CN105114042B - 长冲程动平衡式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种长冲程动平衡式抽油机，包括塔架，游梁中部通过轴承与塔架连接，游梁一端设有驴头，游梁另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与由驱动装置驱动旋转的曲柄铰接，在游梁靠近连杆的一端与三角摆架的下顶点铰接，三角摆架的上顶点与扇形转轮的轴枢接，三角摆架的侧顶点通过摇杆与塔架连接；扇形转轮靠近边缘的位置通过拉杆与塔架连接；悬绳一端与扇形转轮的边缘固定连接，并部分绕过扇形转轮，然后绕过驴头后悬垂。本发明通过设置的兼作为配重的扇形转轮、三角摆架和拉杆组合的结构，能够进一步增加冲程，且利用兼作为配重的扇形转轮的转动使重心的变化更为显著，在能够增加动态调节效果的前提下，能够减轻整个游梁承载的重量。

Description

长冲程动平衡式抽油机

技术领域

本发明涉及抽油机领域，特别是一种长冲程动平衡式抽油机。

背景技术

长冲程抽油机按结构可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机两大类。目前的无游梁式长冲程抽油机主要有塔式抽油机和液压式抽油机，无游梁式长冲程抽油机在增大冲程方面都取得了良好的效果，但都存在一些缺点：塔式抽油机换向机构可靠性不高，液压抽油机生产维护费用较高、效率低。所以它们的推广受到限制。

现有的游梁式长冲程抽油机也存在许多缺点：采用增大游梁摆角的长冲程抽油机往往受力情况不佳；连杆驴头式长冲程抽油机附加杆件在游梁前臂一侧，导致平衡重加大，缩短了相关轴承的使用寿命；采用动滑轮的长冲程抽油机，其钢丝绳的使用寿命一般很短。

中国专利文献CN201381839Y公开了一种后置三角摆架式长冲程抽油机，通过一后置的三角摆架实现长冲程，提高了泵效，存在的问题是，冲程仍不够长，并需要增加额外的配重来进行平衡。

中国专利文献CN 204511396 U公开了一种后置层叠式拉杆长冲程抽油机，通过设置的前三角摆架式拉杆（17）和后三角摆架式拉杆（18）的组合结构，进一步延长了冲程，但是前三角摆架式拉杆（17）与钢丝绳（9）接触的位置，钢丝绳集中在该位置反复的弯折变形，容易使钢丝绳产生疲劳破坏，缩短了钢丝绳的使用寿命。而且也需要增加额外的配重来进行平衡。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种长冲程动平衡式抽油机，能够使抽油杆获得更长的行程，提高泵效，且能够实现游梁动态平衡，悬绳的受力方式合理，不会出现局部金属疲劳的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种长冲程动平衡式抽油机，包括塔架，游梁中部通过轴承与塔架连接，游梁一端设有驴头，游梁另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与由驱动装置驱动旋转的曲柄铰接，在游梁靠近连杆的一端与三角摆架的下顶点铰接，三角摆架的上顶点与扇形转轮的轴枢接，三角摆架的侧顶点通过摇杆与塔架连接；

扇形转轮靠近边缘的位置通过拉杆与塔架连接；

悬绳一端与扇形转轮的边缘固定连接，并部分绕过扇形转轮，然后绕过驴头后悬垂。

在驴头的顶部设有滑轮，悬绳绕过滑轮。

在驴头的工作弧面设有多个滚柱，悬绳绕过滚柱。

所述的游梁为弯游梁。

游梁的底部与三角摆架的下顶点铰接。

在扇形转轮靠近边缘的位置沿着圆周设有多个连接孔，拉杆的一端与其中一个连接孔铰接，拉杆的另一端在塔架与游梁连接的位置与塔架铰接。

拉杆位于摇杆的上方，拉杆与塔架的铰接点位于摇杆与塔架的铰接点上方。

拉杆与水平面的夹角为第一夹角，摇杆与水平面的夹角为第二夹角，第一夹角小于第二夹角。

所述的悬绳为钢带或扁平钢丝绳。

在扇形转轮靠近边缘的位置还设有活动配重。

本发明提供的一种长冲程动平衡式抽油机，通过设置的兼作为配重的扇形转轮、三角摆架和拉杆组合的结构，能够克服现有技术中的缺陷，在现有技术的基础上进一步增加冲程，且利用兼作为配重的扇形转轮，还能够实现游梁的动态平衡。

扇形转轮通过采用扇形的结构，通过拉杆实现的自转运动，扇形转轮的转动使重心的变化更为显著，在能够增加动态调节效果的前提下，还能够减轻整个游梁承载的重量，减少游梁支点轴承的负荷。

具体为：在下冲程的过程中，扇形转轮的重心相对游梁支点的水平距离，即力臂长度逐渐变小，扇形转轮升高，存储势能，让电机减少做负功的比例。在上冲程的过程中，平衡滑轮相对游梁支点的力臂长度逐渐变大，下冲程过程中积蓄的势能被利用，用于提升悬点载荷，例如抽油杆。由此结构能够让上冲程和下冲程过程中的运动保持平衡，力矩变化保持一致；优化的平衡效果，可以有效的减小净扭矩，最终达到减小装机的功率、节约成本的目标。同时，扇形转轮相对游梁向后移动以及扇形转轮自身的转动驱使悬绳，本例中优选钢带缠绕在扇形转轮上，进一步使抽油机的冲程大幅度增加，提高泵效，增大抽油杆每次工作时的抽油量，进而提高抽油机的工作效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的立体结构示意图。

图中：电机1，皮带2，减速器3，曲柄4，塔架5，悬绳6，滚柱7，驴头8，滑轮9，游梁10，拉杆11，摇杆12，上顶点121，侧顶点122，下顶点123，扇形转轮13，连接孔131，三角摆架14，连杆15，悬绳器16，抽油杆17，活动配重18，第一夹角a，第二夹角b。

具体实施方式

如图1、2中，一种长冲程动平衡式抽油机，包括塔架5，游梁10中部通过轴承与塔架5连接，游梁10一端设有驴头8，游梁10另一端与连杆15的一端铰接，连杆15的另一端与由驱动装置驱动旋转的曲柄4铰接，具体为：电机1通过皮带2与减速器3的输入连接，减速器3的输出与曲柄4连接。

在游梁10靠近连杆15的一端与三角摆架14的下顶点123铰接，三角摆架14的上顶点与扇形转轮13的轴枢接，三角摆架14的侧顶点122通过摇杆12与塔架5连接；扇形转轮13的重心位于游梁10远离驴头8的一端。

扇形转轮13靠近边缘的位置通过拉杆11与塔架5连接；即三角摆架14带动扇形转轮13摆动的同时，扇形转轮13能够在拉杆11的拉动下以扇形转轮13的轴为圆心旋转。

扇形转轮13通过采用扇形的结构，通过拉杆实现的自转运动，扇形转轮的转动使重心的变化更为显著，在能够增加动态调节平衡效果的前提下，还能够减轻整个游梁承载的重量，减少游梁支点轴承的负荷。

悬绳6一端与扇形转轮13的边缘固定连接，并部分绕过扇形转轮13，然后绕过驴头8后悬垂，然后与悬绳器16连接，悬绳器16与抽油杆17连接。在扇形转轮13自动运动的过程中，悬绳6被绕在扇形转轮13上或者从扇形转轮13上被释放，从而实现在摆动之外额外增加冲程。

使用时，电机1的高速转动经皮带2及减速器3减速后，使减速器输出轴获得低速转动，本例中的减速器3采用齿轮减速器。与减速器输出轴固连的曲柄4又通过连杆15带动游梁10作往复摆动，游梁10的往复摆动、三角架14的推动和摇杆12拉动的共同作用使扇形转轮13往复移动。

当驴头8向下运动时，铰接在塔架5上的拉杆11拉动着扇形转轮13逐渐向驴头8的方向位移，因此扇形转轮13相对平衡点，即游梁10支点的位置，产生的力矩不断减小，电机1消耗的功率也相应逐渐减小，从而改善了电机功率负载曲线峰值。当驴头8向上运动时，与游梁10和摇杆12连接的三角架14带动扇形转轮13逐渐向远离驴头8的方向移动。一方面，拉杆11拉动着扇形转轮转动的过程中驱使悬绳6绕在扇形转轮上，使得抽油机中抽油杆17的冲程大大增加；另一方面，扇形转轮13相对游梁10的支点产生的力矩不断增大，有效的减少了净扭矩，最终减小了电机1的输出功率，达到了节约成本的目的。

优选的方案如图1、2中，在驴头8的顶部设有滑轮9，悬绳6绕过滑轮9。优选的方案如图1、2中，在驴头8的工作弧面设有多个滚柱7，悬绳6绕过滚柱7。

本例中的结构，增大抽油杆17的冲程，使悬绳6与驴头8的顶部之间，悬绳6与驴头8的工作弧面之间存在滑动摩擦，由上述优选的结构，使悬绳6与驴头8之间的摩擦转化为滚动摩擦，从而延长悬绳6的使用寿命。

优选的方案如图1、2中，所述的游梁10为弯游梁。由此结构，利于实现动态平衡。

优选的方案如图1、2中，游梁10的底部与三角摆架14的下顶点123铰接。

优选的方案如图1、2中，在扇形转轮13靠近边缘的位置沿着圆周设有多个连接孔131，拉杆11的一端与其中一个连接孔131铰接，拉杆11的另一端在塔架5与游梁10连接的位置与塔架5铰接。由此结构，便于调节扇形转轮13的转角，进而调节抽油杆17的冲程。进一步优选的方案中，在扇形转轮13靠近边缘的位置还设有活动配重18。由此结构，除了摆动中能够调节游梁10的动态平衡，通过拉杆11带动扇形转轮13的转动过程中，也能够进一步微调游梁10的动态平衡，进一步减少净扭矩，减小电机1的输出功率。

优选的方案如图1、2中，拉杆11位于摇杆12的上方。拉杆11与水平面的夹角为第一夹角a，摇杆12与水平面的夹角为第二夹角b，第一夹角a小于第二夹角b。由此结构，使扇形转轮13的摆动幅度和扇形转轮13的转角能够达到最佳的配合。在增加抽油杆17冲程的同时，能够实现游梁10的动态平衡。

所述的悬绳6为钢带或扁平钢丝绳。虽然本发明中的悬绳6，不存在局部集中反复变形，但是本发明的结构仍需要在悬绳6与扇形转轮13和滑轮9接触的位置，仍存在较为平缓的反复弯折变形，采用传统的悬绳6，在弯折变形过程中，内圈与外圈的弯折半径存在差异，悬绳6的直径越大，则这种差异越大，从而容易使悬绳6因为金属疲劳和每股钢丝之间的微摩擦而损坏，缩短了悬绳6的使用寿命。而采用钢带或扁平钢丝绳则能够在不用增加悬绳6强度的前提下，减少悬绳6的金属疲劳，延长悬绳6的使用寿命。在本例中，悬绳6过驴头8的工作面之后经过转接器，将钢带或扁平钢丝绳转接成横截面为圆形的钢丝绳之后再与悬绳器16连接，转接器在图中未示出。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种长冲程动平衡式抽油机，包括塔架（5），游梁（10）中部通过轴承与塔架（5）连接，游梁（10）一端设有驴头（8），游梁（10）另一端与连杆（15）的一端铰接，连杆（15）的另一端与由驱动装置驱动旋转的曲柄（4）铰接，其特征是：在游梁（10）靠近连杆（15）的一端与三角摆架（14）的下顶点（123）铰接，三角摆架（14）的上顶点与扇形转轮（13）的轴枢接，三角摆架（14）的侧顶点（122）通过摇杆（12）与塔架（5）连接；

扇形转轮（13）靠近边缘的位置通过拉杆（11）与塔架（5）连接；

在扇形转轮（13）靠近边缘的位置沿着圆周设有多个连接孔（131），拉杆（11）的一端与其中一个连接孔（131）铰接，拉杆（11）的另一端在塔架（5）与游梁（10）连接的位置与塔架（5）铰接；

拉杆（11）位于摇杆（12）的上方，拉杆（11）与塔架（5）的铰接点位于摇杆（12）与塔架（5）的铰接点上方；

悬绳（6）一端与扇形转轮（13）的边缘固定连接，并部分绕过扇形转轮（13），然后绕过驴头（8）后悬垂。

2.根据权利要求1所述的一种长冲程动平衡式抽油机，其特征是：在驴头（8）的顶部设有滑轮（9），悬绳（6）绕过滑轮（9）。

3.根据权利要求1所述的一种长冲程动平衡式抽油机，其特征是：在驴头（8）的工作弧面设有多个滚柱（7），悬绳（6）绕过滚柱（7）。

4.根据权利要求1所述的一种长冲程动平衡式抽油机，其特征是：所述的游梁（10）为弯游梁。

5.根据权利要求1或4所述的一种长冲程动平衡式抽油机，其特征是：游梁（10）的底部与三角摆架（14）的下顶点（123）铰接。

6.根据权利要求1所述的一种长冲程动平衡式抽油机，其特征是：拉杆（11）与水平面的夹角为第一夹角（a），摇杆（12）与水平面的夹角为第二夹角（b），第一夹角（a）小于第二夹角（b）。

7.根据权利要求1所述的一种长冲程动平衡式抽油机，其特征是：所述的悬绳（6）为钢带或扁平钢丝绳。

8.根据权利要求1所述的一种长冲程动平衡式抽油机，其特征是：在扇形转轮（13）靠近边缘的位置还设有活动配重（18）。