CN201013314Y - 封闭楼式平衡箱游梁抽油机 - Google Patents

Abstract

封闭楼式平衡箱游梁抽油机是一种下置平衡游梁抽油机。结构特征在于下置平衡装置是一种封闭楼式平衡箱：封闭楼式平衡箱有上箱和下箱并直接或通过挂臂与游梁尾部用快速装拆结构相联接；上、下箱和挂臂空腔填装规定数量的廉价平衡质量并封闭起来。优点是调平衡简便，只需在下箱中装入或排出少量平衡质量，就可达到准最佳平衡状态，节能和节约钢材显著，并最大限度地减轻石油工人的劳动强度，便于制造和运输，成本大幅度降低。

Description

封闭楼式平衡箱游梁抽油机

技术领域

本发明涉及用于石油矿场的下置平衡游梁抽油机，是一种封闭楼式平衡箱游梁抽油机。

背景技术

背景技术是一种规定质心下置平衡游梁抽油机(授权公告号CN1176301C，授权公告日2004年11月17日)，这是与本发明最相近的一种下置平衡游梁抽油机。

发明内容

背景技术的缺点是：①调平衡不便一在上箱中装入和取出平衡铁劳动强度过大；②因为调平衡不便，工人将平衡铁都放入下箱，影响节能效果；③需较多平衡铁，整机钢铁质量和制造成本偏高；④大机型弯游梁运输不便，增加运输成本。

本发明之目的，是提供一种能克服背景技术缺点的下置平衡游梁抽油机。

此发明之目的，由“封闭楼式平衡箱游梁抽油机”技术方案来实现。这个技术方案之第一发明点：游梁下置平衡装置A是一种封闭楼式平衡箱(16)-封闭楼式平衡箱(16)是一种立柱式结构：由2～4个立柱(16.3)联接上箱(16.1)和下箱(16.2)构成的一个刚性结构，并且上箱装有上箱封盖(24)，下箱装有下箱封盖(37)，上、下箱都是一种封闭的空心筒体(参看图1、图2、图5～图10)；或者封闭楼式平衡箱(16)是一种整体式结构：用钢板制成一个整体空心筒体，中间设置隔板(38)，顶部设置上箱封盖(24)，底部焊接底板(39)，隔板(38)上部是上箱(16.1)，下部是下箱(16.2)，上、下箱都是一种封闭的空心筒体(参看图3、图4)；所说封闭空心筒体的横截面为矩形、方形或圆形；并且封闭楼式平衡箱(16)直接或通过挂臂(15)/矩形挂臂(15.1)与游梁(7)尾部用一种“快速装拆结构”相联接。

“封闭楼式平衡箱游梁抽油机”的技术方案可描述如下：一种封闭楼式平衡箱游梁抽油机，包括动力机(1)、带传动装置(2)、减速机(3)、曲柄(4)、连杆(5)、横梁及横梁支承(6)、游梁(7)、游梁支承(8)、片状驴头(9)或轮状驴头和挂在驴头上的悬绳器(10)、刹车装置(11)、支架(12)、底盘(13)和安装在底盘上的失载保护装置(14)、以及联接在游梁(7)尾端的下置平衡装置A、还可有常规曲柄平衡装置，特征在于，所述游梁下置平衡装置A是一种封闭楼式平衡箱(16)-封闭楼式平衡箱(16)是一种立柱式结构：由立柱(16.3)联接上箱(16.1)和下箱(16.2)构成的一个刚性结构，并且上箱装有上箱封盖(24)，下箱装有下箱封盖(37)，上、下箱都是一种封闭的空心筒体；或者封闭楼式平衡箱(16)是一种整体式结构：用钢板制成一个整体空心筒体，中间设置隔板(38)，顶部设置上箱封盖(24)，底部焊接底板(39)，隔板(38)上部是上箱(16.1)，下部是下箱(16.2)，上、下箱都是一种封闭的空心筒体；所说封闭空心筒体的横截面为矩形、方形或圆形；并且封闭楼式平衡箱(16)直接或通过挂臂(15)/矩形挂臂(15.1)与游梁(7)尾部用一种“快速装拆结构”相联接。

这是一种完整的、新的抽油机技术方案，它的上箱(16.1)和下箱(16.2)中装入平衡质量，有下述三种方式：

(一)根据井况计算出需装入上、下箱的总平衡质量m，又根据井况和冲次计算出总平衡质量之质心的最佳下置距离H₀，再算出应置于上箱中的平衡质量m₁，并将平衡质量m₂＝m-m₁置于下箱。细调平衡后，上、下箱都封闭起来。

(二)根据所服役油井中悬点负荷最小的井况，计算出置于上箱中的廉价平衡质量m₁，制造时m₁就装入上箱，并将上箱封盖(24)固联在上箱顶部，可采用焊接、螺栓联接、铆接等常用联接手段；下箱中不预装或预先装入少量廉价平衡质量，装机并运转2小时后再分小批量加入所需的平衡质量。

(三)制造时就在上箱中装入廉价平衡质量m₁，在下箱中装入砂、石等廉价平衡质量m₂，并将上箱封盖(24)固联在上箱顶部，下箱封盖(37)固联在下箱顶部，固联手段采用焊接、螺栓联接、铆接等常用固联手段。

在往上、下箱中装入平衡质量的三种方式之中，(二)和(三)较好，这两种方式可概括为：“在封闭楼式平衡箱(16)的上箱(16.1)和下箱(16.2)中，或仅在上箱(16.1)中，在抽油机制造时就装入规定数量的廉价平衡质量，并加以封闭”。同时，“在封闭楼式平衡箱(16)之下箱(16.2)的外侧下部装一个卸重门(35)；在下箱(16.2)的顶部或在下箱侧面上部，设置1～2个加重门(36)”。这样，抽油机在装机并运转2小时后，只需从卸重门(35)卸去少量平衡质量，或从加重门(36)加入少量平衡质量，抽油机就可在准最佳平衡状态下运行，石油工人的劳动强度也将最小。

本发明抽油机克服了背景技术的缺点，有如下发明效果：①调平衡时工人劳动强度最小。②调平衡方便，更为节能。与背景技术相比，虽然平衡质量质心下置距离H不能取最佳值H₀，但接近H₀，加之调平衡时工人劳动强度小，实际效果优于背景技术。③由于制造时就将廉价规定质量装入封闭楼式平衡箱上箱和下箱中，使抽油机的整机钢铁质量和制造成本大幅度降低。④大机型采用了直游梁，运输方便，节约运输成本。

附图说明

本发明提供了一些具体实施方案，通过下述实施例和附图作详细说明。

图1为实施例一的结构示意图。

图2为实施例一中A部分的放大图。

图3为实施例二的结构示意图。

图4为实施例二中A部分的放大图。

图5为实施例三的结构示意图。

图6为实施例三中A部分的放大图。

图7为实施例四的结构示意图。

图8为实施例四中A部分的放大图。

图9为实施例五的结构示意图。

图10为实施例五中A部分的放大图。

图中，1-动力机，2-带传动装置，3-减速机，4-曲柄，5-连杆，6-横梁及横梁支承，7-游梁，  8-游梁支承，9-片状驴头，10-悬绳器，11-刹车装置，12-支架，13-底盘，14-失载保护装置，A部分-游梁下置平衡装置，15-挂臂，15.1-矩形挂臂，16-封闭楼式平衡箱，16.1-封闭楼式平衡箱之上箱，简称上箱，16.2-封闭楼式平衡箱之下箱，简称下箱，16.3-封闭楼式平衡箱之立柱，简称立柱，17-游梁靠板，18-加强筋板，19-挂臂靠板，19.1-平衡箱靠板，20-挂轴，21-挂座，22-挂臂封板，23-挂臂顶板，24-上箱封盖，25-下箱挡板，26-耳座，27-销柱，28-焊接在游梁靠板(17)上的销座，28.1-焊接在挂臂(15)外侧平面上的销座，29-焊接在封闭楼式平衡箱内侧的销座，30-联接螺栓，31-螺母，32-螺母支座，33-锁紧螺母，34-顶紧螺栓，35-卸重门，36-加重门，37-下箱封盖，38-隔板，39-下箱底板。

具体实施方式

实施例一，参看图1和图2，这是封闭楼式平衡箱游梁抽油机之典型形式，其基本结构与背景技术相同：动力机(1)通过带传动装置(2)和减速机(3)减速后，驱动装在减速机(3)输出轴两端的一对曲柄(4)旋转，再通过连杆(5)和横梁及横梁支承(6)，带动游梁(7)绕游梁支承(8)的中心上、下摇摆，装在游梁(7)前端的片状驴头(9)同步摇摆，挂在片状驴头(9)上的悬绳器(10)就和抽油杆一起上、下运动，完成抽油工作。本实施例的特征在于：游梁下置平衡装置A是一种封闭楼式平衡箱，封闭楼式平衡箱(16)的内侧与挂臂(15)外侧固定连结为一体；挂臂(15)与游梁(7)尾部交成钝角，联接它们的“快速装拆结构”是一种“挂-靠结构”：挂臂(15)内侧上部穿着一根与其正面(图面)垂直的挂轴(20)，游梁(7)尾部上部固连着一个挂座(21)，挂轴(20)铰挂在挂座(21)上；挂臂(15)内侧还有一挂臂靠板(19)，它紧靠在焊牢于游梁尾端下部的游梁靠板(17)上，(18)为加强筋板，它分别与游梁靠板(17)、游梁(7)之下翼板尾端焊接牢固，挂臂靠板(19)与游梁靠板(17)可用联接螺栓(30)和螺母(31)联接起来而更安全。游梁靠板(17)还可焊接有螺母支座(32)，顶紧螺栓(34)穿入螺母支座(32)和游梁靠板(17)相应的孔中，顶紧在挂臂靠板(19)上，并用锁紧螺母(33)锁紧，可降低挂臂的安装精度，增强互换性，并有少量调节封闭楼式平衡箱(16)位置的作用。挂座(21)的半圆孔也可改为整圆孔，所述快速装拆结构之挂-靠结构就成为铰-靠结构了。下箱挡板(25)的作用，是阻止砂、石在下箱中流动。

本实施例抽油机中，楼式平衡箱之上箱(16.1)和挂臂(15)的空腔中填充规定数量的石块和水泥等廉价质量，并用上箱盖板(24)和挂臂封板(22)封闭。

本实施例抽油机中，楼式平衡箱之下箱(16.2)中，可不预放平衡质量(图1)，待细调平衡时分小批量加入；也可预放砂、石用下箱盖板(37)封闭(图2)。这两种情况，都要在下箱外侧下部设置一卸重门(35)，在下箱顶部或下箱侧面上部设置1～2个加重门(36)，细调平衡时分小批量从卸重门(35)卸出部分砂、石或从加重门(36)加入部分砂、石。

实施例二，参看图3和图4，本实施例与实施例一比较，区别在于采用了整体式结构的封闭楼式平衡箱，并且挂臂(15)内侧顶部与游梁(7)尾部固定连结为一体，成为一种整体式的弯游梁。封闭楼式平衡箱(16)内侧与挂臂(15)外侧用“快速装拆结构”相联接，“快速装拆结构”是一种“挂-销结构”：封闭楼式平衡箱(16)内侧上部固定联接有耳座(26)，耳座上穿装与封闭楼式平衡箱正面(图面)垂直的挂轴(20)，挂臂(15)外侧上部固定联接着挂座(21)，挂轴(20)铰挂在挂座(21)上；销柱(27)有两对销座，一对是焊接在封闭楼式平衡箱(16)内侧的销座(29)，另一对是焊接在挂臂(15)外侧平面上的销座(28.1)，销柱(27)头部带有锥度，它销入销座(28.1)和销座(29)中，就将挂臂(15)和封闭楼式平衡箱(16)牢固地联接在一起了。

本实施例中，“快速装拆结构”也可采用实施例一中的“挂-靠结构”，实施例一也可采用实施例二的“挂-销结构”。

实施例三，参看图5和图6，与实施例一比较，区别在于取消挂臂，封闭楼式平衡箱(16)内侧直接与游梁(7)尾部用“快速装拆结构”联接。“快速装拆结构”仍是挂-靠结构，但挂轴、挂座和靠板的位置有了改变：耳座(26)固定联接在封闭楼式平衡箱(16)的内侧上部，耳座中穿有挂轴(20)，游梁(7)尾部制成一个台阶，挂座(21)固定在台阶上，挂轴(20)铰挂在挂座(21)中；封闭楼式平衡箱(16)的内侧焊接一块靠板，称平衡箱靠板(19.1)，与实施例一相仿，游梁(7)尾部有一块游梁靠板(17)，这两块靠板贴合在一起，其他结构与实施例一完全相同。

实施例四，参看图7和图8，它与实施例三的区别在于：联接封闭楼式平衡箱(16)与游梁尾部的快速装拆结构，由“挂-靠结构”变为“挂-销结构”，“挂”完全一样，“靠”改为“销”：销柱(27)有两对销座，一对是焊接在封闭楼式平衡箱内侧的销座(29)，另一对是焊接在游梁靠板(17)上的销座(28)，销柱(27)头部带有锥度，它销入销座(29)和(28)，就将封闭楼式平衡箱(16)与游梁尾端牢固地联接在一起了。

实施例五，参看图9和图10，本实施例的第一特点仍然是采用了封闭楼式平衡箱，并且封闭楼式平衡箱之上箱和矩形挂臂(15.1)中装入了廉价平衡质量。它与实施例一的区别是挂臂(15)换成了与游梁(7)尾部垂直的矩形挂臂(15.1)：矩形挂臂(15.1)外侧与封闭楼式平衡箱(16)内侧固定联接为一体，联接矩形挂臂(15.1)内侧与游梁(7)尾部的“快速装拆结构”仍是一种“挂-靠结构”，并且与实施例一完全相同。

本实施例中的“快速装拆结构”也可采用实施例二、四中的“挂-销结构”。

应当说明，文中所说封闭楼式平衡箱(16)、挂臂(15)和矩形挂臂(15.1)的内、外侧是：偏于驴头一方称内侧，背于驴头一方称外侧。

必须再次说明，在所有实施例的封闭楼式平衡箱之下箱(16.2)中，都可装入规定数量的石子和沙子并用下箱封盖(37)封闭，并且在下箱(16.2)的外侧下部装一个卸重门(35)，在下箱(16.2)的顶部或侧面上部装1～2个加重门(36)。抽油机细调平衡时，如平衡质量过大，只需打开卸重门(35)，卸掉下箱(16.2)中的部分石子和砂子；如平衡质量过小，则从加重门(36)加入一些砂、石。应卸掉或加入的砂、石数量可根据电流值计算出来。这样，就最大限度地减轻了石油工人的劳动强度，并有较好的平衡效果。

本发明抽油机各实施例的支架，均采用塔式双层支架结构，也可用常规结构，但前者运输中不会变形，不仅便于运输和安装，还可增加底盘和支架的强度和刚性。本发明抽油机实施例的减速机，均置于支架的前方(驴头一方)，也可置于支架中间，对于小型抽油机则必须置于支架中间。本发明抽油机实施例均为前置式，横梁及横梁支承(6)前置在游梁(7)前部(偏于驴头一方的部位)；横梁及横梁支承(6)也可后置在游梁(7)的后部(背于驴头一方的部位)，就是后置式“封闭楼式平衡箱游梁抽油机”了，此时减速机必须置于支架的后方(背于驴头一方)。本发明抽油机实施例均为封闭楼式平衡箱单独平衡，也可是兼有曲柄平衡的混合平衡。

本发明各实施例都采用传统的长条形曲柄，也可采用三角形曲柄，其特征是：曲柄上诸销孔的中心连线，与曲柄主轴孔之中心构成或近似构成一个三角形。

已根据本发明实施例一、三、五设计出三种14型、5.4m冲程的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，其[技术数据]、[适用工况]及[调平衡方法和峰值扭矩]如下：

[技术数据]

悬点负荷140kN

减速机额定扭矩73kN-m

装机电动机Y280S-8，55kW，730rpm

超负荷试车电动机Y180M-8，15kW，730rpm

冲程5.4m，4.8m，4.2m

冲次6次/分，5次/分，4次/分

外形尺寸10718×2610×9940

胶带型号6-ZV15-6000

装入挂臂空腔和楼式平衡箱上箱中的混凝土共2.5T

整机钢铁质量20000kg～21200kg(包括预备装入楼式平衡箱下箱的平衡铁1.2T)

[适用工况]抽油杆(包括接头等)总质量Q₁＝4～5T，动液面以上一柱油液质量Q₂＝2～3T，冲程≤5.4m，冲次4、5、6次/分。

[调平衡方法和峰值扭矩]本抽油机在下箱空箱状态下运转2小时后，如上冲程提升时的峰值电流I_上max和下冲程的峰值电流I_下max满足：

E＝1-2|I_上max-I_下max|/(I_上max+I_下max)≥0.9或I_上max≤I_下max下箱中不用加任何平衡质量；如不满足E≥0.9并且I_上max＞I_下max时，在下箱中加入Δm＝12.5(I_上max-I_下max)kg平衡质量，可达到准最佳平衡状态-实际平衡质量质心下置距离H＝(1.01～1.46)m，而(4冲～5冲～6冲)时，平衡质量质心最佳下置距离为H₀＝(0.9～1.43～1.8)m，抽油机冲次为4冲/分～5冲/分时，H与H₀十分接近，故称准最佳平衡状态。此时减速机输出轴最大扭矩M_max＝34～47kN-m，电动机峰值功率N_max＝23～32kW，峰值电流为I_max＝46～66A。

如果在下箱(16.2)中封闭1.2吨石子和砂子，调平衡时仅需打开卸重门，卸去一些石子和砂子，将更为方便。需卸去的石子和砂子质量为Δm≈12.5(I_下max-I_上max)kg。

按原石油部标准配备73减速机和55kW电动机，本发明抽油机的减速机输出轴扭矩利用率仅为(0.47～0.64)％，电动机功率利用率仅为(0.42～0.58)％。

可见，本发明封闭楼式平衡箱游梁抽油机确实克服了背景技术的缺点而有四个优点：①最大限度地减轻了石油工人的劳动强度；②调平衡方便，节能效果显著；③整机钢铁总质量大幅下降；④直游梁和塔式支架便于运输，运输成本也将降低。

Claims (9)

1.一种封闭楼式平衡箱游梁抽油机，包括动力机(1)、带传动装置(2)、减速机(3)、曲柄(4)、连杆(5)、横梁及横梁支承(6)、游梁(7)、游梁支承(8)、片状驴头(9)或轮状驴头和挂在驴头上的悬绳器(10)、刹车装置(11)、支架(12)、底盘(13)和安装在底盘上的失载保护装置(14)、以及联接在游梁(7)尾部的游梁下置平衡装置A、还可有常规曲柄平衡装置，特征在于：游梁下置平衡装置A是一种封闭楼式平衡箱(16)一封闭楼式平衡箱(16)是一种立柱式结构：由2～4个立柱(16.3)联接上箱(16.1)和下箱(16.2)构成的一个刚性结构，并且上箱装有上箱封盖(24)，下箱装有下箱封盖(37)，上、下箱都是一种封闭的空心筒体；或者封闭楼式平衡箱(16)是一种整体式结构：用钢板制成一个整体空心筒体，中间设置隔板(38)，顶部设置上箱封盖(24)，底部焊接底板(39)，隔板(38)上部是上箱(16.1)，下部是下箱(16.2)，上、下箱都是一种封闭的空心筒体；所说封闭空心筒体的横截面为矩形、方形或圆形；并且封闭楼式平衡箱(16)直接或通过挂臂(15)/矩形挂臂(15.1)与游梁(7)尾部用一种“快速装拆结构”相联接。

2.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：在封闭楼式平衡箱(16)的上箱(16.1)和下箱(16.2)中，或仅在上箱(16.1)中，填入规定数量的廉价平衡质量，并加以封闭。

3.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：在下箱(16.2)的外侧下部装一个卸重门(35)，在下箱(16.2)的顶部或在下箱侧面上部设置1～2个加重门(36)。

4.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于封闭楼式平衡箱(16)通过挂臂(15)与游梁(7)尾部联结：封闭楼式平衡箱(16)内侧与挂臂(15)外侧固定联结为一体，挂臂(15)内侧与游梁(7)尾部用“快速装拆结构”相联接；或封闭楼式平衡箱(16)内侧与挂臂(15)外侧用“快速装拆结构”联接，挂臂(15)内侧顶部与游梁(7)尾部固定联结为一体；并且挂臂(15)空腔中填充规定数量的廉价平衡质量。

5.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于封闭楼式平衡箱(16)通过矩形挂臂(15.1)与游梁(7)尾部相联接：封闭楼式平衡箱(16)内侧与矩形挂臂(15.1)外侧固定联结为一体，矩形挂臂(15.1)内侧与游梁(7)尾部用“快速装拆结构”相联接，并且矩形挂臂(15.1)空腔中填充规定数量的廉价平衡质量。

6.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：封闭楼式平衡箱(16)内侧与游梁(7)尾部用“快速装拆结构”相联接。

7.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：“快速装拆结构”是一种“挂一靠结构”或一种“挂一销结构”。

8.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：横梁及横梁支承(6)前置在游梁(7)前部或后置在游梁(7)后部。

9.根据权利要求1的封闭楼式平衡箱游梁抽油机，特征在于：曲柄上诸销孔的中心连线，与曲柄主轴孔之中心构成或近似构成一个三角形。

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