CN208966292U - 游梁式抽油机及其平衡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种游梁式抽油机及其平衡装置，属于油田开采领域。该平衡装置包括：支撑架、两个平衡重、电机、齿轮以及齿条。在电机的驱动下，支撑架可以通过其底部设置的滚轮带动平衡重沿该游梁的长度方向往复运动，从而不断改变两个平衡重相对于游梁式抽油机支撑点的位置，可以动态调节该平衡装置对游梁式抽油机的平衡力矩，且调节范围大，从而可以降低上下冲程中曲柄峰值扭矩，控制曲柄输出扭矩的波动范围，进而减小游梁式抽油机的电能损耗，对游梁式抽油机的平衡效果较好。

Description

游梁式抽油机及其平衡装置

技术领域

本实用新型涉及油田开采领域，特别涉及一种游梁式抽油机及其平衡装置。

背景技术

目前，油田上广泛使用游梁式抽油机来进行采油。游梁式抽油机主要包括电动机、减速器、四杆机构、驴头以及抽油杆，其中四杆机构包括曲柄、连杆和游梁。游梁式抽油机在工作过程中，电动机的高速旋转运动可以通过减速器和四连杆机构转换为驴头的上下反复运动。游梁式抽油机在工作时，上下冲程的负载极度不平衡：上冲程中，驴头提起抽油杆，电动机做功较大，电动机输入给曲柄一个较大的正扭矩；下冲程中，抽油杆拉动驴头向下运动，此时电动机不需要做功，曲柄在驴头的作用下，输出一个较大的负扭矩。上下冲程中曲柄输出扭矩的波动大，电动机的负载变化大，从而导致电动机的能耗较高，因此需要设置平衡装置来减小游梁式抽油机在上下冲程中电动机的负载差以降低能耗。

相关技术中，一般在游梁或者曲柄上设置平衡块，并加装辅助平衡装置以降低电动机的负载差。该辅助平衡装置一般为设置在游梁尾部的重锤，通过重锤的力臂变化来平衡抽油机的载荷。

在这种辅助的平衡装置中，由于活动配重架只是在游梁的尾部随着游梁上下摆动，导致该辅助平衡装置对游梁式抽油机的平衡力矩调节范围小，在上下冲程中，曲柄输出扭矩的波动较大，导致电动机的能耗较高，因此该辅助平衡装置对游梁式抽油机的平衡效果较差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种游梁式抽油机及其平衡装置，可以解决相关技术中的平衡装置对游梁式抽油机的平衡效果较差的问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种游梁式抽油机的平衡装置，所述装置包括：支撑架、滚轮、两个平衡重、电机、齿轮以及齿条；

所述滚轮设置在所述支撑架的底部，且所述滚轮的轮面与游梁的表面接触；

所述两个平衡重对称设置在所述支撑架的两侧；

所述齿条固定设置在所述游梁远离地面的一侧，且所述齿条的长度方向平行于所述游梁的长度方向；

所述电机和所述齿轮均固定在所述支撑架上，所述电机与所述齿轮连接，用于驱动所述齿轮转动，所述齿轮与所述齿条啮合。

可选的，所述齿条中齿牙的凸起方向平行于游梁与所述滚轮的接触面，所述齿轮的轴线方向垂直于所述接触面。

可选的，所述支撑架包括：支撑底座，以及对称设置在所述支撑底座两侧的两个配重架；

所述电机和所述齿轮均设置在所述支撑底座上；

每个所述平衡重设置在一个所述配重架上；

每个所述配重架靠近所述游梁的一端设置有所述滚轮。

可选的，所述支撑底座包括：支撑座以及设置在所述支撑座远离所述游梁一侧的中空的安装座；

所述支撑座上设置有通孔，所述通孔与所述安装座连通；

所述齿轮的齿轮轴设置在所述通孔和所述安装座内，所述电机设置在所述安装座远离所述游梁的一侧，且所述电机的输出轴与所述齿轮轴连接。

可选的，所述齿轮轴为阶梯轴，所述安装座的内壁上设置有凸台，所述凸台远离所述游梁的一侧设置有第一轴承；

所述第一轴承套接在所述齿轮轴上；

所述齿轮轴上还设置有螺纹，所述齿轮轴与螺母连接，且所述螺母位于所述第一轴承远离所述凸台的一侧。

可选的，所述凸台靠近所述游梁的一侧设置第二轴承；

所述第一轴承和所述第二轴承之间设置有套筒，所述套筒和所述第二轴承均套接在所述齿轮轴上。

可选的，所述装置还包括：密封板；

所述密封板分别与每个所述配重架和所述支撑底座连接，所述密封板与所述两个配重架以及所述支撑底座形成一个密闭的箱体。

可选的，所述装置还包括至少一个限位轮；

每个所述限位轮安装在第一配重架靠近所述游梁的一端，且每个所述限位轮的轮面与所述齿条的背面接触，所述齿条的背面为与齿牙的设置面相对的一面。

可选的，每个所述配重架靠近所述游梁的一端设置有上滚轮组和下滚轮组，每组滚轮组包括至少两个所述滚轮；

所述游梁的两侧包括沿所述游梁的长度方向延伸的板状的凸沿；

所述上滚轮组中每个滚轮的轮面与所述凸沿远离地面的一侧接触；

所述下滚轮组中每个滚轮的轮面与所述凸沿靠近地面的一侧接触。

另一方面，提供了一种游梁式抽油机，所述游梁式抽油机包括：游梁以及设置在所述游梁上的如上述方面所述的平衡装置。

本实用新型提供的技术方案的有益效果至少包括：

本实用新型提供了一种游梁式抽油机及其平衡装置，该平衡装置包括：支撑架、两个平衡重、电机、齿轮以及齿条。在电机的驱动下，支撑架可以通过其底部设置的滚轮带动平衡重沿该游梁的长度方向往复运动，从而不断改变两个平衡重相对于游梁式抽油机支撑点的位置，可以动态调节该平衡装置对游梁式抽油机的平衡力矩，且调节范围大，从而可以降低上下冲程中曲柄峰值扭矩，控制曲柄输出扭矩的波动范围，进而减小游梁式抽油机的电能损耗，对游梁式抽油机平衡效果较好。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种游梁式抽油机的平衡装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种齿轮和齿条的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种游梁式抽油机平衡装置的局部结构示意图；

图4本实用新型实施例提供的另一种游梁式平衡装置的结构示意图；

图5本实用新型实施例提供的一种游梁式平衡装置的侧视图；

图6本实用新型实施例提供的另一种游梁式抽油机的平衡装置的局部结构示意图；

图7本实用新型实施例提供的一种游梁式抽油机的平衡装置的俯视图；

图8本实用新型实施例提供的一种游梁式抽油机的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种游梁式抽油机的平衡装置，如图1所示，该装置可以包括：支撑架01、两个平衡重02、电机03、齿轮04、齿条05以及滚轮06。该滚轮06设置在该支撑架01的底部，且该滚轮06的轮面与游梁07的表面接触。

两个平衡重02可以对称设置在该支撑架01的两侧。该齿条05可以固定设置在该游梁07远离地面的一侧，且该齿条05的长度方向平行于该游梁07的长度方向。该电机03和该齿轮04均固定在该支撑架01上，该电机03与该齿轮04连接，用于驱动该齿轮04转动，该齿轮04与齿条05啮合。

当电机03驱动该齿轮04转动时，齿轮04可以相对于齿条05沿该游梁07的长度方向移动，进而可以带动支撑架01移动，该支撑架01可以通过其底部设置的滚轮06带动平衡重02沿该游梁07的长度方向移动。

综上所述，本实用新型提供了一种游梁式抽油机的平衡装置，该平衡装置包括：支撑架、两个平衡重、电机、齿轮以及齿条。在电机的驱动下，支撑架可以通过其底部设置的滚轮带动平衡重沿该游梁的长度方向往复运动，从而不断改变两个平衡重相对于游梁式抽油机支撑点的位置，可以动态调节该平衡装置对游梁式抽油机的平衡力矩，且调节范围大，从而可以降低上下冲程中曲柄峰值扭矩，控制曲柄输出扭矩的波动范围，进而减小游梁式抽油机的电能损耗，对游梁式抽油机的平衡效果较好。

图2是本实用新型实施例提供的一种齿轮和齿条的结构示意图。如图2所示，该齿条05中齿牙051的凸起方向可以平行于游梁07与滚轮06的接触面07a。该齿轮04的轴线方向垂直于该接触面07a，也即该齿轮04的转动平面与该接触面07a平行。

可选的，参见图1，该支撑架01可以包括：支撑底座011，以及对称设置在该支撑底座011两侧的两个配重架012。每个配重架012可以通过螺栓与该支撑底座011连接。电机03和齿轮04均可以设置在该支撑底座011上。

图3是本实用新型实施例提供的一种游梁式抽油机平衡装置的局部结构示意图。如图3所示，每个平衡重02设置在一个配重架012上。每个配重架012上可以设置有至少一个第一通孔0121。相应的，每个平衡重02上可以设置有与该至少一个第一通孔0121对应的至少一个第二通孔021。

示例的，每个配重架012上可以设置两个第二通孔0121，该两个第二通孔0121的圆心的连线与该配重架012的轴线共线。

每个平衡重02与配重架012可以采用螺栓或者铆钉固定连接。例如，螺栓可以穿过该第一通孔0121和第二通孔021，将每个平衡重02与一个配重架021连接在一起。或者，可以在第一通孔0121和第二通孔021中放入铆钉，用铆钉枪铆死，从而可以实现每个平衡重02与一个配重架012的连接。

可选的，每个配重架012上还可以设置有凸台。在固定平衡重02时，可以先将平衡重012放置在一个配重架012的凸台上，随后可以采用螺栓或者铆钉将平衡重02与配重架012连接在一起。示例的，该凸台可以是板状结构。

参见图1，每个配重架012靠近游梁07的一端设置有滚轮06，该滚轮06可以通过螺栓与每个配重架012连接。

图4是本实用新型实施例提供的另一种游梁式平衡装置的结构示意图。图5是本实用新型实施例提供的一种游梁式平衡装置的侧视图。参见图4和图5，每个配重架012靠近游梁07的一端设置有上滚轮组A和下滚轮组B，每组滚轮组包括至少两个滚轮06。

该游梁07的两侧包括沿该游梁07的长度方向延伸的板状的凸沿071。该上滚轮组A中的每个滚轮06的轮面与该凸沿071远离地面的一侧接触。下滚轮组B中的每个滚轮06的轮面与该凸沿071靠近地面的一侧接触。通过设置下滚轮组B可以避免该平衡装置在随着游梁式抽油机工作时，脱离游梁07，从而保证了该平衡装置的稳定性。

可选的，该上滚轮组A和下滚轮组B中的滚轮06的个数可以相等，且上滚轮组A和下滚轮组B在凸沿071上的正投影重合。示例的，每个配重架012上设置上滚轮组A和下滚轮组B可以分别包括4个滚轮。

参见图1，该支撑底座011包括：支撑座0111以及设置在支撑座0111远离该游梁07一侧的中空的安装座0112。该安装座0112可以通过螺栓与该支撑座0111连接。

图6是本实用新型实施例提供的另一种游梁式抽油机的平衡装置的局部结构示意图。如图6所示，该支撑座0111上设置有通孔(图6中未示出)，该通孔与该安装座0112连通。该齿轮04的齿轮轴041设置在该通孔和该安装座0112内，该电机03可以设置在该安装座0112远离游梁07的一侧，且该电机03的输出轴031与该齿轮轴041连接，可以驱动该齿轮04转动。可选的，该电机03是伺服电机。

需要说明的是，该齿轮轴041靠近该电机03的一端的直径大于该电机03的输出轴031的直径，且该齿轮轴041的轴端(靠近该电机03的一端)设置有第一凹槽，该第一凹槽的内径与该电机03的输出轴031的直径相等，电机03的输出轴031可以插入该第一凹槽中。此外，该电机03的输出轴031与该齿轮轴041上均设置有第二凹槽，当该电机03的输出轴031插入该第一凹槽时，先将电机03的输出轴031上的第二凹槽与该齿轮轴041上的第二凹槽对齐，后将平键插入该第二凹槽内，从而可以实现该齿轮轴041与该电机03的输出轴031的连接，从而可以保证齿轮04在电机的驱动下可以转动。

参见图6，该齿轮04与该齿轮轴041可以为一体结构，从而可以保证该平衡装置结构的稳定性，并可以降低其制造成本。

本实用新型实施例提供的平衡装置，还可以包括两个轴承，用于支撑该齿轮轴041。轴承在使用过程中，为了防止轴承在承受轴向载荷时，相对于轴产生轴向移动，需要对轴承的内圈和外圈进行轴向固定。如图6所示，该安装座012的内壁上设置有凸台01121。该凸台01121远离游梁07的一侧设置有第一轴承08，该第一轴承08套接在该齿轮轴041上，该第一轴承08的外圈放置在该凸台01121上，以固定该齿轮轴041的外圈。可选的，该齿轮轴041上还设置有螺纹(图中未示出)，该齿轮轴041可以与螺母09连接，且该螺母09位于该第一轴承08远离该凸台01121的一侧，用于固定该第一轴承08的内圈，且该螺母09与该齿轮轴041的连接处还设置有止动垫圈(图6中未示出)，可以防止该螺母09松动。可选的该螺母09可以是圆螺母，相应的，该止动垫圈可以是圆螺母用止动垫圈。

参见图6，该凸台01121靠近游梁07的一侧设置有第二轴承10，该第二轴承10的内圈放置在该齿轮轴041的轴肩上，该第二轴承10的外圈与该凸台01121接触，以固定该第二轴承10的外圈。该第一轴承08和该第二轴承10之间设置有套筒11，该套筒11与第二轴承10均可以套接在该齿轮轴041上，且该套筒11可以均与该第一轴承08和第二轴承10的内圈接触，从而可以固定该第一轴承08和该第二轴承10的内圈，进而限制该第一轴承08和该第二轴承10的轴向位移。该第一轴承08的内圈可以通过该螺母09和该套筒11固定，该第二轴承10的内圈可以通过该齿轮轴041的轴肩和该套筒11固定。

示例的，该第一轴承08和第二轴承10可以为深沟球轴承。

图7本实用新型实施例提供的一种游梁式抽油机的平衡装置的俯视图。参见图4和图7，该装置还可以包括：密封板12。该密封板12可以通过螺栓分别与每个配重架012和支撑底座011连接，该密封板11与两个配重架012以及支撑底座011之间可以形成一个密闭的箱体。从而可以保证设置在该密闭的箱体内的电机和齿轮等元件不受外界环境的影响。

可选的，该密封板12与配重架012以及与支撑底座011之间的连接处还可以设置有密封条，以保证该连接处无缝隙，确保该箱体的密封性。示例的，该密封条可以是密封胶条。

本实用新型实施例提供的平衡装置还包括至少一个限位轮13，参见图2和图4，每个限位轮13安装在第一配重架012靠近该游梁07的一端，且每个限位轮13的轮面与该齿条05的背面接触，该齿条05的背面为与齿牙051的设置面相对的一面。其中，该第一配重架012可以为该两个配重架中位于远离齿条05的齿牙051一侧的配重架。

限位轮13可以限制齿轮04在齿条05的径向力的作用下沿远离齿牙051凸起的方向偏移，避免整个平衡装置发生偏移，从而可以保证齿轮04和齿条05之间紧密啮合，避免齿轮04和齿条05相互磨损，保证该平衡装置能正常使用。

并且，通过将限位轮13的轮面与齿条05的背面接触，可以使得在该平衡装置在游梁07上进行往复运动时，该限位轮13可以在该齿条05的背面滚动，从而可以减小限位轮13与该齿条05的摩擦力，保证平衡装置正常移动。

示例的，可以在第一配重架012靠近该齿条05的一侧安装两个限位轮13，以确保限位效果。

可选的，该限位轮13的中轴线的延伸方向垂直于齿条05的长度方向，且该限位轮13的转动平面平行于齿轮04的转动平面。并且，该限位轮13在齿条05背面的正投影沿该齿条05长度方向的轴线，与该齿轮04在该齿条05背面的正投影沿该齿条05长度方向的轴线共线。由此可以保证在平衡装置进行往复运动时，限位轮13可以对齿条05施加一个与齿轮04对该齿条05的作用力相反的力，使得该齿条05受力平衡。进而使得该齿条05对该齿轮04和限位轮03的反作用力平衡，以保证该平衡装置不会沿远离齿牙051凸起的方向发生偏移，能够正常使用。

可选的，该装置还可以包括减速器，该电机03的输出轴031与该减速器连接，该减速器的输出轴与该齿轮轴041可以通过平键连接，可以将电机03的高速运动转换为齿轮的低速运动。

综上所述，本实用新型提供了一种游梁式抽油机的平衡装置，该平衡装置包括：支撑架、两个平衡重、电机、齿轮以及齿条。在电机的驱动下，支撑架可以通过其底部设置的滚轮带动平衡重沿该游梁的长度方向往复运动，从而不断改变两个平衡重相对于游梁式抽油机支撑点的位置，可以动态调节该平衡装置对游梁式抽油机的平衡力矩，且调节范围大，从而可以降低上下冲程中曲柄峰值扭矩，控制曲柄输出扭矩的波动范围，进而减小游梁式抽油机的电能损耗，对游梁式抽油机的平衡效果较好。此外，该平衡装置结构紧凑，占用空间小，并且采用齿轮齿条的传动方式，传动效率高，稳定性好，可用于不同类型的游梁式抽油机，从而可大幅度提高游梁式抽油机的平衡度。

图8是本实用新型实施例提供的一种游梁式抽油机的结构示意图。如图8所示，该抽油机可以包括：游梁07以及设置在该游梁07上的平衡装置00，该平衡装置可以是如图1至5任一所示的装置。

如图8所示，该游梁式抽油机还可以包括机身14。该游梁07与该游梁式抽油机的机身14连接。

本实用新型实施例提供的游梁式抽油机的平衡装置的工作原理如下：

游梁式抽油机上冲程工作时，驴头由下止点向上提升抽油杆，电机的输出轴带动齿轮转动，齿轮带动支撑架和平衡重沿靠近游梁尾端的方向移动。当抽油杆运行到上止点位置时，该平衡装置移动到游梁尾端极限位置。

游梁式抽油机下冲程工作时，驴头由上止点向下释放抽油杆，电机改变输出轴旋转方向，带动齿轮转动反向旋转，齿轮带动支撑架和平衡重沿靠近游梁首端的方向移动。当抽油杆运行到下止点位置时平衡装置移动到游梁的首端极限位置。

如上所述，游梁式抽油机完成一个工作的循环，随着游梁式抽油机的工作，该平衡装置在游梁上进行周期往复运动，不断改变平衡重在游梁上的位置，可以动态的调节该平衡装置对游梁式抽油机的平衡力矩，降低曲柄峰值扭矩，控制曲柄输出扭矩波动范围，从而减小游梁式抽油机的能耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种游梁式抽油机的平衡装置，其特征在于，所述装置包括：支撑架、滚轮、两个平衡重、电机、齿轮以及齿条；

所述滚轮设置在所述支撑架的底部，且所述滚轮的轮面与游梁的表面接触；

所述两个平衡重对称设置在所述支撑架的两侧；

所述齿条固定设置在所述游梁远离地面的一侧，且所述齿条的长度方向平行于所述游梁的长度方向；

所述电机和所述齿轮均固定在所述支撑架上，所述电机与所述齿轮连接，用于驱动所述齿轮转动，所述齿轮与所述齿条啮合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述齿条中齿牙的凸起方向平行于游梁与所述滚轮的接触面，所述齿轮的轴线方向垂直于所述接触面。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑架包括：支撑底座，以及对称设置在所述支撑底座两侧的两个配重架；

所述电机和所述齿轮均设置在所述支撑底座上；

每个所述平衡重设置在一个所述配重架上；

每个所述配重架靠近所述游梁的一端设置有所述滚轮。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支撑底座包括：支撑座以及设置在所述支撑座远离所述游梁一侧的中空的安装座；

所述支撑座上设置有通孔，所述通孔与所述安装座连通；

所述齿轮的齿轮轴设置在所述通孔和所述安装座内，所述电机设置在所述安装座远离所述游梁的一侧，且所述电机的输出轴与所述齿轮轴连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述齿轮轴为阶梯轴，所述安装座的内壁上设置有凸台，所述凸台远离所述游梁的一侧设置有第一轴承；

所述第一轴承套接在所述齿轮轴上；

所述齿轮轴上还设置有螺纹，所述齿轮轴与螺母连接，且所述螺母位于所述第一轴承远离所述凸台的一侧。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述凸台靠近所述游梁的一侧设置有第二轴承；

所述第一轴承和所述第二轴承之间设置有套筒，所述套筒和所述第二轴承套接在所述齿轮轴上。

7.根据权利要求3至5任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：密封板；

所述密封板分别与每个所述配重架和所述支撑底座连接，所述密封板与所述两个配重架以及所述支撑底座形成一个密闭的箱体。

8.根据权利要求1至5任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括至少一个限位轮；

每个所述限位轮安装在第一配重架靠近所述游梁的一端，且每个所述限位轮的轮面与所述齿条的背面接触，所述齿条的背面为与齿牙的设置面相对的一面。

9.根据权利要求3至5任一所述的装置，其特征在于，每个所述配重架靠近所述游梁的一端设置有上滚轮组和下滚轮组，每组滚轮组包括至少两个所述滚轮；

所述游梁的两侧包括沿所述游梁的长度方向延伸的板状的凸沿；

所述上滚轮组中每个滚轮的轮面与所述凸沿远离地面的一侧接触；

所述下滚轮组中每个滚轮的轮面与所述凸沿靠近地面的一侧接触。

10.一种游梁式抽油机，其特征在于，所述游梁式抽油机包括：游梁以及设置在所述游梁上的如权利要求1至9任一所述的平衡装置。