专利名称：组合式超长冲程抽油机的制作方法
组合式超长冲程抽油机本发明涉及油田机械采油设备，尤其是一种用汽车零部件 如差速器、制动器、盆角齿(螺旋锥齿轮)、半轴等组成的无 游梁式长冲程抽油机。现有技术中游梁式抽油机最为悠久，至今已有160年史。 它皮实耐用，好管理， 一直占据着抽油机领域的主导地位，市 场分额90%以上。但此类抽油机冲程短G米左右)、能耗大 是它难以克服的弱点；只有无游梁式抽油机可以实现长冲程。 如链条式抽油机的最大冲程可达8米，它的特点是运动曲线比 较合理，节能效果好。缺点是润滑条件差，链条磨损较快，维修困难，维修费用高，冲程不可调整；另一种电机换向的滚筒 式抽油机也能实现长冲程，它要求电机频繁启动换向，每天一 万次左右。电机的启动电流大于正常工作电流几倍，它所采用 的变频器或开关磁组换向控制系统受工况条件和环境因素响， 工作的可靠性差。实践证明此种抽油机不节能、不可靠。另外 电机换向产生的交变电流还会污染电网；专利号ZL02109048.3 公开的"差速换向法长冲程抽油机"是用汽车差速器换向的长 冲程抽油机，它避开了链条易磨损的难题，也不需要频繁启动 电机，采用了一种全新的设计思想。通过几年的试用发现还存 在一些问题。l.结构形式不尽合理，主机设计不紧凑，传动链 较长。2.悬点偏离塔架中心，不利于悬点对中井口，不利于塔 架的稳定，不方便修井作业。3.有三个输出滚筒，过于复杂； 4.换向控制系统工作不可靠，换向延时功能欠缺。5.换向振动 较大，没有缓冲减震装置。本发明的目的是提供一种结构更加合理、换向更加可靠、 运行更加平稳、维修更加方便、造价更加低廉的长冲程抽油为实现上述目的，本发明设计了一种换向减速机，这种换 向减速机由两组汽车差速器、两组制动器、四根半轴、三对盆 角齿(螺旋锥齿轮)、介轮(l一3个)、输出绳轮、换向控制 机构和缓冲减振装置组成。其中两组差速器是本发明的核心技术。差速器是由法国雷 诺汽车公司创始人路易斯，雷诺发明的，至今已有一百多年历 史，是一项成熟的技术。差速器有很多种类，如圆柱齿轮差速 器、圆锥齿轮差速器、防滑差速器等。由于圆锥齿轮差速器结 构简单紧凑、工作平稳，应用最为广泛，因此应首先采用圆锥齿轮差速器。圆锥齿轮差速器的内部由两个太阳轮(半轴齿 轮)、四个行星齿轮、十字轴和壳体组成。本发明有以下几个创新点1. 换向减速机的箱体呈凹字形，在凹字形中央设置一个输 出绳轮。2. 用介轮将两组差速器组合在一起，两个差速器的壳体上都装有圆柱齿轮，介轮位于这两个圆柱齿轮中间，这三个齿轮互相啮合。3. 四根半轴分别插入差速器内的半轴齿轮中，输出一侧两 根半轴的前端做成螺旋锥齿轮，与它配对的大盆角齿啮合。4换向控制系统有电控式和机械式两种，两种控制方式的 目的就是交替刹住两组制动器，以获得输出绳轮的正反向转4.1其中电控式换向控制系统由传感器(接近开关)、 电磁铁、刹车摇臂和控制电路组成。两只传感器分别安装在抽 油机塔架的上下两端，调整冲程时只需移动传感器的位置就可 以了。电磁铁装在刹车摇臂下端，刹车摇臂上端与制动器的凸 轮轴固接，控制电路接收处理传感器信号，控制电磁铁通、断 电转换程序。工作中，两个电磁铁一个通电一个断电。通电的 电磁铁吸在制动毂上，随制动毂转动，同时带动刹车摇臂和凸 轮轴转一个角度，凸轮顶开刹车蹄片，刹住所在的制动器及半轴。悬点上行至另一个传感器处，经控制电路处理，两块电磁 铁交替通、断电，即可释放一个制动器，刹住另一个制动器， 完成一次换向过程。重复上面的过程就可获得抽油机的往复运 动。在控制电路中设计延时功能，可以消除抽油杆的变形和换 向产生的惯性冲击。
一般两块电磁铁交替通、断电瞬间延时1一5秒，也可以根据油的粘度设定延时长短。4.2机械式换向控制系统由拨杆、转杆、主动摆杆、拨 叉、被动摆杆(丁字形)、拉杆、伸縮筒、伸缩杆、弹簧、缓 冲器组成。当悬点上下往复运动时，就会拨动拨杆，经转杆、 主动摆杆、拨叉推动套装在转杆上的被动摆杆转一个角度。这 样就放松了预紧的拉杆，在制动器回位弹簧作用下，使处在制 动状态下的制动器释放。与此同时，被动摆杆另一端那根松弛 的拉杆被拉紧，使处在释放状态下的制动器制动，完成一次换 向过程。重复这一过程就可获得悬点上的往复运动。为了避免 换向过程产生大的振动，在被动摆杆的铰接处安装一个缓冲 器，就是一个空气节流装置，起到缓冲延时作用，可以有效防 止刹车过急。5.为了消除换向时产生振动，设计了缓冲减震装置，在配 重箱导轨下端安装两组弹簧，并用横梁将两组弹簧联系起来， 配重箱下行时落在横梁上，弹簧被压縮，起到缓冲减震作用。 同时弹簧储备能量，当配重箱上行时起到辅助提升的作用，使 换向更加轻松平稳。与现有技术相比，本发明有以下优点1) 结构形式进一步优化，主机设计紧凑合理，传动链縮短。2) 悬点位于塔架中心，提高了抽油机的稳定性，同时方便了 修井作业。3) 增设I减震装置，减小了换向冲击，消除了换向震动，改善了运动状态。4) 换向控制系统增设了延时功能，有利于消除抽油杆的变 形，使换向更加平稳。调整冲程时只需移动传感器的位 置，非常方便。5) 大量采用汽车标准件，造价大幅度降低。下面结合附图对本发明做详细说明。 图l是本发明的侧视图。图2是本发明的换向减速机结构示意图。 图3是本发明的电控式换向控制机构示意图。 图4是本发明的电控式换向控制机构剖示图。 图5是本发明的机械式换向控制机构示意图。 图6是本发明的正视图。从
图1、图6中看到，换向减速机1放置在塔架5的上面， 电机38位于换向减速机1的下方。两只传感器36放置在塔架 5的上、下两端。配重箱6位于两根导轨39的中间，导轨39 最下端套装两组减震弹簧7，两组减震弹簧7的上面用横梁37连接。图2中，换向减速机l的箱体呈凹字形，凹字形中间放 置输出绳轮3。换向减速机1的输入轴前端为锥齿轮15，锥齿 轮15与配对的大锥齿轮16啮合。大锥齿轮16的同轴上是圆柱 齿轮17，齿轮17与差速器8外圆上的齿轮9啮合。两组差速 器8的中间是介轮10， 介轮10分别与差速器8外圆的齿轮9 啮合。两组差速器8的输出一侧各插入半轴11，半轴11的前 端做成小锥齿轮，这个小锥齿轮与它配对的大锥齿轮13啮 合。大锥齿轮轴14伸出箱体，用联轴器与绳轮3连接。两组 差速器8的另一侧各插入半轴12，半轴12伸出箱体的部分安 装制动器2。图3、图4中，制动毂20与半轴12固接，并且与半轴12 一起转动。刹车摇臂21与凸轮轴18固接，电磁铁23安装在摇 臂21的下部。电磁铁23通电后，就吸在转动的制动毂20上， 通过摇臂21带动凸轮18转动，由凸轮19顶开刹车蹄片24并 刹住此半轴。两个制动器工作原理相同。另有控制系统来控制两电磁铁23的交替工作程序。当然，用行程开关控制两块电 磁铁也是可行的。图5是机械式换向控制机构。转杆26—端固接拨杆25，两 者在同一平面上。转杆26的另一端与主动摆杆27固接，两者 垂直。拨叉28与主动摆杆27固接。伸縮筒32与主动摆杆27 铰接。弹簧34套装在伸縮杆33中，伸縮杆33插入伸縮筒32 中，伸縮杆33下端铰接。被动摆杆29 (丁字形)套装在转杆 26上。拉杆30的两端分别与被动摆杆29和凸轮轴18的杠杆 31铰接。被动摆杆29的下部与主动摆杆27相同。缓冲器35 分别与被动摆杆29、塔架5连接。本发明不局限于上述实施方式和实施领域，不论在结构上做 任何变化，或在其他领域应用该技术。凡是把两组汽车差速器 组合在一起，并在输出轴上采用双锥齿轮传动输出的，均落在 本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种长冲程抽油机，包括电机、塔架、换向减速机、换向控制机构、输出绳轮、配重箱、缓冲减震装置，其特征在于换向减速机(1)位于塔架(5)上面，电机38位于换向减速机(1)的下面，输出绳轮(3)位于换向减速机(1)的正前方，向前悬下钢绳(4)对中井口，输出绳轮(3)后方悬下的钢丝绳(4)与配重箱(6)连接，配重箱(6)下面是缓冲减震弹簧(7)，换向减速机(1)后面伸出的半轴(12)上安装制动器(2)，制动器(2)上的凸轮轴(18)与换向控制机构连接，换向控制机构有机械式图5和电控式图3、图4两种。
2，根据权利要求1所述的长冲程抽油机，其特征在于该 换向减速机(1)的箱体呈凹字形，凹字形箱体中间是输出绳 轮(3)，换向减速机(1)的内部由两组差速器(8)、介轮(10)、四根半轴(11) (12)、锥齿轮(13)组成；上述 两组差速器(8)的外壳上都装有圆柱齿轮(9),介轮(10)位 于两个圆柱齿轮(9)的中间，半轴(11)前端的小锥齿轮与 大锥齿轮(13)啮合，半轴(12)伸出箱体的部分安装制动 器(2)。
3，根据权利要求l所述的长冲程抽油机，其特征在于换向机构采用电控方式，摇臂(21)上端与凸轮轴(18)固 接，电磁铁(23)置于摇臂(21)下部，传感器(36)位于 塔架(5)的上、下两端。
4，根据权利要求l所述的长冲程抽油机，其特征在于换 向机构采用机械式，机械式换向机构由拨杆(25)、转杆(26)、主动摆杆(27)、拨叉(28)、被动摆杆(29)、 拉杆(30)、杠杆(31)、伸縮筒(32)、伸縮杆(33)、 弹簧(34)、缓冲器(35)组成，主动摆杆(27)与转杆(26)固接，被动摆杆(29)与转杆(26)铰接。 5，根据权利要求l所述的长冲程抽油机，其特征在于缓 冲减震装置的两组弹簧(7)套装在配重箱导轨(39)的下 方，横梁(37)把两组减震弹簧(7)联接起来。
全文摘要
一种油田机械采油用的无游梁式长冲程抽油机。它的换向减速机大量采用汽车零部件如差速器、制动器、螺旋锥齿轮(盆角齿)、半轴等组合设计而成，巧妙地解决了换向问题。这种抽油机的冲程可达10几米，甚至更长，并可随意调整冲程。它彻底解决了链条式抽油机链条易磨损和电机换向抽油机频繁启动电机的问题。这种抽油机换向平稳、工作可靠、维修方便、造价低廉、使用寿命长。
文档编号F16H37/00GK101265794SQ20071001057
公开日2008年9月17日 申请日期2007年3月13日 优先权日2007年3月13日
发明者毅 王 申请人:毅 王