CN104806209A - 一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械,鼠笼式隔爆同步带轮电机上的输出同步带轮与带轮转盘之间有同步传动带，焊接活塞缓冲器采用焊接连接结合双活塞密封双向缓冲，每只焊接活塞缓冲器都能同时承受拉力或压力，确保作业平台能抵御来自任何方位的海浪冲击，确保作业平台能抵御来自任何方位的海浪冲击；在线盒端盖内螺纹底平面上设有密封圈进行二次隔离电火花，进一步避免电火花泄露，隔爆效果好，安全性能高；本发明通过作业平台将鼠笼式隔爆同步带轮电机与焊接活塞缓冲器结合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电机易损问题和油井设施整体缓冲问题，取得了意想不到的效果。

Description

一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械

技术领域              

    本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，属于海洋能源开发技术应用领域，尤其涉及借助于海面作业平台的一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械。

背景技术

海洋蕴藏着巨大的可再生能源，开发海洋能源已经成为世界各国的战略性选择。而我国的海岸线漫长，海洋资源丰富，海洋平台是为在海上进行钻井、采油等活动提供生产和生活设施的构筑物。按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承情况可分为着底式和浮动式两类，近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。海洋平台由上部结构，即平台甲板和基础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。

众所周知，海上石油钻井平台系统每次维修的费用都是惊人的，海上石油钻井平台系统中的任何零部件都要能经得起海水腐蚀，任何一次油路维修或更换以及动力源故障排除花费较高，且长时间影响油井生产。特别是海上油井，众所周知的游梁式抽油装置的突出特征是间隙性做功，因此与之配套动力源使用寿命以及整体抗震能一直来成为该装置的瓶颈技术。

发明内容

本发明提供一种采用焊接活塞结构双向缓冲，结合鼠笼式隔爆同步带轮电机配有抗弯矩构件，来解决海上油井的技术瓶颈，具体如下： 

一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械,作业平台的四个角上都有平台铰链与焊接活塞缓冲器上孔端头相连接，焊接活塞缓冲器下孔端头与固定支脚相连接；所述的作业平台上固定有电机底座、转盘底座和摆杆底座，摆杆底座上的摆杆轴销上可旋转固定着钻井摆杆，所述的转盘底座上的转盘轴销可旋转固定着带轮转盘，所述的电机底座固定安装有鼠笼式隔爆同步带轮电机；所述的钻井摆杆一侧端固定连着钻井大绳，钻井大绳穿越所述的作业平台上的平台钻眼孔后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆另一端上有滑块长槽，滑块长槽上可滑动配合着盘杆滑块；所述的带轮转盘一侧面固定着滑块轴销上的轴销螺柱，所述的滑块轴销上的轴销外圆与所述的盘杆滑块上的滑块中心通孔之间为可旋转滑动配合；所述的鼠笼式隔爆同步带轮电机上的输出同步带轮与所述的带轮转盘之间有同步传动带，作为改进：

所述的焊接活塞缓冲器包括焊接活塞杆、焊接活塞缸、焊接导向筒以及焊接密封端盖，所述的焊接活塞杆一端密闭固定有外密封活塞，外密封活塞外圆槽中有孔用密封环，孔用密封环与所述的焊接活塞缸内孔之间构成活动密封；所述的焊接活塞杆另一端有活塞杆外螺纹，活塞杆外螺纹外径尺寸小于或等于所述的焊接活塞杆外径尺寸；所述的焊接活塞缸一端密闭固定有内密封活塞，内密封活塞内孔槽中有轴用密封环，轴用密封环与所述的焊接活塞杆外圆之间构成活动密封，所述的焊接活塞缸另一端有缸焊接坡口，缸焊接坡口与所述的焊接密封端盖连接固定处有密闭焊接环缝，所述的焊接密封端盖外端有缓冲器下孔端头，缓冲器下孔端头与所述的固定支脚相连接；所述的焊接导向筒开孔端的内孔圆筒壁与所述的焊接活塞缸外圆之间为滑动配合，所述的焊接导向筒焊接端有筒内螺孔，筒内螺孔外端面与缓冲器上孔端头平面侧之间有连接焊缝，所述的缓冲器上孔端头通孔与所述的平台铰链相连接；所述的筒内螺孔与所述的活塞杆外螺纹紧固连接；所述的外密封活塞与所述的焊接密封端盖之间构成第一缓冲空腔，所述的外密封活塞与所述的内密封活塞之间构成第二缓冲空腔；

所述的鼠笼式隔爆同步带轮电机包括电机外壳、前端盖、后端盖、电机转轴、引线螺塞、定子、转子和同步带轮，定子固定在电机外壳内孔上，转子固定在电机转轴最大直径处且与定子位置相对应，前端盖上有前螺钉固定在电机外壳前端面，前端盖上的前盖轴承孔上固定着前轴承外圆，前轴承内孔固定着电机转轴的前轴承段；后端盖上有后螺钉固定在电机外壳后端面，后端盖上的后盖中心孔上固定着后轴承外圆，后轴承内孔固定着电机转轴的后轴承段，后轴承段后端有转轴末端，转轴末端上固定着电机风叶，风叶外罩固定在后端盖外圆上；电机外壳下方有安装脚板，安装脚板与电机外壳之间有加强连筋，安装脚板上有安装通孔；电机外壳的内接引线出口处固定连接有接线盒，接线盒外端上有线盒端盖，引线螺塞位于线盒端盖上，外接引线穿越引线螺塞；前端盖固定有抗弯矩构件，抗弯矩构件与同步带轮之间有滚针轴承；

所述的抗弯矩构件整体采用锌合金钢，所述的焊接活塞缸和所述的焊接导向筒也都是整体采用锌合金钢，所述的内密封活塞和外密封活塞都是整体采用氮化硅陶瓷；所述的氮化硅陶瓷中的各组分的重量百分比含量为                                               : 93.6%； MgO: 1.7%； : 2.3%； 结合粘土：2.4%；

所述的锌合金钢材质由如下重量百分比的元素组成：Zn（锌）: 24%、 Cr（铬）: 2.4%、W（钨）:2.7%、Mo（钼）:1.3%、Ni（镍）:2.3%、Nb（铌）: 1.2%、C（碳）:1.1%，余量为Fe（铁）及不可避免的杂质；所述的锌合金钢的材料主要性能参数为：每立方厘米密度为8.2克，抗拉强度为281～283MPa，洛氏硬度HRC值为53，所述的锌合金钢材料具有很高的强度以及很好的耐腐蚀性。

作为进一步改进：接线盒腔内设置有线盒隔板，线盒隔板将接线盒隔离成两个沿管长方向完全封闭的第一空腔和第二空腔，线盒隔板上设有三个间隔分布的接线螺栓，接线螺栓穿过线盒隔板且其两端分别悬伸在位于线盒隔板两侧的第一空腔和第二空腔内，内接引线对应连接在位于第一空腔内的接线螺栓上的内接端头上；线盒端盖上的内螺纹与引线螺塞上的外螺纹相配合，线盒端盖内螺纹底平面上设有密封圈被引线螺塞内端面挤压固定，外接引线依次穿越引线螺塞上的脚座圆孔和密封圈后对应连接在位于第二空腔内的接线螺栓上的外接端头上。

作为进一步改进：抗弯矩构件的构件台阶内孔与电机转轴的转轴外伸段之间有旋转空隙，抗弯矩构件的外轴承支撑圆固定着滚针轴承上的滚针内圈的内孔，滚针轴承上的滚针外圈的外圆固定在同步带轮的同步轮台阶孔内圆壁上，同步轮台阶孔底面上有同步轮花键孔与电机转轴上的轴端花键之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，轴端花键的端面上有轴端螺孔，轴端螺孔上配合有台阶防松螺钉限制着轴向定位挡圈的轴向位移，轴向定位挡圈外缘部位固定在同步轮花键孔外端平面上，继而限制了同步带轮的轴向位移。

作为进一步改进：轴向定位挡圈外侧面上有防松挡片与轴向定位挡圈一起，被挡圈螺钉固定在同步轮花键孔外端平面上；防松挡片有挡片拐角边紧贴着台阶防松螺钉的两平边挡肩帽上的任意一平边上；同步带轮外圆上有同步轮齿，同步带轮外端面上有同步轮端面螺孔，同步轮台阶孔上有同步轮退刀槽和同步轮卡槽，同步轮卡槽中活动配合有同步轮孔用卡环，同步轮台阶孔底角位置上放置有同步轮调节圈，滚针外圈两侧分别贴着同步轮孔用卡环和同步轮调节圈；同步轮齿两侧面上有轮齿挡板，防止同步带脱落。

作为进一步改进：抗弯矩构件上有构件法兰，构件法兰内侧的构件调节环外圆与前盖轴承孔之间为过渡配合；构件调节环外圆与外轴承支撑圆之间具有五级公差精度的同轴度关系；外轴承支撑圆上分别有构件退刀槽和构件卡环槽，构件卡环槽中活动配合有构件轴用卡环，滚针内圈两侧分别贴着构件轴用卡环和构件退刀槽轴肩上；前端盖外侧面上有前盖凹台面，前盖凹台面上有五至六个前盖螺孔，构件法兰上有五至六个构件枕孔与前盖螺孔相对应；构件螺钉穿越构件枕孔与前盖螺孔相配合，将抗弯矩构件固定在前盖凹台面上；前盖凹台面与前盖轴承孔之间具有五级公差精度的垂直度关系。

本发明的有益效果

（一）、本发明中的作业平台的四个角上都有平台铰链与焊接活塞缓冲器一端相连接，焊接活塞缓冲器另一端与固定支脚相连接，且所述的焊接活塞缓冲器与所述的作业平台平面之间呈现度45夹角布置，确保作业平台平稳固定。焊接活塞缓冲器采用焊接连接结合双活塞密封双向缓冲，每只焊接活塞缓冲器都能同时承受拉力或压力，确保作业平台能抵御来自任何方位的海浪冲击，确保作业平台能抵御来自任何方位的海浪冲击。

（二）、本发明中的鼠笼式隔爆同步带轮电机在线盒端盖内螺纹底平面上设有密封圈进行二次隔离电火花，进一步避免电火花泄露，隔爆效果好，安全性能高。

（三）、抗弯矩构件上的构件调节环外圆与外轴承支撑圆之间具有五级公差精度的同轴度关系，确保电机转轴与同步带轮也具有同轴度关系，实现同步带轮平稳同轴旋转。而同步传动带产生的径向力反作用到输出同步带轮却是能够完全被滚针轴承所承受，仅仅作用在抗弯矩构件上，避免了电机转轴上的转轴外伸段承受径向力；由于满足在额定功率的前提下，在设计上可以将求电机转轴的直径做到极限小，只承受纯扭矩，同时，由于抗弯矩构件整体形状属于空心短管，因此结构刚性超强，能承受更大的径向力。两者结合，既能将电机整体尺寸做的紧凑，又能承受更大的径向力，运行更加可靠，从而延长了作为动力源的鼠笼式隔爆同步带轮电机的使用寿命。

（四）、本发明通过作业平台将鼠笼式隔爆同步带轮电机与焊接活塞缓冲器结合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电机易损问题和油井设施整体缓冲问题，取得了意想不到的效果。

五、焊接活塞缸和焊接导向筒以及抗弯矩构件都是整体采用高强度耐腐蚀的锌合金钢材料，具备良好的刚性抗变形；特别是焊接活塞缓冲器采用了碳化硅陶瓷的内密封活塞和外密封活塞，与整体都是采用高强度耐腐蚀的锌合金钢材料的焊接活塞缸和焊接导向筒相结合，两种不同材质不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐蚀。

附图说明

图1为本发明的整体侧面示意图。

图2为图1俯视图。

图3为图2中的滑块轴销177部位的局部放大剖面示意图。

图4为图1或图2中的焊接活塞缓冲器145放大剖面示意图。

图5为图1或图2中的鼠笼式隔爆同步带轮电机180整体结构局部剖面示意图。

图6是图5中的接线盒75局部放大剖面示意图。

图7是图6中的引线螺塞50侧视图。

图8是图5中的抗弯矩构件80和同步带轮90所处部位的局部放大剖面示意图。

图9是图8中局部再放大剖面示意图。

图10是图8中的同步带轮90一侧视图。

图11是图8中的同步带轮90局部放大剖面示意图。

图12是图5中的前端盖20局部放大剖面示意图。

图13是图6中的抗弯矩构件80局部放大剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：

图1、图2、图3和图4中：一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械,作业平台110的四个角上都有平台铰链144与焊接活塞缓冲器145上孔端头相连接，焊接活塞缓冲器145下孔端头与固定支脚146相连接；所述的作业平台110上固定有电机底座505、转盘底座158和摆杆底座151，摆杆底座151上的摆杆轴销503上可旋转固定着钻井摆杆153，所述的转盘底座158上的转盘轴销188可旋转固定着带轮转盘179，所述的电机底座505固定安装有鼠笼式隔爆同步带轮电机180；所述的钻井摆杆153一侧端固定连着钻井大绳152，钻井大绳152穿越所述的作业平台110上的平台钻眼孔501后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆153另一端上有滑块长槽157，滑块长槽157上可滑动配合着盘杆滑块159；所述的带轮转盘179一侧面固定着滑块轴销177上的轴销螺柱771，所述的滑块轴销177上的轴销外圆772与所述的盘杆滑块159上的滑块中心通孔508之间为可旋转滑动配合；所述的鼠笼式隔爆同步带轮电机180上的输出同步带轮90与所述的带轮转盘179之间有同步传动带502；

其特征是：

所述的焊接活塞缓冲器145包括焊接活塞杆295、焊接活塞缸216、焊接导向筒227以及焊接密封端盖291，

所述的焊接活塞杆295一端密闭固定有外密封活塞224，外密封活塞224外圆槽中有孔用密封环236，孔用密封环236与所述的焊接活塞缸216内孔之间构成活动密封；所述的焊接活塞杆295另一端有活塞杆外螺纹225，活塞杆外螺纹225外径尺寸小于或等于所述的焊接活塞杆295外径尺寸；

所述的焊接活塞缸216一端密闭固定有内密封活塞220，内密封活塞220内孔槽中有轴用密封环226，轴用密封环226与所述的焊接活塞杆295外圆之间构成活动密封，所述的焊接活塞缸216另一端有缸焊接坡口217，缸焊接坡口217与所述的焊接密封端盖291连接固定处有密闭焊接环缝299，所述的焊接密封端盖291外端有缓冲器下孔端头282，缓冲器下孔端头282与所述的固定支脚146相连接；

所述的焊接导向筒227开孔端的内孔圆筒壁与所述的焊接活塞缸216外圆之间为滑动配合，所述的焊接导向筒227焊接端有筒内螺孔215，筒内螺孔215外端面与缓冲器上孔端头223平面侧之间有连接焊缝288，所述的缓冲器上孔端头223通孔与所述的平台铰链144相连接；所述的筒内螺孔215与所述的活塞杆外螺纹225紧固连接；所述的外密封活塞224与所述的焊接密封端盖291之间构成第一缓冲空腔256，所述的外密封活塞224与所述的内密封活塞220之间构成第二缓冲空腔265；

图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13中，所述的鼠笼式隔爆同步带轮电机180包括电机外壳10、前端盖20、后端盖30、电机转轴40、引线螺塞50、定子51、转子52和同步带轮90，定子51固定在电机外壳10内孔上，转子52固定在电机转轴40最大直径处且与定子51位置相对应，前端盖20上有前螺钉21固定在电机外壳10前端面，前端盖20上的前盖轴承孔24上固定着前轴承25外圆，前轴承25内孔固定着电机转轴40的前轴承段45；后端盖30上有后螺钉31固定在电机外壳10后端面，后端盖30上的后盖中心孔34上固定着后轴承35外圆，后轴承35内孔固定着电机转轴40的后轴承段43，后轴承段43后端有转轴末端33，转轴末端33上固定着电机风叶32，风叶外罩37固定在后端盖30外圆上；电机外壳10下方有安装脚板11，安装脚板11与电机外壳10之间有加强连筋13，安装脚板11上有安装通孔14；电机外壳10的内接引线88出口处固定连接有接线盒75，接线盒75外端上有线盒端盖65，引线螺塞50位于线盒端盖65上，外接引线55穿越引线螺塞50；前端盖20固定有抗弯矩构件80，抗弯矩构件80与同步带轮90之间有滚针轴承60；

所述的抗弯矩构件80整体采用锌合金钢，所述的焊接活塞缸216和所述的焊接导向筒227也都是整体采用锌合金钢，所述的内密封活塞220和外密封活塞224都是整体采用氮化硅陶瓷； 所述的氮化硅陶瓷中的各组分的重量百分比含量为: 93.6%； MgO: 1.7%； : 2.3%； 结合粘土：2.4%；

所述的锌合金钢材质由如下重量百分比的元素组成：Zn（锌）: 24%、 Cr（铬）: 2.4%、W（钨）:2.7%、Mo（钼）:1.3%、Ni（镍）:2.3%、Nb（铌）: 1.2%、C（碳）:1.1%，余量为Fe（铁）及不可避免的杂质；所述的锌合金钢的材料主要性能参数为：每立方厘米密度为8.2克，抗拉强度为282MPa，洛氏硬度HRC值为53，所述的锌合金钢材料具有很高的强度以及很好的耐腐蚀性。

作为进一步改进：接线盒75腔内设置有线盒隔板12，线盒隔板12将接线盒75隔离成两个沿管长方向完全封闭的第一空腔78和第二空腔79，线盒隔板12上设有三个间隔分布的接线螺栓17，接线螺栓17穿过线盒隔板12且其两端分别悬伸在位于线盒隔板12两侧的第一空腔78和第二空腔79内，内接引线88对应连接在位于第一空腔78内的接线螺栓17上的内接端头18上；线盒端盖65上的内螺纹与引线螺塞50上的外螺纹相配合，线盒端盖65内螺纹底平面上设有密封圈67被引线螺塞50内端面挤压固定，外接引线55依次穿越引线螺塞50上的脚座圆孔38和密封圈67后对应连接在位于第二空腔79内的接线螺栓17上的外接端头19上。

作为进一步改进：抗弯矩构件80的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段46之间有旋转空隙48，抗弯矩构件80的外轴承支撑圆89固定着滚针轴承60上的滚针内圈68的内孔，滚针轴承60上的滚针外圈69的外圆固定在同步带轮90的同步轮台阶孔96内圆壁上，同步轮台阶孔96底面上有同步轮花键孔94与电机转轴40上的轴端花键49之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，轴端花键49的端面上有轴端螺孔47，轴端螺孔47上配合有台阶防松螺钉74限制着轴向定位挡圈70的轴向位移，轴向定位挡圈70外缘部位固定在同步轮花键孔94外端平面上，继而限制了同步带轮90的轴向位移。

作为进一步改进：轴向定位挡圈70外侧面上有防松挡片71与轴向定位挡圈70一起，被挡圈螺钉77固定在同步轮花键孔94外端平面上；防松挡片71有挡片拐角边72紧贴着台阶防松螺钉74的两平边挡肩帽73上的任意一平边上。

作为进一步改进：同步带轮90外圆上有同步轮齿99，同步带轮90外端面上有同步轮端面螺孔97，同步轮台阶孔96上有同步轮退刀槽93和同步轮卡槽98，同步轮卡槽98中活动配合有同步轮孔用卡环91，同步轮台阶孔96底角位置上放置有同步轮调节圈92，滚针外圈69两侧分别贴着同步轮孔用卡环91和同步轮调节圈92；同步轮齿99两侧面上有轮齿挡板100，防止同步带脱落。

作为进一步改进：抗弯矩构件80上有构件法兰87，构件法兰87内侧的构件调节环82外圆与前盖轴承孔24之间为过渡配合；构件调节环82外圆与外轴承支撑圆89之间具有五级公差精度的同轴度关系；外轴承支撑圆89上分别有构件退刀槽83和构件卡环槽81，构件卡环槽81中活动配合有构件轴用卡环86，滚针内圈68两侧分别贴着构件轴用卡环86和构件退刀槽83轴肩上；前端盖20外侧面上有前盖凹台面29，前盖凹台面29上有五至六个前盖螺孔27，构件法兰87上有五至六个构件枕孔85与前盖螺孔27相对应；构件螺钉28穿越构件枕孔85与前盖螺孔27相配合，将抗弯矩构件80固定在前盖凹台面29上；前盖凹台面29与前盖轴承孔24之间具有五级公差精度的垂直度关系。

实施例中

所述的氮化硅陶瓷中的各组分的重量百分比含量为: 93.6%； MgO: 1.7%； : 2.3%； 结合粘土：2.4%。

所述的锌合金钢材质由如下重量百分比的元素组成：Zn（锌）: 24%、 Cr（铬）: 2.4%、W（钨）:2.7%、Mo（钼）:1.3%、Ni（镍）:2.3%、Nb（铌）: 1.2%、C（碳）:1.1%，余量为Fe（铁）及不可避免的杂质；所述的锌合金钢的材料主要性能参数为：每立方厘米密度为8.2克，抗拉强度为281～283MPa，洛氏硬度HRC值为53，所述的锌合金钢材料具有很高的强度以及很好的耐腐蚀性。

所述的滑块轴销177的中心线与所述的转盘轴销188之间具有1888至1999毫米的偏心距离；

所述的焊接活塞杆295直径为98毫米，所述的活塞杆外螺纹225为M96×4；所述的焊接活塞缸216内径为297毫米，所述的焊接活塞缸216外径为323毫米；所述的缓冲器上孔端头223与缓冲器下孔端头282之间的距离为3650毫米。

一、本发明的关键零部件焊接活塞缓冲器145组装过程如下：

（一）、所述的焊接活塞杆295光滑外圆端与外密封活塞224内孔之间过盈配合密闭固定成一体，将孔用密封环236放置在外密封活塞224外圆上的密封槽中；所述的焊接活塞缸216没有焊接一端内孔与内密封活塞220外圆之间过盈配合密闭固定成一体，将有轴用密封环226放置在内密封活塞220内孔上的密封槽中。

（二）、将焊接活塞杆295上的活塞杆外螺纹225一端穿越内密封活塞220内孔，使得活塞杆外螺纹225与上焊接内螺孔215相配合紧固。将缓冲器上孔端头223与焊接导向筒227焊接端对准焊接，形成一环连接焊缝288。将焊接密封端盖291与焊接活塞缸216上的缸焊接坡口217对准焊接，形成一环密闭焊接环缝299。

（三）、实现了外密封活塞224外圆槽中的孔用密封环236与所述的焊接活塞缸216内孔之间构成活动密封，内密封活塞220内孔槽中的轴用密封环226与所述的焊接活塞杆295外圆之间构成活动密封。与此同时，所述的焊接导向筒227开孔端的内孔圆筒壁与所述的焊接活塞缸216外圆之间构成滑动配合，起到导向作用。所述的外密封活塞224与所述的焊接密封端盖291之间构成第一缓冲空腔256，所述的外密封活塞224与所述的内密封活塞220之间构成第二缓冲空腔265。

（四）、将四个焊接活塞缓冲器145上的缓冲器上孔端头223依次与作业平台110的四个角上都有平台铰链144相连接，将焊接活塞缓冲器145上的缓冲器下孔端头282与固定支脚146相连接。

二、鼠笼式隔爆同步带轮电机180组装过程如下：

（一）、内部组装，将定子51固定在电机外壳10内孔上，将转子52固定在电机转轴40最大直径处且与定子51位置相对应，用八颗前螺钉21将前端盖20固定在电机外壳10 的前盖凹台面29上，前端盖20的前盖轴承孔24上固定着前轴承25外圆，前轴承25内孔固定着电机转轴40的前轴承段45；

（二）、外部组装，用八颗前螺钉21与电机外壳10前端面的机壳端面螺孔相配合，将前端盖20固定在电机外壳10前端面；用另外八颗前螺钉21将后端盖30固定在电机外壳10后端面，后端盖30的后盖中心孔34上固定着后轴承35外圆，后轴承35内孔固定着电机转轴40的后轴承段43，外接引线55穿越位于后端盖30上的引线螺塞50，可连接到外接控制电源；

（三）、关键步骤：

（1） 抗弯矩构件80安装，将抗弯矩构件80上的构件调节环82与前端盖20上的前盖轴承孔24近外端处过渡配合，并用构件螺钉28穿越抗弯矩构件80上的构件枕孔85与前端盖20上的前盖螺孔27相配合，将抗弯矩构件80上的构件法兰87与前端盖20上的前盖凹台面29紧贴固定，使得抗弯矩构件80上的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段46外轮廓之间有一毫米的旋转空隙48。

（2） 安装滚针外圈69，滚针轴承60选用NA型分离式滚针轴承。

先将同步轮调节圈92间隙配合放入同步带轮90上的同步轮台阶孔96之中并越过同步轮退刀槽93贴在同步轮孔底面95上；再将滚针轴承60上的滚针外圈69过盈0.01毫米配合压入同步带轮90上的同步轮台阶孔96之中，再将同步轮孔用卡环91用专用工具放入同步轮卡槽98内，使得滚针外圈69两侧分别贴着同步轮孔用卡环91和同步轮调节圈92。

（3） 安装滚针内圈68，将滚针内圈68在200度机油中放置3分钟升温放置到抗弯矩构件80上的外轴承支撑圆89上，将构件轴用卡环86用专用工具放入构件卡环槽81内，使得滚针内圈68两侧分别贴着构件轴用卡环86和构件退刀槽83侧轴肩。

（4） 输出同步带轮90与电机转轴40之间的连接，将固定在同步带轮90上的滚针外圈69连同轴承滚针一起套入固定在外轴承支撑圆89上的滚针内圈68一部分，缓缓转动同步带轮90，使得同步带轮90上的同步轮花键孔94与电机转轴40上的轴端花键49对准相配合，继续推压同步带轮90，使得滚针外圈69上的轴承滚针与滚针内圈68完全相配合；

先取用台阶防松螺钉74穿越轴向定位挡圈70中心孔后与电机转轴40上的轴端螺孔47相配合，使得轴向定位挡圈70在台阶防松螺钉74上的两平边挡肩帽73与轴端花键49外端面之间有一毫米轴向自由量；

再用五颗挡圈螺钉77穿越轴向定位挡圈70上的定位挡圈通孔76后与同步带轮90上的同步轮端面螺孔97相配合，将轴向定位挡圈70也紧固在同步带轮90外端面上；

最后用一颗挡圈螺钉77依次穿越防松挡片71上的通孔和轴向定位挡圈70上的定位挡圈通孔76后也与同步带轮90上的同步轮端面螺孔97相配合，使得防松挡片71上的挡片拐角边72对准两平边挡肩帽73上的任意一平边上，起到放松作用。

安装完毕。

三、运行

当鼠笼式隔爆同步带轮电机180启动时，电磁力产生的扭矩通过电机转轴40上的轴端花键49与输出同步带轮90上的同步带轮花键孔94相配合，传递给输出同步带轮90上的同步轮齿99，实现扭矩输出。

输出同步带轮90上的同步轮齿99通过同步传动带502驱动带轮转盘179以转盘轴销188为中心作旋转运动，继而连带滑块轴销177作圆周回转运动；盘杆滑块159上的滑块中心通孔508与滑块轴销177上的轴销外圆772作圆周旋转滑移的同时，迫使盘杆滑块159上的上下两平面在钻井摆杆153上的滑块长槽157上作滑移运动，带动钻井摆杆153以摆杆轴销503为中心作摆转运动，最终实现钻井大绳152作上下运动获取海底原油。

四、本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步效果。

（一）、本发明中的作业平台110的四个角上都有平台铰链144与焊接活塞缓冲器145一端相连接，焊接活塞缓冲器145另一端与固定支脚146相连接，且所述的焊接活塞缓冲器145与所述的作业平台110平面之间呈现45度夹角布置，确保作业平台110平稳固定。焊接活塞缓冲器145采用焊接连接结合双活塞密封双向缓冲，每只焊接活塞缓冲器145都能同时承受拉力或压力，确保作业平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。

在海浪冲击下，当焊接活塞缓冲器145承受着拉力负荷之时，焊接活塞缓冲器145中的第一缓冲空腔256内的密闭气体膨胀，焊接活塞缓冲器145中的第二缓冲空腔265内的密闭气体压缩；在海浪冲击下，当焊接活塞缓冲器145承受着压力负荷之时，焊接活塞缓冲器145中的第一缓冲空腔256内的密闭气体压缩，焊接活塞缓冲器145中的第二缓冲空腔265内的密闭气体膨胀。无论受到压力还是受到拉力冲击，焊接活塞缓冲器145都能够起到缓冲缓冲的作用，确保作业平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。

（二）、本发明中的鼠笼式隔爆同步带轮电机180采用了线盒隔板12将接线盒75隔离成两个沿管长方向完全封闭的第一空腔78和第二空腔79的技术方案，将内接引线88连接在接线螺栓17上的内接端头18上，外接引线55依次穿越引线螺塞50上的脚座圆孔38和密封圈67后对应连接在位于第二空腔79内的接线螺栓17上的外接端头19上，由于接线螺栓的两端分别位于两个密闭的空腔内，所以能够有效隔离电火花的泄露。用特制的内六角扳手插入引线螺塞50上的脚座内六角39之中，将引线螺塞50外螺纹与线盒端盖65内螺纹拧紧，使得密封孔圈67受压变形后密闭抱紧外接引线55。在线盒端盖65内螺纹底平面上设有密封圈67进行二次隔离电火花，进一步避免电火花泄露，隔爆效果好，安全性能高。

（三）、抗弯矩构件80的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段46之间有旋转空隙48，抗弯矩构件80的外轴承支撑圆89固定着滚针轴承60上的滚针内圈68的内孔，滚针轴承60上的滚针外圈69的外圆固定在同步带轮90的同步轮台阶孔96内圆壁上，同步轮台阶孔96底面上有同步轮花键孔94与电机转轴40上的轴端花键49之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合。上述结构设计实现了电机转轴40与同步带轮90之间只传递扭矩，同步带轮90上的弯矩负荷完全是通过滚针轴承60传递到抗弯矩构件80上。

构件调节环82外圆与外轴承支撑圆89之间具有五级公差精度的同轴度关系，确保电机转轴40与同步带轮90也具有同轴度关系，实现同步带轮90平稳同轴旋转。而同步传动带502产生的径向力反作用到输出同步带轮90却是能够完全被滚针轴承60所承受，仅仅作用在抗弯矩构件80上，避免了电机转轴40上的转轴外伸段46承受径向力；由于满足在额定功率的前提下，在设计上可以将求电机转轴40的直径做到极限小，只承受纯扭矩，同时，由于抗弯矩构件80整体形状属于空心短管，因此结构刚性超强，能承受更大的径向力。两者结合，既能将电机整体尺寸做的紧凑，又能承受更大的径向力，运行更加可靠，从而延长了作为动力源的鼠笼式隔爆同步带轮电机180的使用寿命。

（四）、本发明通过作业平台110将鼠笼式隔爆同步带轮电机180与焊接活塞缓冲器145结合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电机易损问题和油井设施整体缓冲问题，取得了意想不到的效果。

五、本发明中的焊接活塞缸216和焊接导向筒227以及抗弯矩构件80都是整体采用高强度耐腐蚀的锌合金钢材料，具备良好的刚性抗变形；特别是焊接活塞缓冲器145采用了碳化硅陶瓷的内密封活塞220和外密封活塞224，与整体都是采用高强度耐腐蚀的锌合金钢材料的焊接活塞缸216和焊接导向筒227 相结合，两种不同材质不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐蚀。

表1是本发明采用了抗弯矩构件80后的前轴承25所固定的电机转轴40的前轴承段45径向跳动度（微米）与没采用抗弯矩构件80的等功率电机的前轴承2所固定的电机转轴40的前轴承段45径向跳动度（微米）的实验数据比较。

 (表1)前轴承段45部位的径向跳动度（微米）的数据比较

 

 从表1中的对照数据可以得出：前轴承25外端采用了抗弯矩构件80后，前轴承25所受到负荷减轻磨损减少，导致前轴承25所固定的电机转轴40的前轴承段45部位的径向跳动度（微米）更加稳定。

 (表2)碳化硅陶瓷的内密封活塞220和外密封活塞224与常规316不锈钢的内密封活塞220和外密封活塞224的耐腐蚀磨损实验数据对比

由表2的对照数据可以得出：碳化硅陶瓷活塞的耐腐蚀抗磨损能力远远强于常规316不锈钢活塞。

 (表3)为焊接活塞缸216和焊接导向筒227都是整体采用高强度耐腐蚀的锌合金钢材料，与焊接活塞缸216和焊接导向筒227都是整体采用常规316不锈钢材质的表面粗糙度受损程度实验数据对比

表3的对照数据可以得出：焊接活塞缸216和焊接导向筒227都是整体采用高强度耐腐蚀的锌合金钢材料的表面粗糙度受损程度远远小于常规不锈钢材质外表面的表面粗糙度受损程度。

Claims (6)

1.一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械,作业平台(110)的四个角上都有平台铰链(144)与焊接活塞缓冲器(145)上孔端头相连接，焊接活塞缓冲器(145)下孔端头与固定支脚(146)相连接；所述的作业平台(110)上固定有电机底座(505)、转盘底座(158)和摆杆底座(151)，摆杆底座(151)上的摆杆轴销(503)上可旋转固定着钻井摆杆(153)，所述的转盘底座(158)上的转盘轴销(188)可旋转固定着带轮转盘(179)，所述的电机底座(505)固定安装有鼠笼式隔爆同步带轮电机(180)；所述的钻井摆杆(153)一侧端固定连着钻井大绳(152)，钻井大绳(152)穿越所述的作业平台(110)上的平台钻眼孔(501)后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆(153)另一端上有滑块长槽(157)，滑块长槽(157)上可滑动配合着盘杆滑块(159)；所述的带轮转盘(179)一侧面固定着滑块轴销(177)上的轴销螺柱(771)，所述的滑块轴销(177)上的轴销外圆(772)与所述的盘杆滑块(159)上的滑块中心通孔(508)之间为可旋转滑动配合；所述的鼠笼式隔爆同步带轮电机(180)上的输出同步带轮(90)与所述的带轮转盘(179)之间有同步传动带(502)；其特征是：

所述的焊接活塞缓冲器(145)包括焊接活塞杆(295)、焊接活塞缸(216)、焊接导向筒(227)以及焊接密封端盖(291)，所述的焊接活塞杆(295)一端密闭固定有外密封活塞(224)，外密封活塞(224)外圆槽中有孔用密封环(236)，孔用密封环(236)与所述的焊接活塞缸(216)内孔之间构成活动密封；所述的焊接活塞杆(295)另一端有活塞杆外螺纹(225)，活塞杆外螺纹(225)外径尺寸小于或等于所述的焊接活塞杆(295)外径尺寸；所述的焊接活塞缸(216)一端密闭固定有内密封活塞(220)，内密封活塞(220)内孔槽中有轴用密封环(226)，轴用密封环(226)与所述的焊接活塞杆(295)外圆之间构成活动密封，所述的焊接活塞缸(216)另一端有缸焊接坡口(217)，缸焊接坡口(217)与所述的焊接密封端盖(291)连接固定处有密闭焊接环缝(299)，所述的焊接密封端盖(291)外端有缓冲器下孔端头(282)，缓冲器下孔端头(282)与所述的固定支脚(146)相连接；所述的焊接导向筒(227)开孔端的内孔圆筒壁与所述的焊接活塞缸(216)外圆之间为滑动配合，所述的焊接导向筒(227)焊接端有筒内螺孔(215)，筒内螺孔(215)外端面与缓冲器上孔端头(223)平面侧之间有连接焊缝(288)，所述的缓冲器上孔端头(223)通孔与所述的平台铰链(144)相连接；所述的筒内螺孔(215)与所述的活塞杆外螺纹(225)紧固连接；所述的外密封活塞(224)与所述的焊接密封端盖(291)之间构成第一缓冲空腔(256)，所述的外密封活塞(224)与所述的内密封活塞(220)之间构成第二缓冲空腔(265)；

所述的鼠笼式隔爆同步带轮电机(180)包括电机外壳(10)、前端盖(20)、后端盖(30)、电机转轴(40)、引线螺塞(50)、定子(51)、转子(52)和同步带轮(90)，定子(51)固定在电机外壳(10)内孔上，转子(52)固定在电机转轴(40)最大直径处且与定子(51)位置相对应，前端盖(20)上有前螺钉(21)固定在电机外壳(10)前端面，前端盖(20)上的前盖轴承孔(24)上固定着前轴承(25)外圆，前轴承(25)内孔固定着电机转轴(40)的前轴承段(45)；后端盖(30)上有后螺钉(31)固定在电机外壳(10)后端面，后端盖(30)上的后盖中心孔(34)上固定着后轴承(35)外圆，后轴承(35)内孔固定着电机转轴(40)的后轴承段(43)，后轴承段(43)后端有转轴末端(33)，转轴末端(33)上固定着电机风叶(32)，风叶外罩(37)固定在后端盖(30)外圆上；电机外壳(10)下方有安装脚板(11)，安装脚板(11)与电机外壳(10)之间有加强连筋(13)，安装脚板(11)上有安装通孔(14)；电机外壳(10)的内接引线(88)出口处固定连接有接线盒(75)，接线盒(75)外端上有线盒端盖(65)，引线螺塞(50)位于线盒端盖(65)上，外接引线(55)穿越引线螺塞(50)；前端盖(20)固定有抗弯矩构件(80)，抗弯矩构件(80)与同步带轮(90)之间有滚针轴承(60)。

2.根据权利要求l所述的一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械，其特征是：所述的抗弯矩构件(80)整体采用锌合金钢，所述的焊接活塞缸(216)和所述的焊接导向筒(227)也都是整体采用锌合金钢，所述的内密封活塞(220)和外密封活塞(224)都是整体采用氮化硅陶瓷； 所述的氮化硅陶瓷中的各组分的重量百分比含量为                                               : 93.6%； MgO: 1.7%； : 2.3%； 结合粘土：2.4%；

所述的锌合金钢材质由如下重量百分比的元素组成：Zn（锌）: 24%、 Cr（铬）: 2.4%、W（钨）:2.7%、Mo（钼）:1.3%、Ni（镍）:2.3%、Nb（铌）: 1.2%、C（碳）:1.1%，余量为Fe（铁）及不可避免的杂质；所述的锌合金钢的材料主要性能参数为：每立方厘米密度为8.2克，抗拉强度为281～283MPa，洛氏硬度HRC值为53，所述的锌合金钢材料具有很高的强度以及很好的耐腐蚀性。

3.根据权利要求l所述的一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械，其特征是：接线盒(75)腔内设置有线盒隔板(12)，线盒隔板(12)将接线盒(75)隔离成两个沿管长方向完全封闭的第一空腔(78)和第二空腔(79)，线盒隔板(12)上设有三个间隔分布的接线螺栓(17)，接线螺栓(17)穿过线盒隔板(12)且其两端分别悬伸在位于线盒隔板(12)两侧的第一空腔(78)和第二空腔(79)内，内接引线(88)对应连接在位于第一空腔(78)内的接线螺栓(17)上的内接端头(18)上；线盒端盖(65)上的内螺纹与引线螺塞(50)上的外螺纹相配合，线盒端盖(65)内螺纹底平面上设有密封圈(67)被引线螺塞(50)内端面挤压固定，外接引线(55)依次穿越引线螺塞(50)上的脚座圆孔(38)和密封圈(67)后对应连接在位于第二空腔(79)内的接线螺栓(17)上的外接端头(19)上。

4.根据权利要求l所述的一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械，其特征是：抗弯矩构件(80)的构件台阶内孔(84)与电机转轴(40)的转轴外伸段(46)之间有旋转空隙(48)，抗弯矩构件(80)的外轴承支撑圆(89)固定着滚针轴承(60)上的滚针内圈(68)的内孔，滚针轴承(60)上的滚针外圈(69)的外圆固定在同步带轮(90)的同步轮台阶孔(96)内圆壁上，同步轮台阶孔(96)底面上有同步轮花键孔(94)与电机转轴(40)上的轴端花键(49)之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，轴端花键(49)的端面上有轴端螺孔(47)，轴端螺孔(47)上配合有台阶防松螺钉(74)限制着轴向定位挡圈(70)的轴向位移，轴向定位挡圈(70)外缘部位固定在同步轮花键孔(94)外端平面上，继而限制了同步带轮(90)的轴向位移。

5.根据权利要求l所述的一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械，其特征是：轴向定位挡圈(70)外侧面上有防松挡片(71)与轴向定位挡圈(70)一起，被挡圈螺钉(77)固定在同步轮花键孔(94)外端平面上；防松挡片(71)有挡片拐角边(72)紧贴着台阶防松螺钉(74)的两平边挡肩帽(73)上的任意一平边上；同步带轮(90)外圆上有同步轮齿(99)，同步带轮(90)外端面上有同步轮端面螺孔(97)，同步轮台阶孔(96)上有同步轮退刀槽(93)和同步轮卡槽(98)，同步轮卡槽(98)中活动配合有同步轮孔用卡环(91)，同步轮台阶孔(96)底角位置上放置有同步轮调节圈(92)，滚针外圈(69)两侧分别贴着同步轮孔用卡环(91)和同步轮调节圈(92)；同步轮齿(99)两侧面上有轮齿挡板(100)，防止同步带脱落。

6.根据权利要求l所述的一种锌合金焊接活塞缓冲海上油井辅助机械，其特征是：抗弯矩构件(80)上有构件法兰(87)，构件法兰(87)内侧的构件调节环(82)外圆与前盖轴承孔(24)之间为过渡配合；构件调节环(82)外圆与外轴承支撑圆(89)之间具有五级公差精度的同轴度关系；外轴承支撑圆(89)上分别有构件退刀槽(83)和构件卡环槽(81)，构件卡环槽(81)中活动配合有构件轴用卡环(86)，滚针内圈(68)两侧分别贴着构件轴用卡环(86)和构件退刀槽(83)轴肩上；前端盖(20)外侧面上有前盖凹台面(29)，前盖凹台面(29)上有五至六个前盖螺孔(27)，构件法兰(87)上有五至六个构件枕孔(85)与前盖螺孔(27)相对应；构件螺钉(28)穿越构件枕孔(85)与前盖螺孔(27)相配合，将抗弯矩构件(80)固定在前盖凹台面(29)上；前盖凹台面(29)与前盖轴承孔(24)之间具有五级公差精度的垂直度关系。