專(zhuān)利名稱(chēng)：游梁式抽油機(jī)及其它變負(fù)荷設(shè)備的新型平衡結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及游梁式抽油機(jī)及其它變負(fù)荷設(shè)備的平衡結(jié)構(gòu)。
《采油技術(shù)手冊(cè)(修訂本)》(石油出版社，1989年8月版本)記載(第1頁(yè)-11頁(yè)、第17頁(yè)-35頁(yè))的58種游梁式抽油機(jī)，概括了當(dāng)代國(guó)內(nèi)外的基本情況。它們的平衡結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同的特點(diǎn)那就是只有一種平衡塊，平衡塊的轉(zhuǎn)速與抽油機(jī)工作頻率(沖數(shù))相同。
這種平衡結(jié)構(gòu)，雖然使電機(jī)輸出功率的均衡得到了改善，但它只能使抽油機(jī)電機(jī)上沖程做功與下沖程做功相等，未能解決每個(gè)沖程(上沖程或下沖程)內(nèi)，電機(jī)輸出功率的均衡問(wèn)題，以致，電機(jī)在運(yùn)行中輸出功率波動(dòng)很大，造成了電機(jī)的負(fù)載率低，功率因數(shù)低，耗能高。
為了減少因上述原因而導(dǎo)致的電能浪費(fèi)，一些制造廠推出了多種“抽油機(jī)節(jié)能控制柜”，有電容補(bǔ)償式、可控硅調(diào)功式、星—角變換式、IGBT調(diào)頻調(diào)壓式等多種。設(shè)備單價(jià)由1萬(wàn)元到10萬(wàn)元不等，節(jié)電率在15％-30％之間。這些設(shè)備雖然取得了可喜的效果，但也有不足(1)節(jié)電效果有限；(2)增加了設(shè)備投資。因此，現(xiàn)在應(yīng)用得很少。
本實(shí)用新型的目的是為游梁式抽油機(jī)及其它變負(fù)荷設(shè)備提供一種新型平衡結(jié)構(gòu)，它通過(guò)多級(jí)調(diào)整，使得抽油機(jī)電機(jī)在每個(gè)沖程內(nèi)輸出功率大體均衡，從而克服了原來(lái)負(fù)載率低、功率因數(shù)低的弊端。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)方案如下新型平衡結(jié)構(gòu)，根據(jù)變負(fù)荷設(shè)備負(fù)荷的頻譜特性，針對(duì)存在的各次諧波(我們稱(chēng)各次諧波為K次諧波，其中K為自然數(shù))的波動(dòng)，分別進(jìn)行調(diào)整。
設(shè)抽油機(jī)的工作頻率為N。
一次諧波由設(shè)備原平衡結(jié)構(gòu)調(diào)整，即，轉(zhuǎn)速為N的軸，通過(guò)相應(yīng)的曲柄，帶動(dòng)相應(yīng)的平衡塊轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整。
二次諧波、三次諧波、四次諧波等(即二次以上諧波)，由新型平衡結(jié)構(gòu)新增補(bǔ)的機(jī)構(gòu)調(diào)整，即，新增補(bǔ)的轉(zhuǎn)速分別為2N、3N、4N等的軸，通過(guò)新增補(bǔ)的相應(yīng)的曲柄，帶動(dòng)新增補(bǔ)的相應(yīng)的平衡塊轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整。
我們稱(chēng)，與調(diào)整K次諧波相關(guān)的、轉(zhuǎn)速為KN的軸、曲柄、平衡塊分別為，K次軸、K次曲柄、K次平衡塊，稱(chēng)二次以上軸、二次以上曲柄、二次以上平衡塊分別為多次軸、多次曲柄、多次平衡塊。
在抽油機(jī)負(fù)荷的頻譜中諧波很多，它們的幅值隨著頻率的升高而減小，我們沒(méi)有可能也沒(méi)有必要對(duì)抽油機(jī)負(fù)荷頻譜中的所有諧波逐一進(jìn)行調(diào)整，只能根據(jù)需要進(jìn)行有限的調(diào)整。
欲調(diào)整M(M為自然數(shù))種諧波，則平衡結(jié)構(gòu)需設(shè)置M種相應(yīng)的平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。我們稱(chēng)具有M種平衡塊的平衡結(jié)構(gòu)為M級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，稱(chēng)二級(jí)以上的平衡結(jié)構(gòu)為多級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。
顯然，游梁式抽油機(jī)原平衡結(jié)構(gòu)為一級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，而本實(shí)用新型所公開(kāi)的新型平衡結(jié)構(gòu)則是多級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。
平衡結(jié)構(gòu)的級(jí)數(shù)越多，調(diào)整的效果越好，電機(jī)的輸出功率也就越均衡。
如果不考慮設(shè)備的摩擦負(fù)荷，若游梁式抽油機(jī)采取原來(lái)的一級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，其電機(jī)輸出功率的變化范圍為0％-100％；若改采取二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，其電機(jī)輸出功率的變化范圍就變?yōu)?1％-100％，改善的效果十分突出。
在考慮設(shè)備的摩擦負(fù)荷的情況下，游梁式抽油機(jī)僅采取二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，其電機(jī)輸出功率變化范圍可達(dá)60％-100％，這一可觀的結(jié)果足以滿足一般情況的需要。
在絕大多數(shù)的情況下，每沖程內(nèi)，抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷是均衡的(以下將這種情況簡(jiǎn)稱(chēng)為一般負(fù)荷場(chǎng)合)，這時(shí)，抽油機(jī)負(fù)荷頻譜中的三次諧波、五次諧波、七次諧波等可以忽略，故可免加三次平衡塊、五次平衡塊、七次平衡塊等。
在特殊情況下，由于外界特殊負(fù)荷的影響，每沖程內(nèi)，抽油機(jī)懸點(diǎn)負(fù)荷變得很不均勻(在油氣田工作的抽油機(jī)，其負(fù)荷受氣體影響，便屬于這種情況，以下將這種情況簡(jiǎn)稱(chēng)為特殊負(fù)荷場(chǎng)合)，這時(shí)，抽油機(jī)負(fù)荷頻譜中的三次諧波、五次諧波、七次諧波等不可忽略，故，必要時(shí)，需加三次平衡塊、五次平衡塊、七次平衡塊等。
綜上所述新型平衡結(jié)構(gòu)是一種多級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，它包括一次平衡塊和若干種多次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一次軸和若干種多次軸，分別通過(guò)一次曲柄和若干種多次曲柄，帶動(dòng)一次平衡塊和若干種多次平衡塊轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整。
由于應(yīng)用的情況及要求的程度不同，新型平衡結(jié)構(gòu)將采取若干種獨(dú)立的應(yīng)用形式，下面以常用的為重點(diǎn)，分別進(jìn)行闡述1、在通常的情況下，由一次平衡塊、二次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，一次軸、二次軸分別通過(guò)一次曲柄、二次曲柄帶動(dòng)一次平衡塊、二次平衡塊轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整。
2、在一般負(fù)荷場(chǎng)合下，且在對(duì)電機(jī)輸出功率均衡要求較高的情況下，由一次平衡塊、二次平衡塊、四次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成三級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，一次軸、二次軸、四次軸分別通過(guò)一次曲柄、二次曲柄、四次曲柄帶動(dòng)一次平衡塊、二次平衡塊、四次平衡塊轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整。
3、在特殊負(fù)荷場(chǎng)合下，且在對(duì)電機(jī)輸出功率均衡要求較高的情況下，由一次平衡塊、二次平衡塊、三次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成三級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，一次軸、二次軸、三次軸分別通過(guò)一次曲柄、二次曲柄、三次曲柄帶動(dòng)一次平衡塊、二次平衡塊、三次平衡塊轉(zhuǎn)動(dòng)，完成調(diào)整。
上述結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于以三次平衡塊代替2款所述的三級(jí)平衡結(jié)構(gòu)中的四次平衡塊。
4、依據(jù)上述精神，可推知四級(jí)以上平衡結(jié)構(gòu)的情況，在對(duì)電機(jī)輸出功率均衡要求更高的情況下，應(yīng)采用四級(jí)以上的平衡結(jié)構(gòu)。
此外1、
圖1-10僅表示支持本實(shí)用新型技術(shù)方案各種可能實(shí)施例中的七種，經(jīng)改變傳動(dòng)方式、變速方法、零部件及裝置的空間關(guān)系等，可得出更多的等效方案。
2、上述調(diào)整過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是平衡塊不斷反復(fù)儲(chǔ)存和釋放能量的過(guò)程，這一過(guò)程同樣可由其它儲(chǔ)能裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以用儲(chǔ)能氣包、儲(chǔ)能彈簧等儲(chǔ)能裝置及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)代替平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可這到調(diào)整的目的。
3、其它變負(fù)荷設(shè)備，只要負(fù)荷呈周期性變化，則它們的負(fù)荷狀態(tài)及調(diào)整方法與游梁式抽油機(jī)是一致的，所以新型平衡結(jié)構(gòu)不僅適用于游梁式抽油機(jī)，而且也適用于其它形式的抽油機(jī)、鱷式破碎機(jī)、刨床等其它變負(fù)荷設(shè)備。
4、平衡結(jié)構(gòu)中的二次平衡塊須避開(kāi)一次平衡塊的運(yùn)行空間，從而可能會(huì)導(dǎo)致減速機(jī)加長(zhǎng)。為在不加長(zhǎng)減速機(jī)的情況下，也能使二次平衡塊與一次平衡塊在空間運(yùn)行順利，一次軸與二次軸之間，可采取套筒式結(jié)構(gòu)。
5、一般情況下，抽油機(jī)負(fù)荷很重，因此，所用的平衡塊也很重，為使設(shè)備受力均衡，運(yùn)行平穩(wěn)，每種平衡塊及相關(guān)機(jī)構(gòu)均為兩個(gè)，分居在相應(yīng)軸的兩端。這種結(jié)構(gòu)，被稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)平衡結(jié)構(gòu)。
在變負(fù)荷設(shè)備負(fù)荷較輕的情況下，所用的平衡塊也較輕，為使平衡塊運(yùn)行空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，每種平衡塊及其相關(guān)結(jié)構(gòu)均為一個(gè)，位于相應(yīng)軸的一端。這種結(jié)構(gòu)，被稱(chēng)為非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。
在變負(fù)荷設(shè)備負(fù)荷較重的情況下，所用低次平衡塊重量較大，宜采取對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)；所用高次平衡塊重量較小，宜采取非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。從總體而言，這種結(jié)構(gòu)，被稱(chēng)為混合平衡結(jié)構(gòu)。
6、設(shè)備全部的變速機(jī)構(gòu)，為了整體性好，則集中安排在一個(gè)箱體中，構(gòu)成一體結(jié)構(gòu)；為了靈活性好，則分散安排在多個(gè)箱體中，構(gòu)成了分體結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于僅采用二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)，便可使變負(fù)荷設(shè)備電機(jī)輸出功率的變化范圍達(dá)60％-100％，在免用“抽油機(jī)節(jié)能控制柜”的情況下，節(jié)電率可達(dá)15％-30％。如果采用更多級(jí)的平衡結(jié)構(gòu)，則效果更佳。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖給出。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的主視示意圖；圖2是
圖1的仰視示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2的主視示意圖；圖4是圖3中放大的A-A剖視示意圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例3的主視示意圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例4的主視示意圖；圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例5的主視示意圖；圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例6的主視示意圖；圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例7的主視示意圖；
圖10是圖9中的B向視示意圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
以下各實(shí)施例，均是以常規(guī)的機(jī)械方法進(jìn)行變速(或加速、或減速)實(shí)現(xiàn)K次軸的轉(zhuǎn)速為KN的目的，故不必對(duì)變速機(jī)構(gòu)及其工作過(guò)程的常規(guī)內(nèi)容進(jìn)行詳盡的描述。
以下各實(shí)施例，凡用平衡塊進(jìn)行平衡調(diào)整的，其過(guò)程均為K次軸通過(guò)K次曲柄與K次平衡塊相聯(lián)，K次平衡塊與K次軸一樣，以KN轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。為簡(jiǎn)便，下面，對(duì)這一過(guò)程，不再重復(fù)闡述。
實(shí)施例1如
圖1、圖2所示。
12是附加變速箱，為外齒式，變比為2∶1，二次軸11帶動(dòng)一次軸13轉(zhuǎn)動(dòng)。
1-一次平衡塊，2-一次曲柄，3-二次平衡塊，4-二次曲柄，5-電機(jī)，6-主動(dòng)皮帶輪，7-皮帶，8-被動(dòng)皮帶輪軸，9-被動(dòng)皮帶輪，10-減速機(jī)，11-二次軸，13-一次軸，14-軸承。以下同，下面各處不再重述。
該實(shí)施例系二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是a、一次軸13與二次軸11之間采取了套筒式結(jié)構(gòu)；b、附加變速箱12采取外齒式；c、平衡結(jié)構(gòu)采取對(duì)稱(chēng)式；d、為了使被動(dòng)皮帶輪9能避開(kāi)運(yùn)行范圍較大的一次平衡塊1，特將一次平衡塊1安排在減速機(jī)10外側(cè)。
實(shí)施例2如圖3所示，圖4表示所用內(nèi)齒式附加變速箱12內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)況。
12是內(nèi)齒式附加變速箱，變比為2∶1，二次軸11帶動(dòng)一次軸13轉(zhuǎn)動(dòng)。
附加變速箱12中，主動(dòng)齒輪24與二次軸11相連，法蘭形被動(dòng)齒圈26與一次軸13相連，傳動(dòng)齒輪25(共四個(gè))分別與被動(dòng)齒圈26、主動(dòng)齒輪24嚙合。
圖中，27-附加變速箱外殼。
該實(shí)施例系二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。除有實(shí)施例1特點(diǎn)中的a、c、d之外，其特點(diǎn)還有附加變速箱12采取內(nèi)齒式。
實(shí)施3如圖5所示。
圖中，10-齒輪式減速機(jī)，15-三次軸，16-三次曲柄，17-三次平衡塊。
該實(shí)施例系三級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是a、特給出了一個(gè)二級(jí)以上平衡結(jié)構(gòu)的例子；b、平衡結(jié)構(gòu)采取對(duì)稱(chēng)式；c、屬一體結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4如圖6所示。
12是附加變速箱，為鏈條式，變比為1∶2，一次軸13帶動(dòng)二次軸11轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖中，18-鏈輪，19-鏈條。
該實(shí)施例系二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是a、外附變速箱12較扁，宜與一次軸13外露部分連接；b、采取鏈條傳動(dòng)，二次軸11可拉開(kāi)較遠(yuǎn)，便于二次平衡塊3避開(kāi)一次平衡塊1運(yùn)行的空間；c、平衡結(jié)構(gòu)采取對(duì)稱(chēng)式；d、屬分體結(jié)構(gòu)。
實(shí)施5如圖7所示。
12是附加變速箱，為齒輪式，“變比”可按被動(dòng)皮帶輪軸8的實(shí)際轉(zhuǎn)速及二次軸11轉(zhuǎn)速為2N的條件加以確定。
被動(dòng)皮帶輪軸8，依次通過(guò)接手21、附加變速箱12、二次軸11、二次曲柄4，帶動(dòng)二次平衡塊3轉(zhuǎn)動(dòng)。
該實(shí)施例系二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是a、接手21附近的轉(zhuǎn)動(dòng)引出部位較開(kāi)闊，易于設(shè)計(jì)和安裝；b、平衡結(jié)構(gòu)采取對(duì)稱(chēng)式；c、屬分體結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例6如圖8所示。
圖中，10-齒輪式減速機(jī)。
該實(shí)施例系二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是a、平衡結(jié)構(gòu)采取非對(duì)稱(chēng)式；b、屬一體結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例7如圖9、
圖10所示。
它以二次儲(chǔ)能氣包23、二次連桿22、二次圓盤(pán)20等相關(guān)機(jī)構(gòu)代替了圖7所示之例的二次平衡塊3、二次曲柄4等相關(guān)機(jī)構(gòu)。工作時(shí)，轉(zhuǎn)速為2N的二次軸11，依次通過(guò)二次圓盤(pán)20、二次連桿22，對(duì)二次儲(chǔ)能氣包23，以2N頻率，進(jìn)行往返推拉，完成調(diào)整。
該實(shí)施例系二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是a、給出了儲(chǔ)能氣包代替平衡塊進(jìn)行調(diào)整的情況，本例采取平衡塊與儲(chǔ)能氣包混合調(diào)整的方式；b、平衡結(jié)構(gòu)采取對(duì)稱(chēng)式；c、屬分體結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種游梁式抽油機(jī)及其它變負(fù)荷設(shè)備的新型平衡結(jié)構(gòu)，包括一次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型的特征在于增補(bǔ)了若干種多次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，組成了多級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，在通常的情況下，本實(shí)用新型的特征在于增補(bǔ)了二次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，組成了二級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，在對(duì)電機(jī)輸出功率均衡要求較高的情況下，本實(shí)用新型的特征在于增補(bǔ)了二次平衡決、四次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，組成了三級(jí)平衡結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，在特殊負(fù)荷場(chǎng)合下，本實(shí)用新型的特征在于應(yīng)以三次平衡塊代替其中的四次平衡塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，在對(duì)電機(jī)輸出功率均衡要求更高的情況下，本實(shí)用新型的特征在于采用四級(jí)以上平衡結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、或5所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的特征在于可以用儲(chǔ)能氣包、儲(chǔ)能彈簧等儲(chǔ)能裝置代替平衡塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，其特征在于一次軸與二次軸可采取套筒式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、或5所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，在負(fù)荷很重、負(fù)荷較輕、負(fù)荷較重的三種情況下，其特征分別在于a、每種平衡塊及相關(guān)機(jī)構(gòu)均為兩個(gè)，分居在相應(yīng)軸的兩端，組成對(duì)稱(chēng)平衡結(jié)構(gòu)；b、每種平衡塊及相關(guān)機(jī)構(gòu)均為1個(gè)，位于相應(yīng)軸的一端，組成非對(duì)稱(chēng)平衡結(jié)構(gòu)；c、部分平衡塊及相關(guān)機(jī)構(gòu)均為兩個(gè)，分居在相應(yīng)軸的兩端，其余平衡塊及相關(guān)機(jī)構(gòu)均為1個(gè)，位于相應(yīng)軸的一端，共同組成了混合平衡結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、或5所述的新型平衡結(jié)構(gòu)，在要求整體性好、靈活性好兩種情況下，其特征分別在于a、變速機(jī)構(gòu)集中安排在一個(gè)箱體中，采取一體結(jié)構(gòu)；b、變速機(jī)構(gòu)分散安排在多個(gè)箱體中，采取分體結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要一種能使游梁式抽油機(jī)及其它變負(fù)荷設(shè)備的電機(jī)輸出功率均衡程度得到大幅度提高的新型平衡結(jié)構(gòu)——多級(jí)平衡結(jié)構(gòu),它在設(shè)備原來(lái)的基礎(chǔ)上,僅增補(bǔ)了二次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu),便使得變動(dòng)負(fù)荷設(shè)備的電機(jī)輸出功率變化范圍達(dá)60%—100%,在免用“抽油機(jī)節(jié)能控制柜”的情況下,節(jié)電率可達(dá)15%—30%。如果繼續(xù)增補(bǔ)更高次平衡塊及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu),則效果更佳。
文檔編號(hào)F04B47/02GK2407157SQ0021115
公開(kāi)日2000年11月22日 申請(qǐng)日期2000年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月22日
發(fā)明者劉克文 申請(qǐng)人:劉克文