CN113250626A - 一种角度可调悬挂式抽油杆减震器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，包括弹性元件、调节组件、柱杆，以及设置在柱杆上的卡盘组；所述卡盘组包括自上而下间隔设置的上卡盘、中卡盘和下卡盘，弹性元件套设在柱杆上并位于上卡盘和中卡盘之间，中卡盘和下卡盘通过螺栓连接，并且调节组件支撑在中卡盘和下卡盘之间，调节组件用于调节柱杆的角度使其与抽油杆同轴，驴头的钢丝绳依次穿过上卡盘和中卡盘与下卡盘连接，该减震器能够降低抽油杆的振动载荷、惯性载荷和冲击载荷。

Description

一种角度可调悬挂式抽油杆减震器

技术领域

本发明涉及石油机械领域，具体为一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，减少抽油杆偏磨和振动冲击的作用。

背景技术

目前，全国各油田的生产油井中有超过80％的油井使用的是有杆采油方式，而抽油杆又是有杆采油系统中将抽油机动力传递给井下抽油泵的重要设备。由于抽油机工作时，悬点钢丝绳运动与抽油杆的运动不同步，造成抽油杆的硬性冲击和偏磨等，据统计，在抽油杆工作中，每天受到的振动冲击约为8000～10000次，频繁的振动对抽油杆造成严重的损坏。

现有的用于抽油杆的减振装置，主要由机壳、储能器、密封装置三部分组成，以碟形弹簧为弹性元件的减震装置应用比较广泛，虽然具有较高的承载能力，但其低符合性不足以提供抽油杆减震所需的性能。

由金属铰链和螺旋弹簧组成的减震器，由于金属减振器的减震水平很低，限制了其大规模使用；除此还有橡胶减振器，由于橡胶减振器工作中有内摩擦，所以具有更高的振动能量耗散水平，但橡胶减震器在设计、装配、维修等方面存在困难，可靠性不高，阻碍了其在油田的广泛应用；可变刚度液压气动减振器在石油开采的实际应用中表现出良好的减振器减震效，但其结构的复杂性、安装、维护和相对较高的成本阻碍了其在油气田中的广泛应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，使用独特板式封装弹簧作为抽油杆管柱减振器的弹性元件，这种弹性元件具有较强的工艺性，易于制造和操作，也增加了减震器的灵活性和耐久性。同时使用调节装置可以进行光杆角度的调节，方便光杆与光杆密封器对准正确配合，使光杆和抽油杆同轴。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，包括弹性元件、调节组件、柱杆，以及设置在柱杆上的卡盘组；

所述卡盘组包括自上而下间隔设置的上卡盘、中卡盘和下卡盘，弹性元件套设在柱杆上并位于上卡盘和中卡盘之间，中卡盘和下卡盘通过螺栓连接，并且调节组件支撑在中卡盘和下卡盘之间，调节组件用于调节柱杆的角度使其与抽油杆同轴，驴头的钢丝绳依次穿过上卡盘和中卡盘与下卡盘连接。

优选的，所述柱杆上设置有两个柱塞，两个柱塞配装在柱杆上并位于弹性元件的两端。

优选的，所述上卡盘和中卡盘的表面均设置有凹槽，柱塞的一端嵌置在凹槽中，另一端抵接在弹性部件上。

优选的，所述弹性部件为碟簧。

优选的，所述钢丝绳通过膨胀式锁紧夹具与下卡盘连接。

优选的，所述锁紧夹具包括内套筒和外套筒，外套筒与下卡盘固接，内套筒位于外套筒的内孔中并通过锥形螺纹连接，内套筒的外壁上轴向设置的膨胀缝，钢丝绳的端部穿装在内套筒中。

优选的，所述调节组件包括套设在柱杆上的上垫圈和下垫圈，上垫圈和下垫圈的中心设置有调节孔，上垫圈和下垫圈之间设置有滑动面。

优选的，所述滑动面为设置在下垫圈表面的内凹弧面，上垫圈的下表面设置有与内凹弧面配合的凸起弧面。

优选的，所述上垫圈和下垫圈的顶面和底面均设置有用于定位的凸起的卡环。

优选的，所述上垫圈和下垫圈上设置有调节孔，并通过调节孔套设在柱杆上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，包括弹性元件、调节组件和三个卡盘，，驴头上行工作，钢丝绳对中卡盘和下卡盘施加拉力，使弹性元件压缩变形，从而积累了弹性变形势能。驴头下行轴向载荷减小时，悬架装置的卡盘由于所累积的弹性变形势能而恢复到原来的位置，同时弹性力沿柱杆储能和释放，同轴作用与抽油杆，从而达到缓冲冲击力，减少瞬间载荷，保护抽油杆和电机的目的，代替悬绳器工作。此外光杆角度可以通过调节丝杆进行调节，使得光杆与井口装置中的光杆密封器正确配合，同时使得光杆和抽油杆同轴，以适用斜井等特殊油井减轻磨损。

附图说明

图1为本发明角度可调悬挂式抽油杆减震器的结构图；

图2为本发明抽油杆悬挂式减震装置倾斜状态的示意图；

图3为本发明抽油杆悬挂式减震装置垂直状态的示意图。

图4为本发明抽油杆悬挂式减震装置的弹性元件剖面图。

其中，图a为剖面图，图b为结构受力图。

图5为本发明抽油杆悬挂式减震装置的下卡盘结构示意图。

图6为本发明抽油杆悬挂式减震装置的内套筒结构示意图。

图中，1.自锁螺母，2.上卡盘，3.第一柱塞，4.弹性元件，5.钢丝绳，6.调节螺母，7.调节丝杆，8.外套筒，9.内套筒，10.第二垫圈，11.限位螺母，12.第一垫圈，13.柱杆，14.第二柱塞，15.中卡盘，16.上垫圈，17.下垫圈，18.下卡盘，19.锁紧夹具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参阅图1-3，一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，包括弹性元件3、调节组件、柱杆13，以及设置在柱杆上卡盘组；

所述卡盘组包括自上而下间隔设置的上卡盘2、中卡盘15和下卡盘18，弹性元件3套设在柱杆上并位于上卡盘2和中卡盘15之间，中卡盘15和下卡盘18通过螺栓连接，并且调节组件支撑在中卡盘15和下卡盘18之间，调节组件用于调节柱杆的角度使其与抽油杆同轴，钢丝绳依次穿过上卡盘1和中卡盘4与下卡盘连接。

柱杆13上设置有两个柱塞，分别为第一柱塞3和第二柱塞14，第一柱塞3和第二柱塞14分别位于弹性元件的两端，上卡盘和中卡盘的表面均设置有凹槽，柱塞的一端位于凹槽中，另一端抵接在弹性元件的端部，当减震器上行时，弹性部件压缩，当减震器下行时弹性部件复位。

上述弹性部件为碟簧，参阅图4a和4b，图4a为碟簧剖面图，图4b为碟簧受力示意图。

柱杆的下端设置有限位螺母11，限位螺母11通过第二垫圈10对下卡盘限位，柱杆的上端设置有自锁螺母1，自锁螺母1通过第一垫圈12对上卡盘轴向定位。

钢丝绳5通过锁紧夹具19与下卡盘连接，锁紧夹具连接在下卡盘上，该锁紧夹具为膨胀式锁紧机构。

锁紧夹具19包括内套筒9和外套筒8，外套筒8与下卡盘固接，内套筒9位于外套筒8的内孔中并通过锥形螺纹连接，内套筒9的外壁上轴向设置的膨胀缝，钢丝绳的端部穿装在内套筒9中，通过旋转内套筒对膨胀缝进行挤压，实现对钢丝绳的锁紧。

所述上卡盘和中卡盘上均设置有绳孔，钢丝绳穿过绳孔与锁紧夹具连接，所述绳孔与钢丝绳之间设置有空隙。

所述中卡盘和下卡盘通过多个调节丝杆7连接，多个调节丝杆7圆周均布，调节丝杆7的两端分别设置有调节螺母，用于对中卡盘和下卡盘进行固定和调节。

所述调节组件包括套设在柱杆13上的上垫圈16和下垫圈17，上垫圈16和下垫圈17的中心设置有调节孔，上垫圈16和下垫圈17之间设置有弧形滑动面，上垫圈16能够沿弧形滑动面径向滑动，并通过丝杠螺母的固定长度，调节中卡盘的角度，进而改变柱杆的角度，使柱杆与抽油杆的同轴。

下垫圈17的上表面为内凹弧面，下垫圈17的底面设置有卡环，用于使下垫圈与下卡盘的顶面限位，上垫圈16的下表面为与内凹弧面配合的凸起弧面，根据油孔的角度调节上垫圈16和下垫圈17的配合角度，然后通过调节丝杆7进行固定。

上述自锁螺母和限位螺母与卡盘的接触面为弧形面，上卡盘与下卡盘上设置有与自锁螺母和限位螺母配合的凹面。

下面对本发明提供的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器的工作原理进行详细的阐述。

首先，测定油孔的角度以及光杆与井口装置中光杆密封器的偏离角度，然后通过移动中卡盘使上垫圈移动，中卡盘通过柱塞带动柱杆移动，使光杆与抽油杆同轴，然后通过调节丝杆进行固定，最后柱杆的下端连接抽油杆，此时光杆与光杆密封装置正确配合，使光杆与抽油杆同轴。

工作过程中，当抽油机的驴头向上运行时，锁紧夹具上的钢丝绳，钢丝绳8通过锁紧夹具带动中卡盘和下卡盘同步向上运动，由于上卡盘锁死于柱杆的上部，因此中卡盘4向上运动压缩弹性元件进行储存能量，当井下抽油泵上部的液柱重量和抽油杆重量与弹性元件的弹性力相等时，与柱杆连接的抽油杆开始平稳向上运动，在这之前的一段时间柱杆与抽油杆柱保持静止。

当抽油机驴头向下运动时，弹性元件释放弹性力，中卡盘4和下卡盘5慢慢返回初始位置，这段时间内柱杆及其连接的抽油杆保持静止。从而达到缓冲冲击力，减少瞬间载荷，保护抽油杆和电机的目的，同时可以代替悬绳器工作。

本发明提供的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，由弹性元件、锁紧夹具和三个卡盘组成的悬挂装置三部分组成，在减振器加载过程中，其弹性元件有形状发生变化，从而积累了弹性变形势能。当轴向载荷减小时，悬架装置的开盘由于所累积的弹性变形势能而恢复到原来的位置，当过载时，弹簧板不会被破坏。因此，作用在柱杆和抽油杆柱上的力的性质会发生变化，同时振动载荷、惯性载荷和冲击载荷的影响会被减小。同时光杆角度可以通过调节丝杆进行调节，使得光杆与井口装置中的光杆密封器正确配合，同时使得光杆和抽油杆同轴，以适用斜井等特殊油井减轻磨损。此外，悬挂装置还可以代替悬绳器使用，结构更加简单，适用范围广，安装方便。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，包括弹性元件(3)、调节组件、柱杆(13)，以及设置在柱杆上的卡盘组；

所述卡盘组包括自上而下间隔设置的上卡盘(2)、中卡盘(15)和下卡盘(18)，弹性元件(3)套设在柱杆上并位于上卡盘(2)和中卡盘(15)之间，中卡盘(15)和下卡盘(18)通过螺栓连接，并且调节组件支撑在中卡盘(15)和下卡盘(18)之间，调节组件用于调节柱杆的角度使其与抽油杆同轴，驴头的钢丝绳依次穿过上卡盘(1)和中卡盘(4)与下卡盘连接。

2.根据权利要求1所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述柱杆(13)上设置有两个柱塞，两个柱塞配装在柱杆上并位于弹性元件的两端。

3.根据权利要求2所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述上卡盘和中卡盘的表面均设置有凹槽，柱塞的一端嵌置在凹槽中，另一端抵接在弹性部件上。

4.根据权利要求1所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述弹性部件为碟簧。

5.根据权利要求1所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述钢丝绳(5)通过膨胀式锁紧夹具与下卡盘连接。

6.根据权利要求5所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述锁紧夹具(19)包括内套筒(9)和外套筒(8)，外套筒(8)与下卡盘固接，内套筒(9)位于外套筒(8)的内孔中并通过锥形螺纹连接，内套筒(9)的外壁上轴向设置的膨胀缝，钢丝绳的端部穿装在内套筒(9)中。

7.根据权利要求1所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述调节组件包括套设在柱杆(13)上的上垫圈(16)和下垫圈(17)，上垫圈(16)和下垫圈(17)的中心设置有调节孔，上垫圈(16)和下垫圈(17)之间设置有滑动面。

8.根据权利要求7所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述滑动面为设置在下垫圈(17)表面的内凹弧面，上垫圈(16)的下表面设置有与内凹弧面配合的凸起弧面。

9.根据权利要求7所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述上垫圈(16)和下垫圈(17)的顶面和底面均设置有用于定位的凸起的卡环。

10.根据权利要求7所述的一种角度可调悬挂式抽油杆减震器，其特征在于，所述上垫圈(16)和下垫圈(17)上设置有调节孔，并通过调节孔套设在柱杆上。

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