一種具有雙重制動(dòng)和配重防墜落功能的長沖程直驅(qū)抽油機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田采油設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種具有雙重制動(dòng)和配重防墜落功能的長沖程直驅(qū)抽油機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田開發(fā)時(shí)間的增長，地層壓力逐漸降低，以游梁式抽油機(jī)為主的人工舉升占據(jù)主導(dǎo)地位。電機(jī)通過二級(jí)硬齒面減速器減速，驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)完成上下沖程工作。限于傳動(dòng)路徑長、曲柄連桿機(jī)構(gòu)效率低等原因，游梁式抽油機(jī)的耗能多，體積較大。
[0003]近幾年，工程技術(shù)人員開發(fā)了不同類型的塔式抽油機(jī)?！锻廪D(zhuǎn)子永磁電機(jī)叢式井抽油機(jī)》(公開號(hào)CN202707001U)、《塔式抽油機(jī)用電機(jī)及其塔式抽油機(jī)》(公開號(hào)CN101719702)《超低速大扭矩異形電機(jī)拖動(dòng)塔架式高效低耗智能抽油機(jī)》(公開號(hào)CN1840904B)均需要采用特制的電機(jī)，存在標(biāo)準(zhǔn)配件少、成本高、更換維修困難等不足；《一種塔式數(shù)字抽油機(jī)》(公開號(hào)CN2511789Y)采用普通異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)硬齒面減速器減速后帶動(dòng)卷筒的形式，頂部結(jié)構(gòu)尺寸和重量大。同時(shí)，上述抽油機(jī)沒有輔助制動(dòng)機(jī)構(gòu)和配重防墜落機(jī)構(gòu)，安全性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有塔式抽油機(jī)的不足，本發(fā)明提出了一種新型的具有雙重制動(dòng)和配重防墜落功能的長沖程直驅(qū)抽油機(jī)。
[0005]本發(fā)明的工作原理:本發(fā)明長沖程直驅(qū)抽油機(jī)采用塔式結(jié)構(gòu)，頂端的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)大卷筒。固定纏繞在大卷筒上的井口皮帶連接光桿，反方向固定纏繞在大卷筒上的配重皮帶連接配重，光桿載荷和配重之間為天平式平衡。機(jī)架頂端和底端的行程開關(guān)測試配重的運(yùn)行位置信號(hào)，控制系統(tǒng)根據(jù)位置信號(hào)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)上下沖程的轉(zhuǎn)換。采取電機(jī)內(nèi)置制動(dòng)和電液制動(dòng)的雙重制動(dòng)方式，提高了制動(dòng)的有效性。同時(shí)，配重箱具有防墜落機(jī)構(gòu)，防止皮帶斷脫引起配重自由落體。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
包括底座以及其上豎向設(shè)置的支架，所述支架的頂端安裝動(dòng)力裝置，所述支架的內(nèi)部安裝可沿其上下往復(fù)移動(dòng)的配重箱，所述動(dòng)力裝置包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及由其驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的卷筒，所述卷筒上正方向固定纏繞井口皮帶、反方向固定纏繞配重皮帶，所述配重皮帶的下端連接配重箱；所述動(dòng)力裝置上設(shè)有制動(dòng)裝置；
所述配重箱為防墜落配重箱，其包括箱體以及自上而下貫穿箱體的承重拉桿，所述承重拉桿的上端與配重皮帶連接、下端的左右兩側(cè)對(duì)稱安裝齒條或者加工為齒條結(jié)構(gòu)；所述箱體內(nèi)固定彈簧筒，所述承重拉桿中間段加工一凸臺(tái)，所述彈簧筒內(nèi)設(shè)有壓緊彈簧且壓緊彈簧套裝在承重拉桿中部，所述壓緊彈簧的下端與所述凸臺(tái)抵靠、上端與彈簧筒抵靠；所述箱體的底部對(duì)稱安裝兩個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)，每個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)的包括傳動(dòng)輪、擺桿、拉桿以及耳座；其中所述耳座包括并列固定在箱體底部的內(nèi)、外耳座，二者構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)的上水平邊；所述傳動(dòng)輪包括帶有中心轉(zhuǎn)動(dòng)孔的齒輪部分以及位于其外周邊緣的擺動(dòng)孔，所述傳動(dòng)輪通過中心轉(zhuǎn)動(dòng)孔與所述內(nèi)耳座鉸接而構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)的一個(gè)斜邊，所述擺桿的上端與外耳座鉸接而構(gòu)成行四邊形機(jī)構(gòu)的另一個(gè)斜邊；所述拉桿的兩端分別與擺桿的下端、傳動(dòng)輪的擺動(dòng)孔連接而構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)的下水平邊；
所述箱體的兩側(cè)對(duì)稱安裝制動(dòng)件，所述制動(dòng)件包括帶有中心孔和外周邊緣外孔的制動(dòng)塊，所述中心孔與箱體的側(cè)面鉸接，所述外孔與所述拉桿的外端部鉸接；所述制動(dòng)塊上設(shè)有與所述機(jī)架的內(nèi)表面對(duì)應(yīng)的制動(dòng)摩擦面，且所述制動(dòng)摩擦面與機(jī)架內(nèi)表面接觸時(shí)，二者能夠形成摩擦配合；
所述承重拉桿下端通過兩側(cè)的齒條分別與兩個(gè)平行四邊形內(nèi)側(cè)的傳動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)嚙合配合；即將齒條豎直移動(dòng)轉(zhuǎn)換為連桿的橫向移動(dòng)。
[0007]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)以及與其傳動(dòng)連接的減速器，所述制動(dòng)裝置包括電機(jī)的內(nèi)置制動(dòng)器以及用于卷筒軸制動(dòng)的電液制動(dòng)器。比如電機(jī)選擇帶有內(nèi)制動(dòng)器的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，其為工業(yè)通用產(chǎn)品，如起重變頻電機(jī)等；當(dāng)電源斷電時(shí)，內(nèi)置制動(dòng)器及時(shí)制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)基本技術(shù)要求符合GB755標(biāo)準(zhǔn)的要求，為工業(yè)通用的產(chǎn)品。所述的電液制動(dòng)器以及與其配合的制動(dòng)盤、制動(dòng)輪均為通用的工業(yè)產(chǎn)品，電液制動(dòng)器為一種能夠?qū)㈦娔苤苯愚D(zhuǎn)換為單方向的推力的部件，可以在《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中選擇相關(guān)的型號(hào)。
[0008]上述方案進(jìn)一步優(yōu)選為:
優(yōu)選的，所述減速器為設(shè)置于卷筒內(nèi)部的內(nèi)置式減速器，所述內(nèi)置式減速器的輸入端和輸出端同軸，其中所述電機(jī)的輸入軸與內(nèi)置式減速器的輸入端連接，所述內(nèi)置式減速器的輸出端與卷筒連接。
[0009]優(yōu)選的，所述卷筒內(nèi)部沿軸向依次固定內(nèi)法蘭盤、支撐板，所述內(nèi)置式減速器包括相對(duì)靜止的輸入端殼體以及相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出端殼體，所述輸入端殼體內(nèi)安裝輸入軸，且所述輸入軸一端傳動(dòng)連接電機(jī)輸出軸、另一端傳動(dòng)連接所述輸出端殼體；所述輸入端殼體外依次固定有電機(jī)連接法蘭、支架連接法蘭，且所述輸入端殼體通過電機(jī)連接法蘭與電機(jī)殼體法蘭配合連接、通過支架連接法蘭與固定在機(jī)架頂部的支架法蘭配合連接；所述輸出端殼體外固定輸出端連接法蘭，且所述輸出端殼體通過輸出端連接法蘭與所述卷筒內(nèi)部的內(nèi)法蘭盤法蘭配合連接；所述支撐板上固定卷筒軸，所述卷筒軸的另一端向外側(cè)延伸并通過軸承安裝在機(jī)架頂部的軸承座上。
[0010]優(yōu)選的，所述制動(dòng)件為異形制動(dòng)件，其外形為以中心孔為圓心的部分圓形和部分偏心圓組成的漸開線形式；所述異形制動(dòng)件的制動(dòng)摩擦面上加工有連續(xù)的凹槽。
[0011]優(yōu)選的，所述機(jī)架內(nèi)側(cè)中心對(duì)稱布置導(dǎo)向管，用于機(jī)架內(nèi)配重箱上下運(yùn)行過程中的導(dǎo)向，所述配重箱箱體的側(cè)面安裝有多個(gè)導(dǎo)向輪。為減少配重箱導(dǎo)向輪對(duì)導(dǎo)向架的水平壓力，導(dǎo)向卷筒纏繞皮帶后的圓周切線與導(dǎo)向管的中心線對(duì)齊。
[0012]優(yōu)選的，所述動(dòng)力裝置均固定在動(dòng)力裝置底板上，所述動(dòng)力裝置底板通過螺栓與機(jī)架的頂板連接；所述動(dòng)力裝置底板為“ U ”形，所述機(jī)架的頂板為“ 口 ”形，為安裝操作留出空間。即“U”形動(dòng)力裝置底板安裝到“口”形機(jī)架頂板時(shí)，操作人員可以站在機(jī)座底板對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行操作。
[0013]優(yōu)選的，所述卷筒包括前后并列布置的導(dǎo)向卷筒與大卷筒；所述井口皮帶的一端固定纏繞在大卷筒上，然后繞過導(dǎo)向卷筒后連接井口懸繩器。即因?yàn)樯蠜_程過程中，井口皮帶纏繞的層數(shù)逐漸增多，皮帶外緣的圓周直徑逐漸變大，沿外圓垂直方向的切線逐漸偏離井口光桿位置。為使得井口皮帶始終對(duì)準(zhǔn)井口，在大卷筒外側(cè)并列安裝導(dǎo)向卷筒。
[0014]優(yōu)選的，內(nèi)置式減速器輸出端與筒狀殼體合為一體，比如可以選擇為行星齒輪減速器、擺線針輪減速器等；進(jìn)一步優(yōu)選，所述減速器為行星齒輪減速器，且所述行星齒輪減速器的太陽輪套裝在所述輸入軸上，所述輸出端殼體內(nèi)部設(shè)有內(nèi)齒圈且通過行星輪與所述太陽輪傳動(dòng)連接。
[0015]優(yōu)選的，所述內(nèi)法蘭盤和支撐板上分別加工散熱孔，所述支撐板外側(cè)設(shè)有多個(gè)沿軸向呈斜向布置的筋板。
[0016]優(yōu)選的，所述防墜落配重箱下部連接普通配重箱，所述防墜落配重箱和普通配重箱均盛放有配重塊。
[0017]優(yōu)選的，所述底座由鉸鏈連接的前底座與后底座組成，所述機(jī)架固定在前底座上，所述機(jī)架側(cè)面上分別設(shè)有梯子和用于機(jī)架內(nèi)的配重塊移入和移出的可開關(guān)的門，梯子作為動(dòng)力裝置安裝維護(hù)的上下通道；由于動(dòng)力裝置的重心較為靠前，因此在機(jī)架和后底座之間安裝長度可調(diào)的斜撐，用于拉緊機(jī)架，增強(qiáng)機(jī)架的剛度及防止抽油過程中出現(xiàn)傾覆。
[0018]本發(fā)明的制動(dòng)過程如下:
抽油機(jī)正常工作時(shí)，電機(jī)內(nèi)的制動(dòng)器和卷筒軸的電液制動(dòng)器的制動(dòng)塊張開，與制動(dòng)盤或者制動(dòng)輪保持間隙，不產(chǎn)生制動(dòng)作用。
[0019]人為停機(jī)。當(dāng)進(jìn)行抽油機(jī)調(diào)試維護(hù)、修井作業(yè)等，需要安全停機(jī)，并保證在停機(jī)期間光桿、配重靜止不動(dòng)。調(diào)試狀態(tài)下，當(dāng)關(guān)掉動(dòng)力電源，電機(jī)內(nèi)的制動(dòng)器自動(dòng)閉合，壓緊電機(jī)尾軸制動(dòng)盤。同時(shí)，滾筒軸處的電液制動(dòng)器閉合，抽油機(jī)頂部的兩個(gè)制動(dòng)器同時(shí)制動(dòng)，以提高制動(dòng)的時(shí)效性。
[0020]斷電停機(jī)。當(dāng)供電網(wǎng)出現(xiàn)故障斷電時(shí)，運(yùn)行中的抽油機(jī)會(huì)突然停止，工作人員無法及時(shí)操作制動(dòng)開關(guān)。此時(shí)，電機(jī)內(nèi)的制動(dòng)器會(huì)及時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)作用。同時(shí)，卷筒軸上的電液制動(dòng)器自動(dòng)閉合，對(duì)尾端的制動(dòng)盤或者制動(dòng)輪產(chǎn)生作用。在電機(jī)內(nèi)制動(dòng)器和卷筒軸上的電液制動(dòng)器雙重制動(dòng)作用下，光桿和配重塊停止運(yùn)動(dòng)。
[0021]本發(fā)明的防墜落過程如下:
抽油機(jī)正常工作時(shí)，配重箱通過承重拉桿與配重皮帶相連接，彈簧處于壓縮狀態(tài)，制動(dòng)塊與機(jī)架間保持一定間隙。
[0022]配重皮帶斷開。當(dāng)配重皮帶斷裂、銷軸脫落或者緊固處松脫，在彈簧彈力作用下，承重拉桿下移。下移的齒條推動(dòng)傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿沿水平方向外移。外移的連桿推動(dòng)異形制動(dòng)件繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，異形制動(dòng)件壓緊在機(jī)架上，開始產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力，配重箱的下滑速度開始減慢。配重箱下滑過程中，由于異形制動(dòng)件偏心外緣與機(jī)架摩擦，異形制動(dòng)件繼續(xù)繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)塊邊緣沿水平外移，制動(dòng)力逐漸增大，配重箱下滑速度逐漸減慢，直到配重箱停止下滑。避免配重箱產(chǎn)生自由落體運(yùn)動(dòng)，砸傷機(jī)架的前底座和水泥基礎(chǔ)。
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