CN2168096Y - 平衡箱式轮驴头游梁抽油机 - Google Patents

Abstract

用于石油矿场的平衡箱式轮驴头游梁抽油机。 它是一种改进了的轮式抽油机，主要技术特征在于： 游梁平衡是设置在游梁尾端的下偏平衡箱或带有调 位或自调位机构的平衡箱、平衡小车，平衡箱、平衡小 车中充填废钢球、废铁砂、钢铁碴、生铁屑、生铁块、砖 块、石头、泥土、水泥或其它重物。主要优点是机器重 量和减速机峰值扭矩大幅度下降，节材、节能均高达 40％。

Description

本实用新型涉及石油矿场的抽油设备，尤其是游梁抽油机。

目前，公知的游梁抽油机，包括传统游梁抽油机，异相曲柄平衡游梁抽油机，前置式游梁抽油机，以及近来美国D.L.M钢铁公司和H＆A公司研制的轮式抽油机（图9），有二个共同特点：（1）采用由曲柄1.连杆2.游梁3以及支架底座4组成的四铰链曲杆摇杆机构，将减速装置输出轴的旋转运动转变为游梁的摇摆运动，并通过驴头装置变换为抽油杆的往复直移运动；（2）采用成型的铸铁块作为平衡质量。其中，四铰链曲柄摇杆机构运动变换装置耐用可靠，是合理的，但是，采用成型铸铁块为平衡质量使得机器笨重，既增加制造成本，又增加运输费用，并且平衡调节不方便，抽油机负荷扭矩和能耗都较大。

本实用新型的目的，是提供一种游梁抽油机，它不但保持现有游梁抽油机耐用可靠的特点，而且整机重量和成本大幅度降低，并能随机调节平衡，降低峰值扭矩节约电耗。

这一发明目的，是由平衡箱式轮驴头游梁抽油机的技术方案实现的。本技术方案有两个要点：（1）采用轮式抽油机的轮式驴头，游梁及驱动游梁摆动的四铰链曲柄摇杆机构等现有的合理技术；（2）取消平衡块而代以1至3个平衡箱。这就是说，平衡箱式轮驴头游梁抽油机是一种改进了的轮式抽油机；在现有的轮式抽油机中（参看图9），16原来是一个与游梁3滑配的实心铸铁平衡块，把它换成一个与游梁滑配的平衡箱，或平衡箱上装有车轮而成为平衡小车，平衡箱或平衡小车中根据油井工况就地取材充填铁块、铁砂、石头等重物，就构成一种原始意念的平衡箱式驴头游梁抽油机了。因此平衡箱式轮驴头游梁抽油机的技术方案可如下描述：一种用于石油矿场的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，主要包括：

一台动力机；

一台减速装置；

一套供动力机驱动减速装置的带传动装置；

一套将减速装置输出轴的旋转运动变换为游梁摇摆运动的，由主曲柄1、连杆2、游梁3以及支架底座4组成的四铰链曲柄摇杆机构，其中主曲柄1可设置一个，也可设置两个，当设置一个主曲柄时，它固装在与支架底座4固定联接的减速装置输出轴的一端，当设置两个主曲柄时，它们对称地固装在减速装置输出轴的两端，游梁3与支架4通过游梁支承7活铰，连杆2的一端与主曲柄1铰接，另一端通过横梁6或直接与游梁3铰接，当连杆2直接同游梁3铰接时可无横梁，或者横梁与游梁连为一体；

一套驴头装置及悬绳装置，其中轮驴头5通过支架顶部支承与支架4铰接，绳带14跨在轮驴头5上，一端下垂与悬绳器13联接，另一端跨过轮驴头5后与游梁3铰接；

一套刹车装置；

一套游梁尾端平衡装置；

其特征在于：所述游梁尾端平衡装置采用游梁平衡箱结构，即游梁尾端设置1至3个平衡箱，箱中充填废钢球、废铁砂、钢铁碴、生铁屑、生铁块、砖块、石头、泥土、水泥或其它重物。

由于平衡箱式轮驴头游梁抽油机的平衡质量采用了游梁平衡箱结构，抽油机重量将大幅度下降，并且可随机加减平衡质量，提高平衡效果；与现有游梁抽油机相比，节材、节能均可达到40％。

本实用新型提供了平衡箱式轮驴头游梁抽油机的众多实施方案，下面通过实施例和附图作进一步说明。

图1为实施例一的结构示意图。

图2为实施例二的结构示意图。

图3为实施例三的结构示意图。

图4为实施例四的结构示意图。

图5为实施例五的结构示意图。

图6为实施例六的结构示意图。

图7为实施例七的结构示意图。

图8为小车平衡箱即平衡小车与游梁滑配的双排车轮结构示意图。

图9为美国D.L.M.钢铁公司和H＆A公司研制的轮式抽油机结构示意图。

图中：1－主曲柄，2－连杆，3－摇杆（游梁），4－支架底座，5－驴头（轮驴头、滑轮、旋转驴头），6－横梁、7－游梁支承，8－减速装置、减速机，9－减速装置输入轴，10－带传动装置，11－动力机，12－刹车，3－悬绳器，14－绳带，15－拉杆，16－调位平衡块、调位平衡箱，17－固连平衡箱（与游梁连为一体的平衡箱），18－平衡架，19－直移平衡箱（垂直游梁移动的平衡箱），20－平衡箱吊杆，21－副平衡箱，22－定滑轮，23－钢丝绳，24－具有逆行自锁功能的减速器、蜗轮减速器或行星减速器，25－卷筒，26－平移平衡箱（平行游梁移动的平衡箱），27－转向定滑轮，28－右钢丝绳，29－张紧定滑轮，30－右定滑轮，31－左定滑轮，32－左钢丝绳，33－卷筒支座，34－卷筒，35－具有逆行自锁功能的减速器、蜗轮减速器或行星减速器，36－减速器35的输入轴，37－螺杆，38－螺母（与游梁连为一体），39－螺杆37的端头，40－小车轮，41－连板，42－滚轮，43－凸轮控制板，44－凸轮控制板上的导槽，45－铰接平衡箱（与游梁铰接的平衡箱），46－平衡箱吊杆，47、48－等长的平衡箱吊杆，49－平动平衡箱（用两个等长吊杆铰吊在游梁上，相对游梁作平动的平衡箱），50－连杆，51－曲柄，52－具有逆行自锁功能的减速器、蜗轮减速器或行星减速器，53－上排小车轮，54－下排小车轮，55－平衡小车、小车平衡箱，56－游梁上翼板，57－游梁下翼板。

实施例一。参看图1，这是平衡箱式轮驴头游梁抽油机的一种最简模式。与现有轮式抽油机（图9）比较，区别在于取消了原来设置在游梁尾端的滑动平衡块16，而代之以固连平衡箱17：两个呈“

”形和“

”形的平衡架18与游梁连为一体，平衡架18的下部和固连平衡箱17固结，从而使平衡箱17固连在游梁3尾端的下部，构成一种兼有二级平衡效果的游梁平质量下移结构。

两个平衡架18的内侧构成与游梁垂直的滑道，其中可设置垂直游梁移动的平衡箱，称直移平衡箱19；如果游梁呈“Ⅱ”形，其内腔还可设置副平衡箱21。用调位机构调变副平衡箱21和直移平衡箱19的位置，可分别随机调控一级平衡和二级平衡的大小，使抽油机达到最佳平衡状态。

实施例二。参看图2，与实施例一相比，它给出了调变平衡箱位置的一种具体方案，即平衡箱调位机构采用普通的起重装置：滑轮－卷筒装置，钢丝绳23的下端吊挂着直移平衡箱19，钢丝绳的上端绕过定滑轮22后，绕在卷筒25上，并且所述定滑轮22和卷筒25铰支在游梁3上，卷筒25与一个具有逆行自锁功能的减速器（蜗轮减速器或大传动比行星减速器）的输出轴联接，该减速器的输入轴端连有手轮或电机，旋转手轮或点动电机就可调变直移平衡箱19在其滑道中的位置。

对于大型抽油机，定滑轮22可更换为一个滑轮组。

实施例三。参看图3，与实施例二比较，它取消了平衡架和固连平衡箱，而代之沿游梁平行移动的平衡箱，称平移平衡箱26，其底部填充重物，其上部制有垂直滑道与直移平衡箱19滑配。

直移平衡箱19的调位机构仍采用滑轮－卷筒装置或滑轮组－卷筒装置，其中定滑轮22或滑轮组以及卷筒25铰支在平移平衡箱26的顶部，它也可铰支在游梁3上。

平移平衡箱的调位机构采用一种减速器－卷筒－滑轮张紧机构：一个具有自锁功能的减速器35，和卷筒34通过其支座33一起固装在游梁3的头部靠近游梁支承处，减速器35的输出轴与卷筒轴通过联轴器相联接，绕在卷筒左部的钢丝绳32绕过铰支在游梁头部一端的左定滑轮31与平移平衡箱26的左端联接，绕在卷筒右部的钢丝绳28绕过铰支在游梁头部一端的右定滑轮30、张紧定滑轮29和铰支在游梁尾端的转向定滑轮27，同平移平衡箱的右端联接。减速器36的输入轴端头装有手轮或电机，旋转手轮或点动电机，通过减速机减速后驱使卷筒34转动，钢丝绳28和32将一收一放（或一放一收），并且收、放量相等，这就使得平移平衡箱26可在抽油机运转时沿着游梁3移动，并且总是处于张紧定位状态。

在上面的叙述中，可将所述平移平衡箱26更换为副平衡箱21，这说明：所述减速器－滑轮－卷筒张紧机构可用来调控图1中副平衡箱21在游梁腔中的位置。

实施例四，参看图4，它与实施例三比较，取消了直移平衡箱19及其调位机构，并且平移平衡箱26的调位机构采用螺杆机构。螺杆机构可用多种方案实现，例如螺母38固定在游梁3上成为螺杆座，螺杆37穿过螺杆座即螺母38后顶在平移平衡箱26上，这就是常说的顶丝。这里采用了另一种方案：螺母38固结在游梁3的下翼板上，螺杆37穿过平衡箱26并通过其两端的轴承与26铰接；通过螺杆37的端头39旋转螺杆，可驱使平移平衡箱沿游梁3移动。这个方案的优点在于：螺杆37的螺纹部分以及螺母38均可密封保护而不致生锈。

实施例五，参看图5，它与实施例一比较，有三点区别：

（1）取消平衡架18和固连平衡箱17，设置了平移平衡箱26，并且平移平衡箱上铰接有四个车轮40，它们直接或通过导轨支承在游梁上翼板上。这实际上是一种吊挂的平衡小车。

（2）平衡箱带有自调位机构，随着机器运转时游梁3的摆动，平衡箱可自动调整其在游梁上的位置。这里采用的自调位机构是一种凸轮控制板机构：抽油机支架4上固连着一块凸轮控制板43，平衡箱26上固结着一块连板41，连板41上铰接有滚轮42，该滚轮42卡在凸轮控制板上特制的导槽44中。就理论上说，只要设计好导槽的形状，型式试验时减速机输出轴扭矩恒为零，抽油作业时减速机输出轴扭矩可恒等于（每冲抽液重量×液体提升实际高度）÷（2π），平衡效果显然是好的，但每一工况需备一套凸轮控制板，比较麻烦。

（3）横梁6置于游梁上部。如果采用单曲柄（只设置一个主曲柄1）传动方案，横梁退化为穿有心轴的与游梁连为一体的两个轴承座，这时游梁纵向对称面可设有长槽，连杆穿过该长槽与所述心轴铰接。采用横梁上置布局，可加大连杆长度，降低光杆提升加速度。

实施例六。参看图6，这是从实施例五演变来的一种新的实施方案：

（1）在实施例五（图5）中，凸轮控制板导槽44无论是什么形状，总会有一个近似的圆弧，求得这个圆弧，就得到了凸轮控制板机构的高副低代机构－拉杆机构：设置拉杆15，该拉杆的一端在凸轮控制板导槽44近似圆弧的中心处同抽油机支架4活铰，另一端同平衡箱活铰，并且拉杆15的长度恰好等于导槽44近似圆弧的半径。

无论是采用凸轮控制板机构还是其高副低代机构－拉杆机构，平衡箱均可与游梁3铰接（图6，45），或用两个等长杆铰吊在游梁上（图7，49），因此：

（2）将图5中的平移平衡箱改为图6中的铰接平衡箱45，该铰接平衡箱直接或通过吊杆46与游梁3铰接，吊杆46与铰接平衡箱连为一体，就得到本实施例的方案了。

实施例七。参看图7，本实施例有两个特征：

（1）采用了平动平衡箱49：该平衡箱用两个等长的吊杆47、48铰吊在游梁3上，游梁3、吊杆47、48和平衡箱49构成相对活动度为1的四铰链平行四边形运动链，平衡箱相对游梁3作平动，称平动平衡箱49。

（2）用连杆50代替图6中的拉杆15，并且连杆50的一端与平动平衡箱49活铰，另一端则同曲柄51活铰，该曲柄与一个具有逆行自锁功能的减速器（蜗轮减速器或行星减速器）52的输出轴固结，减速器52固定在抽油机支架4上。这就构成又一种平衡箱自调位机构：减速器－曲柄机构。采用这种自调位机构的优点在于可不停机调节连杆50摆动中心的位置，以适应不同井况的需要。

本实施例中，减速器52也可固定在游梁3上，这时，所说减速器－曲柄机构，将成为一种新的平衡箱调位机构。

采用凸轮控制板机构或拉杆机构为自调位机构的平衡箱，以及采用减速器－曲柄机构为调位机构或自调位机构的平衡箱，均可以是平移平衡箱26、16（图9），也可以是铰接平衡箱45，还可以是平动平衡箱49。

在本发明的各实施例中，还可采用小车平衡箱即平衡小车结构（图8）：小车平衡箱即平衡小车55设置有2至4对车轮，或者该小车用两对车轮支承在游梁上翼板56或下翼板57上，或者该小车的上、下两排（各两对）车轮夹持住游梁或游梁上翼板或下翼板。

图8所示游梁是一种呈折线形状的弯游梁，各实施例也可采用这种弯游梁结构。采用弯游梁结构的优点在于增大游梁尾端平衡箱的下偏量，从而增大二级平衡在总平衡中所占的比例。

本发明所述游梁平衡箱装置及其调位机构或自调位机构，可适用于各种游梁抽油机。

Claims (10)

1、一种用于石油矿场的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，主要包括：

一台动力机；

一台减速装置；

一套供动力机驱动减速装置的带传动装置；

一套将减速装置输出轴的旋转运动变换为游梁摇摆运动的，由主曲柄1、连杆2、游梁3以及支架底座4组成的四铰链曲柄摇杆机构，其中主曲柄1可设置一个，也可设置两个，当设置一个主曲柄时，它固装在与支架底座4固定联接的减速装置输出轴的一端，当设置两个主曲柄时，它们对称地固装在减速装置输出轴的两端，游梁3与支架4通过游梁支承7活铰，连杆2的一端与主曲柄1铰接，另一端通过横梁6或直接与游梁3铰接，当连杆2直接同游梁3铰接时可无横梁，或者横梁与游梁连为一体；

一套驴头装置及悬绳装置，其中轮驴头5通过支架顶部支承与支架4铰接，绳带14跨在轮驴头5上，一端下垂与悬绳器13联接，另一端跨过轮驴头5后与游梁3铰接；

一套刹车装置；

一套游梁尾端平衡装置，

其特征在于：所述游梁尾端平衡装置采用游梁平衡箱结构，即在游梁尾端设置1至3个平衡箱，箱中充填废钢球、废铁砂、钢铁碴、生铁屑、生铁块、砖块、石头、泥土、水泥或其他重物。

2、根据权利要求1的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于：所述平衡箱是一种固连平衡箱17，它固连在游梁3尾端的下部。

3、根据权利要求1的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于所述平衡箱（16、19、26）与游梁3尾端平行或垂直滑配，或者采用小车结构：游梁3上设有滑道，平衡箱上设置四个车轮，支承在游梁上翼板56或下翼板57上，也可在平衡箱上设置上、下两排八个车轮，夹持住游梁或游梁翼板，并且带有平衡箱调位机构或平衡箱自调位机构。

4、根据权利要求1的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于：所述平衡箱（45、49）或与游梁3尾端铰接，或用两根等长杆（47、48）铰吊在游梁3的尾端，并且带有平衡箱调位机构或平衡箱自调位机构。

5、根据权利要求1、3的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于所述平衡箱调位机构采用普通的起重装置：滑轮或滑轮组——卷筒装置——钢丝绳23的下端吊挂着直移平衡箱19，其上端绕过定滑轮22或滑轮组后，绕在卷筒25上，并且所述定滑轮22、滑轮组和卷筒25铰支在游梁3或平移平衡箱26的顶部，卷筒25与一个具有逆行自锁功能的减速器24的输出轴相联接。

6、根据权利要求1、3的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于所述平衡箱调位机构是一种减速器－卷筒－滑轮张紧机构：一个具有逆行自锁功能的减速器35，和卷筒34一起固装在游梁3头部靠近其支承处，减速器35的输出轴与卷筒轴通过联轴器相联接，绕在卷筒左部的钢丝绳32绕过铰支在游梁头部一端的左定滑轮31与平移平衡箱26或副平衡箱21的左端联接，绕在卷筒右部的钢丝绳28绕过铰支在游梁头部一端的右定滑轮30、张紧定滑轮29和铰支在游梁尾端的转向定滑轮27，同平移平衡箱26或副平衡箱21的右端联接。

7、根据权利要求1、3的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于：所述平衡箱调位机构是螺杆机构，一种具体结构是：螺母38固连在游梁上，螺杆37穿过平衡箱26并通过其两端的轴承与之铰接，或者螺杆37顶在平衡箱上。

8、根据权利要求1或3、4的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于所述平衡箱调位机构或自调位机构是一种减速器－曲柄机构：具有逆行自锁功能的减速器52固装在游梁3或支架4上，它的输出轴与曲柄51固结，曲柄51和连杆50活铰，连杆50的另一端与平衡箱（49、45、16、55或26）活铰。

9、根据权利要求1或3、4的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于所述平衡箱自调位机构是一种凸轮控制板机构：抽油机支架4上固定一块凸轮控制板43，平衡箱（49、45、16、55或26）上固结一块连板41，连板41上铰接滚轮42，该滚轮卡在凸轮控制板上特制的导槽44中，或者采用凸轮控制板机构的高副低代机构－拉杆机构：设置拉杆15，该拉杆的一端在凸轮控制板导槽44之近似圆弧中心处同抽油机支架4活铰，另一端同平衡箱（49、45、16、55或26）活铰，并且拉杆15的长度等于导槽44近似圆弧的半径。

10、根据权利要求1的平衡箱式轮驴头游梁抽油机，其特征在于所述横梁6置于游梁上部，即连杆2同游梁3的铰接点置于游梁上部。

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