EA014039B1 - Центробежный тормоз обратного вращения с кулачковым приводом - Google Patents

Центробежный тормоз обратного вращения с кулачковым приводом Download PDF

Info

Publication number
EA014039B1
EA014039B1 EA200870035A EA200870035A EA014039B1 EA 014039 B1 EA014039 B1 EA 014039B1 EA 200870035 A EA200870035 A EA 200870035A EA 200870035 A EA200870035 A EA 200870035A EA 014039 B1 EA014039 B1 EA 014039B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
brake
copier
sleeve
brake pads
brake system
Prior art date
Application number
EA200870035A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200870035A1 (ru
Inventor
Верн А. Халт
Original Assignee
Ойл Лифт Текнолоджи Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ойл Лифт Текнолоджи Инк. filed Critical Ойл Лифт Текнолоджи Инк.
Publication of EA200870035A1 publication Critical patent/EA200870035A1/ru
Publication of EA014039B1 publication Critical patent/EA014039B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0084—Brakes, braking assemblies
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E21B43/121—Lifting well fluids
    • E21B43/126—Adaptations of down-hole pump systems powered by drives outside the borehole, e.g. by a rotary or oscillating drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D51/00—Brakes with outwardly-movable braking members co-operating with the inner surface of a drum or the like
    • F16D51/46—Self-tightening brakes with pivoted brake shoes, i.e. the braked member increases the braking action
    • F16D51/48—Self-tightening brakes with pivoted brake shoes, i.e. the braked member increases the braking action with two linked or directly-interacting brake shoes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/22—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for pressing members apart, e.g. for drum brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/107—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/14—Mechanical
    • F16D2121/16—Mechanical for releasing a normally applied brake

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Abstract

Кулачковая центробежная тормозная или зажимная система обеспечивает повышенные преимущества механической конструкции, повышая при этом выходной крутящий момент относительно устройств известного уровня техники, например прижимных тормозных колодок. Тормозное или зажимное соединение отводится при помощи кулачкового механизма радиально наружу для зацепления кожуха тормоза в одном направлении и направляется в расцепленное положение в другом направлении. Центробежные силы удерживают тормоз в расцепленном положении. Варианты осуществления настоящего изобретения применяются как тормозная система обратного вращения, встроенная в приводную головку погружного насоса с поступательным движением полости.

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится, в целом, к усовершенствованиям центробежных зажимных и тормозных систем, а именно к тормозной системе обратного вращения для встраивания в головку привода для винтового насоса.
Уровень техники изобретения
Значимость тормозной системы обратного вращения в поверхностных системах привода насосов для скважинных роторных насосов, особенно систем привода винтовых насосов для нефтяных или водяных скважин, хорошо известна в технике. Поверхностные системы привода для винтового насоса обычно называют приводами устьевого оборудования, приводными головками, поверхностными приводами или приводами.
Приводы устьевого оборудования для винтового насоса на поверхности вращаются в прямом направлении, вращая насосную штангу, проходящую в скважину, которая поворачивает ротор внутри статора в забое скважины, откачивая флюид из скважины. Когда привод выключается, энергия освобождается. Освобождаемая энергия включает в себя энергию пружины, накопленную в скрученных насосных штангах, и энергию флюида, накопленную разницей высот между флюидом в эксплуатационной насосно-компрессорной колонне и флюидом в кольцевом пространстве между ней и обсадной колонной. Приводы устьевого оборудования для винтового насоса обычно включают тормозную систему обратного вращения для управления скоростью обратного вращения на безопасном уровне при поглощении и рассеивании энергии. Безопасная скорость определяется номинальной скоростью приводной головки, системой передачи мощности или первичным двигателем.
Как правило, для передачи мощности от первичного двигателя к приводной головке применяют шкивы и ремни. Если шкивы поворачиваются достаточно быстро, например при неконтролируемом обратном вращении, они будут вибрировать из-за растягивающих напряжений в ободе в результате центробежных сил.
Обломки вибрирующих шкивов очень опасны для работающего персонала. Из-за такой опасности для персонала тормозные системы обратного вращения должны проектироваться очень надежными.
Заявитель полагает, что до коммерческого производства \Уса111сгГог6 в 1998 году центробежной тормозной системы, запатентованной Ни11 е1 а1., И8 6079489, все главные производители производили приводные головки, требующие гидравлических насосов для обеспечения торможения. Два главных типа тормозных систем являются обычными; гидравлическая и гидравлически активируемая. Системы гидравлического типа используют форму гидравлического насоса и ограничивают выходящий поток при обратном вращении, прилагая тормозной крутящий момент. Гидравлический тип центробежного тормозного привода производится ОпГГш Ьедтапй ^еаШетГотб Сотой и \Уеа111егГог6 ΒΜν. Гидравлически активируемый тип использует маленький гидравлический насос для активации дискового тормоза при вращении в обратном направлении. Эти типы приводов запатентованы МИ18 СА и И8 2074013 и производятся Кийи 1пйи51пе5 1пс., Са1дагу, А1Ьейа, Сапайа и Vеаΐйе^Го^й ΒΜν. С 1998 года гидравлическая тормозная система, запатентованная Ве1сйет, СА 2171899, была представлена Сог1ас шйиййек о Г Ь1оуйт1П51ег А1Ьет1а, Сапайа и сейчас производится Ыа1юпа1 Ой Vе11 УАКСО оГ Нои§1оп, Техк, И8А. Все тормозные системы, которые базируются на гидростатическом или гидродинамическом перекачивании флюида, подвержены отказам из-за отсутствия нефти, застывшей нефти или нефти ненадлежащего качества. Существует множество других причин отказов, которые известны в промышленности, основанной на многолетнем опыте работы с тысячами тормозных систем на основе флюидов.
Заявитель обеспечил центробежные тормозные системы известного уровня техники. В канадской заявке 2311036 описан центробежный тормоз, называемый прижимной колодкой. Из-за того что тормозная колодка возглавляет шарнир тормозной колодки, сила трения между тормозной колодкой и тормозным барабаном стремится вдавить тормозную колодку в барабан. Тормозной эффект, использующий геометрию прижимной колодки, составляет приблизительно 150% от тормозного эффекта, основанного только на центробежной силе, и известен как множитель торможения, принципы которого хорошо понятны специалистам в данной области техники. Принцип падающего шара используется для зацепления тормоза при вращении в обратном направлении и разъединения тормоза при вращении в прямом направлении. Так как система зацепления действует на ведущую тормозную втулку, соединительная система не влияет на множитель торможения.
Патент И8 6079489, выданный заявителю, описывает тормоз, который приводится в действие копиром, встроенным во втулку силового привода, который приводится в движение при обратном вращении, проталкиванием в радиально наружном направлении против внутренней, плоской поверхности тормозной колодки. Линия действия контактной силы между кулачком и плоской поверхностью радиальная и касательная. Касательная составляющая находится, благодаря трению, между кулачком и плоской поверхностью. Кулачок и плоская поверхность представляют собой плоские поверхности с масляной смазкой и, следовательно, коэффициент трения будет порядка от 0,2, а линия действия силы контакта находится приблизительно под углом 30° к радиусу. Когда угол кулачка приближается к линии действия, эффект множителя торможения увеличивается и увеличивается до тех пор, пока тормоз не заблокируется. На приводе устьевого оборудования блокировка не приемлема, поскольку важно позволить штанге про
- 1 014039 должать вращение и освободить энергию из скважины. На практике устройство ограничено эффектом множителя торможения от 2,0 до 2,5.
В идеале требуется центробежная тормозная система, способная не допускать обратное вращении, которая не включается преждевременно, разрешает рассеивание накопленной энергии без блокировки и которая способна противостоять значительным крутящим моментам, например, для применения в приводе устьевого оборудования винтового насоса.
Сущность изобретения
Варианты настоящего изобретения предоставляют усовершенствования центробежной тормозной системы, гарантирующие кулачковое устройство, увеличивающее надежность и выходной крутящий момент, и имеющие механизм предупреждения преждевременного срабатывания.
Центробежные тормозные системы применяют для замедления обратного вращения так, как они имеют меньше видов отказов, чем тормозные системы, основанные на перекачивания флюида. Центробежные тормозные системы лучше соответствуют требованиям аварийного торможения потому, что высокие скорости вызывают высокие центробежные силы, и эти силы вызывают более высокий тормозной крутящий момент, когда тормоз находится в надежном зацеплении.
Варианты осуществления изобретения отличаются от центробежных тормозных систем известного уровня техники выполнением торможения более надежным и увеличивают выходной крутящий момент. Различные варианты осуществления обеспечивают усовершенствованное кулачковое устройство, а другие варианты осуществления обеспечивают профиль кулачка или поверхности, предупреждающей тормоз от активации в прямом направлении, несмотря на колебания углового момента. Кроме того, работающий от копира ролик может содержать антифрикционные детали, предпочтительно подшипники качения, которые помогают обеспечивать повышенный множитель действия центробежной силы, обеспечивая дополнительный крутящий момент, кроме того, позволяя применять тормозные барабаны меньших диаметров, чем было возможно в известном уровне техники. К тому же тормозные колодки в осевом направлении опираются на втулку тормоза антифрикционными средствами, предпочтительно, подшипниками качения, для максимального уменьшения сужения зацепления тормозной системы при очень низком ускорении, которое может произойти после использования частотно-регулируемого привода (ЧРП) тормоза.
Следовательно, в широком аспекте изобретения центробежная тормозная система замедления обратного вращения содержит: главный вращающийся вал, проходящий в осевом направлении через кожух тормоза; втулку, опирающуюся на вал для совместного вращения и вращающуюся концентрично в кожухе тормоза; две или более тормозные колодки, распределенные по окружности вокруг втулки, каждая тормозная колодка перемещается радиально между смещенным радиально внутрь расцепленным положением, при котором тормозные колодки удерживаются там вращением вала в прямом направлении, и зацепленным положением в тормозном зацеплении с кожухом тормоза, когда вал вращается в обратном направлении; и кулачковое устройство, действующее между двумя или более тормозными колодками, и втулку, содержащую: два или более дугообразных копира, проходящих по окружности между внутренним радиальным концом и внешним радиальным концом; и два или более работающих от копира ролика, каждый работающий от копира ролик в рабочем состоянии зацепляет каждый копир для приведения в действие тормозных колодок между расцепленным положением в прямом направлении и зацепленным положением в обратном направлении.
В вариантах осуществления изобретения копиры выполнены во втулке, а работающий от копира ролик проходит в осевом направлении от тормозных колодок. Кроме того, копир может включать в себя внешнюю направляющую поверхность для выполнения паза, при этом карман выполнен на радиальном внутреннем конце паза. Дополнительно внешняя направляющая поверхность может быть прерывистой и иметь уклон, прилегающий к карману для обеспечения повторного зацепления работающего от копира ролика с копиром и карманом. В других вариантах осуществления копиры выполнены в тормозных колодках, а работающие от копира ролики проходят от втулки в осевом направлении. В этом случае копир может дополнительно включать в себя внутреннюю направляющую поверхность для образования паза, при этом карман выполнен на внешнем радиальном конце паза.
В вариантах осуществления изобретения положение работающих от копира роликов относительно вала разрешает более высокий множитель торможения, чем в системах известного уровня техники. Угол σ, определяемый линией, проведенной через центр ведущего вала и точкой контакта работающего от копира ролика с внутренней поверхностью соединения кулачка, и линией, проведенной между точкой контакта и центром вращающегося работающего от копира ролика 2, меньше 90°, а в вариантах осуществления изобретения приблизительно 15°.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой вертикальный вид с частичным поперечным разрезом традиционной установки винтового насоса и головку привода;
фиг. 2-5 изображают замедлитель обратного вращения известного уровня техники согласно Канадской заявке на патент 2 311 036; конкретнее, фиг. 2 представляет собой поперечный разрез центробежного замедлителя обратного вращения;
- 2 014039 фиг. 3 представляет собой вид в плане в соответствии с изображением на фиг. 2;
фиг. 4 представляет собой частичный поперечный разрез в соответствии с изображением на фиг. 2 в зацепленном положении; и фиг. 5 представляет собой частичный поперечный разрез в соответствии с изображением на фиг. 2 в расцепленном положении; и фиг. 6-8 изображают замедлитель обратного вращения известного уровня техники согласно патенту США 6079489.
Конкретнее, фиг. 6 представляет собой поперечный разрез по продольной оси, изображающий замедлитель обратного вращения известного уровня техники;
фиг. 7 представляет собой поперечный разрез в соответствии с изображением на фиг. 6, при этом замедлитель находится в выключенном или неработающем положении; и фиг. 8 представляет собой поперечный разрез в соответствии с фиг. 6, при этом замедлитель находится в активном положении или положении торможения;
фиг. 9 представляет собой поперечный разрез на виде сбоку в варианте осуществления изобретения;
фиг. 10 представляет собой вид сверху в разрезе в сечении А-А, в соответствии с изображением на фиг. 9 и в варианте осуществления изобретения, при этом верхний фланец втулки снят, и пунктирными линиями показаны фигурные пазы для зацепления, демонстрирующие работающий от копира ролик, выходящий в осевом направлении из тормозных колодок в положении невращения;
фиг. 11 представляет собой вид в плане в соответствии с изображением на фиг. 9 в не зацепленном, неработающем положении;
фиг. 12 представляет собой вид в плане в соответствии с изображением на фиг. 9 в зацепленном положении торможения;
фиг. 13 представляет собой вид в плане в соответствии с изображением на фиг. 9 и в варианте осуществления изобретения, при этом наружная зацепляющая поверхность копира является прерывистой, а изображаемые тормозные колодки находятся в расцепленном, неработающем положении;
фиг. 14 представляет собой часть вида в плане в соответствии с вариантом осуществления изобретения, изображающего угол между работающим от копира роликом и валом, позволяющий увеличенный множитель торможения;
фиг. 15 представляет собой графическое представление, изображающее ожидаемое рассеяние энергии от колонны насосных штанг;
фиг. 16 представляет собой боковой вид с разрезом в сечении В-В варианта осуществления изобретения, в котором втулка имеет центральный фланец;
фиг. 17 представляет собой вид в плане в соответствии с изображением на фиг. 16;
фиг. 18 представляет собой боковой вид с разрезом варианта осуществления изобретения, в котором копиры выполнены в тормозных колодках, а работающий от копира ролик выходит из втулки для зацепления с ними;
фиг. 19 представляет собой вид сверху в разрезе в соответствии с изображением на фиг. 18; и фиг. 20 представляет собой часть вида в плане в соответствии с вариантом осуществления изобретения, изображающего профилированный работающий от копира ролик.
Подробное описание чертежей
Как показано на фиг.9-20, варианты осуществления изобретения предоставляют улучшения центробежных тормозных систем известного уровня техники. В одном варианте осуществления замедлитель обратного вращения или тормозная система 1 содержит ролик 2, работающий от копира, и, по меньшей мере, копир 3 для приведения тормозных колодок 6 в зацепленное положение торможения. Копир может иметь карман 4, образованный на внутреннем радиальном конце копира 3 для зацепления в нем ролика 2, работающего от копира, под действием центробежных сил для удерживания тормозных колодок в расцепленном положении во время нормальной работы и, кроме того, для предупреждения преждевременной активации тормозной системы 1, например, при скоростном торможении, сохраняя при это вращение в прямом направлении (Р). Таким образом, тормозные колодки 6, вставленные внутрь тормозной системы 1, могут двигаться радиально наружу в наружное расцепленное положение при нормальном вращении вперед Р с рабочими скоростями, при которых тормозные колодки 6 не зацепляют тормозную накладку 7 с кожухом 8. В целях иллюстрации на виде сверху, прямое направлении Р представляет собой направление по часовой стрелке, как показано на фиг. 10.
Предпочтительно ролик 2, работающий от копира, дополнительно содержит антифрикционные детали 26, например подшипники скольжения.
Кроме того, как показано на фиг. 12 и 14, ролик 2, работающий от копира, так перемещается в обратном направлении «В» вдоль, по меньшей мере, копира 3 для приведения тормозных колодок 6 в зацепленное положение или положение торможения, что возможен высокий множитель торможения до того, как произойдет самоблокировка. Угол σ, задаваемый линией, проведенной через центр приводного вала 9 и точкой касания 10 ролика 2, работающего от копира, с внутренней поверхностью копира 3, и линией, проведенной между точкой касания 10 и центром вращающегося ролика 2, работающего от копира,
- 3 014039 меньше 90°. В варианте осуществления изобретения угол σ равен приблизительно 15°.
В то время как нижеследующее раскрытие сущности изобретения направлено, главным образом, на применение центробежной тормозной системы для привода устьевого оборудования и, особенно, для предупреждения в нем обратного вращения, варианты осуществления изобретения можно применять для других прикладных задач, включая, но не ограничиваясь, центробежной муфтой, центробежным тормозом, системой зацепления одностороннего действия, системой зацепления для муфты или тормоза и других обычных задач, где это смогут применить специалисты в этой области техники.
Установка винтового насоса
Фиг. 1 показывает типовую установку 101 винтового насоса. Установка 101 включает в себя привод 102 устьевого оборудования винтового насоса, первичный двигатель, в этом случае электродвигатель 103, шкиво-ременную приводную систему 104, при этом все смонтировано на противовыбросовый превентор (далее - ПВП) 105 с интегральным фонтанным тройником, обычно известным как ПВП/фонтанный тройник. ПВП/фонтанный тройник смонтирован на устье скважины 106. Привод 102 устьевого оборудования скважины поддерживает и приводит в движение вал 107, общеизвестный как «полированный шток». Полированный шток 107 поддерживается и вращается серьгой 108 полированного штока, которая зацепляет выходной вал 109 привода 102 устьевого оборудования посредством профрезерованных в обеих частях пазов (не показаны). Полированный шток 107 приводит в движение колонну насосных штанг 110, которая, в свою очередь, приводит в движение ротор 111, внутри статора 112. Ротор и статор 111, 112 вместе называются винтовым насосом. Электрический двигатель 103 обычно управляется панелью управления 113, которая обычно использует переключатель «вкл.-выкл.» или же частотно-регулируемый привод (далее - ЧРП). Статор 112 винтового насоса 101 соединен с эксплуатационной насосно-компрессорной колонной 115, проходящей в скважину. Обсадная колонна 116 вцементирована в скважину, пробуренную в формации 117, при этом обсадная колонна имеет перфорации 118, гидравлически соединяющие скважину с эксплутационной формацией 117. Расстояние между вершиной устья скважины 106 и флюидом внутри кольцевого пространства 119 между эксплуатационной насоснокомпрессорной колонной 115 и обсадной колонной 116 называется уровнем флюида.
При эксплуатации привод 102 устьевого оборудования вращается в прямом направлении до остановки первичного двигателя 103. Крутящий момент, прилагаемый к колонне 110 насосных штанг, вызывает накапливание энергии упругой деформации в форме энергии деформации в колонне 110 насосных штанг. Дополнительная энергия в форме потенциальной энергии накапливается в добытом флюиде из-за разницы между высотой флюида в приводе 102 устьевого оборудования и уровнем флюида в кольцевом зазоре 119 между эксплуатационной насосно-компрессорной колонной 115 и обсадной колонной 116. Как только первичный двигатель 103 останавливается, прекращается действие крутящего момента, прилагаемого приводом 102 устьевого оборудования в прямом направлении. Однако благодаря энергии деформации в колонне насосных штанг 110 крутящий момент штока вызывает быстрое торможение привода 102 устьевого оборудования, а затем реверсивное вращение или вращение в обратном направлении. Кроме того, после того как уровень флюида между кольцевым зазором 119 и внутри насоснокомпрессорной колонны 115 выровняется, флюид запускает ротор насоса 111 в обратном направлении, а дополнительная энергия сообщается колонне насосных штанг 110. Обычно тормоз обратного вращения встраивается в привод 102 устьевого оборудования для замедления скорости обратного вращения и поглощения и рассеивания энергии. Настоящее изобретение направлено на создание тормозной системы, особенно подходящей для применения в приводе 102 устьевого оборудования, например установке винтового насоса.
Тормозная система известного уровня техники
Ранее заявитель предложил решения центробежного торможения, показанные в Канадской заявке на патент 2311036 от 9 июня 2000 года и показанные здесь на фиг. 2-5. Сборочный узел 201 центробежного тормоза известного уровня техники состоит из ведущей втулки 202 и ведомой втулки 203 на другой стороне. Ведущая втулка 202 неподвижно соединена с входным валом 204. Ведомая втулка 203 смонтирована для свободного или ведомого вращения на входном валу с помощью верхнего роликового подшипника 205 и нижнего упорного подшипника 206 в сборе.
Один конец каждой пары тормозных колодок 207 шарнирно соединен с ведомой втулкой с помощью шарнирных штифтов 208. Штифт 209 на другом конце каждой тормозной колодки так соединен с прилегающим шарниром 210 другой тормозной колодки спиральной пружиной натяжения 211, что отклоняет тормозные колодки 207 внутрь радиально в направлении соответствующих разблокированных положений. Тормозные накладки 212 прикреплены к внешним дугообразным сторонам тормозных колодок 207 для фрикционного зацепления с внутренней поверхностью 213 кожуха 214 приводной головки.
Одним концом каждая тормозная колодка 207 прикреплена к ведомой втулке 203 посредством одного из шарнирных штифтов 208. Другой конец каждой тормозной колодки свободен для перемещения во внутреннем направлении. Ведущая и ведомая втулки 202, 203 выполнены с соответствующими канавками 215, 216 в прилегающих поверхностях 217, 218, в которые вставляются ведущие шарики 219, из которых показан только один. Канавка 215 в ведущей втулке 202 выполнена с уклоном или скошенной поверхностью 220, которая заканчивается в камере 221 для шара, в которой расположен ведущий шар
- 4 014039
219, при этом ведущий вал 204 вращается в прямом направлении. Центробежная сила так радиально держит ведущий шар 219, направленный наружу и вверх, в камере для шара 221, что не происходит движения шара или контакта с ведомой втулкой 203, при этом вращение ведущей втулки 202 происходит в прямом направлении (фиг. 5). Когда ведущий вал 204 вращается в обратном направлении (фиг. 4), ведущий шар 219 движется вниз в положение, в котором он зацепляется и блокирует обе втулки 202, 203 вместе, а ведущая втулка 202 заставляет вращаться ведомую втулку 203.
Когда головка привода начинает поворачиваться, ведущий шар 219 остается на ведущей втулке 203, и ведущий шар 219 передвигается вверх по уклону 220. При увеличении скорости ведущий шар 219 слегка подпрыгивает над уклоном 220 и вбрасывается в камеру 221 для шара, где удерживается центробежной силой. Когда электрический двигатель, поворачивающий головку привода, останавливается, головка привода останавливается, и ведущий шар 219 падает в канавку 216 в ведомой втулке 203. Сферическая поверхность ведущей втулки 202 вклинивает ведущий шар 219 против сферической поверхности ведомой втулки 203, запустив, таким образом, поворот тормозных колодок 207.
Обратный уклон ведущей втулки 202 выполняет важную функцию, связанную с центробежным тормозом. Центробежный тормоз 201 не имеет трения с кожухом 214 до поворота тормоза 201, достаточно быстрого для преодоления растормаживания пружины 211. Если ведущая втулка 202 генерирует удар против ведомой втулки 203 во время зацепления, ведомая втулка 203 может отскочить от ведущей втулки 202. Если ведущая втулка 202 поворачивается достаточно быстро, то ведущий шар 219 поднимается вверх в камеру 221 шара и остается там. Если увеличить обратный уклон, то ведущий шар 219 не сможет подниматься во время удара, а поскольку длина уклона относительно велика, это позволяет ведущей втулке 202 захватить ведомую втулку 203 и удерживать ведущий шар 219 внизу, где он может вклиниться между ведущей и ведомой втулками 202, 203.
Кроме того, как показано на фиг. 6-8 и извлечено из полученного заявителем патента США 6079489, центробежный тормозной механизм 300 действует прямо на кожух 301 тормоза. Вариант осуществления известного уровня техники предоставляет замедлитель 302 обратного вращения, имеющий два или более нагруженных передвижных тормозных элемента 303, смещенных в направлении внутреннего неактивного или расцепленного положения, и которые во время прямого вращения ведущего вала остаются внутри, а при обратном вращении ведущего вала могут радиально перемещаться наружу под действием центробежной силы в направлении кожуха 301 и в зацеплении с ним, при этом кожух служит стационарной тормозной деталью. Помимо этого, во время обратного вращения обеспечивается устройство, стимулирующее более плотный контакт подвижных тормозных деталей со стационарной тормозной деталью. Очевидно, что замедлитель 302 состоит из пары противоположных подвижных тормозных деталей или тормозных колодок 303, активатора тормоза, в целом обозначенного позицией 304, и стационарной тормозной деталью 305, которая в этом варианте осуществления представляет собой внутреннюю поверхность кожуха 301.
Тормозные детали 303, известные из уровня техники, в осевом направлении опираются на кольцевую опорную пластину 306, установленную на разделительную втулку 307 подшипника. Опорная пластина 306 предпочтительно выполнена из подшипникового материала для предотвращения износа тормозных колодок и служит вращающимся подшипником для разделительной втулки 307 подшипника. Опорная пластина 306 колодки представляет собой такую опору для колодок 303, при которой они не опираются вертикально на активатор тормоза 304, и поэтому, в свою очередь, инерция колодок 303 будет стремиться удержать колодки 303 на своем месте, в то время как активатор 304 будет вращаться из прямого расцепленного положения в обратное зацепленное положение. По форме тормозные колодки 303 обычно полукруглые и имеют тормозную накладку 308, прикрепленную к соответствующим внешним круговым поверхностям 309 для зацепления с внутренней поверхностью кожуха 302.
Тормозные колодки 303 известного уровня техники могут перемещаться радиально относительно оси вала 310 от внутреннего, втянутого положения, показанного на фиг. 7, до внешнего тормозного положения, показанного на фиг. 8. Обычно плоские внутренние края 311 тормозных колодок 303 подпирают друг друга в убранном положении, ограничивая степень перемещения, уравновешивают колодки 303 во время прямого вращения и снижают циркуляцию нефти в этом не тормозном положении. Тормозные колодки 303 смещены в направлении внутреннего, втянутого положения пружиной сжатия 312. Для этого каждая тормозная колодка 303 выполнена с отверстиями 313, открытыми во внутренние края 314 и параллельными направлению движения тормозных колодок 303. Отверстия 313 имеют в своем составе часть 315 с уменьшенным диаметром, образующую кольцевой буртик 316. Отверстия 313 совмещены, как показано, для установки в них стопорного штока 317 для пружины. Пружины 312 телескопически установлены на противоположных концах штока 317, при этом внутренние концы пружин плотно прилегают к буртику 316, а их наружные концы плотно прилегают к шайбе 318 и зажимной гайке 319. При отсутствии центробежной силы, достаточной для преодоления силы пружины 312, пружина 312 будет толкать тормозные колодки 303 в направлении их внутреннего, втянутого положения, показанного на фиг. 7. Активатор тормоза имеет две основные задачи. Первая состоит в том, чтобы обязательно удерживать тормозные колодки 303 в их втянутом положении при прямом вращении ведущего вала 310, которое происходит по часовой стрелке, как показано на фиг. 7 и 8. Вторая задача активатора 304 состоит в при
- 5 014039 ведении тормозных колодок 303 в более плотный контакт со стационарной тормозной деталью 305 при обратном вращении вала 310 с помощью приложения дополнительной радиальной наружной силы к тормозным колодкам 303.
Активатор известного уровня техники 304 выполняется с цилиндрической втулкой 321, имеющей шпоночный паз 322, в который вставляется шпонка 323, выполненная на валу 310. Таким образом, активатор 304 вращается с валом 310. Кроме того, активатор 304 выполнен с парой противоположных фиксирующих пальцев 324, один палец связан с каждой тормозной колодкой 303. Фиксирующие пальцы 324 раздвоены для приема утонченной части 325 тормозных колодок 303, которая задает углубления 327 фиксирующих пальцев и выступы 328. Углубления 327 принимают конец фиксирующего пальца 324 для блокировки активатора 304 и тормозных колодок 303 при прямом вращении. Помимо этого, на каждой удаленной от оси вала 310 стороне фиксирующего пальца 324 выполнен копир 329. Когда вал 310 вращается против часовой стрелки, копир 329 действует в соответствии с плоскими поверхностями 331 тормозных колодок 303 и, следовательно, заставляет тормозные колодки 303 разделяться радиально в направлении стационарной тормозной детали 305 и в зацепление с ней. В результате, для переустановки колодок 303 нижняя сторона верхушек фиксирующих пальцев 324 выполнена с закруглением 332, которое зацепляется с верхушками выступов 328 и направляет верхушки пальцев в углубления 327, когда вал 310 перезапускается в прямом направлении для того, чтобы гарантировать получение блокировки. При эксплуатации, когда вал 310 вращается в прямом направлении, верхушки фиксирующих пальцев 324 входят в углубления 327 и, следовательно, не только предупреждают обратное вращение тормозных колодок 303, но и удерживают колодки 303 в их внутреннем радиальном, расцепленном положении и заставляют колодки 303 вращаться с активатором 304 и валом 310. Если, по любой причине, вал 310 начнет вращаться в обратном направлении, активатор 304 будет вращаться против часовой стрелки относительно тормозных колодок 303 и расцепит колодки 303. Это освободит тормозные колодки 303 для движения наружу радиально под действием центробежной силы в направлении стационарной тормозной поверхности 305 и в зацепление с ней. Кроме того, копиры 329 прилагают наружную радиальную силу к поверхности 331 тормозных колодок 303 в дополнение к центробежной силе. Кулачки 329 давят радиально наружу, прикладывая при этом касательную (крутящую) нагрузку на колодки 303. Радиальная составляющая силы кулачка давит сильнее на тормозные колодки 303, чем устройство, которое зависит только от центробежной силы, и, следовательно, обеспечивает дополнительный крутящий момент. Замедлитель тормоза 301 обеспечивает такой механизм расцепления тормоза вместо механизма зацепления тормоза, который отключает тормоз 300 при работе в прямом направлении. Это означает, что не существует тормозного зацепляющего устройства, которое может отказать при зацеплении, и, таким образом, надежность тормоза увеличивается. Тормоз 300 активируется автоматически, как только вал 310 начинает вращение в обратном направлении, подчиняясь только силе пружины 312. Как и в предыдущем варианте осуществления, пружины 312 будут сопротивляться торможению до заданной безопасной скорости вала. К сожалению, предложенный заявителем замедлитель 301 известного уровня техники чувствителен к внезапным изменениям углового момента активатора 304 и может преждевременно активироваться.
Варианты осуществления настоящего изобретения
Как показано на фиг. 9-17, варианты осуществления представленного центробежного замедлителя обратного вращения или тормозная система 1 содержит кулачковое устройство; точнее, в этом варианте осуществления каждый ролик 2, работающий от копира, проходит в осевом направлении наружу из тормозной колодки 6 для контакта с копиром 3, выполненным в тормозной втулке 11. Кулачковое устройство действует между втулкой 11 и тормозными колодками 6 для приведения в действие тормозных колодок 6 между расцепленным и зацепленным положениями. Как описано раньше, ролик 2, работающий от копира, предпочтительно содержит антифрикционные детали, например роликовые элементы 26, как правило, роликоподшипники. Благодаря роликовым элементам 26, коэффициент трения очень низок, а благодаря углу σ, как описано выше и показано на фиг. 16, можно получить гораздо более высокий множитель торможения без блокировки. Фактор, ограничивающий торможение, представляет собой силу соединения между роликом 2, работающим по копиру, и тормозной колодкой 6, поскольку радиальная сила значительно выше тангенциальной тормозной силы, в силу геометрии. В 3,5 или более раз высокий множитель торможения можно получить без блокировки тормозной системы 1 и с приложением безопасной нагрузки на ролик 2, работающий от копира. В вариантах осуществления изобретения множитель торможения колеблется в пределах от 3,5 до приблизительно 5. Варианты осуществления изобретения дают возможность прикладывать намного большее тормозное усилие с тем же самым диаметром и длиной тормозного барабана и позволяют производить системы гораздо меньших размеров, снижая вес и стоимость привода устьевого оборудования и облегчая установку привода. Предпочтительно два или более ролика 2, работающих от копира, по существу, круглые. Альтернативно, как показано на фиг. 20, два или более работающих от копира ролика 2 могут быть профилированы, например овальной или фасолевидной формы. Профилированный работающий от копира ролик может вращаться.
Вариант осуществления изобретения показан на фиг. 9-12.
Замедлитель обратного вращения 1 содержит тормозную втулку 11, в которой выполнены и распределены по окружности вокруг нее два или более фигурных паза 12 для зацепления, при этом каждый фи
- 6 014039 гурный паз для зацепления содержит копир 3 и наружную направляющую поверхность 13 для направления тормозных колодок 6 между зацепленным положением (фиг. 12) для торможения, при котором вращение происходит в обратную сторону «В», таком как обратное вращение; расцепленным положением (фиг. 10) в состоянии покоя и наружным расцепленным положением (фиг. 11), когда вращение происходит в прямом направлении Р на рабочей скорости для предупреждения преждевременного зацепления.
Каждый из двух или более работающих от копира роликов 2 содержит подшипник качения или роликовый элемент и выходит в осевом направлении наружу от каждой тормозной колодки 6 для зацепления каждого фигурного паза 12 для зацепления. Два или более работающих от копира ролика 2 позволяют более высокий множитель центробежного действия, обеспечивающий больший крутящий момент, который, при желании, дает возможность использовать тормозной барабан меньшего диаметра, чем было возможно в предыдущем уровне техники. Тормозные колодки 6 опираются в осевом направлении в тормозной втулке 11 дополнительными механизмами 14, например подшипниками трения качения или шаровыми передачами, гарантируя зацепление даже при очень низком разгонном режиме, который может произойти после применения торможения с частотно-регулируемым приводом (ЧРП).
Конкретнее, и ссылаясь на изображение фиг. 9, тормоз 1 содержит кожух или картер коробки передач 8, имеющий главный вращающийся вал 9, проходящий через него. Тормозная втулка 11 опирается на главный вал 9 для совместного вращения, а тормозные колодки 6 опираются на тормозную втулку 11. Вал 9 может быть типовым валом в кожухе 8, которому требуется муфта или тормозное устройство, или может быть полым валом 9, поддерживающим полированный шток 107, как показано на фиг. 1.
Со ссылкой на фиг. 9-12, две тормозные колодки 6,6 показаны в диаметрально противоположных положениях относительно втулки 11. Добавочно, можно использовать дополнительные тормозные колодки 6, например три или четыре (не показано), распределенные по кругу вокруг втулки 11. Втулка 11 поддерживает верхний и нижний фланцы 15, 16. Тормозные колодки 6,6 помещены между фланцами 15,
16. В состав верхнего и нижнего радиальных фланцев 15, 16 могут входить два или более фигурных паза 12 для зацепления. Предпочтительно, чтобы два или более фигурных паза 12 для зацепления зеркально отражались в осевом направлении в верхнем и нижнем фланцах 15, 16.
Кроме того, каждая тормозная колодка 6 имеет корпус тормозной колодки 17, объединяющий работающие от копира ролики 2,2, проходящие из него в осевом направлении вверх и вниз для зацепления с фигурными пазами 12,12 для зацепления в верхнем и нижнем радиальных фланцах 15, 16, соответственно. Каждая тормозная колодка 6 имеет тормозную подушку или накладку 18, которая зацепляет кожух 8, когда тормоз 1 находится в зацепленном тормозном положении. Тормозные колодки 6,6 поддерживаются в тормозной втулке 11 подшипниками 14 трения качения, расположенными между колодками 6,6 и нижним радиальным фланцем 16.
На фиг. 10 тормозные колодки 6,6 показаны наклоненными внутрь радиально, в расцепленном положении в состоянии покоя или вблизи него. Работающие от копира ролики 2,2 смещены внутрь, располагаясь напротив, расположенного радиально внутреннего копира 3 фигурного паза 12 для зацепления. Тормозные колодки смещены в расцепленное положение смещающим механизмом 19, например, обычными пружинами, которые соединены с ним болтами 20, проходящими через соединительные пазы 21 для болтов, и прикреплены шайбами 22 и зажимными гайками 23. Центробежные силы незначительны или отсутствуют.
Фигурный паз 12 для зацепления содержит внутренний радиальный конец 5 и внешний радиальный конец 24.
В эксплуатации, как показывалось и обсуждалось раньше для фиг. 10, при медленном вращении вала 9 в прямом направлении тормозные колодки 6,6 и работающие от копира ролики 2,2 сначала смещены радиально внутрь смещающим механизмом 19, при этом каждый работающий от копира ролик 2 прилегает к копиру 3 паза 12.
Как показано на фиг. 11, при увеличении вращения до нормальных рабочих оборотов в минуту (об/мин) центробежная сила толкает тормозные колодки 6,6 наружу для преодоления механизма смещения 19. Карман 4 выполнен на радиально внутреннем конце 5 каждого фигурного паза 12 для зацепления и проходит радиально наружу от него для зацепления работающего от копира ролика 2, а каждая тормозная колодка 6 находится в наружном расцепленном положении. Каждая тормозная колодка 6 и соответствующие работающие от копира ролики 2,2 движутся радиально наружу под действием центробежной силы, и каждый работающий от копира ролик 2 зацепляет каждый карман 4. Тормозные колодки 6,6 находятся в наружном расцепленном положении. Карман 4 останавливает дальнейшее перемещение наружу тормозных колодок 6,6 и препятствует зацеплению тормозной накладки 18 и кожуха 8, разрешая при этом тормозным колодкам 6,6 вращаться совместно с втулкой 11 и валом 9 в прямом направлении Р. Кроме того, карман 4 образует буртик 25, который удерживает работающий от копира ролик 2 в кармане 4 в случаях внезапного торможения и изменения углового момента, который существенно эквивалентен слабому «обратному вращению», иначе, как в случае с механизмами известного уровня техники, вызывалось бы перемещение каждого работающего от копира ролика 2 по копиру 3, а тормозным колодкам 6,6 разрешалось бы преждевременно зацеплять кожух 8. Предпочтительно выполнять высоту буртика 25 меньше радиуса работающего от копира ролика 2, что позволит толкателю 2 быстро запускаться во вре
- 7 014039 мя вращения в обратную сторону.
Как показано на фиг. 12, когда вал 9 замедляется, останавливается, а затем его заставляют вращаться в обратную сторону, например когда винтовой насос выключен, и колонна насосных штанг может, под контролем, освободить накопленную энергию, втулка 11 вращается совместно с валом против часовой стрелки, в обратном направлении «В» относительно тормозных колодок 6,6. Сначала, при переходе втулки 11 от прямого вращения Р к обратному вращению «В», каждый работающий от копира ролик 2 смещается для расцепления с каждым карманом 4 и входит в каждый паз 12. При вращении в обратную сторону центробежная сила передвигает тормозные колодки 6,6 наружу, преодолевая смещение пружины 19, а работающие от копира ролики 2,2 зацепляют копир 3 фигурного паза 12 для зацепления. Вращение в обратную сторону «В» втулки 11 и паза 12 перемещает работающие от копира ролики 2 в направлении радиально внешних концов 24 паза 12, заставляя тормозные колодки 6,6 двигаться наружу для зацепления тормозной накладки 18 с кожухом 8. После чего фигурный паз 12 для зацепления продолжает двигать работающие от копира ролики 2,2 наружу, заставляя тормозные колодки 6 и накладку 18 входить в зацепление с кожухом 8 пропорционально центробежной силе. Благодаря углу σ работающего от копира ролика 2 относительно вала 9 тормозные множители в пределах от приблизительно 3,5 до приблизительно 5 приложены без блокировки тормозной системы 1 и разрешения необходимого рассеивания накопленной энергии в колонне насосных штанг или вале 9. Наружная направляющая поверхность 13 может способствовать правильному совмещению работающего от копира ролика 2 с копиром 3 и возвращению в карман 4, при движении тормозной системы из зацепленного тормозного положения в положение покоя или расцепленное положение. Это может быть особенно важно, если винтовой насос выключается, а затем включается опять до того, как вал и втулка остановят вращение и накопленная энергия рассеется.
Обращаясь к фиг. 13 и варианту осуществления изобретения, внешняя направляющая поверхность 13 представляет собой прерывистую поверхность, содержащую уклон 30, выполненный прилегающим к карману 4 для помощи при повторном зацеплении работающего от копира ролика 2 с копиром 3 и карманом 4. В этом варианте осуществления вал 9 должен останавливаться перед возобновлением вращения в прямом направлении Р для того, чтобы не допустить неправильное зацепление работающего от копира ролика 2 с уклоном 30, который может не допустить зацепление работающего от копира ролика 2 с карманом 4. Отказ при правильном зацеплении работающего от копира ролика 2 с карманом приводит к невозможности перемещения тормозных колодок 6,6 внутрь, во внешнее расцепленное положение, при обычном вращении вперед, что приводит к заеданию тормоза и перегреву тормозной системы 1.
Обращаясь к фиг. 16 и 17 и варианту осуществления изобретения, втулка 11 имеет центральный фланец 40, а не верхний и нижний фланцы 15, 16. В этом варианте осуществления тормозные колодки 6 поддерживаются по периметру центральным фланцем 40. Фигурный паз 12 для зацепления выполнен в центральном фланце 40, а работающий от копира ролик 2 закрепляется в фигурном пазу 12 для зацепления, например, крепежной деталью 41, которая проходит между верхними и нижними поверхностями 42, 43 тормозных колодок. Тормозные колодки 6,6 могут поддерживаться на центральном фланце 40 антифрикционным механизмом 14, например роликовыми подшипниками качения.
Обращаясь к фиг. 15, в обычном насосном режиме работы втулка 11 может вращаться на обычных скоростях в 50-200 об/мин. Как показано, при выключении насоса происходит высвобождение энергии насосных штанг, при этом прямое вращение Р быстро изменяется на обратное вращение «В». Центробежная сила сдерживает вращение в обратную сторону до приблизительно 500-700 об/мин и ослабляется при рассеивании энергии. Кроме того, так как гидравлическая головка флюида в эксплуатационной насосно-компрессорной колонне ослабляется, обратное вращение «В» также ослабляется до 0 об/мин.
Специалистам в данной области техники очевидно, и как видно из фиг. 18 и 19, копир 3 или фигурный паз 12 для зацепления можно выполнить в тормозных колодках 6,6, а работающий от копира ролик 2 может проходить из втулки 11 для зацепления с ней. Для того чтобы привести в движение тормозные колодки 6 между расцепленным и зацепленным положениями, на радиальном наружном конце 24 паза 12 выполнен карман 4, при этом карман 4 проходит радиально внутрь.

Claims (26)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Тормозная система для замедления обратного вращения, содержащая главный вращающийся вал, проходящий в осевом направлении через кожух тормоза;
    втулку, опирающуюся на вал для совместного вращения с валом и концентрически вращающуюся в кожухе тормоза;
    две или более тормозных колодки, распределенные по окружности вокруг втулки, при этом каждая тормозная колодка перемещается по радиусу от смещенного, радиально внутреннего расцепленного положения, в котором тормозные колодки удерживаются вращением вала в прямом направлении, до зацепленного положения в зацеплении торможения с кожухом тормоза, когда вал вращается в обратном направлении; и кулачковое устройство, действующее между двумя или более тормозными колодками и втулкой,
    - 8 014039 содержащее два или более дугообразных копира, располагающихся по окружности между внутренним радиальным концом и внешним радиальным концом; и два или более работающих от копира ролика, каждый из которых в рабочем состоянии зацепляет каждый копир для приведения в движение тормозных колодок между расцепленным положением в прямом направлении и зацепленым положением в обратном направлении.
  2. 2. Тормозная система по п.1, в которой два или более работающих от копира ролика, по существу, круглые.
  3. 3. Тормозная система по п.1, в которой два или более работающих от копира ролика являются профилированными.
  4. 4. Тормозная система по п.1, в которой два или более работающих от копира ролика дополнительно содержат антифрикционные детали для зацепления копира.
  5. 5. Тормозная система по п.4, в которой антифрикционные детали представляет собой подшипники качения для зацепления качением с копиром.
  6. 6. Тормозная система по любому из пп.1-5, в которой распределенные по окружности тормозные колодки опираются в осевом направлении на втулку антифрикционными механизмами.
  7. 7. Тормозная система по любому из пп.1-5, в которой втулка дополнительно содержит фланец втулки, при этом распределенные по окружности тормозные колодки поддерживаются в осевом направлении между фланцем втулки и тормозными колодками антифрикционными механизмами.
  8. 8. Тормозная система по любому из пп.1-7, в которой при переходе вращения вала между прямым направлением и обратным направлением тормозные колодки смещаются внутрь, а каждый работающий от копира ролик зацепляет каждый копир в расцепленном положении.
  9. 9. Тормозная система по любому из пп.1-8, в которой два или более копира выполнены на втулке, а два или более работающих от копира ролика выходят в осевом направлении наружу из двух или более тормозных колодок.
  10. 10. Тормозная система по любому из пп.1-9, дополнительно содержащая два или более фигурных паза, содержащих два или более копира и две или более, по существу, параллельных направляющих поверхности.
  11. 11. Тормозная система по любому из пп.1-10, в которой каждая тормозная колодка удерживается под действием центробежных сил в расцепленном положении внутри радиально расположенного кармана.
  12. 12. Тормозная система по любому из п.11, в которой каждый карман образует буртик для удерживания на ней каждого работающего от копира ролика.
  13. 13. Тормозная система по любому из пп.1-12, в которой каждый работающий от копира ролик, кроме того, содержит антифрикционные детали, при этом каждый работающий от копира ролик и каждый копир образуют угол кулачка, достаточный для обеспечения множителя торможения, превышающего 3,5.
  14. 14. Тормозная система по п.13, в которой множитель торможения составляет приблизительно от 3,5 до приблизительно 5,0.
  15. 15. Центробежная тормозная система по п.13 или 14, в которой угол кулачка составляет приблизительно 15°.
  16. 16. Центробежная тормозная система по п.10, в которой каждая, по существу, параллельная направляющая поверхность является прерывистой и, кроме того, содержит уклон, прилегающий к радиально расположенному карману для направления каждого работающего от копира ролика в расцепленное положение.
  17. 17. Тормозная система по любому из пп.1-16, в которой тормозная втулка, кроме того, содержит центральный трубопровод, через который проходит основной ведомый вращающийся вал;
    фланец втулки, выходящий радиально наружу от центрального трубопровода для поддержания на нем тормозных колодок; и кулачковое устройство, действующее между тормозными колодками и фланцем втулки.
  18. 18. Центробежная тормозная система по п.17, кроме того, содержащая антифрикционные механизмы, действующие между тормозными колодками и фланцем втулки.
  19. 19. Тормозная система по любому из пп.1-16, в которой втулка, кроме того, содержит верхний и нижний фланцы втулки, на которые опираются две или более тормозных колодки, распределенные по окружности, и в которых два или более копира распределены по окружности относительно каждого из верхнего и нижнего фланцев втулки; а два или более работающих от копира ролика выходят в осевом направлении от верхней и нижней поверхности каждой распределенной по окружности тормозной колодки для зацепления двух или более копиров.
  20. 20. Тормозная система по п.19, кроме того, содержащая радиально наружный карман, выполненный на внутреннем радиальном конце каждого копира.
    - 9 014039
  21. 21. Тормозная система по любому из пп.1-16, в которой втулка, кроме того, содержит верхний и нижний фланцы втулки, на которые опираются две или более тормозные колодки, распределенные по окружности, и где два или более копира распределены по окружности вокруг каждой из двух или более тормозных колодок, распределенных по окружности; и два или более работающих от копира ролика выходят в осевом направлении от верхнего и нижнего фланцев втулки для зацепления копиров.
  22. 22. Тормозная система по п.21, кроме того, содержащая радиальный внутренний карман, выполненный на внешнем радиальном конце каждого копира.
  23. 23. Центробежная тормозная система по п.19 или 22, кроме того, содержащая антифрикционные механизмы, действующие между тормозными колодками и нижним фланцем втулки.
  24. 24. Способ замедления обратного вращения в тормозной системе, имеющей главный вращающийся вал, проходящий в осевом направлении через кожух тормоза; втулку, опирающуюся на вал и вращающуюся совместно с валом и концентрически в кожухе тормоза, и две или более тормозные колодки, распределенные по окружности вокруг втулки, при котором тормозные колодки смещаются внутрь к втулке;
    втулки вращаются в прямом направлении для преодоления смещения и движения тормозных колодок в наружное расцепленное положение под действием центробежных сил;
    тормозные колодки под действием центробежных сил удерживаются в кармане в наружном расцепленном положении при вращении в прямом направлении;
    вращение втулки замедляется в прямом направлении для передачи вращения в обратном направлении, вызывая смещение тормозных колодок внутрь, из кармана;
    втулки вращаются в обратном направлении и двигают тормозные колодки в зацепленное положение отводом тормозных колодок при помощи кулачкового механизма наружу для зацепления кожуха при вращении в обратном направлении.
  25. 25. Способ по п.24, в котором отвод при помощи кулачкового механизма, кроме того, включает в себя движение работающего от копира ролика, соединенного в рабочем состоянии с тормозными колодками с возможностью двигаться по окружности и радиально наружу в зацепленное положение в обратном направлении.
  26. 26. Способ по п.25, кроме того, содержащий направление работающего от копира ролика по окружности и радиально в расцепленное положение в прямом направлении.
EA200870035A 2005-12-14 2006-12-14 Центробежный тормоз обратного вращения с кулачковым приводом EA014039B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002530782A CA2530782A1 (en) 2005-12-14 2005-12-14 Cam actuated centrifugal brake for wellhead drives
PCT/CA2006/002044 WO2007068118A1 (en) 2005-12-14 2006-12-14 Cam-actuated centrifugal brake for preventing backspin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200870035A1 EA200870035A1 (ru) 2008-10-30
EA014039B1 true EA014039B1 (ru) 2010-08-30

Family

ID=38162377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200870035A EA014039B1 (ru) 2005-12-14 2006-12-14 Центробежный тормоз обратного вращения с кулачковым приводом

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9027717B2 (ru)
EP (1) EP1969246B1 (ru)
AT (1) ATE543020T1 (ru)
AU (1) AU2006324285B2 (ru)
CA (1) CA2530782A1 (ru)
EA (1) EA014039B1 (ru)
WO (1) WO2007068118A1 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0605236A (pt) 2006-12-06 2008-07-22 Weatherford Ind E Com Ltda controle remoto do sistema de frenagem
BRPI0605759A (pt) * 2006-12-15 2008-08-12 Weatherford Ind E Com Ltda freio auxiliar para cabeçotes de acionamento para bombas de cavidade progressiva
US8662186B2 (en) 2011-03-15 2014-03-04 Weatherford/Lamb, Inc. Downhole backspin retarder for progressive cavity pump
CN102562886B (zh) * 2012-01-20 2014-12-17 望安辉 抽油机安全刹车装置
CN102865227B (zh) * 2012-10-16 2014-12-10 北京世通华奥油田化学技术有限公司 螺杆抽油泵用刹车力自动调节装置
CA2831233A1 (en) * 2012-10-26 2014-04-26 Kudu International Inc. Centrifugal backspin brake
US9506545B2 (en) 2013-03-15 2016-11-29 John W. Klovstadt Continuously variable transmission having a periodic displacement waveform with a constant velocity portion
FR3012184B1 (fr) * 2013-10-17 2015-12-11 Clyde Union S A S Motopompe centrifuge pour circuit primaire de petits ou moyens reacteurs modulaires nucleaires.
US20150308218A1 (en) * 2014-04-28 2015-10-29 Baker Hughes Incorporated Extrusion gap reduction device and method for reducing an extrusion gap
US9441683B2 (en) * 2014-06-17 2016-09-13 Yen-Hong Wong Hydraulic auxiliary brake device of motor used for oil production
US9568053B2 (en) * 2014-08-19 2017-02-14 Brightling Equipment Ltd. Method and apparatus for limiting rotation of a drive shaft in a reverse direction
US10981760B2 (en) 2014-10-07 2021-04-20 Skysaver Rescue Ltd. Centrifugal brake mechanism
IL235049A (en) 2014-10-07 2017-05-29 Skysaver Rescue Ltd Centrifugal braking mechanism
DE202015000702U1 (de) * 2015-01-30 2016-05-04 Solo Kleinmotoren Gmbh Momentgesteuerte Bremseinrichtung für angetriebene Werkzeuge
CA3040206A1 (en) * 2016-10-17 2018-04-26 Risun Oilflow Solutions Inc. Sealing/locking rod safety clamp and ram system
US10566881B2 (en) 2017-01-27 2020-02-18 Franklin Electric Co., Inc. Motor drive system including removable bypass circuit and/or cooling features
CA2967606C (en) 2017-05-18 2023-05-09 Peter Neufeld Seal housing and related apparatuses and methods of use
US10208816B2 (en) 2017-05-23 2019-02-19 Teco-Westinghouse Motor Company Anti-reverse rotation apparatuses, rotors for use therein, and related methods
CN109114130A (zh) * 2018-08-09 2019-01-01 宁波华表机械制造有限公司 一种鼓刹式双向自动离合器
RU2693118C1 (ru) * 2018-11-28 2019-07-01 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оклэс Технолоджиз" Устройство для предотвращения турбинного вращения
US11598382B2 (en) 2019-07-12 2023-03-07 Pella Corporation Adaptive centrifugal brake assemblies

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3485109A (en) * 1968-06-24 1969-12-23 Laurel E Dunlap Backlash brake for gear drive
US4144953A (en) * 1977-05-09 1979-03-20 Loffland Brothers Company Rotary drive disc brake for drawworks
US4797075A (en) * 1987-04-09 1989-01-10 Hughes Tool Company Overspeed protective gear box for a well pump
US5551510A (en) * 1995-03-08 1996-09-03 Kudu Industries Inc. Safety coupling for rotary down hole pump
US6079489A (en) * 1998-05-12 2000-06-27 Weatherford Holding U.S., Inc. Centrifugal backspin retarder and drivehead for use therewith

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1749624A (en) * 1928-02-13 1930-03-04 Jonas W Batson Brake mechanism
US1908228A (en) * 1931-04-30 1933-05-09 Dotson Leroy Automotive brake
US2072852A (en) * 1935-01-10 1937-03-09 Twin Disc Clutch Co Clutch
US2268605A (en) * 1939-09-01 1942-01-06 Mattersdorf Gustav Friction brake
US2547864A (en) * 1948-06-11 1951-04-03 Whizzer Motor Company Coaster brake
US3432013A (en) * 1966-07-05 1969-03-11 Shimano Industrial Co Rear hub with built-in three stage speed change mechanism for a bicycle
US4144853A (en) 1972-04-28 1979-03-20 Nissan Motor Company, Limited Ignition timing control change-over system
US4134481A (en) * 1974-12-09 1979-01-16 Calderazzo Franklin J Back-pedal brake operator and braking system for multi-speed bicycles
US5027930A (en) * 1989-01-23 1991-07-02 Hess-Reed Partners Coaster brake assembly
US4981200A (en) * 1989-08-25 1991-01-01 Eaton Corporation Brake having anchor bearing on immovable spider
CA2074013A1 (en) 1992-07-16 1994-01-17 Robert A. R. Mills Brake assembly for rotating rod
JP3638309B2 (ja) * 1994-06-23 2005-04-13 株式会社シマノ 自転車用ハブブレーキ
GB2299849A (en) 1995-04-10 1996-10-16 Mono Pumps Ltd Downhole pump drive head assembly with hydrodynamic retarder
US5673773A (en) * 1996-01-16 1997-10-07 Valisum Industries Ltd. Structure of a drum brake for bicycles
JP2001159434A (ja) * 1999-12-01 2001-06-12 Wakayama Nainenki Co Ltd 緊急ブレーキ装置
US6607465B1 (en) * 2000-03-10 2003-08-19 Shimano, Inc. Bicycle hub transmission with a guiding member for a sun gear
US6290028B1 (en) * 2000-05-09 2001-09-18 Liu Jen-Chih Bike brake
CA2311036A1 (en) 2000-06-09 2001-12-09 Oil Lift Technology Inc. Pump drive head with leak-free stuffing box, centrifugal brake and polish rod locking clamp

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3485109A (en) * 1968-06-24 1969-12-23 Laurel E Dunlap Backlash brake for gear drive
US4144953A (en) * 1977-05-09 1979-03-20 Loffland Brothers Company Rotary drive disc brake for drawworks
US4797075A (en) * 1987-04-09 1989-01-10 Hughes Tool Company Overspeed protective gear box for a well pump
US5551510A (en) * 1995-03-08 1996-09-03 Kudu Industries Inc. Safety coupling for rotary down hole pump
US6079489A (en) * 1998-05-12 2000-06-27 Weatherford Holding U.S., Inc. Centrifugal backspin retarder and drivehead for use therewith

Also Published As

Publication number Publication date
CA2530782A1 (en) 2007-06-14
US9027717B2 (en) 2015-05-12
EP1969246B1 (en) 2012-01-25
AU2006324285B2 (en) 2011-09-08
EP1969246A1 (en) 2008-09-17
WO2007068118A1 (en) 2007-06-21
ATE543020T1 (de) 2012-02-15
EA200870035A1 (ru) 2008-10-30
US20080296011A1 (en) 2008-12-04
AU2006324285A1 (en) 2007-06-21
EP1969246A4 (en) 2009-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA014039B1 (ru) Центробежный тормоз обратного вращения с кулачковым приводом
US6079489A (en) Centrifugal backspin retarder and drivehead for use therewith
CA2157072C (en) Safety coupling for rotary down hole pump
US9322238B2 (en) Polish rod locking clamp
US9334908B2 (en) Centrifugal backspin brake
US6039115A (en) Safety coupling for rotary pump
CA2710783C (en) Pump drive head with stuffing box
US5299676A (en) Rotation check mechanism
CA2571209C (en) Cam actuated centrifugal brake for preventing backspin
JP2007524039A (ja) 自動補力クラッチ
CA2859817C (en) Method and apparatus for limiting rotation of a drive shaft in a reverse direction
EP0429468A1 (en) TORQUE LIMITING DEVICE.
WO2020220210A1 (zh) 一种电动绞盘
MX2008007311A (es) Freno centrifugo accionado por leva para evitar giros inversos
RU2334139C1 (ru) Муфта предохранительная обгонная
CN216519294U (zh) 一种地面驱动装置扭矩释放装置
CN215171726U (zh) 偏心液压制动装置及地面驱动装置
RU2648369C1 (ru) Переводник стопорный (варианты)
RU26824U1 (ru) Привод штанговой винтовой насосной установки
CN114060434A (zh) 一种地面驱动装置扭矩释放装置及释放方法
CN117386742A (zh) 一种用于转动轴阻尼装置
SU1401182A1 (ru) Центробежна фрикционна предохранительна муфта
SU1687553A1 (ru) Механизм дл перестановки барабана шахтной подъемной машины
AU650555B2 (en) Rotation check mechanism
SU1355790A1 (ru) Предохранительна фрикционна муфта

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ TM