皮带式抽油机断载安全保护装置的制作方法

本发明涉及机械设备技术领域，应用于石油开采行业，具体涉及皮带式抽油机断载安全保护装置。

背景技术：

国内皮带式抽油机目前绝大部分没有安装断载安全保护装置，存在极大安全隐患，而部分安装了断载安全保护装置的有两种：一种称为立式抽油机防坠落装置，由负载弹簧、伸缩杆、滑块和连杆夹紧机构等组成，当断载情况发生时，伸缩杆失去向上的拉力，负载弹簧伸长，推动滑块下行，通过连杆夹紧机构传递力矩到摩擦片上，使摩擦片从两侧面夹紧抽油机立柱，从而刹车制动，阻止抽油机平衡箱坠落而造成事故；另一种称为立式抽油机平衡重防坠落紧急制动装置，分塔筒式机架型和框架式机架型。塔筒式机架型由负载弹簧、悬吊环、制动臂、摩擦片和连杆换向机构等组成，当断载情况发生时，悬吊环失去向上的拉力，负载弹簧伸长，带动连杆换向机构动作，制动臂向外伸出，推动摩擦片与机架筒内壁摩擦制动，阻止平衡重（箱）下落；框架式机架型由负载弹簧、悬吊环、悬挂臂和连杆换向机构等组成，当断载情况发生时，悬吊环失去向上的拉力，负载弹簧伸长，带动连杆换向机构动作，悬挂臂向外伸出挂在塔架上的防坠挂筋上，保证平衡重（箱）不会砸落下来，实现安全保护。

以上两种断载安全保护装置虽然制动（止动）方式不同，但都存在结构复杂、连杆机构零件多、铰接点多、铰接处容易锈蚀、负载弹簧体积大的缺点，而且整个装置占用空间较大，影响平衡箱配重；在抽油机发生断载情况，安全保护装置发挥作用后，平衡重（箱）被制动停在空中位置，后续处理时，必须提起负荷皮带才能放下平衡重（箱），作业难度较大；尤其是第二种立式抽油机平衡重防坠落紧急制动装置的框架式机架型，采用了悬挂臂向外伸出挂在防坠挂筋上的方式，因平衡重（箱）重量较大，动能冲击较大，存在较大安全风险。

技术实现要素：

（一）要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，本发明提供一种结构简单、制造维护方便、不需要外力而依靠平衡箱自身势能和动能来产生制动力的安全而可靠的制动装置，能够在抽油机断载情况发生时，达到防止平衡箱自由下落砸坏设备，造成危及生产和人身安全的事故发生的效果。

（二）技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了皮带式抽油机断载安全保护装置，包括平衡箱、机架、制动块、摩擦片、扶正轮和弹簧，所述机架的内部插设有平衡箱，所述平衡箱的两侧对称开设有楔形槽，且平衡箱的两侧还对称开设有两个凹腔，两个所述楔形槽的内部均卡设有制动块，且两个制动块相邻于机架的一侧均通过螺钉固定连接有摩擦片，四个所述凹腔的内部均通过转轴转动连接有扶正轮，且四个扶正轮凸出凹腔的内部并与机架的内壁相接触，使得平衡箱与机架之间形成一定的间隙，保证摩擦片不与机架相接触，两个所述楔形槽的底部均开设有凹形孔，同时两个所述制动块的底端均开设有与两个凹形孔一一对应的座孔，且座孔与其相对应的凹形孔组合成腔槽，所述腔槽的内部固定有弹簧。

进一步的，所述制动块采用钢制楔形块，所述楔形块的侧面与垂直方向形成楔形角，且楔形角为摩擦自锁角，同时摩擦自锁角的角度不大于8.5°。

进一步的，所述楔形槽的底面与水平方向成一定角度向下向内倾斜，使得制动块不会自动滑出，且倾斜的角度大于楔形块自锁角的角度，同时所述楔形块底部的角度与楔形槽的底部角度相一致。

进一步的，所述机架为抽油机的主体构件，且机架采用h型钢，呈立柱状，同时所述机架的内壁两侧均形成立柱面。

进一步的，所述摩擦片与机架内壁两侧的立柱面形成摩擦副，以进行制动。

进一步的，所述凹形孔的轴心线方向与楔形槽的侧面方向平行，同时所述座孔的轴心线与凹形孔的轴心线重合。

进一步的，所述摩擦片由四个摩擦块拼接而成，且四个摩擦块的内部均开设有呈矩形阵列分布的螺孔。

进一步的，提供原动力推动制动块上行的除弹簧以外，还可以采用电动机或电磁装置。

进一步的，所述机架的内壁两侧对称安装有制动板，且制动板的高度和宽度与机架的高度和宽度相一致，使得摩擦片和扶正轮的一侧与制动板的内壁相接触。

（三）有益效果

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1)、本发明除了利用平衡箱和机架外，只增加了弹簧、制动块和摩擦片，没有复杂的连杆传动机构，避免了因零件多、铰接点多、铰接处容易锈蚀等影响力矩传递和动作灵活性的问题，实现保护装置具有结构简单、动作灵活、制动效能更高的特点。

2)、本发明采用的弹簧、制动块和摩擦片的结构特征简单，数量少，容易加工，尤其是弹簧不需要承载大负荷，体积比前两种装置的小很多，实现整体占用空间小，对平衡箱的结构影响也小。

3)、本发明安装非常方便，只需要把安装好摩擦片的制动块放进平衡箱楔形凹槽内，弹簧放进座孔内就完成，不需要销、键、螺栓等联接和固定，维护也非常方便。

4)、本发明利用自由下落物体失重的原理，只需要安装较小的弹簧，借助较小的力量就能推动制动块滑动，当制动块上的摩擦片接触到机架（或机架上的制动板）后，摩擦力又带动制动块继续滑动，增加制动力，同时通过制动块的自锁式设计，在平衡箱重力分力的作用下，不断挤压制动块，不断增加制动力，直到平衡箱完全制动，从而实现制动力来源于平衡箱的重力，使得制动性能更加安全可靠。

5)、利用摩擦自锁的原理，用小于自锁角的制动块楔（卡）在平衡箱和机架之间，阻止平衡箱下落，而且越卡越紧，安全可靠。这是借助平衡箱自身重力刹车，平衡箱越重，刹车力越大，不需要外加刹车力。

附图说明

图1是本发明保护装置正常工作时的结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明制动块的立体图。

图4是本发明保护装置制动状态时的结构示意图。

图5是本发明平衡箱的立体图。

图6是本发明实施例二保护装置正常工作时的结构示意图。

图7是本发明实施例二的俯视图。

图8是本发明实施例二保护装置制动状态时的结构示意图。

图中：1-平衡箱；2-机架；3-制动块；4-摩擦片；5-凹形孔；6-扶正轮；7-弹簧；8-楔形槽；9-座孔；10-凹腔；11-制动板；12-螺孔。

具体实施方式

述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：如图1-图5所示，皮带式抽油机断载安全保护装置，包括平衡箱1、机架2、制动块3、摩擦片4、扶正轮6和弹簧7，机架2的内部插设有平衡箱1，平衡箱1的箱体长度为1200mm，宽度为380mm，高度为180mm，平衡箱1的两侧对称开设有楔形槽8，且平衡箱1的两侧还对称开设有两个凹腔10，两个楔形槽8的内部均卡设有制动块3，且两个制动块3相邻于机架2的一侧均通过螺钉固定连接有摩擦片4，四个凹腔10的内部均通过转轴转动连接有扶正轮6，且四个扶正轮6凸出凹腔10的内部并与机架2的内壁相接触，使得平衡箱1与机架2之间形成一定的间隙，保证摩擦片4不与机架2相接触，两个楔形槽8的底部均开设有凹形孔5，同时两个制动块3的底端均开设有与两个凹形孔5一一对应的座孔9，且座孔9与其相对应的凹形孔5组合成腔槽，腔槽的内部固定有弹簧7。

其中，凹形孔5的轴心线方向与楔形槽8的侧面方向平行，同时座孔9的轴心线与凹形孔5的轴心线重合。

如图3所示，制动块3采用钢制楔形块，楔形块的侧面与垂直方向形成楔形角，且楔形角为摩擦自锁角，同时制动块3的摩擦自锁角为8°，底座倾角为10°，宽度为360mm。

如图5所示，楔形槽8的底面与水平方向成一定角度向下向内倾斜，使得制动块3不会自动滑出，且倾斜的角度大于楔形块自锁角的角度，同时楔形块底部的角度与楔形槽8的底部角度相一致，使得楔形槽8与制动块3的角度相符。

如图1、图2和图4所示，机架2为抽油机的主体构件，且机架2采用h型钢，呈立柱状，同时机架2的内壁两侧均形成立柱面。

如图1、图2和图4所示，摩擦片4与机架2内壁两侧的立柱面形成摩擦副，以进行制动。

如图3所示，摩擦片4的长度为360mm，宽度为237mm，厚度为8mm，并由四个摩擦块拼接而成，且四个摩擦块的内部均开设有呈矩形阵列分布的螺孔12。

同时，提供原动力推动制动块3上行的除弹簧7以外，还可以采用电动机或电磁装置。

另外，本实施例提供的保护装置可以应用于各种型式机架的皮带式抽油机，也可应用于各种立式抽油机。

具体的：如图1所示，为保护装置正常工作时的结构示意图，当抽油机在正常工作或停机时，平衡箱1和制动块3处于如图所示的静止状态，而后由于弹簧7此时的弹力小于制动块3的重量，因此制动块3在重力作用下坐于平衡箱1的楔形槽8上，使得弹簧7处于压缩状态，从而使得摩擦片4不与机架2相接触，进而不会产生制动动作，能够保证平衡箱1整体可以自由上下运行；

如图4所示，为保护装置制动状态时的结构示意图，当抽油机发生断载情况时，平衡箱1失去向上的拉力，并在重力作用下，以重力加速度下落，此时平衡箱1和制动块3处于失重状态，制动块3对平衡箱1两侧的楔形槽8底面的作用力消失，使得制动块3在弹簧7的弹力作用下沿楔形槽8的楔形面向上滑动，当摩擦片4接触到机架2上的立柱面产生摩擦力时，摩擦力带动制动块3继续上行（相对于平衡箱1），以产生更大的摩擦力，由于制动块3上部的楔形角小于自锁角，因此平衡箱1不会推动制动块3沿机架2下行，而是在重力垂直面向机架2挤压制动块3，越压越紧，摩擦力越大，直到完全制动，从而有效的避免了因抽油机断载导致平衡箱自由落下砸坏设备或造成人身伤害安全事故的发生。

实施例二：如图6、图7和图8所示，机架2的内壁两侧对称安装有制动板11，且制动板11的高度和宽度与机架2的高度和宽度相一致，使得摩擦片4和扶正轮6的一侧与制动板11的内壁相接触，通过摩擦片4与制动板11形成制动副，以完成制动，同时通过在机架2上安装制动板11，能够增强机架2的强度。

其中，本实施例中的制动板11还可替换成摩擦板，同时，本实施例还可应用于其他型式的机架2上，如圆筒形等。

具体的：如图6所示，为保护装置正常工作时的结构示意图，当抽油机在正常工作或停机时，平衡箱1和制动块3处于如图所示的静止状态，而后由于弹簧7此时的弹力小于制动块3的重量，因此制动块3在重力作用下坐于平衡箱1的楔形槽8上，使得弹簧7处于压缩状态，从而使得摩擦片4不与机架2相接触，进而不会产生制动动作，能够保证平衡箱1整体可以自由上下运行；

如图8所示，为保护装置制动状态时的结构示意图，当抽油机发生断载情况时，平衡箱1失去向上的拉力，并在重力作用下，以重力加速度下落，此时平衡箱1和制动块3处于失重状态，制动块3对平衡箱1两侧的楔形槽8底面的作用力消失，使得制动块3在弹簧7的弹力作用下沿楔形槽8的楔形面向上滑动，当摩擦片4接触到机架2上的制动板11产生摩擦力时，摩擦力带动制动块3继续上行（相对于平衡箱1），以产生更大的摩擦力，由于制动块3上部的楔形角小于自锁角，因此平衡箱1不会推动制动块3沿机架2下行，而是在重力垂直面向机架2挤压制动块3，越压越紧，摩擦力越大，直到完全制动，从而有效的避免了因抽油机断载导致平衡箱自由落下砸坏设备或造成人身伤害安全事故的发生。