CN201057257Y

CN201057257Y - 石油钻机用液力偶合器传动箱

Info

Publication number: CN201057257Y
Application number: CNU2006200944199U
Authority: CN
Inventors: 张宗峰; 杜广明
Original assignee: CNR Dalian Locomotive Research Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian Institute Co Ltd
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-05-07
Anticipated expiration: 2016-11-20

Abstract

一种石油钻机用液力偶合器传动箱，其偶合器为多角形偶合器，它由输入法兰(1)、输入轴(2)、泵轮(3)、涡轮(4)、旋转外壳(5)、皮带轮轴(6)、皮带轮过渡轴(7)、控制阀(8)、一级齿轮(9)、涡轮轴(10)、二级齿轮(11)、输出轴(12)和输出法兰(13)组成，偶合器传动箱的控制阀(8)是由弹簧(15)、阀芯(16)、阀套(17)、阀体(18)、刻度盘(19)、调节手柄(20)、风压口(21)、进油口(23)及出油口(24)组成，偶合器传动箱的涡轮(4)上装有挡油板(14)。由于其配置了调速平稳，可手动或风动转换控制、两个或两个以上并车运行的控制阀；涡轮上的挡油板，可提高偶合器的结构强度，在石油钻机主传动系统使用中，传动效率高，转速可方便调节，工作安全、可靠。

Description

石油钻机用液力偶合器传动箱

[技术领域]

本实用新型发明涉及一种与石油钻机主传动系统配套使用的液力偶合器传动箱，属于液力传动技术领域。

[背景技术]

与石油钻机主传动系统配套使用的液力传动装置，主要有液力变矩器和离合型液力偶合器两种。二者均具有隔振、减振、可空载起动的功能，但变矩器传动效率低；而离合型的偶合器，虽然能解决传动效率低的问题，却无法调速。石油钻机在油田的特殊工况下，要求其传动装置能实现一定的速度差，传动效率高。目前，在油田主传动系统动力机组中运用的偶合器传动箱，均无调速性能，无法满足石油钻机对传动装置的要求。特别是在与交流电动机进行配套时，问题尤为突出，根本无法满足使用。而与柴油机配套，输出转速的变化完全靠柴油机的调速系统，但在起井架过程中，输出转速仍然太快，油田使用者反映强烈，若靠柴油机调速，则柴油机要长期工作在低速工况下，工作状态恶化，燃油消耗率高，经济性能差。

[发明内容]

本实用新型发明的目的在于：为石油钻机主传动系统提供一种传动效率高，其调速性能可满足油田石油钻机负载(泥浆泵、绞车、转盘)特殊工况要求的、新型的石油钻机用液力偶合器传动箱。本发明的液力偶合器传动箱，在石油钻机主传动系统使用中，既具有液力偶合器传动效率高的优点，又可实现最大输出功率的调节，在每一级输出中，转速实现无级调节，调控方便、工作可靠、适于实用。

本实用新型发明的石油钻机用液力偶合器传动箱，其偶合器为多角形偶合器，它由输入法兰、输入轴、泵轮、涡轮、旋转外壳、皮带轮轴、皮带轮过渡轴、控制阀、一级齿轮、涡轮轴、二级齿轮、输出轴和输出法兰组成。本发明的液力偶合器传动箱控制阀是由弹簧、阀芯、阀套、阀体、刻度盘、调节手柄、风压口、进油口及出油口组成，偶合器传动箱的涡轮上装有挡油板。偶合器传动箱控制阀内弹簧、阀芯通过阀套装于阀体内，阀体上设有进油口和出油口，阀套上开有14～20个、面积S为3mm²～120mm²不同面积的油孔，其进油当量面积为0～1100mm²。调节手柄通过弹簧卡圈固定在阀体内。在偶合器传动箱内的涡轮挡油板通过螺栓固定于涡轮上，其外径为400mm～450mm，泵轮及涡轮的基本厚度为δ₁＝12mm～16mm，旋转外壳的基本厚度为δ₂＝20mm～30mm。

在本实用新型发明的石油钻机用液力偶合器传动箱，其偶合器为多角形偶合器，为实现在油田石油钻机负载(泥浆泵、绞车、转盘)特殊工况下，可进行无级调速的要求，在本发明中设计了相应的控制阀，通过控制阀对偶合器进口充油量调节，使其输出转速实现无级变速，从而保证偶合器传动箱既可在额定点实现高效率，又可在需要的工况下实现变速。控制阀安装在箱体上部，以方便调节和监控偶合器传动箱输出转速。控制阀由弹簧、阀芯、阀套、阀体、刻度盘、调节手柄、风压口、进油口及出油口组成。弹簧、阀芯通过阀套装于阀体内；阀体上设有进油口和出油口，它们分别与向偶合器供油的液压油泵出油口及偶合器泵轮的进油口相连；阀套上开有14～20个、面积S为3mm²～120mm²不同面积的油孔，其进油当量面积为0～1100mm²；阀芯在风压口进风压力和弹簧压力的平衡作用下，在阀套上移动，随着风压口风压变化，阀芯位移，开通或阻断阀套上不同的油孔，这时从阀体上出油口输出的油量将发生变化，亦即偶合器泵轮的进口充油量发生变化，通过对偶合器进口充油量进行调节控制，相应就调节了其泵轮的吸收功率和涡轮的输出功率，即调节了涡轮输出轴的转速，从而实现偶合器传动箱转速的无级调节。阀套上的油孔数量及直径的选择，是根据配套的石油钻机用液力偶合器传动箱功率和调速范围的不同，计算偶合器速比，满足偶合器进口充油量调节范围，选定进油当量孔径值，从而匹配计算设计选定的，并在阀套上配套布置。当需要手动调节偶合器传动箱的输出转速时，在保证风压口压力时，可以旋转调节手柄，这时调节功率的大小，通过相应的刻度盘显示；调节手柄通过弹簧卡圈固定在阀体内，可以绕轴线360度旋转，调节手柄的旋转，使固定在旋转轴上的偏心轴旋转，偏心轴可强迫阀芯移动，实现开通或阻断阀套上的油孔，对偶合器进油量进行调节控制，也就相应实现了偶合器传动箱功率、转速的调节。为适应石油钻机工况不同，本发明可方便的实现手动调速和风动调速的变换；同时，在本发明中，由于可以采用调节风压口进风压力，实现偶合器传动箱输出功率和转速调节，因而，当油田工作在石油钻机需要并车运用时，只要将各偶合器传动箱的进风口并连，用钻机上的手轮调压阀调节并连的各风压口的风压，即可方便实现两个或两个以上的多个偶合器传动箱并行控制、联动调节，达到相同的输出功率配置，从而使原动机功率分配均衡，方便运用。

在本发明中，偶合器传动箱的涡轮上装有挡油板，其外径根据偶合器循环圆的大小，可在400mm～450mm间选定。在涡轮上增设挡油板，可以使偶合器工作腔内的液压油流不经过大循环，而始终循环于小循环，这样在工作过程中液压油流不会在调速过程中发生液流大、小循环的循环跳跃现象，也不会产生共振现象，从而解决了多角形偶合器在调速的恶劣工况下，对其结构强度的苛刻要求，保证其工作安全可靠，适于实用。

在本发明中，经过有限元分析计算，为了满足偶合器的叶轮强度要求，偶合器泵轮和涡轮的基本厚度提高为δ₁＝12mm～16mm，旋转外壳的基本厚度为δ₂＝20mm～30mm，与现行的偶合器强度设计范围不同，使偶合器叶轮强度大大提高，以满足在油田复杂负载的工况下，对偶合器的强度要求。

本实用新型发明的“石油钻机用液力偶合器传动箱”在实用中，其积极的技术效果是：偶合器传动箱由于其配置了适于实用，又能方便进行手动或风动转换控制和两个或两个以上并车运行的控制阀，使其能实现在石油钻机主传动系统使用中，既具有液力偶合器传动效率高的优点，又可实现输出转速无级调节，调控方便；同时，在偶合器传动箱的涡轮上装有挡油板，保证了本发明的偶合器传动箱在石油钻机主传动系统配机使用时，偶合器结构强度能满足因为功率大、调速范围广等恶劣工况下对偶合器的要求，提高其工作的安全性和可靠性。对比现在油田动力机组中运用的单变矩器传动箱、离合型偶合器传动箱、机械齿轮传动箱具有效率高、可靠性高、调速灵活方便等特点，具有很好的社会和经济效益。

[附图说明]

图1本实用新型发明的“石油钻机用液力偶合器传动箱”的结构示意图

图2本实用新型发明的偶合器传动箱控制阀剖视图

图3本实用新型发明的偶合器传动箱控制阀俯视图

图4本实用新型发明的偶合器传动箱控制阀阀套剖视图

图5本实用新型发明的偶合器传动箱泵轮、涡轮及旋转外壳剖视图

附图中：(1)输入法兰；(2)输入轴；(3)泵轮；(4)涡轮；(5)旋转外壳；(6)皮带轮轴；(7)皮带轮过渡轴；(8)控制阀；(9)一级齿轮；(10)涡轮轴；(11)二级齿轮；(12)输出轴；(13)输出法兰；(14)挡油板；(15)弹簧；(16)阀芯；(17)阀套；(18)阀体；(19)刻度盘；(20)调节手柄；(21)风压口；(22)油孔；(23)进油口；(24)出油口。

[具体实施方式]

本实用新型发明的“石油钻机用液力偶合器传动箱”其具体实施例如附图1、2、3、4、5所示。液力偶合器传动箱，其偶合器为多角形偶合器，它由输入法兰(1)、输入轴(2)、泵轮(3)、涡轮(4)、旋转外壳(5)、皮带轮轴(6)、皮带轮过渡轴(7)、控制阀(8)、一级齿轮(9)、涡轮轴(10)、二级齿轮(11)、输出轴(12)和输出法兰(13)组成。本发明的液力偶合器传动箱控制阀(8)安装在箱体上部，以方便调控。控制阀(8)是由弹簧(15)、阀芯(16)、阀套(17)、阀体(18)、刻度盘(19)、调节手柄(20)、风压口(21)、进油口(23)及出油口(24)组成，偶合器传动箱的涡轮(4)上装有挡油板(14)。

偶合器传动箱控制阀(8)内弹簧(15)、阀芯(16)通过阀套(17)装于阀体(18)内；阀体(18)上设有进油口(23)和出油口(24)，其中进油口(23)与向偶合器供油的油泵出油口连接，出油口(24)与偶合器泵轮的进油口连接；在阀套(17)上开有14～20个、面积S为3mm²～120mm²不同面积的油孔(22)，其进油当量面积为0～1100mm²；风压口(21)与石油钻机上的风泵调压阀连接，在需要并车运行时，只须将各偶合器风压口(21)并连，由石油钻机上的风泵调压阀并连控制即可；调节手柄(20)通过弹簧卡圈固定在阀体(18)内，在保证风压口(21)压力时，可以旋转调节手柄(20)，这时调节功率的大小，通过的刻度盘(19)显示。

在偶合器传动箱内的涡轮(4)的挡油板(14)通过螺栓固定于涡轮(4)上，其外径为400mm～450mm，涡轮(4)通过螺栓固定于涡轮轴(10)上，旋转外壳(5)通过螺栓固定在泵轮(3)上，泵轮(3)通过螺栓固定在输入轴(2)上，泵轮(3)和涡轮(4)的基本厚度为δ₁＝12mm～16mm，旋转外壳(5)的基本厚度为δ₂＝20mm～30mm。

石油钻机用液力偶合器传动箱通过输入法兰(1)与石油钻机原动力机组(柴油机或电动机)连接，输入法兰(1)通过输入轴(2)带动偶合器泵轮(3)、涡轮(4)、旋转外壳(5)，一级齿轮(9)、涡轮轴(10)、二级齿轮(11)、输出轴(12)、输出法兰(13)与石油钻机输入法兰连接。当原动机组带动输入轴(2)转动时，泵轮(3)转动，这时只要通过控制阀(8)调节偶合器泵轮(3)、涡轮(4)的工作腔进口充油量，偶合器传动箱就将原动力机组输入功率，转换成石油钻机所需功率及转速输出；旋转外壳(5)、涡轮轴(10)经齿轮降速后，带动皮带轮轴(6)、皮带轮过渡轴(7)输出功率到其它辅助设备(如：冷却风扇)。当输入轴(2)转动时，旋转外壳(5)驱动皮带轮过渡轴(7)转动，皮带轮过渡轴(7)驱动皮带轮轴(6)转动，皮带轮轴(6)驱动散热器的冷却风扇。

综上所述，由于本发明的石油钻机用液力偶合器传动箱既具有液力偶合器传动效率高的优点，又可实现输出转速无级调节，调控方便；且结构强度能满足因为功率大、调速范围广等恶劣工况下对偶合器的要求，其工作的安全性和可靠性高，在石油钻机主传动系统中是很适于实用的。

Claims

1.一种石油钻机用液力偶合器传动箱，其偶合器为多角形偶合器，它由输入法兰(1)、输入轴(2)、泵轮(3)、涡轮(4)、旋转外壳(5)、皮带轮轴(6)、皮带轮过渡轴(7)、控制阀(8)、一级齿轮(9)、涡轮轴(10)、二级齿轮(11)、输出轴(12)和输出法兰(13)组成，其特征在于：偶合器传动箱的控制阀(8)是由弹簧(15)、阀芯(16)、阀套(17)、阀体(18)、刻度盘(19)、调节手柄(20)、风压口(21)、进油口(23)及出油口(24)组成，偶合器传动箱的涡轮(4)上装有挡油板(14)。

2.根据权利要求1所述的石油钻机用液力偶合器传动箱，其特征在于：偶合器传动箱控制阀(8)内弹簧(15)、阀芯(16)通过阀套(17)装于阀体(18)内，阀体(18)上设有进油口(23)和出油口(24)，阀套(17)上开有14～20个、面积S为3mm²～120mm²不同面积的油孔(22)，其进油当量面积为0～1100mm²。

3.根据权利要求1所述的石油钻机用液力偶合器传动箱，其特征在于：偶合器传动箱控制阀(8)内调节手柄(20)通过弹簧卡圈固定在阀体(18)内。

4.根据权利要求1所述的石油钻机用液力偶合器传动箱，其特征在于：多角形偶合器涡轮(4)的挡油板(14)通过螺栓固定于涡轮(4)上，其外径为400mm～450mm。

5.根据权利要求1所述的石油钻机用液力偶合器传动箱，其特征在于：多角形偶合器泵轮(3)、涡轮(4)的基本厚度为δ₁＝12mm～16mm，旋转外壳(5)的基本厚度为δ₂＝20mm～30mm。