CN2198412Y - 一种抽油机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种长冲程抽油机。它是由框 架及动力、传动和悬绳配重四部分构成，其特征是：动 力部分可采用电机及曲柄连杆机构，也可采用电机及 液压传动机构，传动部分采用左、右水平滑动杆、推拉 杆、摇杆及多级连动杆传动的结构，悬绳配重机构采 用动滑轮及定滑轮并绕有链条及配重块，因此可实现 两次加倍，当水平滑动杆上升下降1时，配重块上升 下降为2(2n+1)1，因此其可用于长冲程，且具有结构 简单，电机功率小，扭矩小，重量轻，平稳可靠，节能节 电，使用维修方便等特点。

Description

本实用新型涉及一种油田使用的抽油机。特别是一种连动杆传动的长冲程抽油机。

众所周知，油田进入开发的中、后期，对抽油机的要求也就越来越向大型、长冲程的方向发展。国内外长冲程抽油机种类繁多，通常可分为游梁式长冲程抽油机和无游梁抽油机两类。游梁式长冲程抽油机的基本结构和型式与常规游梁抽油机一致，只是为了获得长冲程而增大了前后臂比值，即采用杠杆原理放大了曲柄连杆机构所获得的冲程长度，因此，增矩式或旋转炉头式亦属于此类。此类的差别仅为冲程放大机构不同，而基本原理却是一致的，它们保留了游梁抽油机的特点。为了改善平衡效果，降低扭矩峰值，长冲程抽油机主要采用前置式或气平衡。其主要缺点是曲柄连杆换向机构所决定的，由于曲柄轴扭矩峰值与冲程长度成正比，冲程长度愈长，峰值扭矩愈大，扭矩波动愈剧烈。尤其是用于大泵深抽时更是如此，如12型4.8米冲程的游梁抽油机所配减速箱最大扭矩为89KN·m，而且还有增大的趋势。同时，由于减速箱扭矩波动大，在一个冲程内二次从零或负扭矩增大到峰值扭矩再减小到零或负扭矩，因此电机负荷大，不断地在最大负荷及发电工况中波动。为满足电动机最大负荷的要求，需要较大的电机容量，而实际上平均负荷较小，电动机实际负载率低。由此导致电动机效率低，功率因素低，这是有杆抽油系统效率低的重要原因之一。另外，游梁抽油机的疲实可靠特点也固冲程增大而降低，其连杆力成倍增大而使曲柄销断脱事故增多，翻机事故时有发生。由于游梁式长冲程抽油机悬点运动规律仍为变形简谐运动，故悬点运动最大加速度与其它抽油机相比，在相同s、n的条件下是最小的，即动载最小，故能在很高的抽汲速度下工作，排量大，适合强注、强采的大排量抽汲：大泵、长冲程、较高冲次抽汲。游梁抽油机的另一缺点是自重与冲程长度成比例，长冲程游梁抽油机自重是所有机型中最重的，这也增加了制造、运输和安装的困难。无游梁长冲程抽油机种类较多，按其结构型式可分为滚筒式和滑块式两类，链条抽油机、液压缸类抽油机即属于滑块式抽油机，它们是通过使滑块在轨道中上下往复运动来带动悬绳器上下运动实现抽汲动作的，而滚筒抽油机则是使滚筒正、反向旋转完成缠绳和放绳动作并通过固定于其上的钢丝绳带动悬绳器上下运动来完成抽汲动作。一般说来，长冲程无游梁抽油机皆不采用曲柄连杆换向机构，而且有下述特点：

1、悬点运动速度在上、下冲程中段为匀速运动，而在上、1冲程末段作变速换向运动。

2、容易实现长冲程，减速箱扭矩小，其最大扭矩与以同样冲程、冲次的游梁抽油机相比，仅为后者的1／3～1／6。

3、平衡准确可靠，容易达到100％的平衡，电机负载平稳，系统效率高，节能节电。

4、自重较游梁抽油机轻，节约钢材。

5、存在着换向冲击，只适用于长冲程，低冲数抽汲。冲程长度愈长，优点越显著。由于冲程长度受到光杆，泵的限制，故抽汲速度低，泵排量相对长冲程游梁机小，适于小排量抽汲，如小泵深抽或稠油开采。

6、由于该类抽油机还不成熟，或者因为结构等原因其可靠性较游梁机低。

国内生产的无游梁抽油机中，较为成熟的是链条抽油机，它采用链条双滑块机构换向。该机型的长冲程低冲数抽汲已为油田所接受，各油田已有数百台链条抽油机使用，其主要缺点是可靠性差，问题多，检修困难。

一般说来，台架式滚筒抽油机实现长冲程较为容易，只要能使滚筒轴周期性的正、反方向旋转，滚筒则不断地进行缠绳，放绳。固定于滚筒上的钢丝绳即带动悬绳器上下运动。滚筒往一个方向旋转的较度愈大，冲程愈长。国内外已有若干型式的此类抽油机，如美国油井供应公司生产的钢丝绳抽油机、法国埃尔夫——阿奎坦公司生产的玛玻（MAPE）型抽油机，以及国内江汉油田和兰州石油机械研究所各自研制的宽带抽油机。这些抽油机的区别在于采用了不同的换向方式。美国油井供应公司的钢丝绳抽油机采用电动机换向，而且把电动机，减速箱及滚筒都放在台架上，而国内研制的宽带抽油机虽然也采用电动机换向，却把电动机、减速箱和滚筒放在地上，用胶带代替钢丝绳通过台架上的定滑轮带动悬绳器。而法国公司的玛玻型抽油机则是利用变量泵——液马达换向系统得到滚筒轴的正反向旋转。虽然电动机换向电气控制系统较为简单，但电动机不断地开、停，正、反、方向启动，不仅有一个可靠性问题，还有一个能耗问题。而变量泵——液马达换向系统的能量转换（从机械能转变为液压能，再从液压能转变为机械能）有一个系统效率问题，同时液压系统的可靠性至今仍不理想。因此液压抽油机难以为油田接受。实际上，油田所希望的，能接受的抽油机是疲实可靠程度相当于或接近于游梁抽油机，但却具有无游梁机的优点：节能省电，重量轻的新型抽油机，如能在抽汲速度较高的参数下工作的抽油机，将更具有生命力，近期又出现了齿轮式无游梁抽油机，其为机械换向的台架式滚筒抽油机。其基本结构是在电动机和滚筒之间的传动系统中增加一个机械换向装置，使其减速器既有减速功能，又有换向功能，故我们称该减速器为换向减速器，它的输出轴作周期性正、反转运动，主要技术性能指标是：最大悬定负荷117.6KN，冲程6m，冲次2.5、3、4／min三种；电机功率37KW，减速箱最大扭矩37KW·m，一整机重量150KN。目前存在的问题是：由于钢丝绳在滚筒上不断地进行缠绳和放绳动作易引起疲劳和受力不均而折断以及检修困难；换向减速器加工较困难；正反向转动冲击力大，冲速不能提高，只适用于长冲程低冲次抽汲；冲程长度不可调。因此影响其扩广应用。

本实用新型针对现有技术的情况，设计一种结构简单，具备有、无梁抽油机的优点，疲实可靠性较强（与游梁抽油机相当），节能节电，电机功率小，扭矩小，重量轻，平稳可靠，使用维修方便，尤其适合大排量抽油，深抽和稠油等情况的抽油机。

本实用新型是通过下列方式予以实现的：一种抽油机，包括框架及其内从下到上依次设置的动力机构、传动机构及悬绳配重机构，其中框架可以是若干节构成，具体的节数要看具体的高度而定，本实用新型的技术特征是：所说的动力机构，可以设计采用电机及曲柄连杆机构，其包括电机及其通过皮带连接带动的皮带轮、与皮带轮的轴固连的曲柄以及与曲柄铰接的连杆，其中连杆的上端与传动机构中的水平滑动杆的中间位置铰接。所说的传动机构，具有一水平滑动杆，其两端对称铰接有左、右推拉杆并在它们的铰接处对应的框架上设置可使水平滑动杆上下平行滑动的定向滑道，在水平滑动杆上部设有与框架固连的固定座，其中心铰接有对称的左、右摇杆，左、右摇杆的上端分别与左、右推拉杆的上端铰接并且再设置铰接左、右第一级连动杆，即左、右摇杆的上端和左、右推拉杆的上端及左、右第一级连动杆的下端三者铰接，在左、右第一级连动杆中心交叉处设有铰接点（可称之为第1铰接点）并可设置垂直滑道使该铰接点在垂直滑道内上下滑动，相应地在左、右第一级连动杆上端可再设置铰接长度相同的左、右第二级连动杆，它们的中心交叉处也设有铰接点（可称之为第2铰接点）并可在垂直滑道内上下滑动，依此类推，其中在左、右最后一级连动杆上端铰接是其长度一半的左、右端部连动杆，它们的上端部铰接在悬绳配重机构的动滑轮的轮架上，即左、右端部连动杆的上端和动滑轮的轮架三者铰接。所说的悬绳配重机构，有一通过轴及轮架安装并可在垂直滑道内上下滑动的动滑轮，在动滑轮的上部最上一节框架的顶部左端设有通过支架及轴安装的定滑轮，其上缠绕有链条，链条的左端向下绕过动滑轮后固连于最上一节框架的顶部，而链条的左端下部连接有配重块。

本实用新型还可以采用另一结构形式，即传动机构和悬绳配重机构不变，只是将动力机构改为电机及液压活塞机构，其包括电机及其减速箱，液压缸及活塞杆，其中活塞杆与传动机构中的水平滑动杆的中间位置铰接。

本实用新型的工作原理及过程是：当启动电机并通过皮带带动轮转动时，曲柄将带动连杆运动，连杆推动水平滑动杆沿定向滑道平行向上滑动，这样与水平滑动杆两端铰接的左、右推拉杆将推动左、右摇杆的左、右第一级连动杆运动，其中左、右摇杆将沿与固定座中心的铰接点转动，左、右第的一级连动杆分别沿着它们中心的交叉处的铰接点（第1铰接点）逆时和顺时针方向转动，而且它们铰接点（第1铰接点）本身也将沿着垂直滑道向上移动，由于左、右第一级连动杆上端铰接有左、右第二级连动杆，依此类推，因此它们的运动方式与左、右第一级连动杆相同，直到水平滑动杆上移的最大距离是左、右摇杆的长度时，此时恰好是在曲柄运动到最高点，在理论上讲此时左、右摇杆及左、右各级连动杆和左、右端部连动杆应为竖直并拢的状态，当然实际上它们由于相互连接（铰接）因此它们竖直并拢的状态不可能是绝对垂直的状态，或者是它们水平的状态也不可能是绝对水平的，这样给出的高度只是近似的，即如果水平滑动杆上移的距离为l时，这样动滑轮上移的距离为（2n＋1）l，配重块下移的距离为2（2n＋1）l，其中n为连动杆的级数，如是三级（图1、2给出的为三级），相应动滑轮上移的距离为（2×3＋1）l，即7l，这样配重块下移的距离为14l，当曲柄运动到最低点时，上述左、右摇杆、左、右各级连动杆在理论上处于水平位置，此时配重块又上移2（2n＋1）l的距离，对于三级连动杆的情况应为14l，这样配重块上下往复运动完成抽吸过程。当采用电机液压机构时，传动机构及悬绳配重机构的运动过程不变。

本实用新型和现有技术相比，具有结构简单，可靠性较强，电机功率小，扭矩小，种量轻，平稳可靠，电机功率小，扭矩小，重量轻，平稳可靠，节能节电等特点。

图1是本实用新型的第一种结构示意图。

图2是本实用新型的第二种结构示意图。

图中：1电机、2皮带、3皮带轮、4定向滑道、5固定座、6左、右推拉杆、7左、右第一级连动杆、8垂直滑道、9左、右端部连动杆、10连接板、11动滑轮、12链条、13支架、14定滑轮、15轴、16框架（最上一节框架）、17轴、18轮架、19配重块、20框架、21铰接点（左、右第二级连动杆中心交叉处的第2铰接点）、22左、右第二级连动杆、23铰接点（第1铰接点）、24铰接点（左、右推拉杆上端及左、右摇杆上端和左、右第一级连动杆下端三者的铰接点）、25水平滑动杆、26连杆、27曲柄、28左、右摇杆、29活塞杆、30液压缸、31电机、32减速箱。

本实用新型的最佳实施例，如图1－2所示。一种抽油机，包括框架20及其内从下到上依次设置的动力机构、传动机构及悬绳配重机构，其中框架20可以是若干节构成，具体的节数要看具体的高度而定，本实用新型的技术特征是：所说的动力机构，可以设计采用电机1及曲柄连杆机构，其包括电机1及其通过皮带2连接带动的皮带轮3、与皮带轮3的轴固连的曲柄27以及与曲柄27铰接的连杆25，其中连杆25的上端与传动机构中的水平滑动杆25的中间位置铰接。所说的传动机构，具有一水平滑动杆25，其两端对称铰接有左、右推拉杆6并在它们的铰接处对应的框架20上设置可使水平滑动杆6上下平行滑动的定向滑道4，在水平滑动杆6上部设有与框架20固连的固定座5，其中心铰接有对称的左、右摇杆28，左、右摇杆28的上端分别与左、右推拉杆6的上端铰接并且再设置铰接左、右第一级连动杆7，即左、右摇杆28的上端和左、右推拉杆6的上端及左、右第一级连动杆7的下端三者铰接，在左、右第一级连动杆7中心交叉处设有铰接点23（可称之为第1铰接点）并可设置垂直滑道8使该铰接点23在垂直滑道8内上下滑动，相应地在左、右第一级连动杆7上端可再设置铰接长度相同的左、右第二级连动杆22，它们的中心交叉处也设有铰接点21（可称之为第2铰接点）并可在垂直滑道8内上下滑动，依此类推，其中在左、右最后一级连动杆上端铰接是其长度一半的左、右端部连动杆9，它们的上端部铰接在悬绳配重机构的动滑轮11的轮架18上，即左、右端部连动杆9的上端和动滑轮9的轮架18三者铰接。所说的悬绳配重机构，有一通过轴17及轮架18安装并可在垂直滑道8内上下滑动的动滑轮11，在动滑轮11的上部最上一节框架16的顶部左端设有通过支架13及轴15安装的定滑轮14，其上缠绕有链条12，链条12的左端向下绕过动滑轮11后固连于最上一节框架16的顶部，而链条12的左端下部连接有配重块19。

本实用新型还可以采用另一结构形式（见图2），即传动机构和悬绳配重机构不变，只是将动力机构改为电机31及液压活塞机构，其包括电机31及其减速箱32，液压缸30及活塞杆29，其中活塞杆29与传动机构中的水平滑动杆25的中间位置铰接。传动机构和悬绳配重机构不变，即所说的传动机构，具有一水平滑动杆25，其两端对称铰接有左、右推拉杆6并在它们的铰接处对应的框架20上设置可使水平滑动杆6上下平行滑动的定向滑道4，在水平滑动杆6上部设有与框架20固连的固定座5，其中心铰接有对称的左、右摇杆28，左、右摇杆28的上端分别与左、右推拉杆6的上端铰接并且再设置铰接的左、右第一级连动杆7，即左、右摇杆28的上端和左、右推拉杆6的上端及左、右第一级连动杆7的下端三者铰接，在左、右第一级连动杆7中心交叉处设有铰接点23（可称之为第1铰接点）并可设置垂直滑道8使该铰接点23在垂直滑道8内上下滑动，相应地在左、右第一级连动杆7上端可再设置铰接长度相同的左、右第二级连动杆22，它们的中心交叉处也设有铰接点21（可称之为第2铰接点）并可在垂直滑道8内上下滑动，依此类推，其中在左、右最后一级连动杆上端铰接是其长度一半的左、右端部连动杆9，它们的上端部铰接在悬绳配重机构的动滑轮11的轮架18上，即左、右端部连动杆9的上端和动滑轮9的轮架18三者铰接。所说的悬绳配重机构，有一通过轴17及轮架18安装并可在垂直滑道8内上下滑动的动滑轮11，在动滑轮11的上部最上一节框架16的顶部左端设有通过支架13及轴15安装的定滑轮14，其上缠绕有链条12，链条12的左端向下绕过动滑轮11后固连于最上一节框架16的顶部，而链条12的左端下部连接有配重块19。

Claims (2)

1、一种抽油机，包括框架及其内从下到上依次设置的动力机构、传动机构及悬绳配重机构，其特征是：

A、所说的动力机构，可以设计采用电机及曲柄连杆机构，其包括电机及其通过皮带连接带动的皮带轮、与皮带轮的轴固连的曲柄以及与曲柄铰接的连杆，其中连杆的上端与传动机构中的水平滑动杆的中间位置铰接；

B、所说的传动机构，具有一水平滑动杆，其两端对称铰接有左、右推拉杆并在它们铰接处对应的框架上设置可使水平滑动杆上下平行滑动的定向滑道，在水平滑动杆上部设有与框架固连的固定座，其中心铰接有对称的左、右摇杆，左、右摇杆的上端分别与左、右推拉杆的上端铰接并且再设置铰接左、右第一级连动杆，即左、右摇杆的上端和左、右推拉杆的上端及左、右第一级连动杆的下端三者铰接，在左、右第一级连动杆中心、交叉处设有铰接点并可设置垂直滑道使该铰接点在垂直滑道内上下滑动，相应地在左、右第一级连动杆上端可再设置铰接长度相同的左、右第二级连动杆，它们的中心交叉处也设有铰接点并可在垂直滑道内上下滑动，依此类推，其中在左、右最后一级连动杆上端铰接是其长度一半的左、右端部连动杆，它们的上端部铰接在悬绳配重机构的动滑轮的轮架上；

C、所说的悬绳配重机构，有一通过轴及轮架安装并可在垂直滑道内上下滑动的动滑轮，在动滑轮的上部最上一节框架的顶部左端设有通过支架及轴安装的定滑轮，其上缠绕有链条，链条的右端向下绕过动滑轮后固连于最上一节框架的顶部，而链条的左端下部连接有配重块。

2、一种抽油机，包括框架及其内从下到上依次设置的动力机构、传动机构及悬绳配重机构，其特征是：

A、所说的动力机构，可以设计采用电机及液压活塞机构，其包括电机及其减速箱、液压缸及活塞杆，其中活塞杆与传动机构中的水平滑动杆的中间位置铰接；

B、所说的传动机构，具有一水平滑动杆，其两端对称铰接有左、右推拉杆并在它们铰接处对应的框架上设置可使水平滑动杆上下平行滑动的定向滑道，在水平滑动杆上部设有与框架固连的固定座，其中心铰接有对称的左、右摇杆，左、右摇杆的上端分别与左、右推拉杆的上端铰接并且再设置铰接左、右第一级连动杆，即左、右摇杆的上端和左、右推拉杆的上端及左、右第一级连动杆的下端三者铰接，在左、右第一级连动杆中心交叉处设有铰接点并可设置垂直滑道使该铰接点在垂直滑道内上下滑动，相应地在左、右第一级连动杆上端可再设置铰接长度相同的左、右第二级连动杆，它们的中心交叉处也设有铰接点并可在垂直滑道内上下滑动，依此类推，其中在左、右最后一级连动杆上端铰接是其长度一半的左、右端部连动杆，它们的上端部铰接在悬绳配重机的动滑轮的轮架上；

C、所说的悬绳配重机构，有一通过轴及轮架安装并可在垂直滑道内上下滑动的动滑轮，在动滑轮的上部最上一节框架的顶部左端设有通过支架及轴安装的定滑轮，其上缠绕有链条，链条的右端向下绕过动滑轮后固连于最上一节框架的顶部，而链条的左端下部连接有配重块。

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