一种多功能机杆泵保护装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种多功能机杆泵保护装置，该多功能机杆泵保护装置包括圆筒形的蜗轮轴主体(4)、一级蜗杆输入轴(3)和二级蜗杆轴(6)，二级蜗杆轴(6)上含有蜗杆段和蜗轮(10)，一级蜗杆输入轴(3)上的蜗杆与二级蜗杆轴(6)上的蜗轮(10)为蜗轮蜗杆联接，二级蜗杆轴(6)上的所述蜗杆段与蜗轮轴主体(4)上的蜗轮为蜗轮蜗杆联接，所述多功能机杆泵保护装置还含有保护器壳体(7)。该多功能机杆泵保护装置能够在光杆上下运行的过程中使蜗轮轴主体和摩擦体带动方卡子进行旋转，从而驱动光杆、抽油杆、抽油泵柱塞匀速转动，避免偏磨并延长检泵周期，进而延长抽油机的使用寿命。
【专利说明】一种多功能机杆泵保护装置
【技术领域】
[0001]本发明涉采油工程设备【技术领域】，具体的是一种多功能机杆泵保护装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内各大油田采油多是以“三抽”设备(抽油机、抽油杆和抽油泵)为主的有杆抽油系统来实现的。在实际工作中，有杆泵抽油系统因各种复杂原因共同作用而导致抽油杆偏磨、抽油泵柱塞和泵筒构成的摩擦副偏磨、抽油泵固定凡尔断脱及抽油杆接箍断脱的现象愈发严重。抽油机驴头往复运动过程中，上、下死点峰值载荷造成抽油机电机耗电过大。
[0003]因此需要研制一种改善抽油杆、抽油泵工况，延长作业周期并节能降耗的多功能机杆泵保护装置。
【发明内容】
[0004]为了解决抽油杆偏磨、抽油泵柱塞和泵筒构成的摩擦副偏磨的问题。本发明提供了一种多功能机杆泵保护装置，该多功能机杆泵保护装置能够在光杆上下运行的过程中使蜗轮轴主体和摩擦体带动方卡子进行旋转，从而驱动光杆、抽油杆、抽油泵柱塞匀速转动，避免偏磨并延长检泵周期，进而延长抽油机的使用寿命。
[0005]本发明为解决其技术问题采用的技术方案是:一种多功能机杆泵保护装置，包括圆筒形的蜗轮轴主体、一级蜗杆输入轴和二级蜗杆轴，二级蜗杆轴上含有蜗杆段和蜗轮，一级蜗杆输入轴上的蜗杆与二级蜗杆轴上的蜗轮为蜗轮蜗杆联接，二级蜗杆轴上的所述蜗杆段与蜗轮轴主体上的蜗轮为蜗轮蜗杆联接，所述多功能机杆泵保护装置还含有用于承载蜗轮轴主体、一级蜗杆输入轴和二级蜗杆轴的保护器壳体。
[0006]蜗轮轴主体沿竖直方向设置，蜗轮轴主体的轴线与二级蜗杆轴的轴线垂直，二级蜗杆轴的轴线与一级蜗杆输入轴的轴线垂直，保护器壳体套设在蜗轮轴主体和二级蜗杆轴夕卜，一级蜗杆输入轴设于保护器壳体下部的安装孔中，一级蜗杆输入轴的两端均设在保护器壳体外，保护器壳体的底部设有与蜗轮轴主体的内通孔相对应的通孔。
[0007]蜗轮轴主体的上部的外径与保护器壳体的内腔表面相匹配，蜗轮轴主体的下部与保护器壳体的底部之间设有承载轴承。
[0008]一级蜗杆输入轴上的蜗杆与二级蜗杆轴上的蜗轮之间的减速比为13?35，二级蜗杆轴上的所述蜗杆段与蜗轮轴主体上的蜗轮之间的减速比为1:C?1:D。
[0009]一级蜗杆输入轴的一端设有用于驱动一级蜗杆输入轴旋转的驱动单元。
[0010]所述驱动单元为柔性金属链，该柔性金属链的一端与一级蜗杆输入轴的一端固定连接。
[0011]一级蜗杆输入轴的另一端设有用于使一级蜗杆输入轴保持单向旋转的防逆转飞轮。
[0012]蜗轮轴主体上方设有圆筒形的摩擦体，摩擦体的轴线与蜗轮轴主体的轴线重合，摩擦体的内径等于蜗轮轴主体的内径，当蜗轮轴主体旋转时，蜗轮轴主体能够使摩擦体和蜗轮轴主体以同一条轴线为轴旋转。
[0013]蜗轮轴主体和摩擦体之间设有能够吸收摩擦体的轴向振动的储能单元。
[0014]储能单元为沿摩擦体轴向依次设置的至少一个碟形弹簧。
[0015]一种抽油机，包括驴头和机架，驴头的下方吊挂有光杆，该抽油机还含有上述的多功能机杆泵保护装置，该多功能机杆泵保护装置套设在光杆外，光杆穿过蜗轮轴主体，保护器壳体通过连接件与驴头固定连接，光杆外固定有方卡子，方卡子与蜗轮轴主体的上端相接触，当蜗轮轴主体旋转时，蜗轮轴主体能够使方卡子、光杆和蜗轮轴主体以同一条轴线为轴旋转。
[0016]一种抽油机，包括驴头和机架，驴头的下方吊挂有光杆，该抽油机还含有上述的多功能机杆泵保护装置，该多功能机杆泵保护装置套设在光杆外，光杆穿过摩擦体和蜗轮轴主体，保护器壳体通过连接件与驴头固定连接，光杆外固定有方卡子，方卡子与摩擦体的上端相接触，当摩擦体旋转时，摩擦体能够使方卡子、光杆和摩擦体以同一条轴线为轴旋转。
[0017]本发明的有益效果是:该多功能机杆泵保护装置能够在光杆上下运行的过程中使蜗轮轴主体和摩擦体带动方卡子进行旋转，从而驱动光杆、抽油杆、抽油泵柱塞匀速转动，避免偏磨并延长检泵周期，进而延长抽油机的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图对本发明所述的多功能机杆泵保护装置作进一步详细的描述。
[0019]图1是多功能机杆泵保护装置的结构示意图。
[0020]图2是该多功能机杆泵保护装置的工作状态示意图。
[0021]其中1.柔性镀锌钢链，2.柔性快速接头，3.—级蜗杆输入轴，4.蜗轮轴主体，5.承载轴承，6.二级蜗杆轴，7.保护器壳体，8.摩擦体，9.储能单元，10.蜗轮，11.推力轴承，12.防逆转飞轮；
[0022]21.钢坠，22.方卡子，23.驴头，24.光杆，25.钢丝绳。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明所述的多功能机杆泵保护装置作进一步详细的说明。一种多功能机杆泵保护装置，包括圆筒形的蜗轮轴主体4、一级蜗杆输入轴3和二级蜗杆轴6，二级蜗杆轴6上含有蜗杆段和蜗轮10，一级蜗杆输入轴3上的蜗杆与二级蜗杆轴6上的蜗轮10为蜗轮蜗杆联接，二级蜗杆轴6上的所述蜗杆段与蜗轮轴主体4上的蜗轮为蜗轮蜗杆联接，所述多功能机杆泵保护装置还含有用于承载蜗轮轴主体4、一级蜗杆输入轴3和二级蜗杆轴6的保护器壳体7，如图1所示。
[0024]一级蜗杆输入轴3以其轴线为轴旋转后将通过二级蜗杆轴6带动蜗轮轴主体4也以其轴线为轴旋转。在本实施例中，如图1所示，蜗轮轴主体4沿竖直方向设置，蜗轮轴主体4的轴线与二级蜗杆轴6的轴线垂直，二级蜗杆轴6的轴线与一级蜗杆输入轴3的轴线垂直，保护器壳体7套设在蜗轮轴主体4和二级蜗杆轴6外，一级蜗杆输入轴3设于保护器壳体7下部的长的安装孔中，一级蜗杆输入轴3的两端均设在保护器壳体7外以便于与其它部件连接，保护器壳体7的底部设有与蜗轮轴主体4的内通孔相对应的通孔，该通孔可以用于光杆4的穿过。
[0025]蜗轮轴主体4的上部的外径与保护器壳体7的内腔表面相匹配，蜗轮轴主体4的下部与保护器壳体7的底部之间设有承载轴承5，即所述蜗轮轴主体4坐落于承载轴承5上，所述承载轴承5坐落于保护器壳体7内部底平面上，承载轴承5承载整个光杆系统的重量，蜗轮轴主体4的内径大于光杆的直径。
[0026]一级蜗杆输入轴3上的蜗杆与二级蜗杆轴6上的蜗轮10之间的减速比为13?35，本实施例中优选为28。二级蜗杆轴6上的所述蜗杆段与蜗轮轴主体4上的蜗轮之间的减速比为1:C?1:D，本实施例中优选为2:5。
[0027]一级蜗杆输入轴3的一端设有用于驱动一级蜗杆输入轴3旋转的驱动单元。在本实施例中，如图1所示，所述驱动单元为柔性金属链I，如柔性镀锌钢链，该柔性金属链I的一端与一级蜗杆输入轴3的一端固定连接。使用时，该柔性金属链I的另一端挂接于抽油机机架某一位置，可以根据需要设置在该多功能机杆泵保护装置的上方或下方，另一端与一级蜗杆输入轴3右侧通过柔性快速接头2相连。柔性金属链I的结构特性在于可360度方位扭动，这一特性使得柔性金属链I的另一端可以任意挂于抽油机机架任何位置而不会产生卡滞现象。该驱动单元也可以选择其他能够使一级蜗杆输入轴3转动的现有装置，但是使用柔性金属链I作为驱动单元的优点是无需额外的动力，驴头23和光杆24上下移动将通过柔性金属链I拉动一级蜗杆输入轴3旋转，从而给一级蜗杆输入轴3提供动力。
[0028]一级蜗杆输入轴3的另一端设有用于使一级蜗杆输入轴3保持单向旋转的防逆转飞轮12，如图1所示。所述防逆转飞轮12与一级蜗杆输入轴3左侧通过键形成刚性连接，所述防逆转飞轮工作原理为止逆轴承的原理，单方向旋转可进行力的传递，反方向旋转保持离合状态。防逆转飞轮的应用可防止抽油机上冲程时一级蜗杆输入轴的反转。或所述防逆转飞轮12为普通的飞轮，所述防逆转飞轮12通过单向轴承与一级蜗杆输入轴3的另一端连接。
[0029]使用过程中，由于柔性金属链I自重的拖动会带动大一级蜗杆输入轴3反向空转。这种空转会影响输入轴驱动状态下的有效转角，设置防逆转飞轮12可以避免“滑差”现象，提高该装置的整体传动效率。
[0030]如图1所示，蜗轮轴主体4上方设有圆筒形的摩擦体8，及摩擦体8座落在蜗轮轴主体4上，摩擦体8的轴线与蜗轮轴主体4的轴线重合，摩擦体8的内径等于蜗轮轴主体4的内径，摩擦体8的下端插接于蜗轮轴主体4的上端内，当蜗轮轴主体4旋转时，蜗轮轴主体4能够依靠重力产生的摩擦力使摩擦体8和蜗轮轴主体4以同一条轴线为轴旋转。
[0031]蜗轮轴主体4和摩擦体8之间设有能够吸收摩擦体8的轴向振动的储能单元9。储能单元9为沿摩擦体8轴向依次设置的至少一个碟形弹簧。如图1所示，在本实施例中，所述碟形弹簧的数量为2片，一个该碟形弹簧上承载面与摩擦体8相接触，另一个该碟形弹簧下承载面与蜗轮轴主体4上平面相接触。使用时，方卡子22承载的井下杆柱及液柱重量使所述碟形弹簧产生一定形变，可保证重量不是突然加载到悬绳器上，从而减少对抽油机的冲击和震动。另外，储能单元9也可以选择环形的橡胶垫，本领域的技术人员可以根据需要选择该橡胶垫的参数以适合使用。
[0032]一种抽油机，所述抽油机包括驴头23和机架，驴头23的下方吊挂有光杆24，该抽油机还含有上述的多功能机杆泵保护装置，如图2所示，该多功能机杆泵保护装置套设在光杆24外，光杆24穿过摩擦体8和蜗轮轴主体4，保护器壳体7通过连接件与驴头23固定连接，光杆24外固定有方卡子22，方卡子22与摩擦体8的上端相接触，即方卡子22座落在摩擦体8上，当摩擦体8被蜗轮轴主体4驱动并旋转时，摩擦体8能够依靠重力产生的摩擦力使方卡子22、光杆24和摩擦体8以同一条轴线为轴旋转。如果没有摩擦体8时，方卡子22也可以座落在蜗轮轴主体4上，此时，当蜗轮轴主体4旋转时，蜗轮轴主体4也能够依靠重力产生的摩擦力使方卡子22、光杆24和蜗轮轴主体4以同一条轴线为轴旋转。在本实施例中，所述连接件为钢丝绳25。
[0033]该多功能机杆泵保护装置的工作原理是通过所述驱动单元驱动一级蜗杆输入轴3旋转定量角度，依次经一级蜗杆输入轴1、二级蜗杆轴6和蜗轮轴主体4进行转速放大，摩擦体8再带动抽油机悬绳部位——方卡子22进行旋转，从而驱动光杆24、抽油杆、抽油泵柱塞匀速转动；另外，该装置的高效的储能单元9可最大限度对杆柱系统井下减震，降低抽油机的驴头23往复运动上、下死点的峰值载荷，达到降低杆柱系统断脱几率并达到节能降耗目的。
[0034]该多功能机杆泵保护装置的工作过程如下:如图2所示，将该多功能机杆泵保护装置套设在抽油机的驴头23下方的光杆24外，柔性金属链I的一端与一级蜗杆输入轴3右侧通过柔性快速接头2相连，柔性金属链I的另一端挂接于该抽油机的机架上某一位置，本实施例中，柔性金属链I的另一端位于该多功能机杆泵保护装置套的上方。另外，钢坠21的上平面与该多功能机杆泵保护装置的保护器壳体7两端的凹槽相接触，钢坠21与钢丝绳25是用灌铅方式连接在一起，钢丝绳12与驴头23挂接为一体。方卡子22与光杆24通过塑性变形方式连接在一起，方卡子22与摩擦体8相接触。
[0035]在该抽油机的驴头23向下达到下死点过程中，柔性金属链I逐渐拉直强制带动一级蜗杆输入轴3旋转定量角度。在抽油机的驴头23向上达到上死点过程中，柔性金属链I逐渐恢复柔性状态，此时一级蜗杆输入轴3不受柔性金属链I的强制外力，因而没有旋转运动。在上述一级蜗杆输入轴3旋转定量角度的过程中，依次经一级蜗杆输入轴1、二级蜗杆轴6和蜗轮轴主体4进行转速放大后，摩擦体8带动抽油机悬绳部位一一方卡子22进行旋转，从而驱动光杆24、抽油杆、抽油泵柱塞匀速转动，避免偏磨并延长检泵周期。
[0036]驴头23在上下冲程过程中，通过钢丝绳25下部的钢坠21带动该多功能机杆泵保护装置同步上下运动。由于方卡子22与光杆24之间产生的塑性变形力承受井下杆柱及液柱的重量，所以该多功能机杆泵保护装置通过方卡子22承受井下杆柱及液柱的重量。摩擦体8与方卡子22之间的摩擦力为井下杆柱及液柱的重量乘以摩擦系数所得数值远远大于柔性连接单元的强制外力经转速放大后所形成的扭矩，所以摩擦体8与方卡子22之间不会发生滑动。光杆24及进行杆柱悬垂于该多功能机杆泵保护装置的摩擦体8之上，由于光杆24及进行杆柱与井下管壁接触点较少，因而旋转摩擦阻力矩要远远小于经转速放大后所形成的扭矩。由于该多功能机杆泵保护装置内的承载轴承5的作用，使得经转速放大后所形成的扭矩可以轻松对光杆24进行旋转，达到防偏磨的目的。
[0037]该多功能机杆泵保护装置可最大限度实现杆柱系统减震，降低抽油机驴头往复运动上、下死点的峰值载荷，达到降低杆柱系统断脱几率并达到节能降耗目的。
[0038]该多功能机杆泵保护装置还可以驱动井下杆柱单向旋转，产生扭紧力矩，降低杆柱系统断脱几率。
[0039]以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
【权利要求】
1.一种多功能机杆泵保护装置，其特征在于，所述多功能机杆泵保护装置包括圆筒形的蜗轮轴主体(4)、一级蜗杆输入轴(3)和二级蜗杆轴(6)，二级蜗杆轴(6)上含有蜗杆段和蜗轮(10)，一级蜗杆输入轴(3)上的蜗杆与二级蜗杆轴(6)上的蜗轮(10)为蜗轮蜗杆联接，二级蜗杆轴(6)上的所述蜗杆段与蜗轮轴主体(4)上的蜗轮为蜗轮蜗杆联接，所述多功能机杆泵保护装置还含有用于承载蜗轮轴主体(4)、一级蜗杆输入轴(3)和二级蜗杆轴(6)的保护器壳体(X)。
2.根据权利要求1所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:蜗轮轴主体(4)沿竖直方向设置，蜗轮轴主体⑷的轴线与二级蜗杆轴(6)的轴线垂直，二级蜗杆轴(6)的轴线与一级蜗杆输入轴(3)的轴线垂直，保护器壳体(7)套设在蜗轮轴主体(4)和二级蜗杆轴(6)夕卜，一级蜗杆输入轴(3)设于保护器壳体(7)下部的安装孔中，一级蜗杆输入轴(3)的两端均设在保护器壳体(7)外，保护器壳体(7)的底部设有与蜗轮轴主体(4)的内通孔相对应的通孔。
3.根据权利要求2所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:蜗轮轴主体(4)的上部的外径与保护器壳体(7)的内腔表面相匹配，蜗轮轴主体(4)的下部与保护器壳体(7)的底部之间设有承载轴承(5)。
4.根据权利要求1所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:一级蜗杆输入轴(3)上的蜗杆与二级蜗杆轴(6)上的蜗轮(10)之间的减速比为13?35，二级蜗杆轴(6)上的所述蜗杆段与蜗轮轴主体(4)上的蜗轮之间的减速比为15?30。
5.根据权利要求1所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:一级蜗杆输入轴(3)的一端设有用于驱动一级蜗杆输入轴(3)旋转的驱动单元。
6.根据权利要求5所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:所述驱动单元为柔性金属链(I)，该柔性金属链(I)的一端与一级蜗杆输入轴(3)的一端固定连接。
7.根据权利要求5所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:一级蜗杆输入轴(3)的另一端设有用于使一级蜗杆输入轴(3)保持单向旋转的防逆转飞轮(12)。
8.根据权利要求2所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:蜗轮轴主体(4)上方设有圆筒形的摩擦体(8)，摩擦体(8)的轴线与蜗轮轴主体(4)的轴线重合，摩擦体(8)的内径等于蜗轮轴主体(4)的内径，当蜗轮轴主体(4)旋转时，蜗轮轴主体(4)能够使摩擦体(8)和蜗轮轴主体(4)以同一条轴线为轴旋转。
9.根据权利要求8所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:蜗轮轴主体(4)和摩擦体(8)之间设有能够吸收摩擦体(8)的轴向振动的储能单元(9)。
10.根据权利要求9所述的多功能机杆泵保护装置，其特征在于:储能单元(9)为沿摩擦体(8)轴向依次设置的至少一个碟形弹簧。
【文档编号】E21B43/00GK104481458SQ201410645637
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】剪树旭, 剪新, 龚润民, 罗凯文, 张少培, 黄岳南, 夏云棚 申请人:中国石油天然气股份有限公司