CN115899118A - 一种手自一体刹车装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手自一体刹车装置及方法，一种手自一体刹车装置包括手动刹车系统，其由依次连接的抽油机刹车手把、连接叉头、第一拉杆、调节杆、第二拉杆、第一伸缩筒和第三拉杆组成；自动刹车系统，其由依次连接的支撑底座、执行机构、推杆、刹车弹簧、弹簧拉杆、吸板、连接杆、电磁铁、电磁铁安装筒、第二伸缩筒和第四拉杆组成。本发明两套联动刹车机构及其操作方法，实现抽油机手自一体刹车；采用电磁锁定刹车位置，失电实现自动刹车，保证现场安全；采用弹簧作为刹车动力，可有效解决刹车片磨损造成自动刹车力不足问题，使自动刹车更安全；刹车连杆设计伸缩筒，手动刹车和自动刹车两套系统独立运行，互不干涉，灵活性高。

Description

一种手自一体刹车装置及方法

技术领域

本发明涉及一种石油开采用抽油机的刹车，尤其涉及一种手自一体刹车装置及方法。

背景技术

抽油机由于其结构合理、工作平稳、承载能力大、使用寿命长等优点在油田得到普遍的推广应用。目前使用的抽油机，刹车采用的是手动刹车方式，通过人工拉动刹车手把，经过连杆机构带动刹车片实现对刹车轮的抱死，从而完成抽油机的刹车。现场人员在操作过程中，存在停机后忘记刹车、远程停机或电网断电情况，此时井内负荷变化易导致抽油机平衡块运动，造成安全事故的发生。

申请号为201920560836.5的专利公开了一种抽油机自动刹车装置，包括抽油机底座，刹车底座通过固定底座与抽油机底座相连接，刹车底座上设有刹车控制柜；固定底座上设有手动刹车装置；刹车控制柜内设有隔板，隔板的上方设有电源模块和PLC控制器；隔板的下方设有伺服电机，伺服电机和电源模块分别与PLC控制器相连接；电动推杆的伸缩轴与伺服电机相连接，电动推杆的伸缩轴与拉杆组件的一端通过销轴相连接，拉杆组件的另一端与抽油机刹车曲柄相连接；所述的拉杆组件上开设有销孔。本实用新型采用电动推杆拉动拉杆实现自动刹车，需要采用手动刹车机构时，需要人工现场拆除自动刹车的连接部件，同时连接手动刹车机构，才能实现手动刹车。手动刹车和自动刹车不能实现一体化，且需要现场进行切换。

申请号为202020469943.X的专利，将自动推杆直接连接在手动刹车连杆上实现自动刹车。现有的抽油机刹车片是在弹簧力作用下使刹车片和刹车毂分离，松开刹车，由于弹簧的安装空间有限，弹簧恢复力较小。电动推杆两端均通过铰接连接连杆，在重心的作用下电动推杆易拉动连杆运动，电动推杆重量至少十几千克以上，弹簧力无法承受这么大的载荷，在抽油机运转时，将持续出现刹车片磨损现象，影响抽油机的正常运转。

因此，为提高抽油机刹车的安全可靠性，发明了一种手自一体刹车装置。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种手自一体刹车装置及方法。该装置在原有抽油机手动刹车的基础上加装一套自动刹车系统，可实现抽油机的手动和自动刹车。手动刹车功能不变，通过拉动刹车手把由人为控制刹车。自动刹车采用失电刹车的模式，当抽油机停机或电网断电时即可启动自动刹车，避免了因人发现不及时而产生的安全事故，弥补了手动刹车不及时的缺点。手动和自动刹车相对独立，可单独完成刹车功能，互不影响，并且相互弥补缺点，互为补充。

技术方案：一种手自一体刹车装置，包括：

手动刹车系统，其由依次连接的抽油机刹车手把、连接叉头、第一拉杆、调节杆、第二拉杆、第一伸缩筒和第三拉杆组成，

自动刹车系统，其由依次连接的支撑底座、执行机构、推杆、刹车弹簧、弹簧拉杆、吸板、连接杆、电磁铁、电磁铁安装筒、第二伸缩筒和第四拉杆组成。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：第一伸缩筒为圆环状，上下端设计有连接螺纹，上端配备有带通孔的压盖。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：第一伸缩筒与第二拉杆采用硬性连接，第一伸缩筒与第三拉杆采用滑套方式连接。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：第三拉杆具有阶梯台阶，台阶下部拉杆直径大于压盖通孔直径，小于伸缩筒内径，台阶上部拉杆直径小于压盖通孔直径。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：支撑底座固定在抽油机底座上。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：执行机构与支撑底座采用固定连接或铰接。更进一步，所述的铰接设置限位机构，避免执行机构大幅度摆动。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：执行机构为进行直线运动的执行部件，更优选为电动或液压执行部件。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：刹车弹簧为压缩弹簧，套装在弹簧拉杆上，弹簧拉杆上端伸入电磁铁安装筒内，并在顶端连接有吸板，吸板上行后可与通电的电磁铁吸合，吸板上连接有连接杆。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：电磁铁和电磁铁安装筒之间设有缓冲弹簧，可缓冲吸板吸合时的冲击力。

作为本发明中一种手自一体刹车装置的一种优选方案：第二伸缩筒的两端分别与连接杆和第四拉杆连接，第二伸缩筒的结构与作用与第一伸缩筒完全相同，第二伸缩筒和连接杆之间为硬性连接，当连接杆运动时可带动第二伸缩筒的运动，连接杆与第二伸缩筒连接端部的结构与第二拉杆的端部结构完全相同；第四拉杆与第二伸缩筒之间采用滑套方式连接，第四拉杆可在第二伸缩筒内运动，第四拉杆的结构与作用与第三拉杆完全相同。当抽油机正常运行时，第四拉杆处于第二伸缩筒的最上端。

利用上述手自一体刹车装置进行手自一体刹车的方法，包括手动刹车和自动刹车两种方法。

其中，所述手动刹车的方法包括以下步骤：

(1)当手动刹车时，通过拉动抽油机刹车手把，将拉力依次通过连接叉头、第一拉杆、调节杆、第二拉杆、第一伸缩筒、第三拉杆传递给拉杆凸轮，第二拉杆带动第一伸缩筒下行，由于第三拉杆处于第一伸缩筒的最上端，第一伸缩筒的下行将带动拉杆下行，从而带动拉杆凸轮完成刹车动作。

(2)当手动刹车释放时，随着抽油机刹车手把的释放，连接叉头、第一拉杆、调节杆、第二拉杆和第一伸缩筒上行至初始状态，第一伸缩筒的上行导致第三拉杆进入第一伸缩筒内，拉力消失，第三拉杆在刹车复位弹簧的作用下上行复位。

所述自动刹车的方法包括以下步骤：

(1)当抽油机停机或电网断电时，由于失电，电磁铁的磁力消失，其磁吸的吸板被释放，此时与吸板连接的弹簧拉杆在被压缩的刹车弹簧的弹性作用下开始下行，并且带动吸板、连接杆、第二伸缩筒共同下行，由于此时第四拉杆处于第二伸缩筒的最上端，第二伸缩筒的下行将带动拉杆下行，从而拉动拉杆凸轮，带动刹车片刹住刹车轮完成刹车动作。

(2)当自动刹车通电时，执行机构推动推杆由初始位置1上行，压缩刹车弹簧并将弹簧拉杆及吸板推送上行，吸板与电磁铁贴合时被电磁铁的电磁力磁吸锁定，此时推杆上行至位置2，之后推杆下行复位回到初始位置1，连接杆随着吸板上行至最大位移处，同时连接杆带动第二伸缩筒上行至最大位移处，此时第四拉杆在刹车复位弹簧的作用下上行复位。

有益效果：本发明公开的一种手自一体刹车装置及方法具有以下有益效果：

(1)发明两套联动刹车机构及其操作方法，实现抽油机手自一体刹车；

(2)采用电磁锁定刹车位置，失电实现自动刹车，保证现场安全；

(3)采用弹簧作为刹车动力，可有效解决刹车片磨损造成自动刹车力不足问题，使自动刹车更安全；

(4)刹车连杆设计伸缩筒，手动刹车和自动刹车两套系统独立运行，互不干涉，灵活性高。

附图说明

图1为本发明手自一体刹车装置结构示意图；

图2为本发明安装示意图；

图3为本发明手自一体刹车装置的伸缩筒结构示意图；

图4为本发明推杆运动位置的示意图；

其中：

1—抽油机刹车手把    2—连接叉头

3—第一拉杆          4—调节杆

5—第二拉杆          6—第一伸缩筒

7—第三拉杆          8—支撑底座

9—执行机构          10—推杆

11—刹车弹簧         12—弹簧拉杆

13—吸板             14—连接杆

15—电磁铁           16—电磁铁安装筒

17—第二伸缩筒       18—第四拉杆

19—拉杆凸轮         20—刹车片

21—刹车轮           22—刹车复位弹簧

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

如图1-4所示，本发明提供一种手自一体刹车装置，包括：

手动刹车系统，

手动刹车系统由依次连接的抽油机刹车手把1、连接叉头2、第一拉杆3、调节杆4、第二拉杆5、第一伸缩筒6和第三拉杆7组成。

自动刹车系统，

自动刹车系统由依次连接的支撑底座8、执行机构9、推杆10、刹车弹簧11、弹簧拉杆12、吸板13、连接杆14、电磁铁15、电磁铁安装筒16、第二伸缩筒17和第四拉杆18组成。

进一步，第一伸缩筒6为圆环状，上下端设计有连接螺纹，上端配备有带通孔的压盖。第一伸缩筒6与第二拉杆5采用硬性连接。当第二拉杆5运动时可带动第一伸缩筒6的运动。第一伸缩筒6与第三拉杆7采用滑套方式连接，第三拉杆7可在第一伸缩筒6内运动。当抽油机正常运行时，第三拉杆7处于第一伸缩筒6的最上端。

进一步，第三拉杆7具有阶梯台阶，台阶下部拉杆直径大于压盖通孔直径，小于伸缩筒内径，台阶上部拉杆直径小于压盖通孔直径，支撑底座8固定在抽油机底座上

进一步，执行机构9与支撑底座8采用固定连接或铰接。更进一步，所述的铰接设置限位机构，避免执行机构9大幅度摆动。执行机构9为进行直线运动的执行部件，优选为电动或液压执行部件，执行机构9的动作实现推杆10的上下运动。

进一步，刹车弹簧11为压缩弹簧，套装在弹簧拉杆12上，弹簧拉杆12上端伸入电磁铁16安装筒内，并在顶端连接有吸板13，吸板13上行后可与通电的电磁铁15吸合，吸板13上连接有连接杆14。

进一步，电磁铁15和电磁铁16安装筒之间设有缓冲弹簧，可缓冲吸板13吸合时的冲击力。

第二伸缩筒17的两端分别与连接杆14和第四拉杆18连接，第二伸缩筒17的结构与作用与第一伸缩筒6完全相同，第二伸缩筒17和连接杆14之间为硬性连接，当连接杆14运动时可带动第二伸缩筒17的运动，连接杆14与第二伸缩筒17连接端部的结构与第二拉杆5的端部结构完全相同；第四拉杆18与第二伸缩筒17之间采用滑套方式连接，第四拉杆18可在第二伸缩筒17内运动，第四拉杆18的结构与作用与第三拉杆7完全相同。当抽油机正常运行时，第四拉杆18处于第二伸缩筒17的最上端。

如图1-4所示，本发明提供一种手自一体刹车的方法，利用所述的手自一体刹车装置，包括手动刹车和自动刹车两种方法。

其中，所述手动刹车的方法包括以下步骤：

(1)当手动刹车时，通过拉动抽油机刹车手把1，将拉力依次通过连接叉头2、第一拉杆3、调节杆4、第二拉杆5、第一伸缩筒6、第三拉杆7传递给拉杆凸轮19，第二拉杆5带动第一伸缩筒6下行，由于第三拉杆7处于第一伸缩筒6的最上端，第一伸缩筒6的下行将带动第三拉杆7下行，从而带动拉杆凸轮19完成刹车动作。

(2)当手动刹车释放时，随着抽油机刹车手把1的释放，连接叉头2、第一拉杆3、调节杆4、第二拉杆5和第一伸缩筒6上行至初始状态，第一伸缩筒6的上行导致第三拉杆7进入第一伸缩筒6内，拉力消失，第三拉杆7在刹车复位弹簧22的作用下上行复位。

手动刹车启动时，拉杆凸轮19被带动而导致第四拉杆18下行，由于第四拉杆18处于第二伸缩筒17的最上端，此时第四拉杆18将下行运动进入第二伸缩筒17内，不会带动自动刹车系统的其他部件，从而保证手动刹车动作不影响自动刹车系统。第二伸缩筒17的长度大于第四拉杆18在第二伸缩筒17内运动的最大行程。

手动刹车动作完毕后，自动刹车依然可以继续动作。由于手动刹车的动作引起第四拉杆18下行运动进入第二伸缩筒17内，因此此时启动自动刹车后，先带动吸板13、连接杆14和第二伸缩筒17下行完成第四拉杆18在第二伸缩筒17内的行程后，才能将拉力传递给第四拉杆18，从而锁紧拉杆凸轮19，完成自动刹车操作。

所述自动刹车的方法包括以下步骤：

(1)当抽油机停机或电网断电时，由于失电，电磁铁15的磁力消失，其磁吸的吸板13被释放，此时与吸板13连接的弹簧拉杆12在被压缩的刹车弹簧11的弹性作用下开始下行，并且带动吸板13、连接杆14、第二伸缩筒17共同下行，由于此时第四拉杆18处于第二伸缩筒17的最上端，第二伸缩筒17的下行将带动第四拉杆18下行，从而拉动拉杆凸轮19，带动刹车片20刹住刹车轮21完成刹车动作。刹车弹簧11释放伸长后，确保其弹簧力大于最小刹车力。刹车弹簧11完成刹车后，刹车弹簧支撑板距离推杆10仍有一段距离，确保具有足够的刹车力。

(2)当自动刹车通电时，执行机构9推动推杆10由初始位置1(图4-(1))上行，压缩刹车弹簧11并将弹簧拉杆12及吸板13推送上行，吸板13与电磁铁15贴合时被电磁铁的电磁力磁吸锁定，此时推杆10上行至位置2(图4-(2))，之后推杆10下行复位回到初始位置1(图4-(3))，连接杆14随着吸板13上行至最大位移处，同时连接杆14带动第二伸缩筒17上行至最大位移处，此时第四拉杆18在刹车复位弹簧22的作用下上行复位，此时，第四拉杆18处于到第二伸缩筒17的最上端。

自动刹车启动时，拉杆凸轮19被带动而导致第三拉杆7下行，由于第三拉杆7处于第一伸缩筒6的最上端，此时第三拉杆7将下行运动进入第一伸缩筒6内，不会带动手动刹车系统的其他部件，从而保证自动刹车动作不影响手动刹车系统。第一伸缩筒6的长度大于第三拉杆7在第一伸缩筒6内运动的最大行程。

自动刹车动作完毕后，手动刹车依然可以继续动作。由于自动刹车的动作引起第三拉杆7下行运动进入第一伸缩筒6内，因此此时拉动刹车手把后，先带动连接叉头2、第一拉杆3、调节杆4、第二拉杆5和第一伸缩筒6下行完成第三拉杆7在第一伸缩筒6内的行程后，才能将拉力传递给第三拉杆7，从而锁紧拉杆凸轮19，完成手动刹车操作。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (18)

1.一种手自一体刹车装置，其特征在于，包括：

手动刹车系统，其由依次连接的抽油机刹车手把、连接叉头、第一拉杆、调节杆、第二拉杆、第一伸缩筒和第三拉杆组成，

自动刹车系统，其由依次连接的支撑底座、执行机构、推杆、刹车弹簧、弹簧拉杆、吸板、连接杆、电磁铁、电磁铁安装筒、第二伸缩筒和第四拉杆组成。

2.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的第一伸缩筒为圆环状，上下端设计有连接螺纹，上端配备有带通孔的压盖。

3.如权利要求1或2所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的第一伸缩筒与第二拉杆采用硬性连接，第一伸缩筒与第三拉杆采用滑套方式连接。

4.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的第三拉杆具有阶梯台阶，台阶下部拉杆直径大于压盖通孔直径，小于伸缩筒内径，台阶上部拉杆直径小于压盖通孔直径。

5.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的支撑底座固定在抽油机底座上。

6.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的执行机构与支撑底座采用固定连接或铰接。

7.如权利要求6所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的铰接设置限位机构，避免执行机构大幅度摆动。

8.如权利要求1或6所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的执行机构为进行直线运动的执行部件。

9.如权利要求8所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的执行机构为进行直线运动的电动或液压执行部件。

10.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的刹车弹簧为压缩弹簧，套装在弹簧拉杆上，弹簧拉杆上端伸入电磁铁安装筒内，并在顶端连接有吸板，吸板上行后可与通电的电磁铁吸合，吸板上连接有连接杆。

11.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的电磁铁和电磁铁安装筒之间设有缓冲弹簧，可缓冲吸板吸合时的冲击力。

12.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的第二伸缩筒为圆环状，上下端设计有连接螺纹，上端配备有带通孔的压盖。

13.如权利要求1所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的第二伸缩筒的两端分别与连接杆和第四拉杆连接。

14.如权利要求1或13所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的第二伸缩筒和连接杆之间为硬性连接，当连接杆运动时可带动第二伸缩筒的运动。

15.如权利要求1或13所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：所述的第四拉杆与第二伸缩筒之间采用滑套方式连接，第四拉杆可在第二伸缩筒内运动，当抽油机正常运行时，第四拉杆处于第二伸缩筒的最上端。

16.如权利要求1或2所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：第一伸缩筒的长度大于第三拉杆在第一伸缩筒内运动的最大行程。

17.如权利要求1或12所述的一种手自一体刹车装置，其特征在于：第二伸缩筒的长度大于第四拉杆在第二伸缩筒内运动的最大行程。

18.一种手自一体刹车方法，使用如权利要求1～17任意一项所述手自一体刹车装置，其特征在于，所述的方法包括：

手动刹车的方法，所述手动刹车的方法包括以下步骤：

(1)当手动刹车时，通过拉动抽油机刹车手把，将拉力依次通过连接叉头、第一拉杆、调节杆、第二拉杆、第一伸缩筒、第三拉杆传递给拉杆凸轮，第二拉杆带动第一伸缩筒下行，由于第三拉杆处于第一伸缩筒的最上端，第一伸缩筒的下行将带动拉杆下行，从而带动拉杆凸轮完成刹车动作；

(2)当手动刹车释放时，随着抽油机刹车手把的释放，连接叉头、第一拉杆、调节杆、第二拉杆和第一伸缩筒上行至初始状态，第一伸缩筒的上行导致第三拉杆进入第一伸缩筒内，拉力消失，第三拉杆在刹车复位弹簧的作用下上行复位；

自动刹车的方法，所述自动刹车的方法包括以下步骤：

(1)当抽油机停机或电网断电时，由于失电，电磁铁的磁力消失，其磁吸的吸板被释放，此时与吸板连接的弹簧拉杆在被压缩的刹车弹簧的弹性作用下开始下行，并且带动吸板、连接杆、第二伸缩筒共同下行，由于此时第四拉杆处于第二伸缩筒的最上端，第二伸缩筒的下行将带动拉杆下行，从而拉动拉杆凸轮，带动刹车片刹住刹车轮完成刹车动作；

(2)当自动刹车通电时，执行机构推动推杆由初始位置1上行，压缩刹车弹簧并将弹簧拉杆及吸板推送上行，吸板与电磁铁贴合时被电磁铁的电磁力磁吸锁定，此时推杆上行至位置2，之后推杆下行复位回到初始位置1，连接杆随着吸板上行至最大位移处，同时连接杆带动第二伸缩筒上行至最大位移处，此时第四拉杆在刹车复位弹簧的作用下上行复位。

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