CN204041026U - 一种无缆平衡长冲程抽油机 - Google Patents

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张向明
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Abstract

本实用新型适用于油田抽油机技术领域，提供一种无缆平衡长冲程抽油机，包括抽油杆、支架、电机组件、连杆、曲柄、垂直导向槽、铰接的平行四边形框架，其中有两个对边边框向相异方向各延伸一段距离，其中一个端点为悬点，另一端点为平衡点，所述抽油杆连接在所述悬点上，垂直导向槽安装有滑块，滑块上固定有配重块，所述配重块连接在所述平衡点上，所述悬点和平衡点的连线与未延长的两条边框之间各存在一个交点，所述支架支撑在其中一个交点上，所述连杆一端与所述曲柄的活动端铰接，另一端铰接在两条未延长边框中的任一边框上。本设备实现了抽油长冲程，而且配重块小质量平衡且无需缆绳，平行四边形框架可平衡稳定转动，保证高效稳定抽油工作。

Description

一种无缆平衡长冲程抽油机
技术领域
本实用新型属于油田抽油机技术领域，尤其涉及一种无缆平衡长冲程抽油机。
背景技术
目前世界范围内有杆抽油设备主要为游梁式抽油机(俗称磕头机，以下简称磕头机)，占80％左右；另外20％为无游梁式抽油机(如塔式抽油机、直线电机式抽油机，以下简称直线式抽油机)和其它无杆抽油机。
磕头机原理如图1所示，磕头机结构简单，驱动方式可靠，但该抽油机的配重块负载100不能和抽油杆载荷200完全平衡，且受机构属性的限制，比如由加速度变化引起的两端附加动载荷不平衡使得能耗加剧，还会由于机构传动角的约束，使得抽油机冲程受限，是一种高能秏低效率设备，所以至今仍有大量的科技工作者不懈的对其优化。
直线式抽油机原理如图2所示，由于悬点负载(即抽油杆负荷200)与配重块负载100可以完全平衡，所以直线式抽油机比磕头机节能40％左右。但是，因为直线式抽油机驱动方式不可靠(如电机换向频繁等)导致设备容易故障停机，设备停机就会导致油井蜡封、沙封等状况而作废。另外，直线式抽油机平衡连接必须要用到缆绳，而缆绳的使用寿命有限，所以为了油井的安全，现在很少采用该技术。
目前公开了一种四连杆抽油机(专利号：2008 1 0197205.8)，工作原理如图3所示，它克服了游梁式抽油机负载不能平衡的缺陷，同时保留了游梁式抽油机可靠地驱动方式，但是该技术在长冲程工艺要求下需要添加数倍于抽油杆载荷200的平衡块载荷300和驱动块400(视悬点冲程和驱动块冲程的倍数而定)来完全平衡抽油杆载荷。为了减轻平衡块的重量，需要采用动滑轮组技术，因此需要用到缆绳，由于缆绳的抗拉强度及寿命问题，存在安全隐患。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无缆平衡长冲程抽油机，旨在解决现有四连杆抽油机需要大质量的平衡块载荷和驱动块，而且由于需要缆绳使得设备工作运行存在安全隐患的技术问题。
本实用新型采用如下技术方案：
所述无缆平衡长冲程抽油机，包括抽油杆、支架、电机组件、连杆、安装在所述电机组件输出轴上的曲柄，所述抽油机还包括一铰接的平行四边形框架，所述平行四边形框架有四个边框，其中有两个对边边框向相异方向各延伸一段距离，其中一个端点为悬点，另一端点为平衡点，所述抽油杆连接在所述悬点上，所述抽油机还包括垂直导向槽，所述垂直导向槽安装有匹配的滑块，所述滑块上固定有配重块，所述配重块连接在所述平衡点上，所述悬点和平衡点的连线与未延长的两条边框之间各存在一个交点，所述支架支撑在其中一个交点上，所述连杆一端与所述曲柄的活动端铰接，另一端铰接在两条未延长边框中的任一边框上。
进一步的，在平行四边形框架内，在两条延长边框平行方向和/或两条未延长边框平行方向设置若干铰接杆。
进一步的，所述连杆与边框的连接点为驱动点，所述驱动点设有多个，所述连杆连接在其中一个驱动点上。
本实用新型的有益效果是：本实用新型结构可以做到抽油长冲程，而且配重块小质量平衡且无需缆绳；工作时悬点位置垂直往复运动，悬点相对于平衡点运动方向相反，配重块质量可完全平衡掉抽油杆载荷质量，驱动点位置方便可可变，使得变参简单容易。本实用新型结构简单，平行四边形框架平衡转动，保证高效稳定抽油工作。
附图说明
图1是磕头机原理示意图；
图2是直线式抽油机原理示意图；
图3是四连杆抽油机原理示意图；
图4是本实用新型实施例提供的无缆平衡长冲程抽油机的结构图；
图5是一种平行四边形框架示意图；
图6是另一种平行四边形框架示意图；
图7是设有铰接杆的一种平行四边形框架示意图；
图8是设有铰接杆的另一种平行四边形框架示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图4示出了本实用新型实施例提供的无缆平衡长冲程抽油机的结构，为了便于说明仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
本实施例提供的无缆平衡长冲程抽油机，包括抽油杆2、支架11、电机组件10、连杆8、安装在所述电机组件输出轴上的曲柄9，所述抽油机还包括一铰接的平行四边形框架，所述平行四边形框架有四个边框，图示标记分别3-6，这里边框3、6为一组平行边框，边框4、5为另一组平行边框，其中有两个对边边框向相异方向各延伸一段距离，其中一个端点为悬点S1，另一端点为平衡点S2，所述抽油杆2连接在所述悬点S1上，所述抽油机还包括垂直导向槽12，所述垂直导向槽安装有匹配的滑块(图中未示出)，所述滑块上固定有配重块7，所述配重块7连接在所述平衡点S2上，所述悬点S1和平衡点S2的连线与未延长的两条边框之间各存在一个交点，所述支架11支撑在其中一个交点0上，所述连杆8一端与所述曲柄9的活动端铰接，另一端铰接在两条未延长边框中的任一边框上，所述连杆与边框的连接点为驱动点。所述平衡点上的配重块和滑块被约束在垂直方向的垂直导向槽12内，只能垂直往复运动。
图4中，边框3和边框6为延长边框，边框4和边框5为未延长边框，边框3向下延伸一段距离，边框6向上延伸一段距离，边框3的延伸端点为悬点，边框6的延伸端点为平衡点，悬点和平衡点的连线与边框5和边框4各存在一个交点，选取其中一个交点为支撑点，所述支架支撑在所述支撑点上，这样平行四边形框架绕所述支撑点，可自由平衡转动。根据力矩平衡原理，当取得抽油杆载荷质量后可计算出配重块质量，使其两者对支撑点0的力矩完全抵消。具体工作时，当电机组件10(通常包括驱动电机和减速箱)驱动曲柄9旋转，曲柄9通过铰接在边框5上的连杆8动作，连杆8驱动平行四边形框架，在垂直导向槽12的导向限位作用下，配重块可上下自由移动，这样实现带动抽油杆上下垂直运动，完成节能、高效抽油工作。
需要说明的是，图4只是描述了一种实现方式，这里不限定具体的两条延长边框，也不限定延长边框的延伸方向，并且悬点和平衡点可在两个延长边框的延长端点上任意选取，同时支架的支撑点可位于任一个未延长边框上(但支点必须在悬点和平衡点的连接线上)，还有连杆的驱动点同样可位于一个未延长边框上。下面列举两种具体平行四边形框架结构。
图5是一种平行四边形框架示意图，图示中，边框3和边框6为一对延长边框，边框4和边框5为另一对未延长边框，边框3向下延伸一段距离，边框6向上延伸一段距离，其中一个延长端点为悬点，另一个延长端点为平衡点，悬点和平衡点的连接线与边框4和边框5有两个交点，即支撑点有两个，分别为01、02，可选取其中任一支撑点。
图6是另一种平行四边形框架示意图，图示中，边框4和边框5为一对延长边框，边框3和边框6为另一对未延长边框，边框4向左延伸一段距离，边框5向右延伸一段距离，其中一个延长端点为悬点，另一个延长端点为平衡点，悬点和平衡点的连接线与边框3和边框6有两个交点，即支撑点有两个，分别为01、02，可选取其中任一支撑点。
另外，优选的，所述驱动点设有多个，所述连杆连接在其中一个驱动点上。比如图4中，驱动点有3个，分别为a、b、c，所述连杆连接在驱动点a上。根据抽油冲程的变化要求，可以将连杆设置在对应的驱动点上，以实现方便的变参工艺。
最后，从结构刚度和强度上考虑，优选的，在平行四边形框架内，在两条延长边框平行方向和/或两条未延长边框平行方向设置若干铰接杆14，把平行四边形框架分为若干个较短、较小的平行四边形。图7中，在两条延长边框平行方向设置若干铰接杆，将平行四边形框架竖分为若干个平行四边形。在图8中，在两条未延长边框平行方向设置若干铰接杆，把平行四边形框架横分为若干个平行四边形。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无缆平衡长冲程抽油机，所述抽油机包括抽油杆、支架、电机组件、连杆、安装在所述电机组件输出轴上的曲柄，其特征在于，所述抽油机还包括一铰接的平行四边形框架，所述平行四边形框架有四个边框，其中有两个对边边框向相异方向各延伸一段距离，其中一个端点为悬点，另一端点为平衡点，所述抽油杆连接在所述悬点上，所述抽油机还包括垂直导向槽，所述垂直导向槽安装有匹配的滑块，所述滑块上固定有配重块，所述配重块连接在所述平衡点上，所述悬点和平衡点的连线与未延长的两条边框之间各存在一个交点，所述支架支撑在其中一个交点上，所述连杆一端与所述曲柄的活动端铰接，另一端铰接在两条未延长边框中的任一边框上。
2.如权利要求1所述无缆平衡长冲程抽油机，其特征在于，在平行四边形框架内，在两条延长边框平行方向和/或两条未延长边框平行方向设置若干铰接杆。
3.如权利要求1或2所述无缆平衡长冲程抽油机，其特征在于，所述连杆与边框的连接点为驱动点，所述驱动点设有多个，所述连杆连接在其中一个驱动点上。
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CN104213879A (zh) * 2014-09-05 2014-12-17 张向明 一种无缆平衡长冲程抽油机

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