專利名稱：電機下置的無齒輪對重曳引式抽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于油田采油機械技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種曳引式抽油機，特別是一種具有 低沖次、長沖程的電機下置的無齒輪對重曳引式抽油機。
背景技術(shù)：
目前，油田普遍采用的抽油機主要是游梁式抽油機，它由驢頭、游梁、支架、減速 箱、搖臂、連桿、機座、電機、控制柜等機構(gòu)組成。其工作原理是電動機通過皮帶將動 力傳給減速機，減速機帶動搖臂，驅(qū)動游梁繞定點上下擺動，實現(xiàn)抽油桿的垂直往復(fù)運 動。然而由于采用帶有減速機的傳動裝置，所以使得這種游梁式抽油機不僅存在傳動效 率低，耗能多，裝置占用面積較大的缺陷，而且需要對整個減速機構(gòu)定期潤滑維護，從 而增加了采油成本。
由于游梁式抽油機存在上述種種弊端，所以對曳引式抽油機的使用越來越受到人們 的重視?，F(xiàn)有曳引式抽油機主要分為有齒輪曳引式抽油機和無齒輪曳引式抽油機。有齒 輪曳引式抽油機，雖然占地面積較小，節(jié)省了材料，但仍屬有齒輪傳動，還存在運行效 率低、維護難度大等一系列問題，因此目前此類技術(shù)很少被采用。相比之下，無齒輪曳 引式抽油機得到推廣。如公告號為CN100353024C的發(fā)明專利就公開了一種"電子-電氣 -機械一體化曳引式抽油機"，公開號為CN101070837A的發(fā)明專利申請公開的是一種"W 型曳引抽油機"，這兩種抽油機均屬于無齒輪曳引式抽油機。其傳動裝置取消了齒輪減 速機構(gòu)，以安裝在機架上的永磁同步電動機直接驅(qū)動曳引輪旋轉(zhuǎn)，通過永磁同步電動機 的正、反轉(zhuǎn)，帶動抽油桿上、下往復(fù)運行，實現(xiàn)將地下的石油抽到地面的目的。這兩種 結(jié)構(gòu)型式的曳引式抽油機都是將曳引輪安裝在機架上，曳引輪上繞有鋼絲繩，鋼絲繩的 一端連接到油井的抽油桿上，另一端連接到起平衡作用的對重上。在這里曳引輪上的鋼 絲繩既起到懸掛抽油桿和對重的懸掛繩作用，又起到曳引抽油桿上、下往復(fù)運動的曳引 繩作用。曳引裝置均有兩個動滑輪，分別位于抽油桿側(cè)和對重側(cè)。上述專利在很大程度 上提高了抽油機的傳動效率，取消了齒輪減速機構(gòu)，無需定期潤滑，給維護工作帶來了 方便。
然而油田的油井一般都很深，抽油桿和對重裝置重達十幾噸，曳引輪需要有巨大的 承載力和巨大的曳引力，這使得曳引式抽油機的設(shè)計和制造具有很大的難度?，F(xiàn)有的曳
弓I式抽油機仍然存在以下問題
(1)成本高采用低速大轉(zhuǎn)矩的永磁同步電機直接驅(qū)動無齒輪曳引式抽油機，由于所需要承載的負荷巨大，需要的曳引力巨大，因此所需永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩很大，而 永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩與其體積成正比，也就是說與永磁同步電動機的成本成正比，這 就造成了此種抽油機的成本太高，與傳統(tǒng)的游梁式抽油機相比，成本提高50% 200%。
(2) 鋼絲繩壽命短為了減少對曳引式抽油機曳引輪轉(zhuǎn)矩輸出的需求，通常選用直 徑較小的曳引輪和較細的鋼絲繩，有時還要增加動滑輪組。這就使得曳引鋼絲繩的使用 壽命同傳統(tǒng)的游梁式抽油機相比明顯縮短，同時油井的作業(yè)變得十分不方便。
(3) 安全性差目前的曳引式抽油機主驅(qū)動曳引機大多是安裝在機架的上部，機架 的高度都在十幾米以上，這就使得主機的安裝和維護人員必須要進行高空作業(yè)，不方便 的同時也不安全。
由于以上問題的存在，極大地限制了現(xiàn)有曳引式抽油機的進一步推廣使用，使其優(yōu) 勢不能得到很好的發(fā)揮，故現(xiàn)有無齒輪曳引式抽油機亟待改進。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的電機下置的無齒輪對重曳引式抽 油機，從根本上解決現(xiàn)有曳引式抽油機存在的成本高、鋼絲繩使用壽命短、安全性差等 問題，同時具有傳動效率高、耗能小、體積小、重量輕、制作成本低的優(yōu)點，使得整機 的安裝和維護更加方便。
本實用新型的技術(shù)方案是該曳引式抽油機包括固定有機架的機座、設(shè)置在機架上 的懸掛裝置和曳引裝置及其帶動的對重和抽油桿，其技術(shù)要點是所述懸掛裝置設(shè)置在 所述機架頂部的天輪將所述抽油桿和所述對重通過懸掛鋼絲繩分別懸掛在所述天輪兩 側(cè)，所述曳引裝置的曳引輪與設(shè)置在所述機座上的永磁電機驅(qū)動的皮帶傳動機構(gòu)的皮帶 輪組裝在同一傳動軸上，所述繞在曳引輪上的曳引鋼絲繩的一端繞過固定于所述機架上 方的導(dǎo)向輪和所述對重上部的動滑輪I固定在所述機架頂端，所述曳引鋼絲繩的另一端 繞過所述對重下部的動滑輪II固定在所述機座上。
所述曳引鋼絲繩與所述機架頂端的連接處設(shè)置上張緊彈簧，所述曳引鋼絲繩與所述 機座的連接處設(shè)置下張緊彈簧。
所述曳引輪上設(shè)置螺旋狀繩槽，所述曳引鋼絲繩繞在所述螺旋狀繩槽上。
本實用新型所產(chǎn)生的積極的技術(shù)效果和優(yōu)點是由于本實用新型分別設(shè)置了懸掛裝 置和曳引裝置，將曳引式抽油機鋼絲繩的懸掛功能和曳引功能分離開。懸掛鋼絲繩將抽 油桿和對重懸掛在天輪兩側(cè)，這里懸掛鋼絲繩只具有懸掛功能，設(shè)置在機架上部的天輪 為無動力機構(gòu)，只起導(dǎo)向作用，故其直徑可以做的很大，懸掛鋼絲繩可選擇單根較粗的。 以此滿足懸掛載荷的要求和保證足夠的安全系數(shù)，同時提高懸掛鋼絲繩的使用壽命。在 懸掛裝置中不需要動滑輪組，使得油井的作業(yè)變得同傳統(tǒng)的游梁式抽油機一樣簡單方便。
4曳引輪上曳引鋼絲繩的一端繞過固定于機架上方的導(dǎo)向輪和對重上部的動滑輪I固定在
機架頂端，曳引鋼絲繩的另一端繞過對重下部的動滑輪n固定在機座上。由于對重和抽
油桿的全部重量載荷是由懸掛裝置承擔(dān)的，并且對重和抽油桿的重量是基本相等的，因 此曳引對重運動所需要的曳引力較小，所用的曳引鋼絲繩可選用單根直徑較細的鋼絲繩， 產(chǎn)生曳引力的曳引輪也可用較小的直徑， 一般曳引輪的直徑等于鋼絲繩直徑的40倍，所 需要的曳引轉(zhuǎn)矩也同比例減少。對重上部和下部安裝的動滑輪，使作用在曳引輪上的轉(zhuǎn) 矩減少1/2。曳引輪與永磁電機驅(qū)動的皮帶傳動機構(gòu)的皮帶輪組裝在同一傳動軸上，即永 磁電機利用皮帶傳動機構(gòu)帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，進一步減少對永磁同步電動機輸出轉(zhuǎn)矩的需 求，使最終對電機軸輸出轉(zhuǎn)距的需求降低到直接曳引時的1/6 1/10。由于永磁同步電機 的成本與其輸出轉(zhuǎn)距成正比，因此采用本實用新型使得永磁同步電機的成本大幅度下降， 從而大大降低了整個曳引式抽油機的成本。
綜上所述，本實用新型所設(shè)計的曳引式抽油機采用了懸掛裝置和曳引裝置相分離的 結(jié)構(gòu)。采用直徑較大的天輪和較粗的單根懸掛鋼絲繩，提高了懸掛裝置的安全性，延長 了懸掛鋼絲繩的使用壽命，更加方便油井作業(yè)。采用直徑較小的曳引輪和較細的曳引鋼 絲繩，大大降低了對曳引轉(zhuǎn)矩的需求，減小了永磁同步電動機的體積和成本，從而降低 了整個抽油機的成本。曳引裝置的兩個動滑輪均固定在對重側(cè)，這可以節(jié)省對重材料。 此曳引裝置沒有齒輪減速機，這使得整個系統(tǒng)效率高、體積小、重量輕。曳引裝置的曳 引輪和永磁同步電動機全部安裝于地面，使得該曳引式抽油機的安裝和維護更加方便。以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。


圖1為本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中序號說明l抽油桿、2懸掛鋼絲繩、3天輪、4上張緊彈簧、5導(dǎo)向輪、6曳引 鋼絲繩、7機架、8動滑輪I、 9對重、IO動滑輪II、 ll曳引輪、12傳動軸、13皮帶輪、 14皮帶、15永磁電機、16機座、17下張緊彈簧。
具體實施方式
根據(jù)
圖1對本實用新型作詳細描述。本實用新型包括機座16，機架7設(shè)置在機架7 上的懸掛裝置和曳引裝置及其帶動的抽油桿1和對重9，其中懸掛裝置和曳引裝置互相 分離，懸掛裝置無動力且基本平衡，包括設(shè)置在機架7頂部的天輪3，天輪3通過懸掛鋼 絲繩2將抽油桿1和對重9分別懸掛在天輪3兩側(cè)，設(shè)置在機架7上部的天輪3為無動 力機構(gòu)，只起導(dǎo)向作用，故其直徑可以做的很大。懸掛鋼絲繩2的直徑取決于懸掛裝置 的懸掛重量和天輪3的直徑，故可選擇單根較粗的鋼絲繩作為懸掛鋼絲繩2。
為了實現(xiàn)系統(tǒng)的曳引功能，在對重9的一側(cè)設(shè)計了一套獨立的曳引裝置。曳引裝置包括曳引輪11及設(shè)置在機座16上的永磁電機15，曳引輪11與永磁電機15驅(qū)動的皮帶 傳動機構(gòu)的皮帶輪13組裝在同一傳動軸12上，永磁電機15利用皮帶傳動機構(gòu)帶動曳引 輪11轉(zhuǎn)動，動滑輪I8動滑輪II10分別固定在對重9的上部和下部，繞在曳引輪ll上 的曳引鋼絲繩6的一端繞過固定于機架7上方的導(dǎo)向輪5和對重9上部的動滑輪I8固定 在機架7頂端，曳引鋼絲繩6的另一端繞過對重9下部的動滑輪II 10固定在機座16上。 曳引鋼絲繩6與機架7頂端的連接處設(shè)置上張緊彈簧4,曳引鋼絲繩6與機座16的連接 處設(shè)置下張緊彈簧17。上、下張緊彈簧4、 17保證了曳引鋼絲繩6和曳引輪11之間產(chǎn)生 足夠的曳引力，同時為了達到上述目的，曳引輪11上設(shè)置螺旋狀繩槽(圖中未示出)， 曳引鋼絲繩6繞在螺旋狀繩槽上苦干周。所用的曳引鋼絲繩6可選用單根直徑較細的鋼 絲繩，產(chǎn)生曳引力的曳引輪11也可用較小的直徑， 一般曳引輪11的直徑等于鋼絲繩直 徑的40倍，永磁電機15通過皮帶14驅(qū)動皮帶輪13，皮帶輪13和曳引輪11同軸安裝在 傳動軸12上，故永磁電機15帶動曳引輪11實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的曳引功能。皮帶傳動機構(gòu) 增加了系統(tǒng)的柔性，當發(fā)生卡井或越位等故障時，通過皮帶14打滑，可以保護設(shè)備不被 損壞。
權(quán)利要求1、一種電機下置的無齒輪對重曳引式抽油機，包括固定有機架的機座、設(shè)置在機架上的懸掛裝置和曳引裝置及其帶動的對重和抽油桿，其特征在于所述懸掛裝置設(shè)置在所述機架頂部的天輪將所述抽油桿和所述對重通過懸掛鋼絲繩分別懸掛在所述天輪兩側(cè)，所述曳引裝置的曳引輪與設(shè)置在所述機座上的永磁電機驅(qū)動的皮帶傳動機構(gòu)的皮帶輪組裝在同一傳動軸上，所述繞在曳引輪上的曳引鋼絲繩的一端繞過固定于所述機架上方的導(dǎo)向輪和所述對重上部的動滑輪I固定在所述機架頂端，所述曳引鋼絲繩的另一端繞過所述對重下部的動滑輪II固定在所述機座上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機下置的無齒輪對重曳引式抽油機，其特征在于 所述曳引鋼絲繩與所述機架頂端的連接處設(shè)置上張緊彈簧，所述曳引鋼絲繩與所 述機座的連接處設(shè)置下張緊彈簧。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機下置的無齒輪對重曳引式抽油機，其特征在于 所述曳引輪上設(shè)置螺旋狀繩槽，所述曳引鋼絲繩繞在所述螺旋狀繩槽上。
專利摘要一種電機下置的無齒輪對重曳引式抽油機，從根本上解決了現(xiàn)有曳引式抽油機存在的成本高、鋼絲繩使用壽命短、安全性差的問題，其技術(shù)要點是懸掛裝置設(shè)置在機架頂部的天輪將抽油桿和對重通過懸掛鋼絲繩懸掛在天輪兩側(cè)，曳引裝置的曳引輪與設(shè)置在機座上的永磁電機驅(qū)動的皮帶傳動機構(gòu)的皮帶輪組裝在同一傳動軸上，曳引輪上曳引鋼絲繩的一端繞過固定于機架上方的導(dǎo)向輪和對重上部的動滑輪I固定在機架頂端，曳引鋼絲繩的另一端繞過對重下部的動滑輪II固定在機座上。具有傳動效率高、耗能小、體積小、重量輕、制作成本低的優(yōu)點，使得系統(tǒng)的安裝和維護更加方便。
文檔編號F16H19/06GK201284643SQ20082021904
公開日2009年8月5日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月11日
發(fā)明者武 王 申請人:武 王