CN106257775B - 可用于抽油机平衡装置的导电滑环 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导电滑环，包括：固定盘，固定盘用于与固定部件连接，并与电输入连接；回转盘，回转盘可旋转的安装在固定盘内，回转盘与固定盘之间导电连接，回转盘与电输出连接；轴固定环，轴固定环用于与回转部件固定连接，轴固定环与回转盘连接。所述的回转电极中，回转电刷与电极螺柱固定连接，电极螺柱与固定螺纹套筒的一端通过螺纹连接，固定螺纹套筒上设有通孔，电极螺柱的自由端设有内螺纹，紧固螺钉穿过通孔与电极螺柱连接；固定螺纹套筒的另一端设有接线柱。通过采用盘式的结构，缩小了轴向安装空间，能够在抽油机的减速器与曲柄之间进行安装，并能够可靠地传到动力电源和控制电信号。

Description

可用于抽油机平衡装置的导电滑环

技术领域

本发明涉及油田抽油机辅助配件领域，特别是一种油田抽油机上曲柄轴专用的导电滑环。

背景技术

通过调整曲柄平衡块的位置，是提升油田抽油机系统效率的有效方法之一。中国专利文献CN104712293A记载了“一种抽油机辅助平衡块实时调节装置”可实现抽油机曲柄的平衡调整，实现平衡块自动调整与控制。要保证该机构的正常运行，动力电源和控制电信号的传输是先决条件。考虑到抽油机曲柄构件是连续旋转的工况，传统供电方法必然引起绕线、打结等问题，需要采用导电滑环来进行电传输。

导电滑环又称集电环，可把静止设备上的信号、电流传输到连续旋转的设备上。导电环与电刷匹配使用,通过导电环与电刷的滑动电接触,传递电信号,输送电力。现有的集电环产品由于尺寸和安装方式的限制，无法满足实际需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导电滑环，能够在抽油机的减速器与曲柄之间的狭窄位置安装，并能够可靠的传导动力电源和控制电信号。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种导电滑环，包括：

固定盘，固定盘用于与固定部件连接，并与电输入连接；

回转盘，回转盘可旋转的安装在固定盘内，回转盘与固定盘之间导电连接，回转盘与电输出连接；

轴固定环，轴固定环用于与回转部件固定连接，轴固定环与回转盘连接。

优选的方案中，在固定盘设有内凹的腔体，回转盘滑动的安装在腔体内；

在腔体的底面设有多个同心的导电滑道，各个导电滑道之间由固定盘绝缘隔断隔开，导电滑道分别与接线桩电连接；

在回转盘相应地设有用于导电的回转电极，回转电极上设有接线柱。

优选的方案中，在固定盘的背面设有连接座板，连接座板与固定安装杆连接。

优选的方案中，轴固定环上设有至少一个凸耳，凸耳与回转盘上的传动桩连接。

优选的方案中，凸耳与回转盘上的传动桩之间采用弹性连接。

优选的方案中，轴固定环上设有对称布置的至少两个凸耳，回转传动杆穿过凸耳，回转传动杆的两端穿过回转盘上的两个传动桩，回转传动杆的端头与传动固定螺母连接，在凸耳与传动桩之间设有弹簧。

优选的方案中，与凸耳相对应的传动桩为两个，凸耳的自由端位于两个传动桩之间。

优选的方案中，在固定盘和回转盘上设有滑道，滑道内安装有多个钢球。

优选的方案中，所述的固定盘、回转盘和轴固定环采用沿中轴线对剖的结构，对剖的部件之间通过螺栓固定连接。

优选的方案中，在各个回转电极之间也通过回转盘绝缘隔断隔开。

优选的方案中，所述的回转电极中，回转电刷与电极螺柱固定连接，电极螺柱与固定螺纹套筒的一端通过螺纹连接，固定螺纹套筒上设有通孔，电极螺柱的自由端设有内螺纹，紧固螺钉穿过通孔与电极螺柱连接；

固定螺纹套筒的另一端设有接线柱。

本发明提供的一种导电滑环，通过采用盘式的结构，缩小了轴向安装空间，能够在抽油机的减速器与曲柄之间进行安装，并能够可靠地传到动力电源和控制电信号。优选的方案中，通过采用对剖的结构，使拆装较为方便，便于对现有的设备进行改造。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图1为本发明的主视示意图，图中采用了局部半剖的绘制方式。

图2为图1的A-A剖视示意图，为便于观察，省略了部分结构。

图3为本发明的立体结构示意图，图中采用了局部半剖的绘制方式。

图4为本发明的使用状态示意图。

图5为图2中B处的局部放大示意图。

图6为本发明中轴固定环与回转盘另一可选的连接结构示意图。

图中：固定盘1，半盘连接螺栓101，导电滑道102，固定盘绝缘隔断103，接线桩104，连接座板105，固定安装杆106，回转盘2，回转半盘连接螺栓201，回转电极202，电极螺柱2021，固定螺纹套筒2022，紧固螺钉2023，回转电刷2024，接线柱2025，回转盘绝缘隔断203，传动桩204，轴固定环3，凸耳301，半环连接螺栓302，钢球4，弹簧5，传动固定螺母6，回转传动杆7，减速器8，曲柄9，可调平衡块10，丝杠11，电机12，连杆13，销轴14，输出轴15。

具体实施方式

如图1~6中，一种导电滑环，包括：

固定盘1，固定盘1用于与固定部件连接，并与电输入连接；

回转盘2，回转盘2可旋转的安装在固定盘1内，回转盘2与固定盘1之间导电连接，回转盘2与电输出连接；

轴固定环3，轴固定环3用于与回转部件固定连接，轴固定环3与回转盘2连接。由此结构，通过采用盘状的结构，本例中整个导电滑环的厚度小于直径的1/3。从而便于安装在减速器8与曲柄9之间的输出轴15的位置，占用空间小，便于对现有的设备进行改造。

优选的方案如图1~3中，在固定盘1设有内凹的腔体，回转盘2滑动的安装在腔体内；由此结构，用于降低占用空间。

在腔体的底面设有多个同心的导电滑道102，各个导电滑道102之间由固定盘绝缘隔断103隔开，导电滑道102分别与接线桩104电连接；

在回转盘2相应地设有用于导电的回转电极202，回转电极202上设有接线柱2025。由此结构，通过导电滑道102与回转电极202的滑动接触，从而实现将动力电源和控制电信号输入曲柄9的电机12。

优选的方案如图3、4中，在固定盘1的背面设有连接座板105，连接座板105与固定安装杆106连接。由此结构，便于根据空间调整固定安装杆106的长度。

优选的方案如图1、6中，轴固定环3上设有至少一个凸耳301，凸耳301与回转盘2上的传动桩204连接。由此结构，输出轴15通过轴固定环3的扭矩传递给回转盘2。

进一步优选的方案如图1、6中，凸耳301与回转盘2上的传动桩204之间采用弹性连接。由此结构，能够缓冲传动部件产生的振动，并确保导电滑道102与回转电极202之间的可靠接触。

优选的方案如图1、2中，轴固定环3上设有对称布置的至少两个凸耳301，回转传动杆7穿过凸耳301，回转传动杆7的两端穿过回转盘2上的两个传动桩204，回转传动杆7的端头与传动固定螺母6连接，在凸耳301与传动桩204之间设有弹簧5。由此结构，利用回转传动杆7的变形，以及弹簧5的弹力实现缓冲。本例中，采用两对凸耳301，每对凸耳301两个的结构，以实现力平衡。

另一优选的方案如图6中，与凸耳301相对应的传动桩204为两个，凸耳301的自由端位于两个传动桩204之间。由此结构，以凸耳301自身的挠性作为缓冲，从而简化了结构，但是对轴固定环3的材质要求较高。

优选的方案如图1、2、3、6中，在固定盘1和回转盘2上设有滑道，滑道内安装有多个钢球4。由此结构，是固定盘1和回转盘2之间的相对转动更为顺滑。

优选的方案如图1、6中，所述的固定盘1、回转盘2和轴固定环3采用沿中轴线对剖的结构，对剖的部件之间通过螺栓固定连接。由此结构，便于固定盘1、回转盘2和轴固定环3的安装和拆卸，以便于对现有设备进行改造，并能够快速的维修。

优选的方案如图5中，在各个回转电极202之间也通过回转盘绝缘隔断203隔开。由此结构，进一步提高绝缘性能，进一步优选的方案中，在各个导电滑道102和回转电极202之间设有多个交错的固定盘绝缘隔断103和回转盘绝缘隔断203以组成迷宫的结构，以进一步提高绝缘性能，并能在一定程度上防止导电液体的通过。

优选的方案如图5中，所述的回转电极202中，回转电刷2024与电极螺柱2021固定连接，电极螺柱2021与固定螺纹套筒2022的一端通过螺纹连接，固定螺纹套筒2022上设有通孔，电极螺柱2021的自由端设有内螺纹，紧固螺钉2023穿过通孔与电极螺柱2021连接；

固定螺纹套筒2022的另一端设有接线柱2025。由此结构，通过转动固定螺纹套筒2022能够补偿回转电刷2024的磨损，设置的紧固螺钉2023则能够锁定固定螺纹套筒2022的位置。接线柱2025的结构为现有技术中通用的，例如通孔和压紧螺钉的结构。接线柱2025的结构在图5中未详细示出。

本发明中的导电滑环整体由回转盘2、固定盘1和轴固定环3三部分组成，每部分均设计成对剖结构，安装时通过螺栓连接成完整盘面，回转盘2、固定盘1和轴固定环3均拥有公共回转轴线。

固定盘1安装在减速器8的箱体上，运行过程中其位置保持不变，是导电滑环的定子部分，用于接入电源线和数据线。两片回转盘外圈安装在固定盘1上，形成的圆形空腔用于容纳回转盘2，回转盘2在输出轴15，即曲柄轴的带动下做连续旋转，是导电滑环的转子部分，用于将电源和信号接出。

两块轴固定环3，通过半环连接螺栓302连成一体，夹紧在输出轴15上，同输出轴15一同等速旋转。两根回转传动杆7套入其凸耳301的两端，将输出轴15的回转运动传递给回转盘2。设置的弹簧，限制回转盘2的自由滑动，确保其与输出轴15同轴，同时提供一定柔性，方便安装和缓冲载荷。

为保证回转盘2匀速旋转，同时受力均匀，回转盘2与固定盘1的设计借鉴了滚动轴承的原理。在固定盘1与回转盘2上设置相对的滑道，滑道之间均匀布置若干滚珠，以保证固定盘1与回转盘2能精确同轴，同时运转平稳。

由于输出轴15旋转时会产生较大扭矩，故将轴固定环3和回转盘2设计成分离结构，通过回转传动杆7或延伸的凸耳301来传递动力。为避免应力集中导致回转传动杆7变形，同时防止回转盘2产生裂纹或发生断裂事故，回转盘2上设计了用于固定导杆的端面，端面两侧有肋板。由肋板将转矩传递给对称分布的加强筋，即传动桩204。考虑到盘面形状的特殊性，加强筋分为两类，一类与轴线垂直，隔开电刷接线桩104，一类与轴线呈60°倾斜，在盘面对称分布。固定盘1和回转盘2上分别对称布置了接线桩104或接线柱2025，用于将电源线和信号线接出。

使用时，将导电滑环的固定盘1通过固定安装杆106与减速器8的箱体固定连接，优选的在固定安装杆106上设有长圆孔，以调节固定盘1与输出轴15的轴线垂直。对剖的固定盘1结构通过半盘连接螺栓101连接为一体。然后通过润滑油脂将钢球4安装在固定盘1的滑道内，然后安装回转盘2，将回转盘2调平，确保回转盘2与固定盘1之间同轴，安装定位卡，定位卡在图中未示出，定位卡为悬臂结构，一端与固定盘1通过螺钉连接，另一端为自由端，位于回转盘2的上方以确保回转盘2不会脱出，并起到辅助调平的作用，优选的定位卡采用聚四氟乙烯材质以减少摩擦力。对剖的回转盘2之间通过回转半盘连接螺栓201连接。接着安装轴固定环3，对剖的轴固定环3之间通过半环连接螺栓302连接，在安装过程中，先定位凸耳301的位置，或者安装回转传动杆7和弹簧5、传动固定螺母6；然后将半环连接螺栓302预紧，利用轴固定环3压紧并进一步调平回转盘2，最后将半环连接螺栓302全部拧紧，将导线分别与接线桩104和接线柱2025连接，即完成了整个导电滑环的安装。动力电源和控制电信号能够从控制柜，传递到电机12，如图4中所示，主控制装置，例如PLC，根据曲柄9的角位置，驱动电机12旋转，丝杠11随之旋转，带动可调平衡块10往复运行，从而调节旋转过程中的曲柄9的质心，以使输出轴15的负载尽可能保持均衡。图4是为便于观察理解的示意图，并不是除导电滑环外各部件的实际安装位置。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种导电滑环，其特征是包括：

固定盘（1），固定盘（1）用于与固定部件连接，并与电输入连接；

回转盘（2），回转盘（2）可旋转的安装在固定盘（1）内，回转盘（2）与固定盘（1）之间导电连接，回转盘（2）与电输出连接；

轴固定环（3），轴固定环（3）用于与回转部件固定连接，轴固定环（3）与回转盘（2）连接；

在固定盘（1）设有内凹的腔体，回转盘（2）滑动的安装在腔体内；

在腔体的底面设有多个同心的导电滑道（102），各个导电滑道（102）之间由固定盘绝缘隔断（103）隔开，导电滑道（102）分别与接线桩（104）电连接；

在回转盘（2）相应地设有用于导电的回转电极（202），回转电极（202）上设有接线柱（2025）；

轴固定环（3）上设有至少一个凸耳（301），凸耳（301）与回转盘（2）上的传动桩（204）连接；

凸耳（301）与回转盘（2）上的传动桩（204）之间采用弹性连接；

所述的固定盘（1）、回转盘（2）和轴固定环（3）采用沿中轴线对剖的结构，对剖的部件之间通过螺栓固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种导电滑环，其特征是：在固定盘（1）的背面设有连接座板（105），连接座板（105）与固定安装杆（106）连接。

3.根据权利要求1所述的一种导电滑环，其特征是：轴固定环（3）上设有对称布置的至少两个凸耳（301），回转传动杆（7）穿过凸耳（301），回转传动杆（7）的两端穿过回转盘（2）上的两个传动桩（204），回转传动杆（7）的端头与传动固定螺母（6）连接，在凸耳（301）与传动桩（204）之间设有弹簧（5）。

4.根据权利要求1所述的一种导电滑环，其特征是：与凸耳（301）相对应的传动桩（204）为两个，凸耳（301）的自由端位于两个传动桩（204）之间。

5.根据权利要求1所述的一种导电滑环，其特征是：在固定盘（1）和回转盘（2）上设有滑道，滑道内安装有多个钢球（4）。

6.根据权利要求1所述的一种导电滑环，其特征是：所述的回转电极（202）中，回转电刷（2024）与电极螺柱（2021）固定连接，电极螺柱（2021）与固定螺纹套筒（2022）的一端通过螺纹连接，固定螺纹套筒（2022）上设有通孔，电极螺柱（2021）的自由端设有内螺纹，紧固螺钉（2023）穿过通孔与电极螺柱（2021）连接；

固定螺纹套筒（2022）的另一端设有接线柱（2025）。