专利名称：盘式刹车自动补偿间隙的制动钳的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油钻机刹车制动装置，更具体的说是可自动补偿 刹车块与刹车盘间隙的钻机绞车盘式刹车制动钳。
背景技术：
盘式刹车是保障石油钻机安全的关键装置，其制动可靠性直接影响 着整个钻井作业的安全性。而作为盘式刹车关键部位之一的工作钳，越 来越凸显其在安全性与可靠性方面的重要意义。在工作钳执行刹车任务 时，工作钳上的刹车块与刹车盘之间产生摩擦，刹车块磨损较快。刹车 块磨损后，刹车块与刹车盘之间的间隙增加。工作钳的刹车块执行刹车 任务的行程加大，刹车灵敏度和刹车制动力降低。如何及时补偿盘式刹 车的刹车块与刹车盘之间间隙，成为一个必须克服的难点。
目前有两种常用的方案实现补偿石油钻机盘式刹车的刹车块与刹车 盘之间间隙。第一种方案采用螺杆弹簧式调节器，采用手动调节螺杆上 的螺母，补偿刹车块与刹车盘之间的间隙。但是这种方法存在比较大的 局限性 一是需要手动调节，劳动强度较大，不安全因素多；二是在快 速起下钻施工时刹车块快速磨损，刹车块与刹车盘之间间隙快速增大， 需要及时调整螺母补偿间隙。人工手动调整螺母补偿间隙明显滞后；三 是需要经常性的调节，现场的操作人员可能存在疏忽，调节不及时，造 成延误调整间隙的时机。第二种方案是采用双液缸形式补偿刹车块与刹 车盘之间的间隙，即工作钳增加了一个液缸专门用以调节工作钳，从而 实现刹车块与刹车盘之间间隙的自动调整。这种方案也存在一些不足之 处 一是这种液缸需要专门的工作介质液压油和液压动力源，维修不便，
成本更高；二是这种液缸结构复杂，维修困难；三是由于液压油的不可 压縮性，它并不能实现刹车块与刹车盘之间的间隙真正意义上的自动补 偿。
中国专利公告号为CN2448999Y，提供了一种间隙自动补偿制动缸， 采用双液缸形式。结构是有大、小活塞和一个由两个不同缸径的缸体 组合为一体的变径缸体。大活塞和限位隔套依次置于变径缸体的大缸径 内；小活塞与大活塞相对且紧贴，装于变径缸体的小缸径内。同时大活 塞的底面与变径缸内台的垂直距离和大活塞的上面与限位隔套端面的垂 直距离为等值。优点是制动灵敏，安全可靠地自动补偿刹车块与刹车盘 的摩擦间隙。
中国专利公告号为CN2390857Y，提供了一种液控盘式刹车装置。由 刹车钳、钳架和刹车盘组成，刹车盘与主机绞车滚筒固连，刹车钳与绞 车底座上的钳架固连，刹车钳包括工作钳和安全钳，刹车钳的刹车片设 置在盘外圆的两侧，和杠杆一端铰接的钳体固连，和钳架固连的支杆经 销轴与杠杆箱孔呈滑动配合，杠杆另一端经销轴分别与活塞，油缸相连， 弹簧两端分别与活塞杆及油缸相连。刹车力矩容量大，调整方便。
发明内容
本发明目的在于是提供一种盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，当 刹车块磨损后，能自动补偿刹车块与刹车盘之间的间隙，使刹车块与刹 车盘之间的间隙分级自动调整，并具有调节准确、安全可靠。克服双液 缸形式补偿刹车间隙装置结构复杂，维修不方便等不足。
本发明的目的是这样实现的盘式刹车自动补偿间隙的制动钳主要 由刹车盘、工作钳、安全钳及钳架组成，刹车盘固定在钻机绞车滚筒上， 钳架固定在绞车底座上，工作钳和安全钳固定在钳架上。钻机绞车滚筒 转动带动刹车盘转动。在刹车制动过程中，工作钳与安全钳协调配合组
成刹车副，工作钳或安全钳卡紧刹车盘，实现钻机绞车滚筒制动。
工作钳主要由工作油缸、活塞杆、工作杠杆、钳体、螺旋弹簧、支 撑轴和刹车块组成，刹车块分别固定在2个钳体内侧。2个钳体分别通
过销轴与2个工作杠杆端部连接，采用销轴连接的目的是自动调整钳体
角度，使刹车块的摩擦面与刹车盘平行。支撑轴中间为圆柱体形，支撑 轴中间圆柱体穿过钳架上的固定孔，将工作钳固定在钳架上。支撑轴两 端有轴孔。工作杠杆销轴穿过支撑轴两端轴孔，工作杠杆销轴与支撑轴
垂直。2个工作杠杆的中间有孔，支撑轴两端连接在工作杠杆中间孔内。 支撑轴通过工作杠杆销轴将工作杠杆连接在支撑轴两端。2个工作杠杆 的另一端部分别固定有钳缸销轴。2个钳缸销轴之间连接有工作油缸。 在两个钳缸销轴的两端分别固定有弹簧张紧螺杆。相对的两个弹簧张紧 螺杆上连接有螺旋弹簧。当工作油缸收縮时，2个工作杠杆以工作杠杆 销轴为中心转动，带动钳体和刹车块张开，刹车块脱离开刹车盘。工作 钳处于松开状态。当工作油缸伸长，工作油缸推动工作杠杆以工作杠杆 销轴为中心转动，带动钳体和刹车块张开，刹车块压紧刹车盘。工作钳 处于压紧状态。
所述的工作油缸主要包括缸体、活塞杆和油缸盖。在活塞杆和油缸 盖之间有棘爪机构。使活塞杆伸出部分不能收縮回缸体内。当盘式刹车 的刹车块磨损后，刹车块与刹车盘之间的间隙增加时，工作油缸的活塞 杆伸长。棘爪机构及时分阶段锁定活塞杆伸长的长度。克服刹车块执行 刹车任务的行程过大，刹车灵敏度和刹车制动力降低的不足。
所述的棘爪机构是在活塞杆的根部有棘齿，在油缸盖上固定有棘爪。 棘爪上有扭矩弹簧，能使棘爪的端部处在棘齿内。
所述的棘爪机构至少有2套，均匀分布在活塞杆的周围。
本发明的有益效果是盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，该装置通 过工作液缸上的棘爪机构，解决盘式刹车刹车块与刹车盘之间的间隙调
整问题。工作液缸带有多级棘爪机构，可以分级调整工作液缸工作行程， 达到安全便捷调节补偿刹车块与刹车盘之间的间隙的目的。这样即使在 刹车块磨损较严重的状态下也能安全快速地实现间隙补偿，实现及时可 靠刹车，从而保证了整个刹车系统的安全性与可靠性。使间隙调节变得 更方便、快捷，并实现自动调节。与双液压缸式调节结构相比较，结构
简单，可更方便地调节维护；实现了真正意义上的自动分级调节；与机 械式调节螺杆结构相比较，无需手动调节，更加安全及时。
图1为盘式刹车自动补偿间隙的制动钳结构立体示意图，主要示意 工作钳、安全钳、刹车盘和钳架四部分的位置关系。
图2为盘式刹车自动补偿间隙的制动钳的工作钳结构立体示意图。
图3为带有棘爪机构的工作油缸结构立体示意图。
图4为棘爪机构与活塞杆和油缸盖位置关系示意图。
图中，l.刹车盘，2.工作钳，3.安全钳，4.钳架，5.刹车块，6.钳
体，7.销轴，8.工作杠杆，9.工作杠杆销轴，IO.锁片，ll.支撑轴，12.
螺旋弹簧，13.弹簧张紧螺杆，14.钳缸销轴，15.棘爪机构，16.活塞杆，
17.油缸盖，18.工作油缸。
具体实施例方式
实施例1:参阅图1。盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，主要由圆盘 形刹车盘l、 2个工作钳2、 2个安全钳3及弧形钳架4组成，刹车盘l 固定在钻机绞车滚筒上，钳架4通过螺钉固定在绞车底座上，2个工作 钳2和2个安全钳3分别利用支撑轴11固定在钳架4上。
参阅图2。工作钳2主要由工作油缸18、活塞杆16、工作杠杆8、 钳体6、螺旋弹簧12、支撑轴11和刹车块5组成，采用沉头螺钉将刹车
块5分别固定在2个钳体6内侧。2个钳体6分别通过销轴7与2个工 作杠杆8端部连接。支撑轴11中间为圆柱体形，支撑轴ll中间圆柱体 穿过钳架4上的固定孔，将工作钳2固定在钳架4上。支撑轴11两端有 轴孔。工作杠杆销轴9穿过支撑轴11两端轴孔，工作杠杆销轴9与支撑 轴11垂直。2个工作杠杆8的中间有孔，支撑轴11两端连接在工作杠 杆8中间孔内。支撑轴11通过工作杠杆销轴9将工作杠杆8连接在支撑 轴ll两端。为了防止工作杠杆销轴9自动退出，在工作杠杆销轴9的端 部，用锁片10将工作杠杆销轴9固定。2个工作杠杆8的另一端部分别 固定有钳缸销轴14。 2个钳缸销轴14之间连接有工作油缸18。在两个 钳缸销轴14的两端分别固定有弹簧张紧螺杆13。相对的两个弹簧张紧 螺杆13上连接有拉伸螺旋弹簧12。销轴7、工作杠杆销轴9与钳缸销轴 14相互平行。
参阅图3和图4。工作油缸18主要包括缸体、活塞杆16和油缸盖 17。在活塞杆16和油缸盖17之间有2套棘爪机构15。 2套棘爪机构15 均匀分布在活塞杆16的周围。即在活塞杆16的根部，延活塞杆16向上 有两排棘齿，在油缸盖17上固定有两个棘爪。棘爪上有扭矩弹簧。
简述盘式刹车自动补偿间隙的制动钳的工作原理，有助于理解本发 明。在钻机绞车刹车时，油液经液压管线送入工作油缸18，使活塞杆16 与工作油缸18作相对运动，通过杠杆原理，工作杠杆8带动一副刹车块 5运动，当在油压力的作用下相对的2块刹车块5贴在刹车盘1上时， 刹车块5与刹车盘1相互之间产生正压力，大小与工作油缸内的油压力 成正比，刹车块5与刹车盘1之间产生摩擦，以控制钻机绞车的转动速 度，直至刹停。液压管线油压卸荷时，活塞杆16通过拉伸螺旋弹簧12 力拉力复位，即松开刹车。当刹车块5的磨损量达到一定程度后，随着 刹车工作油缸活塞杆16的外伸加长，在工作油缸盖17上的棘爪会进入 活塞杆16上的第一个棘齿，由于棘爪机构的单向传动性，使得工作油缸 18上的活塞杆16被卡于该位置上，以实现活塞杆16行程的调整，进而 改变刹车块5与刹车盘1之间的最大刹车间隙。在刹车块5磨损进一步 严重的时候，在工作油缸盖17上的棘爪就会越过一个棘齿到达另一个棘 齿，从而实现刹车块5与刹车盘1之间间隙调整的分级控制。从而使间 隙调节变得更方便、快捷，并实现自动调节。
安全钳3的工作原理是，压力油进入安全钳3油缸，压縮碟形弹簧， 拉动两端的杠杆使安全钳3的刹车块相对张开，安全钳3处于松刹状态； 当压力油卸荷时，被压縮的碟形弹簧恢复变形，通过杠杆推动刹车块， 使之抱住刹车盘，此时安全钳3处于刹车状态。
工作钳2与安全钳3的工作状态相反，组成一个复合式刹车系统， 形成安全互锁的刹车机构，确保整个石油钻机刹车系统安全可靠。
权利要求
1、一种盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，主要由刹车盘(1)、工作钳(2)、安全钳(3)及钳架(4)组成，刹车盘(1)固定在钻机绞车滚筒上，钳架(4)固定在绞车底座上，工作钳(2)和安全钳(3)固定在钳架(4)上，其特征是工作钳(2)主要由工作油缸(18)、活塞杆(16)、工作杠杆(8)、钳体(6)、螺旋弹簧(12)、支撑轴(11)和刹车块(5)组成，刹车块(5)分别固定在2个钳体(6)内侧，2个钳体(6)分别通过销轴(7)与2个工作杠杆(8)端部连接，支撑轴(11)中间为圆柱体形，支撑轴(11)中间圆柱体穿过钳架(4)上的固定孔，将工作钳(2)固定在钳架(4)上，支撑轴(11)两端有轴孔，工作杠杆销轴(9)穿过支撑轴(11)两端轴孔，工作杠杆销轴(9)与支撑轴(11)垂直，2个工作杠杆(8)的中间有孔，支撑轴(11)两端连接在工作杠杆(8)中间孔内，支撑轴(11)通过工作杠杆销轴(9)将工作杠杆(8)连接在支撑轴(11)两端，2个工作杠杆(8)的另一端部分别固定有钳缸销轴(14)，2个钳缸销轴(14)之间连接有工作油缸(18)，在两个钳缸销轴(14)的两端分别固定有弹簧张紧螺杆(13)，相对的两个弹簧张紧螺杆(13)上连接有螺旋弹簧(12)。
2、 根据权利要求1所述的盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，其特征 是所述的工作油缸(18)主要包括缸体、活塞杆(16)和油缸盖(17)，在 活塞杆(16)和油缸盖(17)之间有棘爪机构(15)。
3、 根据权利要求2所述的盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，其特征 是所述的棘爪机构(15)是在活塞杆(16)的根部有棘齿，在油缸盖(17)上固定有棘爪，棘爪上有扭矩弹簧。
4、 根据权利要求2或3所述的盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，其 特征是所述的棘爪机构(15)至少有2套，棘爪机构(15)均匀分布在活塞杆(16)的周围。
5、根据权利要求2或3所述的盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，其特征是所述的棘爪机构(15)棘爪通过销轴将其固定于工作油缸缸盖上，扭矩弹簧由销轴固定在棘爪尾端，在活塞杆上靠近缸盖端，棘爪正下端 有棘齿。
全文摘要
盘式刹车自动补偿间隙的制动钳，应用于石油钻机刹车制动装置上。特征是工作钳主要由工作油缸、活塞杆、工作杠杆、钳体、螺旋弹簧、支撑轴和刹车块组成，刹车块分别固定在2个钳体内侧。2个钳体分别通过销轴与2个工作杠杆端部连接。2个工作杠杆的另一端部分别固定有钳缸销轴。2个钳缸销轴之间连接有工作油缸。在两个钳缸销轴的两端分别固定有弹簧张紧螺杆。相对的两个弹簧张紧螺杆上连接有螺旋弹簧。工作油缸主要包括缸体、活塞杆和油缸盖。在活塞杆和油缸盖之间有棘爪机构。效果是能补偿刹车块与刹车盘之间的间隙。刹车块磨损后能安全快速地实现间隙补偿，保证刹车系统的安全性与可靠性。使间隙调节自动、方便、快捷。
文档编号F16D65/18GK101169164SQ20071017867
公开日2008年4月30日 申请日期2007年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者辉 杨, 强 邵, 郭慧娟, 马青芳 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团钻井工程技术研究院