立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油田機械抽油設(shè)備，具體地說是一種立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油 機。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)外廣泛使用的抽油機依然是游梁式抽油機，傳統(tǒng)的游梁式抽油機耗能 大、效率低，且沖程越來越難以滿足市場對長沖程的需求。無游梁抽油機中以鏈條抽油機最 為成熟，但其可靠性差、壽命短。專利號為95241603. 4的實用新型"行星內(nèi)齒環(huán)式無游梁 抽油機"能實現(xiàn)低耗能、長沖程、高可靠性的要求，但其換向不平穩(wěn)，尤其在右側(cè)半圓弧進行 換向時，振動大、瞬間沖擊大。專利號為200920019023的實用新型"長環(huán)形齒條抽油機"換 向裝置在換向時，齒輪在經(jīng)過半圓環(huán)形齒輪嚙合時，靠的是換向架的水平移動進行換向，該 換向裝置存在穩(wěn)定性較差、承載能力小等不足，另外換向架的水平移動也會使電機皮帶中 心距發(fā)生改變導(dǎo)致其運行不穩(wěn)定、磨損加劇及可靠性降低。專利號為201020647581. 5的實 用新型專利"行星齒環(huán)抽油機"在利用導(dǎo)向環(huán)及齒輪箱的左右擺動進行換向，其承載能力較 弱、不適用于大排量重載荷抽油機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為克服上述技術(shù)的不足，滿足高效、節(jié)能、長沖程、換向平穩(wěn)可靠的新要求，本發(fā)明 所提出的立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、生產(chǎn)成本低、換向平穩(wěn)可 靠，能實現(xiàn)長沖程、大排量、重負載，能通過變速器的換擋來改變沖次等優(yōu)點。
[0004] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)： 一種立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機，由機架系統(tǒng)、內(nèi)齒環(huán)滑塊和行星輪及系桿系統(tǒng)、電 機及傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)等組成。電機、變速箱及剎車系統(tǒng)位于機架系統(tǒng)外部，并通過鏈傳 動將運動和動力傳遞給機架系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)齒環(huán)滑塊和行星輪及系桿系統(tǒng)，驅(qū)動系桿在內(nèi)齒 環(huán)滑塊的滑槽內(nèi)運動并實現(xiàn)系桿的擺動，進而使行星輪與內(nèi)齒環(huán)的嚙合并完成內(nèi)齒環(huán)滑塊 在機架垂直導(dǎo)軌內(nèi)上下往復(fù)運動，通過滑輪及皮帶帶動抽油桿運動并實現(xiàn)油田抽油。
[0005] 所述機架系統(tǒng)由底座、機架、電機座、導(dǎo)軌、系桿支架、滑輪及滑輪支架組成。機架 與電機座安裝在底座之上，機架頂部左側(cè)通過滑輪支架安裝滑輪；機架內(nèi)部豎直方向安裝 有四根導(dǎo)軌，并在每根導(dǎo)軌的上下末端安裝有極位擋塊；機架內(nèi)部右側(cè)壁面上通過螺釘安 裝有兩根系桿支架；機架右側(cè)與電機座相鄰的壁面上開有孔，以便通過電機及變速箱將運 動和動力傳遞至內(nèi)齒環(huán)滑塊和行星輪及系桿系統(tǒng)。
[0006] 所述內(nèi)齒環(huán)由兩個半圓內(nèi)齒輪和兩根齒條組裝形成，通過改變齒條的長度可以改 變抽油機的沖程，實現(xiàn)不同場合的抽油需求。
[0007] 進一步，所述內(nèi)齒環(huán)滑塊由內(nèi)齒環(huán)、擋板、配重箱、卡槽及連桿組成。半圓內(nèi)齒輪和 齒條通過鉸制孔螺栓精確固定于擋板上，同時擋板上開有與半圓內(nèi)齒輪的分度圓及齒條的 分度線等間距的滑槽；擋塊的左右兩邊安裝有卡槽以保證內(nèi)齒環(huán)滑塊機構(gòu)在機架的軌道上 上下往復(fù)運動；前后部分擋板及內(nèi)齒環(huán)通過配重箱和連桿連接形成一個整體，以增大抽油 機的承載能力并使其載荷更為平穩(wěn)。
[0008] 進一步，所述系桿、行星齒輪及內(nèi)齒環(huán)在嚙合過程中，內(nèi)齒環(huán)滑塊的速度關(guān)系和加 速度關(guān)系可以通過改變內(nèi)齒環(huán)半徑與系桿長度的比值進行調(diào)整，進而減小換向沖擊、增大 平穩(wěn)性、提高可靠性和壽命。
[0009] 所示傳統(tǒng)系統(tǒng)包括V帶傳動、變速箱、多排鏈傳動和、系桿、行星輪和內(nèi)齒環(huán)組成。 電機輸出軸上安裝V帶輪，運動和動力經(jīng)V帶和安裝在變速箱輸入軸上的大帶輪傳遞至變 速箱；變速器輸出軸上安裝多排鏈輪，并通過多排鏈及系桿支撐軸上的鏈輪，實現(xiàn)變速箱與 系桿支撐軸之間的運動和動力的傳遞；系桿支撐軸安裝于系桿支架上，并安裝有兩根系桿 和兩個鏈輪；兩根系桿的另一端安裝行星輪軸，星輪軸上同時還安裝有兩個鏈輪、兩個行星 輪和兩個導(dǎo)向輪，其中星輪軸與行星輪及鏈輪之間屬于固定連接，星輪軸與系桿及導(dǎo)向輪 之間屬于鉸鏈連接；行星軸與系桿支撐軸之間通過鏈傳動進行運動和動力的傳動；導(dǎo)向輪 在滑槽中的滑動保證了行星輪與內(nèi)齒環(huán)之間的正確嚙合。
[0010] 所述剎車系統(tǒng)由變速箱輸入軸、制動輪、瓦塊、摩擦片、銷軸、操縱桿、月牙連桿、固 定卡齒和活動卡齒組成。制動輪通過平鍵固定安裝于變速箱輸入軸上，摩擦片安裝于瓦塊 內(nèi)側(cè)，并環(huán)繞在制動輪外側(cè)；銷軸安裝于兩半瓦塊上，并通過月牙連桿與操縱桿連接，月牙 連桿通過鉸鏈連接于電機座上；向右搬動操縱桿，帶動月牙連桿與銷軸運動，進而擠壓兩半 瓦塊將變速箱輸入軸上的制動輪抱死，并通過固定卡齒和活動卡齒將操縱桿位置固定，實 現(xiàn)剎車操作。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：內(nèi)齒環(huán)滑塊和行星輪采用內(nèi)嚙合的方式，提高了其承載能 力和穩(wěn)定性；內(nèi)齒環(huán)、系桿、滑槽系統(tǒng)可實現(xiàn)平穩(wěn)可靠的換向，并避免產(chǎn)生大的震動和瞬間 沖擊；通過調(diào)節(jié)齒條長度，可實現(xiàn)不同的沖程需要；通過變速器的換擋，可實現(xiàn)不同的沖次 需要；通過內(nèi)齒環(huán)滑塊及配重可平衡大部分懸點載荷，實現(xiàn)高效、節(jié)能；具有高效、節(jié)能、長 沖程、大排量、重負載、換向平穩(wěn)可靠等優(yōu)點，適用于常規(guī)井抽油、深井抽油、超深井抽油及 海洋抽油等場合。
【附圖說明】
[0012] 圖1為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機示意圖； 圖2為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機機架系統(tǒng)示意圖； 圖3為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機機架系統(tǒng)A-A向剖視圖； 圖4為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機內(nèi)齒環(huán)滑塊主視圖； 圖5為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機內(nèi)齒環(huán)滑塊右視圖； 圖6為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機內(nèi)齒環(huán)滑塊B-B向剖視圖； 圖7為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機傳動系統(tǒng)示意圖； 圖8為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機剎車系統(tǒng)示意圖； 圖9為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機上半齒環(huán)嚙合時速度示意圖； 圖10為立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機下半齒環(huán)嚙合時速度示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 如圖1至圖8所示，一種立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機，由機架系統(tǒng)、內(nèi)齒環(huán)滑塊 和行星輪及系桿系統(tǒng)、電機及傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)等組成。電機32、變速箱44及剎車系統(tǒng) 位于機架系統(tǒng)外部，并通過鏈傳動26將運動和動力傳遞給機架系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)齒環(huán)滑塊和 行星輪及系桿系統(tǒng)，驅(qū)動系桿在內(nèi)齒環(huán)滑塊的滑槽內(nèi)運動并實現(xiàn)系桿的擺動，進而使行星 輪與內(nèi)齒環(huán)的嚙合并完成內(nèi)齒環(huán)滑塊在機架垂直導(dǎo)軌內(nèi)上下往復(fù)運動，通過滑輪6及皮帶 4帶動抽油桿2運動并實現(xiàn)油田抽油。
[0014] 本實施例中，所述機架系統(tǒng)由底座37、機架1、電機座33、導(dǎo)軌9、系桿支架24、滑 輪7及滑輪支架6組成。機架1與電機座33安裝在底座37之上，機架1頂部左側(cè)通過滑 輪支架6安裝滑輪7 ;機架1內(nèi)部豎直方向安裝有四根導(dǎo)軌9,并在每根導(dǎo)軌的上下末端安 裝有極位擋塊35 ;機架1內(nèi)部右側(cè)壁面上通過螺釘25安裝有兩根系桿支架24 ;機架1右側(cè) 與電機座33相鄰的壁面上開有孔38,以便通過電機及變速箱將運動和動力傳遞至內(nèi)齒環(huán) 滑塊和行星輪及系桿系統(tǒng)。
[0015] 本實施例中，所述內(nèi)齒環(huán)由兩個半圓內(nèi)齒環(huán)13和兩根齒條40組裝形成，通過改變 齒條40的長度可以改變抽油機的沖程，實現(xiàn)不同場合的抽油需求。
[0016] 本實施例中，所述內(nèi)齒環(huán)滑塊由內(nèi)齒環(huán)、擋板12、配重箱10、卡槽34及連桿36組 成。半圓內(nèi)齒環(huán)13和齒條40通過鉸制孔螺栓41精確固定于擋板12上，同時擋板12上開 有與半圓內(nèi)齒環(huán)13的分度圓及齒條40的分度線等間距的滑槽18 ;擋塊12的左右兩邊安 裝有卡槽34以保證內(nèi)齒環(huán)滑塊機構(gòu)在機架的軌道9上上下往復(fù)運動；前后部分擋板12及 內(nèi)齒環(huán)通過配重箱10和連桿36連接形成一個整體，以增大抽油機的承載能力并使其載荷 更為平穩(wěn)。
[0017] 本實施例中，如圖9和圖10所示，圖中ω為行星輪14的轉(zhuǎn)動角速度，r為行星輪 14的分度圓半徑，/t為半圓內(nèi)齒環(huán)13的分度圓半徑，Z為系桿20的長度，〃為行星輪14中 心相對于內(nèi)齒環(huán)的轉(zhuǎn)動角度，O 1為半圓內(nèi)齒環(huán)13的中心，〇2為系桿15的選中心，〇3為行星 輪14的旋轉(zhuǎn)中心，K 1為行星輪14與內(nèi)齒環(huán)相嚙合的牽引速度，K2為行星輪14與內(nèi)齒環(huán)相 嚙合的相對速度，r為滑塊的絕對移動速度。所述系桿20及行星輪14與內(nèi)齒環(huán)上半部分 的嚙合過程中，內(nèi)齒環(huán)滑塊的速度及加速度可以表示為：
【主權(quán)項】
1. 一種立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機，包括機架系統(tǒng)、內(nèi)齒環(huán)滑塊和行星輪及系桿系 統(tǒng)、電機及傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)，其特征在于：電機、變速箱及剎車系統(tǒng)位于機架系統(tǒng)外部， 并通過鏈傳動將運動和動力傳遞給機架系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)齒環(huán)滑塊和行星輪及系桿系統(tǒng)，驅(qū)動 系桿在內(nèi)齒環(huán)滑塊的滑槽內(nèi)運動并實現(xiàn)系桿的擺動，進而使行星輪與內(nèi)齒環(huán)的嚙合并完成 內(nèi)齒環(huán)滑塊在機架垂直導(dǎo)軌內(nèi)上下往復(fù)運動，通過滑輪及皮帶帶動抽油桿運動并實現(xiàn)油田 抽油。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式行星內(nèi)齒環(huán)抽油機其特征在于：抽油機利用系桿、 行星輪和內(nèi)齒環(huán)之間的相對嚙合運動關(guān)系實現(xiàn)其換向功能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式行星內(nèi)齒環(huán)抽油機其特征在于：通過改變行星輪半 徑與系桿長度之間的比值，改變嚙合過程中的速度及加速度變化曲線，進而減小換向沖擊、 增大平穩(wěn)性、提高可靠性和壽命。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式行星內(nèi)齒環(huán)抽油機其特征在于：行星輪軸通過導(dǎo)向 輪沿環(huán)槽滑動，確保內(nèi)齒環(huán)與行星輪的正確內(nèi)嚙合關(guān)系。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式行星內(nèi)齒環(huán)抽油機其特征在于：內(nèi)齒環(huán)滑塊呈左右 對稱半包圍式，系桿支撐軸固定于機架中央并伸入內(nèi)齒環(huán)滑塊內(nèi)部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式行星內(nèi)齒環(huán)抽油機其特征在于：內(nèi)齒環(huán)有半圓內(nèi)齒 輪和齒條組裝形成，齒條長度可改變。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式行星內(nèi)齒環(huán)抽油機其特征在于：傳動系統(tǒng)中設(shè)有變 速箱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式行星內(nèi)齒環(huán)抽油機其特征在于：內(nèi)齒環(huán)滑塊上方設(shè) 置配重箱。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種立式行星內(nèi)齒環(huán)無游梁抽油機，由機架系統(tǒng)、內(nèi)齒環(huán)滑塊和行星輪及系桿系統(tǒng)、電機及傳動系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)等組成。內(nèi)齒環(huán)滑塊由齒條和內(nèi)齒輪組裝形成并設(shè)有滑槽，行星輪軸由電機及傳動系統(tǒng)驅(qū)動沿滑槽滑動，帶動行星齒輪沿內(nèi)齒環(huán)運動，驅(qū)動內(nèi)齒環(huán)滑塊在機架垂直導(dǎo)軌內(nèi)上下往復(fù)運動，進而帶動抽油桿運動并實現(xiàn)油田抽油。該發(fā)明具有高效、節(jié)能、高可靠性、長沖程、大排量、重負載、換向平穩(wěn)可靠等優(yōu)點，適用于常規(guī)井抽油、深井抽油、超深井抽油及海洋抽油等場合。
【IPC分類】E21B43-00, F16H1-28
【公開號】CN104747135
【申請?zhí)枴緾N201510010787
【發(fā)明人】王進戈, 陳永洪, 張均富
【申請人】成都久井抽前瞻科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月9日