专利名称：可变冲程剪式抽油机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种从地层深处提升石油的抽油机，特别是可变冲程剪式抽油机。
目前油田使用最为普遍的抽油机是游梁式抽油机。一般的游梁式抽油机具有一个铰支在起重柱上可自由摆动的游梁，梁的一端有一个驴头，驴头的外缘是一段以游梁摆动支点为圆心的弧形面。抽油杆通过绳索与驴头连接，通过动力源驱动装置及曲柄连杆机构，使游梁在铅垂平面内摆动，从而带动抽油泵光杆上下运动。游梁的平衡方式有两种，一种是把平衡重直接固定在游梁后端，即游梁上与驴头遥对的那端。另一种平衡方式是在驱动装置的曲柄上安装平衡重。
游梁式抽油机为获得一定的冲程，通常有两种方法可供选择。一种方法是采用较长的游梁长度。如
图1所示，由于驴头回转半径较大，在较小的游梁摆角范围内，可获得可观的抽油冲程。但是由于较长的游梁使得抽油机中的一些结构、零件相应增大，也就使得整个抽油机的体积、重量及占地面积均大幅度加大。而且抽油机为克服惯性、摩擦一等产生的阻力所消耗的功率也较大。另一种方法如图2所示，采用较短的游梁，使其摆角范围较大，同样可获得一定的抽油冲程。但这种方法如采用前述的两种平衡方式，就可能或者受到游梁后端较大的平衡重限制，使得游梁摆角不允许增长较大；或者为使游梁摆角增大，游梁的曲柄摇杆机构尺寸亦需相应增大，从而同样使抽油机体积、重量、消耗动力及空间尺寸增大。这就是目前普通游梁式抽油机均采用长度可观的游梁结构和一定的游梁摆角范围(≤60度)的折衷方式来协调配制抽油机的冲程主要原因。
本实用新型的目地在于提供一种新型的抽油机，这种抽油机突破了传统游梁式抽油机结构，完全革除了对抽油机体积、重量牵制极大的摆动游梁及驴头，采用了行星轮系机构将动力输出的旋转运动转换为抽油杆的往复直线运动，而实现抽油冲程，这种抽油机还可根据需要方便地调整抽油冲程。本实用新型的结构简单，布局合理，工作可靠，体积小，重量轻，与同型号现有抽油机相比较，具有结构紧凑、高效节能之特点。
本实用新型是这样实现的可变冲程剪式抽油机，包括有一个机座(1)，一个固定在机座上的动力源(2)、一个皮带轮系(3)和一个减速器(4)等组成；在动力输出轴(5)的一端与一平衡臂(6)固定连接，另端与转动上臂(7)固定连接，转动上臂的凸台上装有能绕其转动的转动下臂(9)，在转动下臂上装有能绕其转动的提升轴(10)，在提升轴的一端固定连接有提升臂(8)，在提升轴的另端固定连接有行星轮(12)，转动上臂上装有一过桥轮轴(13)，该轴上装有过桥轮(14)，行星轮与过桥轮啮合，过桥轮与固定连接在减速器外壳上的太阳轮(15)啮合，太阳轮与行星轮的传动比为21，太阳轮、过桥轮及行星轮可以是齿轮或链轮。
在转动上、下臂上有可调冲程装置，该装置为在转动下臂上至少有两个定位孔(16)，在转动上臂上有一个距两臂相互转动中心与转动上臂上的定位孔系相同距离的定位孔，并有一装于上、下臂两定位孔中的定位销(17)。
提升臂(8)与平衡臂(6)的一端均有一大、小及形状相同的锤顶，提升臂的另端有一用于连接抽油杆的夹持轴(11)。夹持轴在提升臂中的位置可调整、移动并锁定。
动力输出轴中心至提升臂转动中心即提升轴中心距离与提升臂转动中心即提升轴中心至抽油杆夹持轴中心的距离相等。
本实用新型以行星轮系机构，将动力输出的旋转运动转换为抽油杆的往复直线运动的工作原理是这样的，动力输出轴与转动上臂、固定连接，提升臂则与转动下臂固定连接，在选定冲程值后，转动上、下臂用定位销固结为一体。当动力输出轴转动时，带动转动上臂、下臂绕动力输出中心轴转动；由于行星轮、过桥轮与固定在减速器外壳上的太阳轮是处于相互啮合状态，当转动上臂、转动下臂绕动力输出轴中心转动时，因太阳轮固定不动的几何约束，使得桥轮的运动唯一确定，其牵连运动为随转动上、下臂绕太阳轮旋转(公转)其相对运动(自转)转动方向则与转动臂转向相同。因行星轮与桥轮的外啮合关系，所以行星轮自转方向则与转动臂转向相反。而行星轮与提升臂固结为一体，因此提升臂转动方向亦与转动上、下臂转向相同。行星轮与太阳轮的齿数比为12；这样当转动臂如图(7)所示顺时针转动一个角度α时，提升臂则相对转动臂逆时针方向旋转2α角度；由于动力输出轴中心C至提升臂转动中心D的距离与提升臂转动中心D至提升孔中心E的距离相等，因此C、D、E三点构成一随α角度变化的运动的等腰三角形，该几何约束保证抽油机提升点E在机器运转过程中总保持沿铅垂直线上下运动，从而获得提升负荷的直线简谐运动功能。
由图7可以看出，抽油机的冲程长度为该等腰三角形中的CD或DE边长所决定，即一个冲程等于四倍CD，根据图3从铅垂平面看平衡臂位于转动臂CD的反向延长线上，在抽油过程中总是与提升臂沿相对过提升轴的铅垂线成轴对称关系，这就是本机形象地称之为剪式抽油机的缘故。调整转动上臂、下臂上的定位孔的位置，并使提升点E在提升臂中沿DE方向做相应移动以形成新的等腰三角形，就是改变了上述运动等腰三角形的边长，也即改变了动力输出中心与行星轮中心的距离，这个调整用定位销固定，于是即按四倍的关系方便地调整了抽油机冲程。
转动臂旋转一周为一个抽油循环，分为抽油和回复两个行程，在抽油机周而复始的工作循环中，提升臂和平衡臂如同两个巨大的蓄能件。在抽油行程中，两臂释放势能辅助电机对负荷作功，电机的最大转矩被大大减小；在回复行程中，两臂则克服很长的提升杆的自重可能对电机反拖使电机处于发电状态的趋势，即提高了电机的最小转矩，从而使电机输出脉动减小，运转平稳并可考虑采用较小容量的电机这种使提升臂、平衡臂周而复始转动的剪式抽油机亦使抽油机的冲次能够显著提高，从而提高机器的效率。
通过以上技术方案的实施，基本能达到本实用新型的目地。由于完全革除了对抽油机体积、重量牵制极大的摆动游梁及驴头，采用了以行星轮系机构将动力输出的旋转运动转换为抽油杆的往复直线运动，使得整台机器体积小，重量轻，结构简单，布局合理；由于采用了冲程调整机构，使得这种抽油机可根据需要方便地调整抽油冲程；由于整个传动系统均采用齿轮或链轮，使得整台机器传动平衡，工作可靠，噪音低；提升臂、平衡臂的周转蓄能作用，使得本实用新型与同型号抽油机相比较，具有高效节能之特点。本实用新型不失为一种能在我国广泛推广和应用的新型抽油机。
实施例图一为长游梁抽油机工作原理示意图图二为短游梁抽油机工作原理示意图图三为可变冲程剪式抽油机主视图图四为可变冲程剪式抽油机A－A剖视图图五为可变冲程剪式抽油机行星机构主视图图六为可变冲程剪式抽油机行星机构左视图图七为可变冲程剪式抽油机行星机构工作原理示意图(1)机座、(2)动力源、(3)皮带轮系、(4)减速器、(5)动力输出轴、(6)平衡臂、(7)转动上臂、(8)提升臂、(9)转动下臂、(10)提升轴、(11)夹持轴、(12)行星轮、(13)过桥轮轴、(14)过桥轮、(15)太阳轮、(16)定位孔、(17)定位销、(18)抽油杆。
在机座(1)上安装一个10－－15HP的电机，动力由皮带轮系(3)和减速器(4)传动及减速，传递至动力输出轴(5)，在轴的一端用键与平衡臂(6)固定连接，轴的另端用键与转动上臂(7)固定连接，转动上臂的凸台上装有一个能绕其转动的转动下臂(9)，在转动下臂上装有能转动的提升轴(10)，在提升轴的一端由键固定连接有提升臂(8)，在提升轴的另端由键固定连接有一行星轮(12)，转动上臂上装有一过桥轮轴(13)，该轴上装有一能自由转动的过桥轮(14)，行星轮与过桥轮啮合，过桥轮与固定连接在减速器外壳上的太阳轮(15)啮合，太阳轮与行星轮及过桥轮的传动比为21。
可调冲程装置为在转动下臂上有伍个定位孔(16)，在转动上臂上有一个距两臂相互转动中心与转动下臂上的定位孔相同距离的定位孔，在转动上、下臂的两定位孔中装有定位销(17)。调整两臂定位孔的位置，并相应移动夹持轴在提升臂的位置，使其与调整后的动力输出轴(5)和提升轴(10)之间的距离相等，就可得到不同的冲程，图6所示为抽油机最大冲程，和最小冲程时，转动上、下臂中行星轮(或提升轴)的相应位置。
提升臂(18)与平衡臂(6)的一端均装有大、小及形状相同锤顶，提升臂另端有一能自由地转动的抽油杆夹持轴(11)，动力输出轴中心C至提升臂转动中心距离D与提升臂转动中心D至夹持轴中心E的距离相等。
权利要求1.一种可变冲程剪式抽油机，包括一个机座(1)，一个固定在机座上的动力源(2)，一个皮带轮系(3)和一个减速器(4)等组成，其特征在于动力输出轴(5)的一端与一个平衡臂(6)固定连接，另端与转动上臂(7)固定连接，转动上臂的凸台上装有能绕其转动的转动下臂(9)，在转动下臂上装有能绕其转动的提升轴(10)，在提升轴的一端固定连接有提升臂(8)，在提升轴的另端固定连接有一行星轮(12)，转动上臂上装有一过桥轮轴(13)，轴上装有一过桥轮(14)，行星轮与过桥轮啮合，过桥轮与固定连接在减速器外壳上的太阳轮(15)啮合，太阳轮与行星轮及桥轮的传动比为2∶1，在转动上、下臂上有可调冲程装置，提升臂(8)与平衡臂(6)的一端均有大、小及形状相同的锤顶，提升臂的另端有一用于连接抽油杆(18)的夹持轴(11)，动力输出轴中心至提升臂转动中心即提升轴中心的距离与提升臂转动中心至抽油杆夹持轴中心的距离相等。
2.如权利要求1所述的可变冲程剪式抽油机，其特征在于可调冲程装置为在转动下臂上至少有两个定位孔(16)，在转动上臂上有一个距两臂相互转动中心与转动下臂上的定位孔系相同距离的定位孔，并有一装于上、下臂两定位孔中的定位销(17)。
3.如权利要求1所述的可变冲程剪式抽油机，其特征在于太阳轮、过桥轮及行星轮可以是齿轮或链轮。
专利摘要可变冲程剪式抽油机采用以太阳轮(15)、行星轮(12)、过桥轮(14)转动上臂(7)、转动下臂(9)提升臂(8)等组成的行星轮系驱动机构，将动力输出轴输出的旋转运动转换为抽油杆的往复直线运动，从而实现抽油功能，这种抽油机还可根据需要通过调整装于转动上臂、转动下臂上的定位销的位置，方便地调整抽油冲程；本实用新型结构简单，布局合理，工作可靠，体积小，重量轻，能效高，与同类型号抽油机相比较，具有高效节能之特点。
文档编号E21B43/00GK2110080SQ91226029
公开日1992年7月15日 申请日期1991年9月24日 优先权日1991年9月24日
发明者王强, 汪正宜 申请人:昆明冶金机械厂