CN109915034B - 一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，包括钻杆、钻杆升降装置和橡胶空气弹簧，橡胶空气弹簧包括上盖板、下盖板和橡胶气囊，上盖板、下盖板和气囊三者形成密闭空间，密闭空间内设置有气体发生装置；气体发生装置中设有气体发生剂，钻杆顶端与下盖板固定连接，钻杆升降装置与上盖板固定连接。本发明对现有海上钻杆装置进行改进，在钻杆升降装置和钻杆之间设置有橡胶空气弹簧，平时使用时，橡胶空气弹簧上盖板和下盖板边缘齿轮啮合，不影响海上钻杆装置正常工作，在台风等恶劣天气中，橡胶空气弹簧进行充气，防止钻杆剧烈摇晃导致折断损坏，同时本发明橡胶空气弹簧中设有气体发生剂供给装置，可供气体发生装置连续使用。

Description

一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置

技术领域

本发明涉及一种钻杆装置，更具体的，涉及一种设有橡胶空气弹簧的海上钻杆装置。

背景技术

橡胶空气弹簧是一种由橡胶、网线贴合成的曲形胶囊，俗称气胎、波纹气胎、气囊、皮老虎等。胶囊两端部需用两块钢板相连接，形成一个压缩空气室。橡胶空气弹簧广泛应用于汽车、机车等交通工具和造纸机械动力装置之中，起到较好的减震和隔震作用，也提高了使用寿命。

海上钻井平台在遭遇恶劣天气（如台风）时，钻杆和其钻杆升降装置会剧烈晃动，容易造成其接触位置折断。如果将橡胶空气弹簧应用于海上钻井平台中，设置在钻杆和钻杆升降装置之间，通过橡胶空气弹簧，在剧烈摇晃过程中可以缓冲钻杆和钻杆升降装置之间的受力，大大减少其折断的概率。但在海上钻井平台工作时，现有市面上的橡胶空气弹簧一直设置在钻杆与钻杆升降装置之间会影响钻杆升降机构的效率，同时能耗增大，因此需要研究平时使用时，不影响海上钻杆装置正常工作，在台风等恶劣天气时，防止海上钻杆装置剧烈摇晃导致折断损坏的海上钻杆装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，所述橡胶空气弹簧设置在钻杆和钻杆升降装置之间，平时使用时，橡胶空气弹簧上盖板和下盖板边缘齿轮啮合，不影响海上钻杆装置正常工作，在台风等恶劣天气中，橡胶空气弹簧进行充气，防止钻杆剧烈摇晃导致折断损坏。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，包括钻杆、钻杆升降装置和橡胶空气弹簧，所述橡胶空气弹簧包括上盖板、下盖板和设置在上盖板与下盖板之间的橡胶气囊，所述上盖板、下盖板和气囊三者形成密闭空间，所述密闭空间内设置有气体发生装置，所述上盖板或者下盖板上设置有排气阀；

所述气体发生装置中设有气体发生剂，所述密闭空间内还设有气体发生剂供给装置；

其中钻杆顶端与下盖板固定连接，钻杆升降装置与上盖板固定连接。

进一步地，所述橡胶气囊为多囊式气囊或者单囊式气囊，所述橡胶气囊结构设计为1~50节曲囊结构。

进一步地，所述上盖板下部设置有齿状边缘一，所述下盖板对应位置设有与齿状边缘一相咬合的齿状边缘二。

进一步地，所述上盖板固定有安装座，所述气体发生剂供给装置设置在安装座上，气体发生装置为烟火式气体发生器，所述气体发生器固定在气体发生剂供给装置下端。

进一步地，所述烟火式气体发生器包括壳体，壳体内设有燃烧室和冷却过滤室，燃烧室与过滤室之间设有气体通道，燃烧室内有气体发生剂和点火装置，冷却过滤室内有冷却、过滤材料，所述冷却过滤室所在的壳体上设有出气孔，所述气体发生剂供给装置为储料罐，所述储料罐与燃烧室之间设有供物料通过的通道，所述通道上设有物料阀。

进一步地，所述气体发生剂为叠氮化钠与过渡金属氧化物组合制成的叠氮类气体发生剂，所述冷却、过滤材料是碎石子、分子筛、铁砂、颗粒碳酸氢钠等耐温或易分解的物质。

进一步地，所述点火装置设置在燃烧室底部，包括点火壳、点火壳内部的点火具和点火壳上的点火孔，点火装置通过点火孔进行点火动作。

进一步地，所述烟火式气体发生器壳体为薄板焊接结构或螺纹连接的组合结构。

进一步地，本发明海上钻杆装置还包括控制系统，所述控制系统包括设置在橡胶空气弹簧上的控制器、和无线通讯模块二，还包括远程控制终端和无线通讯模块二，所述远程控制终端发送信号给无线通信模块一，无线通讯模块一传送信号给无线通讯模块二，所述控制器接受无线通讯模块二的信息控制气体发生装置、排气阀和排料阀。

进一步地，所述控制系统还包括设置在橡胶空气弹簧上的压力传感器，所述传感器与控制器通讯连接。

相对现有技术，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明在现有海上钻杆装置的基础上进行改进，在钻杆升降装置和钻杆之间设置有橡胶空气弹簧，平时使用时，橡胶空气弹簧上盖板和下盖板边缘齿轮啮合，不影响海上钻杆装置正常工作，在台风等恶劣天气中，橡胶空气弹簧进行充气，防止钻杆剧烈摇晃导致折断损坏。

（2）本发明海上钻杆装置中的橡胶空气弹簧设有可对橡胶空气弹簧进行充气的气体发生装置和可对橡胶空气弹簧进行放气动作排气阀，使橡胶空气弹簧根据使用环境变换状态。平时使用状态上盖板和下盖板的高度为0.05m左右（即橡胶空气弹簧的高度），多囊式橡胶气囊充气后，本发明橡胶空气弹簧高度可达5m。

（3）本发明创造性的设有气体发生剂供给装置，对气体发生装置进行原料补充，使本发明橡胶空气弹簧可连续使用。

附图说明

附图1为本发明海上钻杆装置结构示意图。

附图2为本发明橡胶空气弹簧结构示意图。

附图3为本发明气体发生装置结构图。

附图4为本发明橡胶空气弹簧上盖板和下盖板接触位置结构示意图。

附图5为本发明控制系统图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

参见图1和图2，本实施例提供一种设有空气弹簧的海上钻杆装置，包括钻杆23、钻杆升降装置21和橡胶空气弹簧22，所述橡胶空气弹簧22包括上盖板1、下盖板2和设置在上盖板1与下盖板2之间的橡胶气囊3，所述上盖板1、下盖板2和橡胶气囊3三者形成密闭空间15，所述密闭空间15内设置有气体发生装置4，所述上盖板1或者下盖板2上设置有排气阀6；本实施例排气阀6设置在下盖板2上。所述气体发生装置4中设有气体发生剂，所述密闭空间15内还设有气体发生剂供给装置；其中钻杆23顶端与下盖板2固定连接，钻杆升降装置21与上盖板1固定连接。

本实施例中橡胶空气弹簧22可为单囊式或者多囊式，图2为单囊式橡胶空气弹簧结构图，其示意图为单节曲囊，但实际情况并不限于单节曲囊结构，另可设计成2~50节的多囊曲囊结构，应用在海上钻杆的橡胶空气弹簧的多囊式气囊（1~50节曲囊结构）充气后橡胶空气弹簧最大高度可达5m。。

参见图4，上盖板1下部设置有齿状边缘一17，下盖板2对应位置设有与齿状边缘一17相咬合的齿状边缘二18。

参见图2，本实施例中气体发生装置4中设有气体发生剂，密闭空间15内设有气体发生剂供给装置，本实施例中气体发生剂供给装置为储料罐19，储料罐19用来储存气体发生剂。

参见图3，本实施例中气体发生装置4为烟火式气体发生器，下盖板2上固定有安装座14，储料罐19安装在安装座14上，气体发生器固定在储料罐19下端。

烟火式气体发生器包括壳体6，壳体6内设有燃烧室7和冷却过滤室8，燃烧室7与过滤室8之间设有气体通道12，燃烧室7内有气体发生剂和点火装置9，冷却过滤室8内有冷却、过滤材料，冷却过滤室8所在的壳体上设有出气孔13。燃烧室7与储料罐19之间设有物料通道，物料通道上设有排料阀19。

其中，气体通道12和出气孔13都设有滤网，滤网仅允许气体通过，防止残渣或者气体发生剂泄露。

气体发生剂为叠氮化钠与过渡金属氧化物组合制成的叠氮类气体发生剂，冷却、过滤材料是碎石子、分子筛、铁砂、颗粒碳酸氢钠等耐温或易分解的物质，在高温的作用下它们依然可以保持完整的冷却和过滤形态，或因为分解而吸收大量的热从而降低温度。

点火装置9设置在燃烧室7底部，包括点火壳10、点火壳10内部的点火具11和点火壳10上的点火孔16，点火装置9通过点火孔16进行点火动作。

烟火式气体发生器壳体6为薄板焊接结构或螺纹连接的组合结构。本实施例里为薄板焊接结构。

参见图5，本实施例橡胶空气弹簧包括控制系统，控制系统包括设置在橡胶空气弹簧上的控制器和无线通讯模块二，还包括远程控制终端和无线通讯模块一，远程控制终端发送信号给无线通信模块一，无线通讯模块一传送信号给无线通讯模块二，控制器接受无线通讯模块二的信息控制气体发生装置4、排气阀5和排料阀20。

控制系统还包括设置在橡胶空气弹簧上的压力传感器，压力传感器与控制器通讯连接。压力传感器可设置在橡胶空气弹簧任何地方。

本实施例中橡胶空气弹簧设置在海上钻杆上，在平时使用时，所述橡胶气囊没有进行充气，橡胶空气弹簧上盖板1与下盖板2接触，上盖板1的齿状边缘一17与下盖板2的齿状边缘二18相互咬合，使其能够作为一个整体进行转动，不影响海上钻杆的旋转升降。

当遭遇台风等恶劣天气时，钻杆会剧烈晃动，当压力传感器感受到剧烈震荡时，控制器会收到传感器发送信号，或者通过远程控制终端控制，通过无线通讯模块一、无线通讯模块二发送信号给控制器，本实施例控制器控制气体发生装置4产生气体、排气阀6关闭和排料阀19关闭，气体发生装4产生气体方式的具体控制步骤为：控制气体发生装置4中点火装置9中的点火具11进行点火，通过点火孔16，使燃烧室7中的气体添加剂燃烧，生成大量气体，气体通过冷却过滤室8后从出气孔13进入密闭空间对本实施例中橡胶空气弹簧进行充气，同时，控制器可控制排气阀6和排料阀20的打开和关闭，当进行充气时，排气阀6和排料阀20需关闭。

当需要钻杆需要工作时，通过远程控制终端控制，打开排气阀6，待空气排尽后，橡胶空气弹簧上盖板1与下盖板2接触，上盖板1的齿状边缘一17与下盖板2的齿状边缘二18相互咬合，使其能够作为一个整体进行转动，则可正常工作。

本实施例中，当一次充放气动作完成之后需要重新对燃烧室7内进行填料，此时可通过远程控制端控制，无线通讯模块一经无线通讯模块二发送信号给控制器，控制排料阀20打开，气体添加剂从储料仓19进入燃烧室7内，满足下一次充气需求，设定合适时间后关闭排料阀20。本实施例中在气体放生装置4充气过程中，排料阀20必须关闭。

本实施例在现有海上钻杆装置的基础上进行改进，在钻杆升降装置21和钻杆23之间设置有橡胶空气弹簧22，平时使用时，橡胶空气弹簧22的上盖板1和下盖板2边缘齿轮啮合，不影响海上钻杆装置正常工作，在台风等恶劣天气中，橡胶空气弹簧22进行充气，防止海上钻杆装置剧烈摇晃导致折断损坏。同时本发明海上钻杆装置还设置有气体发生剂供给装置，可供气体发生装置连续使用，不必每次都进行人工供给。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，其特征在于，包括钻杆、钻杆升降装置、橡胶空气弹簧和控制系统，所述橡胶空气弹簧包括上盖板、下盖板和设置在上盖板与下盖板之间的橡胶气囊，所述上盖板、下盖板和气囊三者形成密闭空间，所述密闭空间内设置有气体发生装置，所述上盖板或者下盖板上设置有排气阀，所述橡胶气囊为多囊式气囊或者单囊式气囊，橡胶气囊结构设计为1~50节曲囊结构，所述上盖板下部设置有齿状边缘一，所述下盖板对应位置设有与齿状边缘一相咬合的齿状边缘二；

所述气体发生装置中设有气体发生剂，所述密闭空间内还设有气体发生剂供给装置，所述上盖板固定有安装座，所述气体发生剂供给装置设置在安装座上，气体发生装置为烟火式气体发生器，所述气体发生器固定在气体发生剂供给装置下端，所述烟火式气体发生器包括壳体，壳体内设有燃烧室和冷却过滤室，燃烧室与过滤室之间设有气体通道，燃烧室内有气体发生剂和点火装置，冷却过滤室内有冷却、过滤材料，所述冷却过滤室所在的壳体上设有出气孔，所述气体发生剂供给装置为储料罐，所述储料罐与燃烧室之间设有供物料通过的通道，所述通道上设有物料阀；

所述控制系统包括设置在橡胶空气弹簧上的控制器和无线通讯模块一，还包括远程控制终端和无线通讯模块二，所述远程控制终端发送信号给无线通信模块一，无线通讯模块一传送信号给无线通讯模块二，所述控制器接受无线通讯模块二的信息控制气体发生装置、排气阀和排料阀；

其中钻杆顶端与下盖板固定连接，钻杆升降装置与上盖板固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，其特征在于，所述气体发生剂为叠氮化钠与过渡金属氧化物组合制成的叠氮类气体发生剂，所述冷却、过滤材料是碎石子、分子筛、铁砂或碳酸氢钠颗粒中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，其特征在于，所述点火装置设置在燃烧室底部，包括点火壳、点火壳内部的点火具和点火壳上的点火孔，点火装置通过点火孔进行点火动作。

4.根据权利要求1所述的一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，其特征在于，所述烟火式气体发生器壳体为薄板焊接结构或螺纹连接的组合结构。

5.根据权利要求1所述的一种设有可连续使用橡胶空气弹簧的海上钻杆装置，其特征在于，所述控制系统还包括设置在橡胶空气弹簧上的压力传感器，所述传感器与控制器通讯连接。