CN1081236A - 链条式长冲程抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明属石油开采设备，是继现有链条抽油机之 后的新一代链条式长冲程抽油机。本发明采用了双 悬索、双平衡柔索和无惯性负荷的配重平衡结构，设 有导向缓冲装置和缓冲调心联轴器。使本抽油机具 有力系布置更加巧妙、结构更趋合理、复杂系数降低、 更可靠耐用、节能效果显著等特点，在稠油、高凝油、 深层油和丛式井开采生产中具有独特的优势。

Description

本发明属石油开采设备。

中国专利局公布了一种申请号为86102979的链条抽油机，其结构由五部分组成：

（1）传动部分：包括电机、皮带轮、减速器和联轴器。

（2）换向部分：包括主动链轮、上链轮、轨迹链条、主轴销、特殊链节、滑块和往返架等。

（3）平衡部分：包括平衡链条、平衡链轮、平衡柱塞、平衡缸、储能气包、油泵和空气压缩机等。

（4）悬挂部分：包括悬绳器、钢丝绳和滑轮。

（5）机架：包括底座、减速器底座和机架体。

它的传动原理如下：电动机通过皮带传动、减速器减速后，驱动主动链轮旋转，轨迹链条就在垂直布置的主动链轮和上链轮之间运转，在轨迹链条上有一个特殊链节，它通过主轴销、滑块带动往返架。当轨迹链条作环形运动时，往返架便沿着轨道上下往复运动、往返架上端中点位置连有钢丝绳，它通过滑轮后与悬绳器相连，悬绳器与抽油光杆相连。往返架的上、下垂直的往复运动就使光杆实现了上、下冲程。往返架下端中点位置连有一挂平衡链条，平衡链轮连接气动平衡系统，以实现抽油机的平衡。这种抽油机具有长冲程、低冲次、效率高、负荷能力大、节能等优点。但是，它结构复杂系数高、往返架存在着垂直于轨迹链条传动平面的翻倒力矩、气平衡部分故障率高、联轴器不能调心、换向冲击大、负荷中心在机架外、稳定性差、维修工作量大等问题，已影响到该机的生存和发展。

本发明的目的在于：降低结构复杂系数，提高可靠度。

本发明的另一目的是：消除往返架在与轨迹链条传动平面相垂直方向上的翻倒力矩，改善轨迹链条、导轨、滚轮受力状况，消除往返架在该方向上的换向冲击。

本发明的另一目的是：提高平衡可靠性能和平衡效果。

本发明的另一目的是：设计一种既能调心，又能减振的联轴器。

本发明的另一目的是：减小往返架与导轨间的换向冲击。

本发明的另一目的是：提高整机稳定性能。

本发明的目的是这样达到的：在往返架上连有两条悬索和两条平衡柔索，悬索和平衡柔索的另一端分别与光杆连接件和配重连接件或气平衡连接件相连;往返架体上具有悬索和平衡柔索的悬式连接臂;配重装置设有缓冲机构;在往返架的四个角上设有导向缓冲装置;在减速器与主动链轮之间装有以弹性销连接的齿轮式联轴器;在机架的上端设有与机架相铰的可水平旋转0～180°的天车轮支架。

以下结合附图对本发明链条式长冲程抽油机进行详细说明

附图1是本发明链条式长冲程抽油机结构图。

附图2是现有链条抽油机往返架受力分析图。

附图3是本发明往返架的受力分析图。

附图4是本发明配重筐结构图。

附图5、6是本发明导向缓冲装置结构图。

附图7是本发明联轴器结构图。

附图8是本发明光杆连接件结构图。

附图9是本发明配重连接件结构图。

现有技术链条抽油机往返架受力分析如附图2，在与轨迹链条传动平面（或往返架）垂直的方向上，轨迹链条力P_键与悬绳力P_悬、平衡链条力P_平和往返架自重Q_往之间呈一悬臂，因而产生一翻倒力矩。该力矩使特殊链节附近轨迹链条的链板受一弯矩，造成轨迹链条频繁断脱。该力矩使往返架通过滚轮给导轨一侧向力P_轨侧，且上、下冲程的P_轨侧方向相反，因而导轨侧面磨损严重、换向冲击大。

本发明的解决方案是：如附图1和附图3所示，在往返架上设有悬式连接臂，该连接臂可以与往返架为一体，也可分体用连接件连为一体。往返架通过连接臂连着两条悬索和两条平衡柔索。两悬索的另一端经过天车轮、通过光杆连接件与光杆相连，从而实现抽油杆的上、下往复运动。当抽油机为配重平衡时，两平衡柔索的另一端绕过固定在机架上的下、上定滑轮、通过配重连接件与配重筐相连，实现抽油机的配重平衡。当抽油机采用气平衡时，两平衡柔索的另一端也可绕过与倒置的气动柱塞或气动缸相连的动滑轮、通过气平衡连接件与机架相连，从而实现抽油机的气动平衡。两条悬索和两条平衡柔索与往返架的连接点均在轨迹链条组成的环形两侧，并且这四个连接点均在轨迹链条的传动平面上。当考虑往返架的重量时，平衡柔索与往返架的连接点，也可在远离往返架的方向上并与轨迹链条传动平面稍偏离一定距离的平行平面上，这样可消除往返架在垂直于轨迹链条传动平面方向上的翻倒力矩使P_轨侧为零。从而达到改善整机受力状况、提高轨迹链条寿命、减小换向冲击和导轨磨损的目的。

现有技术链条抽油机，气平衡系统故障率高、结构复杂、维修工作量大、漏气严重，所以常发生失平衡的现象。目前一些抽油机采用的配重平衡不能消除平衡重换向时的惯性负荷，造成换向冲击大、平衡力不均匀，因而节能效果差。本发明的解决方案是：如附图4所示，采用具有缓冲机构的配重平衡。配重装置包括：配重筐、配重块和缓冲机构。缓冲机构由上阻挡器、下阻挡器、弹簧、压板、上支撑件、下支撑件和导向器组成。弹簧装于配重筐中的导向器上，也可直接装在与配重筐一体的导向孔中。上、下压板分别与上、下支撑件连为一体，并分别装在弹簧的上方和下方。上、下阻挡器分别连接在机架的上、下部位，其连接位置可上、下调节。当配重筐向上运动至上部时，上支撑件被上阻挡器所阻挡后，配重筐继续上行，上支撑件便通过上压板压缩弹簧，配重筐开始下行便又释放弹簧。同理，当配重筐运动到下部时，下支撑件被下阻挡器所阻挡后，配重筐继续下行，下支撑件便通过下压板压缩弹簧，从而实现配重的换向缓冲，消除了因配重换向惯性给平衡柔索的附加惯性负荷，使平衡柔索受力均匀，因而减速器输出力矩也均匀，所以可节约能耗。该平衡装置的缓冲机构实现了配重平衡等效于气平衡，且比气平衡结构简单，可靠易修。

本发明也可采用气动平衡，与往返架相连的两条平衡柔索的另一端绕过与气动柱塞或气动缸相连的动滑轮，通过气平衡连接件与机架相连，实现抽油机的气动平衡。

为减小往返架换向时对导轨的冲击，在往返架上设置了四个导向缓冲装置。如附图5，滚轮铰接于滚轮支架上，滚轮支架的一端与往返架相铰接，另一端与弹簧压帽螺纹连接，弹簧压帽内顶面压在通过支座或直接座于往返架上的弹簧上。附图6是导向缓冲装置的另一方案;滚轮支架的一端与往返架相铰接，弹簧压帽与往返架螺纹连接，将弹簧压在滚轮支架上。当旋转弹簧压帽压缩弹簧时，弹簧力通过支架使滚轮靠在导轨上，因而，往返架的换向冲击由弹簧吸收，不会直接传于导轨上。该装置结构简单，弹簧更换方便。

附图7是靠弹性销连接的齿轮式联轴器，它装于减速器与主动链轮之间。减速器输出力矩先后通过具有鼓形齿的左外齿轴套、左内齿圈，左弹性销、外套、右弹性销、右内齿圈传给具有鼓形齿的右外齿轴套，从而实现两轴的弹性连接及径向和角向位移的调节。该联轴器缓冲效果好、角向和径向调节范围大。

附图8的光杆连接件由上、下滑轮、轮架、销轴、转换接头、上、下柔性件和悬绳器组成。上、下滑轮通过销轴连接在轮架上，上柔性件绕过上滑轮，两端分别与转换接头相连，下柔性件绕过下滑轮，两端与悬绳器相连。转换接头实现悬索与上柔性件绕行方向的转换。该技术方案可消除两悬索由于伸长量不同产生的受力不均的问题。当一根悬索断脱时，方向转换接头被下滑轮和其上方的轮架连接件所阻挡，防止了因一根悬索断脱后另一根也抽出而失去负荷造成的整机事故。

附图9是配重连接件，它包括转换接头，柔性件、滑轮、支架、销轴，滑轮通过销轴铰接于支架上，支架连接于配重筐上，柔性件绕过滑轮，两端分别与转换接头相连，当其中一根平衡柔索断脱时，滑轮和配重筐将转换接头卡住，从而防止任一根平衡柔索断脱后造成的配重下落事故的发生

气平衡连接件与配重连接件不同的是支架与机架相连，其他结构相同。

光杆连接件、配重连接件和气平衡连接件的转换接头上端与悬索或平衡柔索相连，下端与柔性件相连，悬索、平衡柔索与柔性件的缠绕方向为0～180°。

光杆连接件、配重连接件和气平衡连接件还可以是一连杆或连板转换机构;它包括横件，竖件和销轴，竖件上端在横件的中间铰接点（中间铰接点可为一个或多个）与横件铰接，下端与悬绳器或配重筐或机架相铰接，横件两端与悬索或平衡柔索相铰接。

机架上端伸出机架部分的天车轮支架，与机架铰接。该支架可为整体式或分体式。当支架为一整体时，可向机架的一侧水平旋转0～180°，当支架为分体时，可分别向机架两侧水平旋转0～180°。这样可以为作业机提、下油管和抽油杆时，让出更大的安全操作空间。

悬索、平衡柔索和柔性件为链条或胶带。

本发明抽油机的结构易于实现负荷中心在机架以内，而且换向冲击大幅度减小，所以整体稳定性好。

本发明的链条式长冲程抽油机力系布局合理、悬点运动匀速、抽油效率高、耗能低、结构简单、维修工作量小。它适用于稠油、高凝油、深层油和丛式井的开采。

以下结合附图说明本发明的实施例：

按照上述技术方案可设计一悬点负荷能力为140kN，冲程6m，采用配重平衡方式的链条式抽油机。

电动机1和减速器底座均与机架10的底座相连、减速器5装于减速器底座上，主、从动链轮29、11、上、下平衡链轮12、13、33、34和上、下阻挡器23、32均固定于机架上。电动机1先后通过小胶带轮2、胶带3、大胶带轮4、减速器5、联轴器6驱动主动链轮29旋转，从而在主、从动链轮29、11间形成一闭合轨迹的链传动。与轨迹链条9的任一节相连的特殊链销7插入能在往返架37的两滑杆35上左右滑动的滑块36，带动往返架37沿轨道8、38上下往返运动。往返架37上部、轨迹链条9组成的环形两侧连着两条对称分布的悬索14、15，这两条悬索与往返架37的连接点均在轨迹链条9的传动平面上。两悬索14、15分别经过机架顶部的天车轮17、21和16、10、通过光杆连接件22与光杆24相连，从而实现悬点的上、下冲程。往返架37的下部、轨迹链条9组成的环形两侧连着两条对称分布的平衡柔索30、31，两平衡柔索30、31与往返架37的连接点均在远离往返架体的方向上与轨迹链条的传动平面稍偏离一距离的平行平面上。两平衡柔索的另一端分别先后经过下、上定滑轮34、13、和33、12通过配重连接件25与配重筐27相连，实现抽油机的平衡。两悬索14、15和两平衡柔索30、31的缠绕方向均与轨迹链条9的传动平面相垂直。

配重筐中装有若干个配重块43、弹簧42、上、下压板41、44、上支撑件26和下支撑件28。一组或多组弹簧42装于配重筐的导向孔中，弹簧的压缩行程大于或等于主、从动链轮29、11的半径，上下压板41、44与上下支撑件26、28为一体，并分别装在弹簧42的上方和下方。当配重筐27向上运动至距上极限位置为主、从动链轮29、11的半径时，上支撑件26与上阻挡器23相接触，配重筐27继续上行，上支撑件便压缩弹簧42，配重筐27到达上极限位置开始下行时，则释放弹簧42。同理，配重筐27运行至下极限位置前后，下支撑件28与下阻挡器32相接触，从而压缩和释放弹簧42。在机架10内设有垂直布置的两条限位导轨，它与配重筐间留有一定间隙，当配重筐上下运动且不摆动时与限位导轨不相接触，反之，若配重筐摆动时便与限位导轨接触，从而限制配重筐有较大摆动。

往返架37的上两个角上设有附图5的上导向缓冲装置39;滚轮48铰接于滚轮支架47上，滚轮支架47的一端与往返架37相铰接，另一端与弹簧压帽45螺纹连接，弹簧压帽45内顶面压在座于往返架37体内的弹簧46上。往返架37下方的两个角上设有附图6所示的下导向缓冲装置40;滚轮48、支架51和往返架37的连接同上导向缓冲装置39，所不同的是：弹簧50装于往返架的通孔中，下端座在滚轮支架51的另一端上，上端与弹簧压帽49内顶面接触，弹簧压帽49与往返架37为外螺纹连接。

弹性调心联轴器6的外齿轴套52套在减速器输出轴上，其外齿与左内齿圈53的内齿相啮合，左右弹性销55、58装在左右内齿圈53、59分别和外套56所形成的通孔中，右内齿圈59的内齿与右外齿轴套60的外齿相啮合，右外齿轴套60套在主动链轮轴上。左右挡板54、57固定在外套56的两端，用于防止弹性销55、58脱出。

如附图8，与两悬索相连的光杆连接件22的上柔性件65绕过上滑轮67、68，两端分别与转换接头66、69相连。下柔性件62绕过下滑轮63，两端与悬绳器61相连，悬绳器61与光杆24相连，转换接头66、69使悬索14、15与柔性件65的缠绕方向相垂直地连在一起。

附图9为配重连接件25：滑轮71、75通过销轴连接于支架70、76上，支架70、76连接于配重筐27上，柔性件72绕过滑轮71、76，两端与转换接头73、74相连。转换接头73、74使平衡柔索30、31和柔性件72缠绕方向相垂直地连在一起。

光杆24的正上方设有伸出机架10的两个天车轮支架18、19，每个支架上装一个天车轮20或21，每个支架两侧均与机架10相铰接。当油井作业时，将每个支架内侧的铰接轴抽出，绕外侧铰接轴分别向机架两侧水平旋转90°～180°。

悬索14、15、平衡柔索30、31和柔性件65、62、72均采用套筒滚子链条或板式链条。

本发明链条式长冲程抽油机可广泛应用于各种抽油井上，尤其在深抽、大排量、稠油开采井上最能发挥其优越性。它的特点还在于比同型游梁抽油机省电30%以上，节约钢材60%，同时还具有重量轻，运输方便，占地面积小等特点，是一种新式节能型采油设备。

Claims (15)

1、一种链条式长冲程抽油机，包括：传动系统、换向系统、平衡系统、悬挂系统和机架，其特征在于：

a、往返架上连有两条悬索和两条平衡柔索，悬索和平衡柔索的另一端分别与光杆连接件和配重连接件或气平衡连接件相连；

b、往返架体上具有连接悬索和平衡柔索的悬式连接臂；

c、配重装置设有缓冲机构，包括：弹簧、上、下压板、上、下支撑件、导向器和上、下阻挡器；

d、减速器与主动链轮之间的联轴器为以弹性销连接的齿轮式结构；

e、往返架上设有导向缓冲装置，它由滚轮、滚轮支架、弹簧、弹簧压帽和弹簧支座组成；

f、机架上端设有与机架相铰接的、可水平旋转0～180°的天车轮支架。

2、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于两条悬索的一端连接于往返架的悬式连接臂上，并处在轨迹链条组成的环形两侧，另一端绕过天车轮与光杆连接件相连。

3、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于两条平衡柔索一端连接于往返架的悬式连接臂上，并处在轨迹链条组成的环形两侧，另一端绕过下、上定滑轮与配重连接件相连或绕过与气平衡系统相连的动滑轮并通过气平衡连接件与机架相连。

4、根据权利要求1或2或3所述的抽油机，其特征在于往返架的悬式连接臂与往返架为一体或用连接件连为一体，与悬索和平衡柔索的连接点在偏离轨迹链条的传动平面一距离的平行平面上或在轨迹链条的传动平面上。

5、根据权利要求1所述的抽油机其特征在于所说的缓冲机构其导向器装有弹簧，并装于配重筐中。

6、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于所说的缓冲机构的上、下支撑件与上、下压板连为一体，其压板分别装在弹簧的上方和下方，在配重筐上、下运行时与上、下阻挡器相接触，并能与配重筐发生相对运动。

7、根据权利要求1或6所述的抽油机，其特征在于缓冲机构的上、下阻挡器分别连接于机架的上、下部位，其连接位置可以调节，并在配重筐运行至上、下部时，分别与上、下支撑件相接触。

8、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于导向缓冲装置的滚轮铰接于滚轮支架上，滚轮支架的一端与往返架体相铰接，另一端可与弹簧压帽螺纹连接，弹簧压帽将弹簧压在往返架体上，弹簧压帽也可与往返架螺纹连接，将弹簧压在滚轮支架上。

9、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于光杆连接件由上、下滑轮、轮架、销轴、转换接头、上、下柔性件和悬绳器组成，上、下滑轮通过销轴连接在轮架上，上柔性件与转换接头相连，下柔性件与悬绳器相连。

10、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于配重连接件包括：转换接头、柔性件、滑轮、支架、销轴，滑轮与支架铰接，支架与配重筐相连，柔性件绕过滑轮与转换接头相连。

11、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于气平衡连接件包括：滑轮、支架、转换接头、柔性件和销轴，滑轮通过销轴与支架铰接，支架与机架相连，其位置上下可调，柔性件绕过滑轮与转换接头相连。

12、根据权利要求1或9或10所述的抽油机，其特征在于所说的转换接头上端与悬索或平衡柔索相连，下端与柔性件相连，悬索、平衡柔索与柔性件的缠绕方向为0～180°。

13、根据权利要求1所述的的油机，其特征在于联轴器的内齿圈和外套之间装有弹性销。

14、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于天车轮前支架装在机架上端，并与机架铰接，可向机架的一侧或两侧水平旋转0～180°。

15、根据权利要求1所述的抽油机，其特征在于所说的光杆连接件、配重连接件和气平衡连接件也可是连杆或连板转换机构，它包括：横件、竖件和销轴，横件上设有铰接点、竖件上端在横件中间铰接点与横件相铰接，下端与悬绳器或配重筐或机架相连，横件两端与悬索或平衡柔索相铰接。

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