专利名称：一种恒力弹簧节能式采油设备的制作方法
技术领域：
本发明属于石油机械制造领域，具体说是油田采油井专用的一种恒力弹簧节能式米油设备。
背景技术：
目前，国内外油田采油一直沿用传统的游梁式采油机，或者采用链条式采油机等设备采油。此类设备存在着大马拉小车耗电能高的缺陷，同时也存在体积大、重量重、占地面积大、投资大等诸多缺点。
发明内容
发明目的针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种恒力弹簧节能式采油设备，以实现大幅度节省能源，降低了采油成本。 技术方案为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下
一种恒力弹簧节能式采油设备，由利用平面涡卷弹簧组成的弹簧储能机构、提升机构、传动机构、四连杆机构、支架、电机、减速机等组成。其中，弹簧储能机构为本发明的主能源机构，在制造厂已预存好弹性势能，电机的电能为副能源作为补偿能源，提升机构的渐开线轮在往复转动过程中，带动采油泵的悬吊光杆往复上下运动，实施采油作业，大幅度节省能源，降低了采油成本。机座安装在支架上，机座上端安装有弹簧储能机构、提升机构、传动机构；弹簧储能机构包括储能机构弹簧主轴、外壳、左侧板、右侧板和两组以上的平面涡卷弹簧组；每组平面涡卷弹簧组包括弹簧主轴、若干平面涡卷弹簧等，平面涡卷弹簧组组装在外壳内，平面涡卷弹簧外端用连接板与外壳固定连接，平面涡卷弹簧内端与弹簧主轴沟槽连接；弹簧主轴用轴承、油封安装在左、右侧板上。弹簧储能机构固定在机座上；弹簧储能机构输出力在渐开线轮配合下输出力转化为恒定的力。传动机构由主齿轮、副齿轮、储能机构主轴、支撑架组成。主齿轮安装在储能机构主轴的两端，数个副齿轮安装在弹簧主轴和储能机构主轴的两端，数个副齿轮互相啮合，主齿轮用花键套固定在储能机构主轴的两端。提升机构是由齿轮、小齿轮、渐开线轮、支撑轴和支撑架组成的两个支撑架组件。两个支撑架组件分别固定在支架的两侧。齿轮、小齿轮、渐开线轮并列同轴组装在支撑轴上，并分别固定在渐开线轮的两侧，渐开线轮上设有钢丝绳，钢丝绳的一端固定连接在渐开线轮上，钢丝绳另一端下悬吊光杆；支撑轴用轴承支撑在支撑架上。弹簧储能机构的储能机构主轴用主齿轮与提升机构上的小齿轮啮合，四连杆机构的一端与减速机传动轴活动连接，另一端与提升机构小齿轮活动连接，使小齿轮在限制范围内做往复运动，四连杆机构连结减速机输出轴的连杆上设有重力摆锤装置。当所述采油设备为小功率采油机时，摆锤(25)改用一根连杆的结构型式。四连杆机构在电机和减速机的趋动下，周期性的在限制范围内往复运动。
有益效果与现有技术相比，本发明的恒力弹簧节能式采油设备，采用平面涡卷弹簧组成的恒力弹簧储能机构作为采油机主要动力能源是弹性势能，配以减速机带动四连杆机构转动形成势能作辅助能源，达到采油机悬点载荷上下冲程时达到平衡，驱使采油机正常工作，即能驱动采油机悬吊光杆杆正常上下往复直线运动，大量节约电能；整机体积小、重量轻、安装方便、占地面积少；设备事故率低，采油成本大幅度降低，均是传统设备无法相提并论的。具有很好的实用性，能够产生很好经济效益和社会效应。
图I是本发明整机原理结构示意 图2是弹簧储能机构100的侧视 图3是图2的A-A向剖示图； 图4是整机安装意 图5是四连杆机构提升悬吊光杆时示意 图6是四连杆机构回程时示意 图7是游梁式采油机改装后的示意图。
具体实施例方式下面结合具体附图对本发明做进一步的说明。如图1、2、3和4所示，恒力弹簧节能式采油设备主要由利用平面涡卷弹簧组成的弹簧储能机构100、提升机构200、传动机构300、四连杆机构400、支架19、电机2、减速机3、机座23等部件组成，机座23安装在支架19上，机座23上端安装有弹簧储能机构100、提升机构200、传动机构300。其中，弹簧储能机构100为本发明的主能源机构，在制造时已预存好弹性势能，电机2的电能为副能源作为补偿能源，提升机构200的渐开线轮在往复转动过程中，带动采油泵的采油杆往复上下运动，实施采油作业，大幅度节省能源，降低了采油成本。弹簧储能机构100包括储能机构主轴13、外壳15、左侧板16、右侧板17和两组以上的平面涡卷弹簧组；每组平面涡卷弹簧组包括弹簧主轴14、若干平面涡卷弹簧I等，平面涡卷弹簧组组装在外壳15内，平面涡卷弹簧外端用连接板与外壳15固定连接，平面涡卷弹簧内端与弹簧主轴14沟槽连接；弹簧主轴14用轴承、油封安装在左侧板16、右侧板17上。弹簧储能机构100固定在机座23上；弹簧储能机构100输出力在渐开线轮6配合下输出力转化为恒定的力。传动机构300由主齿轮11、副齿轮12、储能机构主轴13、支撑架10组成。主齿轮11安装在储能机构主轴13的两端，数个副齿轮12安装在弹簧主轴14和储能机构主轴13的两端，数个副齿轮12互相啮合，主齿轮11用花键套固定在储能机构主轴13的两端；
提升机构200是由齿轮5、小齿轮7、渐开线轮6、支撑轴24和支撑架8组成的两个支撑架组件。两个支撑架组件分别固定在支架19的两侧。齿轮5、小齿轮7、渐开线轮6并列同轴组装在支撑轴24上，并分别固定在渐开线轮6的两侧，渐开线轮6上设有钢丝绳9，钢丝绳9的一端固定连接在渐开线轮6上，钢丝绳另一端下悬吊光杆；支撑轴24用轴承支撑在支撑架8上。
弹簧储能机构100的储能机构主轴13用主齿轮11与提升机构上的齿轮5啮合，四连杆机构400的一端与减速机3传动轴活动连接，另一端与提升机构齿轮5活动连接，使齿轮5在限制范围内做往复运动，四连杆机构连结减速机输出轴的连杆上设有重力摆锤装置25。四连杆机构400在电机2和减速机3的趋动下，周期性的在限制范围内往复运动。该设备是将储能机构100安装在机座23上，将电机2和减速机3安装固定座上，并把电控箱的电缆与电机2联接；减速机3的传动轴与四连杆机构400的摆锤25活动连接，四连杆机构400的另一端与齿轮5连接，齿 轮5与小齿轮7啮合，当电机转动时，通过减速机3、四连杆机构4带动齿轮5和提升机构200同步转动，四连杆机构400上的摆锤25做圆周运动，达到辅助能源的储存和释放。副齿轮18与主齿轮11啮合，主齿轮11通过储能机构主轴13、与数个副齿轮12转动，从而带动平面涡卷弹簧卷紧或释放，达到弹性势能的增加和释放。当渐开线轮6左转时，使采油机处于下冲程工作状态，当渐开线轮6右转时，使采油机处于上冲程工作状态，主能源和副能源周期性不停地储存和释放，这样采油机悬吊点处于上、下冲程不停地往复转动，负载钢绳即可带动采油机悬吊光杆上、下往复运动，实施采油作业，如图5和图6所
/Jn ο弹簧储能机构100在工厂中已预先将设计的能量储存进行锁定，悬吊光杆向下运行时，使渐开线轮向左转动，促使平面涡卷弹簧I继续卷紧和四连杆机构400摆锤25向上，达到同步储存能量的目的，当四连杆机构400摆锤25下垂时，渐开线轮向右转动，通过钢丝绳使悬吊点光杆提升而达到采油的目的。此外，本发明也可采用这些方案平面涡卷弹簧I为高性能平面涡卷弹簧，或恒扭矩平面涡卷弹簧；四连杆机构400 —端活动连杆上设有的重力摆锤25，在小功率采油机上可改为一根连杆；渐开线轮6可改为等径轮或变径轮；弹簧储能机构100的外壳为方型壳或圆型壳。另外，在传统的游梁式采油机或者链条式采油机等设备进行改装，如图7所示，将大功率电机和减速机改装成小功率电机和减速机，将电机2、减速机3和四连杆机构400机构安装在支架上，四连杆机构一端活动连杆与悬臂梁26靠近支架支点处联结，将弹簧储能机构100、传动机构300安装在机座23上，负载钢绳9带动悬臂梁往复运动。悬臂梁的必要时配设重块或摆锤。
权利要求
1.一种恒力弹簧节能式采油设备，其特征在于包括利用平面涡卷弹簧组成的弹簧储能机构(100 )、提升机构(200 )、传动机构(300 )、四连杆机构(400 )、电机(2 )、减速机(3 )和支架(19);在支架(19)上端安装有弹簧储能机构(100)、提升机构(200)、传动机构(300)； 所述的弹簧储能机构(100)包括弹簧主轴(14)、外壳(15)、左侧板(16)、右侧板(17)、两组以上的发条平面涡卷弹簧组；每组平面涡卷弹簧组包括弹簧主轴(14)、若干个平面涡卷弹簧(I)、轴承(20)、油封(21)和连接板(22)，平面涡卷弹簧组组装在外壳(15)内，平面涡卷弹簧(I)外端用连接板(22)与外壳(15)固定连接，平面涡卷弹簧(I)内端与主轴(13)沟槽连接；储能机构主轴(13)用轴承(20)、油封(21)安装在左侧板(16)和右侧板(17)上；弹簧储能机构(100)用储能机构主轴(13)上主齿轮(11)与副齿轮(12)啮合组成；弹簧储能机构(100)固定在机座(23)上，机座(23)安装在支架(19)上； 所述的传动机构(300)包括弹簧主轴(14)、主齿轮(11)、副齿轮(12)和支撑架(10)，数个副齿轮(12)设在弹簧主轴(14)、储能机构主轴(13)的两端，数个副齿轮(12)相互啮合，主齿轮(11)用花键套固定在储能机构主轴(13)的两端； 所述的提升机构(200)是由齿轮(5)、小齿轮(7)、渐开线轮(6)、支撑轴(24)和支撑架(8)组成的两个支撑架组件，齿轮(5)、小齿轮(7)和渐开线轮(6)并列组装在支撑轴(24)上，齿轮(5)、小齿轮(7)分别固定在渐开线轮(6)的两侧，渐开线轮(6)上设有负载钢丝绳(9)，负载钢丝绳(9)的一端固定连接在渐开线轮(6)上，负载钢丝绳(9)另一端下吊有光杆；支撑轴(24)用轴承支撑在支撑架(8)上，两个支撑架组件分别固定在支架(19)的两侧； 所述的平面涡卷弹簧储能机构(100)的储能机构主轴(13)用主齿轮11与提升机构(300)上的小齿轮(7)啮合； 所述的四连杆机构(400) —端活动连杆上设有重力摆锤(25)，另一端与齿轮(5)活动连接，使齿轮(5)在限制范围内做往复运动；所述的摆锤(25)与减速机(3)传动轴活动连接；四连杆机构(400)在减速机(3)的趋动下，周期性的在限制范围内往复运动。
2.根据权利要求I所述的恒力弹簧节能式采油设备，其特征在于所述平面涡卷弹簧(O为高性能平面涡卷弹簧或恒扭矩平面涡卷弹簧。
3.根据权利要求I所述的恒力弹簧节能式采油设备，其特征在于所述采油设备为小功率米油机时，摆锤(25 )改用一根连杆的结构型式。
4.根据权利要求I所述的恒力弹簧节能式采油设备，其特征在于所述的渐开线轮(6)可以为等径轮或变径轮。
5.根据权利要求I所述的恒力弹簧节能式采油设备，其特征在于所述的弹簧储能机构(100)的外壳为方型或圆型。
6.根据权利要求I所述的恒力弹簧节能式采油设备，其特征在于所述电机(2)的电能可采用自发电能源，包括太阳能和风能等。
全文摘要
本发明公开了一种恒力弹簧节能式采油设备，由利用平面涡卷弹簧组成的弹簧储能机构、提升机构、传动机构、四连杆机构、支架、电机、减速机等组成。其中，弹簧储能机构为本发明的主能源机构，在制造厂已预存好弹性势能，电机的电能为副能源作为补偿能源，提升机构的渐开线轮在往复转动过程中，带动采油泵的采油杆往复上下运动，实施采油作业，大幅度节省能源，降低了采油成本。
文档编号E21B43/00GK102808600SQ201210237728
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者吴利群, 帖荣俊, 帖荣康 申请人:扬州东方吊架有限公司