一种自发电示功仪及一种抽油机的制作方法

本发明尤其涉及一种自发电示功仪及一种抽油机。

背景技术：

目前，现有的示功仪数据传输主要分为无线传输和有线传输这两种，有线示功仪由于传输线的存在，增加了油井现场线路的混乱，故相对较为简洁高效的无线示功仪在油田现场使用越发广泛。

而现有的无线示功仪供电主要有以下两大类：一种是采用高能蓄电池供电，另一种是用太阳能供电。太阳能供电的示功仪由于太阳能电路板的存在，致使其使用条件多受地理环境和天气的影响，且给日常的安装及维护造成极大麻烦，故而在目前现场使用率偏低；采用高能蓄电池供电的无线示功仪由于电池使用寿命相对较短，因此需要定期更换电池，且由于北方冬季寒冷，容易造成电池掉电的情况，这一点也在很大程度上减少了电池的使用寿命，增大了更换电池的频率，同时，由于冬季现场环境温度低，更换示功仪电池工序又较为复杂，存在一定困难及危险。

综上分析可知，减少更换示功仪电池的频率，就能减少作业人员的维护难度和工作量，降低事故发生的机率。故目前迫切的需要一种新的方法来解决示功仪电池更换较为频繁的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种自发电示功仪及一种抽油机，解决现有示功仪供电电池更换频繁的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种自发电示功仪，包括示功仪壳体(1)和示功仪主板(2)，所述示功仪壳体(1)内设有自发电组件(3)、蓄电池组件(4)以及整流组件(5)，所述整流组件(5)设置在自发电组件(3)与蓄电池组件(4)之间，所述蓄电池组件(4)与所述示功仪主板(2)连接；

所述自发电组件(3)包含摆锤(30)、变速齿轮组(31)和转子(32)，所述摆锤(30)的末端设有轮齿(301)，该轮齿(301)与所述变速齿轮组(31)的动力输入端啮合，摆锤(30)摆动可带动变速齿轮组(31)转动；

所述转子(32)包含转轴(321)和电磁感应组件(322)，所述转轴(321)上设有齿牙(3210)，该齿牙(3210)与所述变速齿轮组(31)的动力输出端啮合，转轴(321)转动可带动电磁感应组件(322)产生感应电流；

所述电磁感应组件(322)为发电机；

或者，所述转轴(321)上设有套壳(3212)，所述电磁感应组件(322)为设置在套壳(3212)内的永磁铁(3221)和设置在转轴(321)上的线圈(3220)，所述永磁铁(3221)的两极分别位于线圈(3220)的两侧，所述转轴(321)转动可带动线圈(3220)转动进而切割永磁铁(3221)的磁感线；

或者，所述转轴321上设有套壳(3212)，所述电磁感应组件(322)为设置在套壳(3212)内的线圈(3220)和安装在转轴(321)上的永磁铁(3221)，所述转轴(321)在变速齿轮组(31)的带动下可上下往复移动，进而可带动永磁铁(3221)相对于线圈(3220)上下往复运动实现切割磁感线的动作。

作为本申请的优选方案，所述变速齿轮组(31)包含反向齿轮(310)、小齿轮(311)和大齿轮(312)，所述反向齿轮(310)作为动力输入端分别与所述摆锤(30)末端的轮齿(301)和小齿轮(311)啮合，所述小齿轮(311)与所述大齿轮(312)的齿轮轴(3120)啮合，所述大齿轮(312)作为动力输出端与所述转轴(321)上的齿牙(3210)啮合。

作为本申请的优选方案，当电磁感应组件(322)为设置在套壳(3212)内的永磁铁(3221)和设置在转轴(321)上的线圈(3220)时，所述转轴(321)末端通过轴承(3211)与所述反向齿轮(310)同轴设置，即就是转轴(321)通过轴承(3211)固定在反向齿轮(310)上；当电磁感应组件(322)为设置在套壳(3212)内的线圈(3220)和安装在转轴(321)上的永磁铁(3221)时，所述大齿轮(312)的齿轮轴(3120)上设有固定壳(3121)，所述转轴(321)与大齿轮(312)的啮合部设置在该固定壳(3121)内。

作为本申请的优选方案，所述蓄电池组件(4)包含充电电池组a和充电电池组b，所述整流组件(5)包含电路选择器，该电路选择器包含三路输出和x、y两种充电模式，所述三路输出分别与所述充电电池组a、充电电池组b和示功仪主板(2)连接，所述电路选择器、充电电池组a和示功仪主板(2)构成了第一充电回路，所述电路选择器、充电电池组b和示功仪主板(2)构成了第二充电回路，选择x充电模式，可为第一充电回路充电，同时，使充电电池组b为示功仪主板(2)供电，选择y充电模式，可为第二充电回路充电，同时，使充电电池组a为示功仪主板(2)供电。

作为本申请的优选方案，所述电路选择器包含用于检测蓄电池组件是否为预设欠压状态的电压检测元件，该电压检测元件分别与所述充电电池组a和充电电池组b相互并联，当检测充电电池组a为预设欠压状态时，启动x充电模式，当检测充电电池组b为预设欠压状态时，启动y充电模式。

作为本申请的优选方案，所述电压检测元件包含电阻r1和r2，稳压二极管d2，电压比较器a，二极管d1、d3和d4，rs触发器和关断型三极管q，其中，电阻r1和稳压二极管d2构成了稳压单元，该稳压单元的输出电压作为基准电压，二极管d3、rs触发器、电阻r2及关断型三极管q构成了开关单元，电压比较器a的负引脚与稳压单元的输出端连接，正引脚与充电电池组a或充电电池组b的负极连接，电压比较器a的输出端连接开关单元，电压比较器a通过与基准电压的比较输出触发信号来控制开关单元的开和断，进而实现充电模式切换。

作为本申请的优选方案，所述稳压二极管的型号为lm385-2.5，所述触发器的型号为cd4013。

作为本申请的优选方案，所述关断型三极管包含pnp型三极管和继电器ka。

为了解决上述问题，本申请提供了一种抽油机，包括驴头及与驴头连接的光杆，其特征在于，所述光杆上安装有上述所述的自发电示功仪。

与现有技术相比，本申请中的该自发电示功仪内设置在自发电组件3，该自发电组件3中的摆锤30可在光杆运动所产生的加速度的作用下进行上下摆动，摆锤30上下摆动可带动变速齿轮转动，进而带动转子32转动，转子32上设有电磁感应组件322，因此，转子32转动时可使电磁感应组件322产生感应电流，产生的感应电流在整流组件5的处理下为与示功仪主板2相连的蓄电池组件4充电，因此，本申请中的该示功仪内的自发电组件3在使用过程中可将机械能转换为电能，进而为蓄电池组件4充电，使得蓄电池组件4可持续为示功仪主板2供电，避免现有频繁更换电池的现象，同时，也降低了电池的使用成本及减少作业人员的维护难度和工作量。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的自发电示功仪的内部结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的自发电组件的主视结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的图2的俯视结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种转子的局部剖视图；

图5是本发明实施例二提供的自发电组件为示功仪主板供电的电路原理图；

图6是本发明实施例二提供的电路选择器包含电压检测元件的结构示意图；

图7是本发明实施例三提供的另一种自发电组件的主视结构示意图；

图8是本发明实施例三提供的另一种转子的局部剖视图。

附图标记

示功仪壳体11，示功仪主板2，自发电组件3，摆锤30，轮齿301，变速齿轮组31，反向齿轮310，小齿轮311，大齿轮312，齿轮轴3120，固定壳3121，转子32，转轴321，齿牙3210，轴承3211，套壳3212，电磁感应组件322，线圈3220，永磁铁3221，蓄电池组件4，整流组件5，电路控制组件6；

p为示功仪主板，d1-d4为二极管，c1和c2为充电电池组a和充电电池组b，r1-r2为电阻，a为电压比较器，rs为触发器，q为关断型三极管，vcc为感生电流。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1：

本实施例提供了一种自发电示功仪，该示功仪包括示功仪壳体1和示功仪主板2，示功仪的壳体内设有自发电组件3、可充电的蓄电池组件4以及可对自发电组件3产生的电能进行变压、稳流处理的整流组件5，整流组件5设置在自发电组件3与蓄电池组件4之间，蓄电池组件4与示功仪主板2连接，参见图1，为本实施例提供的自发电组件3、蓄电池组件4以及整流组件5在示功仪壳体1内的分布结构示意图，自发电组件3设置在示功仪壳体1内较大的空腔内，如此方便自发电组件3运动。

本实施例中，自发电组件3包含摆锤30、变速齿轮组31和转子32，摆锤30的末端呈半圆状结构，该半圆状结构的外表面设有轮齿301，该轮齿301与变速齿轮组31的动力输入端啮合，当摆锤30摆动时，可通过轮齿301带动变速齿轮组31转动；所述转子32包含转轴321和电磁感应组件322，转轴321上设有齿牙3210，该齿牙3210可与变速齿轮的动力输出端啮合，当变速齿轮组31在摆锤30的带动下转动时，变速齿轮组31可通过齿牙3210驱动转轴321转动，转轴321转动可带动电磁感应组件322产生感应电流，参见图2-3，本实施例中，所述电磁感应组件322为发电机，该发电机固定在转轴321的一端，且其内的转子32轴可随转轴321同步旋转；或、转轴321上设有套壳3212，电磁感应组件322为设置在套壳3212内的永磁铁3221和设置在转轴321上的线圈3220，参见图4，永磁铁3221的两极分别位于线圈3220的两侧，且永磁铁3221的磁感线与线圈3220之间设有预设角度，转轴321转动可带动线圈3220转动进而切割永磁铁3221的磁感线，实现机械能与电能的最大转换，本实施例中，永磁铁3221和线圈3220的数量可根据实际需要而定，根据理论，一组永磁铁3221和一组线圈3220即可实现机械能对电能的转换，因此，本实施例对设置在套壳3212能的永磁铁3221和线圈3220数量不做具体限定，根据实际需要选择即可，本实施例中，转轴321末端通过轴承3211与反向齿轮310同轴设置，即就是转轴321通过轴承3211固定在反向齿轮310上。

本实施例在使用时，先将自发电示功仪安装在抽油机的光杆上，当光杆随驴头上下往复运动时，示功仪内部的自发电组件3中的摆锤30将会在加速度的作用下也做上下往复运动，摆动摆动时将带动与其末端轮齿301啮合的变速齿轮组31转动，变速齿轮组31转动进而带动转子32上的转轴321转动，转轴321转动可带动电磁感应组件322产生感应电流，产生的该感应电流经整流组件5处理达到供电需求电参值后为蓄电池组件4充电，实现了为示功仪循环持续供电的效果，因此，采用本实施例中的该自发电示功仪，避免了现有需频繁更换示功仪内电池的问题，同时，也节省了电池的使用成本以及提高了示功仪的工作效率。

在本实施例中，所述变速齿轮组31包含反向齿轮310、小齿轮311和大齿轮312，反向齿轮310作为变速齿轮组31的动力输入端分别与摆锤30末端的轮齿301和小齿轮311啮合，本实施例优选该反向齿轮310的直径介于小齿轮311与大齿轮312之间，如此，利用反向齿轮310可使小齿轮311在摆锤30端动能的作用下加速旋转，小齿轮311与大齿轮312的齿轮轴3120啮合，大齿轮312作为动力输出端与转轴321上的齿牙3210啮合，本实施例在使用时，摆锤30的动能经反向齿轮310变速后传递给小齿轮311，小齿轮311加速转动，小齿轮311再通过齿轮轴3120带动大齿轮312转动，由于转子32的转轴321相对于大齿轮312的直径小很多，因此，在大齿轮312的带动下转子32的转轴321将快速转动，也即在本实施例中，该变速齿轮组31可实现两次加速，使得转子32的转轴321能够加速转动，进而提高电磁感应组件322的发电效率。

实施例2：

与实施例1相比，本实施例的区别在于，为了确保示功仪主板2可正常工作，也为了将多余的电能进行存储，本实施例优选电池组件包含充电电池组a和充电电池组b，所述整流组件5除了包含变压器和整流器外，还包含电路选择器，该电路选择器包含三路输出和x、y两种充电模式，三路输出分别与充电电池组a、充电电池组b和示功仪主板2连接，电路选择器、充电电池组a和示功仪主板2构成了第一充电回路，电路选择器、充电电池组b和示功仪主板2构成了第二充电回路，在电路选择器选择x充电模式时，可为第一充电回路充电，同时，使充电电池组b为示功仪主板2供电，选择y充电模式时，可为第二充电回路充电，同时，使充电电池组a为示功仪主板2供电，参见图5；本实施例在使用时可交替为充电电池组a和充电电池组b充电，避免一组电池组持续使用易出现老化的问题，因此，本实施例设置了两组充电电池组和两种充电模式，实现了为两组充电电池交替循环充电和放电的过程，如此，在确保为示功仪主板2正常供电的同时，可将多余的电量进行存储，避免电能的浪费，也避免单个蓄电池组过压导致蓄电池组易损坏的问；上述为本实施例优选的设有两组充电电池组和两种可切换的充电模式，在实际使用时，如果需要，可设置多组充电电池组及多种充电模式。

进一步地，在本实施例中，为了能够及时发现蓄电池组是否处于欠压状态并快速切换充电模式，避免欠压导致蓄电池组损坏或无法为示功仪主板2正常供电的问题，优选所述电路选择器包含用于检测蓄电池组件是否为预设欠压状态的电压检测元件，该电压检测元件分别与充电电池组a和充电电池组b相互并联，参见图6，在该图中，将充电电池组a和充电电池组b用电容c1和c2表示，感生电流作为整个电路的电源vcc，电容c1和电容c2相互并联，电压检测元件包含电阻r1和r2，稳压二极管d2，电压比较器a，二极管d1、d3和d4，rs触发器和关断型三极管q，其中，电阻r1和稳压二极管d2构成了稳压单元，该稳压单元的输出电压作为基准电压，二极管d3、rs触发器、电阻r2及关断型三极管q依次连接并构成了开关单元，电压比较器a的负引脚与稳压单元的输出端连接，正引脚与电容c1或c2的负极连接，电压比较器a的输出端连接开关单元，当电压比较器a检测其负引脚输入的基准电压值大于其正引脚输出的电压值时，则判断充电电池组a或充电电池组b处于欠压状态，此时，电压比较器a的输出端将输出高电平，该高电平作为触发信号对rs触发器进行置0操作，从而使rs触发器的输出端输出低电平，该低电平使关断型三极管处于截止状态，此时切换至另一种充电模式，也即，切断当前供电电路，使得感生电流为该充电电池组充电，与此同时，另一充电电池组接替其对示功仪主板p进行供电，以此往复交替，因此，本实施例利用该电压检测元件，可及时检测出充电电池组两端的电压，避免欠压导致无法为示功仪正常供电的问题，确保示功仪正常工作。

本实施例中，所述关断型三极管q为可根据高低电平实现供电电路通断功能的电气元件，本实施例优选该关断型三极管q包含pnp型三极管和继电器ka，在使用时，当rs触发器的输出端输出低电平，该低电平将使pnp型三极管处于截止状态，此时，被三极管驱动的继电器km也会断开进而使得当前供电电路断开。

进一步地，在本实施例中，为了减少功耗，优选所述稳压二极管为低功耗基准稳压管lm385-2.5，所述触发器为cd4013。

实施例3：

与实施例1或2相比，本实施例的区别在于，所述转子32包含转轴321和电磁感应组件322，所述转轴321上设有齿牙3210，该齿牙3210与变速齿轮组31的动力输出端啮合，转轴321转动可带动电磁感应组件322产生感应电流；转轴321上设有套壳3212，电磁感应组件322为设置在套壳3212内的线圈3220和安装在转轴321上端的永磁铁3221，本实施例中，优选永磁铁3221的磁感线与线圈3220设有预设角度，转轴321在变速齿轮的带动下可上下往复移动，进而可带动永磁铁3221相对于线圈3220上下往复运动实现线圈3220切割磁感线的动作，参见图7-8，本实施例中，线圈3220的数量根据实际需要而定，本实施例不做具体限定。

本实施例中，大齿轮312的齿轮轴3120上设有固定壳3121，所述转轴321与大齿轮312的啮合部固定在该固定壳3121内，也即转轴321设置在固定壳3121内。

实施例4：

本实施例提供了一种抽油机，该抽油机包括驴头及与驴头连接的光杆，光杆上安装有上述实施例1-3任一所述的自发电示功仪。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。