[发明专利]组合式超长冲程抽油机

说明书

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(3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。1.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机。

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(1-3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动。

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1-5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、伸缩筒、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，弹簧被压缩，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。