CN214141347U - 可实现离合的修井机电动直驱绞车 - Google Patents

Abstract

一种可实现离合的修井机电动直驱绞车。本实用新型的绞车包括电机、滚筒、机架、滚筒轴、轴承、刹车组件，电机驱动绞车的滚筒轴旋转，绞车设置有刹车组件，电机为直驱电机；滚筒轴的一端与电机转子固定连接，另一端安装有离合器，离合器用于控制滚筒与滚筒轴的挂合或脱开；刹车组件为盘片式刹车，通过液缸的动作夹紧绞车滚筒的侧板，控制绞车旋转速度或刹车停止。其有益效果是，结构设计合理，充分利用管柱势能，管柱下放不需要电机拖动，大幅度降低耗能；通过离合器分离，电机转子不旋转，避免了电机反发电，无需配置电阻耗能元件，简化了整机配置；通过刹车控制管柱下放速度，灵活可靠，避免了电机失速，消除了安全隐患。

Description

可实现离合的修井机电动直驱绞车

技术领域

本实用新型涉及一种修井机电动直驱绞车，尤其是涉及一种可实现离合的修井机电动直驱绞车，属于石油钻探开发设备技术领域。

背景技术

修井机是油气田开采投产和恢复产能的主要石油装备，传统的柴油动力修井机能耗高、噪音大、效率低，作业中产生大量污染气体排放。网电修井机实现“以电代油”，利用洁净能源，节能降耗，噪音低，效率高，作业无污染排放，是传统修井机升级换代的重要途径。

目前，大多数电动修井机仍然沿袭传统的机械传动结构，即采用高速电机经齿轮箱、链条箱多级减速，驱动修井机绞车，提升或下放油井管柱。这种结构机械传动效率低，噪音大，能耗高。随着技术的不断发展进步，直驱电机技术日益成熟，在新能源汽车、工程机械领域得到越来越广泛的应用，石油修井机绞车采用直驱电机，取消冗长的传动链，大幅简化机械结构，提高传动效率，响应快、能耗低、噪音小，因此直驱电机绞车成为石油修井机的重要发展方向。

一种变频电机直驱绞车通过变频电机带动主滚筒旋转，主滚筒通过缠绕钢丝绳带动游动系统做提升或下放作业活动，通过电机的正反转改变主滚筒的旋转方向，带动游动系统上升和下降。有的石油钻机直驱绞车，虽然在电机和绞车滚筒之间增加了联轴器，但是在管柱下放时电机与绞车滚筒轴无法脱开，也需要电机反转下放管柱。上述两种形式的直驱绞车在技术上存在的主要不足是：在起升、下放两个阶段需要电机正反转输出动能，在下放阶段不能有效利用管柱提升所产生的势能，能耗高，导致施工作业成本高；下放管柱过程中，由于势能管柱对直驱电机产生反拖动，会发生电机失速、反发电等情况，为了防止反发电的发生，需要配置能耗设备，存在安全隐患，降低绞车工作的可靠性、安全性。

实用新型内容

为了克服现有修井机电动直驱绞车存在的上提下放管柱均需要电机提供动力导致的能耗高、施工作业成本高，为了防止反发电的发生，需要配置能耗设备，有安全隐患，降低绞车作业的可靠性、安全性的不足，本实用新型提供一种可实现离合的修井机电动直驱绞车。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可实现离合的修井机电动直驱绞车，包括电机、滚筒、机架、滚筒轴、轴承、刹车组件，电机驱动滚筒轴旋转，所述电机为直驱电机；所述滚筒轴的一端与电机转子固定连接，另一端安装有离合器，离合器用于控制滚筒与滚筒轴的接合或分离。

所述刹车组件为盘片式刹车，通过液缸的动作夹紧绞车滚筒的侧板，控制滚筒旋转速度或刹车停止。

进一步，所述离合器的支架体内孔与滚筒轴固定连接，离合器的内齿套与滚筒的侧板固定连接。

进一步，所述支架体的端盖一侧的齿轴上沿轴向依次安装有外齿盘、内齿盘、推盘，外齿盘与内齿套组成啮合副Ⅱ，内齿盘与齿轴组成啮合副Ⅰ；所述端盖内侧沿轴向设置有2个或2个以上复位弹簧推动外齿盘、内齿盘。

进一步，所述支架体的外侧固定安装有压缩盘，压缩盘与推盘径向之间的气囊工作腔室内安装有气囊。用于给所述气囊充放气的气路阀块固定安装在支架体的端部，气路阀块上安装有旋转密封。

所述离合器安装后的初始状态，外齿盘与内齿盘轴向之间有间隙。

随着气囊充气膨胀，压缩盘固定不动，气囊的膨胀力推动推盘、内齿盘、外齿盘向支架体的端盖方向轴向移动直至推盘、内齿盘、外齿盘依次压紧贴合，离合器接合。

当气囊释放气体收缩之后，在复位弹簧的作用下，外齿盘与内齿盘复位至轴向之间有间隙，离合器分离。

再进一步，所述外齿盘与内齿盘组成的摩擦副数量为1组或1组以上。

再进一步，所述2个或2个以上复位弹簧沿端盖圆周均布。

当修井机绞车向上提升管柱时，气囊充气膨胀，离合器的外齿盘与内齿盘贴紧接合，滚筒轴带动内齿盘、外齿盘、内齿套一起旋转，将电机的动力通过滚筒轴传递至滚筒。

当修井机绞车下放管柱时，电机停止转动，气囊中的气体排出，气囊收缩，复位弹簧推动外齿盘与内齿盘分离并复位，在管柱的势能作用下滚筒反转。

本实用新型的有益效果是，结构设计合理，充分利用管柱势能，管柱下放无需电机拖动，大幅度降低耗能，降低施工作业成本，通过离合器分离，电机转子不旋转，避免电机反发电，无需配置电阻耗能元件，简化了整机配置；通过刹车控制管柱下放速度，灵活可靠，避免电机失速，消除了安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型可实现离合的修井机电动直驱绞车的原理图。

图2是本实用新型可实现离合的修井机电动直驱绞车的结构示意图。

图中：1.电机，2.滚筒，3.机架，4.滚筒轴，5.离合器，6.轴承，7.刹车组件，8.液缸，9.电机转子，10.定子，11.旋转密封，12.气路阀块，13.压缩盘，14.气囊，15.推盘，16.内齿盘，17.外齿盘，18.内齿套，19.复位弹簧，20.支架体，21.啮合副Ⅰ，22.啮合副Ⅱ，23.侧板，24.端盖，25.齿轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。

参见附图1。本实用新型一种可实现离合的修井机电动直驱绞车，包括电机1、滚筒2、机架3、滚筒轴4、离合器5、轴承6、刹车组件7，电机1驱动绞车的滚筒轴4旋转，绞车设置有刹车组件7。所述刹车组件7为盘片式刹车，通过液缸8的动作夹紧绞车滚筒2的侧板23，控制滚筒2的旋转速度或刹车停止。

所述电机1为直驱电机，是驱动绞车的动力。滚筒轴4的一端与电机转子9固定连接。所述滚筒轴4的另一端安装有离合器5，离合器5用于控制滚筒2与滚筒轴4的接合或分离。

参见附图2。所述离合器5包括旋转密封11、气路阀块12、压缩盘13、气囊14、推盘15、内齿盘16、外齿盘17、内齿套18、复位弹簧19、支架体20，其中的支架体20是离合器5的主体。所述支架体20内孔与滚筒轴4固定连接，所述内齿套18与滚筒2的侧板23固定连接。

进一步，所述支架体20的端盖24一侧的齿轴25上沿轴向依次安装有外齿盘17、内齿盘16、推盘15，外齿盘17与内齿套18组成啮合副Ⅱ22，内齿盘16与齿轴25组成啮合副Ⅰ21。所述端盖24内侧沿轴向设置有2个或2个以上复位弹簧19推动外齿盘17、内齿盘16；优选的，所述2个或2个以上复位弹簧19沿端盖24圆周均布。

所述支架体20的外侧固定安装有压缩盘13，压缩盘13与推盘15径向之间的环形凹槽为气囊工作腔室，气囊(14)安装在气囊工作腔室内。

用于给所述气囊14充放气的气路阀块12固定安装在支架体20的端部，气路阀块12上安装有旋转密封11。

所述离合器5安装后的初始状态是，外齿盘17与内齿盘16轴向之间有间隙。

随着气囊14充气膨胀，压缩盘13固定不动，气囊14的膨胀力推动推盘15、内齿盘16、外齿盘17向支架体20的端盖24方向轴向移动，直至推盘,15、内齿盘16、外齿盘17依次压紧贴合，离合器5接合。

当气囊14释放气体之后收缩，在复位弹簧19的作用下，外齿盘17与内齿盘16复位至轴向之间有间隙(即离合器5安装后的初始状态)，离合器5分离。

所述外齿盘17与内齿盘16组成的摩擦副数量为1组或1组以上，内齿盘16采用强度高、摩擦系数大的耐磨材料压制而成，可以根据传递扭矩的大小采用多盘形式。优选的，外齿盘17与内齿盘16组成的摩擦副数量为2～3个。

应用本实用新型可实现离合的修井机电动直驱绞车施工作业如下：

修井机绞车向上提升管柱过程是，气囊14充气膨胀，致使离合器5的外齿盘17与内齿盘16贴紧接合，滚筒轴4带动内齿盘16、外齿盘17、内齿套18一起旋转，电机1的动力驱动滚筒轴4旋转并通过离合器5使得滚筒2旋转，钢丝绳缠绕到滚筒2上，完成管柱的向上提升。

修井机绞车下放管柱时，电1停止转动，气囊14中的气体排出，气囊14收缩，复位弹簧19推动外齿盘17与内齿盘16分离并复位，离合器5分离。在管柱的势能作用下滚筒2反转，释放钢丝绳，此时滚筒轴4和内齿盘16静止不动；在直驱电机定子10存在励磁电流的情况下，不会产生反发电。因管柱下放过程无需电机驱动，电动直驱绞车具有更好的节能效果。在管柱下放过程中，可以通过刹车组件7的液缸8夹紧或松开滚筒4的侧板23，控制绞车反转的速度，并最终实现刹车，完成一个修井管柱起下过程。

因此，当起升管柱时，离合器接合，直驱电机运转驱动绞车滚筒正转缠绕钢丝绳，将井下的管柱向上提升。当下放管柱时，利用管柱的势能，直驱电机无需运转，不消耗电能；在有励磁电流的情况下，电机不会反方向发电，不需要配置能耗设备，在节能的同时，简化了修井机的结构，使得电动修井机的节能效果得到有效提高。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。

Claims (6)

1.一种可实现离合的修井机电动直驱绞车，包括电机、滚筒、机架、滚筒轴、轴承、刹车组件，电机驱动滚筒轴旋转，其特征是：

所述电机为直驱电机；

所述滚筒轴的一端与电机转子固定连接，另一端安装有离合器，离合器用于控制滚筒与滚筒轴的接合或分离；

所述刹车组件为盘片式刹车，通过液缸的动作夹紧绞车滚筒的侧板，控制滚筒旋转速度或刹车停止。

2.根据权利要求1所述可实现离合的修井机电动直驱绞车，其特征是：所述离合器的支架体内孔与滚筒轴固定连接，离合器的内齿套与滚筒的侧板固定连接；

所述支架体的端盖一侧的齿轴上沿轴向依次安装有外齿盘、内齿盘、推盘，外齿盘与内齿套组成啮合副Ⅱ，内齿盘与齿轴组成啮合副Ⅰ；所述端盖内侧沿轴向设置有2个或2个以上复位弹簧推动外齿盘、内齿盘；

所述支架体的外侧固定安装有压缩盘，压缩盘与推盘径向之间的气囊工作腔室内安装有气囊；

用于给所述气囊充放气的气路阀块固定安装在支架体的端部，气路阀块上安装有旋转密封。

3.根据权利要求2所述可实现离合的修井机电动直驱绞车，其特征是：所述离合器安装后的初始状态，外齿盘与内齿盘轴向之间有间隙；

随着气囊充气膨胀，压缩盘固定不动，气囊的膨胀力推动推盘、内齿盘、外齿盘向支架体的端盖方向轴向移动直至推盘、内齿盘、外齿盘依次压紧贴合，离合器接合；

当气囊释放气体收缩之后，在复位弹簧的作用下，外齿盘与内齿盘复位至轴向之间有间隙，离合器分离。

4.根据权利要求3所述可实现离合的修井机电动直驱绞车，其特征是：所述外齿盘与内齿盘组成的摩擦副数量为1组或1组以上。

5.根据权利要求4所述可实现离合的修井机电动直驱绞车，其特征是：所述2个或2个以上复位弹簧沿端盖圆周均布。

6.根据权利要求2-5任一所述可实现离合的修井机电动直驱绞车，其特征是：

当修井机绞车向上提升管柱时，气囊充气膨胀，离合器的外齿盘与内齿盘贴紧接合，滚筒轴带动内齿盘、外齿盘、内齿套一起旋转，将电机的动力通过滚筒轴传递至滚筒；

当修井机绞车下放管柱时，电机停止转动，气囊中的气体排出，气囊收缩，复位弹簧推动外齿盘与内齿盘分离并复位，在管柱的势能作用下滚筒反转。

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