抽油機的製作方法

2023-12-10 03:15:36

專利名稱：抽油機的製作方法
技術領域：
本發明涉及抽油機領域，尤其涉及一種輪筒式抽油機。
背景技術：
非自噴井採油廣泛使用遊粱式曲柄平衡抽油機。這種類型的抽油機抽油方式已有百年歷史，其用電能耗高，工況效率低，機械衝擊力強，水泥和鋼材用量大。為了降低採油成本，節能降耗減排已成為世界採油業當前如何增效的重大課題。中國專利申請200310100186. X號公開了一種新穎的抽油修井機，它包括天輪軸、 減速器、大齒輪、小齒輪、電動機、天輪卷揚繩、配重體、配重架、導向鋼絲繩、抽油光杆、主框架、支架平臺、和天輪(牽引輪)，其中大齒輪和天輪相互固定，並通過天輪軸承安裝在天輪軸上，天輪軸用天輪軸緊固器緊固在支架平臺上，或者大齒輪和天輪與天輪軸相互固定，天輪軸的兩端通過軸承緊固在支架平臺上，減速器、電動機、制動器和過載保護器都安裝在支架平臺上，支架平臺與主框架的頂部相連接，懸繩器一段連接抽油光杆，另一端通過懸繩器牽引繩連接在天輪的輪軸上，配重體通過配重架和掛繩器及配重牽引繩緊固在天輪的輪周上，電動機經過制動器、聯軸器與減速器連接，減速器輸出軸與小齒輪連接，小齒輪與大齒輪嚙合。與遊梁式曲柄平衡抽油機相比，這種新穎的抽油修井機總效率有了顯著的提高，同時它具有一些修井機的功能。但如果需要複雜的修井作業，可能需要專業修井機。在這種情況下，佔據抽油杆上方空間的天輪和主體構件需要整機移位，造成諸多不便。此外，由於要作修井機之用，對電動機、傳動裝置等要作適應性的變化。因而所選擇的參數對抽油作業來說不是最佳的。在中國發明專利申請031(^663. X中公開了一種雙拖動抽油機，其中支架頂部設有一個或多個上導向輪，並且在支架的底部還設有下導向輪。上導向輪固定安裝在支架上， 位於支架側的上導向輪佔據了抽油杆上方的空間，因此在進行修井作業時，需要將上導向輪拆走才有可能讓出抽油杆上方的空間，這種導向輪的拆卸費時費力。在有些情況下，即使將上導向輪拆走，也很難讓出修井所需的空間。因此，在修井時需要將抽油機整機移走。因此，當前對節能效果好、便於修井、維護方便的抽油機存在需要。
發明內容本發明的一個目的是克服現有技術的不足，提供一種新穎的抽油機，其具有結構緊湊，傳動效率高並且方便修井以及維護的優點。因此，本實用新型提供一種抽油機，其包括主框架，抽油杆，配重體，設在該主框架頂部的平臺，布置在平臺上的電機、多級減速器、導向輪和天輪，該電機通過多級減速器與該天輪相連接來驅動該天輪，從所述天輪的輪周上引出配重體牽引繩，配重體牽引繩與該配重體上的緊固器相連接構成配重運行牽引系統；從天輪的輪周上引出抽油杆懸繩，抽油杆懸繩經過導向輪並通過牽引器與該抽油杆相連接構成抽油杆運行牽引系統，其天輪構造成輪筒式並且在其筒體內部的至少一端嵌有內齒圈，內齒圈與多級減速器的輸出軸相嚙合。本實用新型中內齒圈和輸出軸之間的內齒嚙合傳動在剛性、強度、可靠性方面接近傳統的遊梁式抽油機，改善了傳統的外齒傳動的力學結構，並且傳動系統的工作環境得到改善， 並且維護簡單。再者，通過將內齒圈在一端嵌入輪筒式天輪，不僅減小了設備的體積，還大大降低了造價。另外，在本實用新型中採用輪筒式天輪，使得電機換向工作控制機械迴轉能量加強，同時使電機和控制器的綜合性能提高，並且做到匹配運行。有利的是，在本實用新型中，和傳統的外嚙合齒數比1 1相比，所述內齒圈和所述輸出軸的嚙合齒數比明顯增加，例如為1 2. 5，這樣使得傳動系統的傳動比更合理。從而使傳動的機械力矩增加，並且使傳動機構的剛性增加，齒間受力得到分攤。另外，在聯軸器和該多級減速器的輸入端之間配設有失電剎車盤，形成機械傳動系統和電力傳動系統。在本實用新型中，導向輪能通過天輪的轉動相對平臺向上樞轉是有利的，這樣一來，可以避免人工手動操作移動導向輪。在一個方案中，設有在需要向上樞轉導向輪時用於將該導向輪支架可鬆開地連接到天輪主體的連接機構，該連接機構包括布置在該導向輪支架上的第一連接部、設置該天輪上的第二連接部，和將該第一連接部和該第二連接部可鬆開地相連的連接繩，在天輪轉動時由連接繩拉動導向輪支架向上樞轉，進而拉動導向輪向上樞轉。作為替代方案，上述連接機構包括布置在導向輪支架上連接部，用於在需要向上樞轉導向輪時將抽油杆懸繩可鬆開地固定連接到導向輪支架來取代連接繩，從而在天輪轉動時由抽油杆懸繩拉動導向輪支架向上樞轉，進而拉動所述導向輪向上樞轉。如此配置，使得在修井時，將抽油杆頂端換上修井機的作業牽引器後，通過電機驅動天輪，而天輪又帶動導向輪相對平臺向上樞轉，抽油機的牽引器和抽油杆懸繩在導向輪內槽中一起被後拉上揚垂立，從而便捷地讓出修井空間，而不需人工手動操作。有利的是，本實用新型中的抽油機還包括靠近抽油杆布置在平臺上的導向輪調整定位凸部，其構造成能與設置在導向輪支架上的凹部相配合來固定該導向輪並調整該導向輪相對該平臺的仰角。由此一來，在修井完畢後，可以實現導向輪復位下放位置準確。在這裡，調整定位凸部是螺紋安裝在平臺兩側的兩個螺栓，所述凹部為設置在導向輪支架兩側的凹槽，通過旋擰螺栓可以調整導向輪的仰角，從而有利於導向輪向上樞轉。按照本實用新型的一個優選方案，所述仰角為6度 12度，通過調整仰角還能起到對導向輪相對井口前、 後位置的微調。另外，導向輪調整定位凸部和設置在其下方的凹部的相互配合還能防止導向輪左右偏移，從而提高了結構穩定性。 在本實用新型中，抽油機的主框架配置成立筒式主框架，其具有立筒腔室和門，用於控制電機的控制櫃布置在立筒腔室內，並且配重體以及配重體牽引繩延伸入立筒腔室內。立筒式主框架的高度取決於抽油時抽油杆衝程的長度。立筒式主框架選用的鋼材材質厚度應該適度考慮增強井架剛性強度，控制櫃置於主框架開門的背面，屬室內工況。改善了現有控制櫃的野外工況環境，加強了防盜與安全。有利的是，控制櫃的控制面板外掛布置在門外平視位置，從而便於操作人員操作。另外，在本實用新型中，配重運行牽引系統的配重配置成略小於抽油杆運行牽引系統的重量。當抽油機正常生產工作時所述電機正、反轉運行電流差優選在1-2安培之間。和現有的抽油機相比，本實用新型的抽油機具有結構緊湊、並且方便修井以及維護的特點。
本實用新型完整而能實現的內容，包括對本領域技術人員來說是最佳的實施方式，
以下結合附圖作了更詳細的闡述，其中圖1為根據本實用新型抽油機的一個實施例的側視圖，示出了處於工作位置和修井位置的導向輪；圖2為圖1所示的抽油機在工作位置時的側視圖；圖3為圖1所示抽油機的前視圖；圖4為布置在復繞輪中的平面渦卷彈簧裝置的示意圖。圖5示出了抽油杆懸繩全繞在復繞輪上的示意圖；圖6示出了配重體牽引繩全繞在復繞輪上的示意圖；圖7為圖1所示抽油機的工作平臺的俯視圖。附圖標記一覽表1-抽油杆，2-抽油杆懸繩，3-牽引器，4-導向輪，5-輪筒式天輪(復繞輪)，6_減速器，7-內齒圈，8-頂部支架平臺，9-立筒式主框架，10-配重體牽引繩，11-配重體，12-控制櫃，13-平面渦卷彈簧，14-電控室門，15-天輪(復繞輪)支架，16-配重體牽引繩緊固器， 17-配重體導軌孔，18-減速器輸出軸，19-天輪(復繞輪)軸，20-導向輪支架，21-導向輪軸承，22-導向輪調整定位凸部，5a-配重體牽引繩導孔，5b-懸繩導孔，24-抽油杆懸繩固定調節器，25-傳感器，26-制動器，27-電機，28-聯軸器，29-螺旋槽，30-頂部平臺密封罩。
具體實施方式
圖1至圖3示出了本實用新型抽油機的一個優選實施例。參見圖1，本實用新型中的抽油機為輪筒式抽油機，其主要包括主框架9，抽油杆1，配重體11，設在該主框架頂部的平臺8，布置在該平臺8上的電機27、多級減速器6、懸臂伸出平臺的導向輪4和天輪5以及頂部平臺密封罩30，該電機通過多級減速器6與該天輪5相連接來驅動天輪。在該實施例中，主框架配置成具有立筒腔室和門14的立筒式主框架，用於控制電機的控制櫃12布置在該立筒腔室內，並且配重體11以及配重體牽引繩16延伸入該立筒腔室內。在這裡，立筒式主框架9的高度取決於抽油時衝程的長度，抽油機的衝程增大，主框架的高度也相應增加。立筒式主框架9選用的鋼材材質厚度應該適度考慮增強井架剛性強度，控制櫃12置於主框架的門14的背面，屬室內工況，這改善了現有控制櫃的野外工況環境，加強了防盜與安全。更有利的是，控制櫃的控制面板外掛布置在門14外操作人員平視位置，從而不需要進入立筒腔室內就能進行操作控制。還可以想到，為了降低立筒式主框架9的高度，在該立筒腔室內與配重體相對的下方設有凹坑，使得配重體11在向下運行過程中，能延伸入凹坑內，從而在抽油杆衝程不變的情況下，可以在一定程度上降低立筒式主框架9的高度。在本實用新型中，參見圖1，示出了處於抽油機處於工作狀態和修井狀態時的導向輪的位置，導向輪支架20的一端可樞轉地安裝在平臺8上，另一端懸臂伸出該平臺外並裝有導向輪4，其通過導向輪支架20可相對該平臺8在垂直於平臺的平面內向上樞轉。具體來說，設有用於在需要向上樞轉導向輪4時將導向輪支架20可鬆開地連接到天輪主體的連接機構，從而使導向輪4通過轉動天輪5驅動能相對平臺8向上樞轉。在連接機構的一個方案中，在導向輪支架20和天輪5的筒體上分別設有連接部，例如掛鈎或掛環，以及連接到其中之一的掛繩，在修井時需要向上向後揚起導向輪時，將掛繩連接到導向輪支架或天輪筒體上，從而將兩者相連接。這種配置使得通過電機27驅動天輪5轉動，並通過掛繩拉動導向輪支架20向上樞轉，進而使導向輪4能被後拉上揚，從而便捷地讓出修井空間，而無需人工拆去或推動導向輪或者移走整機，大大節省了修井的費用和時間。在向上樞轉導向輪 4的過程中，優選通過點動控制電機驅動天輪轉動。另外，還優選在平臺上設有擋板(未示出)，用於限定導向輪向上樞轉的角度。在連接結構的另一個實施例中，其包括布置在導向輪支架20上的連接部，該連接部能將抽油杆懸繩2可拆地固定到導向輪支架，從而在天輪 5轉動時由抽油杆懸繩2拉動導向輪支架20向上樞轉，進而拉動導向輪4向上樞轉按照本實用新型的優選方案，參見圖2，導向輪4通過導向輪軸承21安裝在導向輪支架20上，在平臺8的靠近抽油杆的一端還設有導向輪調整定位螺栓22，在這裡該定位螺栓22分別安裝在平臺8兩側並且優選為圓頭螺栓，其與導向輪支架20兩側上的凹口或凹槽相配合將導向輪4固定就位，並能防止導向輪支架20左右偏移，增強了結構穩定性。通過旋擰螺栓，可以調整螺栓的高度，從而調整導向輪4相對平臺8的仰角。將導向輪4布置成相對平臺8成一定的仰角，能使導向輪更容易地向上樞轉。在本實用新型中，仰角例如為6度 12度，優選為8 10度，另外通過調整仰角的大小，還可以調整導向輪與井口的相對位置。在一個優選實施例中，天輪構造成輪筒式復繞輪，參見圖5至圖7，天輪配置成其筒體內部的一端嵌有內齒圈7，該內齒圈7與具有第一傳動比多級減速器6的輸出軸18相嚙合，形成齒圈和齒輪軸的第二傳動比。這種設計，改善了齒輪傳動的力學機構和工作環境，使得傳統系統不僅結構緊湊，並且和傳統的內齒傳動相比，造價大大降低。另外，這種內齒傳動齒嚙合數增加，增大了機械力矩傳遞並且使齒間的磨損減小，延長了齒輪軸和內齒圈的使用壽命。參見圖7，多級減速器6的輸入端與通過聯軸器觀與電機27的輸出軸相連，並且在聯軸器觀和多級減速器6的輸入端之間配設有失電剎車盤26 (即制動器)，形成機械傳動系統和電力傳動系統。在這裡，多級減速器6固定放置在立筒框架平臺上，而電機27固定在位於平臺上的電機支架上，與多級減速器聯軸器水平對接鎖定。在抽油機的運行過程中，配重體運行牽引系統(參見圖1)與抽油杆運行牽引系統 (參見圖幻呈自身動平衡態勢。為了使多級減速器6和輪筒式復繞輪5的內嵌齒圈的第一傳動和第二傳動在運行與換向時，有更加平穩運行效果，在輪筒復繞輪5筒體內的兩端分別裝有一組平面渦卷彈簧13 (參見圖4)，當開始運行時，其中僅一組平面渦卷彈簧13處於儲能狀態，並且所述彈簧的伸展長度大於抽油杆的衝程。在復繞輪筒體內的兩組平面渦卷彈簧反向安裝，在電機正向轉動時，其中一組彈簧儲能，而另一組彈簧釋能，從而產生作用與反作用力的力矩，大大改善換向衝擊。渦面彈簧的設置有助於輔助電機27平滑換向，機械與電控相配柔性跟隨。更加減少電機27頻繁換向所產生的電損和機損(聯軸器)效果更加節電，同時提高電機27、電控元件、機械部件耐用度等。在一個優選的實施例中，參見圖5和圖6，分別示出了抽油杆懸繩全繞在輪筒式復繞輪上和配重體牽引繩全繞在輪筒式復繞輪上的示意圖。從圖6中還可以看出，復繞輪5 的輪周上設有4個沿平行於復繞輪軸線的直線間隔排列的懸繩導孔恥，從懸繩導孔恥各引出一根抽油杆懸繩2，抽油杆懸繩2經過導向輪4並通過牽引器3與抽油杆1相連接構成抽油杆運行牽引系統。從圖7中可以看出，輪筒式復繞輪5的輪周上還設有4個沿平行於復繞輪軸線的直線間隔排列的牽引繩導孔5a，從牽引繩導孔fe各引出一根配重體牽引繩10， 配重體牽引繩10與該配重體11上的緊固器16相連接構成配重運行牽引系統。參見圖5和圖6，四個牽引繩導孔如和四個懸繩導孔恥沿輪筒式復繞輪的軸向和軸向錯開布置。雖然，在圖中示出的實施例中，牽引繩導孔如比懸繩導孔恥更靠近輪筒的中間，但是懸繩導孔恥比牽引繩導孔如更靠近輪筒的中間也在本實用新型的保護範圍內。 本領域技術人員應當理解，所述牽引繩導孔或懸繩導孔的數目可以為除4之外的偶數也落在本發明的範圍內。上述配置大大提高了抽油杆和配重體的運行穩定性，在其中一根繩鬆弛時，母繩會順勢自我調整，不影響配重體或抽油杆的運行。在上述實施例中，復繞輪5具有沿其周向布置的16圈螺旋槽，其中一組8圈螺旋槽位於該復繞輪5的左半部分，而另一組8圈螺旋槽位於該復繞輪5的右半部分，並且這兩組螺旋槽的旋向相反。在這個實施例中，位於復繞輪左半部分的螺旋槽左旋，而位於復繞輪右側的螺旋槽右旋，並且四個牽引繩導孔fe分別布置在16個螺旋槽中的4個螺旋槽內，而 4個懸繩導孔布置在所述16個螺旋槽中的另外4個螺旋槽內。如此設置，使得從所述牽引繩導孔fe出來的一組4根配重體牽引繩10和從所述懸繩導孔恥出來的一組4根抽油杆懸繩2在抽油機運行過程中互不幹涉地容納在相應的螺旋槽中，並且對所述復繞輪的力矩始終反向。也就是說，一組配重體牽引繩10和一組抽油杆懸繩2共用復繞輪5上的這些螺旋槽，配重體牽引繩離開螺旋槽時，抽油杆懸繩佔據螺旋槽。如此設計，使得復繞輪的寬度大大減小，從而降低了抽油機的結構體積和用料。有利的是，為了防止配體牽引繩10和抽油杆懸繩2在運行過程中相互幹涉，四個牽引繩導孔fe和四個懸繩導孔恥沿該復繞輪周向的夾角為110 142度，優選為120度。在抽油機運行時，例如電機正轉時帶動輪筒式復繞輪5順時針轉動，四根抽油杆懸繩2盤繞到輪筒復繞輪上，由此拉動抽油杆1向上運動，此時盤繞在輪筒式復繞輪5上的螺旋槽內的配重體牽引繩10因配重體11的重力作用向下運動；在電機反轉時，帶動輪筒式復繞輪5逆時針轉動，配重體牽引繩10盤繞到輪筒式復繞輪5並拉動配重體11上行，而這時盤繞在輪筒式復繞輪5輪周上的懸繩2在抽油杆1的重力和電機27反轉的合力作用而向下。如此一來，電機27的正轉、反轉作功僅是改變抽油杆1與配重體11在相互重力場的作用下往復上下運動的上、下行方向，克服輪筒復繞輪5輪周與牽引繩和懸繩的摩擦力等因素，上、下行運動方向中的相互平穩對稱均利用各自系統的自重落體產生的重力場勢能，往復改變運行方向靠電機27的正、反電動勢並利用自然引力作用和機械配重的對稱性，在機械傳動發明設計上充分利用勢能與動能之間的互為轉換緊密配合，加之電機數位化控制技術完成了數控技術對抽油機的衝次和衝程的精確度控制，平衡轉矩與最大轉矩之間的對負載(載荷)需求的轉矩跟隨控制。平衡轉矩是常態工作時的工況，而最大轉矩出現在修井時的卸載和裝載工作的工況，及井下沙卡時克服沙卡而由電機跟隨控制輸出的最大轉矩。這個轉矩為配重體11單邊被提起到裝載位的1.5倍轉矩。此時，配重體11方向向下的重力還未計在內。在一個實施例中，在輪筒復繞輪的輪周內分別有配重體牽引鋼絲繩緊固孔和抽油杆牽引鋼絲繩固調節器M及過渡滑輪。配重體11中間由一根鋼絲繩作為固定導向繩 11』(參見圖幻，兩對上、下水平的滑輪浮懸於繩體的表面(未示出)，作用是配合配重體11 的上行、下行「軌跡」，配重體11的上行、下行位置過超，受上、下行程限位開關控制和報警停車。 雖然上文中已經在一定程度上詳細地對本實用新型的多個實施例進行了描述，應當理解，以上描述是示範性而非限制性的。在不背離本發明的精神或範圍的情況下，本技術領域內的普通技術人員可以對這些公開的實施例做出多種改變。
權利要求1.一種抽油機，其包括主框架(9)，抽油杆(1)，配重體(11)，設在該主框架頂部的平臺 (8)，布置在該平臺(8)上的電機(27)、多級減速器(6)、導向輪(4)和天輪(5)，該電機通過該多級減速器(6)與該天輪( 相連接來驅動該天輪，從所述天輪(5)的輪周上引出配重體牽引繩(10)，所述配重體牽引繩(10)與該配重體(11)上的緊固器(16)相連接構成配重運行牽引系統；從所述天輪( 的輪周上引出抽油杆懸繩O)，所述抽油杆懸繩( 延伸經過該導向輪(4)並通過牽引器(3)與該抽油杆(1)相連接構成抽油杆運行牽引系統，其特徵是，所述天輪( 構造成輪筒式並且在其筒體內部的至少一端嵌有內齒圈(7)，該內齒圈(7)與所述多級減速器(6)的輸出軸(18)相嚙合。
2.根據權利要求1所述的抽油機，其特徵是，該多級減速器(6)的輸入端通過聯軸器 (28)與電機(27)的輸出軸相連接，所述聯軸器08)和該多級減速器(6)的輸入端之間配設有失電剎車盤。
3.根據權利要求1所述的抽油機，其特徵是，該導向輪(4)通過導向輪支架00)可相對該平臺(8)向上樞轉地安裝在該平臺(8)上。
4.根據權利要求3所述的抽油機，其特徵是，還設有在需要該導向輪(4)向上樞轉時用於將該導向輪支架OO)可鬆開地連接到該天輪主體的連接機構，該連接機構包括布置在該導向輪支架OO)上連接部，該連接部用於將所述抽油杆懸繩( 可鬆開地固定連接到導向輪支架(20)，在天輪( 轉動時帶動所述抽油杆懸繩( 拉動該導向輪支架OO)向上樞轉，進而拉動所述導向輪向上樞轉。
5.根據權利要求3所述的抽油機，其特徵是，還包括靠近該抽油杆(1)布置在該平臺(8)上的導向輪調整定位凸部(22)，其構造成能與設置在導向輪下方的凹部相配合來固定該導向輪⑷並調整該導向輪⑷相對該平臺的仰角。
6.根據權利要求5所述的抽油機，其特徵是，所述導向輪調整定位凸部0 為分別螺紋安裝在所述平臺(8)兩側的圓頂螺栓，所述凹部為設置在該導向輪支架兩側的凹槽，在該導向輪處於工作狀態時，所述圓頂螺栓位於相應的凹槽內。
7.根據權利要求5所述的抽油機，其特徵是，所述仰角為6度 12度。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的抽油機，其特徵是，所述主框架(9)配置成立筒式主框架，其具有門(14)和立筒腔室，用於控制電機(XT)的控制櫃(1 布置在該立筒腔室內並且所述配重體(11)以及配重體牽引繩(10)延伸入該立筒腔室內。
9.根據權利要求8所述的抽油機，其特徵是，所述控制櫃(1 布置在該門(14)的背面並且該控制櫃的控制面板被外掛在門外平視位置。
專利摘要本實用新型提供一種抽油機，其包括主框架(9)，抽油杆(1)，配重體(11)，設在該主框架頂部的平臺(8)，布置在該平臺(8)上的電機(27)、多級減速器(6)、導向輪(4)和天輪(5)，該電機通過該多級減速器(6)與該天輪(5)相連接來驅動該天輪，從所述天輪(5)的輪周上引出配重體牽引繩(10)，所述配重體牽引繩(10)與該配重體(11)上的緊固器(16)相連接構成配重運行牽引系統；從所述天輪(5)的輪周上引出抽油杆懸繩(2)，所述抽油杆懸繩(2)延伸經過該導向輪(4)並通過牽引器(3)與該抽油杆(1)相連接構成抽油杆運行牽引系統，其特徵是，所述天輪(5)構造成輪筒式並且在其筒體內部的至少一端嵌有內齒圈(7)，該內齒圈(7)與所述多級減速器(6)的輸出軸(18)相嚙合。上述抽油機具有傳動效率高、電功率損耗小、硬聯接剛性強並且機械強度大的特點。
文檔編號E21B43/00GK202047796SQ20112002065
公開日2011年11月23日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者聶聖成, 項援 申請人:北京寶聖得機械有限公司