CN201574061U - 石油钻机液压盘式刹车装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油钻机液压盘式刹车装置，涉及石油钻机刹车技术，包括刹车钳、刹车盘、钳架、液压动力源及控制系统。其中，刹车盘与钻机绞车滚筒相连接，刹车钳通过支承轴装在钳架上，钳架固接在绞车底座上，刹车块通过下销轴铰接于钳臂下端并和刹车盘外侧面相贴磨；钳臂上端经上销轴与油缸相连接；操作手柄可调节控制比例减压阀，从而控制开式工作钳实施刹车或松刹，操作紧急刹车旋钮实施紧急刹车，操作驻刹车开关实施驻刹车。本实用新型的刹车装置，刹车制动转矩容量大，能满足钻机正常工作刹车制动和安全刹车制动的要求，刹车制动灵敏，操作轻便，操作环境大大改善，提高了系统的可靠性和作业的连续性。

Description

石油钻机液压盘式刹车装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻机刹车制动技术领域，特别是液压控制石油钻机、修井机的液压盘式刹车装置。

背景技术

传统的石油钻机、修井机的刹车装置普遍采用带式刹车装置，存在刹车制动力不足、可靠性差、操作费力、只能露天操作、劳动强度大、维修不便等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是在提供一种石油钻机液压盘式刹车装置，其结构简单，刹车制动转矩强大，可以大大降低劳动强度，改善操作环境，能可靠安全的控制石油钻机、修井机的液压盘式刹车装置，以克服带式刹车装置存在的刹车制动力不足，可靠性差等缺陷。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种石油钻机液压盘式刹车装置，包括刹车盘、刹车钳、钳架、液压动力源及液压控制系统，钻机绞车滚筒两端各由螺栓固定连接一刹车盘；其刹车盘外周缘设有多个刹车钳，刹车钳装在钳架上，钳架固设于钻机绞车底座上；

刹车钳包括油缸、单向注油阀、两钳臂、两上销轴、两中销轴、两下销轴、两支承轴、两刹车块、钳架；两钳臂的上端分别经两上销轴与油缸动连接；两钳臂的中部分别经两中销轴与两支承轴的两端动连接，支承轴固接于钳架上；两钳臂的下端分别经两下销轴与两刹车块组件动连接，两刹车块组件的刹车块，分别位于刹车盘外周缘的两侧面，与刹车盘外表面有一间隙。

所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其所述多多个刹车钳，包括多个开式工作刹车钳和至少一个闭式安全刹车钳。

所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其所述开式工作刹车钳的油缸，为开式工作油缸，其两钳臂的上端分别经两上销轴与开式工作油缸的缸体和活塞动连接，两上销轴对应的两端之间还各设有复位弹簧，复位弹簧为拉伸弹簧；单向注油阀与开式工作油缸内腔相通连。

所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其所述闭式安全刹车钳的油缸，为闭式安全油缸，其闭式安全油缸包括十字型活塞、碟型弹簧组、油缸体、闭式缸盖、连接螺栓、密封圈及防尘圈、调节柱塞、单向注油阀；其中，碟形弹簧组右端靠按于十字型活塞中部的左侧，碟形弹簧组左端由闭式缸盖用连接螺栓与油缸体相固连，并给碟形弹簧组以预压力；十字型活塞与油缸体之间设有密封圈，十字型活塞右部与油缸体右壁内径之间设有密封圈与防尘圈，十字型活塞右端轴向设有盲孔，盲孔内套设调节柱塞，调节柱塞与盲孔之间设有密封圈和防尘圈；调节柱塞左端中心设有盲孔，调节柱塞右端上销轴孔左上部设有单向注油阀，单注油向阀下端和调节柱塞中心盲孔右端相通连；

由单向注油阀经调节柱塞中心盲孔注入油脂或液压油于调节柱塞的左端部和十字型活塞之间，可使调节柱塞外移，从而达到调节闭式安全刹车钳的刹车间隙的目的；

其两钳臂的上端分别经两上销轴与闭式安全油缸的闭式缸盖和调节柱塞的外端动连接；

闭式安全刹车钳是泄压后靠碟型弹簧力刹车，充压松刹。

所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其刹车钳钳臂是以中销轴与钳臂中部铰接形成杠杆支点，以上、下销轴分别为施力端、受力端，上、中销轴的距离大于中、下销轴的距离。

所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其所述液压动力源及液压控制系统中，工作刹车设置双泵，双回路各自触立控制；驻刹车只用闭式安全刹车钳刹车，紧急刹车时，闭式安全刹车钳和开式工作刹车钳同时刹车。

所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其所述液压动力源及液压控制系统中，正常情况下系统是常供气的，当意外断气时，气控阀断气换向，闭式安全刹车钳回油刹车，同时油压使液控阀换向，工作油压直接进入开式工作刹车钳使开式工作刹车钳也刹车，实现断气后系统自动安全保护。本实用新型的优点是：

刹车制动转矩容量大，能满足钻机正常工作刹车制动和安全刹车制动的要求，刹车制动灵敏，操作轻便，劳动强度和操作环境大大改善，可在空调司钻房内操作控制。液压系统采用双回路触立设置，互不干涉，可大大提高系统的可靠性和作业的连续性。电液控制为自动送钻的应用打下了良好的基础，易实现自动保护。

本实用新型已在PSK公司主导产品SY-PS系列盘式刹车装置上批量生产应用，获良好反映。

附图说明

图1为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置与钻机绞车连接示意图；

图2a为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的开式工作刹车钳正面图；

图2b为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的开式工作刹车钳侧面图；

图3a为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的闭式安全刹车钳正面部分剖视图；

图3b为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的闭式安全刹车钳侧面图；

图4为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的液压动力源和控制系统示意图。

具体实施方式

本实用新型提供的液压控制的石油钻机液压盘式刹车装置，包括刹车盘、开式工作刹车钳、闭式安全钳、钳架、液压动力源及液压控制系统组成。其刹车盘与钻机绞车滚筒用螺栓连接，钳架设置在钻机绞车底座上。

开式工作刹车钳主要由开式油缸体、活塞、开式钳臂、刹车块组件、复位弹簧、支承轴等组成。刹车块组件设置在钳臂下端，用下销轴和钳臂相铰接，钳臂通过中销轴和支承轴两端相绞接，支承轴中部和钳架相连接。两钳臂的另一端经上销轴与开式工作油缸体和活塞相铰接。这里所述之开式油缸为本公司的专利产品，专利号为：ZL200720104144.7。复位弹簧挂接在开式油缸与钳臂铰接的上销轴两端，两复位弹簧与油缸轴线平行设置。

闭式安全刹车钳主要由闭式安全油缸、闭式钳臂、支承轴、刹车块组件以及连接它们之上、中、下销轴等组成。闭式油缸通过上销轴铰接并设置于两钳臂上端之间，钳臂中部由中销轴和支承轴相铰接，支承轴中部和钳架相连接，两钳臂另一端分别经下销轴和刹车块组件相铰接。

刹车钳钳臂的支承轴通过中销轴与钳臂中部铰接形成杠杆支点。以上、下销轴分别为施力端——油缸和受力端——刹车块，其距离不等。施力端力臂长，受力端力臂短。

液压动力源及电液控制系统由液压油泵组两套、溢流安全阀、滤油器、单向阀、蓄能器等其他液压附件组成液压动力源；液压控制系统主要由双联手动比例减压阀、液控换向阀2个、手动阀----驻防刹车阀、气控阀、手动气阀----紧急刹车阀，及压力指示仪表等组成。其油路控制特征是双油路触立设置，两油路互不干涉，触立控制。控制系统设为常供气，断气刹车。

如图1所示，是本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置与钻机绞车连接示意图，其中，钻机绞车滚筒C、刹车盘1、开式工作刹车钳2、闭式安全刹车钳3、钳架4。

钻机绞车滚筒C两端各由螺栓固定连接一刹车盘1，刹车盘1外周缘设有多个开式工作刹车钳2和闭式安全刹车钳3，开式工作刹车钳2和闭式安全刹车钳3装在钳架4上，钳架4固设于钻机绞车底座上。

图2为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的开式工作刹车钳2的结构及与钳架4、刹车盘1组装工作关系图，图2a为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的开式工作刹车钳2正面图，图2b为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的开式工作刹车钳2侧面图。开式工作刹车钳2主要由一开式工作油缸11、单向注油阀13、两钳臂7、两上销轴10、两中销轴9、两下销轴8、两复位弹簧12、两支承轴6、两刹车块5、钳架4等组成。两钳臂7的上端分别经两上销轴10与开式工作油缸11的缸体和活塞动连接，两上销轴10对应的两端之间各设有一复位弹簧12，复位弹簧12为拉伸弹簧。两钳臂7的中部分别经两中销轴9与两支承轴6的两端动连接，支承轴6连接于钳架4上。两钳臂7的下端分别经两下销轴8与两刹车块组件动连接，两刹车块组件的刹车块5，分别位于刹车盘1外周缘的两侧面，与刹车盘1外表面有一间隙。

开式工作刹车钳2中的开式工作油缸11，为普世科公司专利产品，专利号：ZL200720104144.7。当由进油口充入开式工作油缸11油压后，缸体和活塞之间产生相对位移，推动钳臂7上端以中销轴9为杠杆支点向外产生移动，两钳臂7上端之间距离加大。同时，两钳臂7下端刹车块组件的两刹车块5之间距离缩小，使刹车块5与刹车盘1相贴合，并产生正压力。贴合后，刹车盘1转动时刹车块5产生摩擦力，摩擦力矩足够大时就刹住刹车盘1，使其停止转动——刹车。开式工作油缸11充入油压力越大产生的摩擦力矩就越大，刹车力就越大。开式工作刹车钳2的钳臂7，其施力端上销轴10和支点中销轴9之间的距离大于出力端下销轴8和支点中销轴9之间的距离，此结构对开式工作油缸11的力有放大作用，即刹车块5获得的推力比开式工作油缸11给出的力要大；刹车块5获得的力等于杠杆比乘以开式工作油缸11给出的力。松刹时，泄掉充入开式工作油缸11的油压，在复位弹簧12的作用下，开式工作油缸11复位，刹车块5与刹车盘1脱离接触，松刹。

图3为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的闭式安全刹车钳3的结构及与钳架4、刹车盘1组装工作关系图，图3a为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的闭式安全刹车钳3正面部分剖视图，图3b为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的闭式安全刹车钳3侧面图。闭式安全刹车钳3主要由闭式安全油缸22(正在申报专利)、两钳臂7、两上销轴10、两中销轴9、两下销轴8、支承轴6、两刹车块5、钳架4等组成。

在闭式安全刹车钳3中的闭式安全油缸22，主要由十字型活塞16、碟型弹簧组19、油缸体18、闭式缸盖21、连接螺栓20、密封圈17、密封圈15及防尘圈、调节柱塞14、单向注油阀13等组成。闭式安全刹车钳3的总体结构和开式工作刹车钳2相同，只有闭式安全油缸22与开式工作油缸不同。这里主要对闭式安全油缸22加以描述。碟形弹簧组19右端靠按于十字型活塞16中部的左侧，碟形弹簧组19左端由闭式缸盖21用连接螺栓20与油缸体18相固连，并给碟形弹簧组19以预压力。十字型活塞16与油缸体18之间设有密封圈17、密封圈15与防尘圈，十字型活塞16右端轴向设有盲孔，盲孔内套设调节柱塞14，调节柱塞14与盲孔之间设有密封圈15和防尘圈，调节柱塞14左端中心设有盲孔，调节柱塞14右部销轴孔左上部设有单向注油阀13，单注油向阀13下端和调节柱塞14中心盲孔右端相通连。由单向注油阀13经调节柱塞14中心盲孔注入油脂或液压油于调节柱塞14的左端部和十字型活塞16之间，可使调节柱塞14外移，从而达到调节闭式安全刹车钳3的刹车间隙的目的。闭式安全刹车钳3是碟簧力释放刹车，油缸油口注入油压松刹。

闭式安全刹车钳3的工作过程是：由闭式安全油缸22的油口注入油压后，油压进入十字型活塞16的右侧，推十字型活塞16向左移动压缩碟型弹簧组19，十字型活塞16带动调节柱塞14一起左移到预定位置。这时，连接闭式安全油缸22和钳臂7的两上销轴10之间的距离缩短，钳臂7以中部中销轴9为杠杆支点，使钳臂7下端的两刹车块5之间的距离增大，即刹车间隙e增大。由单向注油阀13注入油脂或液压油液，调节柱塞14外伸，使刹车间隙e达到设计值，这时闭式安全刹车钳3处于松刹状态；当油压由闭式安全油缸22的油口泄掉后，碟形弹簧组19被释放，两钳臂7上端朝相反方向移动，两钳臂7上端之间距离增大，刹车块5和刹车盘1贴合产生正压力——刹车力。刹车力的大小取决于碟形弹簧组19的设计。由单向注油阀13注入油脂或油液可精确调节调节柱塞14与十字型活塞16之间的相对位置，即可精确确定刹车块5与刹车盘1之间的刹车间隙e。随着刹车次数的增加，刹车块5有磨损。磨损后刹车间隙e就增大了。e值超过设计值后，就会影响刹车的灵敏度和效能，甚至发生故障。所以要及时调整刹车间隙，以保证刹车的灵敏度和可靠性。

图4为本实用新型的石油钻机液压盘式刹车装置的液压动力源和控制系统示意图。本实用新型的液压动力源及控制系统，主要包括：液压油泵组1P、2P两套，一套备用，系统安全阀23，蓄能器1#、2#、3#、4#，单向阀24，手动气换向阀----紧急刹车阀25，双联手动比例减压阀组26，手动换向阀----驻刹车阀27，液控换向阀28，气控换向阀29，开式工作刹车钳2a、2b，闭式安全刹车钳3及液压附件和指示仪表等组成。图4左边为液压动力源，右边为控制系统油泵1P或2P输出油压力由系统安全阀23设定，油压经单向阀24和蓄能器1#、2#、3#和4#将油路压力分为P1、P2、P3三路，触立输出互不干扰。P1、P2经手动比例减压阀26，液控换向阀28，分别和开式工作刹车钳2a、2b相连。P3经气控换向阀29分别连接到液控换向阀28控制口，手动换向阀27进口，手动换向阀27的出口接闭式安全刹车钳3。

控制系统供油压、供电、供气后，在图4所示的操作手柄26，驻车阀27未动情况下，刹车装置处于无刹车状态。向前推(驻车阀)手动换向阀27手柄，闭式安全刹车钳3泄压刹车——驻刹车；相反则松刹。按下(紧急刹车按钮)手动气路换向阀25换向切断气路源，气控换向阀29换向，闭式安全刹车钳3内的油压经气控换向阀29泄压刹车。与此同时，P3经气控换向阀29进入液控换向阀28控制端，使其换向。P1、P2油压经液控换向阀28进入开式工作刹车钳2a、2b也实施刹车——实现紧急刹车——闭式安全刹车钳3和开式工作刹车钳2a、2b同时刹车。控制系统断气后和紧急刹车按钮按下有相同的动作过程和效果。解除紧急刹车。拉动操作手柄-----手动比例减压阀26，输出油压经液控换向阀28给开式工作刹车钳2a、2b供油压，开式工作刹车钳2a、2b实施刹车----实现工作刹车，供给油压力和刹车力成正比。松开手柄，松刹。

Claims (6)

1.一种石油钻机液压盘式刹车装置，包括刹车盘、刹车钳、钳架、液压动力源及液压控制系统，钻机绞车滚筒两端各由螺栓固定连接一刹车盘；其特征在于，刹车盘外周缘设有多个刹车钳，刹车钳装在钳架上，钳架固设于钻机绞车底座上；

刹车钳包括油缸、单向注油阀、两钳臂、两上销轴、两中销轴、两下销轴、两支承轴、两刹车块、钳架；两钳臂的上端分别经两上销轴与油缸动连接；两钳臂的中部分别经两中销轴与两支承轴的两端动连接，支承轴连接于钳架上；两钳臂的下端分别经两下销轴与两刹车块组件动连接，两刹车块组件的刹车块，分别位于刹车盘外周缘的两侧面，与刹车盘外表面有间隙。

2.如权利要求1所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其特征在于，所述多个刹车钳，包括多个开式工作刹车钳和至少一个闭式安全刹车钳。

3.如权利要求2所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其特征在于，所述开式工作刹车钳的油缸，为开式工作油缸，其两钳臂的上端分别经两上销轴与开式工作油缸的缸体和活塞动连接，两上销轴对应的两端之间还各设有复位弹簧，复位弹簧为拉伸弹簧；单向注油阀与开式工作油缸内腔相通连。

4.如权利要求2所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其特征在于，所述闭式安全刹车钳的油缸，为闭式安全油缸，其闭式安全油缸包括十字型活塞、碟型弹簧组、油缸体、闭式缸盖、连接螺栓、密封圈及防尘圈、调节柱塞、单向注油阀；其中，碟形弹簧组右端靠按于十字型活塞中部的左侧，碟形弹簧组左端由闭式缸盖用连接螺栓与油缸体相固连，并给碟形弹簧组以预压力；十字型活塞与油缸体之间设有密封圈，十字型活塞右部与油缸体右壁内径之间设有密封圈与防尘圈，十字型活塞右端轴向设有盲孔，盲孔内套设调节柱塞，调节柱塞与盲孔之间设有密封圈和防尘圈；调节柱塞左端中心设有盲孔，调节柱塞右部上销轴孔左上部设有单向注油阀，单向注油阀下端和调节柱塞中心盲孔右端相通连；

由单向注油阀经调节柱塞中心盲孔注入油脂或液压油于调节柱塞的左端部和十字型活塞之间，可使调节柱塞外移，从而达到调节闭式安全刹车钳的刹车间隙的目的；

其两钳臂的上端分别经两上销轴与闭式安全油缸的闭式缸盖和调节柱塞的外端动连接；

闭式安全刹车钳是泄压后靠碟型弹簧力刹车，充压松刹。

5.如权利要求3或4所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其特征在于，刹车钳钳臂是以中销轴与钳臂中部铰接形成杠杆支点，以上、下销轴分别为施力端、受力端，上、中销轴的距离大于中、下销轴的距离。

6.如权利要求1所述的石油钻机液压盘式刹车装置，其特征在于，所述液压动力源及液压控制系统中，工作刹车设置双泵，双回路各自触立控制；驻刹车只用闭式安全刹车钳刹车，紧急刹车时，闭式安全刹车钳和开式工作刹车钳同时刹车。

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