CN101949258A - 新型石油钻机顶驱齿轮减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，包括交流变频电机、电机轴伸、高速齿轮、被动齿轮、主动齿轮、中间齿轮轴、输出齿轮、水龙头中心管、圆锥滚子轴承、齿轮箱盖、齿轮箱体、圆柱滚子轴承，交流变频电机安装在齿轮箱盖上，电机轴伸上安装高速齿轮，交流变频电机输出动力由高速齿轮传递给中间齿轮轴，中间齿轮轴上的主动齿轮将动力传递给水龙头中心管，水龙头中心管上安装圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承以及带有油泵系统的推力滑动轴承，水龙头中心管转动带动其下的钻柱旋转，实施各种钻进作业。本发明承载能力强，延长了顶驱主轴承的使用寿命，延长了顶驱的大修周期，安全可靠性大大增强，并且提高了设备使用率，避免了浪费。

Description

新型石油钻机顶驱齿轮减速装置

技术领域

本发明涉及一种新型石油钻机顶驱齿轮减速装置。

背景技术

传统的转盘/方钻杆钻井作业的方式一直有两个突出的矛盾未能得到有效解决。其一，由于起下钻不能及时实现循环旋转功能，遇上复杂地层，或是岩屑沉淀，往往造成卡钻；其二，由于常规钻机在钻进中依靠转盘推动方钻杆旋转送进，方钻杆的长度限制了钻进深度，故每次只能接单根，因而费工效率低，劳动强度大。顶部驱动钻井装置(简称顶驱)，由于它可从井架空间上部直接旋转钻柱，并沿井架内专用导轨向下送进，完成钻柱旋转钻进，循环钻井液，接立根，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作，克服了钻盘/方钻杆钻井的不足，显著提高了钻井作业的能力和效率，提高了钻井安全性。钻井实践表明：这种装置可节省钻井时间20％～25％，并可预防卡钻事故的发生，用于钻斜井，钻高难度的定向井时经济效果尤为显著。

现有顶驱采用不同形式的顶驱齿轮减速装置。现有顶驱齿轮减速装置的主轴承皆为推力圆锥滚子轴承，采用该种型式的轴承，其承载能力有限，使用寿命有限，通常每隔一定的时间都要更换，具体的更换周期根据各厂家采用的轴承型式及承载能力有关，这样造成了顶驱每隔一定时间就要进行大修处理，降低了设备的使用率，造成了经济上的浪费。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，能完全解决上述问题。

本发明采用的技术方案是：一种新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，包括交流变频电机、电机轴伸、高速齿轮、被动齿轮、主动齿轮、中间齿轮轴、输出齿轮、水龙头中心管、圆锥滚子轴承、齿轮箱盖、齿轮箱体、圆柱滚子轴承，齿轮箱体上有齿轮箱盖，交流变频电机安装在齿轮箱盖上，电机轴伸上安装高速齿轮，中间齿轮轴和水龙头中心管安装在齿轮箱体内，中间齿轮轴上安装被动齿轮和主动齿轮，被动齿轮与高速齿轮相啮合，水龙头中心管上安装输出齿轮、圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承，输出齿轮位于圆锥滚子轴承与圆柱滚子轴承之间，并与中间齿轮轴上的主动齿轮相啮合。此顶驱齿轮减速装置还包括油泵系统，以及由推力轴承上瓦和推力轴承下瓦构成的推力滑动轴承，推力滑动轴承安装在水龙头中心管上，位于输出齿轮与圆柱滚子轴承之间，推力轴承上瓦和推力轴承下瓦内设有油路，油泵系统的出油管与推力轴承下瓦的油路连接，其进油管与推力轴承上瓦的油路连接形成一回流油路。

所述油泵系统由液压油箱、过滤器、液压泵、调压阀、单向阀、压力传感器、储能器构成。

所述推力轴承下瓦顶面浇铸有轴承合金。

所述推力轴承上瓦与推力轴承下瓦的接触面形状为平面或球面。

本发明的优点在于：采用推力滑动轴承，其承载能力强，延长了顶驱主轴承的使用寿命，延长了顶驱的大修周期，其安全可靠性大大增强，并且提高了设备使用率，避免了浪费。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，包括交流变频电机1、电机轴伸2、高速齿轮3、被动齿轮4、主动齿轮、中间齿轮轴5、输出齿轮6、水龙头中心管7、圆锥滚子轴承8、齿轮箱盖9、齿轮箱体10、圆柱滚子轴承12，齿轮箱体10上有齿轮箱盖9，交流变频电机1安装在齿轮箱盖9上，电机轴伸2上安装高速齿轮3，中间齿轮轴5和水龙头中心管7安装在齿轮箱体10内，中间齿轮轴5上安装被动齿轮4和主动齿轮，被动齿轮4与高速齿轮3相啮合，水龙头中心管7上安装输出齿轮6、圆锥滚子轴承8和圆柱滚子轴承12，输出齿轮6位于圆锥滚子轴承8与圆柱滚子轴承12之间，并与中间齿轮轴5上的主动齿轮相啮合。此顶驱齿轮减速装置还包括油泵系统，以及由推力轴承上瓦11和推力轴承下瓦13构成的推力滑动轴承，推力滑动轴承安装在水龙头中心管7上，位于输出齿轮6与圆柱滚子轴承12之间，推力轴承上瓦11和推力轴承下瓦13内设有油路，油泵系统的出油管与推力轴承下瓦13的油路连接，其进油管与推力轴承上瓦11的油路连接形成一回流油路。

所述推力轴承上瓦11与推力轴承下瓦13的接触面形状为平面或球面。所述推力轴承下瓦13顶面浇铸有轴承合金。

所述油泵系统由液压油箱14、过滤器15、液压泵16、调压阀17、单向阀18、压力传感器19、储能器20构成。压力油由液压泵16从液压油箱14中抽出，依次通过液压管路、过滤器15、液压泵16、单向阀18到达推力轴承下瓦13，通过推力轴承下瓦13进入推力滑动轴承的密闭油腔内，将推力轴承上瓦11向上顶起，通过控制液压油压力的大小可以方便的控制液压油向上的推力大小，从而方便的实现钻进钻压的控制。同时，该油泵系统还配置有储能器20，可以稳定液压控制系统液压油压力和临时向系统供应液压油。油泵系统还设置有调压阀17和压力传感器19，能方便的实现电液控制的无缝衔接和远程控制，司钻通过该控制系统可以很方便的把钻压稳定在钻机钻井需要的数值上。

此顶驱齿轮减速装置的动力传递路径为：交流变频电机1输出的动力通过高速齿轮3传递给被动齿轮4，被动齿轮4通过圆柱面过盈联接在中间齿轮轴5上，因此动力又由被动齿轮4传递到中间齿轮轴5，再通过中间齿轮轴5传递给输出齿轮6，输出齿轮6通过螺钉及圆柱销安装在水龙头中心管7的定位圆柱面上，动力最后由水龙头中心管7输出，水龙头中心管7带动其下的钻柱旋转，实现石油钻机的钻井作业。

在钻井作业时，钻柱的重量通过水龙头中心管7施加在推力轴承上瓦11上，再通过推力轴承上瓦11施加在推力轴承下瓦13上，然后由推力轴承下瓦13施加在下筒体上，最后由下筒体施加在齿轮箱体10上。采用此推力滑动轴承，其承载能力强，延长了顶驱主轴承的使用寿命，延长了顶驱的大修周期，其安全可靠性大大增强，并且提高了设备使用率，避免了浪费。

Claims (4)

1.一种新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，包括交流变频电机(1)、电机轴伸(2)、高速齿轮(3)、被动齿轮(4)、主动齿轮、中间齿轮轴(5)、输出齿轮(6)、水龙头中心管(7)、圆锥滚子轴承(8)、齿轮箱盖(9)、齿轮箱体(10)、圆柱滚子轴承(12)，齿轮箱体(10)上有齿轮箱盖(9)，交流变频电机(1)安装在齿轮箱盖(9)上，电机轴伸(2)上安装高速齿轮(3)，中间齿轮轴(5)和水龙头中心管(7)安装在齿轮箱体(10)内，中间齿轮轴(5)上安装被动齿轮(4)和主动齿轮，被动齿轮(4)与高速齿轮(3)相啮合，水龙头中心管(7)上安装输出齿轮(6)、圆锥滚子轴承(8)和圆柱滚子轴承(12)，输出齿轮(6)位于圆锥滚子轴承(8)与圆柱滚子轴承(12)之间，并与中间齿轮轴(5)上的主动齿轮相啮合，其特征在于：还包括油泵系统，以及由推力轴承上瓦(11)和推力轴承下瓦(13)构成的推力滑动轴承，推力滑动轴承安装在水龙头中心管(7)上，位于输出齿轮(6)与圆柱滚子轴承(12)之间，推力轴承上瓦(11)和推力轴承下瓦(13)内设有油路，油泵系统的出油管与推力轴承下瓦(13)的油路连接，其进油管与推力轴承上瓦(11)的油路连接形成一回流油路。

2.按照权利要求1所述的新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，其特征在于：所述油泵系统由液压油箱(14)、过滤器(15)、液压泵(16)、调压阀(17)、单向阀(18)、压力传感器(19)、储能器(20)构成。

3.按照权利要求1所述的新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，其特征在于：所述推力轴承下瓦(13)顶面浇铸有轴承合金。

4.按照权利要求1或3所述的新型石油钻机顶驱齿轮减速装置，其特征在于：所述推力轴承上瓦(11)与推力轴承下瓦(13)的接触面形状为平面或球面。

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