CN101709646A - 海洋钻机浮动钻进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海洋钻机浮动钻进装置,属于工程机械领域。所述海洋钻机浮动钻进装置包括浮动钻进机构、控制阀、油泵和油箱,浮动钻进机构包括加压提升油缸,加压提升油缸的无杆腔油口与控制阀的第一工作油口相连通,加压提升油缸的有杆腔油口与控制阀的第二工作油口相连通,控制阀的进油口通过进油管与油箱相连通,进油管上连接有油泵,控制阀的回油口通过回油管与油箱相连通。本发明结构巧妙合理,在钻机的液压系统中实现自动浮动补偿的功能,使用安全可靠,而且制造成本基本没有增加、维护更方便,完全能够满足海上钻机作业的工艺需要,在产品的技术层次和自动化程度上有所提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装在船上、能克服海浪起伏进行正常钻探作业的装置,具体是一种海洋钻机浮动钻进装置,属于工程机械领域。
背景技术
海洋钻机主要用于对近海海床的地质结构进行勘察和取样分析。将平时在陆地上施工的钻机安装于船上,组成一整体,即构成海洋钻机。海洋钻机的作业平台是在船上,其与陆地上钻机的最大区别在于:船体和钻机会随着海浪起伏(在满足作业条件时仍有300~400mm的上下落差),会导致整套钻杆和钻头对孔底形成冲击,而该冲击力是整个船和钻机、钻杆重量的总和,巨大的冲击力容易直接导致钻杆、钻机毁损,无法进行钻进施工。
为了克服海浪起伏带来的施工难题,目前现有海洋钻机的技术方案主要是在钻机的结构上进行解决,大致有两种方法,一是采用钢绳悬挂、滑轮补偿的方法,二是采用棘轮止退补偿的方法。这两种方法虽然可以解决海浪起伏的问题,但明显增加了结构的复杂程度,增加了制造维护成本,且不利于施工效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,提供一种结构巧妙合理、使用安全可靠、制造维护成本低、自动化程度高的海洋钻机浮动钻进装置。
按照本发明提供的技术方案,所述海洋钻机浮动钻进装置包括浮动钻进机构、控制阀、油泵和油箱,浮动钻进机构包括加压提升油缸,加压提升油缸的无杆腔油口与控制阀的第一工作油口相连通,加压提升油缸的有杆腔油口与控制阀的第二工作油口相连通;控制阀的进油口通过进油管与油泵相连通,控制阀的回油口通过回油管与油箱相连通,其特征在于,所述浮动钻进机构还包括钻杆、动力头、第一链条、双排滑动滚轮、顶部滚轮、加压提升油缸、推进架体、第二链条和底部滚轮;顶部滚轮、底部滚轮分别设置在推进架体的上、下端,加压提升油缸固定在推进架体上,双排滑动滚轮连接在油缸活塞上;钻杆连接在动力头上,动力头连接在连接座上;第一链条的一端连接在连接座上部,第一链条的另一端依次绕过顶部滑轮上部、双排滑动滚轮下部,然后固定在推进架体上;第二链条的一端连接在连接座下部,第二链条的另一端依次绕过底部滚轮下部、双排滑动滚轮上部,然后固定在推进架体上。
所述顶部滚轮通过顶部滚轮轴安装在顶部滚轮座上,顶部滚轮座通过螺栓安装在推进架体上端;所述底部滚轮通过底部滚轮轴安装在推进架体下端。
所述加压提升油缸的尾端通过螺栓安装在推进架体的顶部,油缸活塞下端连接双排滑动滚轮座,所述双排滑动滚轮通过双排滑动滚轮轴安装在双排滑动滚轮座上。
作为本发明的进一步改进,所述加压提升油缸的无杆腔油口与有杆腔油口之间串接有平衡阀。
作为本发明的进一步改进,所述油泵与油箱之间连接有吸油滤油器,所述回油管上连接有回油过滤器。
本发明与已有技术相比,优点在于:结构巧妙合理,在钻机的液压系统中实现自动浮动补偿的功能,使用安全可靠,而且制造成本基本没有增加、维护更方便,完全能够满足海上钻机作业的工艺需要,在产品的技术层次和自动化程度上有所提升。
附图说明
图1为本发明的工作情况示意简图。
图2为本发明的结构示意图。
附图标记说明:1-船体、2-浮动钻进机构、3-钻杆、4-连接螺栓、5-动力头、6-连接座、7-螺栓、8-连接螺栓、9-第-链条、10-双排滑动滚轮、11-双排滑动滚轮轴、12-双排滑动滚轮座、13-球头盖、14-内六角螺栓、15-连接螺栓、16-顶部滚轮、17-顶部滚轮轴、18-螺栓、19-顶部滚轮座、20-加压提升油缸、21-油缸活塞、22-推进架体、23-第-油管、24-第二油管、25-平衡阀、26-、27-控制阀、28-、29-回油管、30-回油过滤器、31-油泵、32-吸油滤油器、33-电机、34-进油管、35-油箱、36-螺栓、37-第二链条、38-底部滚轮、39-底部滚轮轴。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示,本发明安装在船体1上,主要由浮动钻进机构2、第一油管23、第二油管24、平衡阀25、压力表26、控制阀27、溢流阀28、回油管29、回油滤油器30、油泵31、吸油滤油器32、电机33、进油管34、油箱35、螺栓36、第二链条37、底部滚轮38、底部滚轮轴39等零部件组成。
如图2所示,所述浮动钻进机构2主要由钻杆3、动力头5、连接座6、第一链条9、双排滑动滚轮10、双排滑动滚轮座12、顶部滚轮16、顶部滚轮座19、加压提升油缸20、推进架体22、第二链条37和底部滚轮38组成;顶部滚轮16、底部滚轮38分别设置在推进架体22的上、下端,顶部滚轮16通过顶部滚轮轴17安装在顶部滚轮座19上,顶部滚轮座19利用螺栓18连接在推进架体22的上端;加压提升油缸20的尾端也利用螺栓18连接在推进架体22的顶部,双排滑动滚轮10连接在油缸活塞21上,双排滑动滚轮10可以随着油缸活塞21的伸缩自由滑动;钻杆3通过自身螺纹连接在动力头5上,动力头5通过螺栓7连接在连接座6上,连接座6可以在推进架体22上滑动;第一链条9的一端通过连接螺栓8连接在连接座6上部,第一链条9的另一端依次绕过顶部滑轮16上部、双排滑动滚轮10下部,然后通过连接螺栓15固定在推进架体22上;第二链条37的一端通过连接螺栓4连接在连接座6下部,第二链条37的另一端依次绕过底部滚轮38下部、双排滑动滚轮10上部,然后通过连接螺栓36固定在推进架体22上。
如图2所示,所述双排滑动滚轮10通过双排滑动滚轮轴11安装在双排滑动滚轮座12上,双排滑动滚轮座12利用内六角螺栓14、球头盖13连接在油缸活塞21下端的球头上。
如图2所示,所述加压提升油缸20的无杆腔油口通过第一油管23与控制阀27的第一工作油口相连通,加压提升油缸20的有杆腔油口通过第二油管24与控制阀27的第二工作油口相连通,加压提升油缸20的无杆腔油口与有杆腔油口之间串接有平衡阀25,用于避免上下运动的冲击。所述控制阀27的进油口通过进油管34与油泵31和吸油滤油器32相连通,油泵31与电机33相连,电机33待定油泵工作,吸进液压油,吸油滤油器32用于过滤液压油中的杂质,防止堵塞;控制阀27的回油口通过回油管29与油箱35相连通,回油管29上连接有回油过滤器30,回油过滤器30也用于过滤液压油中的杂质,防止堵塞。
所述控制阀27可采用意大利海德液控股份公司生产的型号为HC-D6/3的控制阀,该控制阀上集成有压力表26和溢流阀28,压力表26可方便观测系统的压力,便于控制,溢流阀28可在系统压力过大时打开,保障系统安全运行。
本发明的工作过程及工作原理如下:
海浪上升时,船体1随之上升,为使连接在钻杆3上的钻具继续保留在孔底进行钻进操作,动力头5需要下行;船体1和加压提升油缸20上升时,加压提升油缸20的无杆腔容积变大,压力下降,溢流阀28处于关闭状态;电机33驱动油泵31输出液压油,液压油经控制阀27进入加压提升油缸20的无杆腔内,推动油缸活塞21下行,进而带动双排滑动滚轮10同步下行,由于第一链条9的一端固定在推进架体22上,双排滑动滚轮10的下行必牵动第一链条9下行,第一链条9经过顶部滚轮16的转向牵动连接座6和动力头5上行;在动力头5上行的同时,第二链条37连接在连接座6下部的一端随之上行,第二链条37的另一端跟随双排滑动滚轮10同步下行,整套装置组成一整体,完成了动力头5向上提升的动作,且动力头5上行的行程距离是油缸活塞21伸出行程的2倍。
海浪下降时,船体1随之下降,为防止船体1和浮动钻进装置下降时形成的冲击力导致设备毁损,动力头5需要上行;船体1和加压提升油缸20上升时,加压提升油缸20的无杆腔承受油缸活塞21的压力,溢流阀28打开,加压提升油缸20无杆腔内的液压油从溢流阀28经由回油过滤器30回到油箱35内。
Claims (5)
1.海洋钻机浮动钻进装置,包括浮动钻进机构(2)、控制阀(27)、油泵(31)和油箱(35),浮动钻进机构(2)包括加压提升油缸(20),加压提升油缸(20)的无杆腔油口与控制阀(27)的第一工作油口相连通,加压提升油缸(20)的有杆腔油口与控制阀(27)的第二工作油口相连通,控制阀(27)的回油口通过回油管(29)与油箱(35)相连通,进油管(34)上连接有油泵(31),控制阀(27)的进油口通过进油管(34)与油箱(35)相连通,其特征在于,所述浮动钻进机构(2)还包括钻杆(3)、动力头(5)、第一链条(9)、双排滑动滚轮(10)、顶部滚轮(16)、加压提升油缸(20)、推进架体(22)、第二链条(37)和底部滚轮(38);顶部滚轮(16)、底部滚轮(38)分别设置在推进架体(22)的上、下端,加压提升油缸(20)固定在推进架体(22)上,双排滑动滚轮(10)连接在油缸活塞(21)上;钻杆(3)连接在动力头(5)上,动力头(5)连接在连接座(6)上;第一链条(9)的一端连接在连接座(6)上部,第一链条(9)的另一端依次绕过顶部滑轮(16)上部、双排滑动滚轮(10)下部,然后固定在推进架体(22)上;第二链条(37)的一端连接在连接座(6)下部,第二链条(37)的另一端依次绕过底部滚轮(38)下部、双排滑动滚轮(10)上部,然后固定在推进架体(22)上。
2.如权利要求1所述的海洋钻机浮动钻进装置,其特征还在于,所述顶部滚轮(16)通过顶部滚轮轴(17)安装在顶部滚轮座(19)上,顶部滚轮座(19)通过螺栓(18)安装在推进架体(22)上端;所述底部滚轮(38)通过底部滚轮轴(39)安装在推进架体(22)下端。
3.如权利要求1所述的海洋钻机浮动钻进装置,其特征还在于,所述加压提升油缸(20)的尾端通过螺栓(18)安装在推进架体(22)的顶部,油缸活塞(21)下端连接双排滑动滚轮座(12),所述双排滑动滚轮(10)通过双排滑动滚轮轴(11)安装在双排滑动滚轮座(12)上。
4.如权利要求1所述的海洋钻机浮动钻进装置,其特征还在于,所述加压提升油缸(20)的无杆腔油口与有杆腔油口之间串接有平衡阀(25)。
5.如权利要求1所述的海洋钻机浮动钻进装置,其特征还在于,所述油泵(31)与油箱(35)之间连接有吸油滤油器(32),所述回油管(29)上连接有回油过滤器(30)。
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