CN112227981B - 碳纤维抽油杆扶正器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于采油设备领域，尤其涉及碳纤维抽油杆扶正器，包括扶正器本体，所述的扶正器本体的中部加工有扩径部分，扩径部分与抽油杆之间形成环形空间，所述的环形空间内设置有双向制动机构；所述的双向制动机构包括两组的制动组件，两组制动组件分别位于抽油杆的两侧，每组制动组件均包括上杆、制动片和下杆，制动片的上端与上杆铰接，制动片的下端与下杆铰接，上杆、下杆的自由端分别与扶正器本体铰接，从而上杆、制动片、下杆及扶正器本体形成四连杆机构，两制动片内壁均与抽油杆贴靠，贴靠一侧制动片表面固接有摩擦层，摩擦层与抽油杆之间的摩擦力大于四连杆机构的扭转驱动力。本发明解决了抽油杆扶正器连接耗时长及可靠性差易窜动的问题。
Description
技术领域
本发明属于采油设备领域，尤其涉及一种碳纤维抽油杆扶正器。
背景技术
碳纤维连续抽油杆是一种高强度、高模量的新型纤维材料，其密度小、抗拉强度和耐疲劳度高、耐腐蚀，现已成为了代替钢制抽油杆的理想材料。碳纤维连续抽油杆使用时其外侧需加装扶正器，以减小抽油杆和油管之间的直接摩擦，通常距离10米左右加装一个扶正器，对于上千米的抽油杆来说，扶正器数量大于100个。
现有技术较为常见的为卡箍类抽油杆扶正器，卡箍类扶正器包括两片扣合的卡片，该类扶正器可根据工作状况按需设置在抽油杆的任意位置，为了避免其在抽油杆上窜动，需要人工预紧，使其抱紧于抽油杆上，安装过程耗时至少2-3分钟；而且难以保证后续使用过程中抽油杆扶正器真正的不窜动。
发明内容
为解决背景技术中抽油杆扶正器安装费时、且难以保证安装后不窜动的问题，本发明提供一种碳纤维抽油杆扶正器，本发明安装耗时少，且只相对抽油杆发生确定范围内的滚动摩擦。
本发明提供的技术方案是：一种碳纤维抽油杆扶正器，包括扶正器本体，所述的扶正器本体由两个卡片组成，分别称为卡片一和卡片二，两卡片扣合后中央设置有供抽油杆穿过的通孔，其特征在于：所述的卡片二与卡片一轴向插装连接，两卡片形成的整体的内侧的上、下部分别加工有环形的卡槽，分别向两卡槽内放入卡簧，从而限制两卡片发生轴向相对位移；两卡片形成的整体的中部加工有扩径部分，扩径部分与抽油杆之间形成环形空间，所述的环形空间内设置有双向制动机构；所述的双向制动机构包括两组的制动组件，两组制动组件分别位于抽油杆的两侧，两组制动组件之间呈180度相位角，其中一组制动组件与卡片一连接，另一组制动组件与卡片二连接，每组制动组件均包括上杆、制动片和下杆，制动片的上端与上杆铰接，铰接点称为B点，制动片的下端与下杆铰接，铰接点称为C点，上杆、下杆的自由端分别与扶正器本体铰接，铰接点分别称为A点和D点，从而上杆、制动片、下杆及扶正器本体形成四连杆机构，两制动片内壁均与抽油杆贴靠，贴靠一侧制动片表面固接有摩擦层，摩擦层与抽油杆之间的摩擦力大于四连杆机构的扭转驱动力。扶正器本体相对抽油杆上行的制动极限状态下∠DCB小于180度，扶正器本体相对抽油杆下行的制动极限状态下∠ABC小于180度。
进一步的，作为双向制动机构的替换方案，其结构包括沿扶正器本体周向均匀安装的偏心轮，偏心轮位于扶正器本体内，偏心轮外侧固接有摩擦层，摩擦层与抽油杆抵靠，摩擦层与抽油杆之间的摩擦力大于偏心轮转动的驱动力，安装时偏心轮小径垂直于抽油杆轴线。
进一步的，所述摩擦层与抽油杆之间的动摩擦因数大于2。
本发明的有益效果为：
(1)与现有技术中卡箍类抽油杆扶正器相比较，本发明不是绝对固定在抽油杆上，而是相对固定在抽油杆上，所以本发明安装过程不在需要人工施加预紧力，只需将两卡片轴向插装连接即可，缩短了安装耗时，有利于提升工作效率。
(2)卡箍类抽油杆扶正器防窜动的关键因素在于人工施加的预紧力是否可靠，所以人为因素对卡箍类抽油杆扶正器窜动具有一定的影响，而本发明规避了这一问题，所以本发明的可靠性更高。
(3)本发明结构简单，部件少，加工难度低，有利于降低成本。
附图说明
图1是本发明的剖面图。
图2是扶正器本体相对抽油杆上行的制动极限状态图。
图3是扶正器本体相对抽油杆下行的制动极限状态图。
图4是双向制动机构替换方案的剖面图。
图5是本发明的俯视图。
图6是制动片与抽油杆位置关系俯视图。
图中：1-扶正器本体，1.1-卡片一，1.2-卡片二，2-卡簧，3-卡槽，4-环形空间，5-双向制动机构，5.1-制动组件，5.1.1-上杆，5.1.2-制动片，5.1.3-下杆，5.1.4-摩擦层，5.1.5-偏心轮，6-抽油杆。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明包括扶正器本体1，所述的扶正器本体1由两个卡片组成，分别称为卡片一1.1和卡片二1.2，两卡片扣合后中央设置有供抽油杆6穿过的通孔，以上为现有技术中的常见结构，在此不再赘述。
本发明包括所述的卡片二1.2与卡片一1.1轴向插装连接，卡片一1.1轴向开槽，槽口不小于抽油杆6直径，以便顺利套在抽油杆6上，卡片二1.2轴向插入卡片一1.1后，二者形成的整体的外表面为圆柱形,如图5所示。两卡片形成的整体的内侧的上、下部分别加工有环形的卡槽3，分别向两卡槽3内放入卡簧2，从而限制两卡片发生轴向相对位移。
两卡片形成的整体的中部加工有扩径部分，扩径部分与抽油杆之间形成环形空间4，所述的环形空间4内设置有双向制动机构5。
所述的双向制动机构5包括两组的制动组件5.1，两组制动组件5.1分别位于抽油杆6的两侧，两组制动组件之间呈180度相位角，制动时两组制动组件5.1同时作用在抽油杆6的两侧，使抽油杆6受到来自对向的抱紧力。
其中一组制动组件5.1与卡片一1.1连接，另一组制动组件5.1与卡片二1.2连接，该连接在出厂前完成，出厂成品为卡片一1.1上带有一组制动组件5.1，卡片二1.2上带有一组制动组件5.1，到井场后只需将两卡片轴向插装，所以本发明安装过程不在需要人工施加预紧力，缩短了安装耗时，有利于提升工作效率。
如图1所示，每组制动组件5.1均包括上杆5.1.1、制动片5.1.2和下杆5.1.3，制动片5.1.2的上端与上杆2.1.1铰接，铰接点称为B点，制动片5.1.2的下端与下杆5.1.3铰接，铰接点称为C点，上杆5.1.1、下杆5.1.3的自由端分别与扶正器本体1铰接，铰接点分别称为A点和D点，从而上杆5.1.1、制动片5.1.2、下杆5.1.3及扶正器本体1形成四连杆机构，两制动片5.1.2内壁均与抽油杆6贴靠，贴靠一侧制动片5.1.2表面纵向为弧形，贴靠一侧制动片5.1.2表面固接有摩擦层5.1.4，摩擦层5.1.4与抽油杆6之间的摩擦力大于四连杆机构的扭转驱动力，所以，当抽油杆6与扶正器本体1发生轴向相对位移时，摩擦力驱动四连杆机构转动。
如图2所示，扶正器本体1相对抽油杆6上行的制动极限状态下∠DCB小于180度；如图3所示，扶正器本体1相对抽油杆6下行的制动极限状态下∠ABC小于180度；避免四连杆到达极限位置。
上述方案的安装过程为：
步骤一，两个卡片内衬薄塑料，通过对向拉动薄塑料两卡片跟随薄塑料滑动，将二者轴向插装，薄塑料的作用是避免摩擦层5.1.4与抽油杆6接触，插装结束后将薄塑料抽出，从而摩擦层5.1.4与抽油杆6接触。
步骤二，将上下卡簧2送入卡槽3，避免两卡片发生轴向相对位移。
上述方案的双向制动原理为：
将本申请套装于抽油杆6外侧一同下井后。
抽油杆6上冲程时，扶正器本体1与油管内壁产生摩擦，扶正器本体1受到向下的摩擦力，使其与抽油杆6之间产生相对位移，此时制动组件5.1中的摩擦层5.1.4与抽油杆6之间的摩擦力驱动四连杆机构扭转，从而使两制动片5.1.2下端向着抱紧抽油杆6方向转动，进而避免抽油杆扶正器相对抽油杆6向下窜动，如图3所示。
抽油机下冲程时，扶正器本体1与油管内壁产生摩擦，扶正器本体1受到向上的摩擦力，使其与抽油杆6之间产生相对位移，此时制动组件5.1中的摩擦层5.1.4与抽油杆6之间的摩擦力驱动四连杆机构扭转，从而使两制动片5.1.2上端向着抱紧抽油杆6方向转动，进而避免抽油杆扶正器相对抽油杆6向上窜动，如图2所示。
作为双向制动机构5的替换方案，其结构包括沿扶正器本体1周向均匀安装的偏心轮5.1.5，偏心轮5.1.5位于扶正器本体1内，偏心轮5.1.5外侧固接有摩擦层5.1.4，摩擦层5.1.4与抽油杆6抵靠，摩擦层5.1.4与抽油杆6之间的摩擦力大于偏心轮5.1.5转动的驱动力，安装时偏心轮5.1.5小径垂直于抽油杆6轴线。当抽油杆扶正器与抽油杆6出现相对位移时，摩擦力驱动偏心轮5.1.5转动，偏心轮5.1.5半径逐渐增大并向中央挤压抽油杆6，对抽油杆形成更加紧密的抱紧力，确保不发生窜动。
在本发明中，摩擦层5.1.4与抽油杆6之间的摩擦力一定要大于四连杆机构的扭转力，提升摩擦层5.1.4与抽油杆6之间的摩擦力的方法有两种；一种是增加摩擦层5.1.4对抽油杆6的正压力，另一种是增加二者之间的动摩擦因数。在本发明中想要增大正压力，势必导致两卡片安装过程费力，所以，本发明从另一个角度去解决问题，即增加摩擦层5.1.4与抽油杆6之间的动摩擦因数，使二者之间动摩擦因数大于2。
综上所述，本发明设计结构简单，思路新颖，将碳纤维连续抽油杆扶正器由绝对的固定式连接转变为相对的固定式连接，不仅提升了安装速度，也更大幅提升了可靠性，有利于提升作业速度和作业质量。
Claims (3)
1.一种碳纤维抽油杆扶正器，包括扶正器本体（1），所述的扶正器本体（1）由两个卡片组成，分别称为卡片一（1.1）和卡片二（1.2），两卡片扣合后中央设置有供抽油杆（6）穿过的通孔，其特征在于：所述的卡片二（1.2）与卡片一（1.1）轴向插装连接，两卡片形成的整体的内侧的上、下部分别加工有环形的卡槽（3），分别向两卡槽（3）内放入卡簧（2），从而限制两卡片发生轴向相对位移；
两卡片形成的整体的中部加工有扩径部分，扩径部分与抽油杆之间形成环形空间（4），所述的环形空间（4）内设置有双向制动机构（5）；
所述的双向制动机构（5）包括两组的制动组件（5.1），两组制动组件（5.1）分别位于抽油杆（6）的两侧，两组制动组件之间呈180度相位角，其中一组制动组件（5.1）与卡片一（1.1）连接，另一组制动组件（5.1）与卡片二（1.2）连接，每组制动组件（5.1）均包括上杆（5.1.1）、制动片（5.1.2）和下杆（5.1.3），制动片（5.1.2）的上端与上杆（5.1.1）铰接，铰接点称为B点，制动片（5.1.2）的下端与下杆（5.1.3）铰接，铰接点称为C点，上杆（5.1.1）、下杆（5.1.3）的自由端分别与扶正器本体（1）铰接，铰接点分别称为A点和D点，从而上杆（5.1.1）、制动片（5.1.2）、下杆（5.1.3）及扶正器本体（1）形成四连杆机构，两制动片（5.1.2）内壁均与抽油杆（6）贴靠，贴靠一侧制动片（5.1.2）表面固接有摩擦层（5.1.4），摩擦层（5.1.4）与抽油杆（6）之间的摩擦力大于四连杆机构的扭转驱动力，扶正器本体（1）相对抽油杆（6）上行的制动极限状态下∠DCB小于180度，扶正器本体（1）相对抽油杆（6）下行的制动极限状态下∠ABC小于180度。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维抽油杆扶正器，其特征在于：作为双向制动机构的替换方案，其结构包括沿扶正器本体（1）周向均匀安装的偏心轮（5.1.5），偏心轮（5.1.5）位于扶正器本体（1）内，偏心轮（5.1.5）外侧固接有摩擦层（5.1.4），摩擦层（5.1.4）与抽油杆（6）抵靠，摩擦层（5.1.4）与抽油杆（6）之间的摩擦力大于偏心轮转动的驱动力，安装时偏心轮（5.1.5）小径垂直于抽油杆轴线。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种碳纤维抽油杆扶正器，其特征在于：所述摩擦层（5.1.4）与抽油杆（6）之间的动摩擦因数大于2。
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Effective date of registration: 20220525 Address after: Room 207, building D-3, standard industrial building of Daqing Economic Development Construction Investment Group Co., Ltd., Ranghulu District, Daqing City, Heilongjiang Province, 163000 Patentee after: HUAYUN LONGTENG MACHINERY MANUFACTURING CO.,LTD. Address before: 23-2 Guangming South Street, Guangming Industrial Park, Daqing City, Heilongjiang Province Patentee before: Xu Haiying |
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