专利名称：液压变速转轮和液压转轮式石油开采抽油机的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种回转容积式液压变速传动器和以该种传动器做为传动部件的液压传动石油开采抽油机。
日前，本人在申请号为00119358.9，发明名称为“回转容积式流体压输及传动装置”的专利申请中，提出了一种由支撑构件、机体部件和储液构件组装构成具有两个转子容腔和一个工作液储备容腔的定子，以摆动叶片作为变容构件的体间传动式和端部传动式的两转子分别装于定子的两个转子容腔之中，两转子进、排液转换界线处同一平面，在支撑构件或者机体构件体内设置有配流阀和相关孔道，工作液储备容腔中装有工作液，两转子容腔与储备容腔间经配流阀和相关孔道构成按顺序导通的工作液闭合循环回路，驱动一转子旋转，则另一转子在压力液的作用下相应旋转，并且，具有主、被动转子可以相互转换工作结构，主动转子(或者被动转子)排量为可调变量的液压变速传动器的技术方案，该方案虽然具备了构造该种液压变速器的全部技术条件，但是就其结构和性能优化而言，尚有欠缺，并且没有提供其变速控制方式的具体解决方案。
本发明的目的就是为了弥补上述方案的不足，提供一种性能和结构相对优化，实用性强，应用面广，设有传动转轮的液压变速传动器，同时提供一种以该种变速器作为主体工作部件的往复式液压传动石油开采抽油机。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案将上述液压传动器的支撑构件和储液构件一体化，构成基本结构件，体间传动式转子的传动盘外周设置有齿、链、带或者磨擦传动结构的传动轮，除该传动轮外，转子外周及侧端被机体构件包封，一并套装于基本结构件的固定心轴之上，通过该心轴轴端的螺旋或者螺栓紧固件锁定；端部传动式转子外周和一侧，由内腔配装排量调整机构的外周体和体内配装组合配流阀的配流盘包封，一并套装于盘轴体构件的固定心轴之上，整体配装于基本结构件的筒壁外周带有散热翼片的筒腔内，由紧固螺栓与基本结构件固装，组装后，于筒腔内壁与该外周体部件外周间构成周边封闭的环状工作液储液容腔，经配流盘体内阀腔及相关孔道，通过阀芯的配合，将储液容腔和两个转子工作腔构成自控顺序导通的工作液闭合循环回路；通过由压力传感器、角位移传感器、直流力矩电机、相应的控制器及其外围元件构成的数控系统对其传动轮实行定速、变速、变向旋转的自动程序控制。
对其液压回路的具体构成而言，沟通整个液压工作循环回路的核心部件是配流盘，配流盘由环形体内配装阀芯构成，环形体内孔、外周及两侧面均为精加工配合面，内孔设置端部传动式转子传动端部轴面轴承座腔，外周设置三道导流环槽，于侧环面，对称于其直径，设置两座轴向贯通、内外弧壁均成阶梯状，同心弧形阀腔，该阀腔外弧壁轴向自中间向两边依次扩展呈两级台阶，于内台阶内侧壁设置弧形轴向通液孔道，同时，于该通液孔轴向居中位置设置径向槽孔与外轴面中间一道导流环槽沟通，于两外台阶内侧壁分别设置弧形通液盲槽，同时，于该盲槽相应位置设置径向槽孔分别与外轴面两侧导流环槽沟通，内弧壁中部凸两边凹呈一级台阶(凸起部位偏近于端部传动转子一侧)，阀芯一般采用强度、弹性、耐磨等综合性能良好的合成材料压塑成型(例如，充填增强的合成橡胶或者氟塑料，必要时，体内预置刚性骨架)，其形状为与阀腔相对应的外壁带台阶的弧形体，按安装位置的内侧面和中间弧面是与阀腔壁的配合面，外侧面设置安装压缩弹簧的座孔，整个液压工作闭合循环回路的完整结构是，整体组装后，端部传动式转子工作腔经侧端推力轴承弧形槽孔与配流盘环形体阀腔一侧端口沟通，体间传动式转子工作腔经基本结构件的预制引流孔和弧形槽与配流盘环形体阀腔另一侧端口沟通，环形体外轴面的三道导流环槽被外周体遮蔽后，中间的导流环槽经外周体安装位置上方的径向槽孔与储液容腔沟通，两侧的导流环槽经外周体安装位置下方的径向槽孔与储液容腔沟通，在初始状态下，各阀芯在弱力压缩弹簧支撑下两阶梯状内侧面与环形体阀腔两阶梯侧壁同时贴合，封闭阀腔与储液容腔沟通的所有槽孔通道，两转子工作腔经阀芯内弧壁和阀腔内弧壁之间的预留间隔直接沟通，当端部传动式转子作为主动件旋转时，对应其进液工作腔的阀芯被吸离与之贴合的环形体阀腔阶梯侧壁，同时开通初始被封闭的本侧和中间两道与储液容腔沟通的导流环槽与阀腔间的通路，两转子容腔间的直接通道(大)部分被阀芯内侧内弧边沿封隔，储液容腔中的工作液经外周体下方贴近端部传动式转子一侧的径向槽孔、导流环槽、径向槽、弧形盲槽、阀腔外弧壁与阀芯外弧壁间的预留间隔进入端部传动式转子工作腔，旋转加压后进入与其排液工作腔对应的阀腔，阀芯保持初始位置不变，工作液通过阀腔，经基本结构件体内的引流槽孔进入与之对应的体间传动式转子工作腔，驱动体间传动式转子旋转后进入与其排液腔沟通的阀腔后，(大)部分经上述阀芯被吸，开通的弧形盲槽、径向槽孔、中间一道导流环槽、外周体上方中间径向槽孔排入储液容腔，(小)部分进入端部传动式转子进液腔直接参与工作循环；当体间传动式转子作为主动件旋转时，对应其进液工作腔的阀芯被吸离与之贴合的槽孔阶梯侧壁，工作液的循环路径与上述状况相应类似。
对其变速控制结构而言，其转速调控功能是通过控制器控制直流力矩电机直接驱动速度调整机构的旋拨轴，带动拨块拨动调整圈平移实现的；其中典型的结构是，选用分装式直流力矩电机，其电机座体安装于外周体的旋拨轴座孔端部，并且与之同轴，转速调整机构的旋拨轴的传动端外径制备与电机转子直接对装的安装结构，轴心制备与电机座盖心轴配合的孔腔，该孔腔经通液孔与拨块轴配合孔沟通，孔腔直径与旋拨轴轴体同其座孔配合部位直径相等，拨块轴心设置通液孔，电机转子直接与旋拨轴轴端对装，转子外周配装电机定子一并置于电机座体内(旋拨轴端的拨块嵌入转速调整机构的调整圈的拨块槽)，再由电机座盖封装，电机座盖心轴(其端部设置密封环槽，槽内装有柔性密封圈)与旋拨轴的内孔腔相配合封堵旋拨轴内孔的液压通路，以平衡旋拨轴在高液压状态下工作的轴向液压力，同时，座盖体上预先装有测量电机转子转角的角位移传感器；通过分别安装于盘轴体的对应端部传动式转子进排、液两工作腔部位端面的两只液压力传感器和上述角位移传感器对该变速器的工作液压力和直流力矩电机工作转角进行全工作过程连续测量，由电子控制装置按预先设定条件实行适时自控，也可根据该变速器的不同用途、工作方式、性能要求，采用微机工业控制器及其外围元器件直接控制，或者以有线、无线通讯方式由中心控制系统远程控制。
对于其传动轮在传递扭矩的同时，承载较大的径向力的该传动器而言，结构特点是，体间传动式转子的传动盘与外周轮体一体化，一般可用工程塑料(例如，MC尼龙)铸塑成型，根据需要，盘体两侧动配合面镀、涂、复合减磨、耐磨层；摆动叶片的头端通常复合永磁材料，或者体内置装永磁体，通过永磁力确保叶片头端始终与随动环内壁贴合，并且随动环的轴心偏置方向与传动轮承载径向力方向相对应，于基本结构件的固定心轴工作轴面，按安装位置，以随动环轴心偏置方向线为对称线，设置四道轴向密封槽，槽内装有柔性单向密封条，将整个轴面分成四个两两相对的区间，其中，对称线通过的两区间，一个为非承压区间，另一个为承压区间，与对称线垂直的两个区间分别构成与本侧转子工作腔沟通的静压轴承结构腔，进入非承压区间的工作液过单向密封条排入相邻的处低液压状态下的静压轴承结构腔以维持低压；处高液压状态下的静压轴承结构腔的压力液过单向密封条进入承压区间形成静压以平衡传动轮径向载荷，该承压区间的设定面积与额定工作液压值乘积应与传动轮额定径向承载相当。
液压转轮式石油开采抽油机的基本结构是，将配装YEJ系列B5型电磁制动三相异步电动机的上述液压变速传动器作为传动和承重部件，安装于铰接配装、立置式机架的顶端，机架安装于分体式预制混凝土基座之上，传动带或者传动链、绳、索与变速传动器的相应结构的传动轮结合，一端悬挂油井抽油泵泵杆，另一端悬挂组装式配重体，构成带或者链、绳、索传动机构，由数控系统程序控制传动器按设定条件开、停、调整工作行程和频率以及按所需的行程和频率连续往复工作。
上述机架主要由竖梁、底梁、斜拉臂和调整臂构成，竖梁和底梁主体一般为H形型钢，竖梁上平面设置传动器安装座，于梁体上部前翼缘加装与斜拉臂铰接的耳板，于梁体下部后平面设置与调整臂铰接的耳座，底平面前沿设置球端榫头；于底梁上平面的前端设置与球端榫头配合的榫座，适当位置设置与调整臂铰接的耳座，于后端设置与后基座固装螺栓配合的座孔，于下平面的前部设置锥形榫座，两只斜拉臂的上端分别与竖梁耳板铰接，调整臂的两端分别与竖梁和底梁的耳座铰接，将机架构成非安装时可以折拢的整体；上述基座分为前基座和后基座，前基座主要功用为承重，沿其上面中线，居中预埋设置与底梁锥形榫座配合的榫头，两端预埋设置与斜拉臂下端铰接的耳座，后基座主要功用为配重防倾，于上平面中心预埋设置与底梁后端座孔配合的固装螺栓；整体组装结构是，前后两基座平行放置，机架底梁尾端座孔与后基座固装螺栓配装，底梁锥形榫座与前基座锥形榫头配装，竖梁经调整臂连接竖起后，其下平面球端榫头与底梁榫座吻合，两只斜拉臂下端与前基座两端耳座铰接，通过旋转斜拉臂张紧机构螺套(其内外径螺旋旋向相反)将斜拉臂张紧，通过旋转调整臂的调整机构螺套(其内外径螺旋旋向相反)将竖梁确定在相应的工作倾角位置。
上述的带或者链、绳、索传动机构一般采用同步带结构方式；其中，采用以钢带或者钢丝网带为承拉基材的梯形齿或者圆弧齿同步带；相应的传动带轮与传动器体间传动式转子的传动盘一体化，通常可由MC尼龙铸塑成型，于其动配合密封面镀、涂或者复合减磨耐磨层；组合配重体由导向牵引架和配重块构成，导向架由架体和四只导向轮构成，装配后的导向架，两只下导向轮轴面与竖梁H型钢后翼缘外侧面配合，两只上导向轮轴面与翼缘内侧面配合，架体两外侧面设置悬挂配重块的卡脚；配重块一般采用钢筋混凝土预制或者铸铁类重物质铸造成型的平面尺寸相同厚度有别的矩形块结构，按组装时的内侧面，对应牵引架体卡脚位置设置卡座，外侧面设置卡脚，根据油井井深等技术条件，选择恰当的配重块数量和厚度组合，依次挂装于牵引架两侧，构成组合配重体，组合配重体的总重量与抽油泵一侧工作行程和复位行程牵引负荷的平均值相当；带传动机构整体结构是，同步带与传动器带轮结合，带的一端经连接构件与抽油泵泵杆连接，另一端经连接构件与组合配重体的导向牵引架连接，传动带的牵引轴线偏置于配重体重心内侧，形成的力偶使得牵引架上、下两组导向轮轴面始终与机架竖梁后翼缘内、外平面贴合，确保配重体以该翼缘为导轨上、下平稳运行，初始状态下，配重体通过牵引架擎持在竖梁下部耳座上平面的弹性垫体上，在工作状态下，于工作行程，电动机回转动力能加配重体下落的势能联合做功，于复位行程，电动机回转动力能提升配重体做功储备势能，通过恰当选择配重块组合来保证电动机在工作和复位行程中都能在均衡负荷下运转。
上述的控制系统采用由微机工业控制器实时在线控制与远程中央控制系统并行监控管理的控制方式，其基本构成是，以动力电动机和传动器及其转速调整机构作为主控对象，以电动机开、关继电器和转速调整机构驱动直流力矩电机作为主控执行器，以安装于传动器端部，用于分别检测传动器正、反向旋转时工作液压力的两只压力传感器和安装于直流力矩电机端部，用于检测直流力矩电机转子转角的角位移传感器以及盘体贴装于传动器同步带轮侧面，光源和光电元件安装于传动器下部相应位置，用于检测带轮转速和转角的脉冲盘式角度数字传感器作为主控对象工作状态的检测元件，经传感器信号转换电路、过程通道、接口电路等与相应的微机工业控制器组连构成单机控制系统，再通过有线或者无线通讯方式与中央控制系统连通，构成由中央控制系统监控管理多机的网络控制系统；其主要控制任务是，根据操作指令或者按预置程序设定，控制动力电动机的适时开停、根据操作指令和预置程序设定，控制传动器同步带轮以一定的转角幅度和频率连续往复旋转以及根据油井工作负荷等条件的变化自控调整往复旋转的工作频率；其基本控制过程是，初始状态下，直流力矩电机处于零位置(其转角幅度为0至±90°，与之对应的传动器同步带轮的工作转速为0至正反向最大值)，配重体停靠在机架下部的弹性垫体上，当输入开机指令，控制器按设定程序自控运行，首先闭和动力电动机电源继电器，电动机运转，直流力矩电机自零位置向负方向旋转，两只检测工作液压力的压力传感器、检测直流力矩电机转角的角位移传感器、检测同步带轮转角幅度的脉冲盘式角度数字传感器同时进行相关工作状态实时检测，状态数据转化为电压数字信号输入控制器分析处理和记录，与之相对应，传动器被启动加速旋转提升配重体，抽油泵开始复位行程，当压力传感器和角位移传感器采集到的传动器工作液压力和直流力矩电机转角状态数据迭加值达到设定值时，直流力矩电机停转，传动器匀速旋转提升配重体抽油泵继续匀速复位行程，当脉冲盘式角度数字传感器采集到的传动器同步带轮转角幅度数据达到设定值时，直流力矩电机受控启动换向旋转，并且越过零位置直至接受控制器根据其转角和传动器工作液压力状态数据迭加值发出的停转指令而停转，与之相对应，传动器的同步带轮由减速旋转连续过渡到反向加速旋转直至匀速旋转，抽油泵由下行复位行程过渡到上行抽油工作行程，当同步带轮转角幅度达到设定值时，直流力矩电机再次受控启动换向旋转，并且越过零位置直至接受控制器指令停转，抽油泵由工作行程又过渡到复位行程，周而复始，并且，控制器根据采集到的抽油泵工作负荷变化数据自控调整抽油机以恰当的工作频率往复连续工作，另外，通过修改控制指令即可使抽油机以新的工作行程和新的基础工作频率自控连续工作。
总归上述技术方案，就其有关传动器部分而言，据其构造的液压传动器的整体结构更为紧凑合理，尤其是其中的配流盘结构使得整个自控配流液压闭合循环回路更为简捷，工作更为可靠，另外，配置了构成独特的数控式转速调控装置，使得其综合工作性能得到了显著的优化，应用领域也将明显扩展，因此，具有良好的开发应用前景。就其有关石油开采抽油机部分而言，据其构造的抽油机的整体结构与目前世界范围内普遍应用的游梁式往复抽油机相比，存在本质的不同，甚至可以说具有革命性的根本进步，首先，其结构简单集约，加工、装配工艺性好，制造成本低，其次，现场组装和运行维护管理简单方便，使用成本低，可以说，是目前普遍应用机型的理想换代产品，因此，具有极为广阔的市场空间，尤为重要的是，将其数字式自控结构与目前日渐成熟的网络技术相结合，势必引发石油开采工程技术和管理方式的根本性变革，因此，潜在应用价值更为深远。
下面，结合附图，通过一个石油开采抽油机的实施例，对整个发明的实质和特征做进一步的详细具体的描述。
图1是该实施例中，安装于机架顶部的液压变速传动器的正视图，图2是其侧视图，图中标示001为(电磁制动式)动力电动机，002为由透明材料成型、兼有液位指示器功能、上部带有呼吸气孔的工作液辅助储液杯，003为更换工作液用注、排油口截止阀，004为贴装于同步带轮侧面的脉冲盘式角度数字传感器盘体，005为该传感器投受光器件。
图3是该传动器的纵剖构造图，图4和图5是该传动器按图3所示位置的横剖构造图，图中标示101为同步带传动轮(与体间传动式转子传动盘一体化，可用尼龙材料铸塑成型，盘面镀、涂或者复合减磨耐磨层)，102为组装整个传动器的基本结构件，103为端部传动式转子传动端与电动机轴端间的联轴构件，可用尼龙材料制成；图6和图7是图5所示部位的局部放大图，用于显示基本结构件固定心轴轴面被对称放置的单向密封条分隔为四个关联区间的状况，图中标示1004为单向密封柔性密封条横截面形状。
图8是该传动器按图2所示位置的纵剖构造图，用于重点显示其液压闭合循环回路的构成状况以及转速调控元器件的配装情况，图中标示105为外周体构件，106为旋拨轴，107为拨块，108为调整圈，201为构成配流盘的环形体，202和203为分别从两侧装入环形体阀腔的配流阀阀芯，204为弹簧，301为直流力矩电机安装座体，302为座盖，401为分装式直流力矩电机定子，402是其转子，403是其电刷架，006为用于测量液压回路工作液压力的压力传感器，007为用于测量直流力矩电机转角的角位移传感器。
图9是一个安装于作业现场的液压转轮式抽油机的正视结构图，图10是其侧视图，图中标示008为包容控制器等元器件的箱体，009为同步传动带，010为机架竖梁，011为机架底梁，012为机架斜拉臂，013为前基座，014为后基座，015为配重块，016为调整臂图11是图9所示位置的局部放大图，用于反映斜拉臂的张紧机构的具体结构，图中标示131为调整螺套，其内外螺纹旋向相反，正反向旋动该螺套即可张紧或者松弛斜拉臂，以方便现场安装作业，132为球面滑动轴承，作用是保证竖梁在不同的工作角度下，斜拉臂都只承受拉应力；图12是图9所示位置的局部放大图，其重点反映导向牵引架悬挂配重块的直观结构，图13是图10所示部位的局部放大图，其重点反映同步传动带与抽油泵泵杆连接机构的具体结构；图14是图10所示部位的局部放大图，其重点反映调整臂的具体结构和导向牵引架停靠在弹性垫体上的结构示意，图中标示110为导向牵引架的中间连结横梁，111为弹性垫体，112为调整臂调整螺套，也是内外螺纹旋向相反，旋动该螺套即可调整竖梁的工作倾角，113为球面滑动轴承，其作用与132相类似(016为标示调整臂整体)；图15是图10所示部位的局部放大图，其重点反映机架底梁与前基座的配装结构，图中标示141为锥形榫座，142为锥形榫头；图16是图10所示部位的局部放大图，其重点反映机架竖梁底端与底梁的配装结构，图中标示143为球端榫头，144为其榫座；图17是导向牵引架配装于竖梁的侧视图，其重点反映该架导向轮与机架竖梁后翼缘的配合结构和架体用于挂装配重块的卡脚位置示意，图中标示121为上导向轮，122为下导向轮，123为架体侧面用于挂装配重块的卡脚。
该实施例的基本工作过程是，由其数控系统根据油井作业条件实时在线自动控制传动器周期往复旋转以带动油井抽油泵以恰当的工作频率和行程连续往复工作。
需要对该实施例做进一步说明的是
1、采用电磁制动式电动机的主要目的，是为了在现场安装和故障处理操作时，配重体能够静止在所需的任意位置，以方便作业。
2、在制造厂，将其传动器、机架、导向牵引架和同步传动带装配为一个整体，其中机架的斜拉臂收拢，竖梁和底梁经调整臂连接折拢并且整体捆扎，以方便运输。
3、在作业现场安装时，只需摆正其前、后基座，机架底梁前部锥形榫座与前基座榫头吻合，尾端经固装螺栓与后基座固定，翻立竖梁使其底端球端榫头与底梁榫座吻合，将斜拉臂底端与前基座两端耳座铰接并且张紧，旋动调整臂的调整螺套使竖梁确定在所需工作倾角，顺序悬挂配重块，最后将同步传动带与抽油泵泵杆连接即完成了整机安装，以实现现场安装作业的最简化。
4、主体工作部件和电控器件均安装于机架顶部，维护人员需专用攀升工具才能到位作业，避免无关人员、动物及物件对其意外损坏，以适应野外无人看护自控作业的特点。
上述四点反映了本发明构思的人性化的设计理念。
权利要求
1.一种由支撑构件、机体部件和储液构件组装构成，具有两个转子容腔和一个工作液储液容腔的定子，以摆动叶片作为变容构件的体间传动式和端部传动式的两转子分别装于定子的两个转子容腔之中，两转子进、排液转换界线处同一平面，在支撑构件或者机体构件体内设置有配流阀和相关孔道，工作液储液容腔中装有工作液，两转子容腔与储液容腔间经配流阀和相关孔道构成按顺序导通的工作液闭合循环回路，驱动一转子旋转，则另一转子在压力液的作用下相应旋转，并且，具有主、被动转子可以相互转换工作结构，主动转子(或者被动转子)排量为可调变量的液压变速传动器，其特征是，支撑构件和储液构件一体化，构成基本结构件，体间传动式转子的传动盘外周设置有齿、链、带或者磨擦传动结构的传动轮，除该传动轮外，转子外周及侧端被机体构件包封，一并套装于基本结构件的固定心轴之上，通过该心轴轴端的螺旋或者螺栓紧固件锁定；端部传动式转子外周和一侧，由内腔配装排量调整机构的外周体和体内配装组合配流阀的配流盘包封，一并套装于盘轴体构件的固定心轴之上，整体配装于基本结构件的筒壁外周带有散热翼片的筒腔内，由紧固螺栓与基本结构件固装，组装后，于筒腔内壁与该外周体部件外周间构成周边封闭的环状工作液储液容腔，经配流盘体内阀腔及相关孔道，通过阀芯的配合，将储液容腔和两个转子工作腔构成自控顺序导通的工作液闭合循环回路；通过由压力传感器、角位移传感器、直流力矩电机、相应的控制器及其外围元件构成的数控系统对其传动轮实行定速、变速、变向旋转的自动程序控制。
2.一种如权利要求1所述的液压变速传动器，其特征是，沟通整个液压工作循环回路的核心部件是配流盘，配流盘由环形体内配装阀芯构成，环形体外周及两侧面均为精加工配合面，内孔设置端部传动式转子传动端部轴面轴承座腔，外周设置三道导流环槽，于侧环面，对称于其直径，设置两座轴向贯通、内外弧壁均成阶梯状的同心弧形阀腔，该阀腔外弧壁轴向自中间向两边依次扩展呈两级台阶，于内台阶内侧壁设置弧形轴向通液孔道，同时，于该通液孔道轴向居中位置设置径向槽孔与外轴面中间一道导流环槽沟通，于两外台阶内侧壁分别设置弧形通液盲槽，同时，于该盲槽相应位置设置径向槽孔分别与外轴面两侧导流环槽沟通，内弧壁中部凸两边凹呈一级台阶(凸起部位偏近于端部传动转子一侧)；阀芯一般采用强度、弹性、耐磨等综合性能良好的合成材料压塑成型(例如，充填增强的合成橡胶或者氟塑料，必要时，体内预置刚性骨架)，其形状是与阀腔相对应的外壁带台阶的弧形体，按安装位置的内侧面和中间弧面是与阀腔壁的配合面，外侧面设置安装压缩弹簧的座孔；整个液压工作闭合循环回路的完整结构是，整体组装后，端部传动式转子工作腔经侧端推力轴承弧形槽孔与配流盘环形体阀腔一侧端口沟通，体间传动式转子工作腔经基本结构件的预制引流孔和弧形槽与配流盘环形体阀腔另一侧端口沟通，环形体外轴面的三道导流环槽被外周体遮蔽后，中间的导流环槽经外周体按安装位置上方的径向槽孔与储液容腔沟通，两侧的导流环槽经外周体按安装位置下方的径向槽孔与储液容腔沟通，在初始状态下，各阀芯在弱力压缩弹簧支撑下两阶梯状内侧面与环形体阀腔两阶梯侧壁同时贴合，封闭阀腔与储液容腔沟通的所有槽孔通道，两转子工作腔经阀芯内弧壁和阀腔内弧壁之间的预留间隔直接沟通，当端部传动式转子作为主动件旋转时，对应其进液工作腔的阀芯被吸离与之贴合的环形体阀腔阶梯侧壁，同时开通初始被封闭的本侧和中间两道与储液容腔沟通的导流环槽与阀腔间的通路，两转子容腔间的直接通道(大)部分被阀芯内侧内弧边沿封隔，储液容腔中的工作液经外周体下方贴近端部传动式转子一侧的径向槽孔、导流环槽、径向槽、弧形盲槽、阀腔外弧壁与阀芯外弧壁间的预留间隔进入端部传动式转子工作腔，旋转加压后进入与其排液工作腔对应的阀腔，该腔阀芯保持初始位置不变，工作液直接通过阀腔，经基本结构件体内的引流槽孔进入与之对应的体间传动式转子工作腔，驱动体间传动式转子旋转后进入与其排液腔沟通的阀腔后，(大)部分经上述阀芯被吸开通的弧形盲槽、径向槽孔、中间一道导流环槽、外周体上方中间径向槽孔排入储液容腔，(小)部分进入端部传动式转子进液腔直接参与工作循环；当体间传动式转子作为主动件旋转时，对应其进液工作腔的阀芯被吸离与之贴合的阀腔阶梯侧壁，工作液的循环路径与上述状况相应类似。
3.一种如权利要求1所述的液压变速传动器，特征是，其转速调控功能是通过控制器控制直流力矩电机直接驱动变速器转速调整机构的旋拨轴，带动拨块拨动调整圈平移实现的；其中典型的结构是，选用分装式直流力矩电机，该电机座体安装于变速传动器外周体的旋拨轴座孔端部，并且与之同轴，变速传动器速度调整机构的旋拨轴的传动端外径制备与电机转子直接对装的安装结构，轴心制备与电机座盖心轴配合的孔腔，该孔腔经通液孔与拨块轴配合孔沟通，配合孔腔直径与旋拨轴轴体同其座孔配合部位直径相等，拨块轴心设置通液孔，电机转子直接与旋拨轴轴端对装，转子外周配装电机定子一并置于电机座体内(旋拨轴端的拨块嵌入转速调整机构的调整圈的拨块槽)，再由电机座盖封装，电机座盖心轴(其端部设置密封环槽，槽内装有柔性密封圈)与旋拨轴的内孔腔相配合封堵旋拨轴内孔的液压通路，以平衡旋拨轴在高液压状态下工作的轴向液压力，同时，座盖体上预先装有测量电机转子转角的角位移传感器，通过分别安装于变速传动器盘轴体的对应端部传动式转子进排、液两工作腔部位端面的两只液压力传感器和上述角位移传感器对该变速器的工作液压力和直流力矩电机工作转角进行全工作过程连续测量，由电子控制装置按预先设定条件实行适时自控，也可根据该变速器的不同用途、工作方式、性能要求，采用微机工业控制器及其外围元器件直接控制，或者以有线、无线通讯方式由中心控制系统远程控制。
4.一种如权利要求1所述的液压变速器，特征是，体间传动式转子的传动盘与外周轮体一体化，一般用工程塑料(例如，MC尼龙)铸塑成型，根据需要，盘体两侧动配合面镀、涂、复合减磨、耐磨层；摆动叶片的头端通常复合永磁材料，或者体内置装永磁体，通过永磁力确保叶片头端始终与随动环内壁贴合；随动环的轴心偏置方向与转子传动轮承载径向力方向相对应；于基本结构件的固定心轴工作轴面，按安装位置，以随动环轴心偏置方向线为对称线，轴向设置四道密封槽，槽内装有柔性单向密封条，将整个轴面分成四个两两相对的区间，其中，对称线通过的两区间，一个为非承压区间，另一个为承压区间，与对称线垂直的两个区间分别构成与本侧转子工作腔沟通的静压轴承结构腔；进入非承压区间的工作液过单向密封条排入相邻的低液压静压轴承结构腔以维持低液压；处高液压状态下的静压轴承结构腔的压力液过单向密封条进入承压区间形成静压以平衡传动轮径向载荷，该承压区间的设定面积与额定工作液压值的乘积应与传动轮额定径向承载相当。
5.一种数字控制、液压传动式石油开采往复抽油机，其特征是，将配装YEJ系列B5型电磁制动三相异步电动机的，具有如权利要求1、2、3、4所述结构的液压变速传动器作为传动和承重部件，安装于铰接配装、立置式机架的顶端，机架安装于分体式预制混凝土基座之上，传动带或者传动链、绳、索与传动器的相应结构的传动轮结合，一端悬挂油井抽油泵泵杆，另一端悬挂组装式组合配重体，构成带或者链、绳、索传动机构，由数控系统程序控制传动器按设定条件开、停、调整工作行程和频率以及按所需的行程和频率连续往复工作。
6.一种如权利要求5所述的抽油机，特征是，其机架主要由竖梁、底梁、斜拉臂和调整臂构成，竖梁和底梁主体一般为H形型钢，竖梁上平面设置传动器安装座，于梁体上部前翼缘加装与斜拉臂铰接的耳板，于梁体下部后平面设置与调整臂铰接的耳座，底平面前沿设置球端榫头；于底梁上平面的前端设置与球端榫头配合的榫座，适当位置设置与调整臂铰接的耳座，于后端设置与后基座固装螺栓配合的座孔，于下平面的前部设置锥形榫座；两只斜拉臂的上端分别与竖梁耳板铰接，调整臂的两端分别与竖梁和底梁的耳座铰接，将机架构成于非现场安装时可以折拢的整体；其分体式基座分为前基座和后基座，前基座主要功用为承重，沿其上面中线，居中预埋设置与底梁锥形榫座配合的榫头，两端预埋设置与斜拉臂下端铰接的耳座，后基座主要功用为配重防倾，于其上平面中心预埋设置与底梁后端座孔配合的固装螺栓；现场整体组装结构是，前后两基座平行放置，机架底梁尾端座孔与后基座固装螺栓配装，底梁锥形榫座与前基座锥形榫头配装，竖梁经调整臂连接竖起后，其下平面球端榫头与底梁榫座吻合，两只斜拉臂下端与前基座两端耳座铰接，通过旋转斜拉臂张紧机构螺套(其内外径螺旋旋向相反)将斜拉臂张紧，通过旋转调整臂的调整机构螺套(其内外径螺旋旋向相反)将竖梁确定在相应的工作倾角位置。
7.一种如权利要求5所述的抽油机，特征是，其带或者链、绳、索传动机构一般采用同步带结构方式；较多情况下，采用以钢带或者钢丝网带为承拉基材的梯形齿或者圆弧齿同步带；组合配重体由导向牵引架和配重块构成，导向架由架体和四只导向轮构成，装配后的导向牵引架的两只下导向轮轴面与竖梁H型钢后翼缘外侧面配合，两只上导向轮轴面与翼缘内侧面配合，架体两外侧面设置悬挂配重块的卡脚；配重块一般采用钢筋混凝土预制或者铸铁类重物质铸造成型的平面尺寸相同、厚度有别的矩形块结构，按组装时的内侧面，对应牵引架体卡脚位置设置卡座，外侧面设置卡脚，根据油井井深等技术条件，选择恰当的配重块数量和厚度组合，依次挂装于导向牵引架两侧，构成组合配重体，组合配重体的总重量与抽油泵一侧工作行程和复位行程牵引负荷的平均值相当；带传动机构整体结构是，同步带与传动器带轮结合，带的一端经连接构件与抽油泵泵杆连接，另一端经连接构件与组合配重体的导向牵引架连接，传动带的牵引轴线偏置于配重体重心内侧，形成的力偶使得牵引架上、下两组导向轮轴面始终与机架竖梁后翼缘内、外平面贴合，确保配重体以该翼缘为导轨上、下平稳运行，初始状态下，配重体通过牵引架擎持在竖梁下部耳座上平面的弹性垫体上，在工作状态下，于工作行程，电动机回转动力能加配重体下落的势能联合做功，于复位行程，电动机回转动力能提升配重体做功储备势能，通过恰当选择配重块组合来保证电动机在工作和复位行程中都能在均衡负荷下运转。
8.一种如权利要求5所述的抽油机，特征是，其控制系统采用由微机工业控制器实时在线控制与远程中央控制系统并行监控管理的控制方式，其基本构成是，以动力电动机和传动器及其转速调整机构作为主控对象，以电动机电源开、关继电器和驱动转速调整机构的直流力矩电机作为主控执行器，以安装于传动器端部，用于分别检测传动器正、反向旋转时工作液压力的两只压力传感器和安装于直流力矩电机端部，用于检测直流力矩电机转子转角的角位移传感器以及盘体贴装于传动器同步带轮侧面，投受光元器件安装于传动器下部相应位置，用于检测带轮转速和转角幅度的脉冲盘式角度数字传感器作为主控对象工作状态的检测元件，经传感器信号转换电路、过程通道、接口电路等外围元器件与相应的微机工业控制器组连构成单机控制系统，再通过有线或者无线通讯方式与中央控制系统连通，构成由中央控制系统监控管理多机的网络控制系统；其主要控制任务是，根据操作指令或者按预置程序设定，控制动力电动机的适时开停、根据操作指令和预置程序设定，控制传动器同步带轮以一定的转角幅度和频率连续往复旋转，以及根据油井工作负荷等条件的变化自控调整往复旋转的工作频率；其基本控制过程是，初始状态下，直流力矩电机处于零位置(其转角幅度为0至±90°，与之对应的传动器同步带轮的工作转速为0至正反向最大值)，配重体停靠在机架下部的弹性垫体上，当输入开机指令，控制器按设定程序自控运行，首先闭和动力电动机电源继电器，电动机运转，直流力矩电机受控启动，自零位置向负方向旋转，两只检测工作液压力的压力传感器、检测直流力矩电机转角的角位移传感器、检测同步带轮转角幅度和转速的脉冲盘式角度数字传感器同时进行相关工作状态的实时检测，状态数据转化为电压数字信号输入控制器分析处理和记录，与之相对应，传动器被启动加速旋转提升配重体，抽油泵开始复位行程，当压力传感器和角位移传感器采集到的传动器工作液压力和直流力矩电机转角状态数据迭加值达到设定值时，直流力矩电机停转，传动器匀速旋转提升配重体，抽油泵继续匀速复位行程，当脉冲盘式角度数字传感器采集到的传动器同步带轮转角幅度数据达到设定值时，直流力矩电机受控启动，换向旋转，并且越过零位置直至接受控制器根据其转角和传动器工作液压力状态数据迭加值发出的停转指令而停转，与之相对应，传动器的同步带轮由减速旋转连续过渡到换向加速旋转直至匀速旋转，抽油泵由下行复位行程过渡到上行抽油工作行程，当同步带轮转角幅度达到设定值时，直流力矩电机再次受控启动，换向旋转，并且越过零位置直至接受控制器指令停转，抽油泵由工作行程又过渡到复位行程，周而复始，并且，控制器根据采集到的抽油泵工作负荷变化数据自控调整抽油机以恰当的工作频率往复连续工作，另外，通过调整控制指令即可使抽油机以新的工作行程和新的基础工作频率自控连续工作。
全文摘要
一种数控变速的液压变速传动器和以该传动器做为传动部件的数控式液压传动石油开采往复抽油机,该传动器的应用范围可以覆盖目前在用大多数类型变速传动器的应用领域,而工作性能较之明显提高;该抽油机能够根据油井工作条件参量,自动控制以最佳行程和频率连续工作和适时开、停,与网络技术融合,即可实现相应作业区内所有抽油机远程监控,自动调整运行,实现石油开采施工作业管理方式的变革。
文档编号E21B43/00GK1330206SQ01119098
公开日2002年1月9日 申请日期2001年5月28日 优先权日2001年5月28日
发明者彭利, 彭凌宇 申请人:彭利