CN110905452B - 一种偏心轮式抽油机 - Google Patents

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Abstract

一种偏心轮式抽油机，包括机架及设置于机架上的运动装置、驱动装置与润滑装置；通过驱动装置中设置的永磁电机带动减速器齿轮与偏心销轴齿轮啮合传动，进而带动运动装置中设置的齿条与长杆非完整圆齿轮啮合传动，使得齿条移动框上下往复运动实现采油作业；其中齿条与长杆非完整圆齿轮啮合的传动方式，使得扭矩大、传动效率高，通过改变齿轮偏心销轴的回转半径，可以方便改变抽油机的冲程，使得抽油机能适用于长冲程的油井开采；本发明具有结构合理、操作简单、节能高效及便于维修的优点。

Description

一种偏心轮式抽油机
技术领域
本发明涉及一种抽油机，尤其涉及一种偏心轮式抽油机。
背景技术
抽油机是有杆抽油系统中最主要的机械采油设备，其中游梁式抽油机的数量约占抽油机总数的98％～99％。随着油田的不断开采，我国部分地区的油田进入中高含水开发期，常规游梁抽油机已经暴露出能耗高、效率低、平衡效果差等诸多问题。为保证油田的高效生产，降低设备成本和能耗，需要设计新型抽油机，以期应用于低渗透井的开采，并提高采油效率、降低能耗。
在已公开的专利中，滑轮式偏心齿条换向抽油机(CN201110433180.9)是在减速器输出轴处安装偏心座，偏心座上安装偏心轴，偏心轴与齿条连杆连接，从而将输出轴的旋转运动变成往复直线运动；游梁偏心轮式抽油机(CN200620000698.8)是在游梁抽油机的基础上进行改进，将减速器的输出轴齿轮与偏心轮齿轮相互啮合，实现游梁的上下往复直线运动。上述抽油机或在游梁抽油机的基础上增加偏心齿轮换向，或使用偏心齿轮啮合传动进行换向，虽具有一定的节能效果，传动效率有所提高，但传动不够平稳、扭矩较小及工作效率不够高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种偏心轮式抽油机，可应用于低渗透井的开采，能够实现在采油的过程中各部件之间的平稳传动，同时增大输出扭矩，具有结构合理、操作简单、节能高效及便于维修的优点。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种偏心轮式抽油机，包括机架1及设置于机架1上的运动装置、驱动装置与润滑装置；
所述运动装置包括从机架1中贯穿并与其固定连接的导轨支架2，所述机架1顶部且导轨支架2一侧设置有侧挡板3，所述侧挡板3顶部与导轨支架2顶部设置有水平的上挡板4；所述导轨支架2相对的内侧壁竖直方向上设置有导轨，齿条移动框5通过其外侧壁固定设置的导轨滑块6与所述导轨滑动连接；齿条移动框5的底部设置有光杆夹持器8，所述光杆夹持器8与光杆9顶端相连接；齿条移动框5的顶部与钢丝绳10一端固定连接，所述钢丝绳10另一端穿过上挡板4，绕过设置于上挡板4顶部的天车滑轮总成11连接至平衡重12；齿条移动框5另一侧壁及其同侧的导轨支架2侧壁中段，竖直方向上分别开设有长开口5a与长开口5b；导轨支架2及侧挡板3的后方设置有固定板13，长杆非完整圆齿轮14通过第一固定轴15与固定板13相连接，所述齿条移动框5远离侧挡板3的内侧壁固定设置有齿条7，所述长杆非完整圆齿轮14与齿条7相啮合，长杆非完整圆齿轮14的长杆上设置有滑槽16，长杆非完整圆齿轮14的长杆分别从长开口5a及长开口5b中穿过；偏心销轴齿轮17通过第二固定轴18与固定板13相连接，偏心销轴齿轮17上设置有偏心销轴19，所述偏心销轴19与长杆非完整圆齿轮14的长杆上的滑槽16配合滑动连接；
所述驱动装置设置在机架1顶部且所述运动装置的后方，包括永磁电机21，所述永磁电机21的动力输出轴与双圆弧齿轮减速器22动力输入端相连接，所述双圆弧齿轮减速器22上配置有刹车装置23，双圆弧齿轮减速器22的动力输出轴与减速器输出轴齿轮20相连接，所述减速器输出轴齿轮20与其顶部的偏心销轴齿轮17相啮合；
所述润滑装置包括盛装有润滑油的润滑油箱24及导轨支架2近底部设置的连接挡板25上放置的收油箱26；所述润滑油箱24设置于机架1顶部且减速器输出轴齿轮20下方。
所述机架1顶部还设置有超级电容器27，所述超级电容器27电力输入端与总电源相连接，所述超级电容器电力输出端与永磁电机21的电力输入端相连接。
所述长开口5a及长开口5b为闭合开口，且开口长度不小于长杆非完整圆齿轮14的长杆在摆动时铅垂方向上的运动距离。
所述钢丝绳10与光杆9在垂直方向上不在同一直线上。
所述偏心销轴齿轮17与长杆非完整圆齿轮14安装于同一水平线上。
所述减速器输出轴齿轮20与偏心销轴齿轮17安装于同一铅垂线上。
所述减速器输出轴齿轮20浸入润滑油箱24盛装的润滑油中。
所述减速器输出轴齿轮20与偏心销轴齿轮17之间轴向略有错位且减速器输出轴齿轮20不与长杆非完整圆齿轮14发生干涉。
本发明的有益效果为：
1、通过采用齿条7与长杆非完整圆齿轮14直接啮合的传动方式，使得扭矩大、传动效率高。
2、通过改变偏心销轴19的回转半径，可以方便改变抽油机的冲程，使得抽油机能适用于长冲程的油井开采。
3、将运动装置通过光杆夹持器8直接与光杆9连接，去掉游梁、连杆等笨重部件，使得占地面积小，维修方便。
4、采用永磁电机21作为动力源，具有低速大扭矩输出的特点，能提高整个抽油系统的运行效率，降低能耗。
综上所述，本发明具有结构合理、操作简单、节能高效及便于维修的优点。
附图说明
图1为本发明的结构主视图。
图2为本发明的结构俯视图。
图3为本发明偏心销轴齿轮17与减速器输出轴齿轮20啮合示意图，其中图3(a)为主视图，图3(b)为左视图。
图4为本发明长杆非完整圆齿轮14的结构示意图。
图中：1、机架；2、导轨支架；3、侧挡板；4、上挡板；5、齿条移动框；长开口5a；长开口5b；6、导轨滑块；7、齿条；8、光杆夹持器；9、光杆；10、钢丝绳；11、天车滑轮总成；12、平衡重；13、固定板；14、长杆非完整圆齿轮；15、第一固定轴；16、滑槽；17、偏心销轴齿轮；18、第二固定轴；19、偏心销轴；20、减速器输出轴齿轮；21、永磁电机；22、双圆弧齿轮减速器；23、刹车装置；24、润滑油箱；25、连接挡板；26、收油箱；27、超级电容器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理做进一步的说明。
参见图1、图2，一种偏心轮式抽油机，包括机架1及设置于机架1上的运动装置、驱动装置与润滑装置；
所述运动装置包括从机架1中贯穿并与其固定连接的导轨支架2，所述机架1顶部且导轨支架2一侧设置有侧挡板3，所述侧挡板3顶部与导轨支架2顶部设置有水平的上挡板4；所述导轨支架2相对的内侧壁竖直方向上设置有导轨，齿条移动框5通过其外侧壁固定设置的导轨滑块6与所述导轨滑动连接；齿条移动框5的底部设置有光杆夹持器8，所述光杆夹持器8与光杆9顶端相连接；齿条移动框5的顶部与钢丝绳10一端固定连接，所述钢丝绳10另一端穿过上挡板4，绕过设置于上挡板4顶部的天车滑轮总成11连接至平衡重12；齿条移动框5另一侧壁及其同侧的导轨支架2侧壁中段，竖直方向上分别开设有长开口5a与长开口5b；导轨支架2及侧挡板3的后方设置有固定板13，长杆非完整圆齿轮14通过第一固定轴15与固定板13相连接，参见图1、图4，所述齿条移动框5远离侧挡板3的内侧壁固定设置有齿条7，所述长杆非完整圆齿轮14与齿条7相啮合，长杆非完整圆齿轮14的长杆上设置有滑槽16，长杆非完整圆齿轮14的长杆分别从长开口5a及长开口5b中穿过；固定板13另一侧，偏心销轴齿轮17通过第二固定轴18与固定板13相连接，偏心销轴齿轮17上设置有偏心销轴19，所述偏心销轴19与长杆非完整圆齿轮14的长杆上的滑槽16配合滑动连接，通过齿条移动框5在导轨支架2竖直方向上下移动，实现采油作业；
所述驱动装置设置在机架1顶部且所述运动装置的后方，包括永磁电机21，所述永磁电机21的动力输出轴与双圆弧齿轮减速器22动力输入端相连接，所述双圆弧齿轮减速器22上配置有刹车装置23，可在装置发生故障或其他状况时，及时停止装置运行进行检修；双圆弧齿轮减速器22的动力输出轴与减速器输出轴齿轮20相连接，所述减速器输出轴齿轮20与其顶部的偏心销轴齿轮17相啮合；
所述润滑装置包括盛装有润滑油的润滑油箱24及导轨支架2近底部设置的连接挡板25上放置的收油箱26，收油箱26用于采集散落的润滑油液滴；所述润滑油箱24设置于机架1顶部且减速器输出轴齿轮20下方。
所述机架1顶部还设置有超级电容器27，所述超级电容器27电力输入端与总电源相连接，所述超级电容器电力输出端与永磁电机21的电力输入端相连接，利用超级电容器27的充放电过程对抽油机的上下冲程进行平衡。
所述长开口5a及长开口5b为闭合开口，且开口长度不小于长杆非完整圆齿轮14的长杆在摆动时铅垂方向上的运动距离，防止长杆非完整圆齿轮14在转动中发生碰撞且可以使润滑油飞溅到齿轮齿条啮合处。
所述钢丝绳10与光杆9垂直方向上不在的同一直线上，用于平衡长杆非完整圆齿轮14与齿条7啮合力与光杆9拉力所产生的力矩。
所述偏心销轴齿轮17与长杆非完整圆齿轮14安装于同一水平线上，确保上下冲程时的平稳性。
所述的减速器输出轴齿轮20与偏心销轴齿轮17安装于同一铅垂线上。
所述减速器输出轴齿轮20浸入润滑油箱24盛装的润滑油中，通过飞溅润滑的方式给减速器输出轴齿轮20与偏心销轴齿轮17啮合、长杆非完整圆齿轮14与齿条7啮合、导轨滑块6与导轨支架2的相对运动进行润滑。
参见图1、图3，所述减速器输出轴齿轮20与偏心销轴齿轮17之间轴向略有错位且减速器输出轴齿轮20不与长杆非完整圆齿轮14发生干涉。
本发明的工作原理为：
永磁电机21逆时针旋转将动力通过双圆弧齿轮减速器4传递给减速器输出轴齿轮20，减速器输出轴齿轮20与偏心销轴齿轮17啮合传动，偏心销轴齿轮17转动，偏心销轴19在长杆非完整圆齿轮14的长杆滑槽16内滑动，从而带动长杆非完整圆齿轮14绕着非完整圆齿轮第一固定轴15摆动，带动与长杆非完整圆齿轮14啮合的齿条7及齿条移动框5在导轨支架2内做直线运动，将旋转运动转换成直线往复运动，从而完成抽油机的换向，实现采油作业。
当减速器输出轴齿轮20顺时针旋转时，润滑油箱24中的润滑油将会随着减速器输出轴齿轮20转动而飞溅，齿廓表面的润滑油用于润滑减速器输出轴齿轮20与偏心销轴齿轮17的啮合传动；当齿条移动框5侧壁长开口5b移动到与导轨支架2侧壁长开口5a重合时，部分飞溅的润滑油会穿过长开口5a、长开口5b到达长杆非完整圆齿轮14与齿条7的啮合处，对其进行润滑；齿条移动框5在导轨支架内上下往复运动，飞溅的润滑油可穿过长开口5b到达导轨支架2的两内侧壁对导轨支架2及导轨滑块6进行润滑；部分润滑油直接散落在收油箱26中。
显然，以上具体实施方式中实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述具体实施方式对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种偏心轮式抽油机，包括机架(1)及设置于机架(1)上的运动装置、驱动装置与润滑装置；其特征在于：所述运动装置包括从机架(1)中贯穿并与其固定连接的导轨支架(2)，所述机架(1)顶部且导轨支架(2)一侧设置有侧挡板(3)，所述侧挡板(3)顶部与导轨支架(2)顶部设置有水平的上挡板(4)；所述导轨支架(2)相对的内侧壁竖直方向上设置有导轨，齿条移动框(5)通过其外侧壁固定设置的导轨滑块(6)与所述导轨滑动连接；齿条移动框(5)的底部设置有光杆夹持器(8)，所述光杆夹持器(8)与光杆(9)顶端相连接；齿条移动框(5)的顶部与钢丝绳(10)一端固定连接，所述钢丝绳(10)另一端穿过上挡板(4)，绕过设置于上挡板(4)顶部的天车滑轮总成(11)连接至平衡重(12)；齿条移动框(5)另一侧壁及其同侧的导轨支架(2)侧壁中段，竖直方向上分别开设有长开口5a与长开口5b；导轨支架(2)及侧挡板(3)的后方设置有固定板(13)，长杆非完整圆齿轮(14)通过第一固定轴(15)与固定板(13)相连接，所述齿条移动框(5)远离侧挡板的内侧壁固定设置有齿条(7)，所述长杆非完整圆齿轮(14)与齿条(7)相啮合，长杆非完整圆齿轮(14)的长杆上设置有滑槽(16)，长杆非完整圆齿轮(14)的长杆分别从长开口5a及长开口5b中穿过；固定板(13)另一侧，偏心销轴齿轮(17)通过第二固定轴(18)与固定板(13)相连接，偏心销轴齿轮(17)上设置有偏心销轴(19)，所述偏心销轴(19)与长杆非完整圆齿轮(14)的长杆上的滑槽(16)配合滑动连接；
所述驱动装置设置在机架(1)顶部且所述运动装置的后方，包括永磁电机(21)，所述永磁电机(21)的动力输出轴与双圆弧齿轮减速器(22)动力输入端相连接，所述双圆弧齿轮减速器(22)上配置有刹车装置(23)，双圆弧齿轮减速器(22)的动力输出轴与减速器输出轴齿轮(20)相连接，所述减速器输出轴齿轮(20)与其顶部的偏心销轴齿轮(17)相啮合；
所述润滑装置包括盛装有润滑油的润滑油箱(24)及导轨支架(2)近底部设置的连接挡板(25)上放置的收油箱(26)；所述润滑油箱(24)设置于机架(1)顶部且减速器输出轴齿轮(20)下方；
所述长开口5a及长开口5b为闭合开口，且开口长度不小于长杆非完整圆齿轮(14)的长杆在摆动时铅垂方向上的运动距离；
所述钢丝绳(10)与光杆(9)在垂直方向上不在同一直线上；
所述偏心销轴齿轮(17)与长杆非完整圆齿轮(14)安装于同一水平线上；
所述的减速器输出轴齿轮(20)与偏心销轴齿轮(17)安装于同一铅垂线上；
所述的减速器输出轴齿轮(20)与偏心销轴齿轮(17)之间轴向略有错位且减速器输出轴齿轮(20)不与长杆非完整圆齿轮(14)发生干涉。
2.根据权利要求1所述的一种偏心轮式抽油机，其特征在于：所述机架(1)顶部还设置有超级电容器(27)，所述超级电容器(27)电力输入端与总电源相连接，所述超级电容器电力输出端与永磁电机(21)的电力输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种偏心轮式抽油机，其特征在于：所述减速器输出轴齿轮(20)浸入润滑油箱(24)盛装的润滑油中。
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