CN110022028A - 一种抽油机电机无用功输出装置 - Google Patents

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张立军
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Abstract

本发明涉及石油开采领域，具体为实现避免抽油机电机倒发电现象且可输出电机无用功而设计的一种抽油机电机无用功输出装置。一种抽油机电机无用功输出装置主要由差动齿轮机构，超越离合器，支架及其他传动连接零件组成。在抽油杆重力作用下，超越离合器的单向传递作用，抽油机带轮上的扭矩并不会带动电机并使其超过同步转速，避免了“倒发电”现象发生。同时，电机所输出能量通过差动齿轮机构输出，供人再利用。本发明通过纯机械结构判断抽油机“倒发电”现象是否发生，可有效避免抽油机“倒发电”现象发生，对电机的无用功输出得到再利用，结构紧凑，稳定性好，特别适用于抽油机节能改造。

Description

一种抽油机电机无用功输出装置
技术领域
本发明涉及石油开采领域，具体为实现避免抽油机电机倒发电现象且可输出电机无用功而设计的一种抽油机电机无用功输出装置。
背景技术
在使用抽油机进行采油过程中，有时在在数千米的抽油杆柱作用下，抽油机的电机转速超过同步转速，发生“倒发电”现象。这不仅导致抽油机效率大大降低，而且使电网品质折损。针对该现象，已有人提出在电机输出轴和带轮之间安装超越离合器，使得动力传输仅是电机向抽油机供能的单向线路。具体而言，在抽油杆自重的作用下，与抽油机上安装的超越离合器上的带轮转速超过电机转速时，因为超越离合器的单向传递作用，带轮上的扭矩并不会带动电机并使其超过同步转速，避免了“倒发电”现象发生。但与此同时，在该阶段，电机所输出能量便是无用功，并未进行有效的利用，造成了能量浪费。
发明内容
本发明旨在解决背景技术中提到的问题，本发明提出了既可以避免抽油机“倒发电”现象发生，也可以对电机无用功利用的一种抽油机电机无用功输出装置，其采用的技术方案如下：
本发明的一种“倒发电”抽油机电机无用功再利用的装置，包括差动齿轮机构、超越离合器、支架及其他传动连接零件。
差动齿轮机构的具体结构是通过内齿轮-支架轴承，内齿轮固定于支架内壁，可相对转动。内齿轮与行星齿轮内啮合，行星齿轮与中心齿轮外啮合，从而组成差动齿轮系。其中，通过中心齿轮-电机轴键，中心齿轮从电机轴获得动力，而通过行星齿轮固定螺母，将行星齿轮与行星齿轮转动轴固定在一起。且差动齿轮机构中包含三个在圆周方向均匀布置的行星齿轮、行星齿轮轴。通过系杆支撑板轴承，将行星齿轮转动轴固定于系杆支撑板的系杆支撑板轴承固定孔中。动力输出轴通过焊接等固定方式与系杆支撑板固定在一起，且通过动力输出轴-支架盖轴承，动力输出轴固定在支架盖上，可相对转动。通过动力输出带轮-动力输出轴键、动力输出带轮固定螺母，将动力输出带轮固定在动力输出轴上，可随着动力输出轴转动，输出动力。
超越离合器的具体结构是通过超越离合器外圈-支架轴承，超越离合器外圈固定于支架内壁，可相对转动。通过超越离合器内圈-电机轴键，超越离合器内圈固定于电机轴上，且随电机轴转动。通过抽油机带轮固定螺钉穿过抽油机带轮通孔，与超越离合器外圈螺纹孔螺纹配合，将抽油机带轮与超越离合器外圈固连在一起。超越离合器弹簧两端分别连接着超越离合器棘爪和超越离合器内圈。
除上述的零件之间的配合关系之外，通过支架盖固定螺钉穿过支架盖通孔，与支架螺纹孔进行螺纹配合，将支架盖固定于支架上。支架通过支架底座固定孔将其固定。通过内齿轮-超越离合器外圈固定螺栓穿过内齿轮通孔、超越离合器外圈通孔，用内齿轮-超越离合器外圈固定螺母将其锁紧，从而使得超越离合器外圈和内齿轮固连在一起。
附图说明
图1：本发明的主视半剖图，
图2：本发明的俯视图，
图3：本发明的超越离合器主视图，
图4：本发明的差动齿轮机构主视图。
1.支架，1-1.支架底座固定孔，1-2.支架螺纹孔，2.抽油机皮带轮，2-1. 抽油机带轮通孔，3.电机轴，4.超越离合器内圈-电机轴键，5.超越离合器内圈，6.中心齿轮-电机轴键，7.中心齿轮，8.抽油机带轮固定螺钉，9.超越离合器棘爪，10.超越离合器外圈，10-1.超越离合器外圈螺纹孔，10-2.超越离合器外圈通孔，11.内齿轮，11-1.内齿轮通孔，12.内齿轮-超越离合器外圈固定螺母，13.内齿轮-超越离合器外圈固定螺栓，14.超越离合器外圈-支架轴承，15.内齿轮-支架轴承，16.支架盖固定螺钉，17.行星齿轮，18.行星齿轮固定螺母，19.系杆支撑板轴承，20.行星齿轮转动轴，21.支架盖，22.系杆支撑板，22-1，系杆支撑板轴承固定孔，23.动力输出轴-支架盖轴承，24. 动力输出带轮-动力输出轴键，25.动力输出带轮固定螺母，26.动力输出轴， 27.动力输出带轮，28.超越离合器弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
如图1-图4所示，本发明的一种抽油机电机无用功输出装置，包括差动齿轮机构、超越离合器、支架及其他传动连接零件。
差动齿轮机构的具体结构是通过内齿轮-支架轴承15，内齿轮11固定于支架1内壁，可相对转动。内齿轮11与行星齿轮17内啮合，行星齿轮17与中心齿轮7外啮合，从而组成差动齿轮系。其中，通过中心齿轮-电机轴键6，中心齿轮7从电机轴3获得动力，而通过行星齿轮固定螺母18，将行星齿轮 17与行星齿轮转动轴20固定在一起。且差动齿轮机构中包含三个在圆周均匀布置的行星齿轮17、行星齿轮轴20。通过系杆支撑板轴承19，将行星齿轮转动轴20固定于系杆支撑板22的系杆支撑板轴承固定孔22-1中。动力输出轴 26通过焊接等固定等方式与系杆支撑板22固定在一起，且通过动力输出轴- 支架盖轴承23，动力输出轴26固定在支架盖21上，可相对转动。通过动力输出带轮-动力输出轴键24、动力输出带轮固定螺母25，将动力输出带轮27 固定在动力输出轴26上，且随着动力输出轴26转动，输出动力。
超越离合器的具体结构是通过超越离合器外圈-支架轴承14，超越离合器外圈10固定于支架1内壁，可相对转动。通过超越离合器内圈-电机轴键4，超越离合器内圈5固定于电机轴3上，且随电机轴3转动。通过抽油机带轮固定螺钉8穿过抽油机带轮通孔2-1，与超越离合器外圈螺纹孔10-1螺纹配合，将抽油机带轮2与超越离合器外圈10固连在一起。超越离合器弹簧28 两端分别连接着超越离合器棘爪9和超越离合器内圈5。
除上述的零件之间的配合关系之外，通过圆周方向均布的4个支架盖固定螺钉16穿过支架盖通孔21-1，与支架螺纹孔1-2进行螺纹配合，将支架盖 21固定于支架1上。支架1通过在平面四角分布的支架底座固定孔1-1固定。通过内齿轮-超越离合器外圈固定螺栓13穿过内齿轮通孔11-1、超越离合器外圈通孔10-2，用内齿轮-超越离合器外圈固定螺母12将其锁紧，从而使得超越离合器外圈10和内齿轮11固连在一起。
本发明的工作原理是：
在抽油机正常工作状态下，电机轴3带动超越离合器内圈5转动，并带动超越离合器棘爪9转动,从而使得与超越离合器棘爪9咬合的超越离合器外圈10转动，故与超越离合器外圈10固连的抽油机皮带轮2转动，带动抽油机工作。与此同时，电机轴3带动中心齿轮7转动，转动的超越离合器外圈 10带动内齿轮11转动，通过上述传动关系，易知中心齿轮7与内齿轮11的转速相同，由差动齿轮系的运动性质知，此时行星齿轮17绕行星齿轮转动轴 20做定轴转动，系杆支撑板22和动力输出轴26并未发生转动，故动力输出带轮27静止，无动力输出。
在抽油机处于倒发电状态下，电机轴3带动超越离合器内圈5转动，但是由于抽油机的抽油杆的作用，抽油机皮带轮2受到相应作用力，使得抽油机皮带轮2和与其固连的超越离合器外圈10的转速超过超越离合器内圈5的转速，故超越离合器外圈5会挤压超越离合器棘爪9，使得超越离合器弹簧 28挤压收缩，使得超越离合器棘爪9脱离超越离合器外圈5的咬合，导致超越离合器内圈5的转速与电机轴3转速一致，而超越离合器外圈10的转速与抽油机皮带轮2转速一致，且高于电机轴3转速。与此同时，电机轴3带动中心齿轮7转动，超越离合器外圈10带动内齿轮11转动，通过上述描述可知，内齿轮11转速高于中心齿轮7的转速。由差动齿轮系的运动性质可知，此时行星齿轮17既绕行星齿轮转动轴20做定轴转动，也绕动力输出轴26公转，从而带动行星齿轮转动轴20、系杆支撑板22和动力输出轴26发生转动，故与动力输出轴26固连的动力输出带轮27发生转动，将电机无用功输出。

Claims (6)

1.一种抽油机电机无用功输出装置，其特征在于：包括差动齿轮机构，超越离合器，支架及其他传动连接零件。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机电机无用功输出装置，其特征在于：在差动齿轮机构中的内齿轮、超越离合器外圈上打通孔，通过螺栓将内齿轮与超越离合器外圈固连一起。
3.根据权利要求1所述的一种抽油机电机无用功输出装置，其特征在于：电机轴上铣两个键槽，通过两个键，使电机轴与差动齿轮机构中的中心齿轮、超越离合器内圈固连。
4.根据权利要求1所述的一种抽油机电机无用功输出装置，其特征在于：在支架盖上有通孔，支架上有螺纹孔，通过螺钉将支架盖与支架固连在一起。
5.根据权利要求1所述的一种抽油机电机无用功输出装置，其特征在于：在超越离合器外圈上有螺纹孔，在抽油机带轮上有通孔，通过螺钉将抽油机带轮与超越离合器外圈固连在一起。
6.根据权利要求1所述的一种抽油机电机无用功输出装置，其特征在于：分别通过轴承，将差动齿轮机构的内齿轮、超越离合器内圈固定于支架内壁。
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