專(zhuān)利名稱(chēng)：定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種抽油機(jī)動(dòng)力總成，特別是涉及一種定位換向 抽油機(jī)動(dòng)力總成。[0002]二.背景技術(shù)在油田采油過(guò)程中，抽油機(jī)是采油作業(yè)中主要的采油設(shè)備之一。 常規(guī)游梁抽油機(jī)有沖程較小、自重大、占地多、平衡效果不理想、減速箱輸出扭矩波動(dòng) 大、效率低等不足。塔架抽油機(jī)雖然具有沖程長(zhǎng)、重量輕、占地面積小、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)， 但是也存在換向沖擊大、無(wú)失載保護(hù)等缺陷，其勻速運(yùn)動(dòng)使抽油泵在抽吸過(guò)程中載荷不 能均勻變化。三.實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合 理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、操作方便且實(shí)現(xiàn)機(jī)械換向的定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成。[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，含有電機(jī)、控制 器、卷筒、減速器和手動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)，其中，所述卷筒套裝固定在主軸上，所述主軸兩端 部通過(guò)軸承和軸承座安裝在塔架式抽油機(jī)的底座上，所述電機(jī)與控制器連接，所述卷筒 外圓表面上分別設(shè)置有前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽，所述前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊 帶，所述后吊帶環(huán)形槽用于固定后吊帶，所述主軸一端通過(guò)聯(lián)軸器與增速器的輸出軸連 接，所述增速器的輸入軸與搖桿的一端固定連接，所述搖桿的另一端與連桿的一端鉸 接，所述連桿的另一端與曲柄的一端鉸接，所述曲柄的另一端與所述減速器的輸出軸固 定連接，所述減速器的輸入軸與所述電機(jī)的輸出軸連接，所述搖桿、連桿和曲柄構(gòu)成曲 柄搖桿機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)、增速器和減速器均安裝在所述底座上，所述手動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)安裝 于所述減速器的高速端，其手動(dòng)操作部分安裝于塔架式抽油機(jī)的底座上。[0005]所述電機(jī)為Y系列三項(xiàng)異步電機(jī)，所述控制器采用PLC可編程控制器，精確控 制抽油機(jī)的抽油動(dòng)態(tài)，該控制器還設(shè)有無(wú)線遙感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，手持式編程 器即可遠(yuǎn)程無(wú)線控制抽油機(jī)的工作狀態(tài)。[0006]所述卷筒外圓表面上分別設(shè)置有兩個(gè)前吊帶環(huán)形槽和兩個(gè)后吊帶環(huán)形槽，每一 所述前吊帶環(huán)形槽均與一個(gè)前吊帶的一端固定連接，每一所述后吊帶環(huán)形槽均與一個(gè)后 吊帶的一端固定連接。[0007]所述卷筒為一體式結(jié)構(gòu)，或者為分體式結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)卷筒分體組成，每一卷筒 分體上均設(shè)置有所述前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽。[0008]所述卷筒的前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面上銑有平面，所述前吊帶 和后吊帶分別通過(guò)螺栓和壓板固定在該平面上，所述壓板外圓表面與所述前吊帶環(huán)形槽 和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面相匹配。[0009]所述增速器為一組可以改變輸出轉(zhuǎn)速的齒輪組；所述減速器為兩級(jí)分流式雙圓 弧圓柱式減速器。[0010]所述電機(jī)配有一組皮帶輪，更改皮帶輪的大小，以改變抽油機(jī)的抽油頻次；所 述曲柄上設(shè)置有三個(gè)曲柄銷(xiāo)孔，更改曲柄銷(xiāo)的位置，以改變抽油機(jī)的沖程。[0011]本實(shí)用新型的有益效果是[0012]1、本實(shí)用新型采用卷筒纏繞吊帶來(lái)實(shí)現(xiàn)卷筒變徑，上沖程時(shí)，配重輪上纏滿(mǎn) 了吊帶，而提升輪吊帶全部放出，致使此時(shí)的輪徑不等，后配重對(duì)下部主軸作用的力臂 大，前端的力臂較小，則此時(shí)后配重產(chǎn)生的力矩是最大的，減小了減速器要輸出的扭 矩，降低了電機(jī)所需電量。在上升的同時(shí)后配重的力臂在減小，前端力臂在增大，抽油 機(jī)同時(shí)也在卸載。到上死點(diǎn)時(shí)前端力臂最大，后端力臂最??；反過(guò)來(lái)重復(fù)了上死點(diǎn)的工 況。上下死點(diǎn)它都減小了電機(jī)所需電流，所以它是節(jié)能的。[0013]2、本實(shí)用新型采用了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)設(shè)有無(wú)線遙感系統(tǒng)，能遠(yuǎn)程 控制，手持式編程器，為遠(yuǎn)程無(wú)線控制抽油機(jī)工作狀態(tài)提供了方便。它還可以將運(yùn)行過(guò) 程中的電流、電壓、各點(diǎn)的加速度顯示在顯示屏上，時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到抽油機(jī)各方面參數(shù)。此 時(shí)還可以設(shè)置過(guò)流保護(hù)，在抽油機(jī)過(guò)載時(shí)自動(dòng)停機(jī)，操控方便，安全性高。[0014]3、本實(shí)用新型采用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，可以機(jī)械換向，刪減了電器換向部分，增 加了電器系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最主要的是刪去了在野外使用性能不太穩(wěn)定的變頻器。可以實(shí) 現(xiàn)懸點(diǎn)零速度啟動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄上設(shè)置有三個(gè)曲柄銷(xiāo)孔，通過(guò)更改曲柄銷(xiāo)的位 置，能改變抽油機(jī)的沖程。同時(shí)可以有效地防止抽油桿斷所造成的嚴(yán)重后果。當(dāng)井內(nèi)抽 油桿斷桿時(shí)，懸點(diǎn)載荷突然減小，甚至為零，而后面的配重不變，后面的配重會(huì)突然下 落，如果是普通的塔架式抽油機(jī)的配重將會(huì)砸下來(lái)，采用該定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成， 即可杜絕此類(lèi)情況的發(fā)生，因定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。[0015]4、本實(shí)用新型采用了皮實(shí)耐用的Y系列三項(xiàng)異步電機(jī)，其配有一組皮帶輪，更 改皮帶輪的大小，能夠改變抽油機(jī)的抽油頻次。[0016]5、本實(shí)用新型采用了用手動(dòng)剎車(chē)，可以控制抽油機(jī)有在任何狀態(tài)下都可以停止 工作，方便了抽油機(jī)加、卸載荷。四.
[0017]圖1為定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖2為圖1所示定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成的俯視圖[0019]圖3為圖2所示卷筒的剖面圖[0020]圖4為前吊帶在懸點(diǎn)載荷上行時(shí)纏繞情況示意圖；[0021]圖5為后吊帶在懸點(diǎn)載荷上行時(shí)纏繞情況示意圖；[0022]圖6為前吊帶在懸點(diǎn)載荷下行時(shí)纏繞情況示意圖；[0023]圖7為后吊帶在懸點(diǎn)載荷下行時(shí)纏繞情況示意圖；[0024]圖8為圖1所示增速器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025]圖9為圖8所示增速器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖10為圖1所示搖桿的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖11為圖10所示搖桿的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖12為圖1所示曲柄的銷(xiāo)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖13為圖1所示連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；[0030]圖14為圖1所示曲柄的結(jié)構(gòu)示意圖；[0031]圖15為圖14曲柄的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。五.具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見(jiàn)圖1-圖15，圖中，1-增速器，2-搖桿，3-曲柄銷(xiāo)，4-電機(jī)， 5_皮帶，6-連桿，7-減速器，8-減速器皮帶輪，9-軸承座，10-軸承蓋，11-軸承， 12-主軸，13-鍵，14-卷筒，15-軸承蓋，16-聯(lián)軸器，17-電機(jī)皮帶輪，18-曲柄， 19-手動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)，20-吊帶，21-螺栓，22-壓板，23-油堵，24-吸屑器，25-大齒 輪，26-軸承蓋，27-鍵，28-軸承，29-輸入軸，30-軸承通蓋，31-中間齒輪，32-中 間軸，33-軸承，34-軸承蓋，35-軸承蓋，36-輸出軸，37-軸承，38-軸承座，39-軸 承，40-軸承蓋，41-端蓋，42-錐套，43-螺母，44-上箱體，45-下箱體，46-前吊帶， 47-后吊帶。定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成含有電機(jī)4、控制器、卷筒14、減速器7和手動(dòng)剎車(chē)機(jī) 構(gòu)19，其中，卷筒14套裝固定在主軸12上，主軸12兩端部通過(guò)軸承11和軸承座9安裝 在塔架式抽油機(jī)的底座上，電機(jī)4與控制器連接(圖中未畫(huà)出)，卷筒14外圓表面上分 別設(shè)置有前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽，前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊帶46，后吊帶環(huán)形 槽用于固定后吊帶47，主軸12 —端通過(guò)聯(lián)軸器16與增速器1的輸出軸36連接，增速器 1的輸入軸29與搖桿2的一端固定連接，搖桿2的另一端與連桿6的一端鉸接(曲柄銷(xiāo)3 作為鉸接柱，具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖12)，連桿6的另一端與曲柄18的一端鉸接，曲柄18的另 一端與減速器7的輸出軸固定連接，減速器7的輸入軸與電機(jī)4的輸出軸連接，搖桿2、 連桿6和曲柄18構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，電機(jī)4、增速器1和減速器7均安裝在底座上，手動(dòng) 剎車(chē)機(jī)構(gòu)19安裝于減速器7的高速端，其手動(dòng)操作部分安裝于塔架式抽油機(jī)的底座上?？刂破鞑捎肞LC可編程控制器，精確控制抽油機(jī)的抽油動(dòng)態(tài)，該控制器還設(shè) 有無(wú)線遙感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，手持式編程器即可遠(yuǎn)程無(wú)線控制抽油機(jī)的工作狀 態(tài)。卷筒14為分體式結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)卷筒分體組成，每一卷筒分體上均設(shè)置有前吊帶 環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽。卷筒14也可以是一體式結(jié)構(gòu)，其圓周表面上分別設(shè)置有兩個(gè)前 吊帶環(huán)形槽和兩個(gè)后吊帶環(huán)形槽。兩個(gè)前吊帶46左旋纏繞在兩個(gè)內(nèi)側(cè)的前吊帶環(huán)形槽內(nèi)，兩個(gè)后吊帶47右旋纏繞 在兩個(gè)外側(cè)的后吊帶環(huán)形槽內(nèi)，前吊帶46和后吊帶47反向纏繞在卷筒14上；卷筒14的 前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面上銑有平面，前吊帶46和后吊帶47分別通過(guò)螺 栓21和壓板22固定在該平面上，壓板22外圓表面與前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外 圓表面相匹配。增速器1為一組可以改變輸出轉(zhuǎn)速的齒輪組，其具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖8和圖9，不詳 述；減速器7為兩級(jí)分流式雙圓弧圓柱式減速器。工作原理首先，本實(shí)用新型利用了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的特性，實(shí)現(xiàn)了抽油機(jī)的自動(dòng)換向。再者，本實(shí)用新型所需啟動(dòng)扭矩小。啟動(dòng)時(shí)所需起動(dòng)扭矩的大小，也是決定所 需消耗功率的大小。機(jī)械換向變徑塔架式抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)的規(guī)跡幾乎與游梁式抽油機(jī)相同。 運(yùn)動(dòng)過(guò)程為上沖程下死點(diǎn)加速啟動(dòng)——至上沖程中間開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng)——至下沖程中間開(kāi) 始加速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng)——至上沖程中間開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng)，周而復(fù)始，近似于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。給上
5下死點(diǎn)都給一個(gè)較長(zhǎng)的加速時(shí)間。[0041]根據(jù)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的特性，上沖程啟動(dòng)時(shí)，剛開(kāi)始拔動(dòng)的增速器1的速度很 慢，此時(shí)的被拽引物加速度也很小，電流的波動(dòng)也很小，隨著曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，速 度不斷的加快，此時(shí)電機(jī)4是一穩(wěn)定的加載過(guò)程。此時(shí)單從電機(jī)方面說(shuō)，消除了部分被 拽引物動(dòng)量轉(zhuǎn)換所需的能量消耗。如果讓電機(jī)4一直處勻速狀態(tài)下，也就會(huì)讓被拽引物 動(dòng)量變化所需的力將會(huì)很大[0042]F-Mg = MV/t[0043]M重物質(zhì)量[0044]V重物速度[0045]F重物作用在吊繩上力[0046]g重力加速度[0047]t達(dá)到一定速時(shí)所需時(shí)間[0048]必然電流會(huì)很大，電機(jī)4內(nèi)耗必然增加。為了減少這個(gè)內(nèi)耗必須加長(zhǎng)加速時(shí) 間。在上死點(diǎn)前的一段距離內(nèi)必須減速；否則，在上死點(diǎn)位置時(shí)并不能停止抽油機(jī)拽引 物向上運(yùn)動(dòng)；曲柄連桿機(jī)構(gòu)具有這一急回特性，可以解決這一個(gè)問(wèn)題，而且電機(jī)對(duì)抽油 機(jī)做功。下沖程時(shí)，抽油機(jī)后配重部分重。抽油機(jī)提的是后配重與前端的重量差。也 就是說(shuō)電機(jī)4在重復(fù)抽油機(jī)上沖程的動(dòng)作。它所需電流減小，所以，這一方面它是節(jié)能 的。[0049]另一個(gè)節(jié)能原因是卷筒14纏繞吊帶20實(shí)現(xiàn)卷筒14(如圖6_圖9)變徑。上 沖程時(shí)，配重輪上纏滿(mǎn)了吊帶，而提升輪吊帶全部放出，致使此時(shí)的輪徑不等，后配重 對(duì)下部主軸作用的力臂大，前端的力臂較小。前后對(duì)主軸產(chǎn)生的力矩為[0050]M后=m后 g(r+n后 d)[0051]M 前=m 前 g(r_n后 d)[0052]Mj=后配重在主軸上產(chǎn)生的力矩[0053]Mm后配重在主軸上產(chǎn)生的力矩[0054]Inj=后配重質(zhì)量[0055]IntJ拽引物質(zhì)量[0056]r主軸半徑[0057]吊帶纏繞層數(shù)[0058]d 吊帶厚度[0059]則此時(shí)后配重產(chǎn)生的力矩最大，減小了減速器7要輸出的扭矩，降低了電機(jī)4 所需電量。在上升的同時(shí)后部配重的力臂在減小，前端力臂在增大，抽油機(jī)同時(shí)也在卸 載。到上死點(diǎn)是前端力臂最大，后端力臂最?。环催^(guò)來(lái)重復(fù)了上死點(diǎn)的工況。上下死點(diǎn) 它都減小了電機(jī)所需電流，所以它是節(jié)能的。[0060]工作時(shí)，卷筒14滾動(dòng)，帶動(dòng)抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)。抽油機(jī)的換向是通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)達(dá) 到的。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄18上面設(shè)置有三個(gè)曲柄銷(xiāo)孔，更改曲柄銷(xiāo)3的位置，以改變 抽油機(jī)的沖程。采用Y系列三項(xiàng)異步電機(jī)，并且配有一組皮帶輪，更改皮帶輪的大小， 以改變抽油機(jī)的抽油頻次。[0061]改變曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)、改變滾筒的具體結(jié)構(gòu)，以及改變?cè)鏊倨鞯木唧w結(jié)構(gòu)能夠組成多個(gè)實(shí)施例，均為本實(shí)用新型的常見(jiàn)變化，在此不一一詳述。
權(quán)利要求1.一種定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，含有電機(jī)、控制器、卷筒、減速器和手動(dòng)剎車(chē)機(jī) 構(gòu)，其中，所述卷筒套裝固定在主軸上，所述主軸兩端部通過(guò)軸承和軸承座安裝在塔架 式抽油機(jī)的底座上，所述電機(jī)與控制器連接，所述卷筒外圓表面上分別設(shè)置有前吊帶環(huán) 形槽和后吊帶環(huán)形槽，所述前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊帶，所述后吊帶環(huán)形槽用于固定 后吊帶，其特征是所述主軸一端通過(guò)聯(lián)軸器與增速器的輸出軸連接，所述增速器的 輸入軸與搖桿的一端固定連接，所述搖桿的另一端與連桿的一端鉸接，所述連桿的另一 端與曲柄的一端鉸接，所述曲柄的另一端與所述減速器的輸出軸固定連接，所述減速器 的輸入軸與所述電機(jī)的輸出軸連接，所述搖桿、連桿和曲柄構(gòu)成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，所述電 機(jī)、增速器和減速器均安裝在所述底座上，所述手動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)安裝于所述減速器的高速 端，其手動(dòng)操作部分安裝于塔架式抽油機(jī)的底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，其特征是所述電機(jī)為Y系列 三項(xiàng)異步電機(jī)，所述控制器采用PLC可編程控制器，精確控制抽油機(jī)的抽油動(dòng)態(tài)，該控 制器還設(shè)有無(wú)線遙感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，手持式編程器即可遠(yuǎn)程無(wú)線控制抽油機(jī) 的工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，其特征是所述卷筒外圓表面 上分別設(shè)置有兩個(gè)前吊帶環(huán)形槽和兩個(gè)后吊帶環(huán)形槽，每一所述前吊帶環(huán)形槽均與一個(gè) 前吊帶的一端固定連接，每一所述后吊帶環(huán)形槽均與一個(gè)后吊帶的一端固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，其特征是所述卷筒為一體式 結(jié)構(gòu)，或者為分體式結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)卷筒分體組成，每一卷筒分體上均設(shè)置有所述前吊帶 環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，其特征是所述卷筒的前吊帶 環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面上銑有平面，所述前吊帶和后吊帶分別通過(guò)螺栓和壓 板固定在該平面上，所述壓板外圓表面與所述前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽的外圓表面 相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，其特征是所述增速器為一組 可以改變輸出轉(zhuǎn)速的齒輪組；所述減速器為兩級(jí)分流式雙圓弧圓柱式減速器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，其特征是所述電機(jī) 配有一組皮帶輪，更改皮帶輪的大小，以改變抽油機(jī)的抽油頻次；所述曲柄上設(shè)置有三 個(gè)曲柄銷(xiāo)孔，更改曲柄銷(xiāo)的位置，以改變抽油機(jī)的沖程。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種定位換向抽油機(jī)動(dòng)力總成，它含有電機(jī)、控制器、卷筒、減速器和手動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)，其中，所述卷筒套裝固定在主軸上，所述主軸兩端部通過(guò)軸承和軸承座安裝在塔架式抽油機(jī)的底座上，所述電機(jī)與控制器連接，所述卷筒外圓表面上分別設(shè)置有前吊帶環(huán)形槽和后吊帶環(huán)形槽，所述前吊帶環(huán)形槽用于固定前吊帶，所述后吊帶環(huán)形槽用于固定后吊帶，所述主軸一端通過(guò)增速器與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的一端連接，所述曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的另一端通過(guò)所述減速器與所述電機(jī)的輸出軸連接，所述手動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)安裝于所述減速器的高速端，其手動(dòng)操作部分安裝于塔架式抽油機(jī)的底座上。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、操作方便且能實(shí)現(xiàn)機(jī)械換向。
文檔編號(hào)E21B43/00GK201802365SQ20102055631
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者婁本和, 孫顏波, 殷秀君 申請(qǐng)人:濮陽(yáng)市雙發(fā)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司