CN202415042U

CN202415042U - 换挡设备

Info

Publication number: CN202415042U
Application number: CN 201120557078
Authority: CN
Inventors: 吴占阳; 龚钰晟; 吴富生; 汪淮斌; 裴宝仁
Original assignee: Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-27

Abstract

本实用新型提供了一种换挡设备，适用于海洋钻机绞车，包括：绞车滚筒；左减速箱和右减速箱，分别位于所述绞车滚筒的左侧和右侧；以及电机，驱动所述左减速箱和所述右减速箱以分别将动力传递给所述绞车滚筒。本实用新型的换档机构分别内置于上述左、右减速箱内，具有响应速度快、操作方便、可靠性佳等优点。

Description

换挡设备

技术领域

本实用新型涉及海上石油工程设备领域，尤其涉及一种适用于海洋钻机绞车的换挡设备。

背景技术

石油钻机绞车是钻机的核心部件，担负着起、下钻；正常钻进；下套管及处理解卡等井下事故等功能。

现有钻机绞车(海洋或陆上)都朝大功率发展，随着交流变频技术的发展，绞车的功率利用率大为提高。但是对于大功率绞车而言，由于受到交流变频电机恒功范围的限制，单速绞车还是很难充分利用电机功率，或者使绞车的提升速度受到限制，或者使绞车的提升能力受到限制。在这种情况下，双档(甚至更多档)绞车很好的解决这一问题。但是双档绞车目前的换档方式是：1、机械拨叉换档；2、气动换档。

对于机械拨叉换档，会带来如下缺点：结构复杂；安装、维修困难；操作不便(齿套啮合操作费时费力)；如果应用到两个减速箱上，很难实现档位互锁。

对于气动换档，一般采用气动离合器实现，有如下缺点：气动离合器结构复杂，摩擦片易磨损，维护不便；离合器体积，重量大，占用绞车整体空间；换档时间长(进气4～5秒，放气2～4秒)；气源稳定性差，给换档带来不可靠性。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型旨在提供一种新型的换档机构，利用技术成熟的液压湿式离合器，与绞车减速箱的空套齿轮组合成不同档位的换档机构，最终通过液控原理实现换档和档位互锁功能。

具体地，本实用新型提供了一种换挡设备，适用于海洋钻机绞车，可以包括：绞车滚筒；左减速箱和右减速箱，分别位于所述绞车滚筒的左侧和右侧；以及电机，驱动所述左减速箱和所述右减速箱以分别将动力传递给所述绞车滚筒。

根据本实用新型的一个较佳实施例，在上述的换挡设备中，所述电机是交流变频电机。

根据本实用新型的一个较佳实施例，在上述的换挡设备中，所述左减速箱或所述右减速箱具有低速档组件和高速档组件。

根据本实用新型的一个较佳实施例，在上述的换挡设备中，所述低速档组件进一步包括：第一斜齿轮；低速液压离合器，经由第一螺栓连接所述第一斜齿轮；以及第一轴，经由第一圆锥滚子轴承与所述第一斜齿轮相连接，其中，所述低速液压离合器经由第一平键与所述第一轴相连接。

根据本实用新型的一个较佳实施例，在上述的换挡设备中，所述低速液压离合器是液压湿式离合器。

根据本实用新型的一个较佳实施例，在上述的换挡设备中，所述高速档组件进一步包括：第二斜齿轮；高速液压离合器，经由第二螺栓连接所述第二斜齿轮；以及第二轴，经由第二圆锥滚子轴承与所述第二斜齿轮相连接，其中，所述高速液压离合器经由第二平键与所述第二轴相连接。

根据本实用新型的一个较佳实施例，在上述的换挡设备中，所述高速液压离合器是液压湿式离合器。

根据本实用新型的一个较佳实施例，在上述的换挡设备中，还包括：液压控制装置，连接并控制所述左减速箱和所述右减速箱中的低速和高速液压离合器。

综上，本实用新型的换档机构至少具有以下优点：

1.换档响应速度快(＜1s)；

2.可在司钻房远距离电液控制换档，操作方便，也可手动液压换档，增加可靠性；

3.液压离合器体积小，重量轻，并且可以内置于减速箱内部，从而节约绞车空间；

4.液压离合器工作时由于摩擦片不直接接触(中间为油膜)，可实现免维护；

5.容易实现档位互锁；

6.内置于左、右减速箱的换档机构可同时工作，也可一工作一停用，在工作状态下为设备维护提供方便。

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1示意性地示出了本实用新型的一个优选实施例的换挡设备的主要结构。

图2a和图2b分别示意性地示出了左右减速箱的内部结构和换档机构组成。

图3是换挡设备的电、液控制原理图。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。

本实用新型的换挡设备适用于海洋钻机绞车，其主要包括：绞车滚筒；左减速箱和右减速箱，分别位于所述绞车滚筒的左侧和右侧；以及电机，驱动所述左减速箱和所述右减速箱以分别将动力传递给所述绞车滚筒。

图1示意性地示出了本实用新型的一个优选实施例的换挡设备的主要结构。如图1所示，该换挡设备具有四台电机1、3、4、6分别驱动左、右减速箱2和5。该左、右减速箱2、5通过各自的换档机构和齿轮，将动力传递给绞车滚筒8，使滚筒8旋转。当需要停机和紧急刹车时由气动刹车7、9可以刹住滚筒，保证安全。较佳地，该实施例中的四台电机均选用交流变频电机。

图2a和图2b分别示意性地示出了左右减速箱的内部结构。

左减速箱或右减速箱具有低速档组件和高速档组件。低速档组件中至少可以包括：第一斜齿轮16；低速液压离合器20，经由第一螺栓连接所述第一斜齿轮；以及第一轴14，经由第一圆锥滚子轴承15与所述第一斜齿轮相连接，其中，所述低速液压离合器经由第一平键19与所述第一轴相连接。具体地，如图2a所示，在左减速箱2的低速档组件中，第一斜齿轮16和低速液压离合器20通过一高强度螺栓连接；该第一斜齿轮16通过第一圆锥滚子轴承15和第一轴14连接，第一斜齿轮16成为空套齿轮；低速液压离合器20通过第一平键19和第一轴14连接。相应地，如图2b所示，在右减速箱5的低速档组件中，第一斜齿轮32和低速液压离合器36通过高强度螺栓连接；该第一斜齿轮32通过第一圆锥滚子轴承31和第一轴30连接，第一斜齿轮32成为空套齿轮；低速液压离合器36通过第一平键35和第一轴30连接。

根据上述结构，在需要实现低速档时，左减速箱输入动力经斜齿轮10、11、12传给空套齿轮16。此时，低速液压湿式离合器20在液压力作用下摩擦盘啮合，通过第一平键19带动第一轴14，经斜齿轮13、17将动力输出。此时高速液压离合器25处于脱离状态不传递动力。类似地，右减速箱输入动力经斜齿轮26、27、28传给第一空套齿轮32。此时，低速液压离合器36在液压力作用下摩擦盘啮合，通过第一平键35带动第一轴30，经斜齿轮29、33将动力输出。此时，高速液压离合器41处于脱离状态不传递动力。

此外，高速档组件进一步包括：第二斜齿轮；高速液压离合器，经由第二螺栓连接所述第二斜齿轮；以及第二轴，经由第二圆锥滚子轴承与所述第二斜齿轮相连接，其中，所述高速液压离合器经由第二平键与所述第二轴相连接。较佳地，上述的低速液压离合器和高速液压离合器均采用液压湿式离合器。具体地，如图2a所示，在右减速箱2的高速档组件中，第二斜齿轮21和高速液压离合器25通过一高强度螺栓连接；该第二斜齿轮21通过第二圆锥滚子轴承23和第二轴22连接，该第二斜齿轮21成为空套齿轮；高速液压离合器25通过第二平键24和第二轴22连接。相应地，如图2b所示，在右减速箱5的高速档组件中，第二斜齿轮37和高速液压离合器41通过高强度螺栓连接；该第二斜齿轮37通过第二圆锥滚子轴承39和第二轴38连接，第二斜齿轮37成为空套齿轮；高速液压离合器41通过第二平键40和第二轴38连接。

根据上述结构，在需要实现高速档时，左减速箱输入动力经斜齿轮10、11带动第二轴22，经第二平键24传给高速液压湿式离合器25，在液压力作用下高速液压湿式离合器25摩擦盘啮合，将动力传给空套齿轮21，经斜齿轮18、13、17将动力输出。此时，低速液压离合器20处于脱离状态不传递动力。相应地，右减速箱输入动力经斜齿轮26、27带动轴38，经第二平键40传给高速液压湿式离合器41，在液压力作用下高速液压湿式离合器41摩擦盘啮合，将动力传给空套齿轮37，经斜齿轮34、29、33将动力输出。此时，低速液压离合器36处于脱离状态不传递动力。

此外，在需要实现空档时，左、右减速箱的高、低速液压离合器均处于脱离状态(即，离合器摩擦盘无啮合)。而，当要求两减速箱只有一个工作时，另一减速箱的高、低速离合器均处于脱离状态即实现单个减速箱的空档。

较佳地，本实用新型还可以实现档位互锁。例如，当只有一个减速箱工作时(另一减速箱挂空档)，高速液压离合器挂合时低速液压离合器脱离；低速液压离合器挂合时高速液压离合器脱离。当两个减速箱同时工作时，左、右减速箱的高速液压离合器挂合时，两减速箱的低速液压离合器必须处于脱离状态；左、右减速箱的低速液压离合器挂合时，两减速箱的高速液压离合器必须处于脱离状态。

在上述的换挡设备中，本实用新型可以进一步包括一液压控制装置来实现上述的换挡和互锁操作。该液压控制装置连接并控制所述左减速箱和所述右减速箱中的低速和高速液压离合器。图3是液压换档机构的控制原理图。其中，左减速箱2的左侧模块表示低速液压离合器，右侧模块表示高速液压离合器；且右减速箱5的左侧模块表示低速液压离合器，右侧模块表示高速液压离合器。

换档功能的实现：如图3所示，液压源从P口入，分别经三位四通电液阀301、302控制左、右减速箱内的液压离合器的离合。图中所示为三位四通电液阀301、302的中位，此时液压力无法作用于离合器，左右减速箱均处于空档位；当通过电控(或手动)使电液阀301、302处于上位时，左、右减速箱的低速端液压离合器挂合，绞车处于低速档位；当通过电控(或手动)使电液阀301、302处于下位时，左、右减速箱的高速端液压离合器挂合，绞车处于高速档位。

档位互锁功能的实现：如图3所示，当只有一个减速箱工作时，其高、低速档位互锁可通过三位四通电液阀301或302本身工位实现；当两个减速箱同时工作时，如果两个减速箱在低速档位工作，通过或门梭阀308控制常闭式二位二通阀305、310导通，分别将左、右减速箱的高速液压离合器卸压使离合器处于脱离状态，从而实现档位互锁；如果两个减速箱在高速档位工作，通过或门梭阀309控制常闭式二位二通阀306、311导通，分别将左、右减速箱的低速液压离合器卸压使离合器处于脱离状态，从而实现档位互锁。

左、右减速箱单独工作：如果左、右减速箱一个停用，一个工作，只需将停用的减速箱的三位四通电液换向阀301或302置于中位(空档)。

换档方便性及可靠性：如图3所示，钻机司钻在司钻房内可通过电气控制三位四通电液阀301、302，电磁先导，通过压力控制单元303的控制液压使三位四通电液阀换向从而远距离实现换档，方便操作。如果电控因故障失效，可以手动控制三位四通电液阀301、302实现换档，增加了操作的可靠性。

液压系统可靠性的实现：通过连接在每个液压离合器上的压力传感器307，可实时检测换档机构压力变化；同时蓄能器304保证液压稳定。

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。

Claims

1.一种换挡设备，适用于海洋钻机绞车，其特征在于，包括：

绞车滚筒；

左减速箱和右减速箱，分别位于所述绞车滚筒的左侧和右侧；以及

电机，驱动所述左减速箱和所述右减速箱以分别将动力传递给所述绞车滚筒。

2.如权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，所述电机是交流变频电机。

3.如权利要求1所述的换挡设备，其特征在于，所述左减速箱或所述右减速箱具有低速档组件和高速档组件。

4.如权利要求3所述的换挡设备，其特征在于，所述低速档组件进一步包括：

第一斜齿轮；

低速液压离合器，经由第一螺栓连接所述第一斜齿轮；以及

第一轴，经由第一圆锥滚子轴承与所述第一斜齿轮相连接，

其中，所述低速液压离合器经由第一平键与所述第一轴相连接。

5.如权利要求4所述的换挡设备，其特征在于，所述低速液压离合器是液压湿式离合器。

6.如权利要求4所述的换挡设备，其特征在于，所述高速档组件进一步包括：

第二斜齿轮；

高速液压离合器，经由第二螺栓连接所述第二斜齿轮；以及

第二轴，经由第二圆锥滚子轴承与所述第二斜齿轮相连接，

其中，所述高速液压离合器经由第二平键与所述第二轴相连接。

7.如权利要求6所述的换挡设备，其特征在于，所述高速液压离合器是液压湿式离合器。

8.如权利要求6所述的换挡设备，其特征在于，还包括：

液压控制装置，连接并控制所述左减速箱和所述右减速箱中的低速和高速液压离合器。