CN1346018A - 自起动式抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自起动式抽油机,包括底座(1),减速箱(10),滚筒(11),滚筒支架(19),电机(3)和钢丝绳(16),其采用了机—电一体化设计。一个飞轮蓄能器(6)上安装超越离合器(5、8)、座在机座(2)上的承重轮(21)上,一个电磁离合器(7)安置其内腔中,通过电磁离合器(7)电流的通断及飞轮蓄能器的蓄能及对电机的助起动作用,使动力电机始终处于平稳运行当中,其起动电流仅为额定电流的5%。本发明设计精巧,结构紧凑,体积小,易制造,易维修,节约电能,成本低。
Description
本发明涉及从深井中开采油、气、水的装置，特别涉及一种采用机—电一体化设计的自起动式抽油机。
中国专利申请号CN87216773U公开了一种滚筒式抽油机，其结构由电动机，减速器，链传动，自动换向滚筒装置和支架组成。其目的是从深井中开采油气。但它存在着加工制造困难，体积庞大，耗能高，寿命短，成本高，维修难等缺点。
本发明的目的是提供一种自起动式抽油机，它采用了机—电一体化设计，它彻底的克服或避免了上述现有技术中的缺点或不足之处，具有结构简单，能耗低，维修方便之特点。
本发明的目的是这样达到的：
包括底座，电机，减速箱，滚筒，滚筒支架及钢丝绳的自起动式抽油机，其安装有电机，承重轮，换向齿轮和减速器支架的机座安装于底座上，飞轮蓄能器座在承重轮上，其上安装超越离合器。电磁离合器位于飞轮蓄能器的中心，其输入输出轴分别通过超越离合器的星轮与电机输出轴和锥齿减速器的输入轴相连接。减速箱座在其支架上，其输入轴和输出轴分别与锥齿减速器和滚筒的花键轴相连接。滚筒安装在对中筒中，对中筒和花键轴固定在滚筒支架上。钢丝绳一端缠绕在滚筒上，另一端连接在悬绳器上。
本发明的目的还可以通过以下措施来实现：
换向齿轮安装在机座上，与超越离合器的外轮紧密结合的外齿圈相啮合。超越离合器由星轮，外轮和棘轮构成，星轮转速相对于外轮转速超前时，两轮脱离打滑，反之则两轮结合成一体。飞轮蓄能器为圆环柱形结构，其下部安装内齿圈，它通过换向齿轮与外齿圈相啮合。滚筒上有与对中筒内螺纹相配合的档盘和与花键轴相配合的内花键孔。对中筒为圆筒状结构，其壁上有内螺纹，与滚筒的档盘相配合，其上安装有可发出电信号的上、下传感器，它被固定在滚筒支架上。
附图的图面说明如下：
图1为本发明的第一实施例结构主视图；
图2为图1的超越离合器结构图；
图3为另一实施例的结构主视图。
本发明下面结合附图作进一步详述：
如图1所示，机座2安装在底座1上，数个(图中表示为4个)承重轮21，换向齿轮4和电机3安装在机座2上。超越离合器5的星轮26与电机3的输出轴、电磁离合器7的输入轴相连接。外齿圈24与超越离合器5的外轮27相连接，并与换向齿轮4相啮合。内齿圈23与飞轮蓄能器6相连接，并与换向齿轮4相啮合。飞轮蓄能器6座在承重轮21上。电磁离合器7的输出轴与超越离合器8的星轮26、锥齿减速器9的输入轴相连接。飞轮蓄能器6的顶部与超越离合器8的外轮27相连接。减速箱10的输入、输出轴分别与锥齿减速器9的输出轴和滚筒11的花键轴15相连接。花键轴15处于对中筒14的中心轴线上，固定在滚筒支架19上。滚筒11安装于对中筒14内，其左右两个档盘与对中筒14的内螺纹相配合，花键轴15在花键孔中滑动配合。上、下位传感器12、13固定在对中筒外圆的一定位置上。钢丝绳16一端缠绕在滚筒11上，另一端与悬绳器17相固定，悬绳器17连接着抽油杆柱18。减速箱10与电力控制箱22固定在减速箱支架20上。
本发明之自起动式抽油机，初启动时，飞轮蓄能器(6)静止不动。由于重力作用，抽油杆(18)处于最低处。滚筒(11)位于对中筒(14)的最左边。按下电力控制箱(22)的起动按钮，电机(3)通电，其电枢旋转(正转)。带动超越离合器(5)的星轮和电磁离合器(7)的输入轴旋转。此时由于是正转，超越离合器(5)处于脱离状态，同时电磁离合器(7)没有激磁电流，输出轴呈自由态，所以电磁离合器(7)不承担负荷。所以电机(3)起动时为空载起动。电机(3)起动后一段时间后，电力控制箱(22)自动给电磁离合器(7)输入由低到高的激磁电流。直到电磁离合器(7)输出轴的转速也由零逐渐升高到额定转速为止，此时带动超越离合器(8)的星轮转动，由于是正转，所以超越离合器(8)的星轮和外轮脱离(使得飞轮蓄能器(6)不能成为其负荷)。同时输出扭矩，并通过锥齿减速器(9)、减速箱(10)、花键轴(15)，将动力传递给滚筒(11)。滚筒(11)开始卷绕钢缆绳(16)，并通过悬绳器(17)，提升抽油杆(18)做功。在提升的过程中，由于滚筒(11)的左右两个档盘与对中筒(14)的内螺纹是螺纹配合关系，使得滚筒(11)边转边向右移动，以便抽油杆(18)始终处于井筒轴心位置。同时滚筒(11)的右档盘逐渐向上位传感器(12)靠近。
下行蓄能阶段：当滚筒(11)的右档盘到达上位传感器(12)位置时，上位传感器(12)发出一个脉冲信号，由电力控制箱(22)接收到后，立即将电磁离合器(7)的激磁电流逐渐减少到零，使得电磁离合器(7)输出轴的转速也由额定转速逐渐减少到零。然后，切断电机(3)电源。此时抽油杆(18)失去动力，在井筒液柱负荷的作用下开始下行。使得滚筒(11)反转并释放钢缆绳(16)，同时滚筒(11)由于与对中筒(14)的螺纹配合作用，开始向右移动，其右档盘逐渐向下位传感器(13)靠近。滚筒(11)反转的动力通过花键轴(15)、减速箱(10)、减速器(9)带动超越离合器(8)的星轮转动，由于是反转，超越离合器(8)的星轮和外轮结合，带动飞轮蓄能器(6)旋转(反转)，开始蓄能。此时飞轮蓄能器(6)的下部由于有内齿圈(23)并通过换向齿轮(4)和外齿圈(24)的啮合将飞轮蓄能器(6)的动力传递给超越离合器(5)的外轮，由于换向齿轮(4)的作用，将使得超越离合器(5)的外轮的转动方向与电机(3)的转子输出轴的转向相同(正转)。此时能否将动力传递给电机(3)的转子输出轴要视情况而定，如果电机(3)的转子输出轴的转速即超越离合器(5)的星轮的转速大于外轮的转速，则脱离，动力不能传递给电机(3)。若超越离合器(5)的星轮的转速小于外轮的转速，则动力传递给电机(3)。由于电机(3)断电后，转子转速将会逐渐减慢，而飞轮蓄能器(6)的转速会逐渐增大。所以在很短的时间内，飞轮蓄能器(6)的转速会很快超过电机(3)转子的转速，将动力传递给电机(3)的转子输出轴，这样就使得电机(3)转子不能停转(空转)。蓄能产生作用。
上行做功阶段：当抽油杆(18)下行到下死点时，滚筒(11)的右档盘到达下位传感器(13)位置时，下位传感器(13)发出一个脉冲信号，由电力控制箱(22)接收到后，立即将电磁离合器(7)的激磁电流从零逐渐提高，超越离合器(8)的输出轴由反转向正转过渡，并逐渐达到电机的额定转速，此时电机(3)通电。超越离合器(8)的星轮和外轮打滑，同时将电机(3)的动力通过锥齿减速器(9)、减速箱(10)、花键轴(15)，将动力传递给滚筒(11)。滚筒(11)开始卷绕钢缆绳(16)，并通过悬绳器(17)，提升抽油杆(18)做功。与初起动过程相同。这里要说明的是，电机(3)起动前，由于其电枢转子已经以同步转速或大于同步转速的速度旋转，所以起动电流仅为电机的激磁电流，仅为额定电流的5％，不会造成起动困难和冲击电网。另外由于飞轮蓄能器(6)失去动力而使得其转速逐渐降低，从而使得超越离合器(5)的星轮的转速大于外轮的转速，造成星轮和外轮打滑，此时飞轮蓄能器(6)虽然仍以惯性旋转(反转)，但不会成为电机(3)的负荷。自此以后，当滚筒(11)的右档盘到达上位传感器(12)位置时，上位传感器(12)发出一个脉冲信号，再次进入下行蓄能阶段。周而复始，自动进行。
也可以根据上述原理设计出另一种结构的自起动式抽油机，如图2所示，机座(2)安装在底座(1)上。若干个承重轮(21)、换向齿轮(4)和电机(3)安装在机座(2)上。超越离合器(5)的星轮(26)与电机(3)的输出轴、电磁离合器(7)的输入轴紧密连接。外齿圈(24)与超越离合器(5)的外轮(27)紧密连接，并与换向齿轮(4)啮合。内齿圈(23)与飞轮蓄能器(6)的底部紧密连接，并与换向齿轮(4)啮合。飞轮蓄能器(6)的底部承担在若干个承重轮(21)上。飞轮蓄能器(6)的顶部与超越离合器(8)的外轮(27)紧密连接，电磁离合器(7)的输出轴与超越离合器(8)的星轮(26)、花键轴(15)紧密连接，滚筒(11)内安装有谐波减速器(29)，谐波减速器(29)有花键内孔与花键轴(15)呈滑动配合，滚筒(11)的两个档盘与对中筒(14)呈螺纹配合。上位传感器(12)和下位传感器(13)安装在对中筒(14)上的有关位置上。滚筒(11)上缠绕有钢丝绳(16)，通过滑轮(30)与悬绳器(17)连接。并通过与悬绳器(17)与抽油杆(18)连接。滑轮(30)通过绞链固定在支架(31)上。其工作原理同图一所示抽油机结构。
本发明与现有技术相比较具有如下优点：
1、采用机—点一体化设计，具有实实在在的节能效果；
2、结构紧凑，体积小，用料少，成本低；
3、安装容易，维修方便。
Claims (7)
1、一种自起动式抽油机，包括底座(1)，电机(3)，减速箱(10)，滚筒(11)，滚筒支架(19)，钢丝绳(16)，其特征在于机座(2)安装在底座(1)上，机座(2)上安装电机(3)、承重轮(21)、换向齿轮(4)和减速箱支架(20)，飞轮蓄能器(6)座在承重轮(21)上，其上安装超越离合器(5、8)，电磁离合器(7)位于飞轮蓄能器(6)中心，其输入轴通过超越离合器(5)的星轮(26)与电机(3)的输出轴相连接，其输出轴通过超越离合器(8)的星轮(26)与锥齿减速器(9)的输入轴相连接，减速箱(10)座在减速箱支架(20)上，其输入轴和输出轴分别与锥齿减速器(9)的输出轴和滚筒(11)的花键轴(15)相连接，滚筒(11)安装在对中筒(14)中，对中筒(14)和花键轴(15)固定在滚筒支架(19)上，钢丝绳(16)一端缠绕在滚筒(11)上，另一端连接悬绳器(17)。
2、根据权利要求1所述的自起动式抽油机，其特征在于换向齿轮(4)安装在机座(2)上，与超越离合器(5)的外轮(27)结合的外齿圈(24)相啮合。
3、根据权利要求1或2所述的自起动式抽油机，其特征在于超越离合器(5、8)由星轮(26)，外轮(27)和棘轮(28)构成，星轮(26)转速相对于外轮(27)转速超前时两轮脱离打滑，反之则两轮结合成一体。
4、根据权利要求1所述的自起动式抽油机，其特征在于飞轮蓄能器(6)为圆环柱形结构，其下部安装有内齿圈(23)，它通过换向齿轮(4)与外齿圈(24)相啮合。
5、根据权利要求1所述的自起动式抽油机，其特征在于滚筒(11)具有与对中筒(14)内螺纹相配合的档盘和与花键轴(15)相配合的内花键孔。
6、根据权利要求1或5所述的自起动式抽油机，其特征在于对中筒(14)为圆筒状结构，其壁上有内螺纹，与滚筒(11)的档盘相配合。
7、根据权利要求1或5所述的自起动式抽油机，其特征在于对中筒(14)固定于滚筒支架(19)上，其上安装有可发出电信号的上位传感器(12)和下位传感器(13)。
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