專利名稱：鏈條式長沖程抽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬石油開采設備。
中國專利局公布了一種申請?zhí)枮?6102979的鏈條抽油機，其結(jié)構(gòu)由五部分組成(1)傳動部分包括電機、皮帶輪、減速器和聯(lián)軸器。
(2)換向部分包括主動鏈輪、上鏈輪、軌跡鏈條、主軸銷、特殊鏈節(jié)、滑塊和往返架等。
(3)平衡部分包括平衡鏈條、平衡鏈輪、平衡柱塞、平衡缸、儲能氣包、油泵和空氣壓縮機等。
(4)懸掛部分包括懸繩器、鋼絲繩和滑輪。
(5)機架包括底座、減速器底座和機架體。
它的傳動原理如下電動機通過皮帶傳動、減速器減速后，驅(qū)動主動鏈輪旋轉(zhuǎn)，軌跡鏈條就在垂直布置的主動鏈輪和上鏈輪之間運轉(zhuǎn)，在軌跡鏈條上有一個特殊鏈節(jié)，它通過主軸銷、滑塊帶動往返架。當軌跡鏈條作環(huán)形運動時，往返架便沿著軌道上下往復運動、往返架上端中點位置連有鋼絲繩，它通過滑輪后與懸繩器相連，懸繩器與抽油光桿相連。往返架的上、下垂直的往復運動就使光桿實現(xiàn)了上、下沖程。往返架下端中點位置連有一掛平衡鏈條，平衡鏈輪連接氣動平衡系統(tǒng)，以實現(xiàn)抽油機的平衡。這種抽油機具有長沖程、低沖次、效率高、負荷能力大、節(jié)能等優(yōu)點。但是，它結(jié)構(gòu)復雜系數(shù)高、往返架存在著垂直于軌跡鏈條傳動平面的翻倒力矩、氣平衡部分故障率高、聯(lián)軸器不能調(diào)心、換向沖擊大、負荷中心在機架外、穩(wěn)定性差、維修工作量大等問題，已影響到該機的生存和發(fā)展。
本發(fā)明的目的在于降低結(jié)構(gòu)復雜系數(shù)，提高可靠度。
本發(fā)明的另一目的是消除往返架在與軌跡鏈條傳動平面相垂直方向上的翻倒力矩，改善軌跡鏈條、導軌、滾輪受力狀況，消除往返架在該方向上的換向沖擊。
本發(fā)明的另一目的是提高平衡可靠性能和平衡效果。
本發(fā)明的另一目的是設計一種既能調(diào)心，又能減振的聯(lián)軸器。
本發(fā)明的另一目的是減小往返架與導軌間的換向沖擊。
本發(fā)明的另一目的是提高整機穩(wěn)定性能。
本發(fā)明的目的是這樣達到的在往返架上連有兩條懸索和兩條平衡柔索，懸索和平衡柔索的另一端分別與光桿連接件和配重連接件或氣平衡連接件相連;往返架體上具有懸索和平衡柔索的懸式連接臂;配重裝置設有緩沖機構(gòu);在往返架的四個角上設有導向緩沖裝置;在減速器與主動鏈輪之間裝有以彈性銷連接的齒輪式聯(lián)軸器;在機架的上端設有與機架相鉸的可水平旋轉(zhuǎn)0～180°的天車輪支架。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明鏈條式長沖程抽油機進行詳細說明附圖1是本發(fā)明鏈條式長沖程抽油機結(jié)構(gòu)圖。
附圖2是現(xiàn)有鏈條抽油機往返架受力分析圖。
附圖3是本發(fā)明往返架的受力分析圖。
附圖4是本發(fā)明配重筐結(jié)構(gòu)圖。
附圖5、6是本發(fā)明導向緩沖裝置結(jié)構(gòu)圖。
附圖7是本發(fā)明聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖。
附圖8是本發(fā)明光桿連接件結(jié)構(gòu)圖。
附圖9是本發(fā)明配重連接件結(jié)構(gòu)圖。
現(xiàn)有技術(shù)鏈條抽油機往返架受力分析如附圖2，在與軌跡鏈條傳動平面(或往返架)垂直的方向上，軌跡鏈條力P鍵與懸繩力P懸、平衡鏈條力P平和往返架自重Q往之間呈一懸臂，因而產(chǎn)生一翻倒力矩。該力矩使特殊鏈節(jié)附近軌跡鏈條的鏈板受一彎矩，造成軌跡鏈條頻繁斷脫。該力矩使往返架通過滾輪給導軌一側(cè)向力P軌側(cè)，且上、下沖程的P軌側(cè)方向相反，因而導軌側(cè)面磨損嚴重、換向沖擊大。
本發(fā)明的解決方案是如附圖1和附圖3所示，在往返架上設有懸式連接臂，該連接臂可以與往返架為一體，也可分體用連接件連為一體。往返架通過連接臂連著兩條懸索和兩條平衡柔索。兩懸索的另一端經(jīng)過天車輪、通過光桿連接件與光桿相連，從而實現(xiàn)抽油桿的上、下往復運動。當抽油機為配重平衡時，兩平衡柔索的另一端繞過固定在機架上的下、上定滑輪、通過配重連接件與配重筐相連，實現(xiàn)抽油機的配重平衡。當抽油機采用氣平衡時，兩平衡柔索的另一端也可繞過與倒置的氣動柱塞或氣動缸相連的動滑輪、通過氣平衡連接件與機架相連，從而實現(xiàn)抽油機的氣動平衡。兩條懸索和兩條平衡柔索與往返架的連接點均在軌跡鏈條組成的環(huán)形兩側(cè)，并且這四個連接點均在軌跡鏈條的傳動平面上。當考慮往返架的重量時，平衡柔索與往返架的連接點，也可在遠離往返架的方向上并與軌跡鏈條傳動平面稍偏離一定距離的平行平面上，這樣可消除往返架在垂直于軌跡鏈條傳動平面方向上的翻倒力矩使P軌側(cè)為零。從而達到改善整機受力狀況、提高軌跡鏈條壽命、減小換向沖擊和導軌磨損的目的。
現(xiàn)有技術(shù)鏈條抽油機，氣平衡系統(tǒng)故障率高、結(jié)構(gòu)復雜、維修工作量大、漏氣嚴重，所以常發(fā)生失平衡的現(xiàn)象。目前一些抽油機采用的配重平衡不能消除平衡重換向時的慣性負荷，造成換向沖擊大、平衡力不均勻，因而節(jié)能效果差。本發(fā)明的解決方案是如附圖4所示，采用具有緩沖機構(gòu)的配重平衡。配重裝置包括配重筐、配重塊和緩沖機構(gòu)。緩沖機構(gòu)由上阻擋器、下阻擋器、彈簧、壓板、上支撐件、下支撐件和導向器組成。彈簧裝于配重筐中的導向器上，也可直接裝在與配重筐一體的導向孔中。上、下壓板分別與上、下支撐件連為一體，并分別裝在彈簧的上方和下方。上、下阻擋器分別連接在機架的上、下部位，其連接位置可上、下調(diào)節(jié)。當配重筐向上運動至上部時，上支撐件被上阻擋器所阻擋后，配重筐繼續(xù)上行，上支撐件便通過上壓板壓縮彈簧，配重筐開始下行便又釋放彈簧。同理，當配重筐運動到下部時，下支撐件被下阻擋器所阻擋后，配重筐繼續(xù)下行，下支撐件便通過下壓板壓縮彈簧，從而實現(xiàn)配重的換向緩沖，消除了因配重換向慣性給平衡柔索的附加慣性負荷，使平衡柔索受力均勻，因而減速器輸出力矩也均勻，所以可節(jié)約能耗。該平衡裝置的緩沖機構(gòu)實現(xiàn)了配重平衡等效于氣平衡，且比氣平衡結(jié)構(gòu)簡單，可靠易修。
本發(fā)明也可采用氣動平衡，與往返架相連的兩條平衡柔索的另一端繞過與氣動柱塞或氣動缸相連的動滑輪，通過氣平衡連接件與機架相連，實現(xiàn)抽油機的氣動平衡。
為減小往返架換向時對導軌的沖擊，在往返架上設置了四個導向緩沖裝置。如附圖5，滾輪鉸接于滾輪支架上，滾輪支架的一端與往返架相鉸接，另一端與彈簧壓帽螺紋連接，彈簧壓帽內(nèi)頂面壓在通過支座或直接座于往返架上的彈簧上。附圖6是導向緩沖裝置的另一方案;滾輪支架的一端與往返架相鉸接，彈簧壓帽與往返架螺紋連接，將彈簧壓在滾輪支架上。當旋轉(zhuǎn)彈簧壓帽壓縮彈簧時，彈簧力通過支架使?jié)L輪靠在導軌上，因而，往返架的換向沖擊由彈簧吸收，不會直接傳于導軌上。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，彈簧更換方便。
附圖7是靠彈性銷連接的齒輪式聯(lián)軸器，它裝于減速器與主動鏈輪之間。減速器輸出力矩先后通過具有鼓形齒的左外齒軸套、左內(nèi)齒圈，左彈性銷、外套、右彈性銷、右內(nèi)齒圈傳給具有鼓形齒的右外齒軸套，從而實現(xiàn)兩軸的彈性連接及徑向和角向位移的調(diào)節(jié)。該聯(lián)軸器緩沖效果好、角向和徑向調(diào)節(jié)范圍大。
附圖8的光桿連接件由上、下滑輪、輪架、銷軸、轉(zhuǎn)換接頭、上、下柔性件和懸繩器組成。上、下滑輪通過銷軸連接在輪架上，上柔性件繞過上滑輪，兩端分別與轉(zhuǎn)換接頭相連，下柔性件繞過下滑輪，兩端與懸繩器相連。轉(zhuǎn)換接頭實現(xiàn)懸索與上柔性件繞行方向的轉(zhuǎn)換。該技術(shù)方案可消除兩懸索由于伸長量不同產(chǎn)生的受力不均的問題。當一根懸索斷脫時，方向轉(zhuǎn)換接頭被下滑輪和其上方的輪架連接件所阻擋，防止了因一根懸索斷脫后另一根也抽出而失去負荷造成的整機事故。
附圖9是配重連接件，它包括轉(zhuǎn)換接頭，柔性件、滑輪、支架、銷軸，滑輪通過銷軸鉸接于支架上，支架連接于配重筐上，柔性件繞過滑輪，兩端分別與轉(zhuǎn)換接頭相連，當其中一根平衡柔索斷脫時，滑輪和配重筐將轉(zhuǎn)換接頭卡住，從而防止任一根平衡柔索斷脫后造成的配重下落事故的發(fā)生氣平衡連接件與配重連接件不同的是支架與機架相連，其他結(jié)構(gòu)相同。
光桿連接件、配重連接件和氣平衡連接件的轉(zhuǎn)換接頭上端與懸索或平衡柔索相連，下端與柔性件相連，懸索、平衡柔索與柔性件的纏繞方向為0～180°。
光桿連接件、配重連接件和氣平衡連接件還可以是一連桿或連板轉(zhuǎn)換機構(gòu);它包括橫件，豎件和銷軸，豎件上端在橫件的中間鉸接點(中間鉸接點可為一個或多個)與橫件鉸接，下端與懸繩器或配重筐或機架相鉸接，橫件兩端與懸索或平衡柔索相鉸接。
機架上端伸出機架部分的天車輪支架，與機架鉸接。該支架可為整體式或分體式。當支架為一整體時，可向機架的一側(cè)水平旋轉(zhuǎn)0～180°，當支架為分體時，可分別向機架兩側(cè)水平旋轉(zhuǎn)0～180°。這樣可以為作業(yè)機提、下油管和抽油桿時，讓出更大的安全操作空間。
懸索、平衡柔索和柔性件為鏈條或膠帶。
本發(fā)明抽油機的結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)負荷中心在機架以內(nèi)，而且換向沖擊大幅度減小，所以整體穩(wěn)定性好。
本發(fā)明的鏈條式長沖程抽油機力系布局合理、懸點運動勻速、抽油效率高、耗能低、結(jié)構(gòu)簡單、維修工作量小。它適用于稠油、高凝油、深層油和叢式井的開采。
以下結(jié)合


具體實施例方式按照上述技術(shù)方案可設計一懸點負荷能力為140kN，沖程6m，采用配重平衡方式的鏈條式抽油機。
電動機1和減速器底座均與機架10的底座相連、減速器5裝于減速器底座上，主、從動鏈輪29、11、上、下平衡鏈輪12、13、33、34和上、下阻擋器23、32均固定于機架上。電動機1先后通過小膠帶輪2、膠帶3、大膠帶輪4、減速器5、聯(lián)軸器6驅(qū)動主動鏈輪29旋轉(zhuǎn)，從而在主、從動鏈輪29、11間形成一閉合軌跡的鏈傳動。與軌跡鏈條9的任一節(jié)相連的特殊鏈銷7插入能在往返架37的兩滑桿35上左右滑動的滑塊36，帶動往返架37沿軌道8、38上下往返運動。往返架37上部、軌跡鏈條9組成的環(huán)形兩側(cè)連著兩條對稱分布的懸索14、15，這兩條懸索與往返架37的連接點均在軌跡鏈條9的傳動平面上。兩懸索14、15分別經(jīng)過機架頂部的天車輪17、21和16、10、通過光桿連接件22與光桿24相連，從而實現(xiàn)懸點的上、下沖程。往返架37的下部、軌跡鏈條9組成的環(huán)形兩側(cè)連著兩條對稱分布的平衡柔索30、31，兩平衡柔索30、31與往返架37的連接點均在遠離往返架體的方向上與軌跡鏈條的傳動平面稍偏離一距離的平行平面上。兩平衡柔索的另一端分別先后經(jīng)過下、上定滑輪34、13、和33、12通過配重連接件25與配重筐27相連，實現(xiàn)抽油機的平衡。兩懸索14、15和兩平衡柔索30、31的纏繞方向均與軌跡鏈條9的傳動平面相垂直。
配重筐中裝有若干個配重塊43、彈簧42、上、下壓板41、44、上支撐件26和下支撐件28。一組或多組彈簧42裝于配重筐的導向孔中，彈簧的壓縮行程大于或等于主、從動鏈輪29、11的半徑，上下壓板41、44與上下支撐件26、28為一體，并分別裝在彈簧42的上方和下方。當配重筐27向上運動至距上極限位置為主、從動鏈輪29、11的半徑時，上支撐件26與上阻擋器23相接觸，配重筐27繼續(xù)上行，上支撐件便壓縮彈簧42，配重筐27到達上極限位置開始下行時，則釋放彈簧42。同理，配重筐27運行至下極限位置前后，下支撐件28與下阻擋器32相接觸，從而壓縮和釋放彈簧42。在機架10內(nèi)設有垂直布置的兩條限位導軌，它與配重筐間留有一定間隙，當配重筐上下運動且不擺動時與限位導軌不相接觸，反之，若配重筐擺動時便與限位導軌接觸，從而限制配重筐有較大擺動。
往返架37的上兩個角上設有附圖5的上導向緩沖裝置39;滾輪48鉸接于滾輪支架47上，滾輪支架47的一端與往返架37相鉸接，另一端與彈簧壓帽45螺紋連接，彈簧壓帽45內(nèi)頂面壓在座于往返架37體內(nèi)的彈簧46上。往返架37下方的兩個角上設有附圖6所示的下導向緩沖裝置40;滾輪48、支架51和往返架37的連接同上導向緩沖裝置39，所不同的是彈簧50裝于往返架的通孔中，下端座在滾輪支架51的另一端上，上端與彈簧壓帽49內(nèi)頂面接觸，彈簧壓帽49與往返架37為外螺紋連接。
彈性調(diào)心聯(lián)軸器6的外齒軸套52套在減速器輸出軸上，其外齒與左內(nèi)齒圈53的內(nèi)齒相嚙合，左右彈性銷55、58裝在左右內(nèi)齒圈53、59分別和外套56所形成的通孔中，右內(nèi)齒圈59的內(nèi)齒與右外齒軸套60的外齒相嚙合，右外齒軸套60套在主動鏈輪軸上。左右擋板54、57固定在外套56的兩端，用于防止彈性銷55、58脫出。
如附圖8，與兩懸索相連的光桿連接件22的上柔性件65繞過上滑輪67、68，兩端分別與轉(zhuǎn)換接頭66、69相連。下柔性件62繞過下滑輪63，兩端與懸繩器61相連，懸繩器61與光桿24相連，轉(zhuǎn)換接頭66、69使懸索14、15與柔性件65的纏繞方向相垂直地連在一起。
附圖9為配重連接件25滑輪71、75通過銷軸連接于支架70、76上，支架70、76連接于配重筐27上，柔性件72繞過滑輪71、76，兩端與轉(zhuǎn)換接頭73、74相連。轉(zhuǎn)換接頭73、74使平衡柔索30、31和柔性件72纏繞方向相垂直地連在一起。
光桿24的正上方設有伸出機架10的兩個天車輪支架18、19，每個支架上裝一個天車輪20或21，每個支架兩側(cè)均與機架10相鉸接。當油井作業(yè)時，將每個支架內(nèi)側(cè)的鉸接軸抽出，繞外側(cè)鉸接軸分別向機架兩側(cè)水平旋轉(zhuǎn)90°～180°。
懸索14、15、平衡柔索30、31和柔性件65、62、72均采用套筒滾子鏈條或板式鏈條。
本發(fā)明鏈條式長沖程抽油機可廣泛應用于各種抽油井上，尤其在深抽、大排量、稠油開采井上最能發(fā)揮其優(yōu)越性。它的特點還在于比同型游梁抽油機省電30%以上，節(jié)約鋼材60%，同時還具有重量輕，運輸方便，占地面積小等特點，是一種新式節(jié)能型采油設備。
權(quán)利要求
1.一種鏈條式長沖程抽油機，包括傳動系統(tǒng)、換向系統(tǒng)、平衡系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和機架，其特征在于a、往返架上連有兩條懸索和兩條平衡柔索，懸索和平衡柔索的另一端分別與光桿連接件和配重連接件或氣平衡連接件相連；b、往返架體上具有連接懸索和平衡柔索的懸式連接臂；c、配重裝置設有緩沖機構(gòu)，包括彈簧、上、下壓板、上、下支撐件、導向器和上、下阻擋器；d、減速器與主動鏈輪之間的聯(lián)軸器為以彈性銷連接的齒輪式結(jié)構(gòu)；e、往返架上設有導向緩沖裝置，它由滾輪、滾輪支架、彈簧、彈簧壓帽和彈簧支座組成；f、機架上端設有與機架相鉸接的、可水平旋轉(zhuǎn)0～180°的天車輪支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于兩條懸索的一端連接于往返架的懸式連接臂上，并處在軌跡鏈條組成的環(huán)形兩側(cè)，另一端繞過天車輪與光桿連接件相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于兩條平衡柔索一端連接于往返架的懸式連接臂上，并處在軌跡鏈條組成的環(huán)形兩側(cè)，另一端繞過下、上定滑輪與配重連接件相連或繞過與氣平衡系統(tǒng)相連的動滑輪并通過氣平衡連接件與機架相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的抽油機，其特征在于往返架的懸式連接臂與往返架為一體或用連接件連為一體，與懸索和平衡柔索的連接點在偏離軌跡鏈條的傳動平面一距離的平行平面上或在軌跡鏈條的傳動平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機其特征在于所說的緩沖機構(gòu)其導向器裝有彈簧，并裝于配重筐中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于所說的緩沖機構(gòu)的上、下支撐件與上、下壓板連為一體，其壓板分別裝在彈簧的上方和下方，在配重筐上、下運行時與上、下阻擋器相接觸，并能與配重筐發(fā)生相對運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的抽油機，其特征在于緩沖機構(gòu)的上、下阻擋器分別連接于機架的上、下部位，其連接位置可以調(diào)節(jié)，并在配重筐運行至上、下部時，分別與上、下支撐件相接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于導向緩沖裝置的滾輪鉸接于滾輪支架上，滾輪支架的一端與往返架體相鉸接，另一端可與彈簧壓帽螺紋連接，彈簧壓帽將彈簧壓在往返架體上，彈簧壓帽也可與往返架螺紋連接，將彈簧壓在滾輪支架上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于光桿連接件由上、下滑輪、輪架、銷軸、轉(zhuǎn)換接頭、上、下柔性件和懸繩器組成，上、下滑輪通過銷軸連接在輪架上，上柔性件與轉(zhuǎn)換接頭相連，下柔性件與懸繩器相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于配重連接件包括轉(zhuǎn)換接頭、柔性件、滑輪、支架、銷軸，滑輪與支架鉸接，支架與配重筐相連，柔性件繞過滑輪與轉(zhuǎn)換接頭相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于氣平衡連接件包括滑輪、支架、轉(zhuǎn)換接頭、柔性件和銷軸，滑輪通過銷軸與支架鉸接，支架與機架相連，其位置上下可調(diào)，柔性件繞過滑輪與轉(zhuǎn)換接頭相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或9或10所述的抽油機，其特征在于所說的轉(zhuǎn)換接頭上端與懸索或平衡柔索相連，下端與柔性件相連，懸索、平衡柔索與柔性件的纏繞方向為0～180°。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的油機，其特征在于聯(lián)軸器的內(nèi)齒圈和外套之間裝有彈性銷。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于天車輪前支架裝在機架上端，并與機架鉸接，可向機架的一側(cè)或兩側(cè)水平旋轉(zhuǎn)0～180°。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油機，其特征在于所說的光桿連接件、配重連接件和氣平衡連接件也可是連桿或連板轉(zhuǎn)換機構(gòu)，它包括橫件、豎件和銷軸，橫件上設有鉸接點、豎件上端在橫件中間鉸接點與橫件相鉸接，下端與懸繩器或配重筐或機架相連，橫件兩端與懸索或平衡柔索相鉸接。
全文摘要
本發(fā)明屬石油開采設備，是繼現(xiàn)有鏈條抽油機之后的新一代鏈條式長沖程抽油機。本發(fā)明采用了雙懸索、雙平衡柔索和無慣性負荷的配重平衡結(jié)構(gòu)，設有導向緩沖裝置和緩沖調(diào)心聯(lián)軸器。使本抽油機具有力系布置更加巧妙、結(jié)構(gòu)更趨合理、復雜系數(shù)降低、更可靠耐用、節(jié)能效果顯著等特點，在稠油、高凝油、深層油和叢式井開采生產(chǎn)中具有獨特的優(yōu)勢。
文檔編號F04B47/02GK1081236SQ92106598
公開日1994年1月26日 申請日期1992年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月5日
發(fā)明者石超英, 宋開利, 李新華, 高廣啟, 楊娟華, 曾慶坤 申請人:勝利石油管理局采油工藝研究院