抽油机

抽油机 第一页 摘要 一个光杆状旋转器使用了一种新的方法和机制来将抽油杆柱相对于油管柱转动到一个高的转动角度，实现大转子扭矩。在泵送装置的向下运动即将截止的时候直接通过抽油杆柱的重量产生的轴向冲击来取得驱动和产生转矩。旋转器是一个两部分组成的组装体，一部分附属于井口填料盒，另外一部分附属于光杆，具有一个带有滚轴螺旋槽的中空主体。随着梁的向下运动，这两部分通过对接面对接，然而抽油杆的重量强使旋转器向下运动，在螺旋槽中使用滚轴，沿着抽油杆转动抛光杆直到梁的运动完成。随着梁的向上运动，未对接杆状旋转器的部分静止等待泵循环的完成。 第六页 发明背景 目前的发明是在井口装置领域，并且将使用于油井，在这种发明状况下，由具有往复式抽油杆的泵装置来完成抽油。这种发明被使用于在泵装置的运转过程中转动抽油杆柱。 绝大多数的油井有意或无意地偏离了垂直轴。为了减少油管和抽油杆的磨损，防止多余的抽油杆扭矩，减少油管和抽油杆表面的腊和煤油的堆积，常使用杆状式旋转器和油管旋转器。 杆状旋转器，例如通过R,M能源系统或RODEC发明的武仙座，通过主体中心孔牢牢地紧贴着光杆的上部分。主体内部是一个棘轮式转换装置(蜗杆轴)，使用致动器杆来激活这种装置。这个杆的一个末端位于摄入轴，并在主体外面，杆的另一个末端通过传动线缆连接着抽油机游梁的前臂。 这种类型的设备是由相互连接的四部分组成。第一部分是使用线缆悬挂于游梁顶端的光杆上部。第二部分是游梁的前臂。第三部分是可动传动线缆。第四部分是杆状旋转器的传动杠杆。杆状旋转器成为了一个铰链，它将这几部分有限的角运动转换成一种旋转运动，因此，光杆沿着抽油杆柱在垂直平面内转动到一个特定的角度。假定抽油杆柱的转角会改变油管和抽油杆的接触点，它可以避免油管和抽油杆在同一点的接触，因此增强了两个摩擦副的抗摩擦能力。 在泵送装置中使用杆状旋转器的方法由于几个原因导致效率降低。原因如下: 光杆的转角度数是很小的，并且是在抽油杆悬挂线缆的弹性范围内。杆状旋转器的齿轮比是在30 到40度之内。若传动杆的有效转角为15到20度，光杆的旋转角度具有一个最大值，为0.1到0.4度。 传动线缆的最大张力只有在游梁杆运动到底端时才能获得。这意味着这种转动光杆的必要力量只有在运动已经完成或即将完成时才会产生。 施加于杆状旋转器的力位于距光杆轴一定距离的位置。这导致了持续拉动光杆的瞬时力朝向同一方向。因此，这导致了密封井口的填料盒的密封设备加速磨损，因此有必要经常更换密封设备。 因此，杆状旋转器只能达到上述三个目标中的一个。也就是说: 1. 他们可以达到防止抽油杆柱的多余拧矩的目标。 2. 他们没有达到增加摩擦副抗摩擦的目标。 3. 他们没有达到减少油管和抽油杆壁的蜡和煤油堆积的目标。 这是缺乏有效的工程解决来使得杆状旋转器取得上述目标，这导致了油管旋转器的主要工程思路集中在取得相同的目标。 在参考文献中引用过的著名的美国油管旋转器专利具有相同的基础。油管旋转器的 驱动从带有传动线缆和更大角运动转换的游梁成为在一个垂直平面的转动。换句话说，这和杆状旋转器的使用模式和工程途径相同，具有很小的差别。 油管旋转器常被用于完成上述的最后两个目标。然而这种途径具有如下的缺点: 抽油杆的多砧滑动体系和油管的连接度在1:4至1:5之内。这就解释了油管旋转器多砧滑动体系不可避免的增加。为了取得必要的油管柱转矩，油管旋转器使用的力是很大的，是杆状旋转器的5至10倍。 在井口安装一台油管旋转器所需要的时间大约为几个小时，然而安装一台杆状旋转器只需要一个小时。 由于油管旋转器的多砧滑动体系大大地超过了杆状旋转器，所以两部分的制造、运输、维修和其他费用都大不相同 我们必须注意所有的油管旋转器和杆状旋转器具有相同的工作原理:他们都靠泵装置的游梁臂驱动。唯一的区别就是油管旋转器的是根据不同安装在套管柱的井口法兰上。这就导致了运动组的变化由杆状旋转器的4种部件到油管旋转器的3种部件。但是驱动方法是保持完整的——从游梁臂开始。 目前的发明以一种截然不同的方法解决了这个问题。也就是说，这种发明涉及使用泵送设备的游梁臂来驱动杆状旋转器。 目前的发明以一种方式解决了这个问题，那就是一个抽油杆柱驱动杆状旋转器。这允许获得更大的抽油杆转矩，也获得了大十倍的转角，这在目前的科技状态下，杆状旋转器是达不到的。我们必须注意到已知的油管旋转器也是没有这种转角。 目前的发明更有效更全面地取得了上述的三个目标。 发明的简要总结 目前的杆状旋转器发明提供了一种新的方法和机制来抽油杆相对于油管柱转动到一个高的转角和大的转矩。 第七页 在泵送装置的向下运动即将截止，距最低的下止点具有一定距离，如40至100毫米时，直接通过抽油杆柱的重量产生的轴向冲击来取得驱动和产生转矩。 目前的发明由两个通过连接面连接的两个主要部分组成，并在井眼的最上面装有某一部分的坚固的附属装置。常常被牢牢连接的杆状旋转器的较低部也能成为井口填料盒的一个整体部分。 杆状旋转器的第二个主要部分紧紧连接着光杆。 两部分的连接面能以任何能确保能连紧的形状铸造。下列只是多种表面中的两个例子。 例1:两个自锁锥形牙轮相互以5至12度的角度互相锁紧 例2:两个接触面啮合油罐孔，从一个表面插入到另一个相反的表面。也还存在其他的锁紧表面。 杆状旋转器的一部分具有带有2至3个螺纹孔的中空圆柱体。旋转器被安装在圆柱体的内腔内，具有一个中置孔用于安装光杆。旋转器的轴内具有水平孔用于安装轴心。这些轴安装于圆柱体的螺纹孔内，它们能在螺纹孔内上下运动。 主体具有一个带有中心孔和弹簧的基座，弹簧置于底部和旋转器之间。 旋转器在他的中心孔内咬紧楔形销，在光杆和楔形销背面的旋转器之间通过螺栓紧固。 主体用一个外盖覆盖，这个外盖的较低部位顶住主体的表面轴向齿承，上部则用有盖螺钉覆盖。 在任何特定的例子中，杆状旋转器的两个部分都能置于分别另一部分上面，也就是中空主体的部分既可以放在另一部分的上面，也可以放在下面。 图片的简要说明 图1-杆状旋转器安装在抽油机上，位于下死点锁紧位置图示 图2-杆状旋转器上升到抽油机上部未锁紧位置图示 图3-组装好了的杆状旋转器处于图一所示的锁定位置的简要截面图 图4-杆状旋转器的截面图 发明的详细说明 (优选的实施方案) 图一所示抽油机(1)具有安装于井口填料盒(3)和光杆(4)上面的杆状旋转器(2)，旋转器(2)的主要部分(5)(6)处于锁定位置，光杆(4)通过线缆(7)悬挂在抽油机(1)的游梁臂(9)的驴头(8)上，抽油机(1)处于底死点位置。 图二所示抽油机(1)处于上死点，此时，光杆(4)完全露出井口。在这种情况下，旋转器(5)保持在井口填料盒(3)上，旋转器主要部件(6)离开填料盒(3)随光杆(4)向上运动，这说明杆状旋转器(2)处于未锁定位置。 图三为杆状旋转器具有主要部件(5)(6)示意图。主要部件(5)、(6)处于通过部件(5)的锁紧表面(8)和(6)的锁紧表面(9)相互锁紧状态。表面(8)和(9)都为锥形自锁形状。部件(6)的主体(10)包含有两个螺纹孔(11)、底座(12)和上部末端的螺纹(13)。盖(14)从外部安装在主体(10)上，上部的螺纹与盖帽螺钉(15)相连接。主体(10)中空部分包含旋转器(16)，旋转器具有用于安装轴(19)的轴心(18)的两个水平孔(17)。用于咬住光杆(4)的带有齿的楔形销(22)通过中心孔(21)安装于旋转器(16)表平面(20)上。楔形销(22)位于旋转器(16)的基座上，夹在光杆和带有圆盘(23)和螺栓(24)的旋转器(16)之间。 主体(100内部有一只位于旋转器和底座(12)之间的弹簧(25)。弹簧末端连接旋转器和底座，当旋转器上下运动时会伸缩。 图四为杆状旋转器的示意图。主要部件(5)有一个孔用于安装螺栓或双头螺栓至填料盒。 目前的发明的工作原理如下:抽油机(1)的带有驴头(8，图1)的游梁臂(9，图1)在较低位置时，线缆(7)沿着旋转器(2)的部件(6)到达安装在井口填料盒(3)的部件(5)。在一定的估计范围内，如70毫米，部件(5)(6)利用他们的自锁面(8，图3)锁定，从此时起，部件(5)(6)相互固定，在连接着抛光杆(5)的抽油杆柱的重力下通过旋转器(16)继续向下运动。抽油杆在的重力的作用下通过螺纹孔(11)的轴(19)驱使旋转器向下运动，沿着抽油杆转动抛光杆(5)直到游梁臂(9，图1)运动到底死点的完成。在旋转器(16)向下运动的过程中，弹簧(25)被压到底座(12)。 到达螺纹孔(11)较低位置的轴完成相对位于油井内的油管的抽油杆的转动。抽油杆柱的转角取决于螺纹孔(11)的角梯度，抽油杆转角能达到几十度。 到达底死点停止后，游梁臂(9，图1)开始上升，部件(5)(6)由于他们的表面(8，图3)(9，图3)未互相锁紧，所以(5)(6)在此时处于未锁紧状态。因为部件(5)通过水平孔(26)连接到填料盒，所以部件(5)保持在填料盒(3)下面，部件(6)随着光杆(5)向上运动。在向上运动期间，压缩的弹簧(25)开始伸张，推动部件(6)的末端自由端向下运动。同时，主体(10)相对于静止旋转器(16)一边旋转一边向下运动。螺纹孔(11)在轴(19)上向下运动直到运动到轴的下面。 驴头(8，图1)运动到更高处时，旋转器保持静止，等待抽油机(1)的摆动循环完成。于是，新的循环重复如上描述的过程。 目前发明样本的制造和测试证明了他的优点超过提到的其他现存的技术。 在特定数据中的测试结果在下面的对比表中。 表中给出的数据说明本发明在性能指标上取得了数倍提高的优点。同时，旋转器的重量也降低了。 第八页 对比表 “R,M ENERGY SISTEM”公司 RODEC RODEC 杆 T-252 型号 T-302 型号 旋转器 本发明 最大输出扭矩， 120(15.6) 240(32.4) 数据不可用 740(100) 英尺/磅(千克米) 最大推荐载荷，英镑 33.000 40.000 40.000 一种类型上的所有深度(达到 100.000) 线缆间所需开口 4’’ 7’’ 7’’ 不适用 11111311光杆尺寸 - - - - 1111111188882442 1111高度 45642244 旋转器型号棘轮机构螺旋齿轮 螺旋齿轮螺线 主体材料 球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁 传动线缆 16’ 25’ 数据不可用 不适用 承载重量(英镑) 35 47-62 55 30 杆式泵转角，度/冲程 15/24 4.67/77 2.25/166 30-40和更大/12-8和更小 本发明声明: 1.有两部分组成的杆状旋转器， a) 连接到井口填料盒的基板和b)连接光杆的上部组件，两部分都有连接面用于循环连接和分离;其中上部组件由如下组成:在内部带有多个具有可旋转轴的螺纹孔的主体;其中，主体是中空的，并带有一个有水平孔的旋转器，轴啮合于螺纹孔内;上部组件和光杆是用带齿的楔形销连接，楔形销被光杆和旋转器之间的螺栓板夹紧，这允许旋转器在中空主体内部上下运动;中空主体内的有帽螺钉紧在主体上部末端的带丝扣的部分;有中心孔的底座和位于底座和旋转器之间的弹簧。 2.声明1的杆状旋转器中有两部分，基板和上部组件，有锁紧面，可以固定这两部分，这种类型的锁紧是通过带有两个自锁角的两个圆锥面来实现的。