CN207944902U - 一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，包括内部形成通腔的基座，所述通腔通过悬挂座固定抽油管，在所述抽油管内利用上下活动的抽油光杆提供油管旋转所需的动力，其特征在于：在所述抽油光杆与所述悬挂座之间设有内置被动式传动机构，所述内置被动式传动机构包括阻尼器组件、连杆组件和传动组件。本实用新型能够解决现有技术中存在的不足之处，通过采用内置被动式结构来解决抽油管偏磨的问题，延长其使用寿命。

Description

一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器

技术领域

本实用新型涉及一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器。

背景技术

油井的抽油管偏磨导致油管磨穿失效是石油生产中的一大严重问题，每年由于油管磨损导致定产检修，更换油管的损失巨大。上世纪八十年代，由美国R&M Energy提出的抗偏磨解决方案从根本上解决了这个问题。该抗偏磨装置在国外也成为油井的标配，但在我国基本上没有配置，只能从国外购买，为此需要更多的花费，无法长期发展，处处受到限制。另外R&M Energy的抗偏磨装置采用的是外部动力来驱动油管以极低速转动，整体结构复杂，制造繁琐，成本高，故此本申请人在此基础上提出进一步的改良，设计一款内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，以满足现有市场的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，通过采用内置被动式结构来解决抽油管偏磨的问题，延长其使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，包括内部形成通腔的基座，所述通腔通过悬挂座固定抽油管，在所述抽油管内利用上下活动的抽油光杆提供油管旋转所需的动力，其特征在于：在所述抽油光杆与所述悬挂座之间设有内置被动式传动机构，所述内置被动式传动机构包括阻尼器组件、连杆组件和传动组件。

对本实用新型做进一步优选，所述阻尼器组件包括阻尼器和导向器，所述阻尼器通过螺栓相对固定在抽油光杆上，所述导向器活动套接在抽油光杆上且位于所述阻尼器之上。

对本实用新型做进一步优选，所述阻尼器与所述抽油光杆之间的摩擦力为L，所述抽油管由多根彼此首尾相接的油管接箍而成，相邻油管之间允许的最大扭矩为D，最小扭矩为d，其中L通过内置被动式传动机构在抽油管上所产生的扭矩为大于d且小于D。

对本实用新型做进一步优选，所述导向器的上端面形成6条以上以抽油杆为圆心做圆周阵列沿导向器球面设置的导向槽，使连杆与导向器呈任意角度都可以使连杆下端嵌入导向器的导向槽，所述导向槽为倒锥形。

对本实用新型做进一步优选，所述连杆组件包括连杆，所述连杆的端部形成钩部，所述连杆的底部形成轴套，所述轴套内相配设有花键轴，所述花键轴的两端通过轴承设置在基座上，其中一个轴承外侧设有单向离合器总成，在所述单向离合器总成外侧设置第一驱动齿轮。

对本实用新型做进一步优选，所述钩部位于抽油光杆的外部四周，当所述连杆处于水平位置时，钩部水平投影的顶部平面与抽油光杆外径切线平行并保持一定距离K，使连杆能沿花键轴平移到边缘；当连杆最高位置时，与花键轴垂直且通过光杆中心为X轴，与X轴垂直，与花键轴平行且通过光杆中心为Y轴的坐标水平面上，连杆钩部端面内侧与该坐标原点成大于0度，小于90度的夹角，与K 成函数关系。

对本实用新型做进一步优选，所述钩部与导向槽彼此吻合，所述钩部的横截面为三角形。

对本实用新型做进一步优选，所述传动组件包括彼此传动相配的蜗杆和涡轮，在所述涡轮上方设置分隔盖，其中所述涡轮固定在悬挂座上方，所述蜗杆的一端设有与第一驱动齿轮相配传动连接的第二驱动齿轮，所述蜗杆通过两端设置的轴承固定在基座上。

对本实用新型做进一步优选，所述分隔盖通过螺纹密封式设置在基座上，在分隔盖与连杆之间设有复位弹簧。

对本实用新型做进一步优选，所述悬挂座包括悬挂器座，在所述悬挂器座的内部设有通过轴承设有悬挂器芯轴，所述悬挂器座、所述悬挂器芯轴、所述轴承通过锁紧压盖固定形成一个整体；在所述悬挂器座上端形成环形锥面，所述悬挂器座通过3个锁紧螺栓锁紧在基座上，所述锁紧螺栓的顶部顶在所述环形锥面上。

对本实用新型做进一步优选，在所述基座的外壁上形成凹腔，所述凹腔内部填充黄油，所述凹腔带有透明罩；其中第一驱动齿轮和第二驱动齿轮位于所述凹腔内。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：

本发明颠覆性的实现了在装置内部以抽油光杆作为驱动源，通过阻尼器、连杆、单向离合器总成、齿轮和蜗轮蜗杆自动驱动油管转动，同时通过阻尼器设置的最大—最小摩擦力，实现对油管转动最大扭矩的控制。其工作原理如下：将阻尼器安装于抽油光杆上，其位置在抽油光杆行程至最高位时，与本抗偏磨装置上部连接法兰水平的大致位置，调整锁紧螺栓，使用测力扳手使阻尼器的阻力在一定范围(如100-120公斤)然后抽油光杆下降，至阻尼器过通过分隔盖以下，通常建议下降1米左右。连杆复位置于阻尼器顶部导向器位置之上。安装完毕后，抽油光杆向上运动至最高位。在这过程中连杆勾住阻尼器使其产生滑动，并在光杆运动至最高点时停止，此时，连杆也向上转动了一个角度，至此本抗偏磨状器调整完毕。

当抽油光杆向下运动时，连杆在复位弹簧的作用下实现复位，单向离合器总成在这个方向呈脱开状态。当抽油光杆上升时，阻尼器顶起连杆转动一个角度，这个方向单向离合器为锁紧状态，第一驱动齿轮转动，驱动第二驱动齿轮，第二驱动齿轮驱动蜗杆，蜗杆驱动涡轮，蜗轮驱动油管转动，抽油杆上下运动一个抽油节拍，抽油管转动一个角度。

本实用新型中的连杆由相对固定在光杆上的阻尼器随光杆运动时产生的动力，带动连杆以花键轴为圆心作一定角度的往复运动；本实用新型中花键轴上的单向离合器总成输出单向扭矩，使齿轮沿顺时针(或逆时针)方向单向运动，通过改变蜗轮副螺旋线的右旋(或左旋)使被驱动的悬挂器芯轴始终按油管连接螺纹锁紧方向运动。

其中本实用新型中的阻尼器产生的摩擦力与油管接箍允许的最大扭矩呈函数关系；也就是说，阻尼器与抽光光杆之间的摩擦力L进行设置，通过螺钉固定就可以实现，而整根油管是通过多根油管首尾彼此接箍而成，相邻之间的油管存在最大扭矩D，，最小扭矩为d，其中L通过内置被动式传动机构在抽油管上所产生的扭矩为大于d且小于D，这样在实际操作过程中，当油管扭矩过大要受损时，由于阻尼器设置了最大的摩擦力，阻尼器就会率先脱落，进而防止了油管报废，保护其正常使用。

另外在阻尼器上的导向器，使其在以光杆为轴心的任意角度，都可以使连杆钩部导入导向槽的槽口，防止连杆侧滑，确保连杆上的钩部卡入到导向槽内，实现油管的正常且有序的转动。

由上可知，本实用新型能够解决现有技术中存在的不足之处，通过采用内置被动式结构来解决抽油管偏磨的问题，延长其使用寿命。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中内部的示意图；

图3是本实用新型内部的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-3所示，本实用新型一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，包括内部形成通腔11的基座1，所述通腔11通过悬挂座固定抽油管，在所述抽油管内设有上下活动的抽油光杆4，通过上下活动的抽油光杆提供油管旋转所需的动力，其特征在于：在所述抽油光杆4与所述悬挂座之间设有内置被动式传动机构，所述内置被动式传动机构包括阻尼器组件、连杆组件和传动组件。其中所述阻尼器组件通过螺钉固定在抽油光杆4上，连杆组件设置在基座1上，与传动组件之间实现传动连接，而传动组件设置基座1和悬挂座上。本实用新型通过抽油光杆 4上下活动带动连杆组件，进而传递动力给传动组件，实现悬挂座带动抽油管的转动，起到抗偏磨的效果。

本实用新型所述阻尼器组件包括阻尼器21和导向器22，其中所述导向器22 活动套接在抽油光杆4上且位于所述阻尼器21的上方，所述阻尼器21分别通过螺钉固定在抽油光杆4上，所述阻尼器21与所述抽油光杆4之间的摩擦力为L，所述抽油管由多根彼此首尾相接的油管接箍而成，相邻油管之间允许的最大扭矩为D，最小扭矩为d，其中L与d和D的函数关系为：L通过内置被动式传动机构在油管上所产生的扭矩为大于d且小于D。这样在实际操作过程中，当油管扭矩过大要受损时，由于阻尼器设置了最大的摩擦力，阻尼器就会率先滑动，进而防止了油管报废，保护其正常使用。而现有技术中往往会导致油管报废，成本高。

本实用新型中所述导向器22的上端面形成6条以上以抽油杆4为圆心做圆周阵列沿导向器球面设置的导向槽221，使连杆与导向器呈任意角度都可以使连杆下端嵌入导向器的导向槽221，所述导向槽221为倒锥形。防止连杆31侧滑，确保连杆31上的钩部32卡入到导向槽221内，实现油管的正常且有序的转动。

本实用新型所述连杆组件包括连杆31，所述连杆31的端部形成钩部32，所述连杆31的底部形成轴套33，所述轴套33内相配设有花键轴34，所述花键轴 34的两端通过轴承35设置在基座1上，其中一个轴承35外侧设有单向离合器总成36，在所述单向离合器总成36外侧设置第一驱动齿轮37，所述钩部32位于抽油光杆4的外部四周，当所述连杆31处于水平位置时，钩部32水平投影的顶部平面与抽油光杆4外径切线平行并保持一定距离K，使连杆能沿花键轴34平移到边缘；当连杆31最高位置时，与花键轴34垂直且通过抽油光杆4中心为X轴，与X轴垂直，与花键轴34平行且通过抽油光杆4中心为Y轴的坐标水平面上，连杆钩部端面内侧与该坐标原点成大于0度，小于90度的夹角，与K成函数关系，所述钩部32与导向槽211彼此吻合，所述钩部32的横截面为三角形。

本实用新型所述传动组件包括彼此传动相配的蜗杆41和涡轮42，在所述涡轮42上方设置分隔盖43，其中所述涡轮42固定在悬挂座上方，所述蜗杆41的一端设有与第一驱动齿轮37相配传动连接的第二驱动齿轮44，所述蜗杆41通过两端设置的轴承固定在基座1上，所述分隔盖43通过螺纹密封式设置在基座1 上，也就是分隔盖外壁形成外螺纹与通腔内壁的内螺纹相接密封，在分隔盖43 与连杆之间设有复位弹簧45。其中所述分隔盖用于分隔通腔，上面是油，下面起到密封润滑作用。

本实用新型所述悬挂座包括悬挂器座51，在所述悬挂器座51的内部设有通过轴承35设有悬挂器芯轴52，故此所述悬挂器芯轴52可以转动，而抽油管与悬挂器芯轴52固定连接，所述悬挂器座51、所述悬挂器芯轴52、所述轴承35通过锁紧压盖53固定形成一个整体；在所述悬挂器座51上端形成环形锥面54，所述悬挂器座51通过3个锁紧螺栓55锁紧在基座上，所述锁紧螺栓的顶部顶在所述环形锥面上。其中悬挂器芯轴52与涡轮固定连接，通过蜗杆带动涡轮，通过涡轮带动悬挂器芯轴连同其上的抽油管，故此抽油光杆上下运动一个抽油节拍，抽油管转动一个角度，避免了抽油管单侧磨损过度的情况发生。

本实用新型在所述基座1的外壁上形成凹腔，所述凹腔内部填充黄油，所述凹腔带有透明罩12；其中第一驱动齿轮和第二驱动齿轮位于所述凹腔内，通过内部填充的黄油进行润滑作用。

本发明颠覆性的实现了在装置内部以抽油光杆作为驱动源，通过阻尼器、连杆、单向离合器总成、齿轮和蜗轮蜗杆自动驱动油管转动，同时通过阻尼器设置的最大—最小摩擦力，实现对油管转动最大扭矩的控制。阻尼器安装于抽油光杆上，其位置在抽油光杆行程至最高位时，与本抗偏磨装置上部连接法兰水平的大致位置，调整锁紧螺栓，使用测力扳手使阻尼器的阻力在一定范围，然后抽油杆下降，至阻尼器过通过分隔盖以下，通常建议下降1米左右。连杆复位置于阻尼器顶部导向器位置之上。安装完毕后，抽油光杆向上运动至最高位。在这过程中连杆勾住阻尼器使其产生滑动，并在光杆运动至最高点时停止，此时，连杆也向上转动了一个角度，至此本抗偏磨状器调整完毕。

当抽油光杆向下运动时，连杆在复位弹簧的作用下实现复位，单向离合器总成在这个方向呈脱开状态。当抽油光杆上升时，阻尼器顶起连杆转动一个角度，这个方向单向离合器为锁紧状态，第一驱动齿轮转动，驱动第二驱动齿轮，第二驱动齿轮驱动蜗杆，蜗杆驱动涡轮，蜗轮驱动油管转动，抽油杆上下运动一个抽油节拍，油管转动一个角度。

本实用新型中的连杆由相对固定在光杆上的阻尼器随光杆运动时产生的动力，带动连杆以花键轴为圆心作一定角度的往复运动；本实用新型中花键轴上的单向离合器总成输出单向扭矩，使齿轮沿顺时针或逆时针方向单向运动，通过改变蜗轮副螺旋线的右旋或左旋使被驱动的悬挂器芯轴始终按油管连接螺纹锁紧方向运动。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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、改进，比如通过一个摩擦轮将光杆的动能传递到摩擦轮上，通过多级减速传递到蜗杆实现油管转动等均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，包括内部形成通腔的基座，所述通腔通过悬挂座固定抽油管，在所述抽油管内利用上下活动的抽油光杆提供油管旋转所需的动力，其特征在于：在所述抽油光杆与所述悬挂座之间设有内置被动式传动机构，所述内置被动式传动机构包括阻尼器组件、连杆组件和传动组件，所述阻尼器组件固定在抽油光杆上，所述传动组件固定在所述悬挂座的上方，所述连杆组件固定在基座上，且与传动组件之间为齿轮传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述阻尼器组件包括阻尼器和导向器，所述阻尼器通过螺钉固定在抽油光杆上，所述导向器活动套接在抽油光杆上且位于所述阻尼器的上方。

3.根据权利要求2所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述阻尼器与所述抽油光杆之间的摩擦力为L，所述抽油管由多根彼此首尾相接的油管接箍而成，相邻油管之间允许的最大扭矩为D，最小扭矩为d，其中L通过内置被动式传动机构在抽油管上所产生的扭矩为大于d且小于D。

4.根据权利要求2所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述导向器的上端面形成6条以上以抽油光杆为圆心做圆周阵列沿导向器球面设置的导向槽，使连杆与导向器呈任意角度都可以使连杆下端嵌入导向器的导向槽，所述导向槽为倒锥形。

5.根据权利要求1所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述连杆组件包括连杆，所述连杆的端部形成钩部，所述连杆的底部形成轴套，所述轴套内相配设有花键轴，所述花键轴的两端通过轴承设置在基座上，其中一个轴承外侧设有单向离合器总成，在所述单向离合器总成外侧设置第一驱动齿轮。

6.根据权利要求5所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述钩部位于抽油光杆的外部四周，当所述连杆处于水平位置时，钩部水平投影的顶部平面与抽油光杆外径切线平行并保持一定距离K，使连杆能沿花键轴平移到边缘；当连杆最高位置时，与花键轴垂直且通过光杆中心为X轴，与X轴垂直，与花键轴平行且通过光杆中心为Y轴的坐标水平面上，连杆钩部端面内侧与该坐标原点成大于0度，小于90度的夹角，与K成函数关系。

7.根据权利要求5或6所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述钩部与导向槽彼此吻合，所述钩部的横截面为三角形。

8.根据权利要求1所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述传动组件包括彼此传动相配的蜗杆和涡轮，在所述涡轮上方设置分隔盖，其中所述涡轮固定在悬挂座上方，所述蜗杆的一端设有第二驱动齿轮，所述蜗杆通过两端设置的轴承固定在基座上。

9.根据权利要求8所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述分隔盖通过螺纹密封式设置在基座上，在分隔盖与连杆之间设有复位弹簧。

10.根据权利要求1所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：所述悬挂座包括悬挂器座，在所述悬挂器座的内部设有通过轴承设有悬挂器芯轴，所述悬挂器座、所述悬挂器芯轴、所述轴承通过锁紧压盖固定形成一个整体；在所述悬挂器座上端形成环形锥面，所述悬挂器座通过3个锁紧螺栓锁紧在基座上，所述锁紧螺栓的顶部顶在所述环形锥面上。

11.根据权利要求1所述的一种内置被动式全自动抗偏磨油管旋转器，其特征在于：在所述基座的外壁上形成凹腔，所述凹腔内部填充黄油，所述凹腔带有透明罩。