CN215171726U - 偏心液压制动装置及地面驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制动装置，尤其是偏心液压制动装置及地面驱动装置。偏心液压制动装置，包括单向楔块超越离合器和液压油，还包括：偏心箱体，偏心箱体的内部偏心设有圆柱形的制动腔，单向楔块超越离合器转动安装在制动腔内，且与偏心箱体同轴线；阻尼盘，阻尼盘固定在单向楔块超越离合器上，阻尼盘上设有不少于两个的阻尼槽；弹簧，弹簧活动安装在阻尼槽内；及阻尼板，阻尼板活动插在阻尼槽内，且压在弹簧上，阻尼板的端部通过弹簧滑动压在制动腔的内圆面上；液压油设置在制动腔与阻尼盘之间。该偏心液压制动装置采用阻尼板与偏心的制动腔形成多个制动腔室产生液力制动，产生的制动力矩大、能够在多种环境下使用、安全性高。

Description

偏心液压制动装置及地面驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种制动装置，尤其是偏心液压制动装置及地面驱动装置。

背景技术

随着油田人工举升技术的不断发展，采用井下螺杆泵举升采油技术在油田生产中逐步得到了广泛应用，地面驱动装置是井下螺杆泵举升采油系统提供旋转驱动力的主要设备，地面驱动装置的安全就显得尤为重要。特别是当地面驱动装置遇到螺杆泵(停电)停机、发生泵卡时，由于螺杆泵转子受杆柱弹性变形产生反转能量和油管和集输管线内流体与油套管环空内流体压差，共同作用下产生快速反转扭矩，杆柱越长扭转力矩越大、管柱越长压差越大、持续反转时间越长，直至所有能量释放结束为止。抽油杆柱的高速反转容易带来抽油杆断裂、地面驱动装置传动系统零部件损坏、零部件飞出伤人等，危及现场人员的人身安全和设备安全的风险，为油田日常生产过程中埋下严重的安全隐患。目前现有的地面驱动装置中主要有以下几种：

侧驱式螺杆泵地面驱动装置，主要是采用电机偏置，通过皮带轮大小形成一定的变速比，其防反转刹车系统通常采用的摩擦式、棘轮棘爪机械方式，液压碟刹方式，水力刹车方式(中国专利：CN20406032U)。摩擦式反转刹车系统，主要采用毂式制动方式，主要依靠现场操作人员靠近人工调节释放反转扭矩，无法实现自动控制；棘轮棘爪机械反转刹车方式，这种方式缺点是不能实现自动释放反转扭矩，也需要现场操作人员靠近人工调节释放反转扭矩，且在运转时产生较大噪声和由于制动载荷冲击大棘轮棘爪碰撞而容易产生火花不能适用于易燃易爆的工作环境；液压碟刹反转刹车方式，可以实现自动释放扭矩，缺点是长期极寒极热的工作环境下工作容易出现油管老化泄露、在释放反转扭矩时，金属卡钳夹紧制动盘时产生高温制动失效，甚至产生高温、火花等问题。

水力刹车方式(中国专利：CN20406032U)驱动电机采用齿轮传动方式，再利用叶片和导壳的摩檫力、叶片和液体在反转扭矩的作用下产生离心力，通过产生阻力制动的原理，可以实现自动释放扭矩和在易燃气体环境下工作，缺点是需要额外得到散热设施和受叶片等结构设计产生流体漏失严重、反转扭矩不足、不高不低的反转扭矩等因素影响，导致反转制动力矩不足，在一些中等速度范围为下制动力不足，无法控制反转速度，在一定的范围内仍存在反转控制失效的安全风险。

永磁直驱式地面驱动装置，主要是通过变频器调整永磁电机转速实现驱动的方式，对于电磁刹车是利用停泵管柱流体回落和光杆本身存在未释放的扭力，致光杆反转带动电机转子旋转，相对于电机定子产生电流，供电给电阻刹车模块阻止电机主轴旋转，实现刹停光杆，当停止旋转电磁阻力消失后，重复供电给电阻刹车模块阻止电机主轴旋转，不断重复上述动作，直至光杆扭力消失，达到缓慢释放的刹车目的。主要缺点:采用永磁电机不经济，刹车扭矩小，常发生控制不稳定，容易由于刹不住等现象，易导致安全事故的发生。

以上几种螺杆泵地面驱动装置，存在受不同的使用环境影响，现场操作人身安全、设备安全风险。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种能够在多种环境下使用、安全性高、成本低的偏心液压制动装置，具体技术方案为：

偏心液压制动装置，包括单向楔块超越离合器和液压油，还包括：偏心箱体，所述偏心箱体的内部偏心设有圆柱形的制动腔，所述单向楔块超越离合器转动安装在所述制动腔内，且与所述偏心箱体同轴线；阻尼盘，所述阻尼盘固定在所述单向楔块超越离合器上，所述阻尼盘上设有不少于两个的阻尼槽；弹簧，所述弹簧活动安装在所述阻尼槽内；及阻尼板，所述阻尼板活动插在所述阻尼槽内，且压在所述弹簧上，所述阻尼板的端部通过所述弹簧滑动压在所述制动腔的内圆面上；所述液压油设置在所述制动腔与所述阻尼盘之间。

通过采用上述技术方案，阻尼板通过弹簧压紧在制动腔的内圆面上，将制动腔分割成多个制动腔室，并通过各个制动腔室的容积产生的变化产生液力制动，并且产生的制动力矩大，不会产生高温失效、火花、运行稳定。

由于通过单向楔块超越离合器实现自动制动，无需人工干预，在发生反转时自动进行制动。

优选的，所述阻尼板环形阵列设置。

通过采用上述技术方案，环形阵列设置的阻尼板能够形成多个容积相等制动腔室，进而使制动平稳，避免制动力大小不一致造成事故，影响稳定性。

进一步的，所述阻尼板上设有不少于一个的流量调节孔。

通过采用上述技术方案，流量调节孔能够调阻尼的流量进而调节反转制动的力矩，实现力矩可调。

地面驱动装置，包括：所述的偏心液压制动装置；旋转主轴，所述旋转主轴转动安装在所述偏心箱体上，且与所述单向楔块超越离合器固定连接，所述旋转主轴为空心轴，抽油光杆插在所述旋转主轴内；从动带轮，所述从动带轮固定在所述旋转主轴上，且与所述抽油光杆固定连接；电机，所述电机安装在所述偏心箱体上；主动带轮，所述主动带轮安装在所述电机上；及皮带，所述皮带分别与所述从动带轮和所述主动带轮连接。

通过采用上述技术方案，旋转主轴和抽油光杆跟随电机同步转动，当发生反转时，抽油光杆通过从动带轮带动旋转主轴反转，旋转主轴通过单向楔块超越离合器带动阻尼盘转动，进而实现液压制动，结构简单、制动可靠。

优选的，还包括推力轴承，所述推力轴承安装在所述偏心箱体内部的轴肩上，且与所述旋转主轴连接。

优选的，所述电机固定在所述偏心箱体的一侧。

通过采用上述技术方案，电机偏置安装能够使吊装平衡，安装作业方便。

与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的偏心液压制动装置采用弹簧压紧阻尼板，阻尼板与偏心的制动腔形成多个制动腔室，在反转扭矩的作用下，通过多个制动腔室的容积不断发生变化挤压液压油产生液力制动，产生的制动力矩大、且可根据现场使用要求调整阻尼板的液体流失量来实现制动力的调整，使油田采用井下螺杆泵地面驱动装置能在多种环境下使用，降低了由于设备本身设计缺陷导致的的人身安全、设备安全、环保安全的风险，减少设备投入成本。

附图说明

图1是偏心液压制动装置的剖视图；

图2是地面驱动装置的结构示意图；

图3是地面驱动装置的俯视图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1所示，偏心液压制动装置，包括单向楔块超越离合器5、液压油、偏心箱体1、阻尼盘2、弹簧4和阻尼板3；偏心箱体1为圆柱体，偏心箱体1的内部设有制动腔11，且制动腔11偏心设置，单向楔块超越离合器5转动安装在制动腔11内，且与偏心箱体1同轴线；阻尼盘2为圆柱形，阻尼盘2固定在单向楔块超越离合器5上，并且与偏心箱体1同轴线，阻尼盘2上环形阵列设有四个的阻尼槽21，阻尼槽21沿轴向设置，且位于阻尼盘2的外圆面上；弹簧4为圆柱压缩弹簧，弹簧4活动安装在阻尼槽21内，弹簧4径向设置，并且每个阻尼槽21内不少于两个弹簧4，每个阻尼槽21内的弹簧4沿轴向阵列设置；阻尼板3活动插在阻尼槽21内，一端压在弹簧4上，另一端通过弹簧4的弹力压紧在制动腔11的内圆面上，并且另一端的端面为圆弧形，且与制动腔11的内圆面相匹配，阻尼板3跟随阻尼盘2转动，阻尼板3的端部与制动腔11的内圆面滑动摩擦，阻尼板3将制动腔11分割成多个制动腔室；液压油填充在制动腔11与阻尼盘2之间，并被阻尼板3分割在各个制动腔室内。

反转制动设置在偏心箱体1的内部安全性高。单向楔块超越离合器5为现有成熟的标准产品，在此不做详细描述。

阻尼板3通过弹簧4压紧在制动腔11的内圆面上，实现密封，将制动腔11分割成多个制动腔室，由于阻尼盘2与制动腔11是偏心设置的，因此制动腔室的容积在阻尼板3转动时会发生变化，通过各个制动腔室容积的变化产生液力制动，液压产生的制动力矩大，并且不会产生高温失效、火花、运行稳定。

由于通过单向楔块超越离合器5实现自动制动，无需人工干预，在发生反转时自动进行制动。

环形阵列设置的阻尼板3能够形成多个容积相等制动腔室，进而使制动平稳，避免制动力大小不一致造成事故，影响稳定性。

阻尼板3采用工程塑料制成，例如尼龙，塑料与金属的偏心箱体1之间摩擦系数小，产生的摩擦力小，进而避免产生高温。

在某些实施例中，阻尼板3上设有不少于一个的流量调节孔。流量调节孔能够调阻尼的流量进而调节反转制动的力矩，实现力矩可调。

实施例二

在上述实施例一的基础上，如图1至图3所示，地面驱动装置，包括偏心液压制动装置、旋转主轴6、从动带轮73、电机76、主动带轮75和皮带74；旋转主轴6，旋转主轴6为空心轴，旋转主轴6通过轴承安装在偏心箱体1上，且与单向楔块超越离合器5固定连接，抽油光杆71插在旋转主轴6内；偏心箱体1的底部设有连接座84，电机76固定在偏心箱体1的一侧，主动带轮75安装在电机76上，从动带轮73安装在旋转主轴6上，皮带74连接主动带轮75和从动带轮73，主动带轮75与从动带轮73的直径不同，进行减速大扭矩传动；从动带轮73通过光杆固定器72与抽油光杆71固定连接。光杆固定器72为现有的成熟产品，在此不做详细描述。

具体的，偏心箱体1的顶部装有上盖板81，底部装有偏心座82和下盖板83，上盖板81与偏心箱体1之间装有密封圈，上盖板81与旋转主轴6之间装有轴承和密封环。制动腔11设置在偏心箱体1的底部，偏心座82固定在制动腔11的底部，且与制动腔11之间装有密封圈，偏心座82通过轴承与旋转主轴6连接；下盖板83固定在偏心座82上，下盖板83的底部装有连接座84。

旋转主轴6的内部装有套管77，套管77的顶部通过轴承与旋转主轴6连接，底部固定在偏心座82上，且与偏心座82之间装有密封圈，套管77的底部还穿过下盖板83，且与下盖板83之间也装有密封圈。

旋转主轴6和抽油光杆71跟随电机76同步转动，当发生反转时，抽油光杆71通过光杆固定器72和从动带轮73带动旋转主轴6反转，旋转主轴6通过单向楔块超越离合器5带动阻尼盘2反转，进而实现液压制动，结构简单、制动可靠。

偏心箱体1的内部设有轴肩13，轴肩13的上方为注油腔12，下方为制动腔11，注油腔12与制动腔11相通，且连通处位于阻尼盘2与制动腔11之间的间隙最大处，避免影响制动。轴肩13的上方装有推力轴承78，推力轴承78还与旋转主轴6连接，实现轴向的承载。

电机76偏置安装能够使吊装平衡，安装作业方便。

套管77方便密封制动腔11，并且隔离旋转主轴6与抽油光杆71。

当地面驱动装置正常工作时，电机76通过设有传动比的带转动机构传递力矩至旋转主轴6使其顺时针旋转，旋转主轴6通过光杆固定器72夹紧抽油光杆71传递扭矩至抽油杆柱，实现井下螺杆泵抽汲作业；此时，单向楔块超越离合器5处于分离状态；当螺杆泵遇到停电停机、发生泵卡时，螺杆泵转子受抽油杆柱弹性变形产生反转能量、油管和集输管线内流体回流、油套管环空内流体压差的共同作用下产生快速反转扭矩，单向楔块超越离合器5启动，单向楔块超越离合器5、阻尼盘2和阻尼板3同时跟随旋转主轴6进行反向旋转，反向旋转时阻尼板3与制动腔11形成多个不断变化的容积制动腔室，液压油因容积大小变化而产生流体阻力，实现反向制动来控制整个抽油杆柱反向旋转速度，直至储存在抽油杆柱扭矩能量完全释放，保证了地面现场作业的安全性能。

地面驱动装置的反转制动设计在偏心箱体1内部，采用垂直弹力阻尼板3和偏心结构设计，摩擦系数低，发热低无须外加冷却设施，流体阻力大，制动力矩大且可调节，不需要人为靠近操作，能够实现自动释放，最大限度的控制抽油杆柱反转速度，制动效果稳定可靠，没有制动产生火花、发热，能够适用易燃等多种工作环境，有效大的降低现场人员人身安全和设备安全风险。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.偏心液压制动装置，包括单向楔块超越离合器(5)和液压油，其特征在于，还包括：

偏心箱体(1)，所述偏心箱体(1)的内部偏心设有圆柱形的制动腔(11)，所述单向楔块超越离合器(5)转动安装在所述制动腔(11)内，且与所述偏心箱体(1)同轴线；

阻尼盘(2)，所述阻尼盘(2)固定在所述单向楔块超越离合器(5)上，所述阻尼盘(2)上设有不少于两个的阻尼槽(21)；

弹簧(4)，所述弹簧(4)活动安装在所述阻尼槽(21)内；及

阻尼板(3)，所述阻尼板(3)活动插在所述阻尼槽(21)内，且压在所述弹簧(4)上，所述阻尼板(3)的端部通过所述弹簧(4)滑动压在所述制动腔(11)的内圆面上；

所述液压油设置在所述制动腔(11)与所述阻尼盘(2)之间。

2.根据权利要求1所述的偏心液压制动装置，其特征在于，所述阻尼板(3)环形阵列设置。

3.根据权利要求1或2所述的偏心液压制动装置，其特征在于，所述阻尼板(3)上设有不少于一个的流量调节孔。

4.地面驱动装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的偏心液压制动装置；

旋转主轴(6)，所述旋转主轴(6)转动安装在所述偏心箱体(1)上，且与所述单向楔块超越离合器(5)固定连接，所述旋转主轴(6)为空心轴，抽油光杆(71)插在所述旋转主轴(6)内；

从动带轮(73)，所述从动带轮(73)固定在所述旋转主轴(6)上，且与所述抽油光杆(71)固定连接；

电机(76)，所述电机(76)安装在所述偏心箱体(1)上；

主动带轮(75)，所述主动带轮(75)安装在所述电机(76)上；及

皮带(74)，所述皮带(74)分别与所述从动带轮(73)和所述主动带轮(75)连接。

5.根据权利要求4所述的地面驱动装置，其特征在于，还包括推力轴承(78)，所述推力轴承(78)安装在所述偏心箱体(1)内部的轴肩(13)上，且与所述旋转主轴(6)连接。

6.根据权利要求4所述的地面驱动装置，其特征在于，所述电机(76)固定在所述偏心箱体(1)的一侧。

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