CN104975825A - 平行四边形框架全平衡长冲程抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田采油设备，提供一种平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，包括驱动机构，还包括配重块机构、运动机构以及支撑架，配重块机构包括配重块，运动机构包括平行四边形铰接架以及与至少一根辅助杆，各辅助杆的几何中心均重合于平行四边形铰接架的几何中心，支撑架铰接支撑辅助杆于平行四边形铰接架的几何中心，位于平行四边形铰接架同一条对角线上的两个顶点分别与抽油杆以及配重块连接，驱动机构包括传动杆。本发明的抽油机采用了配重块来抵消抽油杆的负载，又从运动机构本身上完全消除了机构本身运动时质心的运动变化，从而更大程度的降低了驱动机构产生的无用功，同时也增加了抽油机构的刚度，和其他抽油机相比，更加节能。

Description

平行四边形框架全平衡长冲程抽油机

技术领域

本发明涉及油田采油设备，尤其涉及一种平行四边形框架全平衡长冲程抽油机。

背景技术

目前油田采油领域的主流设备是游梁式抽油机(即磕头机)与直线式抽油机。磕头机普遍存在着能效低下的问题，以磕头机为核心的三抽系统：抽油机、抽油杆、抽油泵的平均综合效率在我国只有25％最低值不到10％，国外的平均综合效率也只有30％。而直线式抽油机相比于游梁式抽油机，能耗可以大幅降低，但是因为直线式抽油机在工作时电机换向频繁，使得该形式抽油机故障率较高，因而在实际生产中依然很少采用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，旨在用于解决现有的抽油机能耗较高的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，包括用于驱使抽油杆竖直方向往复运动的驱动机构，还包括配重块机构、运动机构以及支撑架，所述配重块机构包括可沿竖直方向移动的配重块，所述运动机构包括四根连杆依次铰接围设形成的平行四边形铰接架以及与其中两根相互平行的所述连杆铰接且与另两根所述连杆平行的至少一根辅助杆，各所述辅助杆的几何中心均重合于所述平行四边形铰接架的几何中心，所述支撑架铰接支撑所述辅助杆于所述平行四边形铰接架的几何中心，位于所述平行四边形铰接架同一条对角线上的两个顶点分别与所述抽油杆以及所述配重块连接，所述驱动机构包括驱使两所述顶点相对支撑点竖直方向上下移动的传动杆。

进一步地，所述配重块相对于所述平行四边形铰接架的几何中心的力矩等于抽油杆相对于所述平行四边形铰接架的几何中心的力矩。

进一步地，所述传动杆与所述运动机构之间的连接点位于所述平行四边形铰接架的其中一所述连杆上或者其中一所述辅助杆上。

具体地，所述传动杆连接至其中一所述辅助杆靠近所述配重块的一侧。

具体地，所述辅助杆为两根，两根所述辅助杆相交于所述平行四边形铰接架的几何中心。

进一步地，位于所述平行四边形铰接架的同一对角线上的其中一所述顶点位于所述抽油杆的正上方且与之连接，另一所述顶点连接至所述配重块上。

进一步地，所述驱动机构还包括与所述传动杆一端铰接的曲柄以及驱使所述曲柄转动的驱动电机，所述传动杆的另一端铰接至所述运动机构上。

进一步地，所述配重块机构还包括沿竖直方向设置的导向槽，所述配重块滑设于所述导向槽内。

本发明具有以下有益效果：

本发明的抽油机中，平行四边形铰接架的两个顶点分别连接抽油杆与配重块，且由于平行四边形铰接架的几何中心为支撑架的支撑点，其通过配重块来平衡抽油杆重力负载，对此当驱动机构的传动杆驱使两个顶点相对支撑点竖直方向往复移动时，抽油杆与配重块做反向移动，驱动机构只需克服较小的力矩即可带动抽油杆在竖直方向上的移动，较大程度降低了驱动机构的无用功，进而高效节能实现抽油动作。另外由于该平行四边形铰接架的几何中心为支撑点，所以该运动机构在抽油过程中能始终保持其质心在支撑点上不变，也降低了无用功耗，这是其他四杆抽油机无法比拟的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机的结构示意图；

图2为图1的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机的运动机构的第一实施例的结构示意图；

图3为图1的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机的运动机构的第二实施例的结构示意图；

图4为图1的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机的运动机构的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1以及图4，本发明实施例提供一种平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，主要作用于竖直方向设置的抽油杆1，包括驱动机构2，抽油杆1竖直设置且伸入油井3内，在驱动机构2作用下该抽油杆1可以沿油井3竖直方向往复运动，进而实现抽油过程，抽油机还包括配重块机构4、运动机构5以及支撑架6，配重块机构4包括一配重块41，且该配重块41可沿竖直方向移动，运动机构5包括有平行四边形铰接架51以及至少一根辅助杆52，平行四边形铰接架51由四根依次铰接的连杆511围设形成，即其为平行四边形的连杆511机构，每一根辅助杆52均连接其中两个平行相对设置的连杆511且与另两个连杆511均平行，当然辅助杆52与和其连接的两个连杆511之间为铰接，其还穿过平行四边形铰接架51的几何中心，且各辅助杆52的几何中心均与平行四边形铰接架51的几何中心重合，支撑架6通过支撑辅助杆52以实现对运动机构5整体的支撑，支撑架6对辅助杆52的支撑点即为平行四边形铰接架51的几何中心，另外位于平行四边形铰接架51同一条对角线上的两个顶点分别与抽油杆1以及配重块41连接，而驱动机构2包括有传动杆21，通过传动杆21可以驱使两个顶点相对支撑点在竖直方向上移动。本发明中，由于配重块41与抽油杆1分别连接至平行四边形铰接架51同一条对角线上的两个顶点上，两者分别位于支撑点的两侧，对此当传动杆21驱使两个顶点相对支撑点在竖直方向上移动时，配重块41与抽油杆1同步反向移动，即当配重块41竖直上移时，则抽油杆1竖直下移伸入油井3内，反之当配重块41竖直下移时，则抽油杆1竖直上移将油抽出。在上述过程中，配重块41几乎可以完全抵消抽油杆1的重力负载，进而可以大大降低传动杆21对抽油杆1抽油动作产生的无用功，另外由于支撑点位于平行四边形铰接架51的几何中心处，对此运动机构5的运动质心始终处于支撑点所在的竖直平面内，驱动机构2只需产生很小的动力即可驱使抽油杆1沿竖直方向上下移动，抽油动作所消耗的无用功非常小，对于各辅助杆52在一定程度上也增强整个结构的刚度。

参见图1，优化上述实施例，配重块41相对平行四边形铰接架51的几何中心的力矩等于抽油杆1相对于平行四边形铰接架51的几何中心的力矩。本实施例中，由于平行四边形铰接架51的几何中心即为支撑架6的支撑点，则配重块41相对支撑点的力矩等于抽油杆1相对支撑点的力矩，进而可以在确定抽油杆1的载荷质量后可以得出配重块41的质量，且由于两者的力矩相等，可以相互抵消，即在无外力作用下配重块41、运动机构5以及抽油杆1处于平衡状态，且当需要驱使抽油杆1工作时，驱动机构2只需提供较小的动力即可打破该平衡状态，进而迫使抽油杆1沿竖直方向上移或者下移。对于传动杆21对运动机构5的作用部位比较随意，即传动杆21与运动机构5之间的连接点位于平行四边形铰接架51的其中一连杆511上或者其中一辅助杆52上。传动杆21的作用主要是打破抽油杆1与配重块41之间的力矩平衡，则其可以作用于运动机构5的任意一位置(支撑点位置除外)即可打破该平衡，进而可以驱使运动机构5整体绕支撑点转动，当然对于传动杆21与连杆511或者辅助杆52之间应为铰接。一般地，传动杆21连接至其中一辅助杆52靠近配重块41的一侧。传动杆21与其中一辅助杆52铰接，当传动杆21向上移动时，其可以驱使平行四边形铰接架51靠近配重块41的一侧向上移动，同时平行四边形铰接架51靠近抽油杆1的一侧向下移动，抽油杆1沿油井3竖直下移，反之当传动杆21向下移动时，则其带动平行四边形铰接架51靠近配重块41的一侧向下移动，同时平行四边形铰接架51靠近抽油杆1的一侧向上移动，抽油杆1沿油井3上移完成抽油过程。

参见图2-图4，具体地，平行四边形铰接架51具有相对设置的两个短连杆511以及相对设置的两个长连杆511，由于辅助杆52穿过平行四边形铰接架51的几何中心，且与其中两个相对的连杆511平行，则辅助杆52在平行四边形铰接架51内具有三种结构形式，其可以为一根或者两根。实施例一：辅助杆52为一个，且该辅助杆52穿过平行四边形铰接架51的几何中心与两个相对设置的短连杆511铰接，同时该辅助杆52还与另外两个相对设置的长连杆511均平行；实施例二：辅助杆52为一个，且该辅助杆52穿过平行四边形铰接架51的几何中心与两个相对设置的长连杆511铰接，同时该辅助杆52还与另外两个相对设置的短连杆511均平行；实施例三，辅助杆52为两根，两根辅助杆52均穿过平行四边形铰接架51的几何中心，两者相交于该几何中心处，其中一根辅助杆52的两个端部分别与两个短连杆511铰接且与另外两个长连杆511均平行，另外一根辅助杆52的两个端部分别与两个长连杆511铰接且与另外两个短连杆511均平行，该实施例为前述两个实施例的综合结构。

再次参见图1，细化平行四边形铰接架51与抽油杆1与配重块41的连接结构，位于平行四边形铰接架51其中一条对角线上的其中一顶点位于抽油杆1的正上方且两者之间通过连接器连接，而该条对角线上的另一顶点则连接至配重块41上。本实施例中，两个顶点分别为悬点以及平衡点，悬点连接抽油杆1，平衡点连接配重块41，悬点与平衡点相对支撑点沿竖直方向交错运动，进而带动与各自对应的抽油杆1以及配重块41沿竖直方向交错运动。

进一步地，驱动机构2还包括有曲柄22以及驱动电机23，传动杆21的一端与曲柄22铰接，另一端与运动机构5的连杆511或者辅助杆52铰接，而驱动电机23则可驱使曲柄22转动。本实施例中，驱动电机23与曲柄22之间通常还设置有减速机，两者之间通过减速机传递，使得曲柄22扩大力矩稳定转动，进而由曲柄22带动传动杆21做平面往复运动，且该平面往复运动的周期与抽油杆1的抽油周期保持同步，即当曲柄22完成一个旋转周期后，抽油杆1在竖直方向上往复移动一次，完成一个抽油过程。

进一步地，配重块机构4还包括有沿竖直方向设置的导向槽42，配重块41则通过轴承滑设于导向槽42内。本实施例中，导向槽42起到限位作用，从而使得配重块41在外力作用下只能沿竖直方向移动，而不会分解有水平方向上的移动，进而保证在驱动机构2的作用下，运动机构5的两个顶点只能相对支撑点在竖直方向上移动，抽油杆1在移动的过程中也不会产生水平方向上的偏移。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，包括用于驱使抽油杆竖直方向往复运动的驱动机构，其特征在于：还包括配重块机构、运动机构以及支撑架，所述配重块机构包括可沿竖直方向移动的配重块，所述运动机构包括四根连杆依次铰接围设形成的平行四边形铰接架以及与其中两根相互平行的所述连杆铰接且与另两根所述连杆平行的至少一根辅助杆，各所述辅助杆的几何中心均重合于所述平行四边形铰接架的几何中心，所述支撑架铰接支撑所述辅助杆于所述平行四边形铰接架的几何中心，位于所述平行四边形铰接架同一条对角线上的两个顶点分别与所述抽油杆以及所述配重块连接，所述驱动机构包括驱使两所述顶点相对支撑点竖直方向上下移动的传动杆。

2.如权利要求1所述的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，其特征在于：所述配重块相对于所述平行四边形铰接架的几何中心的力矩等于抽油杆相对于所述平行四边形铰接架的几何中心的力矩。

3.如权利要求1所述的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，其特征在于：所述传动杆与所述运动机构之间的连接点位于所述平行四边形铰接架的其中一所述连杆上或者其中一所述辅助杆上。

4.如权利要求3所述的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，其特征在于：所述传动杆连接至其中一所述辅助杆靠近所述配重块的一侧。

5.如权利要求1所述的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，其特征在于：所述辅助杆为两根，两根所述辅助杆相交于所述平行四边形铰接架的几何中心。

6.如权利要求1所述的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，其特征在于：位于所述平行四边形铰接架的同一对角线上的其中一所述顶点位于所述抽油杆的正上方且与之连接，另一所述顶点连接至所述配重块上。

7.如权利要求1所述的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，其特征在于：所述驱动机构还包括与所述传动杆一端铰接的曲柄以及驱使所述曲柄竖直方向转动的驱动电机，所述传动杆的另一端铰接至所述运动机构上。

8.如权利要求1所述的平行四边形框架全平衡长冲程抽油机，其特征在于：所述配重块机构还包括沿竖直方向设置的导向槽，所述配重块滑设于所述导向槽内。