CN101092998A

CN101092998A - 重离超越离合器

Info

Publication number: CN101092998A
Application number: CN 200710111387
Authority: CN
Inventors: 伍成林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2007-12-26

Abstract

本发明公开了一种重离超越离合器，其包括一个主动爪轮、一个从动棘齿套筒，所述主动爪轮上设有与驱动装置连接的连接结构，在所述主动爪轮上设有爪件，在所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有棘齿，所述爪件可在重力和离心力作用下与所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有的所述棘齿接合，且可缩回所述动力爪轮的轮廓线内与从动棘齿套筒上的棘齿脱离接合地安装在所述主动爪轮上。本发明提供的重离超越离合器通过重力和离心力实现主动爪轮和从动棘齿套筒之间的超越离合，其结构简单，工作可靠，特别是寿命比现有技术中的弹簧式和磁铁式超越离合器都更长。

Description

重离超越离合器

技术领域

本发明提供游梁式抽油机使用的一种超越离合器。

背景技术

早在50年代美国就在游梁式抽油机上使用了弹簧式超越离合器，但由于抽油机在一个冲次内要打开、关闭一次，而每分钟的冲次在6-15次，这样连续工作，在不长的时间内，弹簧因疲劳而损坏。因此，该种超越离合器不能得到广泛使用。2000年我国现场部分油田试验使用了磁铁式超越离合器，磁铁式离合器比起弹簧式离合器在寿命上还是大大增长了，但是，随着时间推移，磁铁的磁性会逐渐减少，从而使得该超越离合器失去作用。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种其使用寿命长、性能可靠的利用重力和离心力共同作用实现单向动力传递的重离超越离合器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的重离超越离合器包括一个主动爪轮、一个从动棘齿套筒，所述主动爪轮上设有与驱动装置连接的连接结构，在所述主动爪轮上设有爪件，在所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有棘齿，所述爪件可在重力和离心力作用下与所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有的所述棘齿接合，且可缩回所述主动爪轮的外轮廓线内与从动棘齿套筒上的棘齿脱离接合地安装在所述主动爪轮上。

具体的，可以有两个优选的技术方案。

方案一为：在主动爪轮的圆周上通过铰接结构可绕铰接轴摆动地连接有爪件，所述主动爪轮上的所述爪件与所述从动棘齿套筒内壁上的所述棘齿相匹配。

方案二为：在主动爪轮的圆周上设有滑动结构，其为在主动爪轮的径向上设置的滑动道，在该滑动道内设有滑动爪件，所述滑动爪件与所述从动棘齿套筒内壁上的所述棘齿相匹配。

本发明提供的重离超越离合器，在主动爪轮和从动棘齿套筒的侧壁上还设有相互匹配的轴肩和孔肩，在轴肩和/或孔肩的端面上设有滚珠槽，在其中设置滚动体。

在组合起来主动爪轮的从动棘齿套筒的两个端面上固设有密封盖。

所述密封盖的内侧面与所述主动爪轮的端面之间具有一间隙，以保证彼此不相接触。

在所述主动爪轮和从动棘齿套筒的一个相邻端面上设有相应的所述轴肩和孔肩，在其间的轴肩和/或孔肩上设有所述滚珠槽，设置在该滚珠槽中的所述滚动体与轴肩和孔肩的端面相接触，在所述主动爪轮的另一侧通过螺接结构固联一轴承盖，在该轴承盖和与之相邻的从动棘轮套筒的相应的孔肩上设有所述滚珠槽，设置在该滚珠槽中的所述滚动体与轴承盖的凸肩和孔肩的端面相接触。

所述滚珠轴承离所述从动棘齿套筒内圈锯齿形台阶的棘齿之间具有一个距离。

本发明提供的重离超越离合器通过重力和离心力实现主动爪轮和从动棘齿套筒之间的超越离合，其结构简单，工作可靠，特别是寿命比现有技术中的弹簧式和磁铁式超越离合器都更长。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明提供的重离超越离合器的一种结构的实施例的主剖视结构示意图；

图2为图1所示的重离超越离合器的侧面剖视结构示意图；

图1a为本发明提供的重离超越离合器的另一种结构的实施例的主剖视结构示意图；

图1c为图1a中千斤顶块上带有弹簧的另一种结构的结构示意图；

图2a为图1a所示的重离超越离合器的侧面剖视结构示意图；

图3为使用本重离超越离合器的游梁式抽油机的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提供的一个实施例中，重离超越离合器包括一个主动爪轮也称为主动爪轮3、一个从动棘齿套筒，在本实施例中从动棘齿套筒为一个三角皮带轮1，主动爪轮3上设有与驱动装置连接的连接结构，该连接结构是在主动爪轮3的中心开设一个键槽轴孔，在该键槽轴孔中匹配的设有驱动装置电机的输出轴0。在主动爪轮3的圆周上通过铰接结构可绕铰接轴摆动的地连接有爪件，也称为千斤顶块2，在从动棘齿套筒1的内圆周壁上设有棘齿4，主动爪轮3同心的设于从动棘齿套筒1的筒体内，主动爪轮3上的爪件2与从动棘齿套筒1内壁上的棘齿10相匹配。

爪件，这里也称为千斤顶块2安装在主动爪轮即动力轮3上，主动爪轮3又通过键01连接在电动机的输出轴0上。该重离超越离合器的工作原理为：当电动机未转动时，位于主动爪轮3上的下半部分的千斤顶块2，在自身重力作用下会自动打开，顶住三角皮带轮1内圈上的锯齿台阶形棘齿。而当电动机转动时，由于高速转动时作用在千斤顶块2上的自由端的离心力使千斤顶会保持打开状态，并使得未打开的千斤顶块打开，顶住三角带轮1内圈上的棘齿4，实现把动力由电动机传递到三角皮带轮的目的。

如图3所示，本实施例中的重离超越离合器应用在油田的游梁式抽油机中的主动皮带轮上。在抽油机上冲程时，由于旋转平衡重17加速释放的位能反拖三角皮带轮1，使其转速超越电动机的转速时，而使千斤顶块2自动收拢，从而实现动力的单向传递。

在主动爪轮3和三角皮带轮一侧的侧壁上还设有相互匹配的轴肩31和孔肩12，在孔肩12的端面上设有滚珠槽，在其中设置滚动体6。在该侧的外端设有防尘片即密封盖5，其通过螺钉固定在三角皮带轮1的侧面上，且其内侧面与主动爪轮3的端面之间具有一个间隙a。在主动爪轮3的另一侧壁上设有轴承盖6，轴承盖6与主动爪轮3之间通过螺接固联。该轴承盖6和与之相邻的三角皮带轮1的孔肩之间设有滚珠槽，在其中也设有滚动体6。在轴承盖6的外面设有防尘片5，同样地，其通过螺钉固联在三角皮带轮1地侧面上，且与主动爪轮3的端面之间设有间隙。

在组合起来的主动爪轮和从动棘齿套筒的两个端面上通过螺钉将两个密封盖5固定在三角带轮1的端面上，在密封盖5上相应地设有使得电机输出轴伸出的中心孔。

滚珠轴承6是为了减小主动爪轮与三角皮带轮相互运动时的摩擦阻力而设置的。

防尘片5是防止灰尘、雨水进入离合器内部保证离合器长久正常工作而设置的。

设计时必须考虑：

1、千斤顶块2可转动的固定端的铰接轴处固定可靠，同时要做到转动摩阻小，使之能够在重力和离心力作用下自如地收拢或张开。

主动爪轮3上的千斤顶块2所在处的动力轮3的侧表面上应设有凹槽32，其形状和大小为：当千斤顶块2收拢时，千斤顶块2正好在动力轮的轮廓线33内，并紧靠动力轮的内台阶34，当千斤顶块2打开时，千斤顶块2的一侧面2 1紧靠动力轮3的另一侧面35。千斤顶块2的个数及千斤顶块2的长短必须保证在重力、离心力作用下打开可靠的前提下，以减少千斤顶块的数量及其长度为佳。千斤顶块的打开方向，由现场抽油机的电动机旋转方向而定。

2、三角带带轮1内圈的锯齿形台阶的长度必须保证千斤顶块2能及时打开的前提下，减小台阶的长度。

3、轴承盖8与动力轮3的丝扣连结必须对正、可靠。轴承盖6的外端适当设有冲坑，以便于利用冲子对其进行拆卸、安装。

4、防尘片5必须保证灰尘雨水不能进入超越离合器内部。用螺钉连接在三角带轮1上，且不与动力轮3相接触，以保证不摩擦到动力轮3。

5、滚珠轴承6、9离三角皮带轮内圈锯齿形台阶有适当距离，以避免黄油粘住千斤顶块2。

6、主要受力部件必须保证工作时的强度要求，安全系数适当取大。

如图1a、2a所示，本发明提供的另一个实施例中，重离超越离合器也包括一个主动爪轮也称为动力轮3、一个从动棘齿套筒，在本实施例中从动棘齿套筒为一个三角皮带轮1，动力轮3上设有与驱动装置连接的连接结构，该连接结构是在主动爪轮3的中心开设一个键槽轴孔，在该键槽轴孔中匹配的设有驱动装置电机的输出轴0。在主动爪轮3的圆周上设有滑动结构，其为在主动爪轮的径向上设置的滑动道11，在该滑动道内设有滑动爪件2，通过滑动结构，在滑动道11内设有滑动爪件，也称为千斤顶块2，在从动棘齿套筒1的内圆周壁上设有棘齿4，主动爪轮3同心地设于从动棘齿套筒1的筒体内，主动爪轮3上的爪件2与从动棘齿套筒1内壁上的棘齿4相匹配。

爪件，这里也称为千斤顶块2安装在主动爪轮即动力轮3上的滑道中，动力轮3又通过键01连接在电动机的输出轴0上。该重离超越离合器的工作原理为：当电动机未转动时，位于动力轮3上的下半部分的千斤顶块2，在自身重力作用下会自动沿滑道滑出，顶住三角皮带轮1内圈上的锯齿台阶形棘齿。而当电动机转动时，由于高速转动时作用在千斤顶块2上的离心力使千斤顶会保持顶住三角皮带轮1内圈上的锯齿台阶形棘齿的状态，并使得未滑出滑道的千斤顶块打开，顶住三角带轮1内圈上的棘齿4，实现把动力由电动机传递到三角皮带轮的目的。

如图3所示，本实施例中的重离超越离合器应用在油田的游梁式抽油机中的主动皮带轮上与实施例1相同。在抽油机上冲程时，由于旋转平衡重17加速释放的位能反拖三角皮带轮1，使其转速超越电动机的转速时，而使千斤顶块2自动缩回滑动道，收拢，从而实现动力的单向传递。

在动力轮3和三角皮带轮1一侧的侧壁上还设有相互匹配的轴肩5和孔肩16，在孔肩16的端面上设有滚珠槽，在其中设置滚动体6。在该侧的外端设有防尘片即密封盖7，其通过螺钉固定在三角皮带轮1的侧面上，且其内侧面与动力轮3的端面之间具有一个间隙a。在动力轮3的另一侧壁上设有轴承盖8，轴承盖8与动力轮3之间通过螺接固联。该轴承盖8和与之相邻的三角皮带轮1的孔肩之间设有滚珠槽，在其中也设有滚动体9。在轴承盖8的外面设有防尘片10，同样地，其通过螺钉固联在三角皮带轮1的侧面上，且与动力轮3的端面之间设有间隙a。

在组合起来的主动爪轮和从动棘齿套筒的两个端面上通过螺钉将两个密封盖7、10固定在三角带轮1的端面上，在密封盖7、10上相应地设有使得电机输出轴伸出的中心孔。

滚珠轴承6和9是为了减小动力轮与三角皮带轮相互运动时的摩擦阻力而设置的。

防尘片7、10是防止灰尘、雨水进入离合器内部保证离合器长久正常工作而设置的。

设计时必须考虑：

1、千斤顶块2可滑动地安装在滑动道内，同时要做到滑动摩阻小，使之能够在重力和离心力作用下自如地滑入或滑出滑动道。

动力轮3上的千斤顶块2所在处的动力轮3的上设有的滑动道11，其形状和大小为：当千斤顶块2滑入滑道时，千斤顶块2正好在动力轮的轮廓线12内，并紧靠动力轮上滑道的内台阶13，当千斤顶块2前部滑出滑道时，千斤顶块2的后部的侧面14紧靠动力轮3上滑动道的的侧面15，即千斤顶块2不能完全脱出滑动道。千斤顶块2的个数及千斤顶块2的长短必须保证在重力、离心力作用下打开可靠的前提下，其中任何一个千斤顶块单独工作时都能安全地使离合器正常工作而不致损坏。千斤顶块的受力面，由现场抽油机的电动机旋转方向而定。

3、轴承盖8与动力轮3的丝扣连结必须对正、可靠。轴承盖8的外端适当设有冲坑，以便于利用冲子对其进行拆卸、安装。

4、防尘片7、10必须保证灰尘雨水不能进入超越离合器内部。用螺钉连接在三角带轮1上，且不与动力轮3相接触，以保证不摩擦到动力轮3。

5、滚珠轴承6、9离三角皮带轮内圈锯齿形台阶有适当距离，以避免黄油进入千斤顶块2滑道内。

7、当电动机转速较低或摩阻较大情况下，可以在千斤顶块2和滑动道11之间增加设置弹簧18，如图1c所示，以使千斤顶块能即时打开。

本发明提供的重离超越离合器还可以用于需要相对具有不同转速的各种结构的主动件和从动件之间的离合连接。

关于重离超越离合器千斤顶块在电动机带动作圆周运动时，千斤顶块上的受力分析如下：

如图1所示，当千斤顶块运行到圆周最高点时，此时作用在千斤顶块上的力有自身重力，方向垂直向下，还有离心力，方向垂直向上。可知，重力在此点是阻止千斤顶块打开的不利因素，而圆周任何位置作用在千斤顶块上的离心力，方向总是径直朝外，因此，离心力总是打开千斤顶块的动力。

通过推导，可得到作用在千斤顶块上的离心力与重力之比为：

分析上述公式，可知：力比与千斤顶块圆周运动的半径成正比，与电动机转速的平方成正比。力比越大，打开千斤顶块的动力越大。

查《采油技术手册》第四分册表1-18电动机技术规范，各型抽油机使用的电动机转速在490-1400转/分的范围内；又查手册表1-14浮梁式抽油机技术规范，各型抽油机在不同冲数时的电动机皮带轮直径在102-560毫米的范围内。取最不利打开千斤顶块的参数进行力比的计算，取最低转速的电动机，即电动机的转速为490转/分；取最小电动机皮带轮直径等于102毫米，扣去三角皮带等占去部分，千斤顶块的圆周运动半径为0.033米。

把上述最不利于打开千斤顶块的参数代入上述公式得：

上述计算是取的所有抽油机总体的最不利于打开千斤顶块的参数进行力比计算，在上述最不利的力比(即8.54倍)下，重离超越离合器工作时，打开千斤顶块的力是足够的。且知，打开千斤顶块的力是不随抽油机工作时间的增长而变的，而弹簧式和磁力式超越离合器打开千斤顶块的力是随工作时间的增长而逐渐减小的，最终失去工作能力。由此，可以进一步证明本发明提供的重离超越离合器与现有技术相比的优越之处。

Claims

1、一种重离超越离合器，其特征在于：包括一个主动爪轮、一个从动棘齿套筒，所述主动爪轮上设有与驱动装置连接的连接结构，在所述主动爪轮上设有爪件，在所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有棘齿，所述爪件可在重力和离心力作用下与所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有的所述棘齿接合，且可缩回所述主动爪轮的外轮廓线内而与从动棘齿套筒上的棘齿脱离接合地安装在所述主动爪轮上。

2、根据权利要求1所述的重离超越离合器，其特征在于：在所述主动爪轮的圆周上通过铰接结构可绕铰接轴摆动地连接有爪件，所述主动爪轮上的所述爪件与所述从动棘齿套筒内壁上的所述棘齿相匹配。

3、根据权利要求1所述的重离超越离合器，其特征在于：在所述主动爪轮的圆周上设有滑动结构，其为在主动爪轮的径向上设置的滑动道，在该滑动道内设有滑动爪件，所述滑动爪件与所述从动棘齿套筒内壁上的所述棘齿相匹配。

4、根据权利要求2所述的重离超越离合器，其特征在于：所述主动爪轮上的爪件所在处的主动爪轮的侧表面上设有凹槽，其形状和大小为：当所述爪件收拢时，其正好在主动爪轮的轮廓线内，并紧靠主动爪轮的内台阶，当爪件打开时，其一侧面紧靠主动爪轮的一个侧面。

5、根据权利要求3所述的重离超越离合器，其特征在于：所述主动爪轮上的所述爪件即千斤顶块所在处的主动爪轮之上设有的所述滑动道，其形状和大小为：当千斤顶块滑入滑动道时，千斤顶块正好在主动爪轮的外轮廓线内，并紧靠主动爪轮上滑动道的内台阶，当千斤顶块前部滑出滑道与所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有的棘齿接合时，千斤顶块的后部的侧面紧靠主动爪轮上滑动道的侧面，即千斤顶块不能完全脱出滑动道；或者，

所述主动爪轮上的所述爪件即千斤顶块所在处的主动爪轮之上设有的所述滑动道，其形状和大小为：当千斤顶块滑入滑动道时，千斤顶块正好在主动爪轮的外轮廓线内，并紧靠主动爪轮上滑动道的内台阶，当千斤顶块前部滑出滑道与所述从动棘齿套筒的内圆周壁上设有的棘齿接合时，千斤顶块的后部的侧面紧靠主动爪轮上滑动道的侧面，即千斤顶块不能完全脱出滑动道；在千斤顶块和滑动道之间增加设置弹簧。

6、根据权利要求1至4其中之一所述的重离超越离合器，其特征在于：在所述主动爪轮和从动棘齿套筒的侧壁上还设有相互匹配的轴肩和孔肩，在轴肩和/或孔肩的端面上设有滚珠槽，在其中设置滚动体。

7、根据权利要求1至4其中之一所述的重离超越离合器，其特征在于：在组合起来的主动爪轮和从动棘齿套筒的两个端面上设有密封盖。

8、根据权利要求7所述的重离超越离合器，其特征在于：所述密封盖的内侧面与所述主动爪轮的端面之间具有一间隙，以保证彼此不相接触。

9、根据权利要求7或8所述的重离超越离合器，其特征在于：在所述主动爪轮和从动棘齿套筒的一个相邻端面上设有相应的所述轴肩和孔肩，在其间的轴肩和/或孔肩上设有所述滚珠槽，设置在该滚珠槽中的所述滚动体与轴肩和孔肩的端面相接触，在所述主动爪轮的另一侧通过螺接结构固联一轴承盖，在该轴承盖和与之相邻的从动棘轮套筒的相应的孔肩上设有所述滚珠槽，设置在该滚珠槽中的所述滚动体与轴承盖的凸肩和孔肩的端面相接触。

10、根据权利要求9所述的重离超越离合器，其特征在于：所述滚珠轴承与所述从动棘齿套筒内圈锯齿形台阶的棘齿之间具有一个距离。