CN114961658B - 一种可变距平衡游梁式抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田开采机械设备，具体为一种可变距平衡游梁式抽油机。其包括安装有支架、减速器、电机的第一底座，支架上转动支撑设置游梁，游梁上安装驴头和尾端轴承座，平衡吊臂通过尾端轴承座与游梁铰接，平衡吊臂的下端固定连接平衡配重体，电机与减速器驱动连接，减速器的输出端与游梁之间设有连杆和曲柄，平衡吊臂与游梁之间设有伸缩杆，伸缩杆两端分别与平衡吊臂、游梁铰接。本发明方案中可在平衡配重体内放置金属或液体等填配重物进行配重，通过增加或减少配重物的质量，以及调节伸缩杆的长度，以达到动态平衡的目的。

Description

一种可变距平衡游梁式抽油机

技术领域

本发明涉及油田开采机械设备，具体为一种可变距平衡游梁式抽油机。

背景技术

随着油田勘探开发进入后期，大多数油田进入高含水开发阶段，稳产难度日益增大。部分油井负荷较大，所采用的游梁式抽油机平衡度较低，不仅严重影响曲柄连杆机构、减速器及电动机的效率和寿命，同时也降低了抽油杆柱的可靠性，加大了抽油机的能耗，提高了采油成本。因此，对游梁式抽油机进行二次平衡技术改造，实现游梁变距精平衡，对于缓解油田用电紧张状况、降低开发成本具有十分重要的意义。

目前抽油机的特点是能耗较高、效率低，而采用数字智能化的抽油机可实现节能高效的特点，我国数字化抽油机的发展方向朝着智能化、自动化、远程控制、系统化、无线控制、精细化、标准化发展。

常规型游梁式抽油机是先驱动后平衡，平衡块在曲柄上，平衡块的势能在曲柄旋转中变化，其优点是皮实耐用，已延续使用了一百多年；但是其耗材多、耗能大，而且平衡装置体积大、重量重，不易调节，费时费力，不易实现数字智能化。

电机通过传动带驱动游梁摆动负载作业。传动带长期工作，在出现老化、延展松脱等情况下进行维护，而电机、减速器的体积和重量较大，电机与减速器之间的空间狭小；同时较长的传动带在传动过程中由于震动易产生垂直于运动方向的摆幅，通常对传动带的长度进行限制，种种因素导致不易通过调整传动带进行更换或绷紧作业。只能通过对电机的位置进行调整，方便更换传动带或绷紧传动带。

发明内容

本发明为了解决现有常规抽油机存在的问题，采用偏置型游梁抽油机设计，提供一种可变距平衡游梁式抽油机，且可实现数字智能化。

本发明提供的技术方案是：

一种可变距平衡游梁式抽油机，包括安装有支架、减速器、电机的第一底座，支架上转动支撑设置游梁，游梁前端固定驴头，游梁后端安装尾端轴承座，平衡吊臂通过尾端轴承座与游梁铰接，平衡吊臂的下端固定连接平衡配重体，电机与减速器驱动连接，减速器的输出端与游梁之间设有连杆和曲柄，连杆和曲柄转动连接，连杆的一端与游梁的中部转动连接，平衡吊臂与游梁之间设有伸缩杆，伸缩杆两端分别与平衡吊臂、游梁铰接。

进一步的，伸缩杆上设置控制件。

进一步的，电机通过安装机构安装于第一底座上，所述安装机构包括固定设置有两个支撑板的第二底座，安装座的中部两侧转动设置于支撑板上，电机固定安装于安装座上，安装座与第二底座之间安装有位于支撑板一侧的旋转调节组件，安装座与第二底座之间安装有分别位于支撑板两侧的第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件，第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件之间设置有联动组件。

进一步的，旋转调节组件为直线驱动器，且直线驱动器的两端分别与安装座、第二底座铰接。

进一步的，旋转调节组件包括固定于第二底座上的电动推杆，电动推杆的另一端与滑动块铰接，滑动块滑动设置于滑杆上，滑杆的两端通过滑座固定于安装座上。

进一步的，第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件结构相同并对称设置于支撑板两侧，第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件均包括限位滑动设置于第二底座上的连接板，连接板上方固定设置具有倾斜面的支撑体，安装座下表面固定设置与支撑体相适配的抵压体，两个连接板上设置有齿条，两个齿条之间通过转动设置于第二底座上的齿轮连接。

进一步的，第二底座上设置有T形环槽，齿轮下方设置有与T形环槽适配的环状滑块。

进一步的，第二底座上对应齿轮处设置有螺纹孔，螺纹杆贯穿螺纹孔并且二者螺纹配合，螺纹杆的上端固定设置摩擦块与齿轮的下端面配合，螺纹杆的下端固定设置旋钮。

进一步的，支撑体为半圆锥体，抵压体为楔形块，楔形块的斜面与半圆锥体相对应。

进一步的，楔形块的斜面上设置与半圆锥体相适配的凹槽。

本发明在现有抽油机上进行改进，取消了原有抽油机的平衡块，达到了简化结构，降低维护费用、安全可靠、操作方便、节能节材之目的。本发明提供的技术方案即可用于新机制造也可用于老机改造。

本发明方案中可在平衡配重体内放置金属或液体等填配重物进行配重，通过增加或减少配重物的质量，以及调节伸缩杆的长度，以达到动态平衡的目的。而且平衡配重与游梁之间、伸缩杆与游梁之间为铰接。具体采用轴承座结构连接，这种连接方式可靠、耐冲击、能耗小，可保证整个抽油机的稳定可靠运行。本发明可对伸缩杆的平衡装置可采用数字化智能控制，易于精调平衡力矩，具有操作方便、省时省力的优点。

本发明旋转调节组件对电机进行调整后，通过设计在安装座下方的第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件形成联动的支撑位，从而改善电机与安装座位置的稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是安装机构的结构示意图；

图4是安装机构的结构示意图；

图5是安装机构的剖面结构示意图；

图6是图5中B处放大图；

图7是滑动块的结构示意图；

图8是连接板的结构示意图。

图中：1、驴头；2、游梁；3、支架；4、第一底座；5、曲柄；6、连杆；7、减速器；8、横梁轴承座；9、伸缩杆；10、控制器；11、尾端轴承座；12、平衡吊臂；13、平衡配重体；14、第二底座；15、支撑板；16、安装座；17、电机；18、固定件；19、第一传动轮；20、传动带；21、第二传动轮；22、楔形块；23、第一半圆锥体；24、第二半圆锥体；25、连接板；26、齿条；27、齿轮；28、T形滑槽；29、摩擦块；30、螺纹杆；31、旋钮；32、电动推杆；33、滑动块；34、滑杆；35、操作槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种可变距平衡游梁式抽油机，包括第一底座4。第一底座4上安装有支架3、减速器7、电机17。

支架3上转动支撑设置游梁2。游梁2前端固定驴头1，游梁2后端安装尾端轴承座11。平衡吊臂12通过尾端轴承座11与游梁2铰接，平衡吊臂12的下端固定连接平衡配重体13。

平衡配重体13内部可为空腔结构，在空腔内填装金属块或液体等配重物。

电机17与减速器7驱动连接。减速器7的输入端安装有第二传动轮21，电机17的输出轮上设置有第一传动轮19，第一传动轮19和第二传动轮21之间通过传动带20驱动连接。减速器7的输出端与游梁2之间设有连杆6和曲柄5，连杆6和曲柄5转动连接，连杆6的一端与游梁2的中部转动连接，减速器7的输出端与曲柄5固定连接，平衡吊臂12与游梁2之间设有伸缩杆9，伸缩杆9两端分别与平衡吊臂12、游梁2铰接。伸缩杆9上设置控制件10。伸缩杆9采用电动推杆或是直线驱动器，控制件10控制电动推杆或是直线驱动器进行伸缩动作。

安装机构通过固定件18固定安装电机17。安装机构安装于第一底座4上。

所述安装机构包括第二底座14，第二底座14上固定设置有两个支撑板15。两个支撑板15之间转动设置有安装座16。安装座16的两侧设置有转轴，转轴与支撑板15之间通过轴承安装实现转动连接。

安装座16与第二底座14之间安装有位于支撑板15一侧的旋转调节组件。旋转调节组件为直线驱动器，且直线驱动器的两端分别与安装座16、第二底座14铰接。直线驱动器可为电动式推杆也可选用气缸。

安装座16与第二底座14之间安装有第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件。第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件结构相同并对称设置于支撑板15两侧。

第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件均包括限位滑动设置于第二底座14上的连接板25。为了实现对连接板25的限位滑动，连接板25下表面固定设置T形滑块，第二底座14上设置有与T形滑块相适配的T形滑槽28。所述T形滑块与T形滑槽28滑动配合。

连接板25上方固定设置具有倾斜面的支撑体。支撑体为半圆锥体。为了方便表述，第一刚性支撑组件上的支撑体为第一半圆锥体23，第一刚性支撑组件上的支撑体为第二半圆锥体24。安装座16下表面固定设置与支撑体相适配的抵压体。抵压体为两个，为具有斜面呈楔形结构的楔形块22。第一半圆锥体23与其中一个楔形块22的斜面抵接。第二半圆锥体24与另一个楔形块22的斜面抵接。楔形块22上斜面的斜率与第一半圆锥体23和第二半圆锥体24的斜率相同。

第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件之间设置有联动组件。联动组件为齿轮27。两个连接板25上设置有齿条26，两个齿条26之间通过转动设置于第二底座14上的齿轮27连接。第二底座14上设置有T形环槽，齿轮27下方设置有与T形环槽适配的环状滑块。

第二底座14上对应齿轮27处设置有螺纹孔，螺纹杆30贯穿螺纹孔并且二者螺纹配合，螺纹杆30的上端固定设置摩擦块29与齿轮27的下端面配合，螺纹杆30的下端固定设置旋钮31。为了方便操作在第一底座4上对应螺纹杆30的位置设置操作槽35容纳旋钮31。

电动17通过第一传动轮19、传动带20、第二传动轮21将动力传递至减速器7。减速器7通过曲柄5带动连杆6转动，使得连杆6拉动游梁2摆动。驴头1及平衡配重体12绕支架3上、下摆动。在平衡配重体12摆动的同时受伸缩杆9的制约，随伸缩杆9的长度变化改变平衡力矩。通过控制器10可控制伸缩杆9的长度变化，使平衡配重体13与支架3之间的距离产生变化。

本发明中平衡配重体13可内部安装有一定重量的金属或液体等配重物，整机负载和平衡配重分别在游梁2两端，达到了先平衡后驱动，再通过改变力矩实现在线精平衡目的。通过控制平衡配重腔13内填充物的质量达到了对悬点对称平衡之目的；同时通过伸缩杆9的作用可以控制平衡配重的力矩；达到动态精平衡的目的。

使用时，启动电动式推杆或气缸进行伸长，从而改变安装座16和第二底座14之间的倾角，实现电机17的位置调整。电机17带动第一传动轮19一同位置变化，从而实现对传动带20张紧力的调整也可对传动带进行更换，具有调整方便省力，安全性好，支撑稳定的优点。可在电机17运转过程中进行调整，避免了停机对生产的不利影响。

在安装座16进行顺时针翻转时(图2中的顺时针)，安装座16底端右侧的楔形块22会向下压第二半圆锥体24，使第二半圆锥体24向电机17的旋转轴方向移动。第二半圆锥体24通过连接板25在T形滑槽28内滑动。同时通过齿条26和齿轮27的配合运作，可在第二半圆锥体24向电机17的旋转轴的反向移动的同时使第一半圆锥体23向背离电机17的旋转轴的方向移动。在安装座16进行翻转时，第一半圆锥体23和第二半圆锥体24始终会通过楔形块22接触支撑在安装座16的底端。这样第一半圆锥体23和第二半圆锥体24在安装座16的下侧形成了两个相互联动的支撑点，从而大幅改善安装座16位置的稳定性。

在安装座16的角度调整完毕后，关闭电动式推杆或气缸。然后手动转动旋钮31，旋钮31带动螺纹杆30旋转，通过螺纹杆30与第二底座14的螺纹孔螺纹连接可使螺纹杆30带动摩擦块29向上移动，进而使摩擦块29接触齿轮27下端面并施加一定的压力。这时齿轮27因摩擦块29的顶紧而具有很大的旋转摩擦力，齿轮27被锁定不可再旋转，第一半圆锥体23和第二半圆锥体24不可再移动，从而提高第一半圆锥体23和第二半圆锥体24的支撑的刚度。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

旋转调节组件包括固定于第二底座14上的电动推杆32，电动推杆32的另一端与滑动块33铰接，滑动块33滑动设置于滑杆34上，滑杆34的两端通过滑座固定于安装座16上。电动推杆32也可替换为气缸。

电动推杆32或气缸伸缩时，滑动块33在滑杆34上滑动，从而调整安装座16和第二底座14之间的倾角。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：

楔形块22的斜面上设置与半圆锥体相适配的凹槽。使楔形块22与半圆锥体抵接紧密。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可变距平衡游梁式抽油机，包括安装有支架（3）、减速器（7）、电机（17）的第一底座（4），支架（3）上转动支撑设置游梁（2），游梁（2）前端固定驴头（1），游梁（2）后端安装尾端轴承座（11），平衡吊臂（12）通过尾端轴承座（11）与游梁（2）铰接，平衡吊臂（12）的下端固定连接平衡配重体（13），电机（17）与减速器（7）驱动连接，减速器（7）的输出端与游梁（2）之间设有连杆（6）和曲柄（5），连杆（6）和曲柄（5）转动连接，连杆（6）的一端与游梁（2）的中部转动连接，其特征在于，平衡吊臂（12）与游梁（2）之间设有伸缩杆（9），伸缩杆（9）两端分别与平衡吊臂（12）和游梁（2）铰接；

电机（17）通过安装机构安装于第一底座（4）上，所述安装机构包括固定设置有两个支撑板（15）的第二底座（14），安装座（16）的中部两侧转动设置于支撑板（15）上，电机（17）固定安装于安装座（16）上，安装座（16）与第二底座（14）之间安装有位于支撑板（15）一侧的旋转调节组件，安装座（16）与第二底座（14）之间安装有分别位于支撑板（15）两侧的第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件，第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件之间设置有联动组件；

第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件结构相同并对称设置于支撑板（15）两侧，第一刚性支撑组件和第二刚性支撑组件均包括限位滑动设置于第二底座（14）上的连接板（25），连接板（25）上方固定设置具有倾斜面的支撑体，安装座（16）下表面固定设置与支撑体相适配的抵压体，两个连接板（25）的内侧壁上设置有齿条（26），两个齿条（26）之间设置有位于第二底座（14）上的齿轮（27），齿轮（27）与两个齿条（26）转动连接；第二底座（14）上设置有T形环槽，齿轮（27）下方设置有与T形环槽适配的环状滑块。

2.根据权利要求1所述一种可变距平衡游梁式抽油机，其特征在于，伸缩杆（9）上设置控制件（10）。

3.根据权利要求1所述一种可变距平衡游梁式抽油机，其特征在于，旋转调节组件为直线驱动器，且直线驱动器的两端分别与安装座（16）和第二底座（14）铰接。

4.根据权利要求1所述一种可变距平衡游梁式抽油机，其特征在于，旋转调节组件包括电动推杆（32），电动推杆（32）的一端固定于第二底座（14）上，电动推杆（32）的另一端与滑动块（33）铰接，滑动块（33）滑动设置于滑杆（34）上，滑杆（34）的两端通过滑座固定于安装座（16)上。

5.根据权利要求1或4所述一种可变距平衡游梁式抽油机，其特征在于，第二底座（14）上对应齿轮（27）处设置有螺纹孔，螺纹杆（30）贯穿螺纹孔并且二者螺纹配合，螺纹杆（30）的上端固定设置有与齿轮（27）的下端面配合的摩擦块（29），螺纹杆（30）的下端固定设置旋钮（31）。

6.根据权利要求1所述一种可变距平衡游梁式抽油机，其特征在于，支撑体为半圆锥体，抵压体为楔形块（22），楔形块（22）的斜面与半圆锥体相对应。

7.根据权利要求6所述一种可变距平衡游梁式抽油机，其特征在于，楔形块（22）的斜面上设置与半圆锥体相适配的凹槽。