CN202578644U - 一种无游梁机械换向长冲程抽油机 - Google Patents

Abstract

一种无游梁机械换向长冲程抽油机用于油田采油。它的换向机构由汽车差速器、制动器等组成。它是将两组差速器组合在一起，换向过程中差速器的锥齿轮公转、自转、改变速度、改变方向转，有机巧妙地完成换向过程。此种抽油机的冲程可达8米，甚至更长。它调整冲程时非常方便，只需要移动接近开关的位置就可以了。它避免了链条式抽油机的链条易磨损和电机换向抽油机的频繁启动问题。这种抽油机工作可靠、维修方便、造价低廉、节能效果好。这种抽油机不仅用于陆上油田采油，也适用于海上油田采油。还适用低渗透率的油井。

Description

一种无游梁机械换向长冲程抽油机

技术领域：本实用新型涉及油田机械采油设备，尤其是采用机械换向并配以动滑轮组的无游梁滚筒式长冲程抽油机。 

背景技术：现有的无游梁滚筒式抽油机比较好的有两种：(1)链条式抽油机，它的最大冲程可达8米，它的运动曲线比较合理，节能效果好。缺点是：链条垂直布置，传动链长，润滑条件差，链条磨损后发生蠕变，产生换向冲击，维修困难，维修费用高，冲程不可调整。 

(2)电机换向的滚筒式抽油机，它采用‘变频器’或‘开关磁组’控制电机换向，每天一万次左右。缺点是：频繁启动电机，启动电流大不节能。变频器在工作中产生很多负面作用，如交变电流污染电网、谐波干扰编码程序、电器元件发热影响变频器寿命。另外，变频器等控制系统受工况条件和环境因素影响，工作的适应性、可靠性比较差。 

发明内容：本实用新型的目的是提供一种结构合理、运行可靠、好维修、造价低、节能明显、调节冲程方便的机械换向长冲程抽油机。它彻底摆脱用链条和电机变频器换向的设计思想，从根本上解决电机频繁启动和链条磨损蠕变等问题。 

为实现上述目的，本实用新型的机械换向抽油机由塔架、换向减速机、控制系统、配重箱、滑轮组、滚筒和链条组成。换向减速机的箱体里有两组差速器，在这两组差速器的外壳上各安装一个齿轮，这两组齿轮互相啮合，或在这两个齿轮的中间增设介轮，并互相啮合。差速器右侧的太阳轮中分别插入半轴，半轴前端的小锥齿轮与配对的大锥齿轮啮合，大锥齿轮与输出滚筒同轴。差速器左侧的太阳轮 中插入另两根半轴，并伸出箱体外，在伸出箱体部分安装换向制动机构；所述的换向制动机构由柱塞式液压泵、杠杆、电磁铁、制动钳、和刹车盘组成；所述的专用链条由链节、销轴组成；所述的配重箱内设置缓冲减震弹簧。 

换向减速机是本实用新型的核心技术。换向减速机具有换向和减速两大功能。换向减速机有两组汽车差速器、两组换向制动机构、锥齿轮、圆柱齿轮、输出滚筒、换向控制系统和箱体组成，它的箱体呈凹形。 

换向减速机中使用的两组差速器为一个部件总成，差速器是由两个太阳齿轮、四个行星齿轮、一个十字轴和壳体组成。差速器有很多种类，如圆柱齿轮差速器、圆锥齿轮差速器、防滑差速器等等。由于圆锥齿轮差速器结构简单紧凑、工作平稳，应用最为广泛，应优先采用圆锥齿轮差速器。差速器由法国雷诺汽车公司创始人路易斯·雷诺发明，至今已有一百多年历史，是一项成熟的技术。 

本换向减速机的两组差速器的外壳上安装圆柱齿轮，这两个圆柱齿轮相互啮合。根据设计需要，可以在这两个齿轮中间增设介轮1-3个，介轮的数量不会影响机构的减速换向功能。工作中，两组差速器交替工作，即互为主动，当其中一个差速器为主动轮时，另一个差速器为空转。交替工作中两组差速器的锥齿轮发生自转、公转、改变速度、改变方向转，有机巧妙地完成换向过程，实现了抽油机的直线往复运动。 

在两组差速器的太阳轮(插半轴的齿轮)中分别插入四根半轴，输出一侧两根半轴的前端做成小锥齿轮，这两个小锥齿轮分别与配对 的大锥齿轮啮合，大锥齿轮固接在输出轴上，与输出滚筒同轴；(为了减小换向冲击，还可以把带有小锥齿轮的半轴分解为两部分，再用扭转弹簧把这两部分联接起来，通过扭转弹簧传递扭矩，起到了缓冲减震的作用，大幅度降低了换向冲击)。 

另外一侧的两根半轴伸出箱体外，在半轴上装有换向制动机构，柱塞式液压泵装在换向减速机的箱体上部，杠杆的支点处与销轴铰接，杠杆的上端点顶在液压泵的柱塞上，杠杆下端安装电磁铁，制动钳安装在凹形箱体的中线位置，这条中线与刹车盘圆心的水平线一致。只要交替刹住这两根半轴，差速器就交替工作，输出滚筒就正、反转动。 

制动机构有鼓式制动器和盘式制动器，本发明优先采用盘式制动器。所述盘式制动器由制动盘、柱塞式液压泵、杠杆、电磁铁组成。 

柱塞式液压泵安装在减速机的箱体上，杠杆的支点处与箱体伸出的销轴铰接，杠杆的上端点顶在液压泵的柱塞上，杠杆的下端连接一块电磁铁。电磁铁得电后吸在旋转的制动盘上，并带动杠杆随制动盘转动一个角度，杠杆的上端点就推动柱塞移动，通过杠杆和柱塞式液压泵两次放大把正压力加到制动钳的制动片上刹住刹车盘及半轴。这里提到的柱塞式液压泵是模拟脚踩制动形式，刹车过程不需要外力，它是靠刹车盘自身的旋转带动电磁铁通过杠杆推动柱塞驱动液压制动钳自己刹住自己。所以这种柱塞式液压泵不需要设置电动油泵和冷却系统，免去了油泵的维修和更换液压油。如果两组制动器都失灵了，两组差速器可以同时空转，输出一侧的半轴和小锥齿轮、大锥齿轮、滚筒静止不动，不会造成任何事故。所以说它的安全性和可靠性很好， 使用寿命长。 

换向控制系统由接近开关、电磁铁、和简单的控制电路组成。控制电路采用12v-36v直流电，用来控制两块电磁铁交替工作。电磁铁的功率为30w-60w就能满足需要，电磁铁的体积如电脑鼠标大小。两只接近开关分别安装在抽油机塔架的上、下两端。工作初始换向减速机空转，所谓空转就是换向减速机的输出滚筒静止不动，而伸出减速机箱体外的两根半轴和两个制动盘同时旋转，(注意：制动盘始终一个方向旋转或停止)。当其中一个接近开关感应接通后，与之对应电磁铁得电产生磁场吸在刹车盘上，刹住所在的半轴，悬点上行至另一个接近开关处，两块电磁铁交替工作。即释放已刹住的制动器，延时几秒钟，待悬点的运动惯性和变形消除后，刹住另一个半轴，完成一次换向过程。重复上面的工作就可获得抽油机的往复运动。两块电磁铁交替工作中的延时时间，可以根据油井的渗透率及油的稠度自行设定。 

.在本实用新型的配重箱内安装两组减震弹簧。配重箱内的弹簧置于钢管内，弹簧的下端是柱脚，柱脚通过下端盖在钢管内滑动，弹簧上端为闷盖。配重箱下行落地时弹簧压缩，起到缓冲减震的作用。配重箱上行时减震弹簧储存的能量起到辅助换向的作用。 

本实用新型的链条为滚筒上专用的板式链条，由链节、销轴、卡簧、丝堵组成。每个链节之间用销轴连接，每个销轴上有一进油孔，销轴的中部有出油口，出油口与内孔相通，进油口用丝堵封闭。链节与滚筒的接触面做成弧形，弧面圆R与输出滚筒的半径R相同。 

工作中，链条置于输出滚筒上，由输出滚筒驱动。链条的一端绕过悬点上的滑轮组固接在小支架上，另一端绕过配重箱上的滑轮组与 塔架的上端连接。为了增加摩擦力在滚筒上镶嵌有衬垫，衬垫材料为橡胶或工程塑料。 

本实用新型采用机械换向后，获得的最大好处是： 

(1)，电动机始终向一个方向匀速转动，匀速运动是最好的运动状态。它不需要电动机频繁启动换向，解决了启动电流大不节能的问题，同时避免了变频器在变频、变压过程中产生的诸多负面影响。它与链条抽油机相比缩短了传动链，改善了润滑条件，解决了链条磨损蠕变等问题。 

(2)，由两组差速器组成的换向减速机采用半轴传动，液压制动，并具有延时功能，这些都最大限度地降低换向冲击，使抽油机的工作平稳可靠。 

(3)，调整冲程非常方便，只要移动接近开关的位置就可以调整冲程长短。 

(4)，换向减速机中的差速器、制动器、螺旋锥齿轮、半轴等，可采用汽车标准件，质量好，价格低。 

(5)，本发明整机重量轻，维修方便，少故障，便于安装和运输。 

(6)，柔性件采用板式链条，比钢丝绳寿命长，比宽皮带的风阻小。 

附图说明：下面结合幅图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述。 

图1是本实用新型的整机示意图； 

图2是换向减速机的结构示意图。 

图3是其中一组换向制动机构的结构示意图。 

图4是板式链条的侧视图。 

图5是板式链条的剖视图。 

图6是配重箱的主视图。 

图7是配重箱的侧视图 

图8是扭转弹簧和半轴的结构示意图。 

具体实施方式：图1所示的抽油机整机示意图中，本实用新型的机械换向抽油机包括塔架、换向减速机、控制系统、配重箱、滑轮组、滚筒和链条组成。 

换向减速机1置于塔架5的顶部，链条3绕过滚筒2，左侧链条又绕过滑轮4与塔架5上的小支架联接，右侧的链条绕过配重箱7上的滑轮6与塔架5上端联接。接近开关8、9置于塔架5的上下两端。 

图2所示的换向减速机基本是一个对称结构。换向减速机(1)的箱体里有两组差速器(15、15’)，在这两组差速器(15、15’)的外壳上安装齿轮(14、14’)，这两组齿轮互相啮合，或在齿轮(14、14’)的中间增设介轮(19)，并互相啮合；差速器(15、15’)右侧的太阳轮中分别插入半轴(16、16’)，半轴(16、16’)前端的小锥齿轮与配对的大锥齿轮(17、17’)啮合，大锥齿轮(17、17’)与输出滚筒(2)同轴；差速器(15、15’)左侧的太阳轮中插入另两根半轴(18、18’)，并伸出箱体外，在伸出箱体部分安装换向制动机构(10、10’)。工作中，电动机通过皮带轮把扭矩传递给锥齿轮11，经齿轮12、齿轮13减速后把扭矩传递给差速器外齿轮14，齿轮14经介轮19驱动齿轮14’转动，差速器15、15’在齿轮14、14’带动下同时转动。 

图3所示的换向制动机构，在伸出箱体外的半轴(18、18’)上安装换向制动器(10、10’)；柱塞式液压泵(21)装在换向减速机的 箱体上部，杠杆(24)的支点处与销轴(23)铰接，杠杆(23)的上端点顶在液压泵的柱塞(22)上，杠杆(23)下端安装电磁铁(25)，制动钳(26)安装在凹形箱体的中线位置，这条中线与刹车盘(27)圆心的水平线一致。 

图4、图5只给出链条3中的4节。每节链条28和销轴29都是相同的。链条(3)的链节(28)用销轴(29)链接，销轴(29)中部有出油口，出油口与销轴(29)的内孔相通，销轴(29)的进油口用丝堵封闭；链节(28)与滚筒(2)的接触面为弧形。 

图6、图7给出了配重箱的结构，配重箱(7)内的弹簧(33)置于钢管(34)内，弹簧(33)的下端是柱脚(32)，柱脚(32)通过下端盖(35)在钢管内滑动，弹簧(33)上端为闷盖(36)。 

图8给出了半轴16(16’)的另一种结构形式。即装有扭转弹簧39的半轴16(16’)，半轴16(16’)被分解为37、40两部分，其中上半部37的孔和下半部40的轴为活动连接。扭转弹簧39套装在上半部37和下半部40的结合处。扭转弹簧39的端头用螺栓38固定 

本实用新型不局限于上述实施方式和实施领域，不论在结构上做任何变化，或在其他领域应用该技术。凡是把两组汽车差速器组合在一起，并交替刹住两个制动器来改变输出轴转向的机构，均落在本发明的保护范围之内。本实用新型不仅用于陆上油田采油，更适用于海上油田采油，还适用于低渗透率的油井。 

Claims (5)

1.一种无游梁机械换向长冲程抽油机，由塔架、换向减速机、制动系统、配重箱、动滑轮、滚筒和链条组成，其特征在于：换向减速机(1)的箱体里有两组差速器(15、15’)，在这两组差速器(15、15’)的外壳上安装齿轮(14、14’)，这两组齿轮互相啮合，或在齿轮(14、14’)的中间增设介轮(19)，并互相啮合；差速器(15、15’)右侧的太阳轮中分别插入半轴(16、16’)，半轴(16、16’)前端的小锥齿轮与配对的大锥齿轮(17、17’)啮合，大锥齿轮(17、17’)与输出滚筒(2)同轴；差速器(15、15’)左侧的太阳轮中插入另两根半轴(18、18’)，并伸出箱体外，在伸出箱体部分安装换向制动机构(10、10’)；所述的换向制动机构(10、10’)由柱塞式液压泵(21)、杠杆(24)、电磁铁(25)、制动钳(26)、和刹车盘(27)组成；所述的专用链条(3)由链节(28)、销轴(29)组成；所述的配重箱(7)内设置缓冲减震弹簧(33)。

2.根据权利要求1所述的一种无游梁机械换向长冲程抽油机，其特征在于：半轴(18、18’)伸出箱体外，并安装换向制动器(10、10’)；柱塞式液压泵(21)装在换向减速机的箱体上部，杠杆(24)的支点处与销轴(23)铰接，杠杆(23)的上端点顶在液压泵的柱塞(22)上，杠杆(23)下端安装电磁铁(25)，制动钳(26)安装在凹形箱体的中线位置，这条中线与刹车盘(27)圆心的水平线一致。

3.根据权利要求1所述的一种无游梁机械换向长冲程抽油机，其特征在于：链条(3)的链节(28)用销轴(29)链接，销轴(29)中部有出油口，出油口与销轴(29)的内孔相通，销轴(29)的进油 口用丝堵封闭；链节(28)与滚筒(2)的接触面为弧形。

4.根据权利要求1所述的一种无游梁机械换向长冲程抽油机，其特征在于：配重箱(7)内的弹簧(33)置于钢管(34)内，弹簧

(33)的下端是柱脚(32)，柱脚(32)通过下端盖(35)在钢管内滑动，弹簧(33)上端为闷盖(36)。

5.根据权利要求1所述的一种无游梁机械换向长冲程抽油机，其特征在于：换向减速机(1)内的半轴(16、16’)分解为上半部(37)、下半部(40)两部分，上半部(37)和下半部(40)为活动连接，扭转弹簧(39)套装在上半部(37)、下半部(40)的结合处，扭转弹簧的上下两端有螺栓(38)固定。 

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