CN103615192B - 一种钻机液压顶部驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻机液压顶部驱动装置，主要包括滑车、动力头、浮动装置、翘举液缸和制动装置；滑车的翘举板与动力头的壳体通过铰制孔螺栓连接在一起；动力头的鹅颈管可以从滑车的空心轴套穿出；滑车与动力头的之间安装翘举液缸；动力头与浮动装置通过钻杆扣连接，制动装置安装在动力头和浮动装置之间。本发明应用效果是通过空心马达直接驱动主轴，去掉减速箱，结构简单，减小故障率，提高钻机效率；浮动装置结构简单，降低上卸扣时，钻杆扣的磨损，保护钻具；制动装置高效可靠，可以实现定向钻井。

Description

一种钻机液压顶部驱动装置
技术领域
本发明涉及一种石油钻井设备，尤其是一种钻机的液压顶部驱动。
背景技术
传统的转盘式钻机有变速箱、转盘、大钩、水龙头、方钻杆等部件，尤其驱动转盘的减速箱体积大，使得整机重量大，移动笨重，尤其式在沙漠地带更是寸步难行；另外在钻探过程中拧卸钻杆需人力辅助，费时费力。
传统的顶部驱动装置一般为马达通过减速箱驱动主轴转动，这种带减速机的动力头结构复杂，故障率多，体积相对较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻机液压顶部驱动装置，为了解决上述存在的问题而提供一种体积小，整机重量轻、拧卸扣方便，结构简单，通过空心马达直接驱动主轴旋转，去掉减速箱的新型液压顶部驱动装置。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种钻机液压顶部驱动装置，主要包括滑车(1)、动力头(3)、浮动装置(7)、翘举液缸(2)和制动装置；滑车(1)主要由框架(8)、翘举板(11)、空心轴套(10)和滚轮(13)组成，翘举板(11)与框架(8)通过空心轴套(10)连接，翘举板(11)可以沿着空心轴套(10)自由旋转；滑车与动力头之间安装翘举液缸(2)；动力头(3)与浮动装置(7)通过钻杆扣连接，制动装置安装在动力头(3)和浮动装置(7)之间。
动力头主要由鹅颈管(14)、主轴(21)、冲管总成(15)、冲管支架(17)、上下壳体(19)、(23)、空心马达(18)、防跳轴承(20)、推力轴承(22)、扶正轴承(24)和旋转密封组成；其中鹅颈管(14)可以从滑车的空心轴套(10)穿出，主轴(21)上设有花键，与带花键的空心马达(18)连接，马达通过花键连接直接驱动主轴(21)旋转，马达外壳与上壳体(19)螺栓固定。
上壳体(19)通过螺栓与下壳体(23)固定连接，上壳体(19)内侧与主轴(21)之间装有防跳轴承(20)，防跳轴承(20)上端设有旋转密封端盖(29)和耐磨套(27)，耐磨套(27)与主轴(21)过盈配合连接，两个唇形旋转密封圈(28)，背对背安装，两密封圈之间设计密封隔环，密封隔环上设有油槽和油孔，在密封端盖(29)设计润滑油路并安装油杯(30)。
主轴上部安装转换接头(16)，冲管总成(15)安装在鹅颈管(14)和转换接头(16)之间，通过冲管支架(17)实现固定；主轴(21)与下壳体(23)之间安装推力轴承(22)，主轴(21)下部与下壳体(23)之间安装扶正轴承(24)，内圈与主轴(21)过盈配合连接，外圈通过下端盖(25)固定，内圈通过与主轴(21)过盈配合的下耐磨套(26)固定，下壳体(23)侧面设有泄油孔。
浮动装置(7)主要由上端盖(31)、花键套(32)、浮动接头(37)、下端盖(38)组成，上下端盖(31)、(38)通过螺栓与花键套(32)固定连接；浮动接头(37)与花键套(32)花键连接，浮动接头(37)与上端盖(31)间隙配合连接，在浮动接头(37)与上端盖(31)之间安装密封圈(34)和耐磨圈(33)；浮动接头(37)与下端盖(38)之间安装耐磨圈(35)和防尘圈(36)。
制动装置主要由制动钳(5)、制动盘(6)、支架(4)组成，制动钳(5)螺栓固定在支架(4)上，支架(4)固定在动力头的下壳体(23)上，制动盘(6)螺栓连接在浮动装置的上端盖(31)的连接法兰上。
滑车的滚轮(13)有24个，对称结构，单侧12个，滚轮连接板(12)上下各安装4个，与井架焊接的滑车运动导轨上面接触运动，前后安装2个，与滑车运动导轨内侧面接触运动，两种滚轮安装方向垂直，翘举板(11)前端安装2个。
本发明具有的优点和积极效果是：由液压顶部驱动取代了传统的转盘式钻机的变速箱、转盘、大钩、水龙头、方钻杆等部件，使得体积小，重量轻、上卸扣方便，减少钻井过程中拧卸钻杆需人力辅助时间；通过空心马达直接驱动主轴，去掉减速箱，结构简单，减小故障率，提高钻机效率；浮动装置结构简单，降低上卸扣时，钻杆扣的磨损，保护钻具；制动装置高效可靠，可以实现定向钻井。
附图说明：
图1本发明的顶部驱动结构简图；
图2本发明的滑车主视简图；
图3本发明的动力头结构简图；
图4本发明的动力头局部放大简图；
图5本发明的浮动装置结构简图。
图中：1-滑车，2-翘举液缸，3-动力头，4-支架，5-制动钳，6-制动盘，7-浮动装置，8-框架，9-压盖，10-空心轴套，11-翘举板，12-连接板，13-滚轮，14-鹅颈管，15-冲管总成，16-转换接头，17-冲管支架，18-空心马达，19-上壳体，20-防跳轴承，21-主轴，22-推力轴承，23-下壳体，24-扶正轴承，25-下端盖，26-下耐磨套，27-耐磨套，28-旋转密封圈，29-密封端盖，30-油杯，31-上端盖，32-花键套，33-耐磨圈，34-密封圈，35-耐磨圈，36-防尘圈，37-浮动接头，38-下端盖。
具体实施方式
以一种钻机液压顶部驱动装置为例，对本发明作进一步详细说明。
一种钻机液压顶部驱动装置，参见图1，主要由滑车(1)、动力头(3)、浮动装置(7)、翘举液缸(2)、制动装置等几部份组成。其特征是滑车的翘举板(11)与动力头的下壳体(23)通过铰制孔螺栓连接在一起；动力头的鹅颈管(14)可以从滑车的空心轴套(10)穿出；滑车与动力头的之间安装翘举液缸(2)，从而实现动力头的翘举，方便接下钻具；动力头(3)下端连接浮动装置(7)，这样减少上卸扣对钻杆扣的磨损，保护钻具；制动装置安装在动力头(3)和浮动装置(7)之间，实现定向钻井。
参见图2，翘举板(11)与框架连接通过空心轴套(10)连接，安装轴套压盖(9)，翘举板(11)可以沿着空心轴套(10)自由旋转，通过翘举液缸(2)实现动力头(3)的翘举，方便接下钻具；滚轮(13)有24个，对称结构，单侧12个，滚轮连接板(12)上下各安装4个，与井架焊接的滑车运动导轨上面接触运动，起到扶正导向的作用，前后安装2个，与滑车运动导轨内侧面接触运动，承受钻井过程中产生的反扭矩，将反扭矩直接导向井架，两种滚轮安装方向垂直，翘举板(11)前端安装2个。
动力头的主轴(21)上设有花键，与带花键的空心马达(18)连接，马达通过花键连接直接驱动主轴(21)旋转，通过马达(18)的正反转，可以实现钻具的上卸钻具的旋扣和正常打钻。
参见图4，上壳体(19)通过螺栓与下壳体(23)固定连接，内侧装有防跳轴承(20)，承受钻井过程中产生的上顶力，实现稳定钻井；其上端设有旋转密封端盖(29)和耐磨套(27)，耐磨套(27)与主轴(21)过盈配合连接，两个唇形旋转密封圈(28)，背对背安装，两密封圈之间设计密封隔环，密封隔环上设有油槽和油孔，旋转密封(28)安装在旋转密封端盖(29)中，保护壳体内润滑油的清洁，降低故障率的发生；在密封端盖(29)设计润滑油路并安装油杯(30)，为旋转密封提供润滑，提高使用寿命。
参见图3，主轴上部安装转换接头(16)，冲管总成(15)安装在鹅颈管(14)和转换接头(16)之间，通过冲管支架(17)实现固定；主轴(21)与下壳体(23)之间安装推力轴承(22)，承受钻井过程中所有的钻柱的重量；下部安装扶正轴承(24)，保证主轴平稳旋转，内圈与主轴(21)过盈配合连接，外圈通过下端盖(25)固定，内圈通过与主轴(21)过盈配合的下耐磨套(26)固定，下壳体(23)侧面设有泄油孔。
参见图5，浮动装置(7)的上下端盖(31)(38)通过螺栓与花键套(32)固定连接，浮动接头(37)与花键套(32)花键连接，与上端盖(31)间隙配合连接，之间安装密封圈(34)和耐磨圈(33)；浮动接头(37)与花键套(32)花键连接，与上端盖(31)间隙配合连接，之间安装密封圈(34)和耐磨圈(33)花键连接方式可以承受钻井过程中产生的扭矩，浮动接头可以在花键套内上下滑动，减少上卸扣对钻杆扣的磨损，保护钻具；浮动接头(37)与下端盖(38)之间安装耐磨圈(35)和防尘圈(36)，保护花键不被外界杂质破坏。
制动钳(5)螺栓固定在支架(4)上，支架(4)固定在动力头的下壳体(23)上，制动盘(6)螺栓连接在浮动装置的上端盖(31)的连接法兰上，通过制动钳(5)夹紧制动盘(6)，从而满足定向钻井的需求。
本发明中的由液压顶部驱动取代了传统的转盘式钻机有变速箱、转盘、大钩、水龙头、方钻杆等部件，使得体积小，整机重量轻、拧卸扣方便，减少钻探过程中拧卸钻杆需人力辅助时间；通过空心马达直接驱动主轴，去掉减速箱，结构简单，减小故障率，提高钻机效率；浮动装置结构简单，降低上卸扣时，钻杆扣的磨损，保护钻具；制动装置高效可靠，可以实现定向钻井。

Claims (4)

1.一种钻机液压顶部驱动装置，主要包括滑车(1)、动力头(3)、浮动装置(7)、翘举液缸(2)和制动装置；其特征在于，滑车(1)主要由框架(8)、翘举板(11)、空心轴套(10)和滚轮(13)组成，翘举板(11)与框架(8)通过空心轴套(10)连接，翘举板(11)可以沿着空心轴套(10)自由旋转；滑车与动力头之间安装翘举液缸(2)；动力头(3)与浮动装置(7)通过钻杆扣连接，制动装置安装在动力头(3)和浮动装置(7)之间；动力头主要由鹅颈管(14)、主轴(21)、冲管总成(15)、冲管支架(17)、上壳体 (19)、下壳体(23)、空心马达(18)、防跳轴承(20)、推力轴承(22)、扶正轴承(24)和旋转密封组成；其中鹅颈管(14)可以从滑车的空心轴套(10)穿出，主轴(21)上设有花键，与带花键的空心马达(18)连接，马达通过花键连接直接驱动主轴(21)旋转，马达外壳与上壳体(19)螺栓固定；上壳体(19)通过螺栓与下壳体(23)固定连接，上壳体(19)内侧与主轴(21)之间装有防跳轴承(20)，防跳轴承(20)上端设有旋转密封端盖(29)和耐磨套(27)，耐磨套(27)与主轴(21)过盈配合连接，两个唇形旋转密封圈(28)，背对背安装，两密封圈之间设计密封隔环，密封隔环上设有油槽和油孔，在密封端盖(29)设计润滑油路并安装油杯(30)；主轴上部安装转换接头(16)，冲管总成(15)安装在鹅颈管(14)和转换接头(16)之间，通过冲管支架(17)实现固定；主轴(21)与下壳体(23)之间安装推力轴承(22)，主轴(21)下部与下壳体(23)之间安装扶正轴承(24)，内圈与主轴(21)过盈配合连接，外圈通过下端盖(25)固定，内圈通过与主轴(21)过盈配合的下耐磨套(26)固定，下壳体(23)侧面设有泄油孔。
2.根据权利要求1所述的一种钻机液压顶部驱动装置，其特征在于，浮动装置(7)主要由上端盖(31)、花键套(32)、浮动接头(37)、下端盖(38)组成，上端盖 (31)、下端盖(38)通过螺栓与花键套(32)固定连接；浮动接头(37)与花键套(32)花键连接，浮动接头(37)与上端盖(31)间隙配合连接，在浮动接头(37)与上端盖(31)之间安装密封圈(34)和耐磨圈(33)；浮动接头(37)与下端盖(38)之间安装耐磨圈(35)和防尘圈(36)。
3.根据权利要求1所述的一种钻机液压顶部驱动装置，其特征在于，制动装置主要由制动钳(5)、制动盘(6)、支架(4)组成，制动钳(5)螺栓固定在支架(4)上，支架(4)固定在动力头的下壳体(23)上，制动盘(6)螺栓连接在浮动装置的上端盖(31)的连接法兰上。
4.根据权利要求1所述的一种钻机液压顶部驱动装置，其特征在于，滑车的滚轮(13) 有24个，对称结构，单侧12个，滚轮连接板(12)上下各安装4个，与井架焊接的滑车运动导轨上面接触运动，前后安装2个，与滑车运动导轨内侧面接触运动，两种滚轮安装方向垂直，翘举板(11)前端安装2个。
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