CN109578543A - 一种变动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变动装置，包括依次连接的输入端传动轴(10)、传动曲柄(11)、偏心轴(13)、变动曲柄(14)、固定轴(23)、直齿条(16)和同步齿轮(19)，直齿条(16)连接有移动限位机构，该移动限位机构使直齿条(16)仅能够沿直齿条(16)的长度方向移动，在输入端传动轴(10)单向连续转动的过程中，同步齿轮(19)能够双向交替的转动设定的角度。该变动装置与滑轮箱能够组合成新型的抽油机，该新型的抽油机可以将井口密封耗材的更换频率由几天一次减少到半年甚至一年一次，极大的降低了员工的劳动强度和管理难度，大大减少了环境污染问题，同时还降低了生产用料的成本。

Description

一种变动装置

技术领域

本发明涉及抽油机领域，具体的是一种变动装置。

背景技术

现有的抽油机通常采用游梁式抽油机，其缺点是体积大，游梁的高度在5米以上。使用时，抽油杆在油管内做上下往复运动，井口密封盘根是易磨损件，在使用磨损后需要进行更换。更换操作需要两人配合，并且需要一天更换一次，员工劳动强度很大。且盘根频繁的磨损还伴随着井口原油的泄漏，会造成环境污染。

发明内容

为了解决现有游梁式抽油机维护不便的问题。本发明提供了一种变动装置，该变动装置与滑轮箱能够组合成新型的抽油机，该新型的抽油机通过该变动装置和齿轮箱能够将电机的旋转运动转化为抽油杆的上下往复运动，不但减小了体积便于维修管理，还可以使井口的密封方式由盘根密封转变为机械密封，能够起到良好的密封效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术发明是：一种变动装置，包括依次连接的输入端传动轴、传动曲柄、偏心轴、变动曲柄、固定轴、直齿条和同步齿轮，输入端传动轴的中心线、偏心轴的中心线、固定轴的中心线和同步齿轮的中心线之间相互平行，直齿条连接有移动限位机构，该移动限位机构使直齿条仅能够沿直齿条的长度方向移动，在输入端传动轴单向连续转动的过程中，同步齿轮能够双向交替的转动设定的角度。

本发明的有益效果是：

1、通过该变动装置和滑轮箱将电机的旋转运动转化为抽油杆的上下往复运动，从而使井口的密封方式由盘根密封转变为机械密封，能起到良好的密封效果。

2、操作较为安全，该新型的抽油机的整体结构中最高处仅比井口高出1.5米，较传统的游梁式抽油机动则5米以上的高度降低很多，极大的方便操作管理和维护，且操作人员不用再爬高，降低了操作时的安全风险。

3、结构简单，便于维护管理。相比较传统游梁式抽油机，该新型的抽油机整体性高，传动机构均有使用箱内齿轮油润滑，不需要频繁的外部润滑保养，降低了操作人员的劳动强度。

4、实现了井口的全密封。井口由滑轮箱进行密封连接，各箱体之间传动机构由机械密封进行密封，大大改善井口漏失情况，解决环保污染问题。

5、极大降低传统盘根密封的更换频率。井口密封装置由机械密封取代，不再使用盘根密封，普通盘根密封的更换周期是1至3天，而机械密封的平均使用寿命在半年以上，从而使得更换密封操作的劳动强度大幅降低。

6、极大的节省了密封填料，降低了生产成本。普通盘根密封50元一个，机械密封500元左右一个，每更换10个盘根密封就相当于使用一个机械密封的价格，而盘根密封的更换周期是1天至3天，以3天一换计算，一个月就相当于消耗一个机械密封，而机械密封的平均使用寿命在半年以上，所以使用机械密封要更划算。

7、结构简单，用料节省，生产工艺不复杂，较传统游梁式抽油机更便宜。

8、主要应用于稠油井生产，稀油井也可使用，且密封效果更佳。由于稀油井井口漏失情况较轻，传统抽油机和密封方式足以满足生产需求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述变动装置的主视图。

图2是本发明所述变动装置的俯视图。

图3是本发明所述变动装置的左视图。

图4是传动齿轮与固定内齿圈的配合示意图。

图5是变动曲柄与偏心轴和固定轴的连接示意图。

图6是直齿条未受移动限位机构束缚的运动状态示意图。

图7是直齿条受移动限位机构束缚时变动曲柄运动到9点钟位置的示意图。

图8是直齿条受移动限位机构束缚时变动曲柄运动到12点钟位置的示意图。

图9是直齿条受移动限位机构束缚时变动曲柄运动到3点钟位置的示意图。

图10是本发明所述抽油机的总体示意图。

图11是本发明所述滑轮箱的主视图。

图12是本发明所述滑轮箱的俯视图。

图13是本发明所述滑轮箱的左视图。

1、呼吸阀；2、固定螺栓；3、呼吸孔盖板；4、变动装置盖板；5、变动装置箱盖固定底座；6、变动装置箱体；7、变动装置箱体固定底座；8、传动齿轮；9、输入端对轮；10、输入端传动轴；11、传动曲柄；12、固定内齿圈；13、偏心轴；14、变动曲柄；15、直齿条限位筒；16、直齿条；17、输出端传动齿轮；18、输出端传动轴；19、同步齿轮；20、增速齿轮；21、齿轮组固定轴；22、输出端对轮；23、固定轴；24、传动轴密封体；25、直齿条限位杆；26、滑轮箱盖板；27、滑轮箱箱体；28、传动箱密封体；29、输入对轮；30、输入传动轴；31、螺纹段；32、定滑轮；33、动滑轮；34、滚轮传动齿轮；35、钢缆；36、定滑轮支撑轴；37、钢缆滚轮；38、滚轮支撑轴；39、井口连接器；40、电机；41、减速箱；42、变动装置；43、滑轮箱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种变动装置，包括依次连接的输入端传动轴10、传动曲柄11、偏心轴13、变动曲柄14、固定轴23、直齿条16和同步齿轮19，输入端传动轴10的中心线、偏心轴13的中心线、固定轴23的中心线和同步齿轮19的中心线之间相互平行，直齿条16连接有移动限位机构，该移动限位机构使直齿条16仅能够沿直齿条16的长度方向移动，直齿条16的长度方向为图1中的上下方向，在输入端传动轴10单向连续转动的过程中，同步齿轮19能够双向交替的转动设定的角度，即在输入端传动轴10逆时针或顺时针连续转动的过程中，同步齿轮19能够逆时针和顺时针交替转动设定的角度，如图1至图5所示。

在本实施例中，输入端传动轴10的一端固定有输入端对轮9，输入端传动轴10的另一端与传动曲柄11的一端连接固定，传动曲柄11的另一端与偏心轴13的一端连接固定。

在本实施例中，偏心轴13外套设有传动齿轮8，偏心轴13的中心线偏离传动齿轮8的中心线，传动齿轮8外套设有固定内齿圈12，传动齿轮8与固定内齿圈12啮合，传动齿轮8的节圆直径小于固定内齿圈12的节圆直径，如图4所示。

在本实施例中，偏心轴13与传动齿轮8通过轴承连接配合，偏心轴13的中心线、传动齿轮8的中心线和固定内齿圈12的中心线之间相互平行，固定内齿圈12的中心线与输入端传动轴10的中心线重合。偏心轴13的中心线偏离传动齿轮8的中心线，传动齿轮8的中心线偏离固定内齿圈12的中心线。

在本实施例中，固定轴23的一端与直齿条16连接固定，固定轴23的中心线与输入端传动轴10的中心线位于同一竖直平面内。变动曲柄14的一端通过第一轴承与偏心轴13的另一端连接，变动曲柄14的另一端通过第二轴承与固定轴23的另一端连接，固定轴23可以为阶梯轴，如图5所示。

在本实施例中，该移动限位机构含有直齿条限位杆25和直齿条限位筒15，直齿条限位杆25沿竖直方向设置，直齿条限位杆25的上端插接于直齿条16内，直齿条限位杆25与直齿条16间隙配合，直齿条限位杆25的下端固定插接与直齿条限位筒15内，直齿条限位筒15固定于变动装置箱体6外。

在本实施例中，所述变动装置还包括依次连接的输出端传动轴18、输出端传动齿轮17、增速齿轮20和齿轮组固定轴21，输出端传动齿轮17与增速齿轮20啮合，同步齿轮19和增速齿轮20同轴固定于齿轮组固定轴21的一端，即同步齿轮19的中心线和增速齿轮20的中心线重合。

在本实施例中，输出端传动轴18的中心线与齿轮组固定轴21的中心线平行，输出端传动轴18的中心线与输入端传动轴10的中心线平行，同步齿轮19的齿数小于增速齿轮20的齿数，输出端传动齿轮17的齿数等于增速齿轮20的齿数。

在本实施例中，输出端传动轴18的一端固定有输出端对轮22，输出端传动齿轮17固定于输出端传动轴18的另一端。输入端传动轴10、输出端传动轴18和齿轮组固定轴21均与变动装置箱体6间隙配合。固定内齿圈12相对于变动装置箱体6固定，即固定内齿圈12不能相对于变动装置箱体6移动或转动。

下面介绍该变动装置的工作过程。

输入端传动轴10自转带动传动曲柄11以输入端传动轴10为轴转动，传动曲柄11带动传动齿轮8和偏心轴13绕输入端传动轴10的中心线做圆周运动。

偏心轴13带动变动曲柄14的一端做圆周运动，并驱动变动曲柄14的另一端、固定轴23和直齿条16沿竖直方向的上下往复运动。

直齿条16的上下往复运动带动同步齿轮19相应的双向交替的周期转动，同步齿轮19将扭矩传递给增速齿轮20，增速齿轮20再将扭矩传递给输出端传动齿轮17和输出端传动轴18。同步齿轮19在双向交替的转动设定的角度时，输出端传动轴18也将双向交替的转动设定的角度。

上述设定的角度可以为180度至720度，以360度为例，在输入端传动轴10顺时针或逆时针连续转动的过程中，最终输出端传动轴18可以先逆时针转动360度、然后顺时针转动360度、再逆时针转动360度、然后顺时针转动360度、再逆时针转动360度、然后顺时针转动360度，以此为例交替的不断转动。

为了更好的理解直齿条16的运动过程，下面对此进行详细的说明。

在未受所述移动限位机构束缚时，变动曲柄14与直齿条16的之间的固定轴23的轴线与固定内齿圈12的轴线所在的竖直平面有一定的偏移量D，如图6所示。安装所述移动限位机构之后，可以使固定轴23的轴线与固定内齿圈12的中心线位于同一竖直平面NS内，这样使得在所述移动限位机构束缚后，直齿条16的运动轨迹只能沿该竖直平面NS上下移动。由图7、图8和图9可以分别看出变动曲柄14在做圆周运动时，到达不同位置时，直齿条16的位置变化。由于上述偏移量D的存在，使得直齿条16在竖直平面NS上做上下往复运动。

下面介绍一种滑轮箱，包括输入传动轴30、钢缆滚轮37、定滑轮32、动滑轮33和钢缆35，输入传动轴30能够驱动钢缆滚轮37以钢缆滚轮37的中心线为轴转动，钢缆35的一端与定滑轮32连接固定，钢缆35的另一端与钢缆滚轮37连接固定，钢缆35绕过定滑轮32和动滑轮33，动滑轮33位于定滑轮32的下方，当钢缆滚轮37转动时将收放钢缆35，从而使动滑轮33能够上下移动，如图11至图13所示。

在本实施例中，输入传动轴30的中心线与钢缆滚轮37的中心线垂直，钢缆滚轮37内固定套设有滚轮支撑轴38，滚轮支撑轴38外固定套设有滚轮传动齿轮34，钢缆滚轮37和滚轮传动齿轮34均与滚轮支撑轴38键连接，输入传动轴30的一端设有螺纹段31，输入传动轴30的另一端设有输入对轮29，螺纹段31与滚轮传动齿轮34啮合，这样输入传动轴30自转时，钢缆滚轮37也将随之自转。

在本实施例中，滚轮支撑轴38的中心线、滚轮传动齿轮34的中心线、钢缆滚轮37的中心线、定滑轮32的中心线和动滑轮33的中心线相互平行，位于钢缆滚轮37和定滑轮32之间的钢缆35呈水平状态，动滑轮33位于定滑轮32的正下方，输入传动轴30位于滚轮支撑轴38的上方。

下面介绍该滑轮箱的工作过程。

滑轮箱的输入对轮29和输入传动轴30自转将扭矩传递给螺纹段31，螺纹段31自转带动滚轮传动齿轮34转动，滚轮传动齿轮34将扭矩传递给钢缆滚轮37，钢缆滚轮37自转后拉动钢缆35收放，钢缆35的运动通过定滑轮32拉动动滑轮33上下移动。

在使用时，动滑轮33通过井口连接器39在油管内做上下往复运动，光杆固定在动滑轮33下方，由此实现抽油杆的上下往复运动。

下面介绍一种抽油机，包括依次连接的电机40、减速箱41、变动装置42和滑轮箱43，该变动装置42为上述的变动装置42，该滑轮箱43为上述的滑轮箱。如图10所示，电机40的输出轴与减速箱41的输入轴连接，减速箱41的输出轴与变动装置42的输入端对轮9连接，变动装置42的输出端对轮22与滑轮箱43的输入对轮29连接。电机40将扭矩传递给减速箱41，减速箱41再将扭矩传递给变动装置42的输入端对轮9，变动装置42的输入端对轮9再将扭矩传递给变动装置42的输出端对轮22，变动装置42的输出端对轮22再将扭矩传递给滑轮箱43的输入对轮29。

下面介绍本发明所述抽油机的工作过程。

电机40通过减速箱41驱动输入端传动轴10单向连续自转，输出端传动轴18随之双向交替的转动设定的角度。输出端传动轴18双向交替的转动也将驱动输入传动轴30和钢缆滚轮37双向交替的转动设定的角度。从而通过钢缆35的收放拉动动滑轮33上下移动。光杆固定在动滑轮33下方，由此实现抽油杆的上下往复运动。

在本发明中，电机将扭矩传递给变速箱，通过变动装置将传动轴的旋转运动转化为齿轮的半圈旋转循环运动，再通过滑轮箱传递给抽油杆做上下往复运动，井口由滑轮箱进行全密封，各传动部件通过机械密封进行密封。

另外，各箱体的传动轴密封体内安装机械密封进行密封。变速箱和变动装置内填充齿轮油用以润滑。滑轮箱由于其箱体内在运转时会充满原油和水的混合液，能起到良好的润滑作用，所以仅在传动轴轴承部位填充锂基脂用以润滑即可。

在安装时，应在变速箱与滑轮箱之间的传动轴两侧安装配重，降低变动装置齿轮的负荷，以此减少电机传动的负荷，避免电机过载，避免变动装置内的齿轮承受过大的剪切力，以提高安全性并延长设备的使用寿命。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种变动装置，其特征在于，所述变动装置包括依次连接的输入端传动轴(10)、传动曲柄(11)、偏心轴(13)、变动曲柄(14)、固定轴(23)、直齿条(16)和同步齿轮(19)，输入端传动轴(10)的中心线、偏心轴(13)的中心线、固定轴(23)的中心线和同步齿轮(19)的中心线之间相互平行，直齿条(16)连接有移动限位机构，该移动限位机构使直齿条(16)仅能够沿直齿条(16)的长度方向移动，在输入端传动轴(10)单向连续转动的过程中，同步齿轮(19)能够双向交替的转动设定的角度。

2.根据权利要求1所述的变动装置，其特征在于，输入端传动轴(10)的一端固定有输入端对轮(9)，输入端传动轴(10)的另一端与传动曲柄(11)的一端连接固定，传动曲柄(11)的另一端与偏心轴(13)连接固定。

3.根据权利要求1所述的变动装置，其特征在于，偏心轴(13)外套设有传动齿轮(8)，偏心轴(13)的中心线偏离传动齿轮(8)的中心线，传动齿轮(8)外套设有固定内齿圈(12)，传动齿轮(8)与固定内齿圈(12)啮合，传动齿轮(8)的中心线偏离固定内齿圈(12)的中心线，传动齿轮(8)的节圆直径小于固定内齿圈(12)的节圆直径。

4.根据权利要求3所述的变动装置，其特征在于，偏心轴(13)与传动齿轮(8)通过轴承连接配合，偏心轴(13)的中心线、传动齿轮(8)的中心线和固定内齿圈(12)的中心线之间相互平行，固定内齿圈(12)的中心线与输入端传动轴(10)的中心线重合。

5.根据权利要求1所述的变动装置，其特征在于，变动曲柄(14)的一端通过第一轴承与偏心轴(13)连接，变动曲柄(14)的另一端通过第二轴承与固定轴(23)连接。

6.根据权利要求1所述的变动装置，其特征在于，固定轴(23)的一端与直齿条(16)连接固定，固定轴(23)的中心线与输入端传动轴(10)的中心线位于同一平面内。

7.根据权利要求1所述的变动装置，其特征在于，该移动限位机构含有直齿条限位杆(25)，直齿条限位杆(25)沿竖直方向设置，直齿条限位杆(25)的一端插接于直齿条(16)内，直齿条限位杆(25)与直齿条(16)间隙配合。

8.根据权利要求1所述的变动装置，其特征在于，所述变动装置还包括依次连接的输出端传动轴(18)、输出端传动齿轮(17)、增速齿轮(20)和齿轮组固定轴(21)，输出端传动齿轮(17)与增速齿轮(20)啮合，同步齿轮(19)和增速齿轮(20)同轴固定于齿轮组固定轴(21)。

9.根据权利要求8所述的变动装置，其特征在于，输出端传动轴(18)的中心线与齿轮组固定轴(21)的中心线平行，同步齿轮(19)的齿数小于增速齿轮(20)的齿数，输出端传动齿轮(17)的齿数等于增速齿轮(20)的齿数。

10.根据权利要求8所述的变动装置，其特征在于，输出端传动轴(18)的一端固定有输出端对轮(22)，输出端传动齿轮(17)固定于输出端传动轴(18)的另一端。