抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置的製作方法

2023-10-19 14:52:02

專利名稱：抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及到供配電的開關裝置，尤其是二位電源開關的切換裝置，具體而言是一種抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置。
背景技術：
油田抽油機井供配電系統「大馬拉小車」浪費大量電能，這是全國油田普遍存在的現象。勝利油田近幾年對此進行研究攻關，現已探索到解決這一問題的有效途徑——採用雙電壓自動調壓變壓器。其中的二位電源切換開關是雙電壓自動調壓變壓器的主要配套電器部件之一。目前國內外的電源開關有兩種切換方式。一種是由兩個分離開關、兩個電磁線圈、機械連鎖機構和底板組裝成一體，屬於拼裝結構。當A線圈通電時，A開關閉合；當B線圈通電時，B開關閉合。機械連鎖機構始終保證一個開關閉合而另一個開關斷開。其主要缺點是體積大而笨重，常因安裝空間大而導致使用範圍受到限制，並且觸頭較多，故障率較高。另一種是韓國產品，用一個電磁線圈驅動機械換向機構，線圈通一次電，A、B迴路改變一次相反的狀態，即A迴路由閉合狀態切換到斷開狀態，B迴路由斷開狀態切換到閉合狀態。其優點是體積較小，並且不用機械連鎖機構也能保證只有一路閉合，不會發生二路同時閉合的現象。其主要缺點是由於機械換向機構比較複雜，有時出現機械卡死現象，導致開關無法切換，有時觸頭卡在中間位置，A迴路不閉合，B迴路也不閉合；線圈吸合電壓較高，低於150V就不能切換；為線圈供電的直流電源整流橋常出現過壓擊穿現象；兩個迴路都裝有限位開關，限位開關的觸點常出現粘連，導致線圈長時間通電而燒壞。現場使用證明，雖然雙電壓自動調壓變壓器能很好地解決抽油機供電系統「大馬拉小車」的問題，但與其配套的二位電源開關的換向裝置穩定性和可靠性達不到要求，故障率較高，影響到進一步大量推廣使用。經檢索專利文獻，未發現先進而實用的二位電源開關換向裝置。其中有三篇可作為弱相關對比文件正逆電磁開關裝置(02243005.9)、電磁開關裝置(03124899)、雙線圈式電磁開關(88105784)。其技術特徵都與本發明有顯著的不同。

發明內容鑑於已有技術存在上述缺點和不足之處，本發明的目的是提供一種與眾不同的抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置，作為油田抽油機井雙電壓自動調壓變壓器的配套裝置，滿足油井供配電和節電要求。
上述目的是由下述技術方案實現的該裝置包括機械傳動機構、電磁線圈總成和控制電路三大部分。其特徵是機械傳動機構裝在基座的垂直豎板上，電磁線圈總成裝在基座的水平底板上，控制電路板裝在電磁線圈總成固定罩的上方。機械傳動機構由傳動頭擺臂、左右傳動杆、左右傳動臂、左右小連杆、大連杆、左右小傳動臂、左右動力輸出杆、左傳動杆軸套和銷軸組成。傳動頭擺臂上端用銷軸與傳動頭相連，下端裝在右傳動杆的中部。右傳動臂的下端裝在右傳動杆的後端，上端用銷軸與右小連杆相連。右小連杆用銷軸與右小傳動臂相連，此銷軸也將右小傳動臂與大連杆的右端相連。大連杆的左端及左小連杆用同一個銷軸與左小傳動臂相連。左小連杆用銷軸與左傳動臂的上端相連。左傳動臂的下端裝在左傳動杆的後端。左傳動杆的前端通過其軸套裝在基座上。右傳動杆的前端裝在基座上。左、右動力輸出杆穿過基座垂直豎板的上部與後方的電源開關總成相連。兩隻小限位開關裝在基座垂直豎板中部靠近左、右傳動臂的內側。電磁線圈總成由外殼、內套管、骨架、線包、隔板和活動鐵芯組成。活動鐵芯和隔板各一件，其它各兩件，由隔板隔開，對稱組裝。骨架裝在內套管上，線包纏繞在骨架上，活動鐵芯裝在內套管內。內套管外端部和隔板的外沿處與外殼點焊住，使其成為一個整體。
上述基座用一塊鋼板煨製成L形狀，電磁線圈總成的左、右兩塊固定板焊接在基水平底板的上面。
該裝置的控制電路由整流橋、集成塊、場效應管、三極體、二極體和電阻、電容等組成。整流橋正極連接電磁線圈首端，線圈尾端再連接場效應管，再返回整流橋負極。整流橋同時為集成塊和三極體提供直流電源。場效應管的柵極與三極體的集電極連接。三極體的基極經過一個電阻與集成塊連接。二極體的負極連接整流橋的正極，二極體的正極連接電磁線圈的尾端。
本發明的主要優點是
1、兩個線圈組裝在起，共用一個活動鐵芯(街鐵)，使換向裝置體積減小。
2、開關位置的切換由兩個電磁線圈直接換向完成，即A、B兩線圈產生的磁力，大小相等，方向相反，可以直接改換開關的位置，使機械傳動部分大大簡化，極大的增強了機械傳動機構的穩定性和可靠性。
3、線圈結構更加合理，內外增加了鐵磁材料，減少了磁路的磁阻，提高了對活動鐵芯(街鐵)的電磁吸力。
4、線圈的吸合電壓很低，在額定電壓的45％時仍然可以吸合。這一特點更適用於切換時電壓波動大的場合。
5、其限位開關控制5V的電壓信號，經集成塊進行比較後，再控制無觸點開關(場效應管)，實現了以弱控強(控5V代替原來的控220V)，徹底避免了因打火先燒限位開關的觸點(粘連)，再燒線圈的問題。
6、線圈迴路中採用了無觸點開關(場效應管)和續流二極體，徹底解決了燒壞整流橋的問題。
7、該裝置不但能在油田抽油機井供電系統二位開關上應用，滿足了油井供配電和節電的要求，而且可以在其它行業類似場合應用。


附圖1是本發明的整體結構主視示意圖。
附圖2是圖1的A向俯視示意圖。
附圖3是圖1的B向右視示意圖。
附圖4是其電磁線圈總成的結構剖視示意圖。
附圖5、6是其控制電路圖。
附圖1、2、3是在去掉防護罩的情況下繪製的。
具體實施方式
結合

一個實施例附圖1、2、3中，1是基座，2是電磁線圈總成(也是其外殼)，3是電磁線圈總成固定罩，4是固定螺栓，5是電磁線圈總成固定板，6是電磁線圈動力螺杆，7是傳動頭，8、12、14、18、22是銷軸，9是傳動頭擺臂，10是右傳動杆，11是右傳動臂，13是右小連杆，15是大連杆，16是右小傳動臂，17是右動力輸出杆，19左小連杆，20是左小轉動臂，21是左動力輸出杆，23是左傳動臂，24是左傳動杆軸套，25是左傳動杆(手動杆)，26是控制電路板，27是電路板固定螺杆，28是兩隻限位開關，34是電源開關總成。
由圖1、2、3所示，該裝置的機械傳動機構由傳動頭擺臂9、左右傳動杆25和10、左右傳動臂23和11、左右小連杆19和13、大連杆15、左右小傳動臂20和16、左右動力輸出杆21和17、左傳動杆軸套24和銷軸8、12、14、18、22組成。傳動頭擺臂9上端用銷軸8與傳動頭7相連，下端裝在右傳動杆10的中部。右傳動臂11的下端裝在右傳杆10的後端，上端用銷軸12與右小連杆13相連。右小連杆13用銷軸14與右小傳動臂16相連，銷軸14也將右小傳動臂16與大連杆15的右端相連。大連杆15的左端及右小連杆19用同一個銷軸18與左小傳動臂20相連。左小連杆19又用銷軸22與左傳動臂23的上端相連。左傳動臂23的下端裝在左傳動杆25的後端。左傳動杆25的前端通過其軸套24裝在基座1上。右傳動杆10的前端裝在基座1上。左、右動力輸出杆21、17穿過基座1垂直豎板的上部，與後方的電源開關總成34相連。圖1中的兩隻小限位開關28裝在基座1垂直豎板中部靠近左、右傳動臂23、11的內側。
由圖4所示，電磁線圈總成由外殼2、內套管29、骨架30、線包31、隔板32和活動鐵芯33組裝。活動鐵芯33和隔板32各一件，其它各兩件，由隔板32隔開，對稱組成。骨架30裝在內套管29上，線包31纏繞在骨架30上，活動鐵芯33裝在內套管29內。內套管29的外端部和隔板32的外沿處與外殼2點焊住，使其成為一個整體。
由圖3所示，基座1用一塊鋼煨製成L形狀，電磁線圈總成2的左、右兩塊固定板5焊在基座1水平底板的上面。
由圖5和6所示，該裝置有兩套完全相同的控制電路，裝在圖1所示的同一塊電路板26上，分別控制兩個電磁線圈LA、LB。該電路由整流橋ZQ、集成塊IC、場效應管T1、三極體Q1、二極體D3和電阻、電容等組成。整流橋ZQ的正極連接電磁線圈LA(或LB)首端，線圈尾端再連接場效應管T1，再返回ZQ的負極。整流橋ZQ同時為集成塊IC和三極體Q1提供直流電源。場效應管T1的柵極與三極體Q1的集電極連接。三極體Q1基極經過電阻R5與集成塊IC的第1腳連接。二極體D3的負極連接整流橋ZQ的正極，D3的正極連接電磁線圈LA(或LB)的尾端。
該裝置的工作過程是當二位電源開關34需要與A迴路閉合時，則給圖5中的整流橋ZQ提供220V交流電源。ZQ輸出的直流電壓使場效應管T1處於導通狀態，ZQ的直流電流由正極經線圈LA、再經場效應管T1，返回到ZQ的負極，形成直流迴路。因LA線圈通電而產生電磁力，使圖4中的活動鐵芯33動作，帶動圖1中的擺臂9向一個方向擺動，使右傳動杆10轉動，右傳動臂11擺動，右小連13又帶動大連杆15，使小傳動臂16和20同步擺動，使動輸出杆17和21同步轉動，使圖2、3中的二位電源開關34與A迴路閉合，與B迴路斷開。與此同時，圖1中的傳動臂11或23壓住一隻限位開關28(即圖5中的XKA)，使其閉合。如圖5所示，A迴路的閉合信號經R7送到IC的第3腳。此時IC的第1腳輸出高電平，高電平信號經R5送到三極體Q1的基極，Q1飽和導通，Q1的集電極輸出低電位，低電位信號送到場效應管T1的柵極，T1關斷，線圈LA斷電。二極體D3為續流二極體，其作用是把LA斷電瞬間的能量釋放掉，避免LA的自感電勢與整流橋ZQ疊加而損壞電器無件。
當二位電源開關34需要與B迴路閉合時，則給圖6中的整流橋ZQ提供220V交流電源，其工作過程同上，不再贅述。
當需要手動操作切換電源開關時，用扳手卡住圖2、3中的左傳動杆25的向外伸出端用力轉動即可。
權利要求
1.一種抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置，包括機械傳動機構、電磁線圈總成和控制電路三大部分，其特徵是機械傳動機構裝在基座(1)的垂直豎板上，電磁線圈總成(2)裝在基座(1)的水平底板上，控制電路板(26)裝在電磁線圈總成固定罩(3)的上方，機械傳動機構由傳動頭擺臂(9)、左右傳動杆(25)和(10)、左右傳動臂(23)和(11)、左右小連杆(19)和(13)、大連杆(15)、左右小傳動臂(20)和(16)、左右動力輸出杆(21)和(17)、左傳動杆軸套(24)和銷軸(8)、(12)、(14)、(18)、(22)組成，傳動頭擺臂(9)上端用銷軸(8)與傳動頭(7)相連，下端裝在右傳動杆(10)的中部，右傳動臂(11)的下端裝在右傳動杆(10)的後端，上端用銷軸(12)與右小連杆(13)相連，右小連杆(13)用銷軸(14)與右小傳動臂(16)相連，銷軸(14)也將右小傳動臂(16)與大連杆(15)的右端相連，大連杆(15)的左端及左小連杆(19)用同一個銷軸(18)與左小傳動臂(20)相連，左小連杆(19)又用銷軸(22)與左傳動臂(23)的上端相連，左傳動臂(23)的下端裝在左傳動杆(25)的後端，左傳動杆(25)的前端通過其軸套(24)裝在基座(1)上，右傳動杆(10)的前端裝在基座(1)上，左、右動力輸出杆(21)、(17)穿過基座(1)垂直豎板的上部，與後方的電源開關總成(34)相連，兩隻小限位開關(28)裝在基座(1)垂直豎板中部靠近左、右傳動臂(23)、(11)的內側，電磁線圈總成由外殼(2)、內套管(29)、骨架(30)、線包(31)、隔板(32)和活動鐵芯(33)組成，活動鐵芯(33)和隔板(32)各一件，其它各兩件，由隔板(32)隔開，對稱組裝，骨架(30)裝在內套管(29)上，線包(31)纏繞在骨架(30)上，活動鐵芯(33)裝在內套管(29)內，內套管(2)的外端部和隔板(32)的外沿處與外殼(29)點焊住，使其成為一個整體。
2.根據權利要求1所述的抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置，其特徵是基座(1)用一塊鋼板煨製成L形狀，電磁線圈(2)的左、右兩塊固定板(5)焊在基座(1)水平底板的上面。
3.根據權利要求1所述的抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置，其特徵是有兩套完全相同的控制電路分別控制兩個電磁線圈，該電路由整流橋、集成塊、場效應管、三極體、二極體和電阻、電容組成，整流橋的正極連接電磁線圈的首端，線圈尾端再連接場效應管，再返回整流橋負極，整流橋同時為集成塊和三極體提供直流電源，場效應管的柵極與三極體的集電極連接，三極體的基極經過電阻與集成塊的1腳連接，二極體負極連接整流橋正極，二極體正極連接電磁線圈的尾端。
全文摘要
本發明是一種抽油機井供電系統二位開關電磁換向裝置，屬於供配電開關的切換裝置。其機械傳動機構裝在基座的豎板上，電磁線圈總成裝在基座的水平底板上，控制電路板裝在電磁線圈固定罩上方。機械傳動機構由傳動擺臂、傳動杆、傳動臂、小連杆、大連杆、小傳動臂和動力輸出杆等組成，用銷軸互相連接。電磁線圈總成由外殼、內套管、骨架、線包、隔板和活動鐵芯組成。活動鐵芯和隔板各一個，其它各兩件，對稱組裝成一體。控制電路有兩套，各控制一個電磁線圈的通斷電。主要優點是體積較小；機械傳動機構簡化可靠；線圈總成結構合理、磁阻小、磁力大、維持電壓低；採用無觸點開關和續流二極體，確保電器元件不被燒壞。可用於油田及其它類似場合。
文檔編號H01H47/22GK1728314SQ20051004228
公開日2006年2月1日 申請日期2005年4月6日 優先權日2005年4月6日
發明者閆敬東, 王同義, 師祥洪, 馬猛, 龍鳳樂 申請人:中國石化勝利油田有限公司