專利名稱：對稱抽油機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油礦場的桿件抽油機。
常規(guī)型游梁抽油機是遍布我國油田的一種桿件抽油機，它主要由動力機、運動變換裝置(包括減速機以及由其輸出軸驅(qū)動的曲柄-連桿機構(gòu))、運動放大裝置(游梁及裝在游梁上的驢頭)、平衡質(zhì)量、支架和底座等組成。常規(guī)型游梁抽油機有堅固耐用、維護簡單、能適應(yīng)油田惡劣工作環(huán)境的優(yōu)點。其缺點則是存在負功率、耗能;尖峰功率和尖峰扭矩大，機器負荷重;懸點提升加速度大，影響抽油桿之壽命;機器笨重、且占地面積大;沖程受機器尺寸限制，不能適應(yīng)當(dāng)今長沖程的要求等等。
異向曲柄平衡、前置式和氣動平衡游梁抽油機，是常規(guī)型游梁抽油機的三個變種。它們以節(jié)能為目標，采用機構(gòu)最優(yōu)布局、移動平衡曲線或氣動平衡等方法，對常規(guī)型游梁抽油機作了改進。但是，因為所有平衡依然是一級平衡，它們不能完全消除負功率，節(jié)能效果自然受到影響，而且還保持或部分保持著常規(guī)型游梁抽油機的其他缺點(說明無論何種平衡，其平衡效應(yīng)即平衡力矩或平衡功率，都是曲柄轉(zhuǎn)角φ的周期函數(shù)。凡周期為 2/1 π的稱一級平衡，周期為 2/2 π的稱二級平衡，周期為 2/3 π的稱三級平衡……)。
大圈式抽油機實質(zhì)仍是一級平衡游梁抽油機，只是以大皮帶輪為曲柄而已。各種矮型抽油機實質(zhì)是一級平衡游梁抽油機的變種，只是將豎向布置改為橫向布置，高度降低一些，占地面積并未減少。
輪式抽油機、二連桿抽油機、井架式抽油機等無游梁抽油機，有重量輕、體積小等優(yōu)點，可克服游梁抽油機的部分缺點，但因采用了滑輪或滑輪組，必須鋼絲繩或編織帶進行驅(qū)動，而它們反復(fù)、過度彎曲時壽命很低，并且也不能完全消除負功率。
缸式長沖程無游梁抽油機沖程大，重量輕、占地面積小，特別適用于海洋油田，但是因為沒有運動放大裝置，氣缸或液缸的缸體很長，不但沖程受到限制，制造成本較高，而且也不能完全消除負功率。
本發(fā)明的任務(wù)，是提供一種新型桿件抽油機，它可克服現(xiàn)有桿件抽油機的缺點。該抽油機最大的特點是完全消除負功率、節(jié)能，并有長沖程，懸點提升加速度小、重量輕和占地面積小等優(yōu)點，可設(shè)計成陸地型、農(nóng)田型、海洋型、斜井型、無驢頭、復(fù)合運動驢頭、兩級平衡、同井差動平衡、雙井平衡或多井平衡等多種類型的新型桿件抽油機。
這一發(fā)明任務(wù)，是由對稱抽油機的技術(shù)方案實現(xiàn)的。對稱抽油機主要由動力機3、運動變換裝置2、運動放大裝置1、平衡裝置(包括氣平衡)Q、支架4和底座5組成，其特征在于所述運動放大裝置是一個平行四邊形機構(gòu)梁-簡稱機構(gòu)梁。機構(gòu)梁有兩種一種不帶軌道，稱為無軌機構(gòu)梁;另一種帶有軌道，稱為有軌機構(gòu)梁。

圖12是一種無軌機構(gòu)梁，由前梁1.1、后梁1.2、主梁1.3、行星梁1.4和連桿1.5、1.5′活動鉸接為兩個平行四邊形而構(gòu)成。它實是一種平行四邊形比例放大機構(gòu)通過主梁的固定擺轉(zhuǎn)中心O任意畫一條直線，與平行四邊形的各邊分別交于點A、A′和B、B′，這些點將畫出形狀相似而大小不同的軌跡，如果A或A′的軌跡是一段直線，B、B′的軌跡必是與之平行的但放大了一定倍數(shù)的直線，我們稱這些點為直動點，A、A′叫主動直動點，B、B′叫從動直動點。有時主動直動點和從動直動點可能重在一起，如圖6和圖7中的直動點B。圖13是另一種無軌機構(gòu)梁，是由前梁1.1、后梁1.2、主梁1.3和行星梁1.4鉸接構(gòu)成的單平行四邊形比例放大機構(gòu)，它有三個直動點-主動直動點A和從動直動點B、B′。圖14是一種有軌機構(gòu)梁，它與圖12所述無軌機構(gòu)梁比較，只是在連桿1.5上的直動點A′處鉸接著滾輪1.6，該滾輪沿支架4上的直軌道4-1滾動。圖15也是一種有軌機構(gòu)梁令主梁1.3延伸出一個與其順鐘向交成α角的副邊OD1，連桿1.5同樣延伸出一個與其順鐘向交成α角的副邊OC1，再增設(shè)連桿1.7、1.8一起構(gòu)成一個較小的和機構(gòu)梁平行四邊形OCBD相似的鉸接平行四邊形機構(gòu)OC1A1D1，并在直動鉸接點A1處活鉸著滾輪1.6，該滾輪沿支架4上的直軌道4-1滾動，就構(gòu)成了這種有軌機構(gòu)梁。在此機構(gòu)梁中，軌道4-1與直動點A、B的直動軌跡也是順鐘向夾有α角。α可在0°～360°范圍內(nèi)變化，顯然，圖14所示有軌機構(gòu)梁不過是這里α＝π的一種特殊情況。
作出合理的結(jié)構(gòu)布置，機構(gòu)梁的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜。如圖14所述有軌機構(gòu)梁的結(jié)構(gòu)布置方案之一是前梁1.1、行星梁1.4和連桿1.5是位于同一空間的具有足夠厚度的單片結(jié)構(gòu);后梁1.2、主梁1.3及連桿1.5′則是對稱布置在上述單片結(jié)構(gòu)二側(cè)空間的雙片結(jié)構(gòu)，所有鉸接點都用固結(jié)在單片結(jié)構(gòu)上的心軸與雙片結(jié)構(gòu)的相應(yīng)部分通過軸承構(gòu)成靈活轉(zhuǎn)動的鉸鏈。主動直動點A′處的滾輪1.6以及支架4上的直軌道4-1，也對稱布置在單片結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。其他機構(gòu)梁的結(jié)構(gòu)布置，也可采用這個方案。還可將1.1、1.4、1.5做成雙片結(jié)構(gòu)而1.2、1.3、1.5′做成單片結(jié)構(gòu)，這是結(jié)構(gòu)布置方案之二，還可采用其他結(jié)構(gòu)布置方案。
一般地說，圖14所述支架4上的直軌道4-1應(yīng)鉛垂布置，圖15所述直軌道4-1應(yīng)水平布置(α＝90°)，但它們也可以傾斜一個可調(diào)節(jié)的角度，以適應(yīng)斜井抽油機的需要。
如上所述，不論是無軌機構(gòu)梁還是有軌機構(gòu)梁，都有行程較短的主動直動點A(A1、A′……)和行程較長的從動直動點B(B′……)，這正好符合桿件抽油機的要求選擇合適的運動轉(zhuǎn)換裝置2，例如減速機以及由其輸出軸驅(qū)動的曲柄-連桿機構(gòu)、反向雙曲柄對稱六桿或五桿鉸鏈機構(gòu)、行星齒輪直動機構(gòu)或者氣驅(qū)動或液驅(qū)動的缸及其活塞、活塞桿等等，并且讓它們與所述機構(gòu)梁的主動直動點A活動球鉸，再設(shè)置一級平衡Q1(包括氣平衡)或兩級平衡Q1、Q2或三級平衡Q1、Q2、Q3，就構(gòu)成一臺新型的桿件抽油機了。
由于這種新型的桿件抽油機呈對稱狀;并且可以證明，如不計抽油桿和抽油管的彈性變形，這種新型抽油機的扭矩曲線(或功率曲線)也呈對稱狀，因此本發(fā)明命名為對稱抽油機(對稱桿件抽油機)。
對稱抽油機既有游梁抽油機的長處，又克服了它的短處而有下列優(yōu)點(1)取消了負功率，(2)峰值扭矩(峰值功率)大為降低，與排量相同的常規(guī)游梁抽油機相比可下降68%。
(3)節(jié)能效果顯著，與常規(guī)型游梁抽油機相比，至少可節(jié)能40%。
(4)矮型、長沖程，沖程可大于機器高度。
(5)懸點提升加速度小，抽油桿壽命長。
(6)機器重量輕，與排量相同的常規(guī)游梁抽油機相比，本機重可減輕50～80%。
(7)機器占地面積小，與排量相同的常規(guī)游梁抽油機相比可減少70～87%，適用于海洋油田。
(8)可設(shè)計成斜井抽油機。
(9)可設(shè)計成雙井或多井抽油機，還可設(shè)計成同井差動平衡(抽油桿和抽油管相互平衡)的抽油機，機器重量更可大幅度減少。
本發(fā)明提供了對稱抽油機的多種設(shè)計方案，下面通過實施例作進一步說明。
圖1為實施例一之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為實施例二之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為實施例三之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為實施例四之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為實施例五之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為實施例六之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為實施例七之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為實施例八之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為實施例九之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為實施例十之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為實施例十一之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12、圖13為無軌機構(gòu)梁的簡圖。
圖14、圖15為有軌機構(gòu)梁的簡圖。
圖16為反向雙曲柄六桿鉸鏈機構(gòu)和機構(gòu)梁活動球鉸而構(gòu)成的一種無滑道空間直動機構(gòu)簡圖。
圖17為一種驅(qū)動反向雙曲柄的減速機之傳動簡圖。
圖18為常規(guī)型、前置式、本發(fā)明三種抽油機K曲線比較圖。
參看圖1，這是一種典型的對稱抽油機，它由電動機3、帶有反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)的減速機2、機構(gòu)梁1以及支架4和底座5組成。
減速機固定在底座5上，其傳動系統(tǒng)如圖17所示呈對稱狀，看它的右半部分固定在輸入軸2.0上的小齒輪Z。與固定在中間軸上的大齒輪ZC嚙合，中間軸上還固定有一個小齒輪ZD與輸出軸2.1上的大齒輪Z1嚙合，Z1又分別與平衡軸2.2、2.3上的齒輪Z2、Z，嚙合。它的左半部分與右半部分對稱，傳動路線為(Z′O、Z′C)-(Z′D、Z′1)-(Z′1、Z′2)及(Z′1、Z′3)，Z′c、Z′D固定在中間軸上，Z′0、Z′1、Z′2、Z′3則分別與軸2.0′、2.1′、2.2′、2.3′相固結(jié)。這左、右二半部分通過同樣大小的齒輪Z0與Z′0的嚙合而相互聯(lián)動，并且齒輪的齒數(shù)比為Z1ZD·ZCZO=ZI′ZD′ZC′ZO′,Z1Z2=Z1′Z2′=2,Z1Z3=Z1′Z31=3]]>這樣，當(dāng)電動機(或其他動力機)通過皮帶裝置驅(qū)動固定在輸入軸2.0或2.0′上的皮帶輪時，向減速機一側(cè)伸出的輸出軸2.1與2.1′就以規(guī)定的角速度ω作反向等角速度旋轉(zhuǎn)運動;而向減速機另一側(cè)伸出的二級平衡軸2.2與2.2′以等角速度2ω反向旋轉(zhuǎn)(稱2ω軸)，三級平衡軸2.3與2.3′以等角速度3ω反向旋轉(zhuǎn)(稱3ω軸)。
如圖1和圖16所示，減速機輸出軸2.1、2.1′上固結(jié)有等長的曲柄2.4、2.4′，它們分別與等長的連桿2.5、2.5′鉸接，2.5和2.5′的另一端則與抬杠2-6球鉸連接起來，從而構(gòu)成一個位于平面M中的反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)，該平面M與減速機的軸線垂直。令這個反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)之抬杠2.6的中點與機構(gòu)梁1在其主動直動點A處活動球鉸，將構(gòu)成一個無滑道空間直動機構(gòu)，其原理表示在圖中無軌機構(gòu)梁1的主梁1.3在軸線O處和支架4活動鉸接，使機構(gòu)梁只能在垂直于O軸的平面N中運動;上述反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)只能在平面M中運動;而其抬杠2.6之中點又與機構(gòu)梁在其主動直動點A處活動球鉸，這就要求A既在平面M之中又在平面N之中。故A只能沿平面M和N的交線ZA作直線運動，機構(gòu)梁上的從動直動點B、B′也就隨之作放大了一定倍數(shù)的直線運動了。為了消除連桿2.5、2.5′的橫向力，平面M和N以相互垂直為宜。
令直動點B處懸掛光桿，直動點B′處懸掛平衡重Q1(或采用氣平衡而與氣包之活塞桿連接)，將形成一種一級平衡對稱抽油機;電動機3通過帶傳動裝置驅(qū)動減速機的輸入軸2.0、2.0′，經(jīng)減速后由軸2.1、2.1′輸出二個等值而反向的角速度ω，這二個ω又通過反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)變換為主動直動點A的直線運動，并通過機構(gòu)梁放大為從動直動點B、B′的上下移動。B和B′的運動方向相反，當(dāng)曲柄2.1、2.1′從-90°轉(zhuǎn)到90°時(圖16)，B自下而上走完其上沖程，帶動抽油桿將抽油管中的油柱提升起一個高度，電動機對它作正功;B′則自上而下走完其下沖程，平衡重Q1相應(yīng)地從最高點落到最低點，它幫助電動機用勁，電動機對它作負功。當(dāng)曲柄2.1、2.1′繼續(xù)從90°轉(zhuǎn)到-90°時，B走完其下沖程，抽油管下落到最低位置，電動機對它作負功;B′走完其上沖程，平衡重Q1則從最低點升到最高點，它吸收能量，電動機對它作正功。Q1顯然起著平衡作用，其平衡效應(yīng)是φ的周期函數(shù)，因周期為2π而是一級平衡。
除Q1之外，如在反向旋轉(zhuǎn)的2ω軸2.2、2.2′上還固結(jié)有平衡質(zhì)量Q2，因平衡效應(yīng)將是φ的周期為π的周期函數(shù)，它是一種二級平衡。這就得到一種兩級平衡對稱抽油機。二級平衡質(zhì)量Q2也可制成砝碼懸掛在由2.2、2.2′驅(qū)動的反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)的抬杠或銷軸上(與圖16所示反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)相仿，圖中未畫出)，以便于調(diào)節(jié)。
除Q1、Q2之外，如在反向旋轉(zhuǎn)的3ω軸2.3、2.3′上還固結(jié)有平衡質(zhì)量Q3，因其平衡效應(yīng)將是φ的周期為 2/3 π的周期函數(shù)，它是一種三級平衡，這就得到一種三級平衡對稱抽油機。
本實施例對稱抽油機的支架4連接在減速機頂部，并可沿著它稍有移動，以便光桿懸點對準井口中心。支架4也可直接連接在底座5上。
光桿6帶有卡頭6.1，懸掛在前梁1.1直動點B處之橫向銷軸1.1B的孔1-6中，1.1B可繞直動點B轉(zhuǎn)動，以適應(yīng)前梁1.1與光桿6間夾角的變化。此外，因為抽油桿可從孔1-6中通過，它還可用來起、下抽油桿，因此修井時前梁不用讓開，也無需大型起重設(shè)備。還可將孔1-6擴大到能夠通過抽油管，這樣就更為方便。平衡重Q1的吊桿7與后梁1.2直動點B′處的連接也可采用上述結(jié)構(gòu)。顯然，如取消Q1將吊桿7換成連接抽油桿的光桿，本抽油機還可用于雙井平衡抽油。
本實施例對稱抽油機的沖程大小，可采用改變銷軸在曲柄上位置的辦法調(diào)節(jié)。
本實施例已完成12型(懸點最大負荷12T，沖程4.2m，沖次12次/分)對稱抽油機的技術(shù)計算和裝配圖設(shè)計。從技術(shù)計算結(jié)果和裝配圖分析可見，本抽油機的優(yōu)點是顯著的(1)消除了負功，節(jié)能效果顯著。圖18是泵排量相近的三種抽油機的K曲線圖曲線1-常規(guī)型游梁抽油機(按蘭州石油化工機器廠生產(chǎn)的CYJ12-3.3-70B抽油機參數(shù)，并按異相曲柄平衡優(yōu)化計算制圖)的K曲線;曲線2-前置式游梁抽油機(按蘭州石油化工機器廠生產(chǎn)的QCYJ12-3.6-56B抽油機參數(shù)，按異相曲柄平衡優(yōu)化計算制圖)的K曲線;曲線3-本發(fā)明的K曲線。K＝N/Ncp為抽油機的瞬時功率系數(shù)，N為抽油機動力機的瞬時輸出功率，Ncp為理想平均功率，其值等于抽油機每一循環(huán)中提升一筒油所做的功除以每一循環(huán)所用的時間。
圖中所示曲線都是在每種抽油機處于最佳平衡狀態(tài)下計算繪制的。從圖中可見，僅消除負功這一因素，本發(fā)明抽油機比常規(guī)型(異相曲柄平衡)游梁抽油機節(jié)能40%，比前置式游梁抽油機節(jié)能7%。
(2)抽油機的減速機之齒輪扭矩峰值大大降低，從圖18可推算出，本發(fā)明抽油機的扭矩峰值比常規(guī)型(異相曲柄平衡)低68%，比前置式低30%。
(3)平衡質(zhì)量便于調(diào)節(jié)，可保證抽油機在最佳狀態(tài)下工作，而且不受沖程大小和井深變化的影響。
(4)本機重僅9T，高度3.5m，占地面積8m2，與游梁抽油機相比均大為減小。
在本實施例中，還有幾個問題應(yīng)予說明(1)抬杠2.6的二端孔間距可等于或大于、小于輸出軸2.1、2.1′的中心距。
(2)如抬杠2.6的二端孔間距縮小為零，抬杠變?yōu)殇N軸，連桿2.5、2.5′的上部端頭通過此銷軸相互鉸接，并且其鉸接中心與直動點A重合而與機構(gòu)梁球鉸在一起。這時，圖1和圖16中的反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)變?yōu)榉聪螂p曲柄對稱五桿鉸鏈機構(gòu)，平面M和N的夾角可在0°～90°范圍內(nèi)選取。
(4)還可采用雙減速機的方案，即圖17所示減速機的左右二半制成二個對稱的小減速機，然后令其輸入軸2.0、2.0′反向等速聯(lián)動。
(5)運動放大裝置可采用有軌機構(gòu)梁，這時運動變換裝置可采用普通減速機以及由其輸出軸驅(qū)動的曲柄-連桿機構(gòu)。
(6)還可采用曲柄2.5、2.5′和抬杠(銷軸)2.6均成對地對稱布置在減速機二側(cè)的方案。
參看圖2。這是一種采用了普通減速機的對稱抽油機，其特點是(1)運動放大裝置1是一種如圖15所示的有軌機構(gòu)梁，也可采用圖16所示有軌機構(gòu)梁。
(2)運動變換裝置是一種普通減速機以及由其輸出軸2.1驅(qū)動的曲柄-連桿機構(gòu)。即固結(jié)在輸出軸2.1二端的曲柄2.7、2.7′隨輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，帶動連桿2.8、2.8′，驅(qū)使與連桿2.8、2.8′上端球鉸的抬杠2.6上下運動。并且，抬杠2.6的中部與機構(gòu)梁在其主動直動點A處活動球鉸。
(3)一級平衡采用異相曲柄平衡質(zhì)量Q1。
(4)二級平衡采用異步擺錘裝置擺錘9(9′)的上端對稱懸掛在連結(jié)于支架4或滾輪1.6之銷軸二端，其下部開有多個圓孔和連桿8(8′)活動鉸接，8(8′)之另一端則與連桿2.8(2.8′)鉸接，當(dāng)曲柄2.7(2.7′)帶動連桿2.8(2.8′)上下擺移時，即通過8(8′)驅(qū)使9(9′)相對直動點A、B作異步擺動。擺錘9(9′)上還套有一組砝碼，它和擺錘一起構(gòu)成便于調(diào)節(jié)的二級平衡質(zhì)量Q2。
(5)還可令減速機中間軸為3ω軸而設(shè)置三級平衡質(zhì)量Q3。
(6)還可采用單臂驅(qū)動方案，即減速機輸出軸2.1只在其一端固結(jié)著一個曲柄2.7，連桿2.8也只有一個，并且它的上端直接與機構(gòu)梁在其主動直動點A處球鉸而取消了抬杠2.6，作為二級平衡Q2的異步擺動錘裝置，也就只有布置在減速機單側(cè)的一套了。
本實施例與實施例一相比較，開發(fā)費用小得多;而與游梁抽油機比較，則有沖程大，平衡好，使用方便(如修井時不用起重吊車)等優(yōu)點。
參看圖3，它與實施例一比較，主要區(qū)別在于運動變換裝置2采用了帶有行星齒輪直線機構(gòu)的減速機以及和行星齒輪直動點鉸接的直動連桿2.10(2.10′)。
如圖所示，動力機通過帶傳動裝置(圖中未畫出)驅(qū)動減速機的輸入軸2.0，然后通過齒輪(Z0、ZC)、(ZD、Z1)減速使輸出軸2.1以規(guī)定的角速度ω旋轉(zhuǎn)。輸出軸2.1上固結(jié)有較短的曲柄(或制成曲軸)2.9，其上固結(jié)有行星齒輪Zb，Zb與固定在箱體上并和軸2.1同心的內(nèi)齒輪Za嚙合。容易證明，只要齒數(shù)Za＝2Zb，輪Zb分度圓上的任何一點均將沿著通過2.1軸心的直線運動，圖示A就是其中的一個點，它沿通過2.1軸心的鉛垂線作直移運動。有一個直動連桿2.10，它的一端穿過減速機頂部的導(dǎo)向孔2-10和行星齒輪Zb在A2處鉸接，它的另一端則和機構(gòu)梁1在其主動直動點A處活動球鉸，這就構(gòu)成了本實施例對稱抽油機。
本實施例也可采用雙曲柄對稱結(jié)構(gòu)，即輸出軸2.1在箱體內(nèi)靠近箱壁的二側(cè)固裝著二個相同的曲柄2.9與2.9′，并分別鉸接有行星齒輪Zb與Zb′，它們各在與箱壁固結(jié)的內(nèi)齒輪Za、Z′a中滾動。Zb與Z′b在其分度圓直動點A2、A′2處鉸接著二個直動連桿2.10、2.10′，它們穿過箱頂上的導(dǎo)向孔2-10、2-10′后與抬杠2.6鉸接，而抬杠2.6的中部則與機構(gòu)梁1在其主動直動點A處活動球鉸。
在本實施例中一級平衡質(zhì)量Q1用吊桿7懸掛在機構(gòu)梁1的直動點B′處，另一直動點B則懸掛光桿6，也可以在直動點B、B′處均懸掛光桿而用作雙井平衡抽油機。
齒輪Z1還帶動比它小一半的齒輪Z2，Z2裝在2ω軸2.2上，該軸向箱體二側(cè)伸出，固結(jié)有二級平衡質(zhì)量Q2。還可設(shè)置一個角速度為3ω的軸而裝有三級平衡質(zhì)量Q3。
運動放大裝置1采用無軌機構(gòu)梁，也可以采用有軌機構(gòu)梁。
和機構(gòu)梁1在其固定支點O處鉸接的支架4置于減速箱頂部。它可水平移動使直動點B和井口對中或調(diào)節(jié)直動點B、B′的水平距離。它還可相對減速機轉(zhuǎn)動，即機構(gòu)梁所在平面N可與減速機齒輪平面夾成任意角度。因此，本實施例還可采用下列設(shè)計方案曲柄2.9和2.9′相差180°相位角與輸出軸2.1固結(jié)，Zb、Z′b及其分度圓上的直動點A2、A′2和直動連桿2.10、2.10′的運動也就相差有180°相位角，并且2.10的上端與機構(gòu)梁1在直動點A處球鉸，而2.10′的上端與機構(gòu)梁1在直動點A′處球鉸。
參看圖4。這是一種缸式驅(qū)動對稱抽油機，其特征在于所述運動轉(zhuǎn)換裝置2是帶有直移活塞2.11(2.11′)和直動活塞桿2.12(2.12′)的圓柱氣缸或液缸。這種圓柱缸可以是一個，也可如圖縱向布置二個，這時活塞桿上端直接與機構(gòu)梁在其主動直動點A(A′)處活動鉸接;這種圓柱缸還可以是橫向布置的二個，或縱、橫共布置4個，這時活塞桿上端鉸接有抬杠2.6(2.6′)，并由2.6(2.6′)的中部與機構(gòu)梁1在其主動直動點A(A′)處活動球鉸。
本實施例的運動放大裝置1，可以是無軌機構(gòu)梁，也可以是有軌機構(gòu)梁。
本實施例除一級平衡外，還可附加二級平衡裝置-下懸擺錘裝置懸掛在支架4上的擺錘10有一個直角彎臂和連桿11鉸接，11的另一端則鉸接在抬杠2.6或活塞桿2.12與機構(gòu)梁球鉸的銷軸外伸端上。這種下懸擺錘裝置共有二個，對稱地布置在機器二側(cè)。擺錘10上還套有一組砝碼，它與擺錘一起構(gòu)成二級平衡質(zhì)量Q2。
本實施例可用來單井抽油，這時機構(gòu)梁1在其從動直動點B處懸掛光桿6，B′處則通過吊桿7懸掛一級平衡質(zhì)量Q1;本實施例也可用來雙井抽油，這時從動直動點B、B′處都懸掛著光桿。
本實施例可以氣驅(qū)動，也可以液驅(qū)動，和現(xiàn)有技術(shù)并無區(qū)別。其優(yōu)點在于缸體和活塞桿大為縮短而沖程卻很長;機器重量輕，長、寬、高尺寸均小，一臺懸重12T、沖程8m的缸式驅(qū)動對稱抽油機，本機重僅4T，高度只有5m。
參看圖5，它可與實施例二比較，區(qū)別在于(1)運動放大裝置1是一個包括二個平行四邊形的有軌機構(gòu)梁，裝在主動直動點A1處的滾輪1.6沿支架4上的垂直軌道4-1滾動，從而強制從動直動點B、B′均作直線運動。
(2)機構(gòu)梁1之前梁1.1擴展為一個驢頭桁架，即支桿1.1-1、1.1-2與前梁相互鉸接成第一個三角桁架，驢頭1.1-0、可伸縮桿1.1-3又和三角桁架相互鉸接為第二個三角桁架，從而構(gòu)成一個包括二個三角形的驢頭桁架?？缮炜s桿1.1-3由二個正反扣螺桿與一個制有正反扣螺孔的螺母組成，旋轉(zhuǎn)螺母，桿1.1-3即伸長成縮短，它有二個作用(a)調(diào)節(jié)驢頭1.1-0的位置，使驢頭工作圓弧之中心與從動直動點B重合;(b)修井時使驢頭向里收縮讓開井位。
(3)一級平衡Q1由異相曲柄平衡質(zhì)量Q′1，以及通過吊桿7懸掛在從動直動點B′處的砝碼式平衡質(zhì)量Q″1共同構(gòu)成。
(4)二級平衡(圖中未畫出)，是和實施例二類似的異步擺錘裝置，只是擺錘上端因與滾輪1.6的銷軸鉸連而作上下往復(fù)運動。
與實施例二比較，本實施例的優(yōu)點是機器高度未變，但懸點沖程卻成倍增加。其原因在于本實施例中懸點沖程將由如下二部分組成(a)從動直動點B的沖程;(b)在B的整個上沖程或下沖程中，前梁1.1的轉(zhuǎn)角和驢頭圓弧半徑的乘積。
參看圖6。它與實施例一比較有四點區(qū)別(1)運動放大裝置1是包括一個平行四邊形的無軌機構(gòu)梁;
(2)機構(gòu)梁的前梁1.1擴展為一個包括二個三角形的驢頭桁架，其中一個三角形由1.1與支桿1.1-1和1.1-2相互鉸接構(gòu)成，另一個三角形由1.1-2、驢頭1.1-0與伸縮桿即正反扣雙螺桿-螺母機構(gòu)1.1-3相互鉸接構(gòu)成。驢頭1.1-0工作圓弧的中心與直動點B重合，因此懸點行程為B之行程和驢頭轉(zhuǎn)角與其工作弧半徑乘積二者之和。
(3)除一級平衡Q1外，還有二級平衡Q2，取消了三級平衡Q3。
(4)支架4與底座5相固結(jié)。
還應(yīng)指出，如在機構(gòu)梁的直動點A′處鉸接一個滾輪1.6并強制它在支架4的直軌道4-1中滾動，運動變換裝置2可改為采用普通減速機及其曲柄-連桿機構(gòu)。
參看圖7。它與實施例六比較，主要區(qū)別在于機構(gòu)梁1之后梁1.2也擴展為包括三角形(1.2、1.2-2、1.2-3)與(1.2-2、1.2-0、1.2-1)的驢頭桁架，并且驢頭1.2-0工作圓弧之中心與直動點B′重合。1.2-3為正反扣螺桿-螺母機構(gòu)組成的伸縮桿。
應(yīng)當(dāng)指出，實施例一至六所述對稱抽油機，其機構(gòu)梁均可帶有前梁1.1和后梁1.2，并且它們均可分別或全部擴展為所述驢頭桁架。
參看圖8。本實施例的運動變換裝置2是減速機以及由其輸出軸驅(qū)動的反向雙曲柄對稱六桿鉸鏈機構(gòu)，運動放大裝置1是無軌機構(gòu)梁，支架4置于減速機頂部，減速機固結(jié)在底座5上。如果在機構(gòu)梁的主動直動點A′處裝一滾輪，令其在支架4的直軌道4-1中滾動，運動變換裝置2中的減速機還可采用普通減速機;運動變換裝置2也可采用氣缸、液缸或帶有行星齒輪直動機構(gòu)的減速機，這些均和實施例一至四相同。其區(qū)別在于(1)增設(shè)了一個雙驢頭桁架(或游輪)12驢頭12.0、支桿12.1和正反扣雙螺桿-螺母式伸縮桿12.2相互鉸接構(gòu)成一個三角桁架驢頭，并且該桁架驢頭在12.1和12.2的鉸接點0′處和支架4活鉸;驢頭12.0′、支桿12.1′和伸縮桿12.2′構(gòu)成另一個三角桁架驢頭，它在12.1′和12.2′的鉸接點處和支架4在0′點活鉸;還有一個伸縮桿12.3將這二個三角桁架驢頭連接在一起，從而構(gòu)成一個完整的雙驢頭桁架12。
(2)雙驢頭桁架(或游輪)12上固結(jié)有二根如鋼絲繩或編織帶那樣的柔性桿，它們各自連接光桿和一級平衡質(zhì)量Q1，或者它們都與光桿連接而構(gòu)成雙井平衡抽油機。
(3)機構(gòu)梁在其直動點B處和懸掛在雙驢頭桁架(或游輪)12上的柔性桿活動鉸接。于是，當(dāng)動力機(圖中未畫出)驅(qū)動機構(gòu)梁1之主動直動點A上下運動時，從動直動點B就拉柔性桿作放大了一定倍數(shù)的上下運動，從而完成抽油循環(huán)。
套在伸縮桿12.3上的砝碼組Q2起二級平衡作用。
本實施例與華北油田的增距Ⅱ型井架式抽油機比較，除同樣有占地面積小和長沖程等優(yōu)點外，還有維護簡單、運轉(zhuǎn)可靠，平衡效果更好以及機器高度大為降低的優(yōu)點。
參看圖9。本實施例與實施例八的區(qū)別在于有二個雙驢頭桁架(或游輪)12、12′，它們鉸支在各自的支架13和13′上。抽油機置于其間，其機構(gòu)梁1上的從動直動點B、B′同時驅(qū)動懸掛在12、12′的柔性桿。本抽油機可用于雙井或四井同時抽油。
參看圖10。本實施例的運動變換裝置2和實施例一相同。它也可和實施例三、四相同。如果在機構(gòu)梁的主動直動點A′處裝一滾輪，并強制此滾輪在支架4的直軌道4-1中滾動，它還可和實施例二、五相同。其特征則在于(1)抽油機的運動放大裝置由1和1′二個機構(gòu)梁組成，它們鉸支在各自的支架4和4′上。1和1′有一個相互重合的主動直動點A，并由同一個抬杠2.6驅(qū)動。
(2)機構(gòu)梁1和1′的從動直動點B和B′1恒沿同一條鉛垂線作反向直線運動，B處懸掛光桿并連接抽油桿，B′1處懸掛著抽油管，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)機構(gòu)梁1和1′的放大比，不但抽油桿和抽油管相互平衡，大為減輕機器重量，而且由于差動作用，抽油桿實際沖程為直動點B和B′1的沖程之和，從而大大增加了沖程長度并相對減少了懸點之提升加速度。
本實施例是很有價值的一種對稱抽油機，它開創(chuàng)了一種新的平衡，即抽油桿和抽油管相互平衡，叫做同井差動平衡。
參看圖11。它和實施例十的區(qū)別在于抽油機的運動放大裝置由1、1′、1″……等多對機構(gòu)梁組成，它們鉸支在各自的支架4、4′、4″……上。這些機構(gòu)梁有公共的主動直動點A、A′，它們的從動直動點B、B′1;B′、B″1……則有不同的空間位置。此外，運動變換裝置2采用了二或四個帶有直移活塞和直動活塞桿的圓柱缸。本抽油機可用作多井同時抽油，特別適合于海洋油田。
綜上所述，雖然對稱抽油機形式多樣，但有一個共同點，即用機構(gòu)梁代替游梁-驢頭作為運動放大裝置，因此它自然被確定為本發(fā)明的主權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.對稱抽油機，主要包括動力機3、運動變換裝置2、運動放大裝置1、支架4、底座5和平衡裝置(包括氣平衡)Q。其特征在于所述運動放大裝置1是一種無軌機構(gòu)梁，該機構(gòu)梁有行程較短的主動直動點A、A′(A1)以及行程較長的從動直動點B、B′……。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的對稱抽油機，其特征在于所述運動放大裝置是一種有軌機構(gòu)梁，即所述無軌機構(gòu)梁在其主動直動點A′或A1處裝有滾輪1.6，它被強制在支架4的直軌道4-1中滾動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述對稱抽油機，其特征在于所述運動變換裝置2是一個或二個特種減速機以及由它們的輸出軸2.1、2.1′連接和驅(qū)動的反向雙曲柄對稱六桿或五桿鉸鏈機構(gòu)，并且該鉸鏈機構(gòu)通過其頂部的抬杠或銷軸2.6與機構(gòu)梁1在其主動直動點A處活動球鉸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述對稱抽油機，其特征在于所述運動變換裝置2是普通減速機以及由它的輸出軸2.1一側(cè)伸出端連接和驅(qū)動的單曲柄-連桿機構(gòu);或是普通減速機及由2.1二側(cè)伸出端驅(qū)動的雙臂曲柄-連桿-枱杠機構(gòu)，并且連桿2.8之頂端或抬杠2.6之中部與有軌機構(gòu)梁1在其主動直動點A處活動球鉸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述對稱抽油機，其特征在于所述運動變換裝置2是帶有行星齒輪直線機構(gòu)的減速機以及和行星齒輪Zb(Z′b)直動點A2(A′2)鉸接的直動連桿2.10(2.10′)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的對稱抽油機，其特征在于所述運動交換裝置2是帶有直移活塞2.11(2.11′)和直動活塞桿2.12(2.12′)的圓柱氣缸或液缸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6所述對稱抽油機，其特征在于機構(gòu)梁1的前梁1.1和后梁1.2可單獨或全部擴展為驢頭桁架，并且驢頭工作圓弧中心與從動直動點B或B′重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～6所述對稱抽油機，其特征在于至少有一個繞固定支承擺動的雙驢頭桁架或游輪12(12′)，并且機構(gòu)梁1在其從動直動點B、B′處與懸掛在12(12′)上的鋼絲繩或編織帶等柔性桿鉸接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～6所述對稱抽油機，其特征在于所述運動放大裝置至少包括一對鉸支在各自支架4和4′上的機構(gòu)梁1和1′，并且1和1′有一個重合的主動直動點A，由運動變換裝置2的同一個抬杠驅(qū)動，1和1′還各有一個從動直動點B和B′1，它們恒沿同一條鉛垂線作反向直線運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述對稱抽油機，其特征在于除一級平衡外，還可增設(shè)二級平衡質(zhì)量Q2和三級平衡質(zhì)量Q3。
全文摘要
一種新抽油機，由動力機、運動變換裝置、運動放大裝置、支架、底座和平衡裝置組成，主要特征在于運動放大裝置是無軌或有軌機構(gòu)梁，該梁有主動直動點A、A′和從動直動點B、B′……，其前梁和后梁還可擴展為驢頭圓弧中心與B或B′重合的桁架驢頭。本抽油機有取消負功、節(jié)能、矮型長沖程、重量輕、占地少等優(yōu)點?？芍瞥申懙匦?、農(nóng)田型、海洋型、斜井型、無驢頭、復(fù)合運動驢頭、兩級平衡、同井差動平衡、雙井平衡等新型桿件抽油機。
文檔編號F16H21/44GK1049704SQ89106520
公開日1991年3月6日 申請日期1989年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月19日
發(fā)明者汪樸澄, 汪嘉 申請人:汪樸澄, 汪嘉