基于复合电源的节能抽油机模型的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于复合电源的节能抽油机模型，为克服电池使用时间和寿命过短的问题，其包括复合电源（1）、直流电动机（2）、皮带轮（3）、飞轮（4）、驴头（5），负载模拟模块（6）与水池（7）。复合电源（1）由1号蓄电池（19）、2号蓄电池（17）和电容（18）组成；负载模拟模块（6）包括有连杆（9）、工作缸筒（10）、皮碗（11）、支架（12）。复合电源（1）的正极与直流电动机（2）的正极端电线连接，复合电源（1）的负极与直流电动机（2）的负极端电线连接；驴头（5）与负载模拟模块（6）中的连杆（9）的上端采用铰接，负载模拟模块（6）通过其支架（12）的下端采用塑胶与水池（7）底部固定连接。
【专利说明】基于复合电源的节能抽油机模型
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用于课堂教学或儿童教育的抽油机模型，更确切地说，本实用新型涉及一种基于复合电源的节能抽油机模型。
【背景技术】
[0002]在石油专业的实际教学过程中，使用的抽油机模型由于连续工作时间短，造成课堂中断，不能满足正常教学需求。另外，抽油机模型用作儿童益智玩具时，不断地更换电池更是对家长以及孩子们兴趣与积极性的打击。其次，产生过多的废旧电池对于环境来说更是一种无形的破坏。除此之外，现有市面抽油机模型由于实际并未带模拟负载，工况也与真实抽油机有较大差别，因此，发明一种能够充分模拟真实抽油机工况，并提高电池使用时间的新型抽油机模型就显得尤为重要。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是克服电池的使用时间和寿命过短的问题，提供了一种基于复合电源的节能抽油机模型。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的:所述的基于复合电源的节能抽油机模型包括复合电源、直流电动机、皮带轮、飞轮、驴头、负载模拟模块、水池、减速器、曲柄、连杆、横梁、游梁与机架。
[0005]复合电源的正极通过导线与直流电动机的正极端连接，复合电源的负极通过导线与直流电动机的负极端连接；驴头与负载模拟模块中的抽油杆的上端采用铰接，负载模拟模块通过其支架的下端采用塑胶与水池底部固定连接。
[0006]技术方案中所述的直流电动机的输出端通过皮带与皮带轮连接,皮带轮的中心与减速器输入端采用花键连接；减速器的输出端与曲柄采用花键连接；曲柄的外端焊接有飞轮，曲柄中间通过铰链与连杆相连；连杆的上端通过焊接与横梁连接；横梁中点通过铰接与游梁的左端连接；游梁的右端通过焊接与驴头连接；机架的顶端与游梁中部铰接；驴头通过销子与负载模拟模块中的抽油杆的上端转动连接。
[0007]技术方案中所述的复合电源由I号蓄电池、2号蓄电池和电容组成。I号蓄电池的正极和2号蓄电池的负极电线连接,2号蓄电池的正极连接电容的正极板,2号蓄电池的正极与电容正极板的连接点作为复合电源的正极，电容的负极板连接I号蓄电池的负极，电容的负极板与I号蓄电池负极的连接点作为复合电源的负极。
[0008]技术方案中所述的I号蓄电池的正极和2号蓄电池的负极电线连接，电压为3V，与串接后的I号蓄电池和2号蓄电池并联的电容的容量应满足每通过IA的电流，应该对应2000 μ F的电容容量；即:C=IX2000y F ;其中:C.电容的容量。
[0009]技术方案中所述的负载模拟模块还包括有工作缸筒、皮碗、支架、I号垫片、工作缸筒盖与2号垫片。2号垫片、皮碗、I号垫片由上至下依次套装在抽油杆的下端并采用螺母固定，安装有2号垫片、皮碗与I号垫片的抽油杆下端插入工作缸筒内，皮碗的周边和工作缸筒内壁接触连接，工作缸筒盖安装在工作缸筒上部为过渡配合，抽油杆从工作缸筒盖中心位置的圆孔伸出为滑动配合，工作缸筒的下端安装在支架的顶端为螺纹连接。
[0010]技术方案中所述的工作缸筒为两端敞开的圆筒式结构件，工作缸筒的下部的外圆柱面上加工有外螺纹，工作缸筒的上部的侧壁上开有一个出水口。
[0011]技术方案中所述的支架为圆筒形壳体式结构件，支架两侧筒壁上设置有通孔，支架上部的内侧设置有与工作缸筒配合的内螺纹，内螺纹的下方固定有圆形顶板，圆形顶板的回转轴线与支架的回转轴线共线，圆形顶板的中心处设置有一通孔。
[0012]技术方案中所述的抽油杆为一个直杆类结构件，抽油杆的一端焊接一个三角形金属片，三角形金属片的中心处设置有一圆形通孔，抽油杆的另一端设置为阶梯轴式，最外端为安装2号垫片、皮碗与I号垫片的螺杆端，螺杆端的直径为最小。
[0013]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0014]1.本实用新型所述的基于复合电源的节能抽油机模型利用复合电源给抽油机模型供电，在不过分增加成本的情况下，一定程度上提高了单次和全寿命电池的使用时间，最终达到了节约电能、减少废旧电池环境污染的目的，具有较强的应用价值和社会意义。
[0015]2.本实用新型所述的基于复合电源的节能抽油机模型具备新增的负载模拟模块，具备真实抽油机负载模拟功能，使模型更具真实性，且为复合电源的价值体现提供支撑条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0017]图1为本实用新型所述的基于复合电源的节能抽油机模型结构组成示意框图；
[0018]图2_a为本实用新型所述的基于复合电源的节能抽油机模型中所采用的负载模拟模块结构组成示意框图；
[0019]图2_b为本实用新型所述的基于复合电源的节能抽油机模型中所采用的负载模拟模块中抽油杆、垫片、皮碗、螺母连接关系的主视图；
[0020]图3为本实用新型所述的基于复合电源的节能抽油机模型中所采用的复合电源结构图；
[0021]图4为有无复合电源两种情况的抽油机模型电池输出功率曲线对比图。
[0022]图中:1.复合电源，2.直流电动机，3.皮带轮，4.飞轮，5.驴头，6.负载模拟模块，
7.水池，8.模型底板，9.抽油杆，10.工作缸筒，11.皮碗，12.支架，13.1号垫片，14.螺母，15.工作缸筒盖，16.2号垫片，17.2号蓄电池，18.电容，19.1号蓄电池，20.减速器，21.曲柄,22.连杆，23.横梁，24.游梁，a.无复合电源情况的抽油机模型电池输出功率曲线，b.有复合电源情况的抽油机模型电池输出功率曲线。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
[0024]为了克服现有抽油机模型耗电量大，电池寿命短而导致最终模型的工作不稳定，影响教学效果的缺点。本实用新型提供了一种改进方案，就是在原有抽油机模型的基础上，在模型的直流电源两端并联一个参数适合的电容。该电容的存在可以保证电池电流的稳定的输出，提高电源的循环寿命减少一次性电池的使用数量，最终达到减小污染保护环境的目的。
[0025]电容按照如下方法与电池匹配:
[0026]原模型的电源为两节蓄电池串联，电压为3V。电容的容量应满足每通过IA的电流，应该对应2000 μ F的电容容量，
[0027]即:C=IX 2000 μ F。
[0028]所用模型实测电流最大值为1.2Α，所以计算得到应选用3V，2400 μ F的电容。
[0029]参阅图1，本发明是在原游梁式抽油机模型(直流电动机2、皮带轮3、飞轮4、驴头
5、减速器20、曲柄21、连杆22、横梁23、游梁24与机架25)的基础上添加复合电源1、负载模拟模块6和水池7部件组成。复合电源I与直流电动机2通过两根电线连接，其中复合电源I的正极通过导线与直流电动机2的正极端子相连，复合电源I的负极通过导线与直流电动机2的负极端子相连；直流电动机2的输出端通过皮带与皮带轮3连接实现减速增扭传动；皮带轮3的中心与减速器20输入端通过花键连接；减速器20的输出端与曲柄21花键连接；曲柄21外端焊接有飞轮4，减速器20通过曲柄21带动飞轮4做圆周运动。曲柄21中间通过铰链与连杆22相连；连杆22上端通过焊接与横梁23连接；横梁23中点通过铰接与游梁24左端连接；游梁24右端通过焊接与驴头5连接；机架25与游梁24中部铰接；驴头5通过销子与负载模拟模块6中的抽油杆9转动连接。
[0030]参阅图2-a，抽油杆9为一个直杆类结构件，抽油杆9的一端焊接一个三角形金属片，三角形金属片的中心处设置有一圆形通孔，抽油杆9的另一端设置为阶梯轴式，最外端为安装2号垫片16、皮碗11、I号垫片13与螺母14的螺杆端，螺杆端的直径为最小即小于光杆直径，螺杆端与光杆之间形成轴肩。
[0031]负载模拟模块6中的抽油杆9采用销子插入其顶端焊接的三角形金属片的圆孔以及驴头5顶端的圆孔中后将抽油杆9与驴头5转动连接，同时抽油杆9下端加工有外螺纹，由上而下依次在抽油杆9下端的螺纹段上装入2号垫片16、皮碗11、I号垫片13，最后将螺母14旋入抽油杆9的下端，将皮碗11固定在抽油杆9上，2号垫片16与I号垫片13应保证垫片的孔径要小于抽油杆9的轴肩的外径，以避免抽油杆9与皮碗11发生相对运动，然后安装有2号垫片16、皮碗11与I号垫片13的连杆(9)下端插入工作缸筒10中。工作缸筒10为两端敞开的圆筒式结构件，工作缸筒10的下部的外侧加工出外螺纹，支架12为圆筒形壳体式结构件，支架12两侧的筒壁上设置有通孔，用于和水池7连通，在其上部内侧加工出与工作缸筒10配合的内螺纹，内螺纹的下方设置有圆形顶板，圆形顶板的回转轴线与支架12的回转轴线共线，圆形顶板的中心处设置有一通孔，用于连通工作缸筒10下腔与水池7。
[0032]工作缸筒10旋入支架12中以固定住二者，支架12的下端通过塑胶与水池7固定。工作缸筒盖15下圆柱部分与工作缸筒10上部的配合可以采用较小的过渡配合，工作缸筒盖15中间开一较小的圆口，以让抽油杆9可以上下在工作缸筒10中自由移动。工作缸筒10上部的侧壁上开有一个出水口，出水口管口出口对准水池7。
[0033]负载模拟模块6的工作原理类似于压水井工作原理。抽油杆9带动皮碗11上移时，水由于压强差作用被吸入皮碗下方；抽油杆9下移时，皮碗11压缩水导致皮碗11外翻，水从皮碗11周围进入皮碗11上方，等到皮碗11再次上移时，水在皮碗11的推动下从工作缸筒10上部侧壁出水口流出。为减小基于复合电源的节能抽油机模型工作时的用水量，工作缸筒10上部侧壁上出水口流出的水流回到水池7中，完成一次工作过程。现有市面上的抽油机模型中不具备该负载模拟模块6。为了增强模型的真实性，加入了负载模拟模块6来提高模型的实用性，使负载电流波动情况更接近真实工况，这样能充分发挥复合电源优势，另外也可以更多的激起使用者的兴趣。
[0034]参阅图3，复合电源I是基于复合电源的节能抽油机模型节能改进的主体部分。所述的复合电源I由I号蓄电池19、2号蓄电池17和电容18组成。
[0035]I号蓄电池19的正极和2号蓄电池17的负极电线连接,2号蓄电池17的正极连接电容18的正极板，2号蓄电池17的正极与电容18正极板的连接点作为复合电源I的正极，电容18的负极板连接I号蓄电池19的负极，即I号蓄电池19和2号蓄电池17串联后和电容18并联，并联后的公共端作为整个复合电源I的正负极输出端对基于复合电源的节能抽油机模型中的直流电动机2供电。
[0036]复合电源I是基于复合电源的节能抽油机模型改进的主体部分，驴头5下降时，负载变小，此时I号蓄电池19和2号蓄电池17给电容18充电，将多余电能存储起来。驴头5上升时，负载增加，电容18与I号蓄电池19和2号蓄电池17 —起放电，增大对外输出的电流，由于电容18寿命较长,从而提高I号蓄电池19和2号蓄电池17对外输出电流的稳定性，达到提高I号蓄电池19和2号蓄电池17使用寿命与工作时间的目的。
[0037]参阅图4，图中为利用功率分析仪实验测得的有无复合电源I两种情况的基于复合电源的节能抽油机模型电池输出功率曲线对比图。曲线横坐标是时间，纵坐标是功率。
[0038]从有复合电源情况的抽油机模型电池输出功率曲线b与无复合电源情况的抽油机模型电池输出功率曲线a可以看出，在添加复合电源I后，复合电源中的电池的输出功率波动明显降低，更加趋近于平均值，相比较无复合电源的情况使电流更加稳定，能够相对提高电池的充放电次数，从而提高了电源寿命。
[0039]基于复合电源的节能抽油机模型的工作原理:
[0040]在基于复合电源的节能抽油机模型的驴头5下降时，复合电源I所供给的电流大于直流电动机2所需电流，多余电能供给电容18，电容18两极板充电存储电能；当基于复合电源的节能抽油机模型的驴头5上升时，复合电源I要想满足直流电动机2的工作需求，必须增大输出电流，然而由于在I号蓄电池19和2号蓄电池17两端并联了一个合适的电容18,电容18将所储存的电能同I号蓄电池19和2号蓄电池17 —起供给基于复合电源的节能抽油机模型使用，从而实现复合电源I所输出电流的稳定，减小了复合电源I输出电流的波动，提高了 I号蓄电池19和2号蓄电池17的充放电次数，最终达到了提高复合电源I寿命的目的。
【权利要求】
1.一种基于复合电源的节能抽油机模型，包括直流电动机(2)、皮带轮(3)、飞轮(4)、驴头(5)、减速器(20)、曲柄(21)、连杆(22)、横梁(23)、游梁(24)与机架(25)，其特征在于，所述的基于复合电源的节能抽油机模型还包括有复合电源(I)、负载模拟模块(6)与水池(7)； 复合电源(I)的正极通过导线与直流电动机(2)的正极端连接，复合电源(I)的负极通过导线与直流电动机(2)的负极端连接；驴头(5)与负载模拟模块(6)中的抽油杆(9)的上端采用铰接，负载模拟模块(6)通过其支架(12)的下端采用塑胶与水池(7)底部固定连接。
2.按照权利要求1所述的基于复合电源的节能抽油机模型，其特征在于，所述的直流电动机(2)的输出端通过皮带与皮带轮(3)连接，皮带轮(3)的中心与减速器(20)输入端采用花键连接；减速器(20)的输出端与曲柄(21)采用花键连接；曲柄(21)的外端焊接有飞轮(4)，曲柄(21)中间通过铰链与连杆(22)相连；连杆(22)的上端通过焊接与横梁(23)连接；横梁(23)中点通过铰接与游梁(24)的左端连接；游梁(24)的右端通过焊接与驴头(5)连接；机架(25)的顶端与游梁(24)中部铰接；驴头(5)通过销子与负载模拟模块(6)中的抽油杆(9)的上端转动连接。
3.按照权利要求1所述的基于复合电源的节能抽油机模型，其特征在于，所述的复合电源(I)由I号蓄电池 (19)、2号蓄电池(17)和电容(18)组成； I号蓄电池(19)的正极和2号蓄电池(17)的负极电线连接，2号蓄电池(17)的正极连接电容(18)的正极板，2号蓄电池(17)的正极与电容(18)正极板的连接点作为复合电源(O的正极，电容(18)的负极板连接I号蓄电池(19)的负极，电容(18)的负极板与I号蓄电池(19)负极的连接点作为复合电源(I)的负极。
4.按照权利要求3所述的基于复合电源的节能抽油机模型，其特征在于，所述的I号蓄电池(19)的正极和2号蓄电池(17)的负极电线连接，电压为3V，与串接后的I号蓄电池(19)和2号蓄电池(17)并联的电容(18)的容量应满足每通过IA的电流，应该对应2000 μ F的电容容量； 即:C=IX2000y F ； 其中:C.电容(18)的容量。
5.按照权利要求1所述的基于复合电源的节能抽油机模型，其特征在于，所述的负载模拟模块(6)还包括有工作缸筒(10)、皮碗(11)、支架(12)、1号垫片(13)、工作缸筒盖(15)与2号垫片(16)； 2号垫片(16)、皮碗(11)、1号垫片(13)由上至下依次套装在抽油杆(9)的下端并采用螺母(14)固定，安装有2号垫片(16)、皮碗(11)与I号垫片(13)的抽油杆(9)下端插入工作缸筒(10)内，皮碗(11)的周边和工作缸筒(10)内壁接触连接，工作缸筒盖(15)安装在工作缸筒(10 )上部为过渡配合，抽油杆(9 )从工作缸筒盖(15 )中心位置的圆孔伸出为滑动配合，工作缸筒(10)的下端安装在支架(12)的顶端为螺纹连接。
6.按照权利要求4所述的基于复合电源的节能抽油机模型，其特征在于，所述的工作缸筒(10)为两端敞开的圆筒式结构件，工作缸筒(10)的下部的外圆柱面上加工有外螺纹，工作缸筒(10)的上部的侧壁上开有一个出水口。
7.按照权利要求4所述的基于复合电源的节能抽油机模型，其特征在于，所述的支架(12)为圆筒形壳体式结构件，支架(12)两侧筒壁上设置有通孔，支架(12)上部的内侧设置有与工作缸筒(10)配合的内螺纹，内螺纹的下方固定有圆形顶板，圆形顶板的回转轴线与支架(12)的回转轴线共线，圆形顶板的中心处设置有一通孔。
8.按照权利要求1所述的基于复合电源的节能抽油机模型，其特征在于，所述的抽油杆(9)为一个直杆类结构件，抽油杆(9)的一端焊接一个三角形金属片，三角形金属片的中心处设置有一圆形通孔，抽油杆(9)的另一端设置为阶梯轴式，最外端为安装2号垫片(16)、皮碗(11)与I 号垫片(13)的螺杆端，螺杆端的直径为最小。
【文档编号】G09B25/02GK203773855SQ201420148335
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】王军年, 徐智勇, 曹毅星, 孙娜娜, 毕东阳, 魏亮, 于海峰 申请人:吉林大学