CN105587846A - 减速器装置和压裂设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减速器装置和压裂设备，应用于以燃气轮机作为动力的压裂设备中，包括用于承接燃气轮机传递过来的转速的输入轴；与输入轴相连，用于将输入轴承接的转速调节为适合压裂设备的工作转速的转速调节机构；以及用于将转速调节机构调节的适合压裂设备的工作转速输出给压裂设备的输出轴，其中，转速调节机构为齿轮传动机构，齿轮传动机构包括设置在输入轴上的输入齿轮、传动齿轮和设置在输出轴上的输出齿轮，输入齿轮通过传动齿轮与输出齿轮连接。本发明结构简单，操作维护方便；大大地降低了生产成本。

Description

减速器装置和压裂设备
技术领域
本发明涉及压裂设备领域，特别地，涉及一种减速器装置。此外，本发明还涉及一种包括上述减速器装置的压裂设备。
背景技术
目前压裂设备主要采用压裂车的形式，伴随着压裂车向大功率、多功能、自动化和系列化方向发展，传统方式用于压裂设备动力的内燃机，当其功率超过3300HP以后，其外形尺寸、重量等参数已远远不能满足目前压裂车的装车要求，因此压裂设备要向更大功率方向发展就急需体积更小、重量更轻的动力。航空发动机派生型燃气轮机具有极高的功重比，然而航空发动机派生型燃气轮机要满足大型成套压裂设备的需求，还需进一步开展研发工作。其中，减速器的结构、取力和传动设计是一个难点。
目前，国内内燃机压裂设备上的减速器装置包括减速器、换挡箱和液力耦合器等设备。但是由于减速器装置的尺寸、结构和价格等原因，还没有成功研制出以燃气轮机作为动力装置的压裂设备。
发明内容
本发明提供了一种减速器装置和压裂设备，旨在以燃气轮机作为动力的基础上，减小减速器装置的尺寸、降低结构复杂度和制造成本。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种减速器装置，应用于以燃气轮机作为动力的压裂设备中，包括用于承接燃气轮机传递过来的转速的输入轴；与输入轴相连，用于将输入轴承接的转速调节为适合压裂设备的工作转速的转速调节机构；以及用于将转速调节机构调节的适合压裂设备的工作转速输出给压裂设备的输出轴，其中，转速调节机构为齿轮传动机构，齿轮传动机构包括设置在输入轴上的输入齿轮、传动齿轮和设置在输出轴上的输出齿轮，输入齿轮通过传动齿轮与输出齿轮连接。
进一步地，减速器装置还包括箱体、设置在传动轴上的传动齿轮和输出轴封端盖，输入齿轮、传动齿轮和输出齿轮安装于箱体内，输入轴的输入端穿过输入轴封端盖伸出箱体外，输出轴的输出端穿过输出轴封端盖伸出箱体外，输入轴和输入齿轮为一体成形结构，传动轴和传动齿轮为一体成形结构，输出轴和输出齿轮为一体成形结构。
进一步地，减速器装置还包括支承输入轴的第一轴承和第二轴承，支承传动轴的第三轴承和第四轴承以及支承输出轴的第五轴承和第六轴承，第一轴承和第二轴承分别设置在输入轴的两端，第三轴承和第四轴承分别设置在传动轴的两端，第五轴承和第六轴承分别设置在输出轴的两端。
进一步地，输入齿轮和传动齿轮之间、传动齿轮和输出齿轮之间为平行轴齿轮传动。
进一步地，减速器装置还包括滑油冷却器取力接口和附件齿轮组，滑油冷却器取力接口的一端通过附件齿轮组与输入齿轮连接，滑油冷却器取力接口的另一端贯穿箱体并伸出箱体外与风扇连接。
进一步地，减速器装置还包括泵动力端取力口，泵动力端取力口的一端通过附件齿轮组与输入轴连接，泵动力端取力口的另一端贯穿箱体并伸出箱体外与油泵连接。
进一步地，减速器装置还包括与输出轴连接，用于断开输出轴的离合器。
进一步地，减速器装置还包括与输出轴连接，用于提供润滑的减速器滑油泵。
根据本发明的另一方面，还提供了一种压裂设备，包括燃气轮机、压裂泵及上述的减速器装置，减速器装置的输入轴与燃气轮机连接，减速器装置的输出轴与压裂泵连接。
进一步地，输入轴的输入端设置有输入端法兰，输出轴的输出端设置有输出端法兰，燃气轮机的输入端设置有膜盘联轴器，压裂泵的输出端设置有万向联轴器，输入端法兰与膜盘联轴器连接，输出端法兰与万向联轴器连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的减速器装置和压裂设备，通过转速调节机构将输入轴承接的转速调节为适合压裂设备的工作转速，解决了以燃气轮机作为动力的压裂设备中减速器的结构设计问题。本发明采用齿轮传动，结构简单，操作维护方便；齿轮为标准零部件，从而具有较好地互换性，大大地降低了生产成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明减速器装置优选实施例的结构示意图；以及
图2是图1中所述减速器装置沿A-A面的局部剖视图。
附图标注说明：
10、箱体；20、输入轴；30、输入齿轮；40、输入轴封端盖；50、传动轴；60、传动齿轮；70、输出轴；80、输出齿轮；90、输出轴封端盖；100、滑油冷却器取力接口；110、泵动力端取力口；120、离合器；130、减速器滑油泵；21、第一轴承；22、第二轴承；23、输入端法兰；51、第三轴承；52、第四轴承；71、第五轴承；72、第六轴承；73、输出端法兰。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种减速器装置，应用于以燃气轮机作为动力的压裂设备中，该减速器装置安装在撬装台架上，包括用于承接燃气轮机传递过来的转速的输入轴20；与输入轴20相连，用于将输入轴20承接的转速调节为适合压裂设备的工作转速的转速调节机构；以及用于将转速调节机构调节的适合压裂设备的工作转速输出给压裂设备的输出轴70，其中，转速调节机构为齿轮传动机构，齿轮传动机构包括设置在输入轴20上的输入齿轮30、传动齿轮60和设置在输出轴70上的输出齿轮80，输入齿轮30通过传动齿轮60与输出齿轮80连接。减速器装置的输入轴10在燃气轮机的高速带动下，经过输入齿轮30、传动齿轮60和输出齿轮80的啮合后，以输出轴70传出压裂设备所需的工作转速。
本实施例提供的减速器装置，解决了以燃气轮机作为动力的压裂设备中减速器的结构设计问题。且结构简单，操作维护方便；大大地降低了生产成本。
进一步地，如图1和图2所示，本实施例提供的减速器装置，减速器装置还包括箱体10、设置在传动轴50上的传动齿轮60和输出轴封端盖90，输入齿轮30、传动齿轮60和输出齿轮80安装于箱体10内，输入轴20的输入端穿过输入轴封端盖40伸出箱体10外，输出轴70的输出端穿过输出轴封端盖90伸出箱体10外，输入轴20和输入齿轮30为一体成形结构，传动轴50和传动齿轮60为一体成形结构，输出轴70和输出齿轮80为一体成形结构。减速器装置还包括支承输入轴20的第一轴承21和第二轴承22，支承传动轴50的第三轴承51和第四轴承52以及支承输出轴70的第五轴承71和第六轴承72，具体地，第一轴承21和第二轴承22分别设置在输入轴20的两端，第三轴承51和第四轴承52分别设置在传动轴50的两端，第五轴承71和第六轴承72分别设置在输出轴70的两端。输入齿轮30和传动齿轮60之间、传动齿轮60和输出齿轮80之间为平行轴齿轮传动。
本实施例提供的减速器装置，采用轴和齿轮的一体化结构设计，节省了装配时间；并且以平行轴齿轮传动作为动力的传递方式，大大摆脱了空间位置限制，并实现力的平行转递。
具体地，如图2所示，减速器装置还包括滑油冷却器取力接口100和附件齿轮组，滑油冷却器取力接口100的一端通过附件齿轮组与输入齿轮30连接，滑油冷却器取力接口100的另一端贯穿箱体10并伸出箱体10外与风扇连接。在本实施例中，采用风扇取力，对滑油泵进行散热。减速器装置还包括泵动力端取力口110，泵动力端取力口110的一端通过附件齿轮组与输入轴20连接，泵动力端取力口110的另一端贯穿箱体10并伸出箱体10外与油泵连接。在本实施例中，采用泵动力端取力口110为附件设备(例如油泵)提供泵动力。
本实施例提供的减速器装置，解决了以燃气轮机作为动力的压裂设备中减速器的减速、取力、传动的为一体的结构设计难题，且结构简单，操作维护方便；大大地降低了生产成本。
具体地，如图1和图2所示，减速器装置还包括与输出轴70连接，用于断开输出轴70的离合器120及用于提供润滑的减速器滑油泵130。在本实施例中，离合器120的设置满足了压裂设备整个工作状况的需求。减速器滑油泵130为减速器装置的动力系统提供润滑。
进一步地，本实施例还提供一种压裂设备，包括燃气轮机、压裂泵及上述的减速器装置，减速器装置的输入轴20与燃气轮机连接，减速器装置的输出轴70与压裂泵连接。具体地，如图2所示，输入轴20的输入端设置有输入端法兰23，输出轴70的输出端设置有输出端法兰73，燃气轮机的输出端设置有膜盘联轴器，压裂泵的输入端设置有万向联轴器，输入端法兰23与膜盘联轴器连接，输出端法兰73与万向联轴器连接。
本实施例提供的压裂设备，燃气轮机的高速旋转扭矩经过减速器装置减速后，达到负载所需要的工作转速，并同时通过附件齿轮组的传动，带动滑油散热器、减速器滑油泵、泵动力端的油泵等附件设备同时工作，以满足整个压裂设备的工作需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减速器装置，应用于以燃气轮机作为动力的压裂设备中，其特征在于，包括用于承接燃气轮机传递过来的转速的输入轴(20)；与所述输入轴(20)相连，用于将所述输入轴(20)承接的转速调节为适合压裂设备的工作转速的转速调节机构；以及用于将所述转速调节机构调节的适合压裂设备的工作转速输出给压裂设备的输出轴(70)，其中，所述转速调节机构为齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括设置在所述输入轴(20)上的输入齿轮(30)、传动齿轮(60)和设置在所述输出轴(70)上的输出齿轮(80)，所述输入齿轮(30)通过所述传动齿轮(60)与所述输出齿轮(80)连接。
2.根据权利要求1所述的减速器装置，其特征在于，所述减速器装置还包括箱体(10)、设置在所述传动轴(50)上的传动齿轮(60)和输出轴封端盖(90)，所述输入齿轮(30)、所述传动齿轮(60)和所述输出齿轮(80)安装于所述箱体(10)内，所述输入轴(20)的输入端穿过所述输入轴封端盖(40)伸出所述箱体(10)外，所述输出轴(70)的输出端穿过所述输出轴封端盖(90)伸出所述箱体(10)外，所述输入轴(20)和所述输入齿轮(30)为一体成形结构，所述传动轴(50)和所述传动齿轮(60)为一体成形结构，所述输出轴(70)和所述输出齿轮(80)为一体成形结构。
3.根据权利要求2所述的减速器装置，其特征在于，
所述减速器装置还包括支承所述输入轴(20)的第一轴承(21)和第二轴承(22)，支承所述传动轴(50)的第三轴承(51)和第四轴承(52)以及支承所述输出轴(70)的第五轴承(71)和第六轴承(72)，所述第一轴承(21)和所述第二轴承(22)分别设置在所述输入轴(20)的两端，所述第三轴承(51)和所述第四轴承(52)分别设置在所述传动轴(50)的两端，所述第五轴承(71)和所述第六轴承(72)分别设置在所述输出轴(70)的两端。
4.根据权利要求2所述的减速器装置，其特征在于，
所述输入齿轮(30)和所述传动齿轮(60)之间、所述传动齿轮(60)和所述输出齿轮(80)之间为平行轴齿轮传动。
5.根据权利要求4所述的减速器装置，其特征在于，
所述减速器装置还包括滑油冷却器取力接口(100)和附件齿轮组，所述滑油冷却器取力接口(100)的一端通过所述附件齿轮组与所述输入齿轮(30)连接，所述滑油冷却器取力接口(100)的另一端贯穿所述箱体(10)并伸出所述箱体(10)外与风扇连接。
6.根据权利要求4所述的减速器装置，其特征在于，
所述减速器装置还包括泵动力端取力口(110)，所述泵动力端取力口(110)的一端通过所述附件齿轮组与所述输入轴(20)连接，所述泵动力端取力口(110)的另一端贯穿所述箱体(10)并伸出所述箱体(10)外与油泵连接。
7.根据权利要求6所述的减速器装置，其特征在于，
所述减速器装置还包括与所述输出轴(70)连接，用于断开所述输出轴(70)的离合器(120)。
8.根据权利要求6所述的减速器装置，其特征在于，
所述减速器装置还包括与所述输出轴(70)连接，用于提供润滑的减速器滑油泵(130)。
9.一种压裂设备，其特征在于，包括燃气轮机、压裂泵及如权利1至8任一项所述的减速器装置，所述减速器装置的输入轴(20)与所述燃气轮机连接，所述减速器装置的输出轴(70)与所述压裂泵连接。
10.根据权利要求9所述的压裂设备，其特征在于，所述输入轴(20)的输入端设置有输入端法兰(23)，所述输出轴(70)的输出端设置有输出端法兰(73)，所述燃气轮机的输出端设置有膜盘联轴器，所述压裂泵的输入端设置有万向联轴器，所述输入端法兰(23)与所述膜盘联轴器连接，所述输出端法兰(73)与所述万向联轴器连接。
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