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离合式螺杆地面驱动装置

阅读:683发布:2021-08-22

专利汇可以提供离合式螺杆地面驱动装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种离合式 螺杆 泵 地面驱动装置,其包括:上提机构; 电机 ,其上方固定有所述上提机构;至少两个行星 齿轮 减速器,其与所述电机的 输出轴 同轴设置; 轴承 箱,其与最下方的行星齿轮减速器连接;其中,所述电机的输出轴同轴穿设一可上下移动的 花键 轴,其上端与所述上提机构连接,所述花键轴的下端花键连接在最下方的行星齿轮减速器的 行星架 上并穿设于轴承箱;所述轴承箱内的 轴承 内圈 固定穿设一短轴,其上端与所述花键轴的下端可插拔式连接;所述上提机构能将所述花键轴的上端往上提并使其下端脱离所述短轴。本实用新型具有结构紧凑、成本低、运转平稳、安全可靠、运输及安装简易的优点,可广泛应用于石油 天然气 钻采装备技术领域。,下面是离合式螺杆地面驱动装置专利的具体信息内容。

1.一种离合式螺杆地面驱动装置,其特征在于,由上至下依次包括:
上提机构;
电机,其上方固定有所述上提机构;
至少两个行星齿轮减速器,其与所述电机的输出轴同轴设置;
轴承箱,其上端与最下方的行星齿轮减速器的壳体连接;
其中,所述电机的输出轴同轴穿设一可上下移动的花键轴,其上端突出于所述电机并与所述上提机构连接,所述花键轴的下端向下依次穿出所有所述行星齿轮减速器的太阳轮并花键连接在最下方的行星齿轮减速器的行星架上,所述花键轴的下端穿设于轴承箱;
所述轴承箱内的轴承内圈固定穿设一短轴,其上端与所述花键轴的下端可插拔式连接,短轴的下端穿出所述轴承箱后同轴连接抽油杆,抽油杆带动螺杆泵转动;
所述上提机构能将所述花键轴的上端往上提并使其下端脱离所述短轴。
2.如权利要求1所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,其特征在于,所述花键轴的上端的外壁内陷形成一环形凹槽,所述上提机构包括:
壳体,其固定于所述电机的上方,所述壳体设置有供所述花键轴的上端竖直穿出的通孔;
传动机构,其设置在所述壳体内,所述传动机构包括第一超越离合器、主动锥齿轮、从动锥齿轮及环形板;
所述第一超越离合器,其内圈花键连接于所述花键轴的上端;
所述主动锥齿轮,其内圈通过键固定套设于第一超越离合器的外圈,主动锥齿轮的外圈固定一轴承的内圈,推力轴承的外圈固定于电机上;
所述从动锥齿轮,其轴线平设置,且其与所述主动锥齿轮相啮合,从动锥齿轮的中部水平固定穿设一水平轴的一端,水平轴的另一端同轴固定套设有一凹凸轮
所述环形板,其位于所述凹凸轮的上方,所述环形板固定套设于所述花键轴上,所述凹凸轮转动时能向上推动所述环形板上移;
一对卡,其对称设置在所述壳体的顶板的上表面,一对卡块位于所述花键轴的两侧,所述卡块的上表面内陷形成一上下贯通,且沿着水平方向的长条状的通槽;一螺栓的下端竖直穿过所述卡块的通槽的中部,并固定在所述壳体的顶板上,以将所述卡块卡在螺栓的头部与所述壳体之间;
每个卡块的通槽内均设置一水平的弹簧,其一端固定在对应的通槽远离所述花键轴的一侧,所述弹簧的另一端固定在对应的螺栓上;
其中,当所述凹凸轮未将所述花键轴顶起时,一对卡块靠近所述花键轴的一端均抵在所述环形凹槽的正上方,使得所述弹簧处于拉伸状态;当所述凹凸轮将所述花键轴顶起时,所述环形凹槽正对一对所述卡块,一对卡块靠近所述花键轴的一端在弹簧的回弹下,卡合于所述环形凹槽内,限制所述花键轴下落。
3.如权利要求2所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,其特征在于,还包括:分离装置,其包括:
圆板,其可绕其轴线圆周转动的设置在所述壳体的顶板的上表面,并位于一对卡块中间;
一对连杆机构,其均包括相互铰接的一对连杆,一对所述连杆机构的一端通过销轴可绕销轴转动的径向对称铰接在所述圆板上;
一对所述连杆机构的另一端分别对应通过销轴可绕销轴转动的与一对卡块靠近花键轴的一端铰接;
所述连杆机构的铰接卡块的连杆的中部,穿设在一竖直固定于所述壳体顶板上的销轴上,使得该连杆可绕该销轴转动;
其中,所述圆板圆周正转或反转时,带动一对连杆机构并使得一对卡块沿着水平方向远离或靠近所述花键轴。
4.如权利要求1所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,其特征在于,还包括缓速装置,其包括:
底座,其为内中空的壳体状,且固定于所述轴承箱的下端,所述短轴的下端无缝穿出所述底座后连接抽油杆;
定子,其为圆环状,且其外圈固定于所述底座的内壁上,所述短轴穿过所述定子的中部;
第二超越离合器,其位于所述底座内且其内圈通过键固定套设于所述短轴上;
转子,其为圆环状,且其位于所述底座内,转子的内圈通过键固定套设于第二超越离合器的外圈上;
其中,所述底座内充满制动液;所述定子及所述转子相对的两表面上均沿圆周方向均匀间隔设置有多个倾斜的叶片
5.如权利要求4所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,其特征在于,所述叶片的倾斜度为45°。
6.如权利要求1所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,其特征在于,所述短轴的上表面向下凹陷形成一圆形凹槽,其内圈呈齿状,所述花键轴的下端插拔式连接于所述圆形凹槽。
7.如权利要求3所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,其特征在于,所述圆板的外侧壁固定一水平的拉杆。

说明书全文

离合式螺杆地面驱动装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及石油天然气钻采装备技术领域。更具体地说,本实用新型涉及一种离合式螺杆泵地面驱动装置。

背景技术

[0002] 随着螺杆泵的应用规模日益扩大,停机时的安全问题变得尤为重要,出现异常状况停机时,如果制动转速不能得到有效控制,会造成制动失效,反转失控,危机设备及人员安全,为油田生产埋下安全隐患。
[0003] 目前,螺杆泵地面驱动装置停机制动常采用液压刹车形式,长期运行后,液压元件失效会导致制动功能失效,造成反转速度失控,引发安全事故。实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、成本低、运转平稳、安全可靠、运输及安装简易的离合式螺杆泵地面驱动装置。
[0005] 为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点,提供了一种离合式螺杆泵地面驱动装置,由上至下依次包括:
[0006] 上提机构;
[0007] 电机,其上方固定有所述上提机构;
[0008] 至少两个行星齿轮减速器,其与所述电机的输出轴同轴设置;
[0009] 轴承箱,其上端与最下方的行星齿轮减速器的壳体连接;
[0010] 其中,所述电机的输出轴同轴穿设一可上下移动的花键轴,其上端突出于所述电机并与所述上提机构连接,所述花键轴的下端向下依次穿出所有所述行星齿轮减速器的太
阳轮并花键连接在最下方的行星齿轮减速器的行星架上,所述花键轴的下端穿设于轴承
箱;
[0011] 所述轴承箱内的轴承内圈固定穿设一短轴,其上端与所述花键轴的下端可插拔式连接,短轴的下端穿出所述轴承箱后同轴连接抽油杆,抽油杆带动螺杆泵转动;
[0012] 所述上提机构能将所述花键轴的上端往上提并使其下端脱离所述短轴。
[0013] 优选地,所述花键轴的上端的外壁内陷形成一环形凹槽,所述上提机构包括:
[0014] 壳体,其固定于所述电机的上方,所述壳体设置有供所述花键轴的上端竖直穿出的通孔;
[0015] 传动机构,其设置在所述壳体内,所述传动机构包括第一超越离合器、主动锥齿轮、从动锥齿轮及环形板;
[0016] 所述第一超越离合器,其内圈花键连接于所述花键轴的上端;
[0017] 所述主动锥齿轮,其内圈通过键固定套设于第一超越离合器的外圈,主动锥齿轮的外圈固定一轴承的内圈,推力轴承的外圈固定于电机上;
[0018] 所述从动锥齿轮,其轴线平设置,且其与所述主动锥齿轮相啮合,从动锥齿轮的中部水平固定穿设一水平轴的一端,水平轴的另一端同轴固定套设有一凹凸轮
[0019] 所述环形板,其位于所述凹凸轮的上方,所述环形板固定套设于所述花键轴上,所述凹凸轮转动时能向上推动所述环形板上移;
[0020] 一对卡,其对称设置在所述壳体的顶板的上表面,一对卡块位于所述花键轴的两侧,所述卡块的上表面内陷形成一上下贯通,且沿着水平方向的长条状的通槽;一螺栓的下端竖直穿过所述卡块的通槽的中部,并固定在所述壳体的顶板上,以将所述卡块卡在螺
栓的头部与所述壳体之间;
[0021] 每个卡块的通槽内均设置一水平的弹簧,其一端固定在对应的通槽远离所述花键轴的一侧,所述弹簧的另一端固定在对应的螺栓上;
[0022] 其中,当所述凹凸轮未将所述花键轴顶起时,一对卡块靠近所述花键轴的一端均抵在所述环形凹槽的正上方,使得所述弹簧处于拉伸状态;当所述凹凸轮将所述花键轴顶
起时,所述环形凹槽正对一对所述卡块,一对卡块靠近所述花键轴的一端在弹簧的回弹下,卡合于所述环形凹槽内,限制所述花键轴下落。
[0023] 优选地,所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,还包括:分离装置,其包括:
[0024] 圆板,其可绕其轴线圆周转动的设置在所述壳体的顶板的上表面,并位于一对卡块中间;
[0025] 一对连杆机构,其均包括相互铰接的一对连杆,一对所述连杆机构的一端通过销轴可绕销轴转动的径向对称铰接在所述圆板上;
[0026] 一对所述连杆机构的另一端分别对应通过销轴可绕销轴转动的与一对卡块靠近花键轴的一端铰接;
[0027] 所述连杆机构的铰接卡块的连杆的中部,穿设在一竖直固定于所述壳体顶板上的销轴上,使得该连杆可绕该销轴转动;
[0028] 其中,所述圆板圆周正转或反转时,带动一对连杆机构并使得一对卡块沿着水平方向远离或靠近所述花键轴。
[0029] 优选地,所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,还包括缓速装置,其包括:
[0030] 底座,其为内中空的壳体状,且固定于所述轴承箱的下端,所述短轴的下端无缝穿出所述底座后连接抽油杆;
[0031] 定子,其为圆环状,且其外圈固定于所述底座的内壁上,所述短轴穿过所述定子的中部;
[0032] 第二超越离合器,其位于所述底座内且其内圈通过键固定套设于所述短轴上;
[0033] 转子,其为圆环状,且其位于所述底座内,转子的内圈通过键固定套设于第二超越离合器的外圈上;
[0034] 其中,所述底座内充满制动液;所述定子及所述转子相对的两表面上均沿圆周方向均匀间隔设置有多个倾斜的叶片
[0035] 优选地,所述叶片的倾斜度为45°。
[0036] 优选地,所述短轴的上表面向下凹陷形成一圆形凹槽,其内圈呈齿状,所述花键轴的下端插拔式连接于所述圆形凹槽。
[0037] 优选地,所述圆板的外侧壁固定一水平的拉杆。
[0038] 本实用新型至少包括以下有益效果:
[0039] 1、出现异常状况时,导致所述短轴反转,上提机构可以实现所述短轴及花键轴的分离,避免损坏所述花键轴、所述电机及所述行星齿轮减速器;
[0040] 2、异常状况处理完毕后,所述分离装置可快速拨开一对所述卡块,所述花键轴可快速下降,地面驱动装置可重新投入使用;
[0041] 3、通过所述缓速装置能有效的控制反转速度,制动平稳,安全可靠;
[0042] 4、安装方便,作业简单。
[0043] 本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0044] 图1为本实用新型的正面结构示意图;
[0045] 图2为本实用新型所述上提机构及所述分离装置的俯视图;
[0046] 图3为本实用新型所述上提机构的结构示意图;
[0047] 图4为本实用新型所述缓速装置的结构示意图。

具体实施方式

[0048] 下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0049] 在本实用新型的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0050] 如图1-4所示,本实用新型提供一种离合式螺杆泵地面驱动装置,由上至下依次包括:
[0051] 上提机构;
[0052] 电机1,其上方固定有所述上提机构;
[0053] 至少两个行星齿轮减速器2,其与所述电机1的输出轴同轴设置;
[0054] 轴承箱3,其上端与最下方的行星齿轮减速器2的壳体连接;
[0055] 其中,所述电机1的输出轴同轴穿设一可上下移动的花键轴4,其上端突出于所述电机1并与所述上提机构连接,所述花键轴4的下端向下依次穿出所有所述行星齿轮减速器
2的太阳轮并花键连接在最下方的行星齿轮减速器2的行星架上,所述花键轴4的下端穿设
于轴承箱3;
[0056] 所述轴承箱3内的轴承内圈固定穿设一短轴5,其上端与所述花键轴4的下端可插拔式连接,短轴5的下端穿出所述轴承箱3后同轴连接抽油杆,抽油杆带动螺杆泵转动;
[0057] 所述上提机构能将所述花键轴4的上端往上提并使其下端脱离所述短轴5。
[0058] 在上述技术方案中,所述电机1为三相异步电动机;所述电机1的输出轴伸入位于上方的行星齿轮减速器2的太阳轮的中心孔内并与中心孔固接,所述电机1的输出轴带动位
于上方的行星齿轮减速器2的太阳轮同轴转动,位于上方的行星齿轮减速器2的行星架与位
于下方的行星齿轮减速器2的太阳轮花键连接,实现两个行星齿轮减速器2的太阳轮同轴转
动;所述花键轴4的下端花键连接于位于下方的行星齿轮减速器2的行星架上,位于下方的
行星齿轮减速器2的行星架转动可带动所述花键轴4同轴转动;
[0059] 所述轴承箱3内的轴承为推力圆锥滚子轴承,其用于支撑所述短轴5及抽油杆的重量;
[0060] 所述花键轴4的外壁环绕一周均呈齿状,位于下方的行星齿轮减速器2的行星架上设置有齿状结构,花键连接为所述花键轴4的外壁与行星架上的齿状结构之间的啮合连接;
[0061] 所述上提机构能将所述花键轴4的上端往上提并使其下端脱离所述短轴5是指所述上提机构能将所述花键轴4的上端往上提,使花键轴4与短轴5的连接关系解除。
[0062] 在另一种技术方案中,所述花键轴4的上端的外壁内陷形成一环形凹槽15,所述上提机构包括:
[0063] 壳体6,其固定于所述电机1的上方,所述壳体6设置有供所述花键轴4的上端竖直穿出的通孔;
[0064] 传动机构,其设置在所述壳体6内,所述传动机构包括第一超越离合器7、主动锥齿轮8、从动锥齿轮9及环形板10;
[0065] 所述第一超越离合器7,其内圈花键连接于所述花键轴4的上端;
[0066] 所述主动锥齿轮8,其内圈通过键固定套设于第一超越离合器7的外圈,主动锥齿轮8的外圈固定一推力轴承的内圈,推力轴承的外圈固定于电机1上;
[0067] 所述从动锥齿轮9,其轴线水平设置,且其与所述主动锥齿轮8相啮合,从动锥齿轮9的中部水平固定穿设一水平轴的一端,水平轴的另一端同轴固定套设有一凹凸轮11;
[0068] 所述环形板10,其位于所述凹凸轮11的上方,所述环形板10固定套设于所述花键轴4上,所述凹凸轮11转动时能向上推动所述环形板10上移;
[0069] 一对卡块12,其对称设置在所述壳体6的顶板的上表面,一对卡块12位于所述花键轴4的两侧,所述卡块12的上表面内陷形成一上下贯通,且沿着水平方向的长条状的通槽;
一螺栓13的下端竖直穿过所述卡块12的通槽的中部,并固定在所述壳体6的顶板上,以将所述卡块12卡在螺栓13的头部与所述壳体6之间;
[0070] 每个卡块12的通槽内均设置一水平的弹簧14,其一端固定在对应的通槽远离所述花键轴4的一侧,所述弹簧14的另一端固定在对应的螺栓13上;
[0071] 其中,当所述凹凸轮11未将所述花键轴4顶起时,一对卡块12靠近所述花键轴4的一端均抵在所述环形凹槽15的正上方,使得所述弹簧14处于拉伸状态;当所述凹凸轮11将
所述花键轴4顶起时,所述环形凹槽15正对一对所述卡块12,一对卡块12靠近所述花键轴4
的一端在弹簧14的回弹下,卡合于所述环形凹槽15内,限制所述花键轴4下落。
[0072] 在上述技术方案中,所述花键轴4正转时,所述第一超越离合器7的内圈和外圈处于分离状态,所述上提机构不作业;当出现异常情况时,所述短轴5反转带动所述花键轴4反转,所述第一超越离合器7的内圈和外圈处于连接状态,所述花键轴4反转带动所述主动锥
齿轮8转动,进而带动从动锥齿轮9和所述凹凸轮11转动,所述凹凸轮11的突出部转上去将
所述环形板10提起,进而带动所述花键轴4向上提起,所述卡块12卡合于所述环形凹槽15
内;所述第一超越离合器7的内圈一圈均为齿状结构,所述第一超越离合器7的内圈与所述
花键轴4的外圈相啮合;所述第一超越离合所述主动锥齿轮8、所述从动锥齿轮9、所述凹凸轮11均在竖直方向上不会移动;
[0073] 需要下放所述花键轴4时,只需向外拨开一对所述卡块12,使所述卡块12脱离所述环形凹槽15后,反转所述花键轴4,带动所述凹凸轮11的突出部转离所述环形板10后,将所述花键轴4下放使其恢复与所述短轴5的连接。
[0074] 在另一种技术方案中,所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,还包括:分离装置,其包括:
[0075] 圆板16,其可绕其轴线圆周转动的设置在所述壳体6的顶板的上表面,并位于一对卡块12中间;
[0076] 一对连杆机构17,其均包括相互铰接的一对连杆,一对所述连杆机构17的一端通过销轴可绕销轴转动的径向对称铰接在所述圆板16上;
[0077] 一对所述连杆机构17的另一端分别对应通过销轴可绕销轴转动的与一对卡块12靠近花键轴4的一端铰接;
[0078] 所述连杆机构17的铰接卡块12的连杆的中部,穿设在一竖直固定于所述壳体6顶板上的销轴上,使得该连杆可绕该销轴转动;
[0079] 其中,所述圆板16圆周正转或反转时,带动一对连杆机构17并使得一对卡块12沿着水平方向远离或靠近所述花键轴4。
[0080] 在上述技术方案中,所述圆板16通过销轴设置在所述壳体6的顶板的上表面;一对所述连杆机构17的一端径向对称铰接在所述圆板16上的具体连接与附图一致,径向对称是
指以所述圆板16的一直径为对称轴,一对所述连杆机构17的一端对称分布于对称轴的两
侧;
[0081] 需要下放所述花键轴4时,只需转动所述圆板16,一对卡块12可同时向外拨开并脱离所述环形凹槽15,所述分离装置操作便捷、快速。
[0082] 在另一种技术方案中,所述的离合式螺杆泵地面驱动装置,还包括缓速装置,其包括:
[0083] 底座18,其为内中空的壳体状,且固定于所述轴承箱3的下端,所述短轴5的下端无缝穿出所述底座18后连接抽油杆;
[0084] 定子19,其为圆环状,且其外圈固定于所述底座18的内壁上,所述短轴5穿过所述定子19的中部;
[0085] 第二超越离合器20,其位于所述底座18内且其内圈通过键固定套设于所述短轴5上;
[0086] 转子21,其为圆环状,且其位于所述底座18内,转子21的内圈通过键固定套设于第二超越离合器20的外圈上;
[0087] 其中,所述底座18内充满制动液;所述定子19及所述转子21相对的两表面上均沿圆周方向均匀间隔设置有多个倾斜的叶片。
[0088] 在上述技术方案中,所述短轴5正转时,所述第二超越离合器20的内圈和外圈处于分离状态,所述转子21不转动,制动液处于平稳状态,叶片不会对制动液产生作用力;当所述短轴5反转时,所述第二超越离合器20的内圈和外圈处于连接状态,所述转子21转动,制动液被所述转子21的叶片推动,产生涡流并与固定的所述定子19的叶片接触,所述定子19
的叶片对制动液产生制动阻力,其方向与所述短轴5的反转方向相反,保证反转扭矩能够安全平稳的释放。
[0089] 在另一种技术方案中,所述叶片的倾斜角度为45°;叶片的倾斜角度是指叶片与对应的定子19或转子21表面的锐角夹角为45°,定子19表面的叶片与相邻的转子21表面的叶
片的倾斜方向一致,此时所述缓速装置的性能最优。
[0090] 在另一种技术方案中,所述短轴5的上表面向下凹陷形成一圆形凹槽,其内圈呈齿状,所述花键轴4的下端插拔式连接于所述圆形凹槽;所述花键轴4的下端的外壁与所述圆
形凹槽的内壁相啮合。
[0091] 在另一种技术方案中,所述圆板16的外侧壁固定一水平的拉杆22,所述拉杆22用于操控所述圆板16的圆周正转或反转。
[0092] 尽管本实用新型的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本实
用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
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