液压绞车及包括该液压绞车的钻机的制作方法

本实用新型涉及油气钻采和地质勘探领域，特别涉及一种液压绞车及包括该液压绞车的钻机。

背景技术：

钻机是在油气钻采、地质勘探中，带动钻具向地下钻进，获取石油及实物地质资料的机械设备。钻机一般包括起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座，以及钻机辅助设备系统。其中，起升系统包括绞车，绞车用于起升和下放钻具。

传统的绞车包括驱动机构、减速机构、执行机构和刹车机构及支架等部件。起升时，执行机构的滚筒缠绕钢丝绳，通过滚筒的转动实现钻具的提升。下放时，钻具靠自重下降，借助绞车的刹车机构控制钻具的下放速度。在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度。

但是，现有的刹车机构是对滚筒的边缘或者滚筒的中心轴进行制动，由于驱动机构产生的扭矩经过减速机构的减速增扭作用之后已变得很大，因此，传递给滚筒扭力很大，刹车机构制动滚筒非常困难，在大型绞车，尤其是超过7000米以上的绞车中使用时，这种刹车机构制动更加困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种液压绞车及包括该液压绞车的钻机，以解决现有技术中的绞车的刹车机构制动困难的技术问题。

本实用新型提供一种液压绞车，所述液压绞车包括驱动机构、减速机构和刹车机构，所述驱动机构与所述减速机构连接，所述刹车机构连接在所述驱动机构与所述减速机构之间。

进一步地，所述驱动机构包括液压马达，所述减速机构包括第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第一齿轮的转轴与所述液压马达的输出轴通过连接套固定连接，所述刹车机构与所述连接套连接，用于制动所述连接套。

进一步地，所述刹车机构为湿式刹车机构。

进一步地，所述湿式刹车机构包括制动壳体、动刹车片、静刹车片、活塞和弹性件，

所述制动壳体内形成有制动腔，所述制动壳体的外壁上设有分别与所述制动腔连通的进液口和出液口，所述动刹车片、静刹车片、活塞和弹性件均位于所述制动腔内；

所述动刹车片与所述制动壳体的内壁固定连接，所述静刹车片与所述连接套固定连接，所述弹性件与所述活塞连接用于驱动所述活塞朝向所述动刹车片运动，以使所述动刹车片压紧所述静刹车片。

进一步地，所述驱动机构还包括相互连接的电动机和液压泵，所述液压泵通过管路与所述液压马达的输入端连接。

进一步地，所述驱动机构包括多个所述液压马达，多个所述液压马达对称设置在所述滚筒的两端。

进一步地，所述滚筒每端的液压马达均为多个，位于所述滚筒的同一端的多个所述液压马达绕所述滚筒的周向均匀设置。

进一步地，所述液压绞车包括执行机构，所述执行机构包括滚筒和与所述滚筒固定连接的滚筒轴，所述滚筒轴与所述第二齿轮的转轴传动连接且与所述滚筒可拆卸地连接。

进一步地，所述滚筒轴包括两个滚筒半轴，两个滚筒半轴一一对应连接在所述滚筒轴的两端。

本实用新型还提供一种钻机，所述钻机包括根据本实用新型所述的液压绞车。

本实用新型提供的液压绞车，由于刹车机构安装在驱动机构和减速机构之间，当需要对液压绞车进行制动时，刹车机构可直接对驱动机构进行制动，因此，本实用新型是对该液压绞车的驱动机构进行制动，由于驱动机构产生的扭矩在传递至减速机构之前较小，因此，刹车机构产生较小的制动力即可使驱动机构和减速机构停止转动，容易制动，并且制动灵活可靠，安全性高，适于在大型液压绞车中使用。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的液压绞车的结构示意图；

图2是图1中的刹车机构的放大图；

图3是图2中的执行机构的放大图。

图中：

1－驱动机构； 2－刹车机构； 3－测速机构；

4－减速机构； 5－执行机构； 7－支架；

8－润滑油箱； 9－润滑系统； 11－液压马达的输出轴；

12－连接套； 21－制动壳体； 22－动刹车片；

23－静刹车片； 24－活塞； 25－弹性件；

41－第一齿轮的转轴 51－滚筒半轴； 52－滚筒；

53－法兰； 21a－进液口； 21b－出液口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1是根据本实用新型实施例的液压绞车的结构示意图；本实用新型提供一种液压绞车，如图1所示，所述液压绞车包括驱动机构1、减速机构4和刹车机构2，所述驱动机构1与所述减速机构4连接，所述刹车机构2连接在所述驱动机构1与所述减速机构4之间。其中，减速机构4的减速比可以根据需要设置。在本实用新型的一个实施例中，减速机构4的减速比为1：14。

本实用新型提供的液压绞车，由于刹车机构2安装在驱动机构1和减速机构4之间，当需要对液压绞车进行制动时，刹车机构2可直接对驱动机构1进行制动，因此，本实用新型是对该液压绞车的驱动机构1进行制动，由于驱动机构1产生的扭矩在传递至减速机构4之前较小，因此，刹车机构2产生较小的制动力即可使驱动机构1和减速机构4停止转动，容易制动，制动灵活可靠，安全性高，适于在大型液压绞车中使用。

本实用新型的液压绞车还包括执行机构5和支架7，驱动机构1、减速机构4和执行机构5可以分别安装在所述支架7上。其中，执行机构5与减速机构4连接，驱动机构1产生的动力通过减速机构4后传递给执行机构5，从而带动执行机构5工作。

图2是图1中的刹车机构2的放大图。

进一步地，参见图2，所述驱动机构1包括液压马达，所述减速机构4包括第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，所述第一齿轮的转轴41与所述液压马达的输出轴11通过连接套12固定连接，所述刹车机构2与所述连接套12连接，用于制动所述连接套12。当刹车机构2制动连接套12时，与连接套12同时连接的液压马达的输出轴11和第一齿轮的转轴41同时停止转动，液压马达和减速机构4中的齿轮也均停止转动。

本实施例中的液压绞车还具有以下优点：

(1)采用液压马达驱动，能够实现更小的质量功率比；

(2)由于液压马达采用油液为工作介质，元件相对运动表面能自行润滑，磨损小，使用寿命长；

(3)由于液压油具有柔性，能够起到缓冲作用，因此可以带载良好启动，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击。

其中，连接套12可以为花键套，液压马达的输出轴11和第一齿轮的转轴41上分别通过花键与该花键套连接。

此外，传统的液压绞车上的刹车机构2通常为盘式刹车机构2，这种盘式刹车机构2重量较大，成本较高，致使整个钻机初期投入成本偏高，阻碍石油钻采行业的发展。

为了进一步克服现有技术中的缺陷，本实用新型做了进一步改进，在本实施例中，所述刹车机构2为湿式刹车机构2。由于湿式刹车机构2成本较低，结构轻便，制动灵活，散热性能好，因此，易于在石油钻采行业推广使用。

更进一步地，所述湿式刹车机构2包括制动壳体21、动刹车片22、静刹车片23、活塞24和弹性件25，所述制动壳体21内形成有制动腔，所述制动壳体21的外壁上设有分别与所述制动腔连通的进液口21a和出液口21b，所述动刹车片22、静刹车片23、活塞24和弹性件25均位于所述制动腔内；所述动刹车片22与所述连接套12可动连接，所述静刹车片23与所述制动壳体21的内壁可动连接，所述弹性件25与所述活塞24连接用于驱动所述活塞24朝向所述静刹车片23运动，以使所述动静刹车片23压紧所述动刹车片22，起到制动的作用。动刹车片22和静刹车片23布置在连接套12的外部，制动壳体21可以固定在支架7上。弹性件25优选为弹簧。

具体地，动刹车片22和静刹车片23均为环状。

动刹车片22可以采用多种方式与连接套12连接，例如动刹车片22的内壁可以通过花键与连接套12的外壁啮合，以使动刹车片能够随所述连接套12共同转动，再例如动刹车片22通过键与连接套12固定连接。

静刹车片23可以采用多种方式与制动壳体21滑动连接，例如制动壳体21的内壁上加工有凹槽(例如花键槽)，静刹车片23的外壁伸入所述凹槽内并能够沿所述制动壳体21的内壁移动(即，沿凹槽的长度方向，图2中所示的左右方向移动)，但是不能转动。再例如，静刹车片23与制动壳体21通过齿啮合，使静刹车片23能沿制动壳体21的内壁移动，但是不能转动。

本实施例中的湿式刹车机构2为常闭式，如图2所示，当油液从进液口21a进入制动腔时，油液推动活塞24朝右移动，此时活塞24压缩弹性件25，活塞24的左端与静刹车片23分离，动刹车片22与静刹车片23分离，连接套12能够随液压马达的输出轴11转动，从而将动力传递给第一齿轮。此时，制动腔内的油液可以吸收动刹车片22、静刹车片23、连接套12等部件的热量，起到冷却散热作用。当制动腔内的油液从出油口流出后，制动油压消失，弹性件25恢复，推动活塞24向左运动，活塞24将静刹车片23压紧，使静刹车片23与动刹车片22接触并压紧所述动刹车片22，由于静刹车片23是与制动壳体21啮合在一起的，因此，动刹车片22在静刹车片23的作用下停止转动，进而使连接套12停止转动，最终使液压马达停止转动，驱动机构1和减速机构4停止工作。

本实用新型做了进一步改进，具体地，在本实施例中，所述驱动机构1还包括相互连接的电动机和液压泵(图中未示出)，所述液压泵通过管路与所述液压马达的输入端连接。电动机和液压泵为液压马达提供动力。工作时，电动机带动液压泵旋转，液压泵为液压马达输送压力油，液压马达将动力传递地减速机构4。本实施例中的液压绞车，由于液压泵通过管路与所述液压马达的输入端连接，因此在空间布置上彼此不受严格限制，方便布置电动机的位置，可以通过管路将液压泵和电动机放置在离井口较远的地方，不必采用防爆电动机，可使用普通电机即可，从而降低了成本，并且提高了安全性。

优选地，所述驱动机构1包括多个所述液压马达，多个所述液压马达对称设置在所述滚筒52的两端，从而实现液压绞车两端受力平衡。本实施例采用多个液压马达驱动，多个驱动马达可以分别通过多个第一齿轮与第二齿轮实现传动，多个液压马达能够增大驱动扭矩。本实施例采用多动力来源代替单动力来源通过第一齿轮和第二齿轮的啮合直接驱动执行机构5运动，结构简洁轻巧，体积小，重量轻，惯性力较小，性能稳定可靠。

优选地，所述滚筒52每端的液压马达均为多个，位于所述滚筒52的同一端的多个所述液压马达绕所述滚筒52的周向均匀设置。

图3是图2中的执行机构5的放大图。

参见图3，所述液压绞车包括执行机构5，所述执行机构5包括滚筒52和与所述滚筒52固定连接的滚筒52轴，所述滚筒52轴与所述第二齿轮的转轴传动连接且与所述滚筒52可拆卸地连接。工作时，从动力泵站输送的液压油，输送给液压马达带动液压马达旋转。与液压马达的输出轴11相连的第一齿轮的转轴41进行旋转，多个第一齿轮同时带动与滚筒52连接在同轴上的第二齿轮旋转，此时执行机构5同步进行旋转。

进一步地，所述滚筒轴包括两个滚筒半轴51，两个滚筒半轴51一一对应连接在所述滚筒52轴的两端。本实施例将液压绞车中重量较大制作困难成本高的滚筒52轴分成两个半轴，重量大大降低，制作简单成本低，装拆方便快捷，同时满足吊装模块不超过2.7吨的要求。

优选地，各个滚筒半轴51通过法兰53与所述滚筒52的端部连接，以方便拆卸维修。

再此参见图1，本实用新型中的液压绞车还可以润滑油箱8和润滑系统9，系统的润滑和冷却通过润滑系统9，润滑油箱8固定在支架7的底部上，润滑油箱8中的润滑油通过润滑系统9对各个润滑点进行强制喷油润滑，然后落入润滑油箱8中，实现润滑油循环利用。

如图1所示，本实用新型提供的液压绞车还包括测速机构3和防过卷机构。

测速机构3与滚筒52连接，用于测量滚筒52的转速，防过卷机构用于防止滚筒52上的钢丝绳缠绕过大或者释放过多，比保证在起升和下降作业时，均能够及时停止，防止过卷。

本实用新型还提供一种钻机，所述钻机包括根据本实用新型所述的液压绞车。

本实用新型提供的钻机，包括根据本实用新型提供的液压绞车，由于刹车机构2安装在驱动机构1和减速机构4之间，当需要对液压绞车进行制动时，刹车机构2可直接对驱动机构1进行制动，因此，本实用新型是对该液压绞车的驱动机构1进行制动，由于驱动机构1产生的扭矩在传递至减速机构4之前较小，因此，刹车机构2产生较小的制动力即可使驱动机构1和减速机构4停止转动，容易制动并且制动灵活可靠，安全性高，适于在大型钻机(例如7000米以上钻机)中使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。