[发明专利]一种油田用差速式皮带轮装置、应用方法以及抽油机

说明书

技术领域                                         

本发明涉及石油开采领域，特别是一种油田用差速式皮带轮装置以及应用该装置的抽油机。

背景技术

目前油田使用的抽油机多是重负载启动、轻负载运行，为了解决启动和挂负荷前空举平衡重问题，传统的方法是采用大功率电机、大容量变压器的供电方式，而正常运行时电机的实际功率又只有电机额定容量的三分之一左右，这样变压器、电动机的功率因数很低，无功损耗增加，电网供电质量也因此大为降低，浪费电能，生产成本高。普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足：（左半轴转速）+（右半轴转速）=2（行星轮架转速）。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。差速器目前仅仅广泛应用于汽车中，在其他行业中鲜有应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高了电机负载率、实现了电机与抽油机的合理匹配、节电效果明显的油田用差速式皮带轮装置，并提供一种应用上述差速式皮带轮装置的抽油机。

油田用差速式皮带轮装置的技术方案是：包括差速器和皮带轮，所述差速器的外支架上安装皮带轮、两侧分别连接半轴，且其中的一个半轴上还设有刹车装置；所述的差速器上还设有差速锁。

本发明的工作原理为：假设某使用了重力平衡式抽油机的油井，上行最大负荷为                                                ，下行最小负荷为，则需要的平衡重量为，那么上下行时需要的驱动力为。对于小泵深抽井，与相差较很小，因此抽油机正常运行时，所需要的驱动力也不是很大，但在抽油机挂负荷前，所需要的驱动力要能够将平衡重量举起，即。对于重力平衡式抽油机，按抽油机设计的一般惯例，平衡重量约为最大载荷的2/3，故电机对平衡箱的驱动力达到最大载荷的1/3即可达到使用要求。使用时，将差速器的一个半轴与电机的输出轴连接，用刹车装置将差速器其中一个刹车半轴锁定，然后挂负荷启动抽油机，此时根据差速器原理，皮带轮转速为电机输出转速的一半，扭矩为输出扭矩的两倍；当抽油机正常运转时，利用差速锁解除差速效应，即将两个半轴相对锁定，电机轴与差速器的两个半轴相当于一根轴，皮带轮转速与电机转速相等，从而达到了电机与抽油机的合理匹配目的。

上述方案还包括以下改进：所述的两个半轴上分别安装轴承座，用于支撑和配合差速器的运转；所述的差速器为对称式圆锥行星齿轮差速器；所述的轴承座为剖分立式轴承座，便于拆卸皮带轮。所述的差速锁为手动或自动差速锁，可以通过手动操作或自动操作实现锁紧。

上述装置的应用方法为：即在现有的抽油机中安装差速式皮带轮装置，将差速器中未安装刹车装置的半轴与驱动系统连接，从而将皮带轮作为动力输出端。比如可以将差速器中未安装刹车装置的半轴与驱动电机连接，而将皮带轮与传功机构连接。

本发明实现了电机启动时或挂负荷前抽油机低速运转，等到抽油机正常运转后，再将皮带轮转速与电机转速同步，降低了启动电流，提高了电机负载率，实现了电机与抽油机的合理匹配，节电效果明显，适用于抽油机油井生产，也适用于其他重负载启动、轻负载运行的领域。改变和克服油井抽油机电机重负载启动、轻负载运行，以及大马拉小车、大功率电机、大容量变压器的供电方式，实现抽油机实际负荷与电机负载的合理匹配，节约投资，降低操作费用。

附图说明

图1为一种油田用差速式皮带轮在抽油机上的应用示意图；

图中：1电机、2电机主轴、3联轴器、4,9轴承座、5刹车插销手柄、6差速器、7皮带轮、8刹车半轴。

参见图1，一种油田用差速式皮带轮，包括差速器6及其外支架（外壳）上安装的皮带轮7，即差速器外支架与皮带轮7内孔配合，差速器6两侧的半轴齿轮上分别连接左右两个半轴，左右两个半轴上分别安装轴承座4和9，右侧的半轴作为刹车半轴8，能够通过刹车插销手柄5锁紧；差速器6上还设有差速锁。其中差速器6为对称式圆锥行星齿轮差速器，所述的轴承座4和9为剖分立式轴承座。差速器的目前已经大批量生产，可根据实际需要选择适当型号的差速器。

使用时，将差速器6的左半轴通过联轴器3与电机主轴2相连接，皮带轮7与抽油机的传动机构连接。在抽油机挂负荷前，将刹车插销手柄5下压，此时将差速器的刹车半轴8锁定，根据差速器原理，皮带轮转速为电机输出转速的一半，因此皮带轮上的扭矩为电机输出扭矩的两倍；当抽油机正常工作时，上提刹车插销手柄返回原来位置，解除刹车半轴8的锁定，同时通过差速锁解除差速效应，即将差速器的两个半轴锁定在一起，相当于一根轴，皮带轮转速与电机主轴转速相同，达到了电机与抽油机的合理匹配目的，电机运行负载高，功率因数高，电网安全性高；应用该装置，可减小选用的电机型号，极大地降低电耗，克服了大马拉小车的弊端，节约了投资，降低了成本。