CN88100284A - 滚筒式长冲程抽油机 - Google Patents

Abstract

本发明的滚筒式长冲程抽油机由电动机(I)，自动换向减速装置(II)，天车机构(III)和支架(IV)组成。其特点是利用自动换向减速装置代替原游梁式抽油机的减速器和四连杆机构。并利用天车机构增加冲程长度。本发明的抽油机由于在传动结构上作了新的改进，克服了游梁式抽油机由于四连杆机构运动特性造成的体积庞大，能耗高的缺点，使其具有结构简单，载荷性能好，操作维修方便，冲程长等优点。能耗只是游梁式抽油机的1/3。

Description

本发明涉及一种抽油机，特别是用于油田机械采油的一种抽油设备。

目前，世界各国常用的抽油机设备是游梁式抽油机（见附图六）它是通过四连杆机构将电动机的旋转运动转变成抽油泵的往复运动而进行采油的，具有结构简单，坚固耐用，便于管理等优点，但体积庞大，能耗高，载荷性能差，且由于四连杆机构的运动性能所限，冲程长度受到限制，不能满足高粘油井采油的要求。

本发明的目的是提供一种具有新的传动机构的滚筒式长冲程抽油机，它是利用自动换向减速装置代替原游梁式抽油机减速器和四连杆机构，并利用天车机构增加冲程长度，从而获得一种具有载荷性能好，能耗低，操作维修方便的新型抽油机。

本发明的目的是通过以下方案来实现的。该机由电动机，自动换向减速装置，支架及天车机构组成。电动机通过皮带传动将动力传给自动换向减速装置，减速后，由自动换向减速装置中的离合器轴输出，经刚性连接在离合器轴上的工作滚筒和平衡滚筒，带动各自的钢丝绳通过支架上的天车机构中的滑轮，分别与抽油杆和平衡重连接，并带动抽油杆和平衡重作上下往复运动。当抽油机在上行程时，动力驱动工作滚筒和平衡滚筒一起转动，经钢丝绳和天车上的滑轮向上提升抽油杆，由于钢丝绳在两滚筒上的缠绕方向相反，所以平衡滚筒释放钢丝绳，经天车上的滑轮使平衡重下降，释放能量，辅助提升抽油杆，在下行程时，经自动换向机构通过一系列的机械传动实现换向后，动力驱动工作滚筒和平衡滚筒反转，抽油杆依靠其自重，驱动抽油泵下降，动力则向上提升平衡重，贮存能量，备用于上行程作功，从而完成一个完整的抽油过程。

自动换向减速装置是由直齿轮付，锥齿轮付，离合器、离合器轴挡销，换向控制杆组成。动力通过皮带减速后，传入直齿轮付进行二次减速，然后传至主动园锥齿轮，驱动空套在离合器轴上的两个被动园锥齿轮正反转动，当和正转锥齿轮啮合时，离合器轴被带动进行正转，反之，和反转锥齿轮啮合时，离合器轴被带动进行反转。离合器的换向是受锥齿轮付换向控制杆控制的，通过安装在换向锥齿轮付上的挡销，拨动换向控制杆动作，从而带动离合器实现换向。由于换向控制杆带动离合器不断的换向，因此，离合器是整个自动换向减速装置中的关键零件，本发明选用的是牙嵌离合器。该离合器挂挡的许用工作速度为1米/秒，而常用抽油机的冲次一般很少超过10次/分，在这种工作条件下，牙嵌离合器的最大圆周速度不超过0.2米/秒，因此该结构中的牙嵌离合器具有相当高的使用寿命。另外工作滚筒和平衡滚筒安装在离合器轴上    这样可以避免齿轮重载反复旋转，减少机械冲击，因此也具有较长的使用寿命。由于抽油杆与平衡重运动轨迹总是相反并均垂直于地面，平衡重上升后获得的位能能够在下降时全部转化为动能，实现平衡。且工作滚筒或平衡滚筒提升抽油杆或平衡重所需动力均等于该物体下降时在滚筒上产生的扭矩，因而扭矩曲线为一直线，负载性能好。

下面根据附图进一步描述本实用新型的实施例。

图一是滚筒式长冲程抽油机的外形图;

图二是滚筒式长冲程抽油机的传动结构原理图;

图三是抽油杆和平衡重的相对位置图;

图四是原游梁式抽油机的扭矩曲线图;

图五是滚筒式长冲程抽油机的扭矩曲线图;

图六是原游梁式抽油机的结构示意图。

参看图一，电动机（Ⅰ）和自动换向减速装置（Ⅱ）之间采用皮带传动，在自动换向减速装置中的离合器轴（7）（参看图二）上分别装有工作滚筒（15）和平衡滚筒（16），它们又通过钢丝绳和天车上的滑轮分别与抽油杆（20）和平衡重（17）相连接。天车机构（Ⅲ）安装在支架（Ⅳ）的上部，并用紧固螺钉和支架牢固的连接在一起。蜗轮箱（21）的轴和天车机构（Ⅲ）的支架连接在一起，当进行修井作业时，要使天车离开井口，可松开紧固螺钉，用手摇动蜗杆带动天车旋转90°。工作滚筒是采用铸件机械加工而成的，比原游梁式抽油机的驴头（焊接件）运动误差小，从而减轻了当悬绳器（23）带着抽油杆（20）在井口中心作上下往复运动时，对抽油杆本身的弯曲应力和井口盘根的磨损。

在图二中，电动机（Ⅰ）经三角皮带（1），主动齿轮（2），被动齿轮（3），把旋转运动传给主动圆锥齿轮（4），在图示位置，主动圆锥齿轮（4）经圆锥齿轮（5），离合器（6），离合器轴（7），圆锥齿轮（8）带动圆锥齿轮（9）顺时针方向转动，当挡销（A）转到虚线位置时，推动杆（10）顺时针方向转动，杆（10）经杆（11），推动杆（12）转动，当杆（12）上的重锤（13）偏过O点时，杆（12）在重锤（13）的作用下，迅速转动，敲拨Y形杆（14）上的销头C，Y型杆（14）的下端卡在离合器（6）上的槽内，并拨动离合器（6）使之与圆锥齿轮（22）接合，此时动力由主动圆锥齿轮（4），经圆锥齿轮（22），离合器（6），离合器轴（7），圆锥齿轮（8）带动圆锥齿轮（9）逆时针方向运转，由于重锤的作用，离合器仍保持接合状态。当圆锥齿轮（9）上的挡销（A）从反方向推动杆（10）时，离合器又回到图示位置，圆锥齿轮（9）再次换向，实现往复运动，本机构中各杆之间均采用铰联接。随着挡销（A）的反复转动，使圆锥齿轮（8）和（9），及离合器轴（7）反复转动。由于工作滚筒（15）和平衡滚筒（16）安装在离合器轴（7）上，因而当离合器轴（7）反复转动时，工作滚筒（15）和平衡滚筒（16）也跟着反复转动，并通过钢丝绳和天车上的滑轮（18）带动抽油杆（20）在井口中作上下往复运动，在圆锥齿轮（9）上设有至少两个以上的螺纹销孔，挡销（A）旋紧在销孔中，当需调整抽油机的冲程长度和冲次时，改变挡销（A）的位置或数量即可。图中利用重锤（13）拨动离合器的方式也可改成弹簧拨动。另外，该抽油机的平衡重（17）可以采用铁平衡块的形式，也可以采用气平衡装置。

附图六是对比资料图，在图六中各标号为底座（1）、减速器（2）、曲柄（3）、平衡块（4）、连杆装置（5）、横梁总成（6）游梁（7）、支架（8）、驴头（9）、悬绳器（10）。

下面以实例说明本实用新型的效果。

1.当采用冲程为5米。冲次6次/分，悬点载荷为12吨的游梁式抽油机时，减速器所需的净扭矩为5000公斤-米，而用本发明抽油机时，自动换向减速装置的净扭矩只需870公斤-米，因而本发明的抽油机比游梁式抽油机能耗降低1/3，实际上目前悬点载荷12吨的游梁式抽油机配用的电动机功率为55-75千瓦，而同一工况的本发明抽油机需配的电机功率只有15-20千瓦，按全国每年生产5000台抽油机计算，年节电量将达10亿度。

2.目前国产悬点载荷12吨的游梁式抽油机总重量为32～37吨，而采用长冲程抽油机后总重量只有10吨，按全国年产抽油机5000台算，改用本发明抽油机后，年节约钢铁将达10万吨。

3.从载荷性能来看（见图四和图五），游梁式抽油机无论怎样调整平衡重的重量和位置，其扭矩曲线仍为正弦曲线。而且有负值，这就是说游梁式抽油机的传动部件是在交变载荷的条件下工作，而本发明抽油机的扭矩曲线为直线，无负扭矩，因而本发明抽油机与游梁式抽油机相比，其传动件有着较高的使用寿命和工作可靠性。

4.从制造工艺的角度来看，本发明的抽油机虽采用自动换向减速装置和天车机构，但仍比游梁式抽油机的曲柄、平衡块、连杆横梁、驴头等大型构件，加工比较容易。

通过以上叙述可以看出，由于本发明抽油机采用了一种新的传动机构，与现有的游梁式抽油机相比，在相同的冲程和负载条件下，有着外形尺寸小，消耗的能量低而且还具有便于增大冲程的优点，技术上的先进性和经济效益也是明显的。

Claims (4)

1、一种滚筒式长冲程抽油机，包括电动机(Ⅰ)，自动换向减速装置(Ⅱ)、天车机构(Ⅲ)及支架(Ⅳ)，其特征在于：利用自动换向减速装置(Ⅱ)代替了原游梁式抽油机的减速器和四连杆机构，在支架(Ⅳ)的上部装有天车机构，与自动换向减速装置(Ⅱ)之间采用柔性连接。

2、根据权利要求1所述的滚筒式长冲程抽油机，其特征在于：自动换向减速装置（Ⅱ）是由园柱齿轮（2·3）、锥齿轮副（4·5·22）、换向锥齿轮副（8·9）、挡销（12）、换向控制杆（10·11·12·14）、离合器（6），离合器轴（7）、工作滚筒（15），平衡滚筒（16）组成，其中工作滚筒（15）与平衡滚筒（16）分别安装在离合器轴（7）上，其它零件全部组装在一个箱体内。

3、根据权利要求1或2所述的滚筒式长冲程抽油机，其特征在于：换向控制杆（12）上装有一重锤，也可以在杆件（12）（14）之间装一弹簧。

4、根据权利要求1或2所述的滚筒式长冲程抽油机，其特征在于：在园锥齿轮（9）上设有至少2个以上的螺纹销孔，挡销（A）旋入在销孔中，控制杆（14）为一Y型，下端卡在离合器（6）的槽内，上端设有两销头（B·C），各控制杆件之间均采用铰连接。

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