专利名称：石油钻机用调速型液力偶合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种与石油钻机主传动系统配套使用的调速型液 力偶合器，属于节能、液力调速技术领域。
技术背景与石油钻机主传动系统配套使用的液力传动装置，主要有液力变矩 器和离合型液力偶合器两种。二者均具有隔振、减振、可空载起动功能，但
液力变矩器传动效率低；而离合型液力偶合器，虽然能解决传动效率低的问 题，却无法调速。石油钻机在油田的特殊工况下，要求其传动装置能实现一 定的速度差，传动效率高。目前，在油田主传动系统动力机组中运用的偶合 器传动箱，均无调速性能，无法满足石油钻机对传动装置的要求。特别是在 与交流电动机进行配套时，问题尤为突出，根本无法满足使用。而与柴油机 配套，输出转速的变化完全靠柴油机的调速系统，但在起井架过程中，输出 转速仍然太快，油田使用者反映强烈，若靠柴油机调速，则柴油机要长期工 作在低速工况下，工作状态恶化，燃油消耗率高，经济性能差。 发明内容本实用新型的目的在于为石油钻机主传动系统提供一种传动效率
高、其调速性能可满足油田石油钻机负载(泥浆泵、绞车、转盘)特殊工况 要求的、新型的石油钻机用调速型液力偶合器。本实用新型调速型液力偶合 器，在石油钻机主传动系统使用中，既有液力偶合器传动效率高的优点，又 可实现最大输出功率的调节，在每一级输出调节过程中，转速可实现无级调 节，调控方便、工作可靠、适于实用。
本实用新型石油钻机用调速型液力偶合器，其调速腔型为扁圆形，它由 输入联轴节、输入法兰、输入轴、泵轮、涡轮、背壳、外壳、勺管、手动执 行器、供油泵、输出轴和输出法兰组成。本实用新型调速型液力偶合器排油 系统是由勺管、勺管壳体以及手动执行器(该执行器选用大连明强仪表有限
公司生产的DKJ-210)组成，勺管的伸縮通过手动执行器的正反转来实现。 这种石油钻机用调速型液力偶合器排油系统是可沿勺管壳体移动的勺
管与勺管壳体之间构成勺管腔，勺管上设有排油孔，勺管壳体上也设有排油 孔，勺管腔与箱体内的回油管相通，勺管的顶端与可使勺管伸縮的手动执行 器相连接.，箱体内的回油管设在箱体大法兰和箱体之间。勺管标尺安装在箱 体上，与勺管轴线平行、等高，勺管标尺的刻度尺在钢架上可沿勺管轴线方 向移动。测速电机的皮带轮与输出法兰的皮带轮大小相等，二者通过皮带联 接，测速电机与输出轴等速旋转。
本实用新型石油钻机用调速型液力偶合器，其调速腔型为扁圆形，为实 现在油田石油钻机负载(泥浆泵、绞车、转盘)特殊工况下，可进行无级调 速的要求，在本实用新型中设计了勺管，通过控制勺管对偶合器出口充油量 的调节，使其输出转速实现无级变速，从而保证调速型液力偶合器既可在额 定点实现高效率，又可在需要的工况下实现无级变速。手动执行器安装在偶 合器输出端，以方便调节和监控偶合器输出转速。排油系统由勺管、勺管壳 体、手动执行器组成。勺管与勺管腔两端之间的配合为间隙配合，勺管可以 沿勺管腔轴线自由移动。从勺管壳体排出的油通过箱体右端大法兰，在箱体 内部直接回油箱。在手动执行器的转动下，勺管沿勺管腔轴线移动，这时外 壳内的油量将发生变化，即偶合器泵轮的出口充油量发生变化，通过对偶合 器出口充油量进行调节控制，相应就调节了泵轮的吸收功率和涡轮的输出功 率，即调节了涡轮输出轴的转速，从而实现偶合器转速的无级调节。勺管上 勺头截面积以及排油孔数量及直径的选择，是根据配套的石油钻机用调速型 液力偶合器功率和调速范围的不同，计算偶合器速比，满足偶合器出口充油 量调节范围，选定出油当量孔径值，从而匹配计算设计选定的。
在本实用新型中，为适应石油钻机不同工况的需要，设计了可调节的勺 管标尺，在现场全部偶合器加载的情况下，调节勺管至全部电动机输出功率 一致，以其中的任意一个勺管标尺为基准，调节其它勺管标尺与基准的勺管 标尺刻度相同并固定，从而消除各偶合器之间的误差。因而，当油田工作在 石油钻机需要并车运用时，只要将两个或两个以上的勺管移动到相同刻度， 即可方便实现两个或两个以上的多个偶合器并行控制，达到相同的输出功率
配置，从而使原动机功率分配均衡，方便运用。在本实用新型中，为提高转 速表的使用寿命，设计了测速系统，采用机械式转速表。测速系统中的皮带 轮与输出法兰上的皮带轮大小相等，二者通过皮带连接，转速表显示的转速 就是输出转速。
本实用新型优点是调速型液力偶合器由于其配置了适于实用、又能方 便进行操作的手动执行器和可以移动的勺管标尺，使其既具有液力偶合器传 动效率高的优点，又可实现输出转速无级调节,调控方便。可方便实现两个或 两个以上的偶合器并行控制，达到相同的输出功率配置，从而使原动机功率 分配均衡，方便运用。对比现在油田动力机组中运用的单变矩器传动箱、离 合型偶合器传动箱，调速型液力偶合器具有效率高、可靠性高、调速灵活方 便等特点,并且结构强度能满足因为功率大、调速范围广等恶劣工况下对偶合 器的要求，其工作的安全性和可靠性高，在石油钻机主传动系统中很适于实 用。
图l本实用新型石油钻机用调速型液力偶合器的结构示意图。
图2本实用新型的调速型液力偶合器排油系统剖视示意图。 图3本实用新型的调速型液力偶合器勺管剖视示意图。 图4本实用新型的调速型液力偶合器勺管标尺主视图。 图5本实用新型的调速型液力偶合器测速电机剖视图。
具体实施方式
本实用新型石油钻机用调速型液力偶合器具体实施方式
如附 图1、 2、 3、 4、 5所示。调速型液力偶合器调速腔型为扁圆形，它由输入联 轴节l、输入法兰2、输入轴3、泵轮7、涡轮6、背壳5、旋转外壳8、勺管 15、手动执行器10、供油泵4、输出轴11和输出法兰12组成。这种石油钻 机用调速型液力偶合器排油系统是可沿勺管壳体移动的勺管15与勺管壳体 18之间构成勺管腔19，勺管的前端设有勺头21，勺管上设有排油孔22，勺 管壳体上也设有排油孔，勺管腔19与箱体内的回油管20相通，勺管的顶端 与可使勺管伸缩的手动执行器10相连接.手动执行器10安装在偶合器输出 端。手动执行器是我们的外购件，是我要求供应商在电动执行器的基础上修
改的，让供应商把电动部分去掉改成手动的。箱体16内的回油管20设在箱 体大法兰17和箱体16之间。勺管标尺9安装在箱体16上，与勺管轴线平 行、等高。勺管标尺由钢架9-l及可在其上沿勺管轴线方向移动的刻度尺9-2 构成的。测速电机14-1的皮带轮14-2与输出法兰12的皮带轮大小相等,二者 通过皮带13连接，构成测速系统14，测速电机与输出轴等速旋转。石油钻机 用调速型液力偶合器通过输入联轴节1与石油钻机原动力机(柴油机或电动 机)连接，输入联轴节1通过输入轴3带动偶合器泵轮7、旋转外壳8、背壳 5，涡轮6、输出轴11、输出法兰12与石油钻机输入法兰连接。当输入轴3 转动时，输入轴3驱动供油泵4转动，给液力偶合器泵轮7供油，同时给各 个轴承和齿轮提供润滑油。在液力偶合器进油量不变的情况下，转动手动执 行器IO，带动勺管15沿勺管腔19轴线移动，这时外壳8内的充油量将发生 变化，即偶合器泵轮7的出口油量发生变化，经勺管15排出的油通过勺管腔 19，由回油管20排入到箱体16内。通过对液力偶合器出口油量进行调节控 制，相应调节了泵轮7的吸收功率和涡轮6的输出功率，即调节了涡轮的输 出转速，从而实现液力偶合器转速的无级调节。
权利要求1一种石油钻机用调速型液力偶合器，包括排油系统，其特征在于可沿勺管壳体移动的勺管(15)与勺管壳体(18)之间构成勺管腔(19)，勺管上设有排油孔(22)，勺管壳体上也设有排油孔，勺管腔与箱体(16)内的回油管(20)相通，勺管的顶端与可使勺管伸缩的手动执行器(10)相连接。
专利摘要一种石油钻机用调速型液力偶合器，包括排油系统，可沿勺管壳体移动的勺管与勺管壳体之间构成勺管腔，勺管上设有排油孔，勺管壳体上也设有排油孔，勺管腔与箱体内的回油管相通，勺管的顶端与可使勺管伸缩的手动执行器相连接。勺管标尺安装在箱体上，与勺管轴线平行、等高。它的优点是配置了手动执行器和移动的勺管标尺，使其既具有液力偶合器传动效率高的优点，又可实现输出转速无级调节。可方便实现两个或两个以上的偶合器并行控制，达到相同的输出功率配置，从而使原动机功率分配均衡，方便运用。同时具有效率高、可靠性高、调速灵活方便等特点，并且结构强度能满足因为功率大、调速范围广等恶劣工况下对偶合器的要求，在石油钻机主传动系统中很适于实用。
文档编号F16H41/04GK201068968SQ200720013449
公开日2008年6月4日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者张庆永, 朱家景, 杜广明, 钊 杨, 王贺鹏 申请人:中国北车集团大连机车研究所