專利名稱:自變力矩抽油機(jī)的制作方法
本發(fā)明的抽油機(jī)，是屬于油田機(jī)械采油的一種抽油設(shè)備。
在已有的技術(shù)中，國內(nèi)外廣泛使用的主要是游梁式抽油機(jī)，它是通過四連桿機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成抽油泵柱塞上下往復(fù)運(yùn)動而進(jìn)行采油的，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，便于管理等優(yōu)點(diǎn)，但由于運(yùn)動機(jī)構(gòu)特性所限，無論采用何種平衡方式，這種抽油機(jī)的減速器和電動機(jī)皆工作在一種含有負(fù)值而變化較大的波動扭矩狀態(tài)下，從而造成工作不平穩(wěn)，設(shè)備使用壽命降低，噪音大等問題。為了滿足波動扭矩峰值要求，至使這種抽油機(jī)不得不配備較大額定扭矩的減速器和較大功率的電動機(jī)，從而造成減速器額定扭矩利用率和電動機(jī)功率因素都不太高，因而增大了成本和能耗。另外，為在修井作業(yè)時將驢頭讓開井口，這種抽油機(jī)的驢頭采用上翻式或側(cè)轉(zhuǎn)式的結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)不僅需要操作人員上到游梁體前端松開鎖緊機(jī)構(gòu)，而且還需要用工具或吊裝設(shè)備才能將驢頭側(cè)轉(zhuǎn)或上翻，操作極為不便，也不安全。尤其是上翻式驢頭復(fù)位時，常因操作失誤而造成沖擊性結(jié)構(gòu)破損。
鑒于上述已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是通過改變游梁式抽油機(jī)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，改善其平衡效果，減少并平滑作用于減速器的凈扭矩，提高抽油機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命，并將其抽油機(jī)的驢頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，從而獲得一種平衡效果好、能耗低、噪音小、操作方便的一種新型抽油機(jī)。
本發(fā)明的目的是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的，在游梁式抽油機(jī)的曲柄平衡裝置與連桿之間插入一對滾動器和搖擺體，它們對稱安裝在減速器兩側(cè)，形成一種既有轉(zhuǎn)動，又有滾動，還有擺動的運(yùn)動方式，構(gòu)成由曲柄、滾動器、搖擺體、連桿、游梁及機(jī)架組合而成的六連桿機(jī)構(gòu)。滾動器是固定安裝在曲柄上的，因此其上的滾動輪隨著曲柄作逆時針勻速轉(zhuǎn)動的同時，還沿著搖擺體導(dǎo)軌面滾動，并驅(qū)動搖擺體繞安裝在支架上的前軸承座的軸心擺動。而搖擺體的另一端則以公知的方式聯(lián)接連桿機(jī)構(gòu)，帶動游梁體及驢頭搖擺。由于滾動器隨著曲柄旋轉(zhuǎn)而使其與搖擺體的擺動軸心之間的距離發(fā)生變化這一結(jié)構(gòu)上的特性，使負(fù)荷作用在曲柄上的力在上沖程時降低，下沖程時增大，實(shí)現(xiàn)了自動改變負(fù)荷作用于曲柄上的力矩，并使其與平衡裝置的平衡力矩相適應(yīng)。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與搖擺體成水平位置時，驢頭懸點(diǎn)行至沖程S的46%-48%處，使負(fù)荷作用于曲柄的力矩峰值相位偏移到平衡裝置的平衡力矩峰值所處相位附近，因而獲得良好的平衡效果。另外，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動到與搖擺體成垂直位置時，曲柄轉(zhuǎn)角在上沖程時大于下沖程時的曲柄轉(zhuǎn)角，這就使上沖程懸點(diǎn)加速度較下沖程小，提高了抽油機(jī)的負(fù)載能力。通過這種結(jié)構(gòu)，使負(fù)荷力矩與平衡力矩疊加后作用于減速器的凈扭矩得以降低，趨于平滑，并消除了負(fù)扭矩。因此減速器要求的額定扭矩與電動機(jī)要求的功率都相應(yīng)的降低，從而增大了減速器扭矩利用率。提高了電動機(jī)功率因素。附圖一就是游梁式抽油機(jī)與自變力矩抽油機(jī)在相同油井工況條件下的負(fù)荷力矩，平衡力矩，凈扭矩對比曲線圖(圖一)圖中實(shí)線-為自變力矩抽油機(jī)的力矩扭矩曲線;
虛線-為游梁式抽油機(jī)的力矩扭矩曲線;
TWTW′-表示負(fù)荷力扭矩曲線;
TQTQ′-表示平衡力矩曲線;
TnTn′-表示凈扭矩曲線。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是將游梁體前端焊接有驢頭座，并在驢頭中空部位焊有一個定位軸和止動機(jī)構(gòu)，組裝后游梁體前端位于驢頭中空部位，在驢頭處于下死點(diǎn)附近時，操作人員站在抽油機(jī)底座上，操縱止動機(jī)構(gòu)，將其止動銷脫開止動面，然后將驢頭行至上死點(diǎn)附近，靠驢頭自重使其繞定位槽中的定位軸轉(zhuǎn)動，下翻一個位置，實(shí)現(xiàn)使驢頭讓開井口的目的。
下面根據(jù)附圖二進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖二是本發(fā)明的抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖。在附圖二中，標(biāo)號(1)是支架，標(biāo)號(2)是底座，標(biāo)號(3)是曲柄并以公知的方式安裝在減速器(15)的輸出軸(14)上，帶動平衡塊(4)作逆時針方向的勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在曲柄(3)的中心連線上固定安裝一個用銷軸配合的滾動器(5)，其銷軸上裝有一園柱滾子軸承和倒U型支承輪架(8)，其支承輪架(8)下部裝有一支承輪(7)，用以在抽油機(jī)未加負(fù)荷時支承搖擺體(36)，標(biāo)號(10)是滾動輪架，其上裝有帶有軸承的滾動輪(9)，并與搖擺體(36)的導(dǎo)軌板(13)接觸作滾動運(yùn)動，以上所有的輪子均用可拆卸的鎖緊螺母或類似構(gòu)件鎖緊。標(biāo)號(12)是一繩架軸，將其支承輪架(8)與滾動輪架(10)穿為一體，可以補(bǔ)償導(dǎo)軌板(13)平面制造誤差和安裝誤差。搖擺體(36)可以是焊接而成的矩型結(jié)構(gòu)或其它型鋼結(jié)構(gòu)，最好是采用工字鋼結(jié)構(gòu)，在其上平面焊有加強(qiáng)板并用螺栓緊固件連接一導(dǎo)軌板(13)，搖擺體(36)的一端安裝在支架(1)的前軸承座(35)上，并以其為擺動中心，其擺動角以30°～40°為宜。另一端安裝在軸承座(16)上，并以公知的方式帶動連桿機(jī)構(gòu)(17)及游梁體(19)運(yùn)動。標(biāo)號(6)是一可轉(zhuǎn)動的扶架，當(dāng)調(diào)整沖程時，將其轉(zhuǎn)至搖擺體(36)下方，用以支承搖擺體(36)，此時才可將滾動器(5)卸下，安裝到所調(diào)沖程對應(yīng)的曲柄孔中。
在附圖二中驢頭座(25·26)分別焊在游梁體前端上下部、驢頭座(25·26)設(shè)置有雙直角定位槽(23)和直角阻動面(C·A·B)，定位軸(24)嵌入在定位槽(23)中貫穿驢頭并焊接在驢頭側(cè)板(22)上，在驢頭兩側(cè)板(22)上的中空部位裝有止動機(jī)構(gòu)，該止動機(jī)構(gòu)是由止動器(28)、拉簧(30)、鋼絲繩(31)和操縱器(33)組成，其中止動器(28)的轉(zhuǎn)動軸(29)采用與定位軸(24)同樣方式焊接在驢頭側(cè)板(22)上。在止動器(28)前端焊有止動銷(27)、組裝時先吊起驢頭(20)，將其中空部位對準(zhǔn)游梁體(19)前端，從前面套入，使定位軸(24)進(jìn)入定位槽(23)中。正常工作時，負(fù)荷力矩使止動銷(27)始終抵住止動面(A、B)當(dāng)需驢頭讓開井口時，按照慣用的操作方式將驢頭(20)行至下死點(diǎn)附近，(如圖二中下部雙點(diǎn)劃線所示位置)則驢頭(20)靠自重可使其繞定位軸(24)逆時針轉(zhuǎn)至驢頭(20)上的阻動銷(21)與阻動面C接觸為止，這時止動銷(27)離開止動面A約為5～10毫米，操作者可站在抽油機(jī)底座(2)上拉動操縱器(33)上的手把(34)帶動鋼絲繩(31)將止動銷(27)拉出止動位置，再將手把(34)轉(zhuǎn)動90°使其上的卡銷卡在操縱器(35)上的鎖緊槽內(nèi)。這時再用慣用的操作方式將驢頭(20)行至上死點(diǎn)附近(圖二中上部單點(diǎn)畫線位置)，則驢頭(20)。靠其自重繞定位軸(24)順時針轉(zhuǎn)動。相對于游梁體(19)完成一次下翻角度，其讓開井口距離可達(dá)1000毫米以上，達(dá)到并超過了修井作業(yè)時所需位置要求。修井作業(yè)完畢后，讓驢頭(20)行至下死點(diǎn)附近，將手把(34)回轉(zhuǎn)90°，止動銷(27)在拉簧(30)的作用下，重新恢復(fù)到止動狀態(tài)。在驢頭兩側(cè)板(22)上還設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓(18)，用于調(diào)節(jié)驢頭(20)的橫向位置，以便消除由于安裝所造成的懸點(diǎn)(32)橫向偏離井口的誤差。
本發(fā)明的自變力矩抽油機(jī)，不僅保持并進(jìn)一步發(fā)展了游梁式抽油機(jī)所具有的技術(shù)成熟，易于操作，安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)，而且還具有良好的運(yùn)動性能，與游梁式抽油機(jī)對比，在一般情況下，上沖程的最大加速度下降30%，最大扭矩因素下降25%，作用于減速器的凈扭矩峰值下降30%，電動機(jī)功率因素提高20%，能源消耗降低25-35%，由此不僅獲得延長抽油機(jī)使用壽命，提高其工作平穩(wěn)性，而且還減少了工作噪音，提高了操作的安全性和方便性。
在對比資料圖中，是已知技術(shù)-游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖。圖中的各標(biāo)號為底座(1)、剎車裝置(2)、減速器(3)、曲柄(4)、平衡器(5)、連桿裝置(6)、橫梁總成(7)、游梁(8)、支架(9)、驢頭(10)、懸繩器及調(diào)繩器(11)。
權(quán)利要求
1.一種抽油機(jī)。由電動機(jī)(11)，支架(1)，曲柄平衡裝置(3、4)、減速器(15)、連桿機(jī)構(gòu)(17)、游梁體(19)及驢頭(20)組成。其特征在于在曲柄平衡裝置(3、4)與連桿機(jī)構(gòu)(17)之間插入一對滾動器(5)和搖擺體(36)，并與游梁體(19)及機(jī)架構(gòu)成六連桿機(jī)構(gòu)，在游梁體(19)的前端與驢頭(20)的中空部位設(shè)有供驢頭下翻轉(zhuǎn)動的驢頭座(25、26)、定位軸(24)和一個限制驢頭轉(zhuǎn)動的止動機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的抽油機(jī)，其特征在于滾動器(5)固定在曲柄(3)上，其上的支承輪架(8)與滾動輪架(7)均做成倒U型。并用繩架軸(12)穿為一體，滾動輪(9)和支承輪(7)均用易于拆卸的連接件安裝在滾動輪架(10)和支承輪架(8)的下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的抽油機(jī)，其特征在于搖擺體(36)的結(jié)構(gòu)為型鋼或焊接件，在其上平面焊有加強(qiáng)板和用緊固件連接的導(dǎo)軌板(13)，搖擺體(36)的一端固定在支架(1)的前軸承座(35)上，并以此為擺動中心，另一端通過軸承座(16)連接連桿機(jī)構(gòu)(17)
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的抽油機(jī)，其特征在于滾動輪(9)與搖擺體(36)的導(dǎo)軌板(13)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的抽油機(jī)。其特征在于驢頭座(25、26)具有帶直角的C·A·B止動面和一帶雙直角的定位槽(23)，定位軸(24)焊在驢頭側(cè)板(22)上，并嵌入在定位槽(23)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的抽油機(jī)，其特征在于止動機(jī)構(gòu)是由止動器(28)，鋼絲繩(31)、操縱器(33·34)及彈簧(30)組成，并組裝在驢頭側(cè)板(22)的中空部位，其中止動器(28)上的轉(zhuǎn)動軸(29)與驢頭側(cè)板(22)焊接在一起。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種自變力矩的抽油機(jī)，其特點(diǎn)是在游梁式抽油機(jī)的曲柄平衡裝置與連桿之間插入了一對滾動器和搖擺體。通過滾動器隨著曲柄旋轉(zhuǎn)而與搖擺體的擺動軸心間的距離發(fā)生變化，自動改變了負(fù)荷作用于曲柄上的力矩，并將該力矩峰值相位偏移到平衡力矩峰值相位附近，由此獲得良好的平衡效果，從而降低了作用于減速器上的凈扭矩，提高了抽油機(jī)的穩(wěn)定性和使用壽命，并降低了能耗和噪音。另外，將該抽油機(jī)的驢頭改為下翻式讓開井口的結(jié)構(gòu)，提高了操作的方便性和安全性。
文檔編號F04B47/00GK87103304SQ87103304
公開日1988年5月11日 申請日期1987年4月30日
發(fā)明者譚渝生, 肖蘭 申請人:譚渝生, 肖蘭導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan