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螺杆泵反转控制装置

阅读：1028发布：2020-07-31

IPRDB可以提供螺杆泵反转控制装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及的是螺杆泵反转控制装置，这种螺杆泵反转控制装置包括棘轮、棘爪盘、摩擦缓冲刹车机构，摩擦缓冲刹车机构由外棘爪、摩擦片、摩擦盘构成，外棘爪与棘爪盘固定安装在一起，外棘爪的外侧对应安装有摩擦盘，摩擦盘与摩擦片紧配合，摩擦片又与棘轮紧配合。本发明当螺杆泵卡泵停机且刹车矢灵时，有效解决了棘爪卡不住的问题，具有能够有效卡住和安全释放功能。，下面是螺杆泵反转控制装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种螺杆泵反转控制装置，其特征在于：这种螺杆泵反转控制装置包括棘轮(13)、棘爪盘(3)、摩擦缓冲刹车机构，摩擦缓冲刹车机构由外棘爪(4)、摩擦片(6)、摩擦盘(5)构成，外棘爪(4)与棘爪盘(3)固定安装在一起，外棘爪(4)的外侧对应安装有摩擦盘(5)，摩擦盘(5)与摩擦片(6)紧配合，摩擦片(6)又与棘轮(13)紧配合。

2.根据权利要求1所述的螺杆泵反转控制装置，其特征在于：所述的棘轮(13)外侧还设置有离心块(8)，离心块(8)合扣在棘轮(13)外，并卡在棘轮(13)上，刹车外壳(9)将离心块(8)包绕在内，离心块(8)、刹车外壳(9)构成离心自动刹车机构。

3.根据权利要求2所述的螺杆泵反转控制装置，其特征在于：所述的棘爪盘(3)外侧设置有手动棘爪(1)，棘爪盘(3)上带有卡牙或槽，手动棘爪(1)可卡在卡牙或槽上，手动棘爪(1)的另一端连接手动棘爪调节杆(12)。

4.根据权利要求3所述的螺杆泵反转控制装置，其特征在于：所述的棘轮(13)外侧还设置有手动刹车(10)，手动刹车(10)合抱在棘轮(13)外，手动刹车(10)设置有手动刹车调节杆(11)。

5.根据权利要求4所述的螺杆泵反转控制装置，其特征在于：所述的摩擦盘(5)内环与棘轮相对的部位带有缓冲卡块(15)，棘轮(13)也带有缓冲卡块，摩擦盘内环在外棘爪(4)的带动下转动起来后，当缓冲转动一定角度运行到棘轮的缓冲卡块(16)处时，摩擦盘的缓冲卡块(15)卡到棘轮的缓冲卡块(16)上。

说明书全文

螺杆泵反转控制装置

一、技术领域：

[0001] 本发明涉及的是螺杆泵井驱动装置上使用的停机时反转能量制动和释放的控制装置，具体涉及的是螺杆泵反转控制装置。二、背景技术：

[0002] 螺杆泵井正常运转时，由地面驱动装置带动抽油杆旋转，再由抽油杆驱动井下螺杆泵。由于抽油杆是几百或1000多米的细长杆，传递扭矩时本身必然会储存弹性能，当螺杆泵井检修或意外停电等停机时，抽油杆迅速反转释放其储存的能量，其转速可高达1000r/min以上，此时减速器皮带轮的转速就会达到近5000r/min，已远超过常规机械设计最高转速为3000r/min的设计界限，不但会发生皮带轮的离心力超过其内力而破碎飞出的事故，而且对整个设备也会造成极大的破坏，同时也会造成人员伤亡事故，所以螺杆泵驱动装置上设有防反转机构。

[0003] 常规螺杆泵井驱动装置基本上都是采用棘轮、棘爪机械防反转机构，棘爪盘安装在地面驱动装置的传动轴上，棘轮也安装在设备传动轴的外壳上，棘爪设置在棘爪盘内，当设备停机时首先是卡住反转，然后再通过缓慢放松刹车瓦释放，使抽油杆储存的能量逐渐释放直至安全停机。这种机构在刚开始应用时没有出现问题，但随着螺杆泵应用数量的增多，应用时间的延长，因反转控制不好发生飞车事故的频次在不断增加，严重程度在不断提高，主要表象为减速器皮带轮整体飞出或破碎飞出、减速器皮带轮与电机皮带轮一起破碎飞出、减速器输入轴全部甩掉及光杆甩弯或折断后飞出，有时还将电机毁坏，更严重的还发生了井上工人伤亡事故。

[0004] 从现场出现的棘轮棘爪防反转装置失灵事故看，发生事故的主要原因如下：

[0005] 1、棘爪没有卡住棘轮：由于棘爪轴被异物卡住、被冰冻住、棘爪弹簧损坏等原因导致棘爪没有卡住棘轮，造成驱动装置高速反转事故。

[0006] 2、反转释放安全控制：棘爪卡住棘轮后，手动释放时由于操作不便、不当又没有其它控制手段，造成驱动装置高速反转事故。三、发明内容：

[0007] 本发明的目的是提供螺杆泵反转控制装置，它用于解决现有的螺杆泵井在停机时反转控制不可靠的问题。

[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种螺杆泵反转控制装置包括棘轮、棘爪盘、摩擦缓冲刹车机构，摩擦缓冲刹车机构由外棘爪、摩擦片、摩擦盘构成，外棘爪与棘爪盘固定安装在一起，外棘爪的外侧对应安装有摩擦盘，摩擦盘与摩擦片紧配合，摩擦片又与棘轮紧密接触。

[0009] 上述方案中棘轮外侧还设置有离心块，离心块合扣在棘轮外，并卡在棘轮上，刹车外壳将离心块包绕在内，离心块、刹车外壳构成离心自动刹车机构。

[0010] 上述方案中棘爪盘外侧设置有手动棘爪，棘爪盘上带有卡牙或槽，手动棘爪可卡在卡牙或槽上，手动棘爪的另一端连接手动棘爪调节杆。

[0011] 上述方案中棘轮外侧还设置有手动刹车，手动刹车合抱在棘轮外侧，手动刹车设置有手动刹车调节杆。

[0012] 上述方案中摩擦盘内环与棘轮相对的部位带有缓冲卡块，棘轮上也带有缓冲卡块，摩擦盘内环在外棘爪的带动下转动起来后，当缓冲转动一定角度后，运行到棘轮上的缓冲卡块处时，摩擦盘内环上的缓冲卡块卡到棘轮的缓冲卡块上，从而使棘爪盘停止转动，防止外棘爪因过强的冲击造成损坏。

[0013] 有益效果：

[0014] 1、本发明当螺杆泵卡泵停机且刹车矢灵时，地面驱动装置会反转，但由于有离心自动刹车，所以也不会发生飞车事故。

[0015] 2、本发明采用三个棘爪有效解决了棘爪卡不住的问题，具体情况有：卡泵等非人为停机时，如果棘爪失灵外棘爪可再一次实现比棘爪更可靠的卡住功能；人为停机时，如果棘爪失灵手动棘爪可再一次实现比棘爪更可靠的卡住功能，如果棘爪和手动棘爪都失灵时，外棘爪可再一次实现卡住功能。手动棘爪在地面驱动装置运行时就可检查是否好用，有效保证了人为停机的安全。

[0016] 3、本发明解决了释放控制安全问题，具体情况有；当手动释放控制不当导致反转速度过快时，随着转速增高，棘轮上的离心自动刹车扭矩也会越来越大，并能够把转速控制在安全转速范围内，在这个过程中操作工人有充裕的时间重新调整手动刹车，确保释放速度在规定的范围内。四、附图说明：

[0017] 图1是本发明的结构示意图；

[0018] 图2为图1中的A-A截面图；

[0019] 图3为图1中的B-B截面图；

[0020] 图4为图1中的C-C截面图；

[0021] 图5为图1中的D局部放大图，

[0022] 图6为图5中的局部剖视图。

[0023] 1-手动棘爪；2-棘爪；3-棘爪盘；4-外棘爪；5-摩擦盘；6-摩擦片；7-缓冲刹车压盘；8-离心块；9-离心刹车外壳；10-手动刹车；11-手动刹车调节杆；12-手动棘爪调节杆；13-棘轮；14-驱动装置转动轴；15-缓冲卡块；16-缓冲卡块。五、具体实施方式：

[0024] 下面结合附图对本发明做进一步的说明：

[0025] 如图1所示，这种螺杆泵反转控制装置包括棘轮13、棘爪盘3、摩擦缓冲刹车机构，棘爪盘3安装在地面驱动装置传动轴14上，棘轮13安装在驱动装置传动轴14的外壳上，棘爪2设置在棘爪盘3内，棘爪2卡住原理：棘爪2在地面驱动装置运转时由于所受离心力能够克服弹簧力而向外张开，当地面驱动装置停止运行时由于弹簧力的作用回弹卡住棘轮13，棘爪2只能向内单向卡住棘轮13。

[0026] 结合图2所示，摩擦缓冲刹车机构由外棘爪4、摩擦片6、摩擦盘5构成，外棘爪4与棘爪盘3固定安装在一起，外棘爪4的外侧对应安装有摩擦盘5，摩擦盘5与摩擦片6紧配合，摩擦片6又通过缓冲刹车压盘7与棘轮13紧密接触，摩擦盘5在棘轮13和缓冲刹车压盘7中间并由压簧压紧，调整压簧即可调整摩擦盘7与棘轮13间的摩擦扭矩。另外，参阅图5、图6，摩擦盘5的内环与棘轮相对的部位带有缓冲卡块15，棘轮上带有缓冲卡块16。

[0027] 外棘爪4卡住原理：外棘爪4在地面驱动装置运转时由于所受弹簧力始终大于所受离心力而不起作用，当地面驱动装置停止运行且发生棘爪2没能卡住棘轮13时，地面驱动装置会发生反转且反转速度越来越高，当反转速度达到一定转速时，外棘爪4所受离心力就能够克服弹簧力向外张开卡住摩擦盘5，缓冲转动一定角度后，摩擦盘5上的缓冲卡块15卡住棘轮13上的缓冲卡块16，外棘爪4只能向外单向卡住摩擦盘5。

[0028] 结合图1、图4所示，本发明棘轮13外侧还设置有离心块8，离心块8合扣在棘轮13外，并卡在棘轮13上，离心块8外表面粘有刹车片，刹车外壳9将离心块8和刹车片包绕在内，离心块8、刹车外壳9构成离心自动刹车机构。

[0029] 离心自动刹车原理：离心块8合扣在棘轮13的外圆柱面上，在圆周方向被棘轮13卡住只能沿径向移动，当地面驱动装置反转时棘轮13就会带动离心块8一起转动，同时离心块8在离心力的作用下沿径向方向移动与并与离心刹车外壳9产生摩擦制动扭矩，转速越高，压的越紧，产生的摩擦扭矩越大，反转转速降低，转速降低后，摩擦扭矩减小，设备又开始加速反转，摩擦扭矩开始增大，转速又开始降低，这样周而复始就实现了自动释放反转能量的目的。

[0030] 本发明棘爪盘3外侧设置有手动棘爪1，棘爪盘3上带有卡牙或槽，手动棘爪1可卡在卡牙或槽上，手动棘爪1的另一端连接手动棘爪调节杆12。手动棘爪1卡住原理：当设备需要人工停机时，由于手动棘爪1是单向卡住机构，不影响地面驱动装置的正常运行，所以停机前可先将手动棘爪调节杆松开，手动棘爪1在弹簧力的作用下压在棘爪盘3上，停机后如果棘爪2失灵，棘爪盘3转到一定位置时手动棘爪1就可卡住棘轮13。手动棘爪1在操作过程中就能够发现是否好用，如存在问题可不停机维修，确保卡住和现场操作人员的安全。

[0031] 本发明棘轮13外侧还设置有手动刹车10，结合图3所示，手动刹车10合抱在棘轮13外，手动刹车设置有手动刹车调节杆11。手动刹车10是在棘轮13上安装两个半圆形制动瓦，这两个外抱制动瓦一端通过销轴固定在离心刹车外壳9上，另一端设置有手动刹车调节杆11，调节手动刹车调节杆11即可调整手动刹车10抱紧棘轮13的强度，离心刹车外壳9安装在驱动装置壳体上。

[0032] 当设备正常运转时，棘爪2在离心力作用下向外张开并与棘轮13分开，停机时棘爪2在弹簧作用下卡在棘轮13上，由于手动刹车调节杆11处于调紧状态，手动刹车10刹死棘轮13，反转被卡住。释放反转时，缓慢调节调节杆，在反扭矩作用下内棘爪2带动棘轮13、离心块8开始反转，离心块8在离心力的作用下沿径向方向与棘轮13分离(在圆周方向棘轮13始终是卡住离心块8的)并与刹车外壳9产生摩制动扭矩，转速越高，压的越紧，产生的摩擦扭矩越大，反转转速降低，转速降低后，摩擦扭矩减小，设备又开始加速反转，摩擦扭矩开始增大，转速又开始降低，这样周而复始就实现了自动释放扭矩的目的。

[0033] 当设备停机时，棘爪2因各种原因没能卡住棘轮13，地面驱动装置要反转且反转速度越来越高，当反转速度达到一定转速时，外棘爪4在离心力的作用下张开卡在摩擦盘5上，摩擦盘5经转动一定角度的缓冲后，棘爪盘被卡住，停止转动，此时，调节手动刹车调节杆11，在反扭矩作用下外棘爪4带动棘轮13转动，这样又实现了上述反转被卡住或释放的过程。

[0034] 扭矩释放结束停机后，井下杆柱还有可能残存部分扭矩，该部分扭矩在一定条件下还会突然释放残存的扭矩，对操作人员产生威胁；所以在扭矩自动释放结束停机后，调节手动刹车10可避免意外事故发生。

[0035] 综上所述，本发明具有能够有效卡住和安全释放功能的螺杆泵反转控制装置。

[0036] 上述仅为本发明的一种实施方式，如果仅对本发明的部件做同等替代，仍在本发明的保护范围之内。

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