一种用于塔式抽油机的链绳复合传动结构的制作方法

本实用新型为一种用于塔式抽油机的链绳复合传动结构，属机电一体化应用新领域。

背景技术：

石油是国民经济的动力之源，是不可或缺的重要战略物资，而开采石油的主要手段是抽油机。据不完全统计，全世界目前有机械采油井150多万口，其中传统四连杆游梁式抽油机占90％左右，成为机械采油的主导机型。随着地球环境的恶化，人类对节能高效、低碳、环保的需求越来越迫切，各类节能省材、不停机智能调参、安全、环保的天平平衡立式抽油机相继诞生，尤以专利号为：zl00246414.4、zl02257259.7、zl200510123422.9、zl200920222339.0、zl201020111249.7的专利申请，具有独创性和导向作用，与传统四连杆游梁式抽油机相比，天平平衡立式抽油机节能30-70％，省材30-60％，不停机智能调参提高工效大于1000倍，适于长冲程、低冲次的工作制度，维护工作量减少60％以上，这些明显的技术优势决定了天平平衡立式抽油机大有取代传统四连杆游梁式抽油机的发展趋势。但总结近30年抽油机的发展历程，技术优势如此明显的天平平衡立式抽油机仍旧处于中小规模推广阶段，始终未能将传统四连杆游梁式抽油机取而代之。

目前的传动方式主要有钢丝绳传动、带传动、链条传动几种。带传动时，悬挂配重箱和抽油杆的皮带打滑是常见缺陷，此外传动带的寿命相对低、整体传动结构尺寸大、效率低。钢丝绳传动依靠绳索和槽轮间的摩擦力来传递运动。钢丝绳在槽中打滑、偏磨、打滚，将逐步产生磨损，此外，钢丝绳与绳轮之间经常发生慢性位移，加上振动、冲击的作用，钢丝材质易受损、产生断丝。但钢丝绳本身具有较大的强度、能够承受冲击载荷、挠性好、成本低。专利号200920304111.6授权的“多绳均力杠提升立式抽油机”采用多绳的方式来提高绳索的运行寿命，提高了运行的可靠性和稳定性。链传动则传递功率大、结构简洁、过载能力强，当失载时可以起到保护的作用，且能够适应恶劣环境，但要注意润滑和防脱链的问题。目前相关专利也采取了链传动的方式，大部分的安装、润滑、维修需要高空作业，维护成本较大。专利号201310357942.0授权的“链条滑轮式抽油机”采取了链传动加钢丝绳传动的方式，虽然有利于提高钢丝绳寿命，但其组合方式并没有考虑失载保护的问题。当前，立式抽油机失载保护不如传统四连杆游梁式抽油机可靠，因此，如何结合链传动和钢丝绳传动各自的优点，解决其缺点，使抽油机传动简单可靠、传动件寿命提高、且具有失载保护功能十分有意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于塔式抽油机的链绳复合传动结构，以简化传动结构、提高传动效率和驱动绳的使用寿命，同时兼备失载保护和抽油载荷实时检测的功能，使塔式抽油机具备安全可靠、智能高效的特点。

本实用新型的解决方案是：一种用于塔式抽油机的链绳复合传动结构，包括悬绳器、前导轮组、压绳结构、驱动绳、第一测力转接装置、防脱链装置、动力驱动系统、后导轮组、第二测力转接装置、驱动链、配重绳。

进一步，所述驱动绳通过前导轮组，一端连接悬绳器，另一端连接第一测力转接装置。特别地，前导轮组上设有压绳结构，用于防止前导轮组上的驱动绳脱离导轮。

进一步，所述驱动链的两端分别连接第一测力转接装置和第二测力转接装置，驱动链由动力驱动系统带动。特别地，位于第一测力转接装置和动力驱动系统之间的驱动链上设有防脱链装置。

进一步，所述配重绳通过后导轮组，一端连接第二测力转接装置，另一端连接配重箱。

进一步，所述压绳结构由压绳架和固定在压绳架上的压绳板组成。压绳板与导轮之间有一定的间隙，该间隙小于驱动绳的直径。

进一步，所述防脱链装置由安装梁、防脱链板和设置在防脱链板上的第一防脱链链轮、第二防脱链链轮、第三防脱链链轮组成。防脱链板通过安装梁与机架进行固定连接。驱动链依次通过第一防脱链链轮、第二防脱链链轮和第三防脱链链轮，再进入动力驱动系统。

进一步，所述第一测力转接装置由接绳板、第一测力传感器、接绳吊环、第二测力传感器、接链板和接链吊环组成。接绳板通过接绳吊环连接驱动绳，接链板通过接链吊环连接驱动链，接绳板和接链板之间设有第一测力传感器和第二测力传感器。

进一步，所述动力驱动系统由伺服电机、减速器、联轴器、传动轴、链轮组、油浴槽组成。伺服电机输出轴连接减速器，减速器输出端通过联轴器连接传动轴，传动轴上设有链轮组，与驱动链相配合，特别地，链轮组设于一油浴槽中，可以随时保持链条的润滑。

采取以上技术方案，本实用新型具有以下优点：

(1)取代了驱动绳摩擦驱动方式，驱动绳只起到传递拉力的作用，有利于提高驱动绳的使用寿命。

(2)驱动链直接带动驱动绳，结构简单，效率较高。配合防脱链装置，该链传动可以由链轮进行可靠的失载保护。

(3)下置油浴槽，可以方便加油润滑，减少维护成本、提高链条使用寿命。

(4)通过设置测力转接装置，可以实时采集抽油载荷的变化，有利于进一步研究抽油控制策略。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图

图2为本实用新型的测力型链绳复合传动系结构图

图3为本实用新型的压绳结构示意图

图4为本实用新型的测力转接装置结构图

图5为本实用新型的防脱链机构图

图6为本实用新型的防脱链机构固定示意图

图7为本实用新型的动力驱动系统结构图

图中：1.退让机构、2.机架、3.链绳复合传动系、4.配重箱、1-1.悬绳器、1-2.前导轮组、1-3.压绳结构、1-4.驱动绳、1-5.第一测力转接装置、1-6.防脱链装置、1-7.动力驱动系统、1-8.后导轮组、1-9.第二测力转接装置、1-10.驱动链、1-11.配重绳、1-3a.压绳架、1-3b.压绳板、1-5a.接绳板、1-5b.第一测力传感器、1-5c.接绳吊环、1-5d.第二测力传感器、1-5e.接链板、1-5f.接链吊环、1-6a.防脱链板、1-6b.第一防脱链链轮、1-6c.第二防脱链链轮、1-6d.第三防脱链链轮、1-6e.安装梁、1-7a.伺服电机、1-7b.减速器、1-7c.联轴器、1-7d.传动轴、1-7e.链轮组、1-7f.油浴槽。

具体实施方式

如图1所示，应用链绳复合传动结构的塔式抽油机，主要包括退让机构1、机架2、链绳复合传动结构3和配重箱4。

如图2所示，一种用于塔式抽油机的链绳复合传动结构，包括悬绳器1-1、前导轮组1-2、压绳结构1-3、驱动绳1-4、第一测力转接装置1-5、防脱链装置1-6、动力驱动系统1-7、后导轮组1-8、第二测力转接装置1-9、驱动链1-10、配重绳1-11。

所述驱动绳1-4与前导轮组1-2上的导轮相配合，其一端连接悬绳器1-1，另一端连接第一测力转接装置1-5。驱动绳1-4与导轮之间为滚动摩擦方式，主要传递拉力。驱动绳1-4可设置多根，本实施例设置4根。

所述驱动链1-10的两端分别连接第一测力转接装置1-5和第二测力转接装置1-9，驱动链1-10由动力驱动系统1-7带动。特别地，位于第一测力转接装置1-5和动力驱动系统1-7之间的驱动链1-10上设有防脱链装置1-6。驱动链1-10可设置多根，本实施例设置为三根。

所述配重绳1-11通过后导轮组1-8，一端连接第二测力转接装置1-9，另一端连接配重箱4。配重绳1-11可设置多根，本实施例设置4根。

上述驱动绳1-4转接驱动链1-10，再转接配重绳1-11的方式构成了本实用新型的复合传动方式。

如图3所示，前导轮组1-2上设有压绳结构1-3，用于防止前导轮组1-2上的驱动绳1-4脱离导轮。压绳结构1-3由压绳架1-3a和固定在压绳架上的压绳板1-3b组成。压绳板1-3b与导轮之间有一定的间隙，该间隙小于驱动绳1-4的直径。

如图5所示，防脱链装置1-6由安装梁1-6e、防脱链板1-6a和设置在防脱链板1-6a上的第一防脱链链轮1-6b、第二防脱链链轮1-6c、第三防脱链链轮1-6d组成。驱动链1-10依次通过第一防脱链链轮1-6b、第二防脱链链轮1-6c和第三防脱链链轮1-6d，再进入动力驱动系统1-7。

如图6所示，防脱链板1-6a通过安装梁1-6e与机架2进行固定连接。防脱链装置根据驱动链1-10数量设置，本实施例设置三组。

如图4所示，所述第一测力转接装置1-5由接绳板1-5a、第一测力传感器1-5b、接绳吊环1-5c、第二测力传感器1-5d、接链板1-5e和接链吊环1-5f组成。接绳板1-5a通过接绳吊环1-5c连接驱动绳1-4，接链板1-5e通过接链吊环1-5f连接驱动链1-10，接绳板1-5a和接链板1-5e之间设有第一测力传感器1-5b和第二测力传感器1-5d。第二测力转接装置1-9结构与第一测力转接装置1-5相同。

如图7所示，所述动力驱动系统1-7由伺服电机1-7a、减速器1-7b、联轴器1-7c、传动轴1-7d、链轮组1-7e、油浴槽1-7f组成。伺服电机1-7a输出轴连接减速器1-7b，减速器1-7b输出端通过联轴器1-7c连接传动轴1-7d，传动轴1-7d上设有链轮组1-7e，与驱动链1-10相配合。特别地，链轮组1-7e设于一油浴槽1-7f中，可以随时保持驱动链1-10的润滑。伺服电机1-7a带有抱闸功能。

工作过程：伺服电机1-7a带动链轮组1-7e往复转动，进一步使驱动链1-10往复运动，且在油浴槽1-7f中不断得到润滑。驱动链1-10一端通过第一测力转接装置1-5带动驱动绳1-4运动，另一端通过第二测力转接装置1-9带动配重绳1-11，使配重箱4做上下往复运动。工作过程中，通过不断采集抽油载荷数据，并记录。失载情况下，载荷力将发生突变，此时控制伺服电机1-7a进行停机抱闸，由于设有防脱链装置1-6，且链传动自身不存在打滑问题，因而该传动系统可有效进行失载保护。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。