CN108457855B - 一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，包括齿轮箱，齿轮泵，制动阀组，进油管，回油管，所述的齿轮箱包括主轴，重力离合器，大齿轮，小齿轮，箱体，散热片，所述的重力离合器与主轴旋转配合并固定在大齿轮上；所述的大齿轮与小齿轮啮合传动；所述的齿轮泵与齿轮箱内的小齿轮轴固定连接；所述的齿轮泵与制动阀通过法兰连接；所述的进油管连接在齿轮泵与齿轮箱之间；所述的回油管连接在制动阀与齿轮箱之间；通过采用重力离合器与主轴和大齿轮的连接，以及齿轮泵和制动阀组与齿轮箱的连接，实现了螺杆泵停机时或卡泵时反转的自动制动，且制动稳定可靠，液压油过滤及时无堵塞，齿轮箱散热快的特点，很好地适应了螺杆泵快速反转释放能量的要求。

Description

一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置

技术领域

本发明涉及石油机械装备领域，具体地说是一种重力液压制动式螺杆地面驱动装置。

背景技术

在石油开采作业中，螺杆采油泵作为重要的采油设备被广泛应用，螺杆采油泵在停机时或螺杆泵被卡住时，贮存在抽油杆中的反向势能会瞬间释放，带动皮带轮等驱动装置高速反向转动，若不采取反向制动措施，持续反转极易造成传动装置的损坏、抽油杆柱脱扣或发生人身事故。目前常用的反向制动系统最初采用的是棘轮棘爪式反转装置，结构简单，安装方便，但是需要经常调整棘轮刹车摩擦面的压紧力，扭矩释放时需要人工操作，安全性低，后来采用液压制动刹车盘式反转装置，输出的液压油驱动摩擦块作用于刹车盘，释放反转势能，但是存在刹车盘易损坏、刹车易产生火花等缺点，后又去掉了刹车盘改为全液压制动式反转装置，但是未设置过滤系统，系统运行后溢流阀及阻尼易发生阻塞现象，制动时温度的升高也限制了其高扭矩工况使用。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，通过采用齿轮泵和制动阀的配合使用，实现了自动刹车，无需人工干预；系统增加过滤系统和齿轮箱体外增加散热片，提高了系统的运转效率，齿轮箱散热快不积热。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，包括齿轮箱，其特征在于，还括齿轮泵，制动阀组，进油管，回油管，所述的齿轮箱包括主轴，重力离合器，大齿轮，小齿轮，箱体，散热片，所述的重力离合器与主轴旋转配合并固定在大齿轮上；所述的大齿轮与小齿轮啮合传动；所述的小齿轮轴端固定在箱体上；所述的箱体外侧设置散热片；所述的齿轮泵与齿轮箱的小齿轮轴固定连接；所述的齿轮泵与制动阀组通过法兰连接；所述的进油管连接在齿轮泵与齿轮箱之间；所述的回油管连接在制动阀组与齿轮箱之间。

作为优化，所述的重力离合器包括棘轮，棘爪，棘轮座，滚珠轴承，棘爪固定座，棘爪轴，减震块，挡块，定位套，所述的棘爪与棘轮槽配合连接；所述的滚珠轴承外圈与棘轮座内圈配合连接，内圈与主轴配合连接；所述的棘轮座与大齿轮固定连接，所述的棘轮座内圈与滚珠轴承配合连接；所述的棘轮固定在棘轮座上端面；所述的棘爪固定座与主轴通过键连接；所述的棘爪通过棘爪轴固定在棘爪固定座上；所述的减震块固定在棘爪爪子外弧形凹槽处；所述的挡块通过螺钉固定在棘爪固定座上端面并压紧棘爪安装；所述的定位套与主轴配合连接并固定在棘爪固定座的上端面上。

作为优化，所述的棘轮座固定在大齿轮轮毂上。

作为优化，所述的减震块为弹性减震块。

作为优化，所述的定位套包括两半定位套，两半定位套之间通过螺栓连接。

作为优化，所述的棘爪固定座为方形结构，包括底板，中心固定板，侧边固定板，所述的中心固定板为方形结构，中心固定板与底板中心开设与主轴相配合的通孔；侧边固定板分别固定在底板的两侧边，侧边固定板一端上表面设置螺纹孔，在中心固定板相对应的位置上表面开设螺纹孔，两螺纹孔位置与挡块上开设的两孔相对应；侧边固定板外侧面上开设通孔，并与中心固定板侧面开设的孔相对应。

作为优化，所述的挡块呈对角线布置在棘爪固定座上。

作为优化，所述的齿轮泵设置在齿轮箱体的底面，包括齿轮泵本体，输入轴，进油口，出油口，所述的齿轮泵输入轴与齿轮箱的小齿轮轴键连接，所述的齿轮泵的进油口与进油管相连接；所述的齿轮泵的出油口与制动阀组的进油口相连接。

作为优化，所述的制动阀组包括制动阀本体，阀组过滤器，弯管接头，进油口，大堵头，阻尼件，小堵头，溢流阀，测压接头，所述的弯管接头固定在制动阀本体上端面，与齿轮箱上的回油管相连接；所述的进油口、大堵头和阻尼件固定在制动阀泵体的侧面，所述大堵头堵在阻尼件外侧，所述的进油口与齿轮泵的出油口通过法兰连接；所述的测压接头设置在制动阀本体的前端面；所述的制动阀本体另一侧面与阀组过滤器相连接；所述的制动阀本体下端面设置有小堵头和溢流阀。

作为优化，所述的阻尼件内孔设置为3mm。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，通过采用重力离合器与主轴和大齿轮的连接，以及齿轮泵和制动阀组与齿轮箱的连接，实现了螺杆泵停机时或卡泵时反转的自动制动，且制动稳定可靠，液压油过滤及时无堵塞，齿轮箱散热快的特点，很好地适应了螺杆泵快速反转释放能量的要求。

附图说明

图1为本发明整体示意图；

图2为本发明齿轮相剖面图；

图3为本发明重力离合器分体图；

图4为本发明制动阀组示意图；

其中，1齿轮箱，2制动阀组，3齿轮泵，4进油管，5回油管，101主轴，102重力离合器，103大齿轮，104小齿轮，105箱体，106散热片,1021棘轮，1022棘爪，1023棘轮座，1024滚珠轴承，1025棘爪固定座，1026棘爪轴，1027减震块，1028挡块，1029定位套，201制动阀本体，202阀组过滤器，203弯管接头，204进油口，205大堵头，206阻尼件，208小堵头，209溢流阀，207测压接头。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的。技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-4 所示，一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，包括齿轮箱1，齿轮泵3，制动阀组2，所述的齿轮箱1包括主轴101，重力离合器102，大齿轮103，小齿轮104，箱体105，散热片106；所述的重力离合器102与主轴101旋转配合并固定在大齿轮103上，重力离合器102的旋转与大齿轮103同步；所述的大齿轮103与小齿轮104啮合传动；所述的箱体105外侧设置散热片106，散热率得到明显提高，适应了螺杆泵快速反转释放能量的要求；所述的齿轮泵3与齿轮箱1内的小齿轮104固定连接，小齿轮的转动带动齿轮泵3的转动；所述的小齿轮104轴端固定在箱体上；所述的齿轮泵3与齿轮箱1还有管连接；所述的齿轮泵3与制动阀组2通过法兰连接，齿轮泵3从齿轮箱1内吸取液压油，制动阀组2从齿轮泵3中吸入液压油，经过能量释放和过滤后液压油依次返回齿轮泵3和齿轮箱1。

实施方式一，所述的重力离合器102包括棘轮1021，棘爪1022，棘轮座1023，滚珠轴承1024，棘爪固定座1025，棘爪轴1026，减震块1027，挡块1028，定位套1029；所述的棘轮1021与棘爪1022配合连接，由于齿轮箱的安装方向，棘爪1022是在自身重力的作用下落在棘轮1021上的，在主轴101正转时，棘爪爪子朝向与主轴运动方向相反，棘爪在棘轮上拖动，主轴发转时，棘爪通过重力扣在棘轮上，带动棘轮转动，进而带动大齿轮转动；所述的滚珠轴承1024外圈与棘轮座1023内圈配合连接，内圈与主轴101配合连接；所述的棘轮1021固定在棘轮座1023上端面；所述的棘轮座1023与大齿轮103固定连接，棘轮1021的转动带动棘轮座1023转到进而带动大齿轮103转动；棘轮座1023内圈与主轴101配合连接；所述的棘爪固定座1025与主轴101通过键连接；所述的棘爪1022通过棘爪轴1026固定在棘爪固定座1025上；所述的减震块1027固定在棘爪1022前端爪子外弧形凹槽处，减震块固定在与棘轮接触和碰撞的地方；所述的挡块1028固定在棘爪固定座1025上端面并压紧棘爪1022安装，限制棘爪1022的活动范围；所述的定位套1029与主轴101配合连接并固定在棘爪固定座1025的上端面上，定位套1029起到固定定位重力离合器102的作用。

作为本实施方式的进一步优化，所述的棘轮座1023固定在大齿轮103轮毂上，节省空间和减轻大齿轮的重量。

作为本实施方式的进一步优化，所述的减震块1027为弹性减震块，弹性阻尼减震块减轻棘爪与棘轮相碰时的弹力冲击和减轻噪声。

作为本实施方式的进一步优化，所述的棘爪1022爪子下端外弧形面上开设一半圆形凹槽，所述的凹槽内固定减震块1027，减震块固定在与棘轮接触和碰撞的地方。

作为本实施方式的进一步优化，所述的定位套1029包括两半定位套，两半定位套之间通过螺栓连接，设置为两半，方便固定和连接。

作为本实施方式的进一步优化，所述的棘爪固定座1025为方形结构，包括底板10251，中心固定板10252，侧边固定板10253，所述的中心固定板10252为方形结构，中心固定板10252与底板10251中心开设与主轴101相配合的通孔，主轴101通过通孔；侧边固定板10253分别固定在底板10251的两侧边，侧边固定板上表面一端设置螺纹孔，与侧板固定板相对应的中心固定板上开设螺纹孔，挡块上开设对应的螺纹孔，通过螺钉与棘爪固定座连接；侧边固定板10253外侧面上开设通孔并与中心固定板10252侧面开设的通孔相对应，在此处棘轴1026依次穿过侧边固定板10253通孔、棘爪1022通孔和中心固定板10252通孔。

作为本实施方式的进一步优化，所述的挡块1028呈对角线布置在棘爪固定座1025上。

实施方式二，所述的齿轮泵3设置在齿轮箱体105的底面，包括齿轮泵本体301，输入轴304，进油口302，出油口303，所述的齿轮泵输入轴304与齿轮箱的小齿轮104轴键连接，小齿轮104的转动带动齿轮泵3的转动；所述的齿轮泵的进油口302与进油管4相连接；所述的齿轮泵的出油口303与制动阀组2的进油口204通过法兰相连接。

实施方式三，所述的制动阀组2包括制动阀本体201，阀组过滤器202，弯管接头203，进油口204，大堵头205，阻尼件206，小堵头208，溢流阀209，测压接头207，所述的弯管接头203为90度弯管，固定在制动阀本体201上端面，与齿轮箱上的回油管5相连接；所述的进油口204、大堵头205和阻尼件206固定在制动阀本体201的侧面，所述大堵头205堵在阻尼件206外侧，设置阻尼件来限定制动阀内液压油的流量和压力，阻尼件内孔设置为3mm,此时的液压油流量及压力最佳；所述的进油口204与齿轮泵3的出油口303通过法兰相连接；所述的测压接头207设置在制动阀本体201的前端面，可接压力表检测制动阀体内的压力；所述的制动阀本体201另一侧面与阀组过滤器202相连接，液压油进入到过滤器后经过过滤返回到制动阀体内；所述的制动阀本体201下端面设置有小堵头208和溢流阀209，溢流阀为防止当制动阀组内的压力过高时适当的释放制动阀组内的液压油。由于进油管4连接齿轮箱1与齿轮泵3相连接，齿轮泵3从齿轮箱1内吸入液压油，后通过出油口303进入制动阀组，在制动阀组内经过能量释放和过滤后，经过回油管5回到齿轮箱内。

由于齿轮箱体竖直固定在井口架上，即齿轮箱主轴伸出端朝上，进行采油作业时，主轴101正转，重力离合器102中的棘爪1022仅仅划过棘轮11021，产生摩擦，重力离合器102与主轴101处于分离状态，大齿轮103和小齿轮104不旋转，齿轮泵3不工作。

当采油过程中停机时，主轴101发生反转，重力离合器102中的棘爪1022在自身重力作用下，卡到棘轮1021的槽中，带动大齿轮103和小齿轮104转动，进而带动齿轮泵3工作，通过进油管4从齿轮箱105中吸油，经过制动阀组2释能并过滤后通过回油管5将液压油返回齿轮箱1。由于制动阀组2中阻尼件206的存在，油的流量发生改变，使得液压油受到挤压，分子势能增大，压力增大，地面驱动装置反转的动能转化为液压油的势能增加，同时排出的液压油逐步释放势能，实现反转的自动制动和逐步停止，制动稳定可靠，且噪音小。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，包括齿轮箱，其特征在于，还括齿轮泵，制动阀组，进油管，回油管，所述的齿轮箱包括主轴，重力离合器，大齿轮，小齿轮，箱体，散热片，所述的重力离合器与主轴旋转配合并固定在大齿轮上；所述的大齿轮与小齿轮啮合传动；所述的小齿轮轴端固定在箱体上；所述的箱体外侧设置散热片；所述的齿轮泵与齿轮箱的小齿轮轴固定连接；所述的齿轮泵与制动阀组通过法兰连接；所述的进油管连接在齿轮泵与齿轮箱之间；所述的回油管连接在制动阀组与齿轮箱之间；

所述的重力离合器包括棘轮，棘爪，棘轮座，滚珠轴承，棘爪固定座，棘爪轴，减震块，挡块，定位套，所述的棘爪与棘轮槽配合连接；所述的滚珠轴承外圈与棘轮座内圈配合连接，内圈与主轴配合连接；所述的棘轮座与大齿轮固定连接，所述的棘轮座内圈与滚珠轴承配合连接；所述的棘轮固定在棘轮座上端面；所述的棘爪固定座与主轴通过键连接；所述的棘爪通过棘爪轴固定在棘爪固定座上；所述的减震块固定在棘爪爪子外弧形凹槽处；所述的挡块通过螺钉固定在棘爪固定座上端面并压紧棘爪安装；所述的定位套与主轴配合连接并固定在棘爪固定座的上端面上；

所述的齿轮泵设置在齿轮箱体的底面，包括齿轮泵本体，输入轴，进油口，出油口，所述的齿轮泵输入轴与齿轮箱的小齿轮轴键连接，所述的齿轮泵的进油口与进油管相连接；所述的齿轮泵的出油口与制动阀组的进油口相连接；

所述的制动阀组包括制动阀本体，阀组过滤器，弯管接头，进油口，大堵头，阻尼件，小堵头，溢流阀，测压接头，所述的弯管接头固定在制动阀本体上端面，与齿轮箱上的回油管相连接；所述的进油口、大堵头和阻尼件固定在制动阀泵体的侧面，所述大堵头堵在阻尼件外侧，所述的进油口与齿轮泵的出油口通过法兰连接；所述的测压接头设置在制动阀本体的前端面；所述的制动阀本体另一侧面与阀组过滤器相连接；所述的制动阀本体下端面设置有小堵头和溢流阀。

2.根据权利要求1所述的一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，其特征在于：所述的棘轮座固定在大齿轮轮毂上。

3.根据权利要求1所述的一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，其特征在于：所述的减震块为弹性减震块。

4.根据权利要求1所述的一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，其特征在于：所述的定位套包括两半定位套，两半定位套之间通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，其特征在于：所述的棘爪固定座为方形结构，包括底板，中心固定板，侧边固定板，所述的中心固定板为方形结构，中心固定板与底板中心开设与主轴相配合的通孔；侧边固定板分别固定在底板的两侧边，侧边固定板一端上表面设置螺纹孔，在中心固定板相对应的位置上表面开设螺纹孔，两螺纹孔位置与挡块上开设的两孔相对应；侧边固定板外侧面上开设通孔，并与中心固定板侧面开设的孔相对应。

6.根据权利要求1所述的一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，其特征在于：所述的挡块呈对角线布置在棘爪固定座上。

7.根据权利要求1所述的一种重力液压制动式螺杆泵地面驱动装置，其特征在于：所述的阻尼件内孔设置为3mm。