全平衡式液压传动抽油机.pdf

一种全平衡式液压传动抽油机，包括双向的液压装置，该液压装置包括油缸、油泵、液压管路和自动换向装置，油泵通过液压管路与油缸连接，自动换向装置与活塞杆固定连接；活塞杆上固定安装动滑轮组，底座上固定安装滑轮组框架和机框架；绳索通过滑轮框架内的动滑轮组及中介定滑轮与安装在机框架内的平衡箱连接；平衡箱中空，可放置配重块，抽油绳索通过机框架上的抽油导向滑轮与抽油杆连接。本发明采用液压装置作为动力源，在抽油机上下两个方向的运动过程中均可做功，动力源通过滑轮组与负载连接，可在在液压装置短行程的情况下实现抽

1、  一种全平衡式液压传动抽油机，由包括马达、双向输出动力的液压装置、滑轮组变速传动装置，配重平衡箱及相关机械零件装配成为双向做功的液压传动系统，该系统与底座、支架、机框架及其连接机构组合构成的机架装置构成该机的主体结构，其特征是：在机器底座上垂直安装活塞式变流向的液压油缸，通过液压管路与液压泵连接，构成可以输出上下两个方向动力的液压动力源；在活塞顶端安装有不少于一组的动滑轮组，该滑轮组包括上行动滑轮和下行动滑轮，在底座及机框架上安装有导向定滑轮，通过绳索、动滑轮组和导向定滑轮及其固定连接机械零部件装配组成可以双向做功的变速传动装置；在机框架内安装有只可上下运动的配重平衡箱，平衡箱中空，可以根据需要放置不同数量的平衡块，平衡箱的上部和下部均与滑轮组中的绳索连接，组成与抽油杆重量相同的平衡装置。

2、  根据权利要求1所述的全平衡式液压传动抽油机，其特征在于液压装置包括变量的液压泵、机动换向阀、液控换向阀、调速阀、液控单向阀、三通转阀、油缸、上翻油缸，变量的液压泵输出的排量通过液控换向阀、液控单向阀、三通转阀、进入油缸无杆腔推动活塞杆伸出，系统压力的作用将有杆腔回路上的液控单向阀打开，液压油经液控换向阀、三通转阀、散热器、过滤器到油箱，与活塞杆端部连接的冲程控制器上的控制档块拨动换向阀换向，控制油路推动液控换向阀换向，压力油进入油缸有杆腔，活塞杆下降，将无杆腔回路上的液控单向阀打开，液压油回油箱，就完成了一个工作循环；在油缸有杆腔进油路上设有调速阀；回油经液控换向阀、三通转阀、夏季经过散热器、冬季经过转动三通阀、回油过滤器到油箱；液压系统压力的稳定与保护是由蓄能器、安全阀、压力继电器执行。

3、  根据权利要求1或2所述的全平衡式液压传动抽油机，其特征在于滑轮组框架上、下各安装有中介定滑轮，在活塞顶端安装有二组的动滑轮组，每组动滑轮都包括上行动滑轮和下行动滑轮；上行绳索的一端固定在平衡箱上，上行绳索通过机框架下部的导向滑轮、第一个上行动滑轮、绳索传动系统框架的下中介定滑轮和第二个上行动滑轮后其另一端与滑轮组框架连接；下行绳索的一端固定在平衡箱上，下行绳索通过机框架上部的导向滑轮、第一个下行动滑轮、滑轮组框架的上中介定滑轮和第二个下行动滑轮后其另一端与滑轮组框架连接。

4、  根据权利要求3所述的全平衡式液压传动抽油机，其特征在于动滑轮组有一组，其包括一个上行动滑轮和一个下行动滑轮组成的滑轮组，实现抽油机冲程达到油杆冲程的两倍。

5、  根据权利要求3所述的全平衡式液压传动抽油机，其特征在于动滑轮组有二组，实现抽油机冲程达到油杆冲程的四倍。

全平衡式液压传动抽油机
一、技术领域
本发明涉及从深井中开采石油或液体的抽油机，是一种全平衡式液压传动抽油机。
二、背景技术
自30年代以来，液压技术迅速发展并被应用到工业生产的各个领域。近几年来，国内外液压技术在抽油设备的应用都有明显的上升趋势。例如，在抽油机上应用液压技术，容易实现抽油机的长冲程、低冲次，可使抽油机的整机重量和占地面积都大大减少。
公告号为CN2514171Y中国专利文献公开了一种液压传动抽油机，其由液压油泵、三位四通电磁换向阀、导向滑轮、钢丝绳等实现了液压油缸往复运动，带动导向滑轮进行升降运行，继而牵拉抽油杆在井筒中往复运行抽油。
申请号为2006100919651的专利申请公开了一种机械自动控制的液压传动抽油机，申请人同时在此专利的基础上做了进一步的改进，利用机械换向装置代替了CN2514171Y中国专利中的电磁换向阀，大大提高了其运行可靠性。
但上述专利都存在以下缺点：一是只利用了液压缸上行做功，下行时电动机做无用功；二是由于下行时液压缸不做功，平衡箱就无法达到与抽油杆的全平衡；三是通过增加液压缸的长度来获得抽油机的长冲程，使得冲程长度受到极大限制并带来很多故障隐患。
本发明通过实现液压缸的双向做功以实现平衡箱与抽油杆的全平衡；由于实现液压缸的双向做功及全平衡装置，在相同负载功率下，全平衡式液压传动抽油机配置的马达只要达到传统抽油机马达的一半功率即可；同时利用动滑轮组实现短液压缸装置下的长冲程。
三、发明内容
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种全平衡式液压传动抽油机，包括液压装置，该液压装置包括油缸、活塞和液压泵，油缸的无杆腔和有杆腔通过液压管路与液压泵相连通，在机器底座上固定安装有机框架和滑轮组框架；平衡箱位于机框架中，在平衡箱上方的机框架上部安装有导向滑轮和抽油导向滑轮，抽油绳索的一端固定安装在平衡箱上，另一端通过抽油导向滑轮与抽油杆连接；在机器底座上垂直固装着油缸，在活塞顶端安装有不少于一组的动滑轮组，该动滑轮组包括上行动滑轮和下行动滑轮，上行绳索的一端固定在平衡箱上，在机框架的下部安装有导向滑轮，上行绳索通过机框架下部的导向滑轮和上行动滑轮后其另一端与滑轮组框架连接；下行绳索的一端固定在平衡箱上，在机框架的上部也安装有导向滑轮，下行绳索通过机框架上部的导向滑轮和下行动滑轮后其另一端与滑轮组框架连接。
在上述机框架内安装有导轨，平衡箱沿着导轨上下移动；平衡箱中空，可内置平衡块。
上述液压装置可包括变量的液压泵、机动换向阀、液控换向阀、调速阀、液控单向阀、三通转阀、油缸、上翻油缸，变量的液压泵输出的排量通过液控换向阀、液控单向阀、三通转阀、进入油缸无杆腔推动活塞杆伸出，系统压力的作用将有杆腔回路上的液控单向阀打开，液压油经液控换向阀、三通转阀、散热器、过滤器到油箱，与活塞杆端部连接的冲程控制器上的控制档块拨动机动换向阀机柄换向，控制油路推动液控换向阀换向，压力油进入油缸有杆腔，活塞杆下降，将无杆腔回路上的液控单向阀打开，液压油回油箱，就完成了一个工作循环；在油缸有杆腔进油路上设有调速阀；回油经液控换向阀、三通转阀、夏季经过散热器、冬季经过转动三通阀、回油过滤器到油箱；液压系统压力的稳定与保护是由蓄能器、安全阀、压力继电器执行。
上述动滑轮组有一组，其包括一个上行动滑轮和一个下行动滑轮组成的滑轮组，实现抽油机冲程达到油杆冲程的两倍。
上述动滑轮组有二组，实现抽油机冲程达到油杆冲程的四倍。本发明结构紧凑、体积小、重量轻、能耗低、故障率低、安全性能好、工作稳定可靠、提高了平衡性能，实现抽油杆根据采油工艺需要，做上、下变速运动，改善了设备运行的机械性能，提高了系统的稳定性。
四、附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为本发明的液压传动原理图。
附图3为本发明实施例1即四倍增速系统的钢丝绳传动示意图。
附图4为本发明实施例2即两倍增速系统的钢丝绳传动示意图。
附图5为本发明配重箱示意图。
附图中的编码分别为：1为导向滑轮，2为中介定滑轮，3为绳索固定端点，4为油缸，5为机器底座，6为液压泵，7为电动机，8为散热器，9为过滤器，10为油箱，11为电控箱，12为换向阀，13为换向档块，14为换向架，15为动滑轮组，16为上行绳索，17为下行绳索，18为上行动滑轮，19为下行动滑轮，20为抽油导向轮，21为抽油绳索，22为平衡箱，23为机框架，24为滑轮组框架，25为抽油杆，26为配重腔，27为平衡箱壳体；28为蓄能器，29为安全阀，30为进油过滤器，31为三通转阀，32为液控单向阀，33为调速阀，34为液控换向阀，35为阻尼器，36为压力表，37为压力控制器，38为液压软管，
五、具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1，如附图1和4所示，该全平衡式液压传动抽油机包括液压装置，该液压装置包括油缸4、活塞和液压泵6，油缸通过液压管路与液压泵6相连通，在机器5底座上固定安装机框架23和滑轮组框架24；平衡箱22位于机框架23中，在机框架23上下部均安装有导向滑轮1，在机框架的上部安装有抽油导向滑轮20，抽油绳索21的一端固定安装在平衡箱22上，抽油绳索21通过机框架23上部的导向滑轮20后其另一端能与抽油杆25连接；在机器底座5上垂直固装着油缸4，在活塞顶端安装有不少于一组的动滑轮组15(实施例1采用一组的动滑轮组15，如附图3所示，为二位增速)，该动滑轮组15包括上行动滑轮18和下行动滑轮19，上行绳索17的一端固定在平衡箱22上，在机框架23的下部安装有导向滑轮1，上行绳索17通过机框架23下部的导向滑轮1和上行动滑轮后18其另一端与滑轮组框架24连接，下行绳索16的一端固定在平衡箱22上，在机框架23的上部也安装有导向滑轮1，下行绳索16通过机框架23上部的绳索导向滑轮1和下行动滑轮后其另一端与滑轮组框架24连接。在工作时：首先通过在配重腔22内放置配重块使平衡箱22与抽油绳索21所悬挂的抽油杆25空载时重量相等；当活塞向上运动时通过上行动滑轮组18索引上行绳索17使平衡箱22向下运动，从而通过抽油绳索21使抽油杆向上运动而完成抽油泵的抽油过程；当活塞向下运动时通过下行动滑轮19牵引下行绳索19使平衡箱22向上运动，使抽油杆26通过自身重量下落而完成抽油泵的复位过程；这样的往复运动就实现了抽油作业。
实施例2，如附图1、3和4所示，实施例2与实施例1的不同之处在于：实施例2的滑轮组框架24上、下各安装有中介定滑轮2，在活塞顶端安装有二组的动滑轮组15即第一组动滑轮组和第二组动滑轮组，第一组动滑轮组包括第一上行动滑轮和第一下行动滑轮，第二组动滑轮组包括第二上行动滑轮和第二下行动滑轮，上行绳索17的一端固定在平衡箱22上，上行绳索17通过机框架23下部的导向滑轮1、第一上行动滑轮、绳索传动系统框架17的下中介定滑轮和第二上行动滑轮后其另一端与绳索滑轮组框架24连接；下行绳索16的一端固定在平衡箱22上，平衡绳索16通过机框架22上部的导向滑轮1、第一下行动滑轮、滑轮组框架24的上中介定滑轮和第二下行动滑轮后其另一端与滑轮组框架24连接。这样就实现了四倍增速，在动滑轮组的作用下实现了活塞杆速度×4＝抽油杆提升速度，这样行程1米的油缸就可实现4米的冲程。避免了活塞杆高速运动，使活塞杆运动速度达到了理想状态，油缸的使用寿命得到了延长。
如附图1至4所示，液压装置包括变量的液压泵6、机动换向阀35、液控换向阀34、调速阀33、液控单向阀32、三通转阀31、油缸4，变量的液压泵6输出的排量通过液控换向阀34、液控单向阀32、三通转阀31、进入油缸4无杆腔推动活塞杆伸出，系统压力的作用将有杆腔回路上的液控单向阀32打开，液压油经液控换向阀35、三通转阀31、散热器8、过滤器9到油箱10，与活塞杆端部连接的冲程控制器14上的控制档块13拨动机动换向阀12机柄换向，控制油路推动液控换向阀34换向，压力油进入油缸4有杆腔，活塞杆下降，将无杆腔回路上的液控单向阀32打开，液压油回油箱10，就完成了一个工作循环；在油缸有杆腔进油路上设有调速阀33；回油经液控换向阀34、三通转阀31、夏季经过散热器8、冬季经过转动三通阀31、回油过滤器9到油箱10；液压系统压力的稳定与保护是由蓄能器41、安全阀40、压力继电器37执行。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。