專利名稱：一種程控往復(fù)式抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于驅(qū)動機(jī)構(gòu)位于地面且專用油礦采油用的抽油機(jī)，更具體地說是一種程控往復(fù)式抽油機(jī)。
抽油機(jī)是開采石油中的主要設(shè)備，目前國內(nèi)外各油田使用的抽油機(jī)普遍是游梁式抽油機(jī)或者是一些改進(jìn)型的游梁式抽油機(jī)。游梁式抽油機(jī)是采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為動力轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，其轉(zhuǎn)換傳遞曲線近似正弦曲線，在一個(gè)做功周期內(nèi)有效功P=≈0.637Pmax即曲柄連桿的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率僅為63.7％，游梁式抽油機(jī)采用曲柄加重塊的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)方式，而負(fù)載是上下往復(fù)運(yùn)動，因此從理論上講負(fù)載平衡度不會高于64％，加上二次平衡也不會高于75％，而作為動力和功率主要傳遞環(huán)節(jié)的減速箱承受著較大的脈動扭矩的作用，現(xiàn)場使用經(jīng)常發(fā)生較嚴(yán)重的事故；由于游梁式抽油機(jī)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，因此增大沖程到7米以上幾乎是不可能的，在整個(gè)上、下沖程中存在交變載荷，對抽油桿乃至整個(gè)抽油機(jī)都造成疲勞損傷，而且游梁抽油機(jī)也無法實(shí)現(xiàn)大沖程、小沖次操作，因此對提高采油率是不利的；此外這種抽油機(jī)設(shè)備大，能耗高，制造成本也比較高。
為了改進(jìn)游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)存在的問題，國內(nèi)外研制出較多的無游梁抽油機(jī)。例如專利號為90208605.7、92219276.6、93218032.9、93230853.8公開的鏈條式抽油機(jī)，采用鏈條作為動力傳遞元件，鏈條的失效和多邊形效應(yīng)限制傳遞速度的提高，而且鏈條的壽命據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，僅為15000小時(shí)。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的一些缺點(diǎn)，發(fā)展了一種具有節(jié)能高效，運(yùn)行可靠且應(yīng)用電子技術(shù)的程控往復(fù)式抽油機(jī)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的主要技術(shù)方案采用由齒輪傳動和調(diào)速換向電力控制組成的機(jī)電一體化的結(jié)構(gòu)形式。具體結(jié)構(gòu)和技術(shù)原理通過可以設(shè)定沖程和沖次基準(zhǔn)值的調(diào)速換向電控箱輸出一定頻率的電壓和控制信號供給與之相連接的電動機(jī)和剎車裝置，電動機(jī)的轉(zhuǎn)動經(jīng)V型聯(lián)組帶傳給減速箱輸入端，在減速箱的兩個(gè)輸出軸上安裝的四個(gè)齒輪與齒條軌道實(shí)現(xiàn)共軛嚙合。在調(diào)速換向電控箱控制下，安裝在換向架上的電動機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及平穩(wěn)換向就帶動減速箱的驅(qū)動齒輪與齒條軌道上下往復(fù)的嚙合傳動，從而帶動換向架上下往復(fù)直線運(yùn)動，上下往復(fù)運(yùn)動的行程可在1-12米內(nèi)任意調(diào)整，換向架通過與之連接的且跨過天車導(dǎo)向輪的懸掛油井載荷帶與井下抽油裝置相連，因此也隨之帶動井下抽油泵上下往復(fù)抽油運(yùn)動。
所述的調(diào)速換向控制箱是采用電梯上使用的包括牌號為PWP/VVVQ18-37P的調(diào)速換向控制板的線路結(jié)構(gòu)，它是以改變供電頻率、電壓大小及相位來調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速，改變電動機(jī)轉(zhuǎn)向、無沖擊起動和無慣性剎車。
所述的齒條軌道采用多段齒條相接結(jié)構(gòu)形式或采用銷軸沿直線等距插入整體軌道形成銷齒軌道，這種形式易安裝，易維護(hù)，易實(shí)現(xiàn)12米以上的沖程，沖次線速度最大可達(dá)10米/秒以上。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)1、由于采用齒輪傳動技術(shù)，充分利用齒輪傳動精密高、速度范圍廣、經(jīng)久耐用且制造成本低的特點(diǎn)，使整機(jī)壽命長，運(yùn)行平穩(wěn)，上下往復(fù)運(yùn)動大部分行程都是勻速直線運(yùn)動，動態(tài)載荷為0。
2、由于采用調(diào)速換向電控箱控制電動機(jī)的無沖擊起動與無慣性剎車，使得換向架上下往復(fù)運(yùn)動就像乘坐電梯一樣的平穩(wěn)，消除抽油桿、抽油泵交變疲勞損傷，也延長了整個(gè)設(shè)備的使用壽命。
3、采用精確砝碼平衡方式，設(shè)置配重塊，抽油機(jī)中的電動機(jī)、減速箱等動力部件也都作為負(fù)載的平衡重，使平衡度達(dá)97％以上。
4、本發(fā)明的整機(jī)外型尺寸主要由減速箱的輪廓尺寸決定，整機(jī)外框架可以做到占地面積1.5平方米，由于整機(jī)體積小，重量輕，因此可節(jié)約鋼材1/3-1/2。
5、本發(fā)明的減速箱輸出驅(qū)動齒輪半徑僅為游梁式抽油機(jī)曲柄長度的1/10-1/7，而且負(fù)載平衡度提高30％，因此使減速箱峰值扭矩減小10倍以上，脈動極小。
6、本發(fā)明由于采用機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)形式，起動、剎車都很平穩(wěn)，傳動元件摩擦副少，減速箱扭矩小，平衡度高，使得電動機(jī)的裝機(jī)容量和銅、鐵損失都減少，系統(tǒng)節(jié)電達(dá)30-50％。
7、本發(fā)明由于采用電子技術(shù)，可以在最大范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)沖程和沖次的基準(zhǔn)值，對于提高油田采油率非常有利，采用本發(fā)明的抽油機(jī)采油率可提高30-50％。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的特點(diǎn)。



圖1為本發(fā)明主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
由
圖1-圖3所示，本發(fā)明是由油桿懸掛器1、懸掛油井載荷帶2、天車導(dǎo)向輪3、天車導(dǎo)向輪支座4、操作臺及護(hù)欄5、整機(jī)外框架6、齒條軌道7、限位軌道8、電動機(jī)9、電動機(jī)皮帶輪10、減速箱輸入皮帶輪11、剎車裝置及剎車輪12、減速箱輸出軸13、齒輪14、限位滾輪15、軌道基座16、換向架17、減速箱18、傳動機(jī)構(gòu)配重塊19、調(diào)速換向電控箱20、外框架斜拉梁21、整機(jī)底座22、軌道潤滑油池23、V型聯(lián)組帶24所構(gòu)成。
所述的油桿懸掛器1與懸掛油井載荷帶2相連，載荷帶2跨過天車導(dǎo)向輪3與換向架17相連，換向架17通過螺栓桿與減速箱18連接；圖3所示的調(diào)速換向電控箱20將電力供給與之連接的電動機(jī)9和圖2所示的剎車裝置12，電動機(jī)經(jīng)V型聯(lián)組帶24與圖3所示的輸入皮帶輪11聯(lián)接，以使電動機(jī)9的轉(zhuǎn)動傳給減速箱18，經(jīng)降速增矩后由圖2所示的減速箱輸出軸13上安裝的齒輪14與固定在整機(jī)外框架6上的齒條軌道7的嚙合傳動，使電動機(jī)9的轉(zhuǎn)動變成直線運(yùn)動，在減速箱輸出軸13同時(shí)安裝的限位滾輪15在與固定在外框架6的限位軌道8(見圖2)上滾動，以限制整個(gè)減速箱18與換向架17橫向移動，同時(shí)保證齒輪14與齒條軌道7的正確嚙合，圖3所示的傳動機(jī)構(gòu)配重塊19裝在換向架17的底部，用于調(diào)整負(fù)載的平衡度，實(shí)現(xiàn)精確平衡；圖3所示天車導(dǎo)向輪3利用導(dǎo)向輪支座4固定在外框架6的頂部；外框架6與整機(jī)底座22緊固并與抽油機(jī)基礎(chǔ)相固定；外框架斜拉梁21用于保護(hù)外框架6的穩(wěn)定性，軌道潤滑油池23保證齒輪14與齒條軌道7嚙合潤滑以及限位滾輪15與限位軌道8的滾動潤滑。
圖1和圖3所示的26為光桿，25為井口。
所述的整機(jī)外框架6是由金屬材料經(jīng)鉚焊形成的結(jié)構(gòu)，用于整機(jī)載重支承和密封。
所述的天車導(dǎo)向輪3是滾筒式圓柱輪。
所述的限位軌道可以由包括輕軌、方口鋼、工字鋼、圓管鋼形狀。
所述的減速箱18為四齒輪驅(qū)動型減速箱即一個(gè)輸入軸、兩個(gè)對稱輸出軸以及兩個(gè)輸出軸兩端安裝有四個(gè)齒輪或是雙齒輪驅(qū)動型減速箱即單輸入軸和單輸出軸兩端各安裝一個(gè)齒輪。
所述的剎車裝置12采用通常的電磁剎車。
所述的齒輪14和限位滾輪15安裝在同軸上。
本發(fā)明抽油機(jī)的工作過程動力電源輸入到調(diào)速換向電控箱20，根據(jù)所設(shè)定沖程和沖次的基準(zhǔn)值，由調(diào)速換向電控箱20輸出一定頻率的電壓和控制信號到安裝在換向架17上的電動機(jī)9和驅(qū)動減速箱18，控制電動機(jī)9正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及平穩(wěn)換向，帶動減速箱18的四個(gè)驅(qū)動齒輪14與齒條軌道7上下往復(fù)嚙合傳動，從而變成換向架9的上下往復(fù)運(yùn)動，最后通過與跨過天車導(dǎo)向輪3的懸掛油井載荷帶2相連的井下抽油裝置實(shí)現(xiàn)抽油泵的往復(fù)運(yùn)動。
權(quán)利要求1.一種程控往復(fù)式抽油機(jī)，包括油桿懸掛器、懸掛油井載荷帶、天車導(dǎo)向輪、天車導(dǎo)向支架、操作臺及護(hù)欄、整機(jī)外框架、電動機(jī)、減速箱、剎車裝置、軌道潤滑油池、整機(jī)底座，其特征在于油桿懸掛器與懸掛油井載荷帶相連，載荷帶跨過天車導(dǎo)向輪與換向架相連，換向架通過螺栓與減速箱連接；調(diào)速換向電控箱通過線路與電動機(jī)和剎車裝置相連，電動機(jī)經(jīng)V型聯(lián)組帶與減速箱輸入皮帶輪相連接，再通過減速箱輸出軸上安裝的齒輪與固定在外框架上的齒條軌道嚙合傳動，在減速箱輸出軸上同時(shí)安裝有限位滾輪，用于調(diào)整負(fù)載平衡度的傳動機(jī)構(gòu)配重塊安裝在換向架的底部，天車導(dǎo)向輪利用導(dǎo)向輪支座固定在外框架的頂部，外框架與整機(jī)底座緊固并與抽油機(jī)基礎(chǔ)相固定。
2.按照權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)，其特征在于所述齒條軌道采用多段齒條相接的結(jié)構(gòu)形式或采用銷軸沿直線等距插入整體軌道形成銷齒軌道。
3.按照權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)，其特征在于所述的天車導(dǎo)向輪是滾筒式圓柱輪。
4.按照權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)，其特征在于所述的限位軌道由包括輕軌、方口鋼、工字網(wǎng)、圓管鋼形狀制成。
5.按照權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)，其特征在于所述的減速箱具有一個(gè)輸入軸、兩個(gè)對稱輸出軸以及兩個(gè)輸出軸兩端安裝有四個(gè)齒輪，形成四齒輪驅(qū)動型減速箱或是單輸入軸、單輸出軸兩端各安裝一個(gè)齒輪，形成雙齒輪驅(qū)動型減速箱。
6.按照權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)，其特征在于所述的調(diào)速換向控制箱選用電梯上使用的包括牌號PWP/VVVG18-37P在內(nèi)的調(diào)速換向控制板的線路結(jié)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求1所述的抽油機(jī)，其特征在于所述的齒輪與限位滾輪安裝在同軸上。
專利摘要一種程控往復(fù)式抽油機(jī),包括油桿懸掛器,懸掛油井載荷帶,天車導(dǎo)向輪,整機(jī)外框架電動機(jī),減速箱,整機(jī)底座。其特點(diǎn)是由調(diào)速換向電控箱將電力供給與之相連的電動機(jī)和剎車裝置,電動機(jī)經(jīng)V型聯(lián)組帶與減速箱輸入皮帶輪相連,使電動機(jī)的轉(zhuǎn)動傳給減速箱,再通過齒輪與齒條軌道上下往復(fù)嚙合傳動,從而帶動換向架以及與之相連的跨過天車導(dǎo)向輪的懸掛油井載荷帶和井下抽油機(jī)上下往復(fù)抽油?？晒?jié)約鋼材1/3—1/2,節(jié)電30—50%,是一種理想的機(jī)型。
文檔編號F04B47/00GK2348140SQ9820285
公開日1999年11月10日 申請日期1998年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月2日
發(fā)明者夏海波 申請人:夏海波