專利名稱：一種長(zhǎng)沖程、低沖次的節(jié)能抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種長(zhǎng)沖程、低沖次的節(jié)能抽油機(jī)，屬于一種石油開采的設(shè)備。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種長(zhǎng)沖程、低沖次的節(jié)能抽油機(jī)，其特征在于雙驢頭和中心固定游梁安裝在支架上，支架上有滑動(dòng)平衡塊，平衡塊對(duì)稱地固定在雙驢頭的兩側(cè)，右側(cè)的雙驢頭通過鋼絲繩連接有直線電機(jī)桿動(dòng)子，直線電機(jī)桿動(dòng)子為由鐵磁性材料制成的鋼管或鋼桿，其外覆有高導(dǎo)電的銅箔。直線電機(jī)桿動(dòng)子穿入在直線電機(jī)定子內(nèi)，直線電機(jī)定子的頂部及底部安裝有上限程傳感器和下限程傳感器，傳感器連通三相交流變頻器；左側(cè)的雙驢頭通過鋼絲繩連接有光桿，光桿連接有抽油桿，抽油桿的底部裝有單向閥。
所述抽油機(jī)在雙驢頭的一側(cè)，直線電機(jī)定子通以三相電流直接驅(qū)動(dòng)桿式動(dòng)子作直線運(yùn)動(dòng)，使鋼絲繩、光桿、抽油鋼桿和單向閥上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將原油從地下抽出。
所述抽油機(jī)直線電機(jī)桿式動(dòng)子、對(duì)稱平衡塊的重量，使它和抽油機(jī)左側(cè)光桿、抽油鋼桿和單向閥的重量先實(shí)現(xiàn)粗平衡；進(jìn)一步調(diào)整滑動(dòng)平衡塊實(shí)現(xiàn)以游梁為杠桿的兩側(cè)的精確平衡，從而使直線電機(jī)只要克服抽油鋼桿與地下原油的磨擦力，以及每沖次抽出的幾公斤至幾十公斤的原油液體而做功。
所述的抽油機(jī)的采用工業(yè)上廣泛使用的位置接近傳感器或光電傳感器，作為上、下限程換向傳感器，輸出脈沖信號(hào)給三相交流變頻器，自動(dòng)控制直線電機(jī)桿式動(dòng)子上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)換向；程序控制三相交流變頻器降低頻率，使直線電機(jī)桿式動(dòng)子運(yùn)動(dòng)速度變慢，實(shí)現(xiàn)低沖次。
所述抽油機(jī)雙驢頭和中心固定游梁安裝在支架上，組成一個(gè)杠桿式?jīng)_程和變換器。根據(jù)杠桿兩側(cè)力距平衡原理，改變游梁的支點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程變換。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；其中附圖零件符號(hào)表示1、下限程傳感器 2、上限程傳感器 3、三相交流變頻器4、直線電機(jī)定子 5、直線電機(jī)桿式動(dòng)子 6、鋼線繩7、雙驢頭8、對(duì)稱平衡塊 9、滑動(dòng)平衡塊10、游梁 11、支架12、鋼絲繩13、光桿 14、抽油桿 15、原油16、單向閥該抽油機(jī)是以直線電機(jī)定子4通以三相電流直接驅(qū)動(dòng)桿式動(dòng)子5作直線運(yùn)動(dòng)，使鋼絲繩12、光桿13、抽油鋼桿14和單向閥16上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將原油15從地下抽出。由于無(wú)需將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榈退僦本€運(yùn)動(dòng)的減速器、曲柄和連桿等，消除了因機(jī)械磨擦、撞擊等的能量損耗。雙驢頭7使鋼絲繩6和12始終在圓弧的切線方向運(yùn)動(dòng)，沒有磨擦，也不會(huì)產(chǎn)生水平方向的移動(dòng)。
直線驅(qū)動(dòng)使精確平衡得以實(shí)現(xiàn)。抽油機(jī)左側(cè)光桿13、抽油鋼桿14和單向閥16的重量可較精確地計(jì)算和量得，假如為7噸，那么合適地設(shè)計(jì)、選擇直線電機(jī)桿式動(dòng)子5、對(duì)稱平衡塊8的重量約為6.9噸，先實(shí)現(xiàn)粗平衡；進(jìn)一步調(diào)整滑動(dòng)平衡塊9實(shí)現(xiàn)以游梁10為杠桿的兩側(cè)的精確平衡。如此動(dòng)力設(shè)備只要克服抽油鋼桿14與地下原油的磨擦力，以及每沖次抽出的幾公斤至幾十公斤的原油液體而做功。重達(dá)數(shù)噸抽油鋼桿14等上下運(yùn)動(dòng)的無(wú)用功就被巧妙的“平衡”了，“四兩撥千斤”，顯著地提高了抽油系統(tǒng)的效率。桿式動(dòng)子5的設(shè)計(jì)受直線電機(jī)原理的約束，實(shí)驗(yàn)證實(shí)采用鋼管或鋼桿等鐵磁性材料較好，外覆以高導(dǎo)電的銅箔效果更佳；它的長(zhǎng)度應(yīng)和上下運(yùn)動(dòng)的沖程一致。對(duì)稱平衡塊8對(duì)稱地固定在雙驢頭7的兩邊，有利于抽油系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定。
下限程換向傳感器1和上限程換向傳感器2，通過三相交流變頻器控制直線電機(jī)桿式動(dòng)子5往復(fù)運(yùn)動(dòng)自動(dòng)換向。它們可采用工業(yè)上廣泛使用的位置接近傳感器或光電傳感器，將其安裝在直線電機(jī)定子4頂部或底部接近于桿式動(dòng)子5處，當(dāng)動(dòng)子5往下運(yùn)動(dòng)已不露出定子4時(shí)，位置傳感器輸出一個(gè)脈沖信號(hào)給三相交流變頻器3的控制部件，使A、B、C三相中之一換向，直線電機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的方向改變，動(dòng)子5隨即向上運(yùn)動(dòng)；反之亦然?，F(xiàn)代三相交流變頻器3是一種高可靠、大功率的電力設(shè)備，本身可程序控制變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)低沖次。例如根據(jù)直線電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，在工頻為50Hz時(shí)，動(dòng)子5的運(yùn)動(dòng)速度約為1m/s，在上下往復(fù)3m的沖程內(nèi)每分鐘10次，即沖次為10次/分；三相交流變頻器3的頻率可在0.1-400Hz間連續(xù)變化，若程控設(shè)定為10Hz，則動(dòng)子5的運(yùn)動(dòng)速度約為0.2m/s，相應(yīng)沖次為2次/分，輕易地實(shí)現(xiàn)了低沖次。
雙驢頭7和中心固定游梁10，安裝在支架11上，組成一個(gè)杠桿式?jīng)_程變換器。設(shè)左端鋼絲繩12載荷為fo，右端鋼絲繩7載荷為fe，根據(jù)力臂平衡原理，應(yīng)有fo Lo＝Fe Le。改變游梁10的支點(diǎn)位置，令Lo＝2Le，動(dòng)子5實(shí)際長(zhǎng)度為3m，定子4高0.5m，則動(dòng)子有效長(zhǎng)度為(3-0.5)m＝2.5m。如此，當(dāng)右端動(dòng)子5往下運(yùn)動(dòng)2.5m時(shí)，左端的光桿13應(yīng)該往上運(yùn)動(dòng)5m，即抽油機(jī)沖程為5m，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)沖程變換。當(dāng)然，右端的驅(qū)動(dòng)設(shè)備——直線電機(jī)所付出的代價(jià)是拉力比Lo＝Le時(shí)要增加了一倍。由于精確平衡力系拉力很小，直線電機(jī)足能應(yīng)付，只要機(jī)械設(shè)計(jì)合理、安全，這種杠桿式?jīng)_程變換器的適應(yīng)范圍是較寬的。
權(quán)利要求1.一種長(zhǎng)沖程、低沖次的節(jié)能抽油機(jī)，其特征在于雙驢頭(7)和中心固定游梁(10)安裝在支架(11)上，游梁(10)上有滑動(dòng)平衡(9)，平衡塊(8)對(duì)稱地固定在雙驢頭(7)的兩側(cè)，右側(cè)的雙驢頭(7)通過鋼絲繩(6)連接有直線電機(jī)桿動(dòng)子(5)，直線電機(jī)桿動(dòng)子(5)穿入在直線電機(jī)定子(4)內(nèi)，直線電機(jī)定子(4)的頂部及底部安裝有上限程傳感器(2)和下限程傳感器(1)，傳感器連通三相交流變頻器(3)；左側(cè)的雙驢頭(7)通過鋼絲繩(12)連接有光桿(13)，光桿(13)連接有抽油桿(14)，抽油桿(14)的底部裝有單向閥(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)沖程、低沖次的節(jié)能抽油機(jī)，其特征在于直線電機(jī)桿動(dòng)子(5)由鐵磁性材料制成的鋼管或鋼桿，其外覆有高導(dǎo)電的銅箔。
專利摘要本實(shí)用新型是一種新原理的長(zhǎng)沖程、低沖次的節(jié)能抽油機(jī)。它保持了游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維修使用方便的特點(diǎn)，以直線電機(jī)和桿式動(dòng)子代替旋轉(zhuǎn)電機(jī)、減速器、曲柄和連桿等，直接驅(qū)動(dòng)雙驢頭的另一側(cè)使抽油機(jī)抽油；通過對(duì)稱平衡塊、滑動(dòng)平衡塊等結(jié)合桿式動(dòng)子實(shí)現(xiàn)杠桿式精確平衡，顯著地提高了抽油系統(tǒng)的效率。用三相交流變頻器和換向傳感器控制直線電機(jī)的桿式動(dòng)子的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)低沖次；采用杠桿沖程變換原理實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程。其節(jié)能顯著，具有“四兩撥千斤”的效能。
文檔編號(hào)E21B43/00GK2533261SQ0122433
公開日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2001年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月22日
發(fā)明者肖峰 申請(qǐng)人:肖峰