CN218913073U - 一种石油工程用多动力驱动泥浆泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油工程用多动力驱动泥浆泵，包括底座，底座上排列设有泵液力端组和多台中高速电机，泵液力端组的伸缩端连接到曲轴上，曲轴的端部通过联轴器连接到减速箱的输出端口，减速箱设于底座的边侧，减速箱的输入端连接多台中高速电机；所述的多台中高速电机通过减速箱减速后驱动曲轴，继而驱动泵液力端运行；多台中高速电机通过行星减速箱机械耦合并减速后驱动泥浆泵曲轴，继而驱动液力端运行；利用多台中高速电机取代传统中低速电机，采用行星齿轮传动结构，减速比大、结构紧凑，重量轻、购置成本低、运行效率高、运输成本低，易维护。

Description

一种石油工程用多动力驱动泥浆泵

技术领域

本发明涉及石油工程装备技术领域，尤其涉及一种石油工程用多动力驱动泥浆泵。

背景技术

目前，国内石油工程用电驱动泥浆泵一般采用1台或2台大功率、中低速电动机，通过皮带轮减速后驱动泥浆泵输入齿轮轴，然后在泥浆泵内部通过输入齿轮轴与曲轴上的大齿圈啮合减速，继而驱动液力端实现泥浆泵的运行。上述配置的缺点是电驱动泥浆泵体积大、重量重、中低速电机成本高、皮带传动效率低、整体运输不便、备件成本高、不易维修、曲轴制造工艺难度大等。

发明内容

本发明的目的是提供一种石油工程用多动力驱动泥浆泵，多台中高速电机通过行星减速箱机械耦合并减速后驱动泥浆泵曲轴，继而驱动液力端运行；利用多台中高速电机取代传统中低速电机，采用行星齿轮传动结构，减速比大、结构紧凑，重量轻、购置成本低、运行效率高、运输成本低，易维护。

本发明采用的技术方案为：

一种石油工程用多动力驱动泥浆泵，包括底座，底座上排列设有泵液力端组和多台中高速电机，泵液力端组的伸缩端连接到曲轴上，曲轴的端部通过联轴器连接到减速箱的输出端口，减速箱设于底座的边侧，减速箱的输入端连接多台中高速电机；所述的多台中高速电机通过减速箱减速后驱动曲轴，继而驱动泵液力端运行。

当所述的减速箱采用一个时，减速箱设于底座后部的一边侧，多台中高速电机匹配设有至少2台，多台中高速电机设于底座的下半部，多台中高速电机的输出轴通过联轴器连接到减速箱的输入端。

当所述的减速箱采用两个时，两个减速箱分别设于底座后部的左右边侧，多台中高速电机匹配设有至少4台，多台中高速电机设于底座的下半部，多台中高速电机平均分配为两组，每组的输出轴通过联轴器分别连接到对应的减速箱的输入端。

所述的减速箱包括箱体，箱体内由下到上设为动力输入区和减速输出区，动力输入区内设有输入齿轮轴组，输入齿轮轴组中的每根输入齿轮轴的动力驱动端伸出箱体外通过联轴器连接一个中高速电机的输出轴，输入齿轮轴的动力输出轮啮合连接主动力输入轮，输入齿轮轴组围绕主动力输入轮圆周分布，主动力输入轮通过一级承转轴连接次动力输入轮；所述的减速输出区内设有主传动输出轮，主传动输出轮啮合连接次动力输入轮，主传动输出轮通过二级承转轴联动太阳轮，太阳轮啮合连接行星齿轮组件，并通过行星齿轮组件与箱体固定，行星齿轮组件的中心固定有曲轴对接轴，曲轴对接轴伸出箱体外通过联轴器与曲轴端部对接。

所述的行星齿轮组件包括行星齿轮组、行星轮架和行星轮组外齿圈，行星齿轮组与太阳轮啮合连接，行星轮架罩设在行星齿轮组之间，行星轮架的端面中心位置设置曲轴对接轴，行星齿轮组的外围齿轮与行星轮组外齿圈啮合连接，行星轮组外齿圈与箱体的内壁固定。

所述的减速箱还包括中间传动区，中间传动区设于动力输入区和减速输出区之间，中间传动区内设有中间承转轴和惰轮，一级承转轴、中间承转轴和二级承转轴由下向上并列且平行设置，中间承转轴上设有惰轮，惰轮啮合连接次动力输入轮和主传动输出轮。

（有益效果）本发明具有如下优点：

1）泥浆泵没有传统的输入齿轮轴和曲轴大齿圈，泵本体结构大大简化、体积小，重量轻；

2） 采用多台中高速小功率电机，成本低、质量轻，易维护，降低作业机驱动装置的采购成本和维修成本，缩短维修时间。

3）采用行星齿轮传动，结构紧凑，尺寸小、重量轻、传动比大、效率高，传动平衡，抗冲击能力强；

4） 整套电动泥浆泵尺寸小，重量轻，不需拆装，整体装车运输。

5）对于不同规格的泥浆泵，采用不同数量的同型号电机与之匹配，通用性好，电机功率小，价格低，显著降低备件成本。

6）当某台电机出现故障时，在降低功率运行（停运一台）的情况下实现冗余。

附图说明

图1为本发明实施例一的主视图；

图2为本发明实施例一的侧视图；

图3为本发明实施例一的剖视图；

图4为本发明实施例二的主视图；

图5为本发明实施例二的侧视图；

图6为本发明实施例二的电机分布一剖视图；

图7为本发明实施例二的电机分布二示意图。

底座1、泵液力端2、曲轴3、多台中高速电机4、减速箱5、输入齿轮轴51、主动力输入轮52、一级承转轴53、次动力输入轮54、中间承转轴55、惰轮56、主传动输出轮57、二级承转轴58、太阳轮59、箱体510、曲轴对接轴511、行星齿轮组512、行星轮架513、行星轮组外齿圈514。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括底座1、多台中高速电机4、减速箱5、曲轴3、泵液力端2，多台中高速电机4、减速箱5、曲轴3、泵液力端2设于底座1上，与底座1一体化连接和固定，整体安装成撬。

本发明中将泵液力端2组和多台中高速电机4排列设于底座1上，其中，多台中高速电机4采用小功率中高速电机4（如车轨级高速永磁同步电机4）作为动力源，效率高年产量大，便于购买更换，成本低廉。从而取代了现有泥浆泵的输入轴、齿轮副和曲轴齿圈，并将其去掉，简化了泥浆泵结构设计，大大减少了泵本体的体积和重量。主要是由于目前的大功率电动机虽然可以国产，但是各型号合计一年的需求量仅以千台计，因产量小而价格高昂，出现故障时，零部件调配速度慢，维修成本高；另一方面，现有泥浆泵采用输入齿轮轴51与曲轴上的大齿圈啮合减速结构，曲轴工艺复杂，维护难度大，同时泥浆泵体积大、重量重。

其次，将泵液力端2组的伸缩端连接到曲轴3上，曲轴3装有偏心轮，通过伸缩连杆直接驱动泥浆泵液力端2工作；曲轴3的端部通过联轴器（连接结构型式可以是联轴器、花键轴或者胀紧套连接）连接到减速箱5的输出端口，减速箱5设于底座1的边侧，减速箱5的输入端连接多台中高速电机4；所述的多台中高速电机4通过减速箱5减速后驱动曲轴3，继而驱动泵液力端2运行。

当所述的减速箱5采用一个时，减速箱5设于底座1下部的一边侧，多台中高速电机4匹配设有至少2台，当所述多台中高速电机4设有2-5台时，各台电机沿主动力输入轮52圆周分布，多台中高速电机4设于底座1的后半部，多台中高速电机4的输出轴通过联轴器（连接结构型式可以是联轴器、花键轴或者胀紧套连接）连接到减速箱5的输入端。

当所述的减速箱5采用两个时，两个减速箱5分别设于底座1后部的左右边侧，多台中高速电机4匹配设有至少4台，当所述每组的多台中高速电机4设有2-5台时，各台电机沿主动力输入轮52圆周分布，多台中高速电机4平均分配为两组，每组的输出轴通过联轴器（连接结构型式可以是联轴器、花键轴或者胀紧套连接）分别连接到对应的减速箱5的输入端。

所述的减速箱5包括箱体510，箱体510内由下到上设为动力输入区A、中间传动区B和减速输出区C，动力输入区A内设有输入齿轮轴51组，输入齿轮轴51组中的每根输入齿轮轴51的动力驱动端伸出箱体510外通过联轴器连接一个中高速电机4的输出轴，输入齿轮轴51的动力输出轮啮合连接主动力输入轮52，输入齿轮轴51组围绕主动力输入轮52圆周分布，并通过齿轮啮合实现机械耦合传动，主动力输入轮52通过一级承转轴53连接次动力输入轮54。

中间传动区B设于动力输入区A和减速输出区C之间，中间传动区B内设有中间承转轴55和惰轮56，一级承转轴53、中间承转轴55和二级承转轴58由下向上并列且平行设置，中间承转轴55上设有惰轮56，惰轮56啮合连接次动力输入轮54和主传动输出轮57。

所述的减速输出区C内设有主传动输出轮57，主传动输出轮57啮合连接次动力输入轮54，主传动输出轮57通过二级承转轴58联动太阳轮59，太阳轮59啮合连接行星齿轮组件，并通过行星齿轮组件与箱体510固定，行星齿轮组件的中心固定有曲轴对接轴511，曲轴对接轴511伸出箱体510外通过联轴器与曲轴3端部对接。

所述的行星齿轮组件包括行星齿轮组512、行星轮架513和行星轮组外齿圈514，行星齿轮组512与太阳轮59啮合连接，太阳轮59作为行星轮组的主动轮旋转,行星轮架513罩设在行星齿轮组512之间，行星轮架513的端面中心位置设置曲轴对接轴511，行星轮架513作为曲轴对接轴511与泥浆泵曲轴3连接,行星齿轮组512的外围齿轮与行星轮组外齿圈514啮合连接，行星轮组外齿圈514与箱体510的内壁固定,通过行星轮组外齿圈514作为固定和支撑行星齿轮组512的机件。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明采用多个小功率中高速电机4作为动力源，分别与减速箱5的输入齿轮轴51组中的每根输入齿轮轴51的动力驱动端连接，多个输入齿轮轴51通过主动力输入轮52机械耦合，实现一次减速；次动力输入轮54通过齿轮啮合带动主传动输出轮57，实现第二次减速；主传动输出轮57和太阳轮59运转，通过行星齿轮组512和外齿圈带动行星轮架513运转，实现第三次减速；行星轮架513作为输出轴与泥浆泵曲轴连接，继而驱动泥浆泵液力端2运转。该装置可以实现多台中高速电机4机械耦合驱动，并实现较大的减速比为泥浆泵提供需要的转速和转矩，满足石油工程的工况需求。

实施例一

如图1、图2和图3所示，本装置的减速箱5采用一个时，减速箱5设于底座1后部的右边侧，多台中高速电机4匹配设有至少3台，各台电机沿主动力输入轮52圆周分布；3台中高速电机4设于底座1的后半部，3台中高速电机4的输出轴通过联轴器（连接结构型式可以是联轴器、花键轴或者胀紧套连接）连接到减速箱5的输入端，且3台中高速电机4的输出轴围绕主动力输入轮52圆周分布，并通过齿轮啮合实现机械耦合传动。且，本实施例的减速箱5中未设置中间传动区B。从而减小减速箱5的整体重量和体积，使得空间得到压缩，更加紧凑。

首先，3台中高速电机4启动，通过输出轴将动力传输到对应连接的每根输入齿轮轴51上，输入齿轮轴51采用一体化设计，将齿轮和轴一体成型，加工方便，安装便捷，每根输入齿轮轴51再将分散的动力集中汇集到主动力输入轮52上，完成第一次的减速，同时，由于一级承转轴53的作用，一级承转轴53以方面用于承载支撑多个轮的重量，另一方面，使得固定其上的轮达到同步运转的目的，所以，使得主动力输入轮52与次动力输入轮54之间完成了能量的同步传递，随后，次动力输入轮54将能量传动到主传动输出轮57上，完成第二次的减速。同理，由于二级承转轴58的作用，主传动输出轮57将能量传递到太阳轮59上，随即，太阳轮59再将能量传输到行星齿轮组512上，完成第三次减速。行星齿轮组512最后将减速后的能量通过曲轴对接轴511传送到曲轴3上，最终，使之驱动泵液力端2组。

实施例二

如图4、图5和图6所示，本装置的减速箱5采用两个时，减速箱5设于底座1下部的左右两侧，多台中高速电机4匹配设有至少8台，每4台为一组，每组对应连接一个减速箱5，采4台中高速电机4用等边正方形态分布；8台中高速电机4设于底座1的下半部，4台中高速电机4的输出轴通过联轴器（连接结构型式可以是联轴器、花键轴或者胀紧套连接）连接到一个减速箱5的输入端，且4台中高速电机4的输出轴围绕主动力输入轮52圆周分布，如图6和图7所示，电机的分布无需对称，仅仅以满足底座上的空间位置安装即可，并通过齿轮啮合实现机械耦合传动。且，本实施例的减速箱5中设置中间传动区B。从而增加减速箱5的内部整体容纳空间，使得空间得到增化，便于安装更多的电机。

首先，每组4台中高速电机4启动，通过输出轴将动力传输到对应连接的减速箱5的每根输入齿轮轴51上，输入齿轮轴51采用一体化设计，将齿轮和轴一体成型，加工方便，安装便捷，每根输入齿轮轴51再将分散的动力集中汇集到主动力输入轮52上，完成第一次的减速，同时，由于一级承转轴53的作用，一级承转轴53以方面用于承载支撑多个轮的重量，另一方面，使得固定其上的轮达到同步运转的目的，所以，使得主动力输入轮52与次动力输入轮54之间完成了能量的同步传递，随后，次动力输入轮54将能量传动到中间传动区B的惰轮56上，惰轮56与主传动输出轮57啮合连接后，再将能量传递到主传动输出轮57上，完成第二次的减速。同理，由于二级承转轴58的作用，主传动输出轮57将能量传递到太阳轮59上，随即，太阳轮59再将能量传输到行星齿轮组512上，完成第三次减速。行星齿轮组512最后将减速后的能量通过曲轴对接轴511传送到曲轴3上，最终，使之驱动泵液力端2组。

而本发明采用多台小功率、中高速电机4（如车轨级高速永磁同步电机4，效率高）作为动力输入源，年产量大便于购买更换，成本低廉；将现有泥浆泵的输入轴、齿轮副和曲轴齿圈去掉，简化了泥浆泵结构设计，大大减少了泵本体的体积和重量；采用平行齿轮和行星齿轮多级传动，减速比大，传动效率高，结构紧凑，重量轻，可以实现中高速电机4驱动满足泥浆泵工况；当某台电机4出现故障时，在降低功率运行（停运一台）的情况下实现冗余；整套泥浆泵比现有电驱动泥浆泵减重30%以上，体积小，可实现整体装车运输。本发明解决了本领域一直想解决的问题，具有显著的经济效益和社会效益。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种石油工程用多动力驱动泥浆泵，其特征在于：包括底座，底座上排列设有泵液力端组和多台中高速电机，泵液力端组的伸缩端连接到曲轴上，曲轴的端部通过联轴器连接到减速箱的输出端口，减速箱设于底座的边侧，减速箱的输入端连接多台中高速电机；所述的多台中高速电机通过减速箱减速后驱动曲轴，继而驱动泵液力端运行；当所述的减速箱采用一个时，减速箱设于底座后部的一边侧，多台中高速电机匹配设有至少2台，多台中高速电机设于底座的下半部，多台中高速电机的输出轴通过联轴器连接到减速箱的输入端；当所述的减速箱采用两个时，两个减速箱分别设于底座后部的左右边侧，多台中高速电机匹配设有至少4台，多台中高速电机设于底座的下半部，多台中高速电机平均分配为两组，每组的输出轴通过联轴器分别连接到对应的减速箱的输入端。

2.根据权利要求1所述的石油工程用多动力驱动泥浆泵，其特征在于：所述的减速箱包括箱体，箱体内由下到上设为动力输入区和减速输出区，动力输入区内设有输入齿轮轴组，输入齿轮轴组中的每根输入齿轮轴的动力驱动端伸出箱体外通过联轴器连接一个中高速电机的输出轴，输入齿轮轴的动力输出轮啮合连接主动力输入轮，输入齿轮轴组围绕主动力输入轮圆周分布，主动力输入轮通过一级承转轴连接次动力输入轮；所述的减速输出区内设有主传动输出轮，主传动输出轮啮合连接次动力输入轮，主传动输出轮通过二级承转轴联动太阳轮，太阳轮啮合连接行星齿轮组件，并通过行星齿轮组件与箱体固定，行星齿轮组件的中心固定有曲轴对接轴，曲轴对接轴伸出箱体外通过联轴器与曲轴端部对接。

3.根据权利要求2所述的石油工程用多动力驱动泥浆泵，其特征在于：所述的行星齿轮组件包括行星齿轮组、行星轮架和行星轮组外齿圈，行星齿轮组与太阳轮啮合连接，行星轮架罩设在行星齿轮组之间，行星轮架的端面中心位置设置曲轴对接轴，行星齿轮组的外围齿轮与行星轮组外齿圈啮合连接，行星轮组外齿圈与箱体的内壁固定。

4.根据权利要求3所述的石油工程用多动力驱动泥浆泵，其特征在于：所述的减速箱还包括中间传动区，中间传动区设于动力输入区和减速输出区之间，中间传动区内设有中间承转轴和惰轮，一级承转轴、中间承转轴和二级承转轴由下向上并列且平行设置，中间承转轴上设有惰轮，惰轮啮合连接次动力输入轮和主传动输出轮。

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