CN110388194A - 一种重力驱动游梁式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种重力驱动游梁式抽油机。一种重力驱动游梁式抽油机，包括驴头、游梁、支架和底座，游梁通过一游梁支撑座连接支架，支架连接底座，游梁的右端设置配重组件、左端设置驴头，驴头通过钢丝绳连接抽油杆，游梁绕着其与游梁支撑座的连接点转动后作往复摆臂动作，游梁上设有缓冲装置，缓冲装置的上端连接游梁、下端连接底座，缓冲装置位于驴头和游梁支撑座之间。由于采用上述技术方案，本发明在抽油机的钢丝绳断裂时，将游梁两侧的重力平衡迅速恢复，防止因单边受力而导致抽油机整体倾覆而发生安全事故，在正常工作对抽油机的整体机械结构和电气结构起到避震的保护作用。

Description

一种重力驱动游梁式抽油机

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，具体涉及一种重力驱动游梁式抽油机。

背景技术

游梁式抽油机的基本特点是结构简单，制造容易，使用方便，特别是它可以长期在油田全天候运转，使用可靠。因此，尽管它存在驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重等缺点，但仍然是目前应用最广泛的抽油机。目前应用于油田采油的游梁式抽油机主要有二类：一类是传统的电机带动减速机传动的游梁式抽油机，另一类是近几年开发的不带减速机的永磁直驱电机游梁式抽油机。

目前，游梁式抽油机尤其是重力驱动抽油机在使用过程中存在着由于在使用过程中易发生因负载过大导致钢丝绳疲劳发生断裂，并且由于缺少必要的防护措施会对抽油机的机械部件和电器部件造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种重力驱动游梁式抽油机，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种重力驱动游梁式抽油机，包括驴头、游梁、支架和底座，所述游梁通过一游梁支撑座连接支架，所述支架连接所述底座，所述游梁的右端设置配重组件、左端设置所述驴头，所述驴头通过钢丝绳连接抽油杆；

所述游梁绕着其与所述游梁支撑座的连接点转动后作往复摆臂动作，从而使驴头摆动后将抽油杆在油井中提升或者降下，以此抽取油田中的油料；

所述游梁上设有一缓冲装置，用于平缓游梁的摆臂动作，且用于在钢丝绳断裂后防止游梁两端的重力失衡后导致支架倾覆，所述缓冲装置的上端连接所述游梁、下端连接所述底座，所述缓冲装置位于所述驴头和所述游梁支撑座之间。

本发明通过在抽油机的游梁上设置缓冲装置，配合配重组件来平衡抽油机工作时的游梁的往复摆臂动作，为游梁的摆臂式转动提供缓冲，同时，在发生钢丝绳断裂的情况下，确保配重组件的重力被缓冲装置平衡，防止因游梁单边突然受较大的力而使抽油机倾覆翻倒，避免由此产生的安全事故。

所述缓冲装置包括一滚珠丝杠、一外套管、一内套管和一滚珠螺母，所述滚珠丝杠固定于所述外套管内，所述外套管套设于所述内套管外，所述内套管上设有所述滚珠螺母，所述滚珠螺母旋入所述滚珠丝杠上；

所述滚珠螺母上设有一机械制动装置，用于提供静摩擦力对滚珠螺母抱闸后使其无法旋转。

所述内套管与所述外套管为间隙配合，所述内套管的外壁和所述外套管的内壁之间间隔一定距离，使两者可嵌套并使外套管在内套管上相对滑动来实现外套管沿着内套管外壁升降。

所述机械制动装置包括一沿着滚珠丝杠的径向往复甩动的甩块和一第一摩擦带，所述第一摩擦带设置于所述甩块的外侧，甩块与摩擦带之间间隔一定距离；所述甩块采用带有磁性的甩块，便于吸附在滚珠螺母一侧的衔铁上，所述甩块的一端通过销轴转动连接于滚珠螺母上，另一端为甩动端，甩动端通过一第一弹簧连接所述滚珠螺母，从而使其在受离心作用时，甩动端可甩出后与第一摩擦带接触后产生摩擦力，在离心作用减弱后，可通过第一弹簧的恢复力回到吸附位置。

本发明工作时，甩块在抽油机正常工作时，沿着销轴有摆动空间，依靠磁性吸附于摆动空间的一端，在急加速旋转的情况下由于离心作用被甩出后与摩擦带接触从而产生摩擦效果，在速度降低后，由于第一弹簧的作用被拉回至吸附点。

所述内套管上固定一上轴承座，所述上轴承座与所述滚珠螺母的上端面之间间隔一定距离后形成一便于所述甩块甩动的滑动腔；

所述滚珠螺母通过一下轴承设置于所述内套管上，所述下轴承套设于所述滚珠螺母上，所述下轴承外壁固定于一下轴承座上，所述下轴承座固定连接所述内套管，从而使下轴承座和上轴承座将滚珠螺母夹持在两者之间，使滚珠螺母无法上下移动，仅能通过下轴承产生自旋转。

本发明工作时，使缓冲装置呈竖直放置状态，其上端连接游梁，下端连接底座，游梁摆臂时，外套管在内套管外上下升降，从而使滚珠丝杠随着外套管上下运动，经由滚珠丝杠在滚珠螺母中的旋入旋出带动滚珠螺母自旋转，用于提供游梁摆臂时，相对于配重组件的平衡力；当发生钢丝绳断裂的情况时，驴头急速上扬，滚珠丝杠被急速提升，此时甩块在离心作用下沿着滑动腔被向外甩出后与第一摩擦带紧密接触，从而提供用于对滚珠螺母的旋转进行抱闸的摩擦力，阻止滚珠螺母继续高速旋转，避免游梁及支架侧翻甚至倾倒。

优选的，所述滑动腔沿着滚珠丝杠的径向设置，从而使甩块沿着滚珠丝杠的径向甩动。

所述机械制动装置包括一第二摩擦带，所述第二摩擦带设置于所述滑动腔的上方，位于所述上轴承座和所述滑动腔之间，且固定于所述上轴承座上，所述第二摩擦带与所述甩块之间间隔一定距离，当滚珠丝杠急速提升导致滚珠螺母急速旋转时，滚珠螺母同时被提拉后使甩块的上端面与第二摩擦带紧密接触，从而提供用于限制滚珠螺母旋转的摩擦力后将滚珠螺母的急速旋转动作刹止。

所述上轴承座与所述滚珠螺母之间设有一第二弹簧，所述第二弹簧的压缩方向沿着滚珠丝杠的轴向，以吸收抽油机正常工作时滚珠螺母的转动惯量，所述第二弹簧和所述滚珠螺母之间设有一推力轴承，用于连接第二弹簧后，在滚珠螺母正常工作时为第二弹簧提供支撑，当滚珠螺母的急速旋转因甩块的上端面与第二摩擦带紧密接触而刹止后，通过第二弹簧的恢复力将滚珠螺母向下推回，从而使滚珠螺母和滚珠丝杠得以继续工作。

优选的，所述第二弹簧设置于所述滑动腔与所述上轴承座之间。

所述滚珠螺母上设有一电磁制动装置，其通过电磁结构提供摩擦力后对滚珠螺母进行抱闸。

所述电磁制动装置包括电磁制动器、制动器衔铁和转速传感器，所述电磁制动器设置于所述上轴承座上，所述转速传感器设置于所述上轴承座上，所述制动器衔铁设置于所述滚珠螺母的上端面，位于所述滚珠螺母和所述电磁制动器之间，转速传感器在感应到滚珠螺母高速旋转的情况下导通电磁制动器，使之与制动器衔铁吸合，从而提供限制滚珠螺母转动的摩擦力，实现滚珠螺母的抱闸。

所述缓冲装置包括一锁止组件，用于在滚珠丝杠急速下降使将外套管和内套管固定在一起后限制滚珠丝杠继续下降，从而保护缓冲装置，所述锁止组件包括一插销和与所述插销配套的用于驱动插销伸缩动作的牵引电磁铁，所述外套管的管壁和所述内套管的管壁上均设有一配对的插销孔，插销同时插入所述外套管的管壁和所述内套管上的插销孔后，使两者被固定在一起；插销的初始位置位于外套管的插销孔内，外套管在内套管上升降时，当外套管由于异常情况而急速下降超过安全下降量时，插销随着外套管下移至内套管上的插销孔中，经由牵引电磁铁驱动伸入内套管插销孔，从而将两个套管锁止，使两者被固定在一起，有效避免了因抱闸失灵等情况引起外套管异常下降时的器件损坏的情况。

优选的，所述插销设有至少两个，任一所述插销均配合的设有一牵引电磁铁，对应任一所述插销，在所述外套管和所述内套管上均设有与插销配套的成对的插销孔。

优选的，所述插销的伸入方向的端面为圆弧面，或者设有倒角，便于伸入插销孔时顺畅无阻。

优选的，所述驴头与所述游梁以焊接方式连接。

所述配重组件采用重心左右方向移动的配重组件，其内设有一左右方向往复移动的滑块。

优选的，所述配重组件采用伺服电缸驱动的配重组件，其内的所述滑块由所述伺服电缸驱动后往复移动。

所述缓冲装置的上端采用一上铰链与所述游梁连接、下端采用一下铰链与所述底座连接。

所述缓冲装置与所述下铰链之间设有一辅助缓冲组件，用于对所述缓冲装置的缓冲效果起到增强的作用。

优选的，所述辅助缓冲组件采用一弹簧制成的辅助缓冲组件。

优选的，所述辅助缓冲组件采用一橡胶制成的辅助缓冲组件。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明实现了在抽油机的钢丝绳断裂时，将游梁两侧的重力平衡迅速恢复，防止因单边受力而导致抽油机整体倾覆而发生安全事故，同时由于正常工作中的缓冲作用，有助于对抽油机的整体机械结构和电气结构起到避震的保护作用。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为图1加装辅助缓冲组件后的结构示意图；

图3为图1中的缓冲装置的结构示意图；

图4为图3的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1，一种重力驱动游梁式抽油机，包括驴头2、游梁3、支架6、和底座7，游梁3通过游梁支撑座4向下连接支架6，支架6向下连接底座7，游梁3的右端设置配重组件5、左端设置驴头2。驴头2与游梁3可通过焊接方式连接。驴头2通过钢丝绳8连接抽油杆9。

配重组件5采用重心左右方向移动的配重组件。配重组件5内设有一左右方向往复移动的滑块。滑块采用电缸、气缸或者油缸驱动后作左右方向往复运动的滑块，且通过设置在配重组件壳体内的滑轨，便于滑块沿着滑轨滑动。优选的，当滑块采用电缸驱动时，电缸采用伺服电缸。

游梁3绕着其与游梁支撑座4的连接点转动后作往复摆臂动作，从而使驴头2摆动后将抽油杆9在油井中提升或者降下，以此抽取油田中的油料。游梁3上设有缓冲装置1，用于平缓游梁3的摆臂动作，且用于在钢丝绳8断裂后防止游梁3的两端因重力失衡而导致支架倾覆，缓冲装置1的上端连接游梁3、下端连接底座7，缓冲装置1位于驴头2和游梁支撑座4之间，缓冲装置1和配重组件5分别位于支架6的两侧。

参照图2、图3，缓冲装置1的上端通过上铰链131与游梁3连接、下端通过下铰链132与底座7连接。缓冲装置1与下铰链132之间设有辅助缓冲组件10，用于对缓冲装置1的缓冲效果起到增强的作用。

优选的，辅助缓冲组件10采用弹簧制成的辅助缓冲组件，或者采用橡胶制成的辅助缓冲组件。

参照图3、图4，缓冲装置包括滚珠丝杠101、外套管102、内套管103和一滚珠螺母104，滚珠丝杠101固定于外套管102内，外套管102套设于内套管103外，内套管103上设有滚珠螺母104，滚珠螺母104旋入滚珠丝杠101上。

内套管103与外套管102可采用间隙配合，内套管103的外壁和外套管102的内壁之间间隔一定距离，使两者可嵌套并使外套管102在内套管103上相对滑动来实现外套管102沿着内套管103外壁升降。

滚珠螺母104上设有机械制动装置，其包括沿着滚珠丝杠101的径向往复运动的甩块105和第一摩擦带106，第一摩擦带106设置于甩块105的外侧，甩块105与第一摩擦带106之间间隔一定距离；甩块105带有磁性，其一端通过销轴转动连接在滚珠螺母104上，另一端可以绕着销轴的连接点甩动，甩动端通过第一弹簧连接到滚珠螺母104上，在离心作用下，甩动端甩出后与第一摩擦带106接触从而产生摩擦效果，离心作用减弱至消失后，第一弹簧的恢复力将甩动端拉回后回到吸附点，可通过在吸附点位置固定设置一衔铁，便于甩动端吸附其上。内套管103上固定上轴承座107，上轴承座107与滚珠螺母104的上端面之间间隔一定距离后形成一便于甩块105甩动的滑动腔；滚珠螺母104通过下轴承108设置于内套管103上，下轴承108套设于滚珠螺母104上，下轴承108外壁固定于下轴承座109上，下轴承座109固定连接内套管103，从而使下轴承座106和上轴承座107将滚珠螺母104夹持在两者之间，使滚珠螺母104无法上下移动，仅能通过下轴承108产生自旋转。优选的，滑动腔沿着滚珠丝杠101的径向设置，从而使甩块105沿着滚珠丝杠101的径向甩动。

机械制动装置包括第二摩擦带110，第二摩擦带110设置于滑动腔的上方，位于上轴承座107和滑动腔之间，且固定于上轴承座107上，第二摩擦带110与甩块105之间间隔一定距离。上轴承座107与滚珠螺母104之间设有第二弹簧111，第二弹簧111的压缩方向与滚珠丝杠101的轴向平行。第二弹簧111和滚珠螺母104之间设有推力轴承112，用于连接第二弹簧111后，在滚珠螺母104正常工作时为第二弹簧111提供支撑。滚珠螺母104的急速旋转因甩块105的上端面与第二摩擦带110紧密接触而刹止后，通过第二弹簧111的恢复力将滚珠螺母104向下推回，从而使滚珠螺母104和滚珠丝杠101得以继续工作。优选的，第二弹簧111设置于滑动腔与上轴承座107之间。

滚珠螺母104上设有电磁制动装置，其包括电磁制动器113、制动器衔铁114和转速传感器115，电磁制动器113设置于上轴承座107上，转速传感器115设置于上轴承座107上，制动器衔铁114设置于滚珠螺母104的上端面，位于滚珠螺母104和电磁制动器113之间，甩块105的甩动端可吸附于制动器衔铁114上。转速传感器115在感应到滚珠螺母104高速旋转的情况下导通电磁制动器113，使之与制动器衔铁114吸合，从而提供限制滚珠螺母104转动的摩擦力，进一步实现滚珠螺母104的抱闸。

缓冲装置包括一锁止组件，用于在滚珠丝杠101急速下降时将外套管102和内套管103固定在一起，从而限制滚珠丝杠101继续下降，起到了保护缓冲装置的作用。

参照图3，锁止组件包括一插销121和与插销121配套的用于驱动插销121作伸缩动作的牵引电磁铁122。外套管102的管壁和内套管103的管壁上均设有一配对的插销孔，插销121同时插入外套管102管壁上的插销孔和内套管103管壁上的插销孔后，使两者被固定在一起。插销121的初始位置位于外套管102的插销孔内，外套管102在内套管103上作升降动作时，当外套管102由于异常情况而急速下降超过安全下降量时，插销121随着外套管102的下移到达内套管103上的插销孔所在位置时，经由牵引电磁铁122驱动伸入内套管103的插销孔中，从而将两个套管锁止，使两者被固定在一起，有效避免了因抱闸失灵等情况引起外套管102异常下降时的器件损坏的情况。插销121可设有至少两个，配合任一插销121均设有一个牵引电磁铁122，对应任一插销121，在外套管102和内套管103上均设有与插销121配套的成对的插销孔。插销121的伸入端的端面可设为圆弧面或者设置倒角结构，便于在伸入插销孔时顺畅无阻。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种重力驱动游梁式抽油机，包括驴头、游梁、支架、底座，所述游梁通过一游梁支撑座连接支架，所述支架连接所述底座，所述游梁的右端设置配重组件、左端设置所述驴头，所述游梁绕着其与所述游梁支撑座的连接点转动后作往复摆臂动作，其特征在于，所述游梁上设有一用于平缓游梁的摆臂动作和在钢丝绳断裂后防止游梁两端的重力失衡后导致支架倾覆的缓冲装置，所述缓冲装置的上端连接所述游梁、下端连接所述底座，所述缓冲装置位于所述驴头和所述游梁支撑座之间。

2.根据权利要求1所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述缓冲装置包括一滚珠丝杠、一外套管、一内套管和一滚珠螺母，所述滚珠丝杠固定于所述外套管内，所述外套管套设于所述内套管外，所述内套管上设有所述滚珠螺母，所述滚珠螺母旋入所述滚珠丝杠上；

所述滚珠螺母上设有一用于提供静摩擦力对滚珠螺母抱闸后使其无法旋转的机械制动装置。

3.根据权利要求2所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述机械制动装置包括一沿着滚珠丝杠的径向往复甩动的甩块和一第一摩擦带，所述第一摩擦带设置于所述甩块的外侧，甩块与摩擦带之间间隔一定距离；

所述甩块采用带有磁性的甩块，所述甩块的一端通过销轴转动连接于滚珠螺母上，另一端为甩动端，甩动端通过一第一弹簧连接所述滚珠螺母；

所述内套管上固定一上轴承座，所述上轴承座与所述滚珠螺母的上端面之间间隔一定距离后形成一便于所述甩块甩动的滑动腔；

所述滚珠螺母通过一下轴承设置于所述内套管上，所述下轴承套设于所述滚珠螺母上，所述下轴承外壁固定于一下轴承座上，所述下轴承座固定连接所述内套管，从而使下轴承座和上轴承座将滚珠螺母夹持在两者之间。

4.根据权利要求3所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述机械制动装置包括一第二摩擦带，所述第二摩擦带设置于所述滑动腔的上方，位于所述上轴承座和所述滑动腔之间，且固定于所述上轴承座上，所述第二摩擦带与所述甩块之间间隔一定距离。

5.根据权利要求4所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述上轴承座与所述滚珠螺母之间设有一第二弹簧，所述第二弹簧的压缩方向沿着滚珠丝杠的轴向，所述第二弹簧和所述滚珠螺母之间设有一推力轴承。

6.根据权利要求3所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述滚珠螺母上设有一电磁制动装置，所述电磁制动装置包括电磁制动器、制动器衔铁和转速传感器，所述电磁制动器设置于所述上轴承座上，所述转速传感器设置于所述上轴承座上，所述制动器衔铁设置于所述滚珠螺母的上端面，位于所述滚珠螺母和所述电磁制动器之间。

7.根据权利要求2所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述缓冲装置包括一用于在滚珠丝杠急速下降使将外套管和内套管固定在一起后限制滚珠丝杠继续下降的锁止组件，所述锁止组件包括一插销和与所述插销配套的用于驱动插销伸缩动作的牵引电磁铁，所述外套管的管壁和所述内套管的管壁上均设有一配对的插销孔；

插销的初始位置位于外套管的插销孔内。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述配重组件采用重心左右方向移动的配重组件，其内设有一左右方向往复移动的滑块。

9.根据权利要求8所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述配重组件采用伺服电缸驱动的配重组件，其内的所述滑块由所述伺服电缸驱动后往复移动。

10.根据权利要求1至7任一项所述的一种重力驱动游梁式抽油机，其特征在于，所述缓冲装置的上端采用一上铰链与所述游梁连接、下端采用一下铰链与所述底座连接；

所述缓冲装置与所述下铰链之间设有一用于对所述缓冲装置的缓冲效果起到增强的作用的辅助缓冲组件。