非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非圓齒輪自動(dòng)換向抽油機(jī)；屬于石油開采用抽油機(jī)。包括電機(jī)、變速器，滾筒、變速器和電機(jī)安裝在底座上；電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與減速器連接，減速器通過上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)與滾筒連接，所述的上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)為非圓齒輪箱，非圓齒輪箱一端通過聯(lián)軸器與減速器連接，另一端通過另一聯(lián)軸器與滾筒連接。抽油機(jī)工作時(shí)，電機(jī)單方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過皮帶以及變速器，將運(yùn)動(dòng)傳遞給非圓齒輪箱；非圓齒輪箱輸出周期性的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滾筒正反轉(zhuǎn)；滾筒正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鋼絲繩和鋼絲繩上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽油。延長了相關(guān)設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也減輕了電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)和線損，大量減少了無功損耗。
【專利說明】非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油開采用抽油機(jī)，具體地說是一種非圓齒輪自動(dòng)換向抽油機(jī)。屬于石油機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]抽油機(jī)是開采石油的一種機(jī)器設(shè)備，從采油方式上可以分為有桿類采油設(shè)備和無桿類采油設(shè)備，它們都是通過加壓的辦法使石油出井。這其中又以抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的抽油機(jī)為主。
[0003]抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的抽油機(jī)大致可以分為兩類，一是游梁式抽油機(jī)，一是無游梁式抽油機(jī)，如塔架式抽油機(jī)。
[0004]游梁式抽油機(jī)，也就是俗稱的“磕頭機(jī)”，一般由普通交流異步電動(dòng)機(jī)通過圓柱齒輪減速器直接拖動(dòng)，其曲柄帶以配重平衡塊帶動(dòng)抽油桿，驅(qū)動(dòng)井下抽油泵做固定周期的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把井下的油送到地面。
[0005]這種抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、耐用；但不足之處主要表現(xiàn)在這種抽油機(jī)的上、下行程的速度、頻次是固定不變的，比較適用于淺層油田。但我國目前的油田，經(jīng)過幾十年的開采，我國早期投入產(chǎn)油的老油井已經(jīng)進(jìn)入高含水期，而近幾年新開發(fā)的新油田又普遍具有油層埋藏深、低滲透、油井供液能力差和產(chǎn)油低的特點(diǎn)。顯然，采用簡單的圓柱齒輪減速器的游梁式抽油機(jī)是難以應(yīng)對(duì)上述不同的復(fù)雜情況的，導(dǎo)致抽油效率低下，能源浪費(fèi)。
[0006]針對(duì)上述情況，業(yè)內(nèi)開發(fā)了無游梁式抽油機(jī)，如塔架式抽油機(jī)。與游梁式抽油機(jī)相t匕，無游梁式抽油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，比如無游梁式抽油機(jī)的沖程大、頻次低，適合深油井作業(yè)；其上、下行程的速度和頻次可以根據(jù)油井的情況調(diào)整，效率高，能耗低。
[0007]無游梁式抽油機(jī)是通過電氣元件如變頻器、數(shù)控系統(tǒng)、變頻電機(jī)、伺服電機(jī)等來改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向從而實(shí)現(xiàn)抽油桿的上下運(yùn)動(dòng)的。這種看似合理而又簡單的上下沖程換向方式卻成了困擾石油界的一個(gè)大難題。原因在于電氣執(zhí)行元件難以適應(yīng)抽油機(jī)野外惡劣的工況，不能長時(shí)間工作。因此，使用這種電器元件來實(shí)現(xiàn)沖程換向的無游梁式抽油機(jī)的缺點(diǎn)是:造價(jià)高、故障多、維修難。這也就決定了這種極具生命力的無游梁式抽油機(jī)難以普及推廣。
[0008]鑒于上述情況，開發(fā)一種機(jī)械式結(jié)構(gòu)、適合野外惡劣工況、使用壽命長的抽油機(jī)，就顯得非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]考慮到游梁式抽油機(jī)具有效率低、耗能高及無游梁式抽油機(jī)具有造價(jià)高、核心元器件難以適應(yīng)野外惡劣的自然環(huán)境、壽命短的弊端，結(jié)合非圓齒輪的特點(diǎn)，本發(fā)明提供一種非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油機(jī)。采用非圓齒輪箱來實(shí)現(xiàn)上下沖程的自動(dòng)換向，簡單、可靠、耐用；還可以根據(jù)油井或油層的狀態(tài)，通過調(diào)整非圓齒輪的節(jié)曲線形狀，來設(shè)定抽油機(jī)上、下行程的速度曲線，以提高泵的充滿系數(shù)，減少泵的漏失，獲得較大的出油量。具有非常顯著的節(jié)能效果。
[0010]本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油機(jī)，包括塔架、安裝在塔架上的2個(gè)天車輪、配重箱、皮帶、電機(jī)、底座、抽油桿、滾筒、變速器；塔架、滾筒、變速器和電機(jī)安裝在底座上；反方向復(fù)繞在滾筒上的鋼絲繩通過天車輪分別與抽油桿及配重箱連接；電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與減速器連接，減速器通過上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)與滾筒連接，所述的上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)為非圓齒輪箱，非圓齒輪箱一端通過聯(lián)軸器與減速器連接，另一端通過另一聯(lián)軸器與滾筒連接。
[0011]所述的非圓齒輪箱包括輸入軸、第一雙聯(lián)非圓齒輪、天車輪、第一非圓行星齒輪、第二非圓行星齒輪、第三非圓行星齒輪、第四非圓行星齒輪、行星架、第一雙聯(lián)非圓齒輪、第二雙聯(lián)非圓齒輪和支座；所述的第一非圓行星齒輪、第二非圓行星齒輪、第三非圓行星齒輪和第四非圓行星齒輪安裝在行星架上；所述的第一非圓行星齒輪和第四非圓行星齒輪與第一雙聯(lián)非圓齒輪嚙合，所述的第二非圓行星齒輪和第三非圓行星齒輪與第二雙聯(lián)非圓齒輪嚙合；所述的第一雙聯(lián)非圓齒輪固定在支座上；所述的第二雙聯(lián)非圓齒輪與天車輪連接；機(jī)構(gòu)工作時(shí)，輸入動(dòng)力通過輸入軸傳入，并經(jīng)過機(jī)構(gòu)內(nèi)的非圓齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)，通過天車輪輸出；當(dāng)輸入是單方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為相同周期的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即當(dāng)輸入軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，輸出軸完成一次正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。。
[0012]通過改變非圓齒輪節(jié)曲線的形狀分別調(diào)整抽油機(jī)上下沖程的速度和加速度，以適應(yīng)不同油田或油層的需要。
[0013]抽油機(jī)工作時(shí)，電機(jī)單方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過皮帶以及變速器，將運(yùn)動(dòng)傳遞給非圓齒輪箱；非圓齒輪箱輸出周期性的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滾筒正反轉(zhuǎn)；滾筒正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鋼絲繩和鋼絲繩上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽油。
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，本抽油機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、由于本發(fā)明采用了具有自動(dòng)換向功能的非圓齒輪箱，當(dāng)輸入是單方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為相同周期的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即當(dāng)輸入軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，輸出軸完成一次正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
[0016]2、抽油機(jī)工作時(shí)，電機(jī)始終處于單方向連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，而不需要電機(jī)的頻繁啟動(dòng)換向，避免了啟動(dòng)時(shí)的相當(dāng)于3?7倍的額定電流和電能損耗，減少了對(duì)電動(dòng)機(jī)、變速箱、抽油機(jī)等的沖擊，延長了相關(guān)設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也減輕了電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)和線損，大量減少了無功損耗。
[0017]3、通過改變非圓齒輪節(jié)曲線的形狀可以分別調(diào)整抽油機(jī)上下沖程的速度和加速度，以適應(yīng)不同油田或油層的需要。
[0018]4、非圓齒輪箱是一種全機(jī)械式機(jī)構(gòu)，適合在野外惡劣的環(huán)境下長時(shí)間工作，而且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，便于維護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1的左視圖；
[0022]圖3是非圓齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1、自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)，2、塔架，3、鋼絲繩，4、天車輪，6、配重箱，7、皮帶，8、電機(jī)，9、底座，10、抽油桿，11、滾筒，12、變速器；1.1、輸入軸，1.2、第一雙聯(lián)非圓齒輪，1.3、天車
輪，1.4、第一非圓行星齒輪，1.5、第二非圓行星齒輪，1.6、第三非圓行星齒輪，1.7、第四非圓行星齒輪，1.8、行星架，1.9、第二雙聯(lián)非圓齒輪，1.10支座。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1和圖2所示，非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油機(jī)包括塔架2、安裝在塔架上的2個(gè)天車輪4、配重箱6、皮帶7、電機(jī)8、底座9、抽油桿10、滾筒11、變速器12 ;塔架2、滾筒11、變速器12和電機(jī)8安裝在底座9上；反方向復(fù)繞在滾筒11上的鋼絲繩通過天車輪4分別與抽油桿10及配重箱6連接；電機(jī)8通過皮帶7與減速器12連接，減速器12通過上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)I與滾筒11連接，所述的上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)I為非圓齒輪箱，非圓齒輪箱的輸入軸1.1 一端通過聯(lián)軸器與減速器12連接，另一端通過另一聯(lián)軸器與滾筒11連接。
[0025]如圖3所示，所述的非圓齒輪箱包括輸入軸1.1、第一雙聯(lián)非圓齒輪1.2、天車輪
1.3、第一非圓行星齒輪1.4、第二非圓行星齒輪1.5、第三非圓行星齒輪1.6、第四非圓行星齒輪1.7、行星架1.8、第一雙聯(lián)非圓齒輪1.2、第二雙聯(lián)非圓齒輪1.9和支座1.10 ;所述的第一非圓行星齒輪1.4、第二非圓行星齒輪1.5、第三非圓行星齒輪1.6和第四非圓行星齒輪1.7安裝在行星架1.8上；所述的第一非圓行星齒輪1.4和第四非圓行星齒輪1.7與第一雙聯(lián)非圓齒輪1.2嚙合，所述的第二非圓行星齒輪1.5和第三非圓行星齒輪1.6與第二雙聯(lián)非圓齒輪1.9嚙合；所述的第一雙聯(lián)非圓齒輪1.2固定在支座1.10上；所述的第二雙聯(lián)非圓齒輪1.9與天車輪1.3連接；機(jī)構(gòu)工作時(shí)，輸入動(dòng)力通過輸入軸1.1傳入，并經(jīng)過機(jī)構(gòu)內(nèi)的非圓齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)，通過天車輪1.3輸出；當(dāng)輸入是單方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為相同周期的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即當(dāng)輸入軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，輸出軸完成一次正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
[0026]通過改變非圓齒輪節(jié)曲線的形狀分別調(diào)整抽油機(jī)上下沖程的速度和加速度，以適應(yīng)不同油田或油層的需要。
[0027]這種非圓齒輪箱，當(dāng)輸入是單方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為相同周期的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即當(dāng)輸入軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，輸出軸完成一次正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
[0028]抽油機(jī)工作時(shí)，電機(jī)始終處于單方向連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，而不需要周期性的改變速度及運(yùn)行方向。
【權(quán)利要求】
1.一種非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油機(jī)，包括塔架（2)、安裝在塔架上的2個(gè)天車輪(4、5)、配重箱（6)、皮帶（7)、電機(jī)（8)、底座（9)、抽油桿（10)、滾筒（11)、變速器12 ;塔架2、滾筒（11)、變速器（12)和電機(jī)（8)安裝在底座（9)上；反方向復(fù)繞在滾筒（11)上的鋼絲繩.3通過天車輪（4)分別與抽油桿（10)及配重箱（6)連接；電機(jī)（8)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與減速器(12)連接，其特征在于，減速器（12)通過上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)（I)與滾筒（11)連接，所述的上下沖程自動(dòng)換向機(jī)構(gòu)（I)為非圓齒輪箱，非圓齒輪箱一端通過聯(lián)軸器與減速器（12)連接，另一端通過另一聯(lián)軸器與滾筒（11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油機(jī)，其特征在于，所述的非圓齒輪箱包括輸入軸（I. I)、第一雙聯(lián)非圓齒輪（I. 2)、天車輪（I. 3)、第一非圓行星齒輪(I. 4)、第二非圓行星齒輪（I. 5)、第三非圓行星齒輪（I. 6)、第四非圓行星齒輪（I. 7)、行星架（I. 8)、第一雙聯(lián)非圓齒輪（I. 2)、第二雙聯(lián)非圓齒輪（I. 9)和支座（I. 10);所述的第一非圓行星齒輪（I. 4)、第二非圓行星齒輪（I. 5)、第三非圓行星齒輪（I. 6)和第四非圓行星齒輪（I. 7)安裝在行星架（I. 8)上；所述的第一非圓行星齒輪（I. 4)和第四非圓行星齒輪(I. 7)與第一雙聯(lián)非圓齒輪（I. 2)嚙合，所述的第二非圓行星齒輪（I. 5)和第三非圓行星齒輪（I. 6)與第二雙聯(lián)非圓齒輪（I. 9)嚙合；所述的第一雙聯(lián)非圓齒輪（I. 2)固定在支座(I. 10)上；所述的第二雙聯(lián)非圓齒輪（I. 9)與天車輪（I. 3)連接；機(jī)構(gòu)工作時(shí)，輸入動(dòng)力通過輸入軸（1.1)傳入，并經(jīng)過機(jī)構(gòu)內(nèi)的非圓齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)，通過天車輪（I. 3)輸出；當(dāng)輸入是單方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為相同周期的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即當(dāng)輸入軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，輸出軸完成一次正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非圓齒輪上下沖程自動(dòng)換向抽油機(jī)，其特征是：通過改變非圓齒輪節(jié)曲線的形狀分別調(diào)整抽油機(jī)上下沖程的速度和加速度，以適應(yīng)不同油田或油層的需要。
【文檔編號(hào)】E21B43/00GK103527153SQ201310514552
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】陳國強(qiáng), 竇愛民 申請(qǐng)人:徐州非圓機(jī)械科技有限公司