ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ Российский патент 1997 года по МПК F16D57/04 

Предлагаемое изобретение относится к области грузоподъемного машиностроения, преимущественно к тормозным устройствам одностороннего действия, обеспечивающим плавное регулирование тормозного момента при вращении выходного вала в одну сторону и отключение тормоза при вращении вала в другую сторону.

Известны устройства, изменяющие крутящий момент на насосном колесе за счет изменения режима потока в круге циркуляции при изменении положения лопаток турбинного колеса, например гидромуфта, принятая за прототип предлагаемого гидротормоза, приведенная в книге (см. Б.А.Гавриленко, В.А.Минин. Гидродинамические муфты, М. Оборонгиз, 1959 г. стр. 190, фиг. 131).

Однако недостатками прототипа являются:
1. Отсутствует муфта свободного хода, в связи с чем невозможно свободное вращение вала насосного колеса при быстром его реверсе;
2. Установка лопаток турбинного колеса на подшипниках ограничивает количество лопаток, что снижает тормозной момент;
3. Для того, чтобы лопатки в сложенном виде не загромождали контур циркуляции, они должны быть криволинейными (не радиальными), что затрудняет их изготовление и уменьшает максимальный тормозной момент.

Целью предлагаемого технического решения является бесступенчатое регулирование тормозного момента при вращении выходного вала гидротормоза в одну сторону и автоматического отключения тормоза при изменении направления вращения выходного вала, что может быть использовано, например, в устройствах для подъема и опускания грузов, в частности для подъема и опускания труб при ремонте нефтяных и газовых скважин. Это достигается благодаря тому, что гидротормоз, содержащий корпус с жестко закрепленным в нем турбинным колесом с подвижными лопатками, поворотный механизм реечного типа, насосное колесо с закрепленными на нем неподвижными лопатками, выходной вал, отличается от известных устройств тем, что в нем поворотный механизм, например, реечного типа, выполнен в виде кольцевой рейки, зацепленной с зубчатыми секторами, выполненными заодно с подвижными лопатками, с возможностью сообщения возвратно-поступательного движения кольцевой рейке, а поворотные лопатки размещены в радиальных прорезях турбинного колеса с возможностью изменения рабочей площади тормоза. Предлагаемый гидротормоз снабжен муфтой свободного хода, размещенной между валом и насосным колесом.

Такое выполнение гидротормоза позволяет регулировать величину тормозного момента по мере необходимости путем изменения величины вхождения лопаток турбинного колеса в круг циркуляции. Наличие муфты свободного хода, размещенной между выходным валом и насосным колесом, обеспечивает автоматическое разъединение их в случае необходимости.

На фиг. 1 представлен общий вид гидротормоза, а на фиг. 2 поперечный разрез его.

Предлагаемый гидротормоз содержит корпус (поз. 1), турбинное колесо (поз. 2) с поворотными лопатками (поз. 3), кольцевую рейку (поз.4), связанную с зубчатыми секторами (поз. 5), размещенными на оси (поз.6), ползун (поз. 7), муфту свободного хода (поз. 8), выходной вал (поз.9), насосное колесо (поз. 10) с размещенными в нем радиальными лопатками (поз. 11), штуцер подвода для масла (поз. 12), прокачиваемого через внутреннюю полость тормоза, и штуцер для отвода масла (поз. 13).

Рассмотрим работу предлагаемого гидротормоза при подъеме и опускании грузов. При подъеме грузов гидротормоз автоматически отключается посредством муфты свободного хода (поз. 8). При опускании груза насосное колесо (поз. 10) и выходной вал (поз. 9) благодаря наличию муфты свободного хода вращается как одно целое. Рабочая жидкость, заполняющая гидротормоз, при вращении отбрасывается лопатками (поз. 3) к периферии насосного колеса (поз. 10) и попадает в турбинное колесо (поз. 2), взаимодействуя с поворотными лопатками (поз. 3). Сила сопротивления вращению насосного колеса (поз. 10) создает тормозной момент. Величина тормозного момента регулируется поворотом лопаток (поз. 3). Если лопатки (поз. 3) полностью выведены из турбинного колеса (поз. 2), то тормозной момент минимален. Поворот лопаток (поз. 3) осуществляется посредством поворотного механизма: перемещается кольцевая рейка (поз. 4) и перемещает зубчатые секторы (поз. 5), выполненные заодно с поворотными лопатками. Зубчатый сектор (поз. 5) с лопатками поворачивается благодаря возвратно-поступательному перемещению кольцевой рейки (поз. 4), приводимой в движение ползуном (поз. 7).

Предлагаемый гидротормоз может быть использован в грузоподъемных устройствах, например, в лебедках машин для ремонта нефтяных и газовых скважин в целях бесступенчатого регулирования скорости опускания колонны труб и обеспечения автоматического отключения тормоза при подъеме колонны труб. Обеспечивая возможность быстрой и точной регулировки тормозного момента, предлагаемое устройство позволяет оператору выбирать оптимальную скорость опускания колонны труб любого веса для любой фазы технологического цикла замены труб. Широкий диапазон регулировки гидротормоза позволяет разгрузить механических тормоз, удерживающий колонну труб в фазе их замены, и таким образом уменьшить износ механического тормоза. Наличие муфты свободного хода разгружает двигатель лебедки от сопротивления тормоза в фазе подъема колонны труб, что сокращает расход топлива и увеличивает срок службы двигателя.

Использование: грузоподъемное машиностроение. Сущность изобретения: гидравлический тормоз содержит корпус, закрепленное в нем турбинное колесо с радиальными прорезями и установленными в них с возможностью изменения рабочей площади поворотными лопатками, каждая из которых выполнена с зубьями, насосное колесо с неподвижными радиальными лопатками. Механизм поворота лопаток выполнен в виде установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения кольцевой рейки и зубчатых секторов, входящих в зацепление с соответствующей лопаткой. Тормоз может быть снабжен муфтой свободного хода, размещенной между выходным валом и насосным колесом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлический тормоз, содержащий корпус, закрепленное в нем турбинное колесо с поворотными лопатками, механизм поворота лопаток, насосное колесо с неподвижными радиальными лопатками и выходной вал, отличающийся тем, что турбинное колесо выполнено с радиальными прорезями, механизм поворота лопаток выполнен в виде установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения кольцевой рейки и зубчатых секторов, каждая поворотная лопатка выполнена с зубьями, входящими в зацепление с соответствующим зубчатым сектором, и установлена в радиальной прорези с возможностью изменения ее рабочей площади. 2. Тормоз по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен муфтой свободного хода, размещенной между выходным валом и насосным колесом.