CN203033949U - 一种高压钻杆电动驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压钻杆电动驱动装置，属于延迟焦化领域。它包括驱动机构、传动机构、密封装置，驱动机构给传动机构提供动力，传动机构的输出轴一端设置有密封装置，另一端与高压钻杆连接，输出轴沿轴线设有输出轴通孔，密封装置也具有密封装置通孔，密封装置通孔与输出轴通孔贯通，形成一段高压水流道，驱动机构由电动机提供动力，并将动力传递给传动机构；传动机构包括小齿轮、回转支撑、大齿轮、托盘，托盘固定在回转支撑上并与传动机构的输出轴固定连接，小齿轮由传动机构的传动轴带动旋转，小齿轮的旋转带动回转支撑上的大齿轮转动，再通过固定在回转支撑上的托盘带动传动机构的输出轴转动。优选地，回转支撑为回转轴承。本实用新型具有工作效率高、适应性强、自动化程度高、噪音低、环保节能的特点，主要用于优化延迟焦化水力除焦系统，提高系统工作效率、在线检修便利，降低噪音。

Description

一种高压钻杆电动驱动装置

技术领域

本实用新型属于延迟焦化水力除焦技术领域，具体涉及一种用于替代延迟焦化水力除焦系统中风动水龙头的设备装置。

背景技术

现有的延迟焦化水力除焦系统中，通常由风动水龙头上的风动马达提供动力驱动钻杆转动，通过高压钻杆传递扭矩给切焦器，同时，进入钻杆的高压水从切焦器喷出，实现风动水力除焦；目前高压水的压力通常为15～35MPa。该装置用风（压缩空气0.4～0.6 MPa）驱动，必须备有供风系统。由于风动马达功率一般只有3-4kW，机械效率低（65%）、质量不过关，再加上风里带水等原因腐蚀运动部件，除焦速度慢、风动马达故障率高，设备寿命短、维修费用大，严重影响生产。尤其北方炼油厂到了冬季问题尤为突出，可能造成停产。除了动力设备寿命短、噪音大、能耗高、速度无法调整等弊端外，由于设备处于高空中，检查处理故障极为不便，在线维修相当麻烦。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述不足之处而提供的一种电动驱动装置，具有寿命长、噪音小、可以调速、可在线维护、节能环保的一种或多种技术效果。

为了解决前述技术问题，达到上述技术效果，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种高压钻杆电动驱动装置，包括驱动机构、传动机构、密封装置，驱动机构给传动机构提供动力，传动机构的输出轴一端设置有密封装置，另一端与高压钻杆连接，输出轴沿轴线设有输出轴通孔，密封装置也具有密封装置通孔，密封装置通孔与输出轴通孔贯通，形成一段高压水流道，驱动机构由电动机提供动力，并将动力传递给传动机构；传动机构包括小齿轮、回转支撑、大齿轮、托盘，其中，托盘固定在回转支撑上并与传动机构的输出轴固定连接，小齿轮由传动机构的传动轴带动旋转，小齿轮的旋转带动回转支撑上的大齿轮转动，再通过固定在回转支撑上的托盘带动传动机构的输出轴转动。优选地，回转支撑为回转轴承。

优选地，密封装置为旋转密封装置，其具有外壳，该外壳不旋转，外壳之内依次设置有支撑环、密封环、压环、碟形弹簧，支撑环固定连接于外壳内，压环通过螺柱螺母固定连接于外壳，密封环夹设在支撑环和压环之间，且碟形弹簧位于螺母与压环之间；螺母压缩碟形弹簧，碟形弹簧压压环，压环压紧密封环，以对密封环预紧。

更优选地，密封环是一种截面为“V”形的软质环状物，当密封环上下受到预紧力的挤压时，“V”形会往外侧挤压变形，此时密封环的内圈会变小从而贴紧输出轴圆柱形外壁，外圈会变大从而贴紧外壳。

优选地，本实用新型的装置还包括壳体、检修平台，检修平台安装在壳体上，通过壳体将驱动机构、传动机构、密封装置、检修平台连接，密封装置的外壳与壳体连接不旋转。

进一步地，本实用新型的装置还还包括T形管和控制部分，T形管两端通过法兰与高压胶管联接，中间一端与输出轴联接，形成一段高压水流道，以便将高压水引入与输出轴联接的钻杆中；控制部分通过调节驱动机构中电动机的转速从而调节输出轴及钻杆的转速。

优选地，控制部分中含有变频器，通过电缆调节驱动机构中电动机的转速。

优选地，驱动机构由电动机和减速机组成，采用摆线针轮减速机减速的方式，能够正反向旋转。

进一步地，电动机为防爆电动机。

优选地，高压水的压力为15～35MPa。

本实用新型具有以下优势或特点：

由于采用电动机为动力源，设备工作时噪音≤86分贝，电机的机械效率为95%-98%，能耗降低，输出扭矩较同功率的风动马达提高30%；电动机的故障率比风动马达大为减少，降低设备维修频率，节约维护成本；同时进行结构改进，增加检修平台，提供便利维护条件。

本实用新型的装置能在焦炭塔水力除焦过程中为切焦器提供可以调整旋转速度的动力，配合切焦器、钻机绞车完成全套切焦工作。其工作效率高、适应性强（适应不同粘度、软硬的焦炭）、自动化程度高、噪音低、环保节能。

尤其是，由于密封环内圈与接触输出轴的外圈存在动密封（密封环静止，输出轴转动），在使用一段时间后，会有微量磨损，随着使用时间的推移，磨损量会加大。本实用新型通过采用自涨型密封的密封环，对密封环提前预紧之后，随着压力提高密封越来越紧，在一定范围内，可以弥补磨损量带来的轴向间隙，达到自动补偿的技术效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构组成示意图。

图2是本实用新型的旋转密封装置剖面视图。

图3是图2中圆圈部放大图。

图4是本实用新型的传动机构剖面视图。

具体实施方式

以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示。

本实用新型电动驱动装置包括驱动机构2、传动机构4、旋转密封装置5、壳体3，通过壳体3将驱动机构2、传动机构4、旋转密封装置5连接为一体，驱动机构2给传动机构4提供动力，传动机构4的输出轴14一端设置有旋转密封装置5，另一端与高压钻杆连接。优选地，采用螺纹形式将输出轴14与高压钻杆连为一体。

优选地，壳体3由上壳体19和下壳体18组成，便于铸造，可降低壳体加工难度。

优选地，电动驱动装置还设置有T形管1和控制部分6。T形管1两侧通过法兰与高压胶管联接，汇集到中间一端后与输出轴14（内部中空形式）联接，形成一段密封的高压水流道，保证将高压水引入与输出轴联接的钻杆中。控制部分6通过电缆调节驱动机构2中电动机的转速，最终达到调节输出轴14及钻杆转速的目的。

驱动机构2由电动机和减速机组成；优选地，电动机采用防爆电动机；更优选地，减速机为摆线针轮减速机，能正反向旋转。

优选地，减速机的输出轴与传动机构的输入轴连接；更优选地，减速机的输出轴直接作为传动机构的输入轴。具体地，传动机构4的结构为：小齿轮12由传动轴21带动旋转，小齿轮12的旋转带动回转支撑13上的大齿轮15转动，再通过固定在回转支撑13上的托盘16带动传动机构的输出轴14转动。优选地，回转支撑可为回转轴承。更优选地，托盘与输出轴14采用螺栓连接。

传动机构的输出轴14一端设置有旋转密封装置5。该旋转密封装置5具有通孔，该通孔与传动机构的输出轴14的通孔贯通，形成高压水通道。旋转密封装置5的具体结构如图2所示，其具有外壳，外壳之内依次设置有支撑环8、密封环9、压环10、碟形弹簧11，该外壳与壳体3连接不旋转，支撑环8固定连接于外壳内，压环10通过螺柱螺母固定连接于外壳，密封环9夹设在支撑环8和压环10之间，且碟形弹簧11设置在螺母与压环10之间。

密封环9属于自涨型密封，即随着压力提高密封越来越紧，需要对密封环提前预紧。密封环9夹设在支撑环8和压环10之间，压环10、支撑环8起到对密封环9成形的作用，压环10上设置螺柱螺母，在螺母与压环10之间设置碟形弹簧11，螺柱穿过碟形弹簧11中间，螺母压缩碟形弹簧11，碟形弹簧11压压环10，压环10压紧密封环9，起到对密封环9预紧的作用；由于传动机构的输出轴旋转摩擦磨损密封环9，在图2轴线方向产生微量间隙，被压缩的碟形弹簧11自动压紧压环10和密封环9，从而补偿密封环9由于磨损而产生的轴向位移。

优选地，支撑环8采用防锈防腐处理，从而大大提高使用寿命；更优选地，碟形弹簧11与高压水分离，减少锈蚀的机会，提高碟形弹簧11使用寿命。

优选地，密封环是一种截面为“V”形的软质环状物，当密封环上下受到预紧力的挤压时，“V”形会往外侧挤压变形，此时密封环的内圈会变小，外圈会变大，那么内圈会贴紧输出轴圆柱形外壁，外圈会贴紧外壳，当高压水沿箭头方向进入密封环时，由于压力的原因（高压水自“V”形上部进入），使得密封环更进一步变形，内外圈密封更好，压力越大，密封越紧。密封环内圈与输出轴圆柱形外壁存在动密封（密封环静止，输出轴转动），在使用一段时间后，会有微量磨损，随着使用时间的推移，磨损量会加大，由于碟簧的预紧，在一定范围内，可以弥补磨损量带来的轴向间隙，达到自动补偿的效果。可见，该种旋转密封装置大大提高了密封性能，可成为影响整体设备寿命的关键装置。密封环可为一个，优选如图所示为多个叠加在一起，通常为4～10件（根据设备使用的压力环境、动静密封来调整）。

传动机构的输出轴14另一端与高压钻杆连接，其旋转带动高压钻杆旋转。输出轴沿轴线设有通孔，形成高压水通道。图2与图4中向下的箭头表示高压水流向。

控制部分6包括移动电缆、变频器、控制柜。变频器通过电缆调节驱动机构2中电动机的转速，最终达到调节输出轴14及钻杆转速的目的。

此外，本实用新型装置设备增设了检修平台7，即更优选地，电动驱动装置旁边设置有检修平台7。此时，可通过壳体3将驱动机构2、传动机构4、旋转密封装置5、T形管1、检修平台7连接，即检修平台7安装在壳体3上，旋转密封装置5外壳连接在壳体3上不旋转，为设备在线检修维护提供必要的安全便利条件。在设备发生故障或需要正常维护时，可以在不拆除整台设备的条件下，进行维修和维护，如图1中，检修人员可以安全地站在检修平台7上，检修电动机、减速机，更换旋转密封装置5中的密封环9，对旋转运动部件添加润滑油（润滑脂），检查密封处有无渗漏等一系列维修保养工作。

本实用新型装置设备可优化延迟焦化水力除焦系统，提高系统工作效率、在线检修便利，降低噪音。

当正常工作时，将高压胶管与钻杆连成一条高压水通道，同时由自身携带的电动机带动钻杆旋转，由控制部分的变频器调整旋转速度，配合钻机绞车提升下降钻杆，完成对焦炭塔内的焦炭的清理工作。

在焦炭塔除焦时，由驱动机构2中电动机输出动力，经过减速机减速，传递给传动机构4中的小齿轮，再传递给回转支撑13上的大齿轮15，再通过固定在回转支撑13上的托盘16带动输出轴14、钻杆及切焦器转动，同时高压水通过高压胶管输送到T形管，再经过旋转密封装置5、输出轴14、钻杆流到切焦器进行切焦（将很大块的焦炭打碎）；工作过程中，控制部分6中的变频器可以对输入电动机电源的频率进行调整（8～50Hz），从而对电动机转速进行控制，达到控制切焦器转速的目的。

根据不同焦炭本身的属性（软硬、粘性、脆性）及使用场合（焦块的大小）要求，配合钻杆提升下降的速度、高压水的流量压力，生产出符合要求的成品块状焦炭；由此可以预先制定出详细的生产工艺方案，由计算机进行统一智能控制，排除人为因素的干扰，减少事故发生频率，也降低一线操作工人的强度。

由于采用电动机驱动，较原有以风动马达驱动有以下优点：高效率、低能耗（电动机效率为95%～98%，风动马达效率为65%～75%）；环保（正常工作4kw电动机噪音相对于4.4kw风动马达的要小50%～60%）；转速可调（电机转速可以通过变频器精确调整，达到计算机控制要求，风动马达则无法满足要求）。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压钻杆电动驱动装置，包括驱动机构（2）、传动机构（4）、密封装置（5），驱动机构（2）给传动机构（4）提供动力，传动机构（4）的输出轴（14）一端设置有密封装置（5），另一端与高压钻杆连接，输出轴（14）沿轴线设有输出轴通孔，密封装置（5）也具有密封装置通孔，密封装置通孔与输出轴通孔贯通，形成一段高压水流道，其特征在于：驱动机构（2）由电动机提供动力，并将动力传递给传动机构；传动机构（4）包括小齿轮（12）、回转支撑（13）、大齿轮（15）、托盘（16），其中，托盘（16）固定在回转支撑（13）上并与传动机构的输出轴（14）固定连接，小齿轮（12）由传动机构的传动轴（21）带动旋转，小齿轮（12）的旋转带动回转支撑（13）上的大齿轮（15）转动，再通过固定在回转支撑（13）上的托盘（16）带动传动机构的输出轴（14）转动。

2.根据权利要求1所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：所述密封装置（5）为旋转密封装置，其具有外壳，该外壳不旋转，外壳之内依次设置有支撑环（8）、密封环（9）、压环（10）、碟形弹簧（11），支撑环（8）固定连接于外壳内，压环（10）通过螺柱螺母固定连接于外壳，密封环（9）夹设在支撑环（8）和压环（10）之间，且碟形弹簧（11）位于螺母与压环（10）之间；螺母压缩碟形弹簧（11），碟形弹簧（11）压压环（10），压环（10）压紧密封环（9），以对密封环（9）预紧。

3.根据权利要求2所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：密封环（9）是一种截面为“V”形的软质环状物，当密封环上下受到预紧力的挤压时，“V”形会往外侧挤压变形，此时密封环的内圈会变小从而贴紧输出轴圆柱形外壁，外圈会变大从而贴紧外壳。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：还包括壳体（3）、检修平台（7），检修平台（7）安装在壳体（3）上，通过壳体（3）将驱动机构（2）、传动机构（4）、密封装置（5）、检修平台（7）连接，密封装置（5）的外壳与壳体（3）连接不旋转。

5.根据权利要求4所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：还包括T形管（1）和控制部分（6），T形管（1）两端通过法兰与高压胶管联接，中间一端与输出轴联接，形成一段高压水流道，以便将高压水引入与输出轴（14）联接的钻杆中；控制部分（6）通过调节驱动机构（2）中电动机的转速从而调节输出轴（14）及钻杆的转速。

6.根据权利要求5所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：所述的控制部分（6）中含有变频器，通过电缆连接调节驱动机构（2）中电动机的转速。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：驱动机构（2）由电动机和减速机组成，采用摆线针轮减速机减速的方式，能够正反向旋转。

8.根据权利要求7所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：电动机为防爆电动机。

9.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：回转支撑为回转轴承。

10.根据权利要求1或2或3或5或6或8所述的一种高压钻杆电动驱动装置，其特征在于：高压水的压力为15～35MPa。

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