端与摇臂的连接位置，进一步调节抽油机的冲程，有利于从油井内抽取更多石油。

十一、本发明结构简单，整体自重约7吨，重量轻，而同类冲程的游梁式抽油机整体重量多达20多吨，与同类冲程的游梁式抽油机相比，本发明能省电50%以上，节约钢材2—4倍。

十二、本发明不仅适用于一般石油的开采作业，还适合对中低粘度和高含水原油的开采作业。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图中标记为：1、电机，2、支架，3、连杆，4、吊绳，5、配重平衡块，6、定滑轮，7、井口抽油装置，8、摇臂，9、摇臂支柱，10、变速箱，11、减速箱，12、曲轴轮，13、皮带轮，14、十字连接轴，15、底座，16、操作杆，17、离合器，18、连接孔，19、刹车装置，20、横梁，21、平衡绳，22、固定杆。

具体实施方式

一种宽摆角抽油机，包括电机1、支架2、连杆3、变速机构、吊绳4、定滑轮6、井口抽油装置7、摇臂8和摇臂支柱9，摇臂8的一端活动连接在摇臂支柱9上，另一端与吊绳4连接，吊绳4通过支架2上的定滑轮6连接井口抽油装置7，还包括曲轴轮12，所述曲轴轮12的数量为两个，两个曲轴轮12与变速机构连接，所述连杆3的一端与摇臂8活动连接，另一端与曲轴轮12活动连接。

本发明的优选实施方式为，所述变速机构包括变速箱10和减速箱11，变速箱10通过皮带轮13与电机1连接，减速箱11通过十字连接轴14与变速箱10连接，十字连接轴14与变速箱10之间设置有刹车装置19，减速箱11内设有两个减速齿轮，两个减速齿轮分别与两个曲轴轮12外沿啮合，变速箱10、减速箱11、十字连接轴14都可以采用现有技术中的公知技术，刹车装置19优选现有技术中的内胀式刹车车装置或马蹄式刹车装置19，上述设置方式为优选，但并不局限于上述设置方式，例如可以在变速箱10与减速箱11之间再增加相应的变速机构等。

本发明的又一优选实施方式为，所述变速箱10为变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱10，变速箱10上设置有控制档位的操作杆16和离合器17，操作杆16和离合器17配合调节变速箱10的转速，即在1档位时，变速箱10的动力输入轴转动7圈，其动力输入轴转动1圈，在5档位时，电机1的动力输入轴转动1圈，其动力输出轴转动1圈，此结构为一级变速结构，可简单方便地调整抽油机的冲次和冲程速度，从而改变抽油机的冲次和每次的抽油量，操作杆16可采用现有技术中控制档位的操作杆16方式，离合器17优选压板式离合器17，但并不局限于上述设置方式。

进一步的，所述变速箱10与减速箱11的转速比为7：1，即减速箱11的动力输入轴转动7圈，其动力输出轴转动1圈，因此，当变速箱10为1档位时，变速箱10转动49圈，减速箱11内的减速齿轮转动1圈，当变速箱10为5档位时，变速箱10转动7圈，减速箱11内的减速齿轮转动1圈，此结构为二级变速结构，与一级减速结构相配合，进一步调整抽油机的冲次和冲程速度，保证了抽油机的稳定性和可靠性，上述设置方式为优选，但并不局限于上述设置方式，例如减速箱11也可采用现有技术减速箱11的设置方式。

更进一步的，所述减速齿轮与曲轴轮12的转速比为10：1，即减速齿轮的直径是曲轴轮12直径的1/10，当减速齿轮转动10圈时，曲轴轮12就转动1圈，因此，当变速箱10为1档位时，变速箱10转动490圈，减速箱11内的减速齿轮转动10圈，曲轴轮12就转动1圈；当变速箱10为5档位时，变速箱10转动70圈，减速箱11内的减速齿轮转动10圈，曲轴轮12就转动1圈；当曲轴轮12转动一圈，就完成一次抽油过程，此结构为三级变速结构，使抽油机的扭矩力增强了10倍，还可改变减速齿轮与曲轴轮12的直径比，使抽油机的扭矩力增加10倍以上，上述设置方式为优选，但并不局限于上述设置方式，例如减速齿轮与曲轴轮12的转速比也可以根据油田实际情况来设置。

本发明的又一优选实施方式为，所述曲轴轮12上设置有配重平衡块5，配重平衡块5的设置位置与连杆3和曲轴轮12的连接点在曲轴轮12上相对称，且配重平衡块5的重量与连杆3重量相同，保证了抽油机的连杆3和曲轴轮12受力平衡，配重平衡块5可采用现有技术中的配重平衡方式，优选配重平衡块5的重量与连杆3重量相同，保证曲轴轮12的平衡性和曲轴轮12上各点受力均匀，但并不局限于上述设置方式。

本发明的又一优选实施方式为，所述摇臂8的一端通过轴承活动连接在摇臂支柱9上，另一端倾斜设置，沿倾斜面依次设有多个调节冲程的连接孔18，摇臂8的另一端优选向下倾斜设置，不仅减小了整个抽油机的体积，在抽油的上下冲程过程中，还有利于使吊绳4保持平衡；而优选设置多个连接孔18，则为了根据油井实际情况，调节抽油机冲程，上述设置方式为优选，但并不局限于上述设置方式。

本发明的又一优选实施方式为，所述摇臂8两端之间的直线距离是曲轴轮12直径的1倍，且连杆3的上端与摇臂8的中部轴承连接，下端与曲轴轮12轴承连接，最佳实施方式为此结构和连杆3的上端与摇臂8的中部连接，既保证了抽油机的冲程可增程1倍，又保证了每次抽取的油量最大，连杆3的上端与摇臂8活动连接方式有很多，优选轴承连接，但并不局限于上述设置方式。

本发明的又一优选实施方式为，所述支架2顶部设有横梁20，横梁20上设有平衡绳21，平衡绳21的一端固定在横梁20右端，另一端固定在底座15上，所述定滑轮6的数量为两个，两个定滑轮6分别设置于横梁20的中部和左端，固定支架2的方式有很多，优选采用平衡绳21固定，但并不局限于上述设置方式，还可以采用支撑杆的方式固定支架2。

进一步的，本发明优选采用采用两个定滑轮6， 但并不局限于两个定滑轮6的设置方式，还可以采用一个或多个定滑轮6、或采用动滑轮的方式等。

本发明的又一优选实施方式为，所述电机1、支架2、摇臂支柱9、变速箱10和减速箱11的下端固定在底座15上，摇臂支柱9上设置有起支撑固定作用的固定杆22，固定杆22固定设置在底座15上，电机1、支架2、摇臂支柱9、固定杆22、变速箱10和减速箱11可采用现有技术中的固定结构固定在底座上。

本发明的工作原理：

启动电机1，电机1皮带轮13带动5档位变速箱10转动，变速箱10通过十字连接轴14带动减速箱11内的减速齿轮转动，由于减速齿轮与曲轴轮12外沿啮合，因此曲轴轮12也开始转动，曲轴轮12带动连杆3作周而复始的圆周运动，即带动摇臂8作上下往复运动，当连杆3在曲轴轮12最高点时，摇臂8带动吊绳4上的井口抽油装置7在油井内作下冲程运动，当连杆3在曲轴轮12最低点时，摇臂8带动吊绳4上的井口抽油装置7在油井内作上冲程运动，当曲轴轮12转动一圈，即完成一次抽油作业。在抽油过程中，采用操作杆16和离合器17配合在1：1—7：1的变速范围内来调节减速箱11和曲轴轮12的转速，从而调节抽油机的冲次和冲程速度；也可通过调节吊绳4与摇臂8倾斜面上连接孔18的连接位置实现抽油机增程的目标；还可以改变连杆3与摇臂8的连接位置实现抽油机增程的目标。而设置减速齿轮与曲轴轮12的转速比为10：1，则使抽油机的扭矩力增强了10倍。

显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以作出不脱离本发明基本技术思想的多种形式，这些形式上的变换均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种宽摆角抽油机，包括电机（1）、支架（2）、连杆（3）、变速机构、吊绳（4）、定滑轮（6）、井口抽油装置（7）、摇臂（8）和摇臂支柱（9），吊绳（4）的一端与摇臂（8）连接，另一端通过支架（2）上的定滑轮（6）与井口抽油装置（7）连接，其特征在于：还包括曲轴轮（12）和配重平衡块（5），所述曲轴轮（12）的数量为两个，两个曲轴轮（12）与变速机构连接，所述连杆（3）的一端与摇臂（8）活动连接，另一端与曲轴轮（12）活动连接；所述摇臂（8）两端之间的直线距离是曲轴轮（12）直径的1倍，所述摇臂（8）的一端通过轴承活动连接在摇臂支柱（9）上，另一端倾斜设置，且沿倾斜面依次设有多个调节冲程的连接孔（18）；所述配重平衡块（5）设置在曲轴轮（12）上，配重平衡块（5）的设置位置与连杆（3）和曲轴轮（12）的连接点在曲轴轮（12）上相对称，且配重平衡块（5）的重量与连杆（3）重量相同。

2.如权利要求1所述的宽摆角抽油机，其特征在于：所述变速机构包括变速箱（10）和减速箱（11），变速箱（10）通过皮带轮（13）与电机（1）连接，减速箱（11）通过十字连接轴（14）与变速箱（10）连接，十字连接轴（14）与变速箱（10）之间设置有刹车装置（19），减速箱（11）内设有两个减速齿轮，两个减速齿轮分别与两个曲轴轮（12）外沿啮合。

3.如权利要求2所述的宽摆角抽油机，其特征在于：所述变速箱（10）为变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱（10），变速箱（10）上设置有控制档位的操作杆（16）和离合器（17），操作杆（16）和离合器（17）配合调节变速箱（10）的转速。

4.如权利要求2或3所述的宽摆角抽油机，其特征在于：所述变速箱（10）与减速箱（11）的转速比为7：1。

5.如权利要求2所述的宽摆角抽油机，其特征在于：所述减速齿轮与曲轴轮（12）的转速比为10：1。

6.如权利要求1所述的宽摆角抽油机，其特征在于：所述支架（2）顶部设有横梁（20），横梁（20）上设有平衡绳（21），平衡绳（21）的一端固定在横梁（20）右端，另一端固定在底座（15）上，所述定滑轮（6）的数量为两个，两个定滑轮（6）分别设置于横梁（20）的中部和左端。

7.如权利要求2或6所述的宽摆角抽油机，其特征在于：所述电机（1）、支架（2）、摇臂支柱（9）、变速箱（10）和减速箱（11）的下端固定在底座（15）上，摇臂支柱（9）上设置有起支撑固定作用的固定杆（22），固定杆（22）固定设置在底座（15）上。

 8. 如权利要求7所述的宽摆角抽油机，其特征在于：所述连杆（3）的上端与摇臂（8）的中部轴承连接，下端与曲轴轮（12）轴承连接。