CN2289075Y - 平衡臂式两级平衡游梁抽油机 - Google Patents

Abstract

平衡臂式两级平衡游梁抽油机。主要技术特征是:采用了平衡臂与游梁联接构成弯游梁系统,并且至少包括一个快速联接机构。主要优点是:装拆方便,节材、节能均高达30～50%;可不停机大幅度调节平衡,平衡率高达99%;修井时不用汽车吊可举起平衡质量,驴头自动让开井位;工作可靠性以及调试和维护保养均优于传统游梁抽油机。

Description

平衡臂式两级平衡游梁抽油机

本发明涉及石油矿场的游梁抽油机。

传统游梁抽油机是油田使用最多的一种杆件抽油机，近代又有其变种——异相曲柄平衡游梁抽油机、前置式游梁抽油机、气动平衡游梁抽油机等相继为油田所采用。它们的共同特征，在于运动变换装置是一种结构简单的，包括主曲柄1、连杆2、摇杆(游梁)3以及机架(支架、底座)4组成的四铰链曲柄摇杆机构，可统称为四铰链曲柄摇杆机构抽油机。因为运动变换装置结构简单，这类杆件抽油机的运动变换损耗较小、结构可靠、制造方便、维护简单、经久耐用，能适应各种油田的恶劣环境，这些都是无法否定的优点。

四铰链曲柄机构抽油机的主要缺点有二：(1)扭矩波动大，并且有负扭矩，耗电；(2)笨重、耗费钢材。

已取得中国发明专利的“两级平衡杆件抽油机”(申请号88107522.1，授权日1992年6月24日)，以及已取得中国实用新型专利的“高效节能杆件抽油机”(申请号92245653.4，授权日1993年8月22日)，经样机试用，不但因消除负扭矩、降低扭矩波动幅以及可随机调节平衡(平衡率达98％)而节电，并且大幅度降低整机重量，可说是在保留四铰链曲柄摇杆机构抽油机优点的基础上有效地消除了它的缺点。

但是，样机试用表明，所述两级平衡杆件抽油机和高效节能杆件抽油机，尚有装拆不方便的缺点。

本发明的目的，是提供一种装拆方便的两级平衡游梁抽油机，并且更为节材、节能。

这一发明任务，由平衡臂式两级平衡游梁抽油机的技术方案来实现。这个技术方案，是在高效节能杆件抽油机专利技术的基础上加以改进而形成的，主要在于：采用了平衡臂16和游梁3联接构成弯游梁；并在弯游梁系统(弯游梁与安装在其前端的驴头5及尾端的下偏平衡箱15称为弯游梁系统)中，设置了至少一个快速联接机构。这个方案可描述如下：

平衡臂式两级平衡游梁抽油机，主要包括：

一台动力机11；

一台减速装置8；

一套供动力机驱动减速装置的带传动装置10；

一套由主曲柄1、连杆2、摇杆即游梁3以及机架4组成的曲柄摇杆机构，其中主曲柄1与减速装置输出轴13固结，游梁3通过游梁支承7与机架4的顶部活铰，连杆2的一端与主曲柄1活铰，另一端通过横梁6与游梁3活铰；

一套弯游梁系统，包括弯游梁、联结在弯游梁前端的驴头5，以及联结在弯游梁尾端的下偏平衡块/箱15；

一套一级平衡装置，包括曲柄平衡、游梁平衡或它们的混合平衡；

一套二级平衡装置，包括2ω曲柄平衡、游梁下偏平衡或它们的混合平衡；

一套悬绳器14及一套刹车装置12；

其特征在于：

所述弯游梁由平衡臂16与游梁3联接构成，所述弯游梁系统中至少具有一个快速联接机构。

由于采用了平衡臂并在弯游梁系统中设置了快速联接机构，本发明平衡臂式两级平衡游梁抽油机有装拆方便的优点(与传统游梁抽油机相比，装拆还要方便)。此外，还有驴头卸载时可举起平衡质量的优点，并且驴头自动让开井位，修井时不用汽车吊；整机重量进一步降低，与传统游梁抽油机相比，节材达30～50％以上，一台悬点负荷14tf、冲程6m的本发明抽油机，整机质量仅17t；因为弯游梁系统质心下降，第二级平衡比重增加，以及可不停机大幅度调节平衡，平衡率高达99％，本发明抽油机的节能效果进一步提高，与传统游梁抽油机相比，型式试验时节电高达70％；抽油作业节能30～50％。

本发明提供了众多实施方案，兹通过下述实施例和附图作进一步说明。

图1为实施例一的结构示意图。

图2为挂销23直接装配在平衡臂腹板孔中的示意图。

图3为圆柱头四棱体挂销示意图。

图4为联接驴头5与游梁3的铰挂·定位闸机构示意图。

图5为失载保护装置的结构示意图。

图6为举升装置的结构示意图。

图7为实施例二的结构示意图。

图8为联接下偏平衡块/箱与平衡臂的挂·靠机构方案之二。

图9为联接下偏平衡块/箱与平衡臂的挂·靠机构方案之三。

图10为联接下偏平衡块/箱与平衡臂的挂·靠机构方案之四。

图11为联接下偏平衡块/箱与平衡臂的挂·靠机构方案之五。

图12为实施例三的结构示意图。

图13为实施例四的结构示意图。

图中：1、主曲柄，2、连杆，3、摇杆(游梁)，4、机架(支架、底座)，5、驴头，6、横梁，7、游梁支承(支架顶部支承)，8、减速装置、减速机，9、减速装置输入轴，10、带传动装置，11、动力机，12、刹车，13、减速装置输出轴，14、悬绳器，15、下偏平衡块/箱，16、平衡臂，17、调位平衡块/箱，18、绳带，19、平衡臂定位靠座，20、减速器，21、卷筒，22、平衡臂挂销座，23、平衡臂挂销，24、平衡臂铰挂支承座，25、驴头定位靠座，26、驴头定位闸，27、驴头铰挂支承座，28、驴头挂销，29、失载保护装置，30、失载承冲装置，31、承压垫，32、驴头定位闸操纵把，33、平衡块/箱铰挂支承座，34、平衡块/箱挂销，35、平衡块/箱挂销座，36、平衡块/箱定位靠座，37、承压垫，38、驴头定位闸销轴，39、横梁轴承座，40、螺栓、螺钉，41、安全架，42、安全钢管，43、卡环，44、螺栓，45、下偏主平衡片，46、下偏副平衡片，47、螺栓，48、较厚的螺母，49、游梁砂库，50、游梁砂库排砂口，51、游梁砂库排砂口门，52、平衡箱加砂斗，53、平衡箱排砂口，54、平衡箱排砂口门，55、带轮固紧螺母，56、十字盘，57、联接套，58、举升减速器。A、平衡臂铰挂支承座24的槽孔；B、平衡臂定位靠座之承压垫31的外侧平面；C、平衡块/箱铰挂支承座33的槽孔；D、平衡块/箱定位靠座之承压垫37的外侧平面；G、驴头铰挂支承座27的U形或矩形槽；H、驴头定位靠座25的钩头矩形槽；J、驴头侧板上延伸设置的矩形槽；M、带轮固紧螺母55上的矩形凹槽；N、联接套57上的矩形凹槽；P、十字盘56端面上的矩形凸块；Q、十字盘56另一端面上的与P垂直的矩形凸块。

实施例一。参看图1，这是平衡臂式两级平衡游梁抽油机的一种基本模式，其基本结构与高效节能杆件抽油机(申请号92245653.4)相同，由一台动力机11通过带传动装置10和减速装置8减速后，驱动装在减速机输出轴13端头的主曲柄1旋转，主曲柄再通过连杆2带动游梁3绕游梁支承7的中心上、下摇摆。

本实施例的主要特征之一，是采用了由平衡臂16与游梁3组成的弯游梁。该弯游梁3的前端装有驴头5，平衡臂16的下端联有下偏平衡块/箱15，构成弯游梁系统。本实施例的主要特征之二，是所述弯游梁系统中平衡臂16与游梁3之间的联接采用了一种快速联接机构——挂·靠机构：游梁3尾端的上翼板上固连着具有槽孔A的平衡臂铰挂支承座24，平衡臂16的上部通过与之固连的平衡臂挂销座22装配有与平衡臂腹板垂直的平衡臂挂销23，该挂销23铰挂在所述槽孔A中；并且，游梁尾端的下翼板上，固连着设置有承压垫31的平衡臂定位靠座19，平衡臂16的内侧翼板贴靠在所述定位靠座之承压垫31的外侧平面B上。

平衡臂挂销23也可直接装配在平衡臂16上部腹板的孔中(图2)，这时，游梁3的尾端将部分伸入平衡臂16的腹板腔中。

所述槽孔A，可以是底部为半圆柱而向上开口的U形槽，可以是底部是平面而截面为矩形的矩形槽，也可以是截面是角状的L形槽。槽孔A的截形还可以是一个封闭的整圆形，这时平衡臂16与游梁3通过挂销23相互铰接在一起。

所述平衡臂挂销23，其外形可以是一个圆柱体，也可如图3所示是一个两端带有圆柱头的圆柱头四棱体，该四棱体的横截面呈矩形，与所述截面呈矩形(形)或角形(L形)的槽孔A相卡合，两端的圆柱头则与挂销座22的圆柱孔或平衡臂腹板上的圆柱孔配合。

本实施例中，驴头5与游梁3的联结，采用了另一种快速联接机构——铰挂·定位闸机构。参看图1和图4，游梁3前端上翼板的上方，固连着具有U形或矩形(形)槽G的驴头铰挂支承座27，驴头5上垂直其侧板固连着驴头挂销28，该挂销28铰挂在所述槽G中；游梁前端下翼板的下方，固连着带有向上开口之钩头矩形槽H的驴头定位靠座25，驴头5的一个侧板上固连有驴头定位闸销轴38，另一个侧板上延伸设置有向上开口的矩形槽J，有一个截面为矩形的驴头定位闸26，其一端通过所述固定在驴头5侧板上的驴头定位闸销轴38与驴头5铰接，另一端卡在驴头另一侧板上延伸设置的槽J中，其中部卡在所述驴头定位靠座25的钩头矩形槽H中，从而驴头5和游梁3相对定位。当驴头定位闸26绕定位闸销轴38向外转出时，驴头5可相对游梁3绕驴头挂销28转动，驴头定位靠座25进入驴头5的空腔中，驴头让开井位。驴头定位闸上装有驴头定位闸操纵把32，用来控制驴头定位闸的位置。

本实施例中，还设置有一种绳带牵引调位平衡块/箱式随机调节平衡装置：平衡臂16的内腔截面呈矩形，有一个与之滑配的调位平衡块/箱17可在其中上下滑动，该平衡块/箱17的上部用绳带18吊住，绳带的另一端缠绕在位于平衡臂顶板上方的卷筒21上；平衡臂16的顶板上固定着一个减速器20，该减速器的低速输出轴上装配卷筒21或同卷筒21的转轴联接，高速输入轴则直接或通过一个带传动装置与操纵轮或电动机联接，可通过操纵轮调控、可通过电动机随机点动调控、还可通过微机自动跟踪调节平衡块/箱17的位置，使抽油机在最佳平衡状态下工作。

在所述绳带18同平衡块/箱17之间，还可设置一个滑轮组，即：从卷筒21上引出的绳带18，通过一个滑轮组吊住平衡块/箱17。

所述调位平衡块/箱17也可采用与平衡臂外臂滑配的结构。

本实施例中，还设置有失载保护装置29和失载承冲装置30。

失载保护装置29设置在横梁轴承座39与游梁3之间。参看图5，它主要由安全架41和安全钢管42组成：安全架41呈框形结构套在游梁3上，其底板与横梁轴承座连为一体，其顶板开有圆孔，安全钢管42的上端从该圆孔中伸出，用螺栓44抱紧在安全钢管上的一对卡环43位于安全架的框形结构之中并与安全架顶板贴紧或有少许间隙；安全钢管的下端则与游梁上翼板球铰。与安全架连为一体的横梁轴承座39同游梁3有两种联接方式：(1)用螺栓40联接，此时抱紧在安全钢管上的卡环43上侧面与安全架底板之间应留有少许间隙，一旦驴头失载(悬点负荷为零)，游梁下偏平衡质量下冲导致联接横梁轴承座与游梁的螺栓40断裂，所述抱紧在安全钢管42上的卡环43才同安全架顶板贴紧，游梁继续上翘，克服卡环43与安全钢管42间的摩擦力将其拉松，从而保证横梁、连杆、减速装置乃至整个抽油机不遭破坏。(2)横梁轴承座39上设有四个螺孔，并配有四个螺栓40穿过螺栓孔顶紧在游梁下翼板上，直到抱紧在安全钢管上的卡环同安全架顶板贴紧。这时，抽油机正常工作状态下要依赖卡环与安全钢管间的摩擦力传递动力，一旦失载，可立即起安全保护作用。

所述失载保护装置29中的安全钢管42也可用弹簧或橡胶板、木头等弹性元件来替代。

失载承冲装置30是安装在抽油机底盘上的一组水泥块、木块和胶垫，当驴头失载并切断动力机11的电源时，下偏平衡块/箱15的底部撞靠在失载承冲装置上，对抽油机起双重保护作用。

本实施例还设置了由举升电机和举升减速器58组成的举升装置。参看图6，该举升装置同抽油机的联接方式是：抽油机的动力机11轴端之带轮固紧螺母55的外端制有矩形凹槽M，与举升减速器58输出轴固连的联接套57之外端面制有矩形凹槽N，设置一个十字盘56，其两侧端面带有相互垂直的矩形凸块P、Q，并且该矩形凸块P、Q分别嵌入所述矩形凹槽M、N中，从而在举升减速器58同抽油机带传动装置的小带轮之间构成一个浮动十字盘联轴器。举升减速器58的输入轴端联有举升电机，当驴头卸载时，切断动力机11的动力，启动举升电机，就可将平衡质量缓缓举起；举升减速器的输入轴端也可联接一个手把，人工转动手把同样可把平衡质量举起。

也可取消十字盘56和联接套57，代以链(带)传动机构：带轮固紧螺母55上套有一个链(带)轮，举升减速器58输出轴上也套有一个链(带)轮，用链(带)联结上述二个链(带)轮构成链(带)传动机构。

所述举升装置是抽油机的一个部件，但也可设计成抽油机的一个独立附件。

本实施例所述联接驴头5与游梁3的铰挂·定位闸机构和举升装置，可适用于各种采用片状驴头的游梁抽油机。本实施例所述绳带牵引调位平衡块/箱式随机调节平衡装置、失载保护装置和失载承冲装置，可适用于各种采用下偏平衡方式的游梁抽油机。它们都应列在本发明的权利要求之中。

实施例二。参看图7，本实施例与实施例一(图1)比较，区别是在下偏平衡块/箱15同平衡臂16之间设置了快速联接机构——挂·靠机构：平衡臂16的外侧翼板上固连着具有槽孔C的平衡块/箱铰挂支承座33，下偏平衡块/箱15的上部通过与之固连的平衡块/箱挂销座35装配有平衡块/箱挂销34，该挂销34卡挂在所述槽孔C中；平衡臂16下端或其延伸体上固连着设置有承压垫37的平衡块/箱定位靠座36，平衡块/箱15的侧面或底面贴靠在所述承压垫37的表平面D上。

联接下偏平衡块/箱15同平衡臂16的挂·靠机构可由多种方案实施，图8至图11示意了四种实施方案，它们外形虽有差异，意义和作用却是一样的。

应当指出：平衡块/箱铰挂支承座33的槽孔C，与平衡臂铰挂支承座24的槽孔A一样，可以是U形、矩形、L型，也可以是圆形。

平衡块/箱挂销34，与平衡臂挂销23一样，可以是圆柱形，也可以是两端带圆柱头的圆柱头四棱体(图2)。

实施例三。参看图12，它与实施例一的区别，在于取消了与平衡臂16快速活动联接或联为一体的下偏平衡块/箱，游梁下偏平衡质量采用了多个带矩形孔的片状结构45、46，它们骑套在平衡臂16上，称为骑套结构。下偏主平衡片45、下偏副平衡片46与平衡臂16的固结，可采用传统的螺栓联接，也可令平衡片45、46矩形孔的高度大于平衡臂的截面高度，使其间形成较大的空档，置入简易千斤顶(即螺栓47上旋有一个较厚的螺母48)顶紧。下偏主、副平衡片45、46之间也可置入简易千斤顶，下偏主平衡片则座落在平衡臂16的底板上。

如果只看弯游梁中平衡臂的尾端，本实施例就是现有的游梁平衡，但引进平衡臂形成弯游梁结构，就有了全新的含义：游梁支承中心同游梁与横梁铰接中心的连线，或过游梁支承中心的驴头弧面对称线，定义为游梁作用线，弯游梁的中心线成折线状，其尾端平衡质量的质心位于游梁作用线之下，所以它已经不再是普通的游梁平衡，而是一种全新的游梁平衡质量下移装置。

实施例四。参看图13，它与实施例一的区别，只是随机调节平衡装置采用了砂库调位机构：游梁3中部内腔隔出一个游梁砂库49，其中充填砂子，游梁砂库49的下部开一通往平衡箱15的游梁砂库排砂口50和游梁砂库排砂口门51，下偏平衡箱15中充填砂子为平衡质量，其外侧壁设平衡箱排砂口53和平衡箱排砂口门54，并且还设置有操纵平衡箱排砂口门54和游梁砂库排砂口门51的继电器，控制继电器可从游梁砂库中向下偏平衡箱中加砂或从下偏平衡箱中向外排砂，从而随机调节平衡质量使抽油机达到最佳平衡状态。

下偏平衡箱15的上部还没有一加砂斗52，在抽油机初期调整平衡时用来向下偏平衡箱加砂。游梁砂库49也设有加砂斗，用来在抽油机安装时加砂，并定期补充。

本发明平衡臂式两级平衡游梁抽油机各实施例均采用前置式结构，也可采用后置式，只要将连杆2同游梁3的铰接点设置在游梁3的尾端或设置在平衡臂定位靠座19上。就得到后置式的平衡臂式两级平衡游梁抽油机了。

迄今，凡前置式游梁抽油机，减速机均置于支架中间，而本发明平衡臂式两级平衡游梁抽油机各实施例采用了减速机外置结构：抽油机的机架底座向驴头一侧外伸而呈

形，减速机置于底座的该外伸端上，从而减速机位于抽油机支架之外。这种结构有利于减速机的维修。当然，也可采用减速机位于支架中间的布局结构。

本发明平衡臂式两级平衡游梁抽油机各实施例中的调位机构，可用手轮(手把)控制，可用电机(继电器)点动控制，也可用电脑实行跟踪调控。

Claims (10)

1、平衡臂式两级平衡游梁抽油机，主要包括：

一台动力机11；

一台减速装置8；

一套供动力机驱动减速装置的带传动装置10；

一套由主曲柄1、连杆2、摇杆即游梁3以及机架4组成的曲柄摇杆机构，其中主曲柄1与减速装置输出轴13固结，游梁3通过游梁支承7与机架4的顶部活铰，连杆2的一端与主曲柄1活铰，另一端通过横梁6与游梁3活铰；

一套弯游梁系统，包括弯游梁，联接在弯游梁前端的驴头5，以及联接在弯游梁尾端的下偏平衡块/箱15；

一套一级平衡装置，包括曲柄平衡、游梁平衡或它们的混合平衡；

一套二级平衡装置，包括2ω曲柄平衡、游梁下偏平衡或它们的混合平衡；

一套悬绳器14及一套刹车装置12；

其特征在于：

所述弯游梁由平衡臂16与游梁3联接而成，所述弯游梁系统中至少有一个快速联接机构。

2、根据权利要求1的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于所述快速联接机构是联接平衡臂16与游梁3的挂·靠机构：游梁3尾端的上翼板上固连着具有槽孔A的平衡臂铰挂支承座24，平衡臂16的上部直接或通过与之固连的平衡臂挂销座22装配有与平衡臂腹板垂直的平衡臂挂销23，该挂销23铰挂在所述槽孔A中；并且，游梁3尾端的下翼板上固连着设置有承压垫31的平衡臂定位靠座19，平衡臂16的内侧翼板贴靠在所述定位靠座承压垫31的外侧平面B上。

3、根据权利要求1的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于所述快速联接机构是联接下偏平衡块/箱15与平衡臂16的挂·靠机构：平衡臂16的外侧翼板上固连着具有槽孔C的平衡块/箱铰挂支座33，平衡块/箱15的上部通过与之固连的平衡块/箱挂铰座35装配有平衡块/箱挂销34，该挂销34卡挂在所述槽孔C中；平衡臂下部或其延伸体上固连着设置有承压垫37的平衡块/箱定位靠座36，平衡块/箱15的侧面或底面贴靠在所述承压垫37的表平面D上。

4、根据权利要求1、2、3的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于所述铰挂支承座24、33的槽孔A、C，其截形是圆形、O形、矩形或L形；所述挂销23、34的外形是一个圆柱体，或是一个两端带有圆柱头的四棱体，该四棱体的横截面是矩形，与所述截形呈矩形、L形的槽孔A、C卡合，两端的圆柱头则与挂销座22、35的圆柱孔配合。

5、根据权利要求1的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于所述快速联接机构是联接驴头5与游梁3的铰挂定位闸机构：游梁3前端上翼板的上方，固连着具有U形或矩形槽G的驴头铰挂支承座27，驴头5上垂直其侧板固连着驴头挂销28，该挂销28铰挂在所述槽G中：游梁前端下翼板的下方，固连着带有向上开口之钩头矩形槽H的驴头定位靠座25，驴头5的一个侧板上固连有驴头定位闸销轴38，另一侧板上延伸设置有向上开口的矩形槽J，有一个截面为矩形的驴头定位闸26，其一端通过所述销轴38与驴头5铰接，另一端卡在驴头另一侧板上延伸设置的矩形槽J中，其中部则卡在所述驴头定位靠座25的钩头矩形槽H中。

6、根据权利要求1的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于所述快速联接机构是联接下偏主、副平衡片45、46与平衡臂16的一种骑套结构：平衡片45、46带有矩形孔，它们骑套在平衡臂16上。

7、根据权利要求1的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于设置有一种绳带牵引调位平衡块/箱式随机调节平衡装置：有一个与平衡臂16的内腔或外壁滑配的调位平衡块/箱17，它用绳带18直接或通过一个滑轮组吊住，该绳带18的另一端缠绕在位于平衡臂16顶板上方的卷筒21上，平衡臂16的顶板上还固定着一个减速器20，该减速器20的低速输出轴上套装着卷筒21或同卷筒21的转轴联接，高速输入轴则直接或通过一个带传动装置与操纵轮或电动机联接。

8、根据权利要求1的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于设置有一种砂库调位机构的随机调节平衡装置：游梁3中部内腔隔出一个游梁砂库49，其中充填砂子，砂库49的下部开有通往下偏平衡箱的游梁砂库排砂口50和设有游梁砂库排砂口门51，下偏平衡箱15中充填砂子为平衡质量，其外侧箱壁设平衡箱排砂口53和平衡箱排砂口门54，并且还设置有操纵平衡箱排砂口门54和游梁砂库排砂口门51的继电器。

9、根据权利要求1的平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于设置有由举升电机和举升减速器58组成的举升装置，该举升装置同抽油机的联结方式是：抽油机的动力机11轴端之带轮固紧螺母55的外端制有矩形凹槽M，与举升减速器输出轴固联的联接套57之外端面制有矩形凹槽N，设置一个十字盘56，其两侧端面制有相互垂直的矩形凸块P、Q，并且该矩形凸块P、Q分别嵌入所述矩形凹槽M、N中；或者：所述带轮固紧螺母55上套有一个链/带轮，举升减速器58的输出轴上也套有一个链/带轮，用链/带将它们联接起来，构成一个链/带传动机构。

10、根据权利要求1的一种平衡臂式两级平衡游梁抽油机，其特征在于采用了减速机外置结构：抽油机的底座向驴头一侧外伸，减速机置于底座的该外伸端上。

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