CN104747134A - 一种卧式行星齿环游梁抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式行星齿环游梁抽油机，由抽油系统、游梁系统、平衡系统、机架系统、内齿环换向系统、电机及传动系统、刹车系统等组成。电机将运动和动力通过传动系统传递至内齿环换向系统，将单向旋转运动转换为往复直线运动，并由内齿环换向系统上的齿条带动游梁大齿圈沿其心轴往复回转，通过游梁的驴头及钢绳带动抽油系统运动，实现油田抽油。该发明兼具游梁抽油机的可靠性高、钢绳不易损坏等优点和无游梁抽油机的高效、节能、长冲程、大排量、重负载、换向平稳可靠等优点，适用于常规井抽油、深井抽油、超深井抽油及海洋抽油等场合。

Description

一种卧式行星齿环游梁抽油机

技术领域

本发明涉及一种油田机械抽油设备，具体地说是一种卧式行星齿环游梁抽油机。

背景技术

目前国内外广泛使用的抽油机依然是游梁式抽油机，传统的游梁式抽油机具有结构简单、可靠性高、绳索磨损小等优点，但同时也存在耗能大、效率低等缺点，且冲程越来越难以满足市场对长冲程的需求。无游梁抽油机因其效率高、耗能低等优点而广泛受到关注，但绳索磨损大、可靠性低等缺点从根本上阻碍了无游梁抽油机的广泛应用。

发明内容

为克服上述技术的不足，本发明所提一种兼具游梁抽油机和无游梁抽油机优点的卧式行星齿环游梁抽油机，具有结构简单、可靠性高、效率高、耗能低、绳索磨损小、维护方便、生产成本低、换向平稳可靠等优点，能实现长冲程、大排量、重负载，能通过变速箱的换挡来改变冲次等优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种卧式行星齿环游梁抽油机，由抽油系统、游梁系统、平衡系统、机架系统、内齿环换向系统、电机及传动系统、刹车系统等组成。电机将运动和动力通过传动系统传递至内齿环换向系统，将单向旋转运动转换为往复直线运动，并由内齿环换向系统上的齿条带动游梁大齿圈沿其心轴往复回转，通过游梁的驴头及钢绳带动抽油系统运动，实现油田抽油，并通过改变平衡块的位置实现平衡系统对悬点载荷的平衡和对抽油过程的节能。

所述抽油系统由抽油杆、钢绳及驴头组成。驴头绕心轴回转，进而钢绳绕驴头收放，实现抽油杆在油井中的上下往复运动。

所述机架系统由立柱、立柱、心轴及电机支座组成。立柱和立柱顶部安装心轴，用以安装游梁；底部后侧安装电机支座，用以安装电机和减速器。

所述游梁系统由游梁、心轴、轮辐、齿圈及驴头组成。游梁通过心轴安装在机架系统上并能绕心轴回转；游梁的前端安装有驴头并与抽油系统相连接，后端有横梁和平衡块，下方有轮辐和齿圈并与传动系统相连。

所述平衡系统由游梁的横梁和平衡块组成。平衡块在横梁上前后滑动以达到改变平衡力矩的功用，当平衡块达到预定位置通过螺栓将其固定于游梁的横梁上，进而对抽油过程中的悬点载荷进行平衡。

所述内齿环换向系统由内齿环、行星轮、系杆、行星轴和导向轮组成。内齿环由两个半圆内齿环和两根齿条组装形成，通过改变齿条的长度可以改变抽油机的冲程，实现不同场合的抽油需求。

进一步，内齿环上有与齿环分度圆环为等距线的导向槽，导向轮安装在导向槽中，行星轮和内齿环啮合进而带动导向轮沿导向槽滚动，保证了行星轮和内齿环啮合的正确性和换向时的可靠性。

进一步，所述系杆、行星轮及内齿环在啮合过程中，内齿环的速度关系和加速度关系可以通过改变内齿环的半径与系杆长度的比值进行调整，进而减小换向冲击、增大平稳性、提高可靠性和寿命。

所述电机及传统系统包括带传动、变速箱、链传动、系杆、行星轮和内齿环组成。电机输出轴上安装带轮，运动和动力带和安装在变速箱输入轴上的大带轮传递至变速箱；变速箱输出轴上安装链轮，并通过链及行星轴上的链轮，实现变速箱与行星轴之间的运动和动力的传递；行星轴通过系杆安装于变速箱输出轴上，并在行星轴安装有行星轮和导向轮，其中星轮轴与行星轮及链轮之间属于固定连接，星轮轴与系杆及导向轮之间属于铰链连接。

所述刹车系统由变速箱输入轴、制动轮、刹车摩擦片及操纵杆组成。制动轮通过平键固定安装于变速箱输入轴上，刹车摩擦片为两可动半圆块并环绕在制动轮外侧；操纵杆控制两片刹车摩擦片之间的松合，以实现刹车操作。

本发明的有益效果是：在机架顶端安装游梁，游梁驴头悬挂钢丝绳和连接抽油杆，游梁横梁安装平衡块，增加了抽油机的可靠性和减小了绳索的摩擦磨损；内齿环滑块和行星轮采用内啮合的方式，提高了其承载能力和稳定性；内齿环、系杆、滑槽系统可实现平稳可靠的换向，并避免产生大的震动和瞬间冲击；通过调节齿条长度，可实现不同的冲程需要；通过变速箱的换挡，可实现不同的冲次需要；通过移动平衡块的位置可平衡大部分悬点载荷，实现高效、节能；具有高效、节能、长冲程、大排量、重负载、换向平稳可靠等优点，适用于常规井抽油、深井抽油、超深井抽油及海洋抽油等场合。

附图说明

图1为卧式行星齿环游梁抽油机主视图；

图2为卧式行星齿环游梁抽油机左视图；

图3为卧式行星齿环游梁抽油机内齿环主视图；

图4为卧式行星齿环游梁抽油机内齿环A-A向剖视图；

图5为卧式行星齿环游梁抽油机传动方案简图。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种卧式行星齿环游梁抽油机，由抽油系统、游梁系统、平衡系统、机架系统、内齿环换向系统、电机及传动系统、刹车系统等组成。电机将运动和动力通过传动系统传递至内齿环换向系统，将单向旋转运动转换为往复直线运动，并由内齿环换向系统上的齿条带动游梁大齿圈沿其心轴往复回转，通过游梁的驴头及钢绳带动抽油系统运动，实现油田抽油，并通过改变平衡块的位置实现平衡系统对悬点载荷的平衡和对抽油过程的节能。

所述抽油系统由抽油杆1、钢绳2及驴头3组成。驴头3绕心轴5回转，进而钢绳2绕驴头3收放，实现抽油杆1在油井中的上下往复运动。

所述机架系统由立柱35、立柱36、心轴5及电机支座23组成。立柱35和立柱36顶部安装心轴5，用以安装游梁4；底部后侧安装电机支座23，用以安装电机22和减速器20。

所述游梁系统由游梁4、心轴5、轮辐8、齿圈9及驴头3组成。游梁4通过心轴5安装在机架系统上并能绕心轴5回转；游梁4的前端安装有驴头3并与抽油系统相连接，后端有横梁和平衡块6，下方有轮辐8和齿圈9并与传动系统相连。

所述平衡系统由游梁4的横梁和平衡块6组成。平衡块6在横梁上前后滑动以达到改变平衡力矩的功用，当平衡块6达到预定位置通过螺栓将其固定于游梁4的横梁上，进而对抽油过程中的悬点载荷进行平衡。

所述内齿环换向系统由内齿环10、行星轮11、系杆15、行星轴13和导向轮14组成。内齿环10由两个半圆内齿环50和两根齿条51组装形成，通过改变齿条51的长度可以改变抽油机的冲程，实现不同场合的抽油需求。

进一步，内齿环10上有与齿环分度圆环为等距线的导向槽26，导向轮14安装在导向槽26中，行星轮11和内齿环10啮合进而带动导向轮14沿导向槽26滚动，保证了行星轮11和内齿环10啮合的正确性和换向时的可靠性。

进一步，所述系杆15、行星轮11及内齿环10在啮合过程中，内齿环10的速度关系和加速度关系可以通过改变内齿环10的半径与系杆长度的比值进行调整，进而减小换向冲击、增大平稳性、提高可靠性和寿命。

所示电机及传统系统包括带传动21、变速箱20、链传动16、系杆15、行星轮11和内齿环10组成。电机22输出轴上安装带轮33，运动和动力带21和安装在变速箱输入轴上的大带轮29传递至变速箱20；变速箱20输出轴17上安装链轮28，并通过链16及行星轴13上的链轮12，实现变速箱20与行星轴13之间的运动和动力的传递；行星轴13通过系杆15安装于变速箱20输出轴17上，并在行星轴13安装有行星轮11和导向轮14，其中行星轴13与行星轮11及链轮12之间属于固定连接，行星轴13与系杆15及导向轮14之间属于铰链连接。

所述刹车系统由变速箱输入轴30、制动轮31、刹车摩擦片32及操纵杆18组成。制动轮31通过平键固定安装于变速箱输入轴30上，刹车摩擦片32为两可动半圆块并环绕在制动轮31外侧；操纵杆18控制两片刹车摩擦片32之间的松合，以实现刹车操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卧式行星齿环游梁抽油机，包括抽油系统、游梁系统、平衡系统、机架系统、内齿环换向系统、电机及传动系统、刹车系统，其特征在于：电机将运动和动力通过传动系统传递至内齿环换向系统，将单向旋转运动转换为往复直线运动，并由内齿环换向系统上的齿条带动游梁系统的大齿圈沿其心轴往复回转，通过游梁的驴头及钢绳带动抽油系统运动，实现油田抽油。

2.根据权利要求1所述的一种卧式行星齿环游梁抽油机，其特征在于：内齿环换向系统水平放置，并在齿环换向系统上安装有齿条与游梁的大齿圈啮合。

3.根据权利要求1所述的一种卧式行星齿环游梁抽油机，其特征在于：通过改变行星轮半径与系杆长度之间的比值，改变啮合过程中的速度及加速度变化曲线，进而减小换向冲击、增大平稳性、提高可靠性和寿命。

4.根据权利要求1所述的一种卧式行星齿环游梁抽油机，其特征在于：内齿环有半圆内齿环和齿条组装形成，齿条长度可改变。

5.根据权利要求1所述的一种卧式行星齿环游梁抽油机，其特征在于：内齿环换向系统由内齿环、行星轮、系杆、导向轮及导向槽等组成。

6.根据权利要求1所述的一种卧式行星齿环游梁抽油机，其特征在于：游梁系统由驴头、大齿圈、前梁、后梁及平衡块等组成。

7.根据权利要求1所述的一种卧式行星齿环游梁抽油机，其特征在于：平衡块可沿后梁进行前后移动。