CN104326387B - 紧凑型、分体式直流绞车 - Google Patents

紧凑型、分体式直流绞车 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种紧凑型、分体式直流绞车，包括驱动机构、传动机构、执行机构、制动机构、润滑系统和绞车架，绞车架包括绞车架一和绞车架二，绞车架一安装在底座一上，绞车架二安装在底座二上；执行机构和刹车机构安装在底座一和绞车架一上形成绞车模块一；驱动机构安装在底座二和绞车架二上形成绞车模块二；绞车模块一和绞车模块二通过绞车架定位导向装置定位并连接为一体。本发明的直流绞车，整个绞车设计、分布合理，形成两个运输模块，绞车机构紧凑型，既减少了绞车的外形尺寸和绞车重量，方便运输；同时又减少了模块数量，方便钻井现场绞车的快速安装，同时减少了模块之间的结合面降低了绞车润滑系统循环腔漏油的风险。

Description

紧凑型、分体式直流绞车
技术领域
本发明涉及一种直流绞车，特别涉及一种紧凑型、分体式直流绞车，属于石油钻井设备技术领域。
背景技术
钻井绞车不仅是起升系统设备，也是整个钻机的核心部件，是钻机的三大工作机之一。
目前的直流绞车多配在海洋钻机上。而现有的直流绞车体积庞大，重量重，通常采用四轴结构，造成运输模块多(通常为三个运输模块)，重量重(达89吨)，占地面积大，占去海洋钻机宝贵的钻台面积资源。而且模块多，增加模块之间的结合面，造成绞车安装麻烦，增加漏油风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种安装速度快、质量和尺寸均相对较小的紧凑型、分体式直流绞车。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种紧凑型、分体式直流绞车，包括驱动机构、传动机构、执行机构、制动机构、润滑系统和绞车架，所述驱动机构通过所述传动机构驱动所述执行机构工作，所述润滑系统用于所述传动机构传动部件的润滑，所述制动机构用于所述执行机构的制动，所述绞车架包括绞车架一和绞车架二，所述绞车架一安装在底座一上，所述绞车架二安装在底座二上；所述执行机构和所述制动机构 安装在所述底座一和所述绞车架一上，形成绞车模块一；所述驱动机构安装在所述底座二和所述绞车架二上，形成绞车模块二；所述绞车模块一和所述绞车模块二通过绞车架定位导向装置定位并连接为一体，所述绞车模块一和所述绞车模块二的连接部位设有传动机构密封装置，所述传动机构密封装置用于密封所述润滑系统的循环腔。本发明的绞车架，主要用于配合底座安装定位驱动机构、传动机构、执行机构、制动机构和润滑系统。本发明的直流绞车，将整个绞车合理设计与分布，形成两个运输模块，绞车机构紧凑型，既减少了绞车的外形尺寸和绞车重量，方便运输；又减少了模块数量，方便钻井现场绞车的快速安装，同时减少了模块之间的结合面降低了绞车润滑系统循环腔漏油的风险。
作为本发明的优选方案，所述传动机构密封装置结构如下：所述绞车模块一和所述绞车模块二的连接部位分别设有凸起和凹槽，所述凹槽内设有密封圈，所述凸起插入安装在所述凹槽的密封圈内，所述凸起、所述凹槽和所述密封圈均沿所述润滑系统的循环腔延伸，且位于所述循环腔的外围。所述凸起和所述凹槽应当分别设置在绞车模块一和绞车模块二上，二者配合实现绞车模块之间的密封。这种结构的传动机构密封装置，结构简单、安装方便且密封性好。
作为本发明的优选方案，所述驱动机构包括直流电机一、直流电机二和直流电机三，所述传动机构包括传动轴一，所述传动轴一通过轴承座安装在所述底座二；所述直流电机一和所述直流电机二分别安装在所述传动轴一的两端并位于所述底座二的左右两侧，所述直流电机三安装在所述绞车架二的顶部；所述直流电机一、所述直流电机二和所述直流电机三驱动所述传动轴一转动，并通过所述传动机构带动所述执行机构工作。上述结构的驱动装置安装结构，所述直流电机三设置在所述绞车架二的顶部，使得整个绞车模块结构紧凑，可以 减少模块的数量，整个绞车的重量轻、外形尺寸小，可以方便绞车的运输和安装。
作为本发明的优选方案，所述直流电机一、所述直流电机二分别与所述传动轴一通过一个鼓型齿联轴器连接。直流电机一、直流电机二与传动轴一之间采用鼓型齿联轴器连接，可以减小由于安装误差对传动造成的冲击且安装找正快捷方便，既能避免由于传动冲击造成的装置损坏，又能提高绞车的安装和工作效率。
作为本发明的优选方案，所述执行机构包括滚筒轴、滚筒、高速离合器和低速离合器；所述滚筒轴通过轴承座安装在所述底座一上，所述滚筒安装在所述滚筒轴上并能随所述滚筒轴绕所述滚筒轴的轴线转动；所述高速离合器和所述低速离合器通过离合器托盘安装在所述滚筒轴上并分别位于所述滚筒的两端，所述高速离合器和所述低速离合器的摩擦毂分别与所述传动机构连接；所述传动机构通过控制所述高速离合器或所述低速离合器的通断实现所述滚筒的工作转换。上述结构的执行机构，结构简单、安装方便，采用高、低速离合器分别带动执行机构工作，执行机构可根据钻井需要在不同工作条件下的工作，装置工作灵活。
作为本发明的优选方案，所述制动机构包括主刹车机构，所述主刹车机构为液压盘式刹车，所述液压盘式刹车安装在所述底座一上且与所述滚筒连接。液压盘式刹车结构简单、散热性好，刹车制动效果好。
作为本发明的优选方案，所述液压盘式刹车包括两个，两个所述液压盘式刹车分布在所述滚筒的两端。在所述滚筒的两端各所述液压盘式刹车设置一个液压盘式刹车，滚筒左右的刹车力量均衡，刹车制动效果好且不易损坏装置。
作为本发明的优选方案，所述制动机构还包括辅助刹车机构，所述辅助刹车机构为电磁涡流刹车，所述电磁涡流刹车安装在所述底座一上且分布在所述高速离合器外侧，所述电磁涡流刹车和所述高速离合器通过手动挂合机构连接。在钻比较浅的位置时，辅助刹车和高速离合器脱离，辅助刹车处于备用状态；在钻比较深的位置时，手动挂合辅助刹车和高速离合器，电磁涡流刹车与液压盘式刹车配合用于滚筒的制动，绞车工作运行安全性提高。
作为本发明的优选方案，所述传动机构包括传动轴一、传动轴二和链轮链条，所述传动轴一和所述传动轴二通过轴承座安装在所述底座二上；所述传动轴一通过链条链轮与所述传动轴二连接，所述传动轴二通过链条链轮与所述滚筒轴连接；安装在所述滚筒轴上的链轮为空套齿轮，所述空套齿轮分布在所述滚筒的两端，所述高速离合器和所述低速离合器的摩擦毂分别与所述滚筒的两端的所述空套链轮连接。上述结构的传动机构，驱动装置通过转动机构将动力传递给通过轴承安装在滚筒轴上的空套齿轮，滚筒两端的空套齿轮分别与高低速离合器的摩擦毂连接，控制空套齿轮的转速高低可以实现高低速离合器之间的工作状态转换。本发明的直流绞车，传动机构采用链轮链条传动，装置的传动过程稳定、传动效果好且控制执行机构的工作状态容易实现。绞车模块一和绞车模块二分离时，拆卸掉链条，实现绞车模块一和绞车模块二的分离。
作为本发明的优选方案，所述传动机构包括内变速换挡机构，所述内变速换挡机构为气动换挡机构。内变速机构采用气动换挡方式，换挡方便灵活性好。
作为本发明的优选方案，所述内变速机构的位置设有观察窗和活动盖板。所述链轮链条位于所述润滑系统的循环腔内，所述循环腔密封，在所述内变速机构的位置设有观察窗和活动盖板，可以方便随时观察和设备的检修。
作为本发明的优选方案，所述底座一和所述底座二上分别设有吊耳。在底座上设置吊耳可以方便绞车模块的运输及安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的直流绞车，将整个绞车合理设计、分布，形成两个运输模块，特别地，将直流电机三设置在绞车架二的顶部，绞车机构紧凑型；既减少了绞车的外形尺寸和绞车重量，方便运输，有效的节约了配套钻机的钻台面积；同时又减少了模块数量；两个模块之间的装配连接简洁，方便钻井现场绞车的快速安装，同时减少了模块之间的结合面降低了绞车润滑系统循环腔漏油的风险。
2、主刹车机构采用液压盘式刹车，刹车结构简单、散热性好，刹车制动效果好；特别地，在所述滚筒的两端各所述液压盘式刹车设置一个液压盘式刹车，滚筒左右的刹车力量均衡，刹车制动效果好且不易损坏装置。
3、辅助电磁涡流刹车与高速离合器的挂合采用滑动齿套手动挂合机构方式，挂合快捷方便。
4、直流电机一、直流电机二与传动轴一之间采用鼓型齿联轴器连接，可以减小由于安装误差对传动造成的冲击且安装找正快捷方便，既能避免由于传动冲击造成的装置损坏，又能提高绞车的安装和工作效率。
5、内变速机构所处的润滑系统循环腔的位置开设观察窗和活动盖板，可以方便随时观察和设备检修。
6、传动机构的内变速机构采用气动换挡方式，换挡方便灵活。
附图说明：
图1为本发明实施例1直流绞车的传动系统图；
图2为本发明实施例1直流绞车的主视图；
图3为本发明实施例1直流绞车的俯视图；
图4为本发明实施例1直流绞车的左视图；
图5为本发明实施例1直流绞车的右视图；
图6为本发明实施例1直流绞车模块一的右视图；
图7为本发明实施例1直流绞车模块二的右视图；
图8为本发明实施例1绞车模块一和绞车模块二的连接主视剖视图；
图9为本发明实施例1绞车模块一和绞车模块二结合面的密封连接局部剖视图；
图10为本发明实施例1绞车模块一和绞车模块二的连接俯视图。
图中标记：1-绞车架一，2-绞车架二，3-底座一，4-底座二，5-直流电机一(左800KW直流电机)，6-直流电机二(右800KW直流电机)，7-直流电机三(顶置800KW直流电机)，8-传动轴一，9-传动轴二，10-鼓型齿联轴器，11-滚筒轴，12-滚筒，13-低速离合器，14-高速离合器，15-液压盘式刹车，16-电磁涡流刹车，17-气动换挡机构，18-油箱和油泵，19-绞车架定位导向装置，1901-连接螺栓，1902-定位销，21-排绳器，22-吊耳，23-密封圈，24-惯性刹车，25-绞车模块一和绞车模块二的结合面，26-导油板，27-凸起，28-凹槽，29-滑动齿套手动挂合机构。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将 此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1至图5所示，本实施例的直流绞车为9千米直流绞车，包括驱动机构(5、6、7、10)、传动机构(8、9、17和Z1～Z8所示的链轮链条连接结构)、执行机构(11、12、13、14)、制动机构(15、16)、润滑系统(18)和绞车架(1、2)，驱动机构通过传动机构驱动执行机构工作，润滑系统用于传动机构链轮链条的润滑，制动机构用于执行机构的制动，所述润滑系统的循环腔密封，且所述传动机构的链轮链条位于所述润滑系统的循环腔内。
如图5至图7所示，绞车架包括绞车架一1和绞车架二2，绞车架一1安装在底座一3上，绞车架二2安装在底座二4上。执行机构和制动机构通过螺栓安装在底座一3和绞车架一1上并通过限位块定位，形成绞车模块一；驱动机构通过螺栓安装在底座二4和绞车架二2上并通过限位块定位，形成绞车模块二。图5为本实施例9千米直流绞车的右视图；图6为本实施例9千米直流绞车模块一的右视图；图7为本实施例9千米直流绞车模块二的右视图。如图2所示，底座一3和底座二4上分别设有4个吊耳22。安装吊耳可以方便绞车的运输和安装。
如图8至图10所示，绞车模块一和绞车模块二通过绞车架定位导向装置19定位并连接为一体。如图8、图9所示，绞车模块一和绞车模块二的结合面25处设有绞车架定位导向装置19，包括连接螺栓1901和定位销1902，定位销1902用于绞车模块一和绞车模块二的定位，连接螺栓1901连接并固定绞车模块一和绞车模块二。图8为本发明绞车模块一和绞车模块二的连接主视剖视图；图10 为本发明绞车模块一和绞车模块二的连接俯视图。连接螺栓1901和定位销1902配合使用绞车模块一和绞车模块二连接稳固，且方便拆卸。链轮腔(即润滑系统的循环腔)所处的绞车模块一和绞车模块二的连接部位(结合面25)设有传动机构密封装置，如图9所示，传动机构密封装置包括密封圈23、绞车模块一上的凸起27和绞车模块二上的凹槽28，密封圈23位于凹槽28内，凸起27插入安装在凹槽28的密封圈23内实现绞车模块一和绞车模块二的连接部位链轮腔的密封。
如图2至图5所示，驱动机构包括直流电机一5、直流电机二6和直流电机三7，三台直流电机均为800KW功率。直流电机一5和直流电机二6通过螺栓安装在底座二4上，并分别位于底座二4的左侧和右侧，直流电机三7通过螺栓安装在固定于底座二4上的连接板和绞车架二2上，直流电机三7位于绞车架二2的顶部。图2为本实施例9千米直流绞车的主视图；图3为本实施例9千米直流绞车的俯视图；图4为本实施例9千米直流绞车的左视图；图5为本实施例9千米直流绞车的右视图，图7为本发明9千米直流绞车模块二的右视图。
如图1至图5所示，传动机构包括传动轴一8和传动轴二9、换挡机构17、链轮(Z1～Z8)和链轮链条，所有的链轮链条位于绞车润滑系统的循环腔内，方便循环系统对传动机构的润滑，以及润滑油的循环利用。传动轴一8和传动轴二9分别通过轴承座安装在底座二4上，如图5所示，竖直方向上，传动轴二9略高于传动轴一8。如图3所示，直流电机一5和直流电机二6分布在传动轴一8的两端，直流电机一5、直流电机二6的电机输出轴分别通过一个鼓型齿联轴器10与传动轴一8连接。传动轴一8、直流电机一5的电机输出轴、直流电机一6的电机输出轴同轴线，且与传动轴二9、直流电机三7的电机输出轴相互平 行。如图1所示，传动轴一8上安装有两个链轮Z3和一个链轮Z5。直流电机三7的电机输出轴上安装有链轮一个链轮Z5，两个Z5通过链条连接，直流电机三7通过Z5及Z5之间的链条带动传动轴一8转动。传动轴一8上安装有惯性刹车24，惯性刹车24可用于防止电机断电时的电机带动传动轴一8的反转。传动轴二9上安装有链轮Z4和Z6，Z4和Z6分别通过链条连接一个传动轴一8上Z3，Z4的直径大于Z6的直径。传动轴一8的两端还分别设有链轮Z1和Z7。Z1通过链条与空套齿轮Z2连接，空套齿轮Z2通过轴承安装在滚筒轴11上，空套齿轮Z2与低速离合器13的摩擦毂连接；Z7通过链条与空套齿轮Z8连接，空套齿轮Z8通过轴承安装在滚筒轴11上，空套齿轮Z8与高速离合器14(EATOND46VC1200)的摩擦毂连接。Z4和Z6之间设有气动换挡机构17，气动换挡机构17用于Z4和Z6工作的转化，实现高、低速离合器的工作转换。
如图3、图6，执行机构包括滚筒轴11、滚筒12、低速离合器13、高速离合器14和排绳器21。滚筒轴11通过轴承轴安装在底座一3上，滚筒12安装在滚筒轴11上并能随滚筒轴绕滚筒轴11轴线转动；排绳器21通过螺栓安装在固定于底座一3的连接板上并位于绞车架一1的顶部。如图5所示，竖直方向上，滚筒轴11高于传动轴二9。低速离合器13和高速离合器14通过离合器托盘安装在滚筒轴11上并分别位于滚筒12的两端，离合器(13、14)与滚筒轴11、滚筒12的具体安装结构如下：低速离合器13和高速离合器14分别装在滚筒12两端的离合器托盘上，滚筒12两端的离合器托盘安装在滚筒轴11上并分别与滚筒12的两端连接；离合器(13、14)的摩擦毂分别与空套链轮(Z2、Z8)连接，空套链轮(Z2、Z8)通过轴承安装在滚筒轴11上。传动机构通过带动高速离合器14或低速离合器13工作带动滚筒12转动；而通过气动换挡机构17可以调节高低速离合器(13、14)的工作状态，进而可以实现滚筒12的工作状态 转换。图3为本发明9千米直流绞车的俯视图；图6为本发明9千米直流绞车模块一的右视图。
如图3，制动机构包括主刹车机构15和辅助刹车机构16，主刹车机构15安装在底座一3上并与滚筒12和滚筒轴11连接，主刹车机构15包括两个液压盘式刹车，两个液压盘式刹车分布在滚筒12的两端。辅助刹车机构16为电磁涡流刹车(DWS90)，电磁涡流刹车安装在底座一3且分布在高速离合器的外侧(即以滚筒12为中心，远离滚筒12的一端)，高速离合器14和辅助刹车16之间的设有滑动齿套的手动挂合机构29；在钻井比较浅时，辅助刹车16和高速离合器14脱离，辅助刹车16处于备用状态；在钻井比较深时，手动挂合辅助刹车16和高速离合器14，电磁涡流刹车16与液压盘式刹车15配合用于滚筒12的制动，绞车工作运行安全性提高。图3为本发明9千米直流绞车的俯视图。
如图3所示，润滑系统的油箱和油泵18安装在底座二4上，且与链轮链条腔连通形成润滑系统的循环腔，润滑系统的循环腔底部为导油板26，导油板26随滚筒轴11、传动轴二9和传动轴一8呈逐渐下降的趋势，油箱和油泵18位于循环腔的底部。润滑系统的油泵将润滑油泵至Z2和Z8处，润滑油在重力的作用下沿链轮(Z2～Z8)、链条和导油板26返回至链轮腔(循环腔)底部的油箱，实现润滑油的循环使用。气动换挡机构17所处的循环腔的位置设有观察窗和活动盖板。由于所述循环腔密封，在气动换挡机构17的位置设有观察窗和活动盖板，可以方便随时观察和设备的检修。
本实施例的9千米直流绞车，整个绞车分绞车模块一和绞车模块二共2个运输模块，绞车总重72吨，相比于现有技术中的89吨9千米直流绞车减轻了近17吨；同时三个电机的位置布置、设计合理，直流绞车由原来的四轴变为现 在的三轴连接结构(滚筒轴11、传动轴二9和传动轴一8)，装置结构紧凑，绞车的总外形尺寸(长×宽×高)仅8115mm×4524mm×3207mm，装置结构紧凑合理，方便了了装置的运输，同时有效节约了有效的钻机钻台面积。进一步地，装置仅两个运输模块，两个模块之间的装配连接简洁，方便钻井现场绞车的快速安装，同时减少了模块之间的结合面降低了绞车润滑系统循环腔漏油的风险。

Claims (8)

1.一种紧凑型、分体式直流绞车，包括驱动机构、传动机构、执行机构、制动机构、润滑系统和绞车架，所述驱动机构通过所述传动机构驱动所述执行机构工作，所述润滑系统用于所述传动机构传动部件的润滑，所述制动机构用于所述执行机构的制动，其特征在于：
所述绞车架包括绞车架一和绞车架二，所述绞车架一安装在底座一上，所述绞车架二安装在底座二上；所述执行机构和所述制动机构安装在所述底座一和所述绞车架一上，形成绞车模块一；所述驱动机构安装在所述底座二和所述绞车架二上，形成绞车模块二；
所述绞车模块一和所述绞车模块二通过绞车架定位导向装置定位并连接为一体，所述绞车模块一和所述绞车模块二的连接部位设有传动机构密封装置，所述传动机构密封装置用于密封所述润滑系统的循环腔；
所述传动机构密封装置结构如下：所述绞车模块一和所述绞车模块二的连接部位分别设有凸起和凹槽，所述凹槽内设有密封圈，所述凸起插入安装在所述凹槽的密封圈内，所述凸起、所述凹槽和所述密封圈均沿所述润滑系统的循环腔延伸，且位于所述循环腔的外围；所述驱动机构包括直流电机一、直流电机二和直流电机三，所述传动机构包括传动轴一，所述传动轴一通过轴承座安装在所述底座二；所述直流电机一和所述直流电机二分别安装在所述传动轴一的两端并位于所述底座二的左右两侧，所述直流电机三安装在所述绞车架二的顶部；所述直流电机一、所述直流电机二和所述直流电机三驱动所述传动轴一转动，并通过所述传动机构带动所述执行机构工作。
2.根据权利要求1所述的紧凑型、分体式直流绞车，其特征在于：所述直流电机一、所述直流电机二分别与所述传动轴一通过一个鼓型齿联轴器连接。
3.根据权利要求1或2所述的紧凑型、分体式直流绞车，其特征在于：所述执行机构包括滚筒轴、滚筒、高速离合器和低速离合器；所述滚筒轴通过轴承座安装在所述底座一上，所述滚筒安装在所述滚筒轴上并能随所述滚筒轴绕所述滚筒轴的轴线转动；所述高速离合器和所述低速离合器通过离合器托盘安装在所述滚筒轴上并分别位于所述滚筒的两端，所述高速离合器和所述低速离合器的摩擦毂分别与所述传动机构连接；所述传动机构通过控制所述高速离合器或所述低速离合器的通断实现所述滚筒的工作状态转换。
4.根据权利要求3所述的紧凑型、分体式直流绞车，其特征在于：所述制动机构包括主刹车机构，所述主刹车机构为液压盘式刹车，所述液压盘式刹车安装在所述底座一上且与所述滚筒连接。
5.根据权利要求4所述的紧凑型、分体式直流绞车，其特征在于：所述液压盘式刹车包括两个，两个所述液压盘式刹车分布在所述滚筒的两端。
6.根据权利要求4所述的紧凑型、分体式直流绞车，其特征在于：所述制动机构还包括辅助刹车机构，所述辅助刹车机构为电磁涡流刹车，所述电磁涡流刹车安装在所述底座一上且分布在所述高速离合器外侧，所述电磁涡流刹车和所述高速离合器通过手动挂合机构连接。
7.根据权利要求3所述的紧凑型、分体式直流绞车，其特征在于：所述传动机构包括传动轴一、传动轴二和链轮链条，所述传动轴一和所述传动轴二通过轴承座安装在所述底座二上，所述传动轴一通过链条链轮与所述传动轴二连接；所述传动轴二通过链条链轮与所述滚筒轴连接；安装在所述滚筒轴上的链轮为空套齿轮，所述空套齿轮分布在所述滚筒的两端，所述高速离合器和所述低速离合器的摩擦毂分别与所述滚筒的两端的所述空套齿轮连接。
8.根据权利要求7所述的紧凑型、分体式直流绞车，其特征在于： 所述传动机构包括内变速换挡机构，所述内变速换挡机构为气动换挡机构。
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