CN202866760U - 自变速宽摆角抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及采油机械技术领域，具体来说是一种自变速宽摆角抽油机，包括电机、变速机构、摇臂支柱、设置在摇臂支柱上的摇臂、设置有定滑轮的支架以及井口抽油装置，变速机构连接有主动曲轴轮，主动曲轴轮啮合有从动曲轴轮，主动曲轴轮上通过轴承连接有连接件，连接件一端与从动曲轴轮相连，连接件另一端通过连杆与摇臂相连，与从动曲轴轮相连一端的连接件上设置有滑动槽，从动曲轴轮上的轴承套接在滑动槽内。优点在于在两曲轴轮在转动时，由于从动滑轮的轴承位置发生变化，连接件的位置也会相应改变，连杆的运动轨迹受连接件的运动所影响，导致了井口抽油装置在上冲程比下冲程的速度快，避免了在抽油过程中存在的漏油问题，提高了抽油的效率。

Description

自变速宽摆角抽油机

技术领域

本实用新型涉及采油机械技术领域，具体来说是一种自变速宽摆角抽油机。

背景技术

传统的游梁式抽油机是经过电机一次减速后，连接连杆机构，再使曲柄回转运动，从而带动抽油杆做上、下往复运动，实现抽油功能，此时抽油的上冲程和下冲程的速度相同，冲程距离相同，并且所消耗的时间也相同。但是在实际的工作中，位于地下通道中的抽油装置使用一段时间以后会出现边缘磨损的情况，磨损后的抽油装置与地下通道会产生间隙，此时如果上冲程与下冲程所耗的时间一致，往上抽的油则会大量的从间隙中往下流，如果在保证抽油效率的前提下，缩短抽油装置的上冲程时间，则可有效的避免上抽油下流的问题。

现有的抽油机也有对上下冲程时间进行调节的改进，如专利申请号为200420084646.4，公告日为2005-9-14，名称为“自变速节能抽油机”的中国实用新型专利，具体技术方案如下：一种自变速节能抽油机，包括传动机构中的减速箱和抽油杆，减速箱的输入轴通过皮带轮与电机转动连接；其特征是在所述减速箱(2)的输出轴(5)上安装一个准圆偏心齿轮(6)，与其相互啮合的节曲线齿轮(7)安装在减速箱体上；所述节曲线齿轮(7)的周长由若干段曲线连接成以转动中心为对称的封闭的曲线组成，其节曲线方程R2为式中：A为节曲线齿轮(7)和准圆偏心齿轮(6)的转动中心R2和R1之和；(6)的转动轨迹方程式；D=A/r，为相对中心距；ε=e/r，为偏心率；所述节曲线齿轮(7)的周长与所述准圆偏心齿轮(6)的圆周长相等；所述节曲线齿轮(7)的输出轴与抽油机的曲柄连杆机构(3)转动连接。

上述抽油机是通过设置有相互啮合的偏心齿轮来实现自动变速，实现上冲程慢、下冲程快的效果。但是这种偏心设置的变速结构，磨损较大，在实际工作中，由于转速较快，这种变速结构在使用一年左右就易出现问题进行更换，

再如专利申请号为201120146696.0，公告日为2011-11-16，名称为“滑轮增程游梁式抽油机”的中国实用新型专利，其技术方案如下：一种滑轮增程游梁式抽油机，其特征在于包括机架、游梁、驴头、上动滑轮、下动滑轮、横梁连杆、负荷承重带、悬带器、电机、减速器和曲柄；电机的动力输出轴和减速器的动力输入轴之间安装有传动装置，在减速器的动力输出轴上安装有曲柄，能上下摆动的游梁的中部铰接在机架的顶部，横梁连杆的上端铰接在游梁的右部上，横梁连杆的下端铰接在曲柄上，在游梁的左端固定安装有驴头，在驴头的上端内侧安装有上动滑轮，在驴头的中部内侧安装有下动滑轮，在驴头的外侧自上而下安装有导向滑轮，在驴头下方的机架上固定有固定器，负荷承重带的一端固定在固定器上，负荷承重带的另一端依次穿过下动滑轮、上动滑轮和导向滑轮后与悬带器固定在一起；在曲柄或/和游梁的右端固定安装有配重装置。

综合以上专利，其采用的是传统的减速器和曲柄结构实现驴头的往复运动实现抽油，但是其减速器只能对曲柄的转速进行整体速度调整，而曲柄结构在实际工作中就不仅会出现势能转换为电能、旋转过程中存在安全隐患等问题，而且现有的变速结构均是采用变速箱或者偏心轮的结构，在运转时必须要给主轴加油以增加润滑性，但是加油以后，变速箱就易出现漏油的现象，会带来安全隐患。

实用新型内容

为了克服现有的抽油机存在的上冲程时间过长、并且现有的变速结构在实际工作中磨损较大且容易漏油的问题，现在特别提出一种变速结构耐磨损性能强、不需要添加润滑油的自变速宽摆角抽油机。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种自变速宽摆角抽油机，包括电机、变速机构、摇臂支柱、设置在摇臂支柱上的摇臂、设置有定滑轮的支架以及井口抽油装置，所述电机与变速机构相连，摇臂末端设置的吊绳通过支架上定滑轮连接井口抽油装置，其特征在于：所述变速机构连接有主动曲轴轮，主动曲轴轮啮合有从动曲轴轮，主动曲轴轮上通过轴承连接有连接件，连接件一端与从动曲轴轮相连，连接件另一端通过连杆与摇臂相连，所述与从动曲轴轮相连一端的连接件上设置有滑动槽，从动曲轴轮上的轴承套接在滑动槽内。

所述与从动曲轴轮连接的连接件一端设置有弧形弯折，连接件另一端与连杆为固定连接。

所述弧形弯折部分所在圆的圆心与从动曲轴轮的圆心重合。

所述主动曲轴轮和从动曲轴轮各为两个，各主动曲轴轮相对于变速机构对称设置，各从动曲轴轮相对于变速机构对称设置，两主动曲轴轮之间通过固定架连接，两从动曲轴轮之间也通过固定架连接，相应的连接件和连杆也各设置有两个，两个连杆均与摇臂相连。

所述变速机构包括支撑架、与支撑架相连的变速箱、带动主动曲轴轮转动的二级减速齿轮箱，所述变速箱和二级减速齿轮箱通过十字连接轴相连，所述二级减速齿轮箱通过齿轮与主动曲轴轮的外沿啮合，所述电机通过皮带轮与变速箱相连。

所述变速箱为变速范围在1：1——7：1的5档变速箱，所述二级减速齿轮箱转速比为7：1，所述变速箱内设置有压板式离合器，变速箱与十字连接轴之间设置有刹车装置，所述减速齿轮与主动曲轴轮的转速比为10：1。

所述摇臂和摇臂支柱通过转筒活动连接，摇臂末端为倾斜设置，沿倾斜面依次排列有多个用于固定吊绳的连接孔；所述连杆通过轴承与摇臂相连。

所述固定架、支架和摇臂支柱均设置在底座上，所述摇臂支柱和支架上分别设置有起支撑固定作用的固定杆，所述固定杆另一端均与底座固定，在支架上端设置有横梁，横梁上设置有定滑轮，横梁一端还设置有平衡绳，平衡绳另一端与底座连接。

本实用新型的优点在于：

1、在主动曲轴轮和从动曲轴轮之间设置有连接件，由于连接件一端套接在从动曲轴轮上，连接件另一端固定连接连杆，所以在两曲轴轮在转动的过程中，由于从动滑轮的轴承位置发生变化，连接件的位置也会相应改变，连杆的运动轨迹受连接件的运动所影响，从而造成了连杆在向上运动的距离比向下运动的速度慢，这就导致了井口抽油装置在上冲程比下冲程的速度快，上冲程速度更快就避免了在抽油过程中存在的漏油问题，提高了抽油的效率。

2、由于连接件一端设置有滑动槽，所以从动曲轴轮上的轴承可以在转动的同时，利用其和滑动槽的位置关系影响连接件的运动轨迹，通过简单的结构即改变了井口抽油装置的上、下冲程的运行速度，避免了使用变速箱和添加润滑油。

3、本实用新型设置有主动曲轴轮和从动曲轴轮，从动曲轴轮除了起到控制连杆的运动轨迹的作用以外，由于其是和主动曲轴轮相啮合，所以还能起到平衡主动曲轴轮的作用。因为主动曲轴轮在转动过程中，连接在其上的连杆会做往复运动，如果没有其他配重平衡结构，主动曲轴轮很容易产生不稳而发生倾斜。

4、连接件尾端设置有弧形弯折部分，弧形弯折部分能够使得从动曲轴轮在转动一周时，其上的轴承由于其运动轨迹的缘故，能够顺利的在滑槽内滑动，而不会被滑槽卡住而停止转动，保证了两种曲轴轮顺利运转。

5、主动曲轴轮和从动曲轴轮各设置有两个，并且两两对称设置，这样使得曲轴轮在运动的过程中更为平衡，两个主动曲轴轮分别通过两个连杆与摇臂相连，减少了扭矩力波动，避免了单一曲轴轮在运动过程中造成的曲轴轮不稳的问题。

6、本实用新型设置的变速箱为一级变速结构，减速箱为二级变速结构，由减速箱内的减速齿轮驱动曲轴轮转动为三级变速结构，采用三级变速结构，克服了游梁式抽油机中减速器上的动力输出轴漏油问题，还可随时根据现场实际情况方便地调整抽油机的冲次，提高了设备的使用寿命；采用减速齿轮驱动曲轴轮转动，使抽油过程中产生的冲击力都集中在减速齿轮上，保证了曲轴轮在抽油过程中受力均匀，不容易损坏，使用寿命长，且在抽油的上冲程和下冲程运行中，势能一样，不会产生脉冲电流，克服了因“晃电”现象导致的设备损坏问题，且只需较小的扭矩力就能驱动曲轴轮转动完成抽油过程，因此使用较小功率的电机就能实现，当减速齿轮的直径为曲轴轮的直径的1/10时，扭矩力至少可增强10倍以上，与游梁式抽油机相比，消耗的电量少，扭矩力增强位数大，不仅节约电能，还提高了抽油量，降低了生产成本；而设置两个曲轴轮分别通过两根连杆与摇臂活动连接，则保证了摇臂受力平衡，减少了扭矩力波动，安全性更高；由于连杆的上端与摇臂活动连接，可以通过改变连杆与摇臂的连接位置来调节冲程，结构简单，操作方便。

7、本实用新型中，所述变速箱为变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱，变速箱上设置有控制档位的操作杆和离合器，操作杆和离合器配合调节变速箱的转速，采用变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱，在1档位时，变速箱的动力输入轴转7圈，其动力输入轴转1圈，在5档位时，电机的动力输入轴转1圈，其动力输出轴转1圈，此为一级变速结构，在1档位至5档位之间，使用操作杆与离合配合变速，可以像现有技术中汽车换档一样方便、简单地调整曲轴轮的转速和改变抽油机的冲次，与游梁式抽油机相比，减少了设备机械故障，提高了设备的使用寿命，还能提高每次抽取的出油量。所述变速箱与减速箱的转速比为7：1，此结构为二级变速结构，即减速箱的动力输入轴转7圈，其动力输出轴转1圈，此设置方式进一步调整曲轴轮转速，使抽油机在抽油过程中运行更稳定，每次抽取的油量更多，大幅提高了生产效率。所述减速齿轮与曲轴轮的转速比为10：1，此结构为三级变速结构，即减速箱内的减速齿轮运转10圈，曲轴轮运转1圈，此设置方式使抽油机的受力点集中在减速齿轮上，曲轴轮上各点受力均匀，且只需较小功率的电机就能使减速齿轮驱动曲轴轮运转，不仅消耗的电量少，扭矩力还可增强10倍以上。

8、摇臂的末端为弯折结构，当摇臂在做圆弧形往复运动时，其弯折结构能够有效的缩短圆弧的半径，减小摇臂运动时占用的空间。

9、本实用新型没有使用传统的驴头和曲柄结构，而是采用了曲轴轮，曲轴轮结构在转动过程中，避免了以往出现的势能转换为电能，进而冲击电网产生电网畸变的问题，这是因为轮式结构转动时，其总体位置并没有发生高度的变化，所以各个点的势能总体处于平衡状态，避免了势能转换为电能的情况。

10、由于二级减速齿轮箱是通过齿轮与与主动曲轴轮的外沿所啮合，能够以较小的扭力实现带动主动曲轴轮转动的目的，通过设置变速齿轮与主动曲轴轮的半径比列，可以再次实现第三次10：1的减速效果，并且由于是齿轮带动主动曲轴轮外沿直接转动，所以也没有使用主轴驱动结构，避免了使用润滑油的麻烦。

11、定滑轮能够改变吊绳的运动方向，将吊绳的运动方向改变180度左右，起到了良好导向作用。

12、本实用新型不仅适用于一般石油的开采作业，还适合对中低粘度和高含水原油的开采作业。

13、本实用新型整体重量约9吨，重量轻，而同类冲程的游梁式抽油机整体重量多达20多吨，与同类冲程的游梁式抽油机相比，省电50%以上，节约钢材2—4倍。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为井口抽油装置的路程速度示意图。

电机1，摇臂支柱2，摇臂3，定滑轮4，支架5，井口抽油装置6，吊绳7，主动曲轴轮8，从动曲轴轮9，轴承10，连接件11，滑动槽12，弧形弯折13，连杆14，支撑架15、变速箱16、减速齿轮箱17，十字连接轴18，齿轮19，转筒20，连接孔21，底座22，固定杆23，横梁24，平衡绳25。

具体实施方式

参见图1，自变速宽摆角抽油机包括电机1、变速机构、摇臂支柱2、设置在摇臂支柱2上的摇臂3、设置有定滑轮4的支架5以及井口抽油装置6，所述电机1与变速机构相连，摇臂3末端设置的吊绳7通过支架5上定滑轮4连接井口抽油装置6，这里的井口抽油装置6可以是抽油泵或者其他现有的抽油设备，所述变速机构连接有主动曲轴轮8，主动曲轴轮8啮合有从动曲轴轮9，主动曲轴轮8上通过轴承10连接有连接件11，连接件11一端与从动曲轴轮9相连，连接件11另一端通过连杆14与摇臂3相连，所述与从动曲轴轮9相连一端的连接件11上设置有滑动槽12，从动曲轴轮9上的轴承10套接在滑动槽12内。连接件11与主动曲轴轮8和从动曲轴轮9相连处使用的是双锥子轴承。

与从动曲轴轮9连接的连接件11一端设置有弧形弯折13，弧形弯折13部分所在圆的圆心与从动曲轴轮9的圆心重合，这样当从动曲轴轮9在转动时，能顺利的在连接件11弧形弯折13部分的滑动槽12内滑动，不会发生因为双锥子轴承被滑动槽12卡住而造成从动曲轴轮9停止转动的问题。连接件11另一端与连杆14为固定连接。固定连接可以为焊接或者其他现有公知的固定连接方式。

主动曲轴轮8和从动曲轴轮9各为两个，各主动曲轴轮8相对于变速机构对称设置，各从动曲轴轮9相对于变速机构对称设置，在实际生产中，对于主动曲轴轮8和从动曲轴轮9的数量没有具体限制，可以设置三个或者是多个，但是主动曲轴轮8和从动曲轴轮9的数量必须保持一致。两主动曲轴轮8之间通过固定架连接，两从动曲轴轮9之间也通过固定架连接，相应的连接件11和连杆14也各设置有两个，两个连杆14均与摇臂3相连。这里的固定架的具体结构包括：将并排设置的主动曲轴轮8的中心轴连接的横杆、将并排设置的从动曲轴轮9的中心连接的横杆、以及与横杆连接，呈框架状的起固定作用的架体，整个固定架可以放置在底座22上，也可以直接放置于地面。

所述变速机构包括支撑架15、与支撑架15相连的变速箱16、带动主动曲轴轮8转动的二级减速齿轮箱17，所述变速箱16和二级减速齿轮箱17通过十字连接轴18相连，所述二级减速齿轮箱17通过齿轮19与主动曲轴轮8的外沿啮合，所述电机1通过皮带轮与变速箱16相连。

变速箱16为变速范围在1：1—7：1的5档位变速箱16，变速箱16上设置有控制档位的操作杆和离合器，操作杆和离合器配合调节变速箱16的转速，即在1档位时，变速箱16的动力输入轴转动7圈，其动力输入轴转动1圈，在5档位时，电机1的动力输入轴转动1圈，其动力输出轴转动1圈，此结构为一级变速结构，可简单方便地调整抽油机的冲次和冲程速度，从而改变抽油机的冲次和每次的抽油量，操作杆可采用现有技术中控制档位的操作杆方式，离合器优选压板式离合器，但并不局限于上述设置方式。

变速箱16与减速箱的转速比为7：1，即减速箱的动力输入轴转动7圈，其动力输出轴转动1圈，因此，当变速箱16为1档位时，变速箱16转动49圈，减速箱内的减速齿轮19转动1圈，当变速箱16为5档位时，变速箱16转动7圈，减速箱内的减速齿轮19转动1圈，此结构为二级变速结构，与一级减速结构相配合，进一步调整抽油机的冲次和冲程速度，保证了抽油机的稳定性和可靠性，上述设置方式为优选，但并不局限于上述设置方式，例如减速箱也可采用现有技术减速箱的设置方式。

减速齿轮19与曲轴轮的转速比为10：1，即减速齿轮19的直径是曲轴轮直径的1/10，当减速齿轮19转动10圈时，曲轴轮就转动1圈，因此，当变速箱16为1档位时，变速箱16转动490圈，减速箱内的减速齿轮19转动10圈，曲轴轮就转动1圈；当变速箱16为5档位时，变速箱16转动70圈，减速箱内的减速齿轮19转动10圈，曲轴轮就转动1圈；当曲轴轮转动一圈，就完成一次抽油过程，此结构为三级变速结构，使抽油机的扭矩力增强了10倍，还可改变减速齿轮19与曲轴轮的直径比，使抽油机的扭矩力增加10倍以上，上述设置方式为优选，但并不局限于上述设置方式，例如减速齿轮19与曲轴轮的转速比也可以根据油田实际情况来设置。

变速箱16内设置有压板式离合器，变速箱16与十字连接轴18之间设置有刹车装置。

摇臂3和摇臂支柱2通过转筒20活动连接，摇臂3安装在转筒20上，转筒20可相对于摇臂支柱2旋转，摇臂3末端为倾斜设置，倾斜设置的目的是缩短摇臂3在做往复运动时半径，节约空间，沿倾斜面依次排列有多个用于固定吊绳7的连接孔21，当需要调整上、下冲程的距离时，可以将吊绳7更换不同的连接孔21进行连接，实现增程。所述连杆14通过轴承10与摇臂3相连。上述轴承10可以设置在摇臂3的任意位置，根据需求，当需要增程较多时，可以将连杆14和摇臂3的连接处往摇臂支柱2方向移动，当需要的增程较少时，则可以将连杆14和摇臂3的连接处往要比末端方向移动。

固定架、支架5和摇臂支柱2均设置在底座22上，也可以直接设在地面上，摇臂支柱2和支架5上分别设置有起支撑固定作用的固定杆23，所述固定杆23另一端均与底座22固定，固定杆23另一端同理也可以直接设置地面上。固定杆23主要是起到防止固定架和支架5在运动过程产生晃动。

在支架5上端设置有横梁24，横梁24上设置有定滑轮4，横梁24一端还设置有平衡绳25，平衡绳25另一端与底座22连接。定滑轮4的数量至少为一个，根据实际情况可以设置两个或者多个，其主要目的是改变吊绳7的运动方向，经过定滑轮4的吊绳7即可实现井口抽油装置6的上、下运动。定滑轮4在横梁24上的位置没有限制，只要能满足工作要求即可。

本实用新型的工作原理为：电机1通过电机1皮带轮带动变速器工作，变速器实现一级减速后，通过十字连接轴18带动二级减速齿轮箱17运动，二级减速齿轮箱17通过两个齿轮19分别带动两个主动曲轴轮8做同步转动，由于从动曲轴轮9与主动曲轴轮8啮合，所以从动曲轴轮9也开始转动，由于连接件11与主动曲轴轮8为轴承10活动连接、与从动曲轴轮9是套接，所以两轮在转动时，连接件11为开始运动，由于连接件11另一端是与连杆14相连，所以连杆14会带动摇臂3做上、下往复运动，摇臂3末端连接有吊绳7，吊绳7通过定滑轮4绕过支架5带动进口抽油装置做上、下运动，由于连杆14并不是做规则的圆周运动，而是向下运动时的速度快，向下运动时的速度慢，所以就造成井口抽油装置6向上运动的速度快于向下运动的速度。

参见图2可知，图中CB表示井口抽油装置6上冲程的抽油轨迹，BDC为井口抽油装置6下冲程的抽油轨迹，图中所表示在相同距离的情况下，上冲程所消耗的时间比下冲程所消耗的时间短。

Claims (6)

1.一种自变速宽摆角抽油机，包括电机（1）、变速机构、摇臂支柱（2）、设置在摇臂支柱（2）上的摇臂（3）、设置有定滑轮（4）的支架（5）以及井口抽油装置（6），所述电机（1）与变速机构相连，摇臂（3）末端设置的吊绳（7）通过支架（5）上定滑轮（4）连接井口抽油装置（6），其特征在于：所述变速机构连接有主动曲轴轮（8），主动曲轴轮（8）啮合有从动曲轴轮（9），主动曲轴轮（8）上通过轴承（10）连接有连接件（11），连接件（11）一端与从动曲轴轮（9）相连，连接件（11）另一端通过连杆（14）与摇臂（3）相连，所述与从动曲轴轮（9）相连一端的连接件（11）上设置有滑动槽（12），从动曲轴轮（9）上的轴承（10）套接在滑动槽（12）内。

2.根据权利要求1所述的自变速宽摆角抽油机，其特征在于：所述主动曲轴轮（8）和从动曲轴轮（9）各为两个，各主动曲轴轮（8）相对于变速机构对称设置，各从动曲轴轮（9）相对于变速机构对称设置，两主动曲轴轮（8）之间通过固定架连接，两从动曲轴轮（9）之间也通过固定架连接，相应的连接件（11）和连杆（14）也各设置有两个，两个连杆（14）均与摇臂（3）相连。

3.根据权利要求2任意一项所述的自变速宽摆角抽油机，其特征在于：所述变速机构包括支撑架（15）、与支撑架（15）相连的变速箱（16）、带动主动曲轴轮（8）转动的二级减速齿轮箱（17），所述变速箱（16）和二级减速齿轮箱（17）通过十字连接轴（18）相连，所述二级减速齿轮箱（17）通过齿轮（19）与主动曲轴轮（8）的外沿啮合，所述电机（1）通过皮带轮与变速箱（16）相连。

4.根据权利要求3所述的自变速宽摆角抽油机，其特征在于：所述变速箱（16）为变速范围在1：1——7：1的5档变速箱（16），所述二级减速齿轮箱（17）转速比为7：1，所述变速箱（16）内设置有压板式离合器，变速箱（16）与十字连接轴（18）之间设置有刹车装置，所述减速齿轮箱（17）的齿轮（19）与主动曲轴轮（8）的转速比为10：1。

5.根据权利要求4所述的自变速宽摆角抽油机，其特征在于：所述摇臂（3）和摇臂支柱（2）通过转筒（20）活动连接，摇臂（3）末端为倾斜设置，沿倾斜面依次排列有多个用于固定吊绳（7）的连接孔（21）；所述连杆（14）通过轴承（10）与摇臂（3）相连。

6.根据权利要求5所述的自变速宽摆角抽油机，其特征在于：所述固定架、支架（5）和摇臂支柱（2）均设置在底座（22）上，所述摇臂支柱（2）和支架（5）上分别设置有起支撑固定作用的固定杆（23），所述固定杆（23）另一端均与底座（22）固定，在支架（5）上端设置有横梁（24），横梁（24）上设置有定滑轮（4），横梁（24）一端还设置有平衡绳（25），平衡绳（25）另一端与底座（22）连接。