專(zhuān)利名稱(chēng)：曲柄異形輪抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田采油的采油設(shè)備。
現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外廣泛采用的游梁式抽油機(jī)，雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠，但受四連桿換向機(jī)構(gòu)各構(gòu)件幾何尺寸和運(yùn)動(dòng)性能的影響，存在沖程短、笨重、耗能大、平衡效果較差等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)有曲柄異形輪和柔性件組成的換向機(jī)構(gòu)，沖程長(zhǎng)、能自動(dòng)變換曲柄平衡力矩、改善載荷性能、無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)沖程長(zhǎng)度、且能耗低、自重輕、安全維修方便的曲柄異形輪抽油機(jī)。
本發(fā)明是用下述方案實(shí)現(xiàn)的一種底座25、機(jī)架24、電機(jī)1、減速器4、曲柄6、拉桿11、連桿13、橫梁14、游梁15、驢頭16、鋼絲繩18、懸繩器19等組成的曲柄異形輪抽油機(jī)，其特征是該抽油機(jī)在曲柄6上設(shè)有同軸7同步轉(zhuǎn)動(dòng)的大小異形輪9、8，且兩根柔性件12、10的一端分別固定在二輪9、8外緣上的節(jié)點(diǎn)23、22上，另一端互相相反方向繞過(guò)各自相應(yīng)的輪緣后，與連桿13及通過(guò)拉桿11與機(jī)架24相連。曲柄6同二輪9、8可以在減速器4的一側(cè)，通常是在兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置同步工作。本發(fā)明技術(shù)方案中抽油桿20的位移(沖程)是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成。參照?qǐng)D1、圖5、圖6，當(dāng)曲柄6沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)前半周時(shí)，二輪9、8，一方面同曲柄6以軸5為轉(zhuǎn)動(dòng)軸作轉(zhuǎn)動(dòng)(即公轉(zhuǎn))，使柔性件12沿大異形輪9外緣工作面上纏繞且拉緊，通過(guò)連桿13、橫梁14、游梁15、驢頭16、鋼絲繩18、懸繩器19帶動(dòng)抽油桿20作上沖程工作，其沖程長(zhǎng)度是由兩軸心5和7之間距和大異形輪9輪緣直徑(或平均直徑)來(lái)決定，另一方面受柔性件10的牽制二輪9、8以軸7為轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿逆時(shí)針?lè)较蜃飨鄳?yīng)的擺動(dòng)(即自轉(zhuǎn))，而增大沖程長(zhǎng)度，沖程長(zhǎng)度的增大幅度決定于二輪9、8直徑(或平均直徑)之比，參照?qǐng)D7，當(dāng)曲柄6轉(zhuǎn)動(dòng)后半周時(shí)，上沖程過(guò)程已結(jié)束，抽油桿20開(kāi)始以其自重往下落，通過(guò)驢頭16、游梁15、橫梁14、連桿13及柔性件12使二輪9、8開(kāi)始以軸7為轉(zhuǎn)動(dòng)軸作順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，同時(shí)二輪9、8同曲柄6作轉(zhuǎn)動(dòng)，將二輪往高處提升，使柔性件12與大異形輪9外緣工作面脫離且放開(kāi)，以助于下沖程繼續(xù)進(jìn)行，如此周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)，即可使抽油桿20作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)抽汲原油。
本發(fā)明技術(shù)方案中的大異形輪9外緣工作面為等徑或變徑扇形圓弧面，如圖2、4、3所示，圖中R，R1，R2為變徑圓弧半徑;小異形輪8外緣工作面也可為等徑或變徑圓弧面，如圖2、3、4所示，圖中R0，R3，R4為變徑圓弧半徑。參照?qǐng)D1、2、圖3采用R2＜R1＜R，且曲柄6沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)驢頭16運(yùn)動(dòng)到上沖程前段及下沖程末段時(shí)(即懸點(diǎn)靠近下死點(diǎn)處)，由于柔性件12開(kāi)始纏繞或脫開(kāi)大異形輪9外緣半徑小的弧面處，故其對(duì)相同轉(zhuǎn)角的弧長(zhǎng)變化小，而驢頭16運(yùn)動(dòng)到上沖程末段和下沖程前段時(shí)(即懸點(diǎn)靠近上死點(diǎn)處)，柔性件12開(kāi)始脫開(kāi)或纏繞大異形輪9外緣半徑較大的弧面處，故其對(duì)相同轉(zhuǎn)角的弧長(zhǎng)變化較大，由此往復(fù)運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)的“慢提快放”的工作方式，反之亦然，也可實(shí)現(xiàn)“快提慢放”的工作方式。同理，對(duì)于小異形輪8外緣工作面采用變徑圓弧面，也可實(shí)現(xiàn)“慢提快放”或“快提慢放”的工作方式。這種變徑異形輪，對(duì)減小曲柄6輸出爭(zhēng)扭矩的峰值、降低慣性載荷等有明顯的效果。
本發(fā)明技術(shù)方案中，由曲柄6、大小異形輪9、8和柔性件10、12組成的換向機(jī)構(gòu)，其中將小異形輪8同柔性件10，分別可做成齒輪26同與它相嚙合的同軸5的非整圓形固定齒輪28及內(nèi)齒輪27。參照?qǐng)D8，當(dāng)齒輪26和大異形輪9隨同曲柄6沿逆時(shí)針?lè)较蜃鬓D(zhuǎn)動(dòng)前一半周時(shí)，齒輪26作為一個(gè)行星輪與非整圓形固定齒輪28相嚙合且和大異形輪9一起同曲柄6同向轉(zhuǎn)動(dòng)(自轉(zhuǎn));參照?qǐng)D9當(dāng)曲柄6轉(zhuǎn)動(dòng)后半周時(shí)，齒輪26與非整圓形固定內(nèi)齒輪27相嚙合且大異形輪9同曲柄6異向轉(zhuǎn)動(dòng)，由此將曲柄6的同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)變成大異形輪9的擺動(dòng)，使系在輪9上的柔性件12作一拉一松的換向運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明技術(shù)安中的平衡系統(tǒng)是采用曲柄平衡，是由兩個(gè)部分組成，一是曲柄平衡塊21，是和游梁式抽油機(jī)曲柄平衡相同，另一是曲柄6上的大小異形輪9、8，參照?qǐng)D1、圖5、圖6、圖7，在上沖程時(shí)，隨懸點(diǎn)負(fù)荷的增大二輪9、8的擺動(dòng)使曲柄6平衡力矩增大，而下沖程時(shí)，隨懸點(diǎn)負(fù)荷的減小二輪9、8的擺動(dòng)使曲柄6平衡力矩減小，即隨懸點(diǎn)負(fù)荷的變化，曲柄6平衡力矩也相應(yīng)地變化，以達(dá)到有效地提高平衡效果，進(jìn)而減小或消除扭矩負(fù)值，大大降低了能耗。
本發(fā)明技術(shù)方案中擺動(dòng)式?jīng)_程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，是由定位板29、固定螺栓30、定位塊31、連接軸17、拉桿11組成。采用定位塊3桿13軸線(xiàn)之間的夾角，夾角越小沖程越大，即可方便地進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)沖程長(zhǎng)度。
本發(fā)明所述的曲柄異形輪抽油機(jī)特點(diǎn)，是由于采用曲柄異形輪組成換向機(jī)構(gòu)，可增大游梁擺角，而沖程長(zhǎng)、體積小、自重輕、其游梁比常規(guī)機(jī)減小50%以上，可實(shí)現(xiàn)平衡系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和對(duì)沖程的無(wú)級(jí)調(diào)整，節(jié)能效果好，能適應(yīng)各種油田的不同工況，尤其是可方便地改裝現(xiàn)有游梁機(jī)。


圖1是本發(fā)明曲柄異形輪抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明技術(shù)方案中大小異形輪外緣工作面為等徑圓弧面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明技術(shù)方案中大異形輪外緣工作面為變徑扇形圓弧面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明技術(shù)方案中小異形輪外緣工作面為變徑圓弧面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明技術(shù)方案中曲柄開(kāi)始作上沖程工作時(shí)大小異形輪轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系示意圖。
圖6是本發(fā)明技術(shù)方案中曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)使抽油機(jī)到上死點(diǎn)時(shí)大小異形輪運(yùn)動(dòng)關(guān)系示意圖。
圖7是本發(fā)明技術(shù)方案中曲柄作下沖程工作時(shí)大小異形輪運(yùn)動(dòng)關(guān)系示意圖。
圖8是本發(fā)明技術(shù)方案中由齒輪組組成的換向機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄開(kāi)始作上沖程工作時(shí)大異形輪轉(zhuǎn)向和齒輪嚙合關(guān)系示意圖。
圖9是本發(fā)明技術(shù)方案中由齒輪組組成的換向機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄作下沖程工作時(shí)大異形輪轉(zhuǎn)向和齒輪嚙合關(guān)系示意圖。
圖10是本發(fā)明技術(shù)方案中沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1電機(jī)，2膠帶，3帶輪，4減速器，5曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)軸，6曲柄，7大小異形輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸，8小異形輪，9大異形輪，10、12柔性件，11拉桿，13連桿，14橫梁，15游梁，16驢頭，17連接軸，18鋼絲繩，19懸繩器，20抽油桿，21曲柄平衡塊，22、23節(jié)點(diǎn)，24機(jī)架，25底座，26齒輪，27非整圓形固定內(nèi)齒輪，28非整圓形固定齒輪，29定位板，30固定螺栓，31定位塊。
實(shí)施例參照?qǐng)D1至圖10，在底座25一側(cè)按裝機(jī)架24，機(jī)架頂部按裝帶有驢頭16的游梁15，游梁尾部按裝橫梁14和連桿13。在底座25另一側(cè)按裝電機(jī)1和減速器，減速器輸出軸5兩端曲柄6上對(duì)稱(chēng)地布置同軸轉(zhuǎn)動(dòng)且同體的扇形變徑圓弧大異形輪9和等徑圓弧小異形輪8，如圖3所示，固定在兩側(cè)節(jié)點(diǎn)22和23的柔性件10和12互相以相反方向同步地纏繞各自相應(yīng)的小異形輪8及大異形輪9外緣工作面后，分別與拉桿11和連桿3相連，拉桿通過(guò)定位塊31、連接軸17、固定螺栓30、定位板29固定在機(jī)架24的側(cè)面。柔性件10和12分別采用鏈條和鋼絲繩。當(dāng)電機(jī)1通過(guò)膠帶2和帶輪3帶動(dòng)減速器4齒輪傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)曲柄6轉(zhuǎn)動(dòng)，再由鏈條10的牽制和小異形輪8的作用，大異形輪9作轉(zhuǎn)動(dòng)(公轉(zhuǎn))和擺動(dòng)(自轉(zhuǎn))，使鋼絲繩12沿大異形輪9的外緣工作面上周期性地纏繞和脫開(kāi)且拉緊和放松，又經(jīng)過(guò)連桿13、橫梁14、游梁15、驢同16、鋼絲繩18和懸繩器19將抽油桿上下往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)從油井抽汲石油的目的。大異形輪9的外緣工作面采用變徑扇形圓弧面，采用R2＜R1＜R，以適應(yīng)“慢提快放”的工作狀態(tài)。沖程長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，是用改變沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的拉桿11的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)定位塊31和連接軸17同拉桿11的位置調(diào)到越是往下沖程就越短，較方便地?zé)o級(jí)調(diào)節(jié)沖程。平衡系統(tǒng)，一是采用常規(guī)機(jī)的曲柄平衡塊21，另一是采用適重的大小異形輪9、8的自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于開(kāi)采石油的曲柄異形輪抽油機(jī)，由底座、機(jī)架、電機(jī)、減速器、曲柄、連桿、橫梁、驢頭等組成，其特征在于<1>、減速器(4)輸出軸(5)上固定的曲柄(6)上，設(shè)有同軸(7)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的大小異形輪(9、8)；<2>、兩根柔性件(12、10)的一端分別固定在大小異形輪(9、8)外緣上的節(jié)點(diǎn)(23、22)，另一端以互相相反方向繞過(guò)個(gè)自相應(yīng)的輪緣后，與連桿(13)及通過(guò)拉桿(11)與機(jī)架(24)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的曲柄異形輪抽油機(jī)，其特征在于大小異形輪(9、8)為一體或兩體，且大異形輪(9)外緣工作面為等徑或變徑扇形圓弧面，小異形輪(8)外緣工作面也為等徑或變徑圓弧面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的曲柄異形輪抽油機(jī)，其特征在于小異形輪(8)同柔性件(10)及拉桿(11)，分別可作成齒輪(26)同與它相嚙合的同軸(5)的非整圓形固定齒輪(28)和內(nèi)齒輪(27)。
4.如權(quán)利要求1所述的曲柄異形輪抽油機(jī)，其特征是擺動(dòng)式?jīng)_程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由定位板(29)、固定螺栓(30)、定位塊(31)、連接軸(17)、拉桿(11)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的曲柄異形輪抽油機(jī)，是屬采油設(shè)備。該機(jī)在曲柄上設(shè)有同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的大小異形輪，且兩根柔性件分別沿大小異形輪外緣上互相相反方向纏繞后，各自與相應(yīng)的連桿和機(jī)架相連。當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，受柔性件的牽制大異型輪作公轉(zhuǎn)和擺動(dòng)，通過(guò)系在該輪上的柔性件牽動(dòng)懸點(diǎn)往復(fù)工作。能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)曲柄平衡力矩、減小耗能、增大沖程長(zhǎng)度、自重輕、無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)沖程長(zhǎng)度。適合各種類(lèi)型油井的采油。
文檔編號(hào)F04B47/02GK1107552SQ94101640
公開(kāi)日1995年8月30日 申請(qǐng)日期1994年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月24日
發(fā)明者嚴(yán)增壽, 嚴(yán)長(zhǎng)城 申請(qǐng)人:嚴(yán)增壽