專利名稱：一種節(jié)能型塔架式抽油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油開采設(shè)備，尤其是涉及一種塔架式的抽油機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，在石油開采技術(shù)領(lǐng)域，塔架式抽油機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，其常見的結(jié)構(gòu) 如下曳引機(jī)(電機(jī))通過減速機(jī)構(gòu)減速后帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，曳引輪上繞設(shè)有牽引繩， 牽引繩兩端分別連接抽油桿和配重塊。曳引機(jī)的轉(zhuǎn)動經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)減速增扭后帶動曳 引輪轉(zhuǎn)動，從而通過繞設(shè)在曳引輪上的牽引繩帶動抽油桿上升以完成抽油，配重塊將儲 存的勢能釋放用于輔助提升抽油桿，以減小曳引機(jī)的啟動扭矩，當(dāng)抽油桿到達(dá)行程上限 時，控制機(jī)構(gòu)控制曳引機(jī)反向轉(zhuǎn)動，此時抽油桿下降，配重塊上升，曳引機(jī)對配重塊做 功以儲存勢能。如此上下循環(huán)動作，抽油桿即完成持續(xù)抽油。減速機(jī)構(gòu)通常采用的是皮帶傳動和齒輪減速箱，由于齒輪減速箱的體積較大， 其制造難度大，成本高，而且減速箱在運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生較大的噪音，其平時的維護(hù)保養(yǎng)工 作量大，不便于維修。而皮帶傳動容易打滑，從而造成曳引輪的制動失靈并發(fā)生安全 事故。此外，抽油桿在上升和下降行程中，其所需牽引力包括抽油桿的重量、油的重 量和整個傳動機(jī)構(gòu)的摩擦力，因為油的重量是逐步減輕的，而摩擦力與抽油桿的運動 方向相反，因此，用于抽油桿端的牽引力(懸點載荷)會在上沖程剛起動時的最大值 Fmax與下沖程到達(dá)下限時的最小值Fmin之間線性變化，而為了盡量減小曳引機(jī)的最大 扭矩，通常將配重塊的重量W即配重塊的牽引力設(shè)置在上述最大值和最小值的平均值， 即W=(Fmax+Fmin)/2，進(jìn)而降低曳引機(jī)的功率和規(guī)格，有利于降低成本。由于配重塊 所產(chǎn)生的牽引力是恒定不變的，曳引機(jī)在提升抽油桿的上沖程中，剛起步時，配重塊所 提供的牽引力小于抽油桿端所需的牽引力，此時曳引機(jī)對抽油桿作正功，起牽引提升作 用；當(dāng)抽油桿逐步上升，其所需牽引力(懸點載荷)逐步減小，配重塊所產(chǎn)生的牽引力 大于抽油桿端所需的牽引力時，曳引機(jī)開始做無用功，也就是說，曳引機(jī)起到一個阻力 和剎車的作用，以使配重塊所產(chǎn)生的牽引力和抽油桿端所需的牽引力之間保持平衡，從 而降低了曳引機(jī)的工作效率。進(jìn)一步地，連接配重塊和抽油桿的牽引繩是繞設(shè)在曳引 輪上的，因此，當(dāng)配重塊所產(chǎn)生的牽引力和抽油桿端所需的牽引力(懸點載荷)不平衡 時，牽引繩與曳引輪之間容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，并且，曳引機(jī)是通過皮帶傳動與曳引輪連 接的，因此當(dāng)皮帶長期使用后也容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，從而影響安全生產(chǎn)。一種在中國專利文獻(xiàn)上公開的“超低能耗塔吊式抽油機(jī)”，其公告號為 CN2908774Y，在與井口對應(yīng)的支架上端固定有異徑連接為一體的大小滑輪，大滑輪下支 架上端固定有定滑輪組，大滑輪上纏繞有游繩，游繩一端分別通過定滑輪組及動滑輪組 后固定在定滑輪組上，動滑輪組與抽油桿相連，游繩的另一端連接有配重塊，大小滑輪 的左側(cè)固定有電機(jī)，電機(jī)上的皮帶輪通過皮帶與小滑輪相連。該塔吊式抽油機(jī)通過一組 滑輪機(jī)構(gòu)降低游繩的牽引力，從而降低電機(jī)的啟動功率，但其存在下列問題1.滑輪組 起到了減速箱的減速作用，但其配重塊所產(chǎn)生的牽引力也是不變的，因此仍然無法解決
3在抽油桿在上沖程中電機(jī)做無用功的問題，從而降低了電機(jī)的效率，增加能耗。2.抽油 桿懸掛在動滑輪組上，因此容易出現(xiàn)晃動，進(jìn)而影響抽油桿行程的穩(wěn)定，不利于抽油機(jī) 工作時的安全。3.游繩和皮帶容易打滑，進(jìn)而降低其安全性和傳動效率。4.滑輪組使配 重塊的行程成倍增加，從而使塔架過高或抽油桿的沖程過低。

實用新型內(nèi)容本實用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的塔架式抽油機(jī)所存在的電機(jī)效率低、整機(jī)的 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用維護(hù)成本高以及安全性差的問題，提供一種電機(jī)效率高、結(jié)構(gòu)簡單、安 全性好以及成本低的塔架式抽油裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種節(jié)能型塔架式抽油裝 置，包括塔架、固定在塔架上的曳引機(jī)，曳引機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與抽油桿、配重塊聯(lián)動， 所述的傳動機(jī)構(gòu)為卷揚式結(jié)構(gòu)，其包括與曳引機(jī)相連的曳引輪、設(shè)于塔架上的第一組合 導(dǎo)輪、第二組合導(dǎo)輪，所述第一組合導(dǎo)輪由同軸的第一大導(dǎo)輪、第一小導(dǎo)輪組成，所述 第二組合導(dǎo)輪由同軸的第二大導(dǎo)輪、第二小導(dǎo)輪組成，在曳引輪與第一、第二大導(dǎo)輪之 間分別設(shè)有傳動用的牽引繩，并且在第一小導(dǎo)輪與抽油桿之間、第二小導(dǎo)輪與配重塊之 間分別設(shè)有牽引用的牽引繩，設(shè)置在曳引輪和第一、第二大導(dǎo)輪之間的牽引繩兩端分別 固定并層疊地卷繞在曳引輪與第一、第二大導(dǎo)輪上；設(shè)置在第一小導(dǎo)輪與抽油桿之間的 牽引繩一端固定并層疊地卷繞在第一小導(dǎo)輪上，另一端與抽油桿連接；設(shè)置在第二小 導(dǎo)輪與配重塊之間的牽引繩一端固定并層疊地卷繞在第二小導(dǎo)輪上，另一端與配重塊連 接?，F(xiàn)有的塔架式抽油機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)有很多種，其基本的思路都是通過減速箱、滑輪 組等省力裝置增大對抽油桿的起吊力，以降低曳引機(jī)(電機(jī))的輸出扭矩，進(jìn)而降低曳 引機(jī)的功率以達(dá)到節(jié)能的目的。然而，由物理學(xué)的省力不省功原理可知，其節(jié)能作用并 不明顯，真正的作用在于降低曳引機(jī)的功率和成本，而上述傳動機(jī)構(gòu)由于配重塊所產(chǎn)生 的牽引力是恒定的，因此始終無法解決曳引機(jī)在抽油桿的上沖程中做無用功的問題。本 實用新型的傳動機(jī)構(gòu)采用的是卷揚方式，牽引繩是層疊地卷繞在第一、第二大導(dǎo)輪、第 一、第二小導(dǎo)輪以及曳引輪上的，并且牽引繩的卷繞半徑在轉(zhuǎn)動時是不斷變化的，因此 由配重塊所產(chǎn)生的對抽油桿端的牽引力也在不斷改變。曳引機(jī)的轉(zhuǎn)動首先通過第一、 第二大導(dǎo)輪進(jìn)行減速，以降低曳引機(jī)的功率，并且其結(jié)構(gòu)簡單方便制造，運轉(zhuǎn)時無需潤 滑，且噪音低；同時，當(dāng)曳引機(jī)轉(zhuǎn)動帶動抽油桿上升時，第二小導(dǎo)輪上的牽引繩的卷繞 半徑逐步減小，而第二大導(dǎo)輪上牽引繩的卷繞半徑是逐步增加的，第二大導(dǎo)輪上的牽引 繩在曳引輪上的卷繞半徑則是逐步減小的，因此配重塊通過第二組合導(dǎo)輪傳遞到曳引輪 上的牽引力是逐步減小的；與此同理，卷繞在第一小導(dǎo)輪上的牽引繩的卷繞半徑逐步增 加，而第一大導(dǎo)輪上牽引繩的卷繞半徑是逐步減小的，第一大導(dǎo)輪上的牽引繩在曳引輪 上的卷繞半徑則是逐步增加的，因此，配重塊所產(chǎn)生的牽引力在經(jīng)過第一組合導(dǎo)輪后進(jìn) 一步減小。這樣，抽油桿在其上沖程中，雖然其所需的牽引力逐步減小，但是，由于配 重塊所產(chǎn)生的對抽油桿的牽引力也相應(yīng)地減小，從而可有效避免因配重塊產(chǎn)生的牽引力 大于抽油桿所需的牽引力而造成曳引機(jī)做無用功，通過分別調(diào)整第一、第二大導(dǎo)輪、第 一、第二小導(dǎo)輪以及曳引輪的直徑，可方便地實現(xiàn)抽油桿在到達(dá)上沖程的上限位置時， 抽油桿端所需的牽引力與配重塊產(chǎn)生的牽引力基本相等，從而徹底解決曳引機(jī)做無用功的問題，有效地提高曳引機(jī)的工作效率，并且曳引機(jī)反向轉(zhuǎn)動時的啟動負(fù)載可基本為 零，從而有利于曳引機(jī)的反向啟動。進(jìn)一步地，本實用新型中的牽引繩均是采用卷揚的 方式層疊地卷繞在各大、小導(dǎo)輪和曳引輪上的，其端部分別固定在各大、小導(dǎo)輪和曳引 輪上，從而可徹底避免牽引繩與各大、小導(dǎo)輪和曳引輪之間的打滑現(xiàn)象，保證了抽油裝 置運轉(zhuǎn)時的安全性，有利于提高動力傳遞效率，并且無需人工調(diào)整牽引繩預(yù)緊力，從而 有利于簡化安裝程序。作為優(yōu)選，所述第一組合導(dǎo)輪、第二組合導(dǎo)輪分別設(shè)于曳引輪的兩側(cè)。從而有 利于曳引輪受力的平衡，提高曳引輪運行時的穩(wěn)定性，并有利于延長其使用壽命。進(jìn)一 步地，卷繞在曳引輪和第一、第二大導(dǎo)輪之間的鋼帶無需預(yù)緊，從而方便安裝使用。作為優(yōu)選，所述牽引繩采用扁平的復(fù)合鋼帶。復(fù)合鋼帶的抗拉強(qiáng)度高，使用壽 命長，無需潤滑，并且扁平的鋼帶有利于其層疊地卷繞。作為優(yōu)選，所述曳引輪、大導(dǎo)輪、小導(dǎo)輪上分別設(shè)有用于卷繞牽引繩的U形導(dǎo) 槽，并在U形導(dǎo)槽的開口邊緣設(shè)有導(dǎo)向的倒角。U形導(dǎo)槽在牽引繩的層疊卷繞時具有導(dǎo)向 和定位作用，可避免牽引繩在卷繞時的塌落，從而確保其卷繞半徑呈線性變化。而設(shè)置在 U形導(dǎo)槽的開口邊緣上的倒角在牽引繩卷繞時具有導(dǎo)向作用，使?fàn)恳K順利地卷繞。作為優(yōu)選，在塔架上靠近第一組合導(dǎo)輪的外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向輪，第一小導(dǎo)輪上的牽 引繩繞過導(dǎo)向輪與抽油桿連接，導(dǎo)向輪的軸承座與塔架可移動連接。通過導(dǎo)向輪位置的 調(diào)整，便于調(diào)整牽引繩與抽油桿的同軸度。作為優(yōu)選，所述的曳引輪上設(shè)有電磁制動器以及插銷式自鎖機(jī)構(gòu)。當(dāng)抽油裝置 停止運行或需要維修時，除了通過電磁制動器制動曳引輪外，還可用插銷式自鎖機(jī)構(gòu)將 曳引輪鎖止，從而可確保鎖止的可靠性，避免單純依靠曳引機(jī)的電磁制動器進(jìn)行鎖止可 能出現(xiàn)的安全隱患。作為優(yōu)選，所述塔架上設(shè)有配重塊的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，從而可避免配重塊與塔架 的碰撞，確保配重塊的平穩(wěn)升降。因此，本實用新型具有如下有益效果(1)通過兩組卷繞半徑可變的組合導(dǎo) 輪，在不增加曳引機(jī)功率的前提下，避免了曳引機(jī)在上升行程時做無用功，有效地提高 了曳引機(jī)的效率，真正實現(xiàn)抽油裝置的節(jié)能；(2)卷揚方式的傳動機(jī)構(gòu)避免了牽引繩 的打滑，提高了安全性和動力傳遞效率；(3)結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，使用和維護(hù)方 便。(4)無需人工調(diào)整牽引繩預(yù)緊力。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖2中A部的放大圖；圖4是圖2中B部的放大圖；圖5是本實用新型中第二組合導(dǎo)輪的軸向的局部剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的描述。[0020] 在如圖1、圖2所示的實施例中，本實用新型的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，包 括塔架1、曳引機(jī)2、傳動機(jī)構(gòu)、抽油桿3、配重塊4和控制箱5，曳引機(jī)水平地設(shè)置在塔 架上部平臺的中間位置，傳動機(jī)構(gòu)包括與曳引機(jī)同軸連接的曳引輪6，在曳引輪的左右兩 側(cè)分別平行設(shè)置與塔架固定連接的第一組合導(dǎo)輪7、第二組合導(dǎo)輪8，第一組合導(dǎo)輪包括 固定于同一轉(zhuǎn)動軸上的第一大導(dǎo)輪71、第一小導(dǎo)輪72，其中的第一小導(dǎo)輪設(shè)于轉(zhuǎn)動軸的 中間，第一大導(dǎo)輪由相同的兩片大導(dǎo)輪片711構(gòu)成，其對稱地設(shè)于第一小導(dǎo)輪的兩側(cè)； 第二組合導(dǎo)輪同樣由固定于同一轉(zhuǎn)動軸上的第二大導(dǎo)輪81、第二小導(dǎo)輪82組成，其中的 第二大導(dǎo)輪設(shè)于傳動軸的中間，第二小導(dǎo)輪由相同的兩片小導(dǎo)輪片821構(gòu)成，其對稱地 設(shè)于第二大導(dǎo)輪的兩側(cè)。在塔架上靠近第一組合導(dǎo)輪的最外側(cè)設(shè)置有導(dǎo)向輪9，導(dǎo)向輪 的軸承座與塔架之間通過導(dǎo)軌滑動連接，同時在軸承座的一側(cè)可轉(zhuǎn)動連接一水平的調(diào)節(jié) 桿91，調(diào)節(jié)桿的另一端設(shè)有螺紋，并且在塔架上設(shè)置與調(diào)節(jié)桿連接的調(diào)節(jié)螺母92，由于 調(diào)節(jié)螺母是固定的，因此，通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿，即可實現(xiàn)調(diào)節(jié)桿的水平移動，從而帶動導(dǎo) 向輪的水平移動。在圓柱形的曳引輪的圓柱面上并排設(shè)置四個用于卷繞牽引繩的U形導(dǎo) 槽10，其中兩個設(shè)于曳引輪中間的U形導(dǎo)槽用于卷繞連接第二大導(dǎo)輪的牽引繩11，而對 稱地設(shè)于曳引輪兩側(cè)的兩個U形導(dǎo)槽則用于卷繞連接第一大導(dǎo)輪的牽引繩。與此相對應(yīng) 地，在第二大導(dǎo)輪上并排設(shè)置兩個U形導(dǎo)槽，第二小導(dǎo)輪的兩片小導(dǎo)輪片上也分別設(shè)置 U形導(dǎo)槽；而在第一大導(dǎo)輪的兩片導(dǎo)輪片上分別設(shè)置U形導(dǎo)槽，第一小導(dǎo)輪上則并排設(shè) 置兩個U形導(dǎo)槽，U形導(dǎo)槽的具體形狀可參見附圖4。在曳引輪與第一大導(dǎo)輪之間設(shè)有 兩條牽引繩以傳遞動力，兩條牽引繩的一端分別固定并層疊地卷繞在第一大導(dǎo)輪兩個大 導(dǎo)輪片的U形導(dǎo)槽內(nèi)，另一端則分別固定并層疊地卷繞在曳引輪上對應(yīng)的兩個外側(cè)的U 形導(dǎo)槽內(nèi)；在曳引輪與第二大導(dǎo)輪之間同樣設(shè)有兩條牽引繩以傳遞動力，兩條牽引繩的 一端分別固定并層疊地卷繞在第二大導(dǎo)輪的兩個U形導(dǎo)槽內(nèi)，另一端則分別固定并層疊 地卷繞在曳引輪上對應(yīng)的兩個中間的U形導(dǎo)槽內(nèi)。另外，在第一小導(dǎo)輪與抽油桿之間、 第二小導(dǎo)輪與配重塊之間分別設(shè)有兩條牽引用的牽引繩，設(shè)置在第一小導(dǎo)輪與抽油桿之 間的兩條牽引繩一端分別固定并層疊地卷繞在第一小導(dǎo)輪的兩個U形導(dǎo)槽內(nèi)，另一端繞 過導(dǎo)向輪后與抽油桿連接；設(shè)置在第二小導(dǎo)輪與配重塊之間的兩條牽引繩一端分別固定 并層疊地卷繞在第二小導(dǎo)輪兩個小導(dǎo)輪片上的U形導(dǎo)槽內(nèi)，另一端則與配重塊連接。上 述牽引繩可采用扁平的電梯用復(fù)合鋼帶，復(fù)合鋼帶不僅強(qiáng)度高，而且有利于在U形導(dǎo) 槽內(nèi)的層疊卷繞，而曳引輪和第一、第二大導(dǎo)輪之間、以及第一小導(dǎo)輪和抽油桿、第二 小導(dǎo)輪和配重塊之間分別設(shè)置兩條牽引繩，既有利于確保牽引繩的強(qiáng)度，同時便于結(jié)構(gòu) 布置，使曳引輪轉(zhuǎn)軸與第一、第二組合導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)軸受力均衡，以提高傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng) 度。為了確保牽引繩在U形導(dǎo)槽內(nèi)的平穩(wěn)卷繞，可在U形導(dǎo)槽的開口邊緣設(shè)置導(dǎo)向的倒 角，以便使?fàn)恳K能順利地卷繞在U形導(dǎo)槽內(nèi)。在曳引輪右側(cè)，抽油桿通過牽引繩和第 一組合導(dǎo)輪對曳引輪產(chǎn)生一個順時針方向的扭矩；在曳引輪左側(cè)，配重塊通過牽引繩和 第二組合導(dǎo)輪對曳引輪產(chǎn)生一個逆時針方向的扭矩。為了避免配重塊升降時的擺動，可 在塔架上設(shè)置如圖3所示的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12，具體可在塔架上靠近配重塊的兩側(cè)分別設(shè) 置垂直的導(dǎo)向桿121，相應(yīng)地，在配重塊上設(shè)置滾輪122，滾輪與導(dǎo)向桿形成滑動連接， 從而使配重塊可沿導(dǎo)向桿平穩(wěn)升降。當(dāng)然，也可在塔架與配重塊之間設(shè)置導(dǎo)軌，以實現(xiàn) 穩(wěn)定的升降。此外，在配重塊的上、下限位置分別設(shè)置限位開關(guān)13，其通過控制箱5實現(xiàn)曳引機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。本實用新型的抽油裝置在運轉(zhuǎn)時的工作原理如下如圖1所示，當(dāng)抽油桿在抽油的上沖程時，曳引機(jī)和配重塊同時提供牽引力使 抽油桿上升，曳引機(jī)通過第一組合導(dǎo)輪、導(dǎo)向輪對抽油桿產(chǎn)生牽引作用，而配重塊通過 第二組合導(dǎo)輪、曳引輪、第一組合導(dǎo)輪、導(dǎo)向輪牽引抽油桿上升。抽油桿在上升行程 中，由于其抽出的油的重量在逐步減輕，因此其所需的牽引力是逐步減小的，抽油桿在 上沖程剛起步時所需的最大牽引力為Fmax，抽油桿在到達(dá)下沖程的下限位置時所需的 最小牽引力為Fmin，我們可以設(shè)定在上沖程剛起步時，由配重塊所產(chǎn)生的對抽油桿端的 初始牽引力仍然為(Fmax+Fmin) /2，也就是最大、最小牽引力的平均值，從而確保曳 引機(jī)的輸出功率不會過大。曳引機(jī)帶動曳引輪作逆時針轉(zhuǎn)動，曳引輪通過鋼帶帶動第一 大導(dǎo)輪逆時針轉(zhuǎn)動，與第一大導(dǎo)輪固定于同一轉(zhuǎn)軸上的第一小導(dǎo)輪同步逆時針轉(zhuǎn)動，并 通過卷繞在第一小導(dǎo)輪上的鋼帶牽引抽油桿上升抽油，由于連接抽油桿和第一小導(dǎo)輪的 鋼帶是繞設(shè)在一個可滑動的導(dǎo)向輪上的，因此通過調(diào)整導(dǎo)向輪的水平位置即可使鋼帶與 抽油桿同軸，確保抽油桿平滑地升降。與此同時，曳引輪上與第二大導(dǎo)輪連接的鋼帶 逐步釋放，配重塊通過鋼帶帶動第二小導(dǎo)輪作逆時針轉(zhuǎn)動，并帶動與第二小導(dǎo)輪固定于 同一軸上的第二大導(dǎo)輪同步逆時針轉(zhuǎn)動，然后通過曳引輪將牽引扭矩傳遞到第一組合導(dǎo) 輪上以牽引抽油桿上升。在抽油桿的逐步上升過程中，與配重塊相連的第二小導(dǎo)輪上鋼 帶逐步釋放，因此其卷繞半徑逐步減小，由于扭矩等于鋼帶的作用力與鋼帶卷繞半徑的 乘積，從而使配重塊對第二小導(dǎo)輪產(chǎn)生的牽引扭矩也逐步呈線性遞減，同時，第二大導(dǎo) 輪上卷繞的鋼帶逐步增加，因此其卷繞半徑也逐步增大，由于第二大、小導(dǎo)輪上的扭矩 是大小相等的，因此，此時的第二大導(dǎo)輪對連接曳引輪的鋼帶的牽引力逐步減小，并且 該鋼帶在曳引輪上的卷繞半徑也是逐步減小的，因此對曳引輪的牽引扭矩進(jìn)一步減小； 進(jìn)一步地，曳引輪上連接第一大導(dǎo)輪的鋼帶的卷繞半徑逐步增大，而第一大導(dǎo)輪上鋼帶 的卷繞半徑是逐步減小的，因此，上述配重塊所產(chǎn)生的扭矩在通過曳引輪和第一大導(dǎo)輪 后傳遞到第一小導(dǎo)輪上的扭矩再一次地減小，而第一小導(dǎo)輪的卷繞半徑是逐步增大的， 因此上述扭矩在連接抽油桿的鋼帶上產(chǎn)生的牽引力變小，也就是說，配重塊的牽引力在 通過上述傳動機(jī)構(gòu)后最終傳遞到抽油桿上的牽引力是逐步減小的，從而與抽油桿所需牽 引力逐步減小相對應(yīng)，避免了現(xiàn)有的塔架式抽油裝置中配重塊對抽油桿的牽引力恒定不 變的缺陷，通過合理地選擇第一大、小導(dǎo)輪以及第二大、小導(dǎo)輪的直徑和鋼帶厚度等參 數(shù)，可方便地實現(xiàn)抽油桿在到達(dá)上沖程的上限位置時，配重塊所產(chǎn)生的牽引力與抽油桿 所需的牽引力基本相等，這樣，不僅可確保曳引機(jī)在整個上沖程中不做無用功，同時可 使曳引機(jī)在反向的下沖程中的啟動負(fù)載基本為零，從而有利于提高曳引機(jī)的啟動性能， 減少過大的啟動電流的沖擊，延長曳引機(jī)的使用壽命。當(dāng)抽油桿到達(dá)上沖程的上限位置時，相應(yīng)地，配重塊到達(dá)其行程的下限位置， 并與其下限位置的行程開關(guān)接觸，控制器控制曳引機(jī)反向轉(zhuǎn)動，抽油桿進(jìn)入下降行程。 此時，配重塊變成負(fù)載，而抽油桿和曳引機(jī)所產(chǎn)生的牽引力共同牽引配重塊使其上升蓄 能。由于此時抽油桿的重量基本保持不變，而第一大、小導(dǎo)輪與第二大、小導(dǎo)輪以及曳 引輪上鋼帶的卷繞半徑的變化與前面抽油桿的上沖程時剛好相反，因此，配重塊通過第 二組合導(dǎo)輪傳遞到曳引輪上的扭矩逐步增大，抽油桿通過第一組合導(dǎo)輪傳遞到曳引輪上
7的扭矩則逐步減小，曳引機(jī)所產(chǎn)生的扭矩與抽油桿產(chǎn)生的扭矩共同用于提升配重塊，因 此曳引機(jī)對配重塊作功，以便使配重塊上升蓄能。當(dāng)抽油桿到達(dá)其下沖程的下限位置 時，配重塊正好與其行程上限的行程開關(guān)接觸，控制器控制曳引機(jī)反轉(zhuǎn)，開始第二個抽 油循環(huán)，如此不斷循環(huán)重復(fù)即可實現(xiàn)連續(xù)抽油。當(dāng)本實用新型的抽油裝置需要維護(hù)或停機(jī)較長時間，除了曳引機(jī)本身的電磁制 動器對曳引輪進(jìn)行鎖止以外，我們可以在曳引輪上增設(shè)一個插銷式自鎖機(jī)構(gòu)14，具體可 在曳引輪的端面沿圓周均勻設(shè)置若干插銷孔142，同時在曳引輪的軸承座上對應(yīng)某個插銷 孔的位置設(shè)置頭部帶錐度的插銷141，當(dāng)需要自鎖時，可將插銷插入與其相對的插銷孔內(nèi) 從而將曳引輪鎖死，以確保裝置的安全。以上所述僅是本實用新型的一種典型結(jié)構(gòu)，作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本 實用新型的基本原理作出很多改變，例如將其中的配重塊換成抽油桿，即可實現(xiàn)兩側(cè) 抽油；曳引機(jī)和曳引輪也可設(shè)置在塔架的下部；而用于減速的第一、第二組合導(dǎo)論根據(jù) 需要可設(shè)計成二級甚至多級。另外，為了適應(yīng)寒冷地區(qū)使用，我們可在傳動機(jī)構(gòu)上加 裝防護(hù)罩，利用曳引機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)工作時產(chǎn)生的熱量使復(fù)合鋼帶能工作在一個合適的溫 度，避免復(fù)合鋼帶表層的復(fù)合材料硬化，以延長其使用壽命；還有連接配重塊與第二小 導(dǎo)輪、抽油桿與第一小導(dǎo)輪的復(fù)合鋼帶也可用普通的鋼絲繩代替，從而可簡化防護(hù)罩的 結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步地，我們可在抽油桿和配重塊的其中一側(cè)或兩側(cè)同時增設(shè)一個滑輪組以減 小曳引機(jī)的輸出功率，減小配重塊的升降行程。再進(jìn)一步地，我們可將曳引輪與第一大 導(dǎo)論連接方式改為鋼帶(或皮帶)環(huán)形封閉形連接，這樣，在抽油桿一側(cè)遇到卡泵時， 第一組合導(dǎo)輪上牽引繩打滑起到保護(hù)抽油泵的效果，而配重塊一側(cè)不打滑以保證作業(yè)安 全，同時第二大導(dǎo)論對曳引輪的牽引力可作為第一大導(dǎo)論上牽引繩的預(yù)緊力，防止電機(jī) 正反轉(zhuǎn)動的變向瞬間產(chǎn)生的空行程和沖擊現(xiàn)象，省去人工預(yù)緊。
權(quán)利要求1.一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，包括塔架(1)、固定在塔架上的曳引機(jī)(2)，曳 引機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與抽油桿(3)、配重塊(4)聯(lián)動，其特征是，所述的傳動機(jī)構(gòu)為卷 揚式結(jié)構(gòu)，其包括與曳引機(jī)相連的曳引輪(6)、設(shè)于塔架上的第一組合導(dǎo)輪(7)、第 二組合導(dǎo)輪(8)，所述第一組合導(dǎo)輪由同軸的第一大導(dǎo)輪(71)、第一小導(dǎo)輪(72) 組成，所述第二組合導(dǎo)輪由同軸的第二大導(dǎo)輪(81)、第二小導(dǎo)輪(82)組成，在曳引 輪與第一、第二大導(dǎo)輪之間分別設(shè)有傳動用的牽引繩(11)，并且在第一小導(dǎo)輪與抽油 桿之間、第二小導(dǎo)輪與配重塊之間分別設(shè)有牽引用的牽引繩，設(shè)置在曳引輪和第一、第 二大導(dǎo)輪之間的牽引繩兩端分別固定并層疊地卷繞在曳引輪與第一、第二大導(dǎo)輪上；設(shè) 置在第一小導(dǎo)輪與抽油桿之間的牽引繩一端固定并層疊地卷繞在第一小導(dǎo)輪上，另一端 與抽油桿連接；設(shè)置在第二小導(dǎo)輪與配重塊之間的牽引繩一端固定并層疊地卷繞在第二 小導(dǎo)輪上，另一端與配重塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，所述第一組合導(dǎo) 輪、第二組合導(dǎo)輪分別設(shè)于曳引輪的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，所述牽引繩采用扁 平的復(fù)合鋼帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，所述曳 引輪、第一、第二大導(dǎo)輪以及第一、第二小導(dǎo)輪上分別設(shè)有用于卷繞牽引繩的U形導(dǎo)槽(10)，并在U形導(dǎo)槽的開口邊緣設(shè)有導(dǎo)向的倒角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，在塔架上 靠近第一組合導(dǎo)輪的外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向輪(9)，第一小導(dǎo)輪上的牽引繩繞過導(dǎo)向輪與抽油桿 連接，導(dǎo)向輪通過軸承座與塔架可移動連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，在塔架上靠近第一 組合導(dǎo)輪的外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向輪，第一小導(dǎo)輪上的牽引繩繞過導(dǎo)向輪與抽油桿連接，導(dǎo)向輪 的軸承座與塔架可移動連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，所述的曳 引輪上設(shè)有電磁制動器以及插銷式自鎖機(jī)構(gòu)(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，所述的曳引輪上設(shè) 有電磁制動器以及插銷式自鎖機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，所述塔架 上設(shè)有配重塊的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種節(jié)能型塔架式抽油裝置，其特征是，所述塔架上設(shè)有 配重塊的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于石油開采的節(jié)能型塔架式抽油裝置，設(shè)于塔架上的曳引機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與抽油桿、配重塊聯(lián)動，所述的傳動機(jī)構(gòu)包括與曳引機(jī)相連的曳引輪、設(shè)于塔架上的第一組合導(dǎo)輪、第二組合導(dǎo)輪，所述第一組合導(dǎo)輪由同軸的第一大導(dǎo)輪、第一小導(dǎo)輪組成，所述第二組合導(dǎo)輪由同軸的第二大導(dǎo)輪、第二小導(dǎo)輪組成，在曳引輪和第一、第二大導(dǎo)輪之間、第一小導(dǎo)輪與抽油桿之間、第二小導(dǎo)輪與配重塊之間設(shè)置牽引繩，牽引繩分別固定并層疊地卷繞在曳引輪與第一、第二組合導(dǎo)輪上。本實用新型采用兩組卷繞半徑可變的組合導(dǎo)輪，避免了曳引機(jī)在上升行程時做無用功，真正實現(xiàn)抽油裝置的節(jié)能；并且卷揚方式的傳動機(jī)構(gòu)避免了牽引繩的打滑。
文檔編號E21B43/00GK201794559SQ20102027092
公開日2011年4月13日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者馬丙輝 申請人:馬丙輝