CN114809907A - 用于钻杆的旋转驱动布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于钻杆的旋转驱动布置，该钻杆具有外管和至少在该外管内的区段中延伸的内杆，特别地用于双头钻进和/或覆盖层钻进，该旋转驱动布置具有用于以旋转方式驱动内杆的第一齿轮箱以及用于以旋转方式驱动外管的第二齿轮箱，其中第一齿轮箱和第二齿轮箱彼此独立。根据本发明，所规定的在于，第一齿轮箱和第二齿轮箱被支承在共同的齿轮箱壳体中并且由该齿轮箱壳体包围。

Description

用于钻杆的旋转驱动布置

技术领域

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于钻杆的旋转驱动布置，该钻杆具有外管和至少在该外管内的区段中延伸的内杆，特别地用于双头钻进(double-headdrilling)和/或覆盖层钻进(overburden drilling)，该旋转驱动布置具有用于以旋转方式驱动内杆的第一齿轮箱以及用于以旋转方式驱动外管的第二齿轮箱，其中第一齿轮箱和第二齿轮箱彼此独立。

背景技术

例如，这样的类型的旋转驱动布置从EP1936109B1中获知。在这种已知的旋转驱动布置中，实现了整体紧凑的构造，因为在用于驱动内杆的大致环形的齿轮箱单元上方设置了总共三个旋转驱动器。用于驱动外管的环形齿轮箱单元布置在用于内杆的齿轮箱单元的下方并且与该齿轮箱单元相距一定距离。间隔开的齿轮箱单元经由支柱连接到彼此。

这样的旋转驱动布置用在钻进设备中以驱动用于双头钻进或覆盖层钻进的钻杆。钻杆具有带有钻进工具的内杆和带有另一环形钻进工具的外管，该外管同轴地包围内杆。能够以相同或不同的转矩和旋转速度在相同或相对的方向上驱动内杆和外管。因此，可在地下或岩石中有效地产生钻孔。

发明内容

本发明基于以下目的：提出一种用于钻杆的旋转驱动布置，其在具有紧凑构造的同时能够实现特别有效的使用。

该目的通过具有权利要求1的特征的旋转驱动布置来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中陈述。

根据本发明的旋转驱动布置的特征在于，第一齿轮箱和第二齿轮箱被支承在共同的齿轮箱壳体中并且由该齿轮箱壳体包围。

因此，实现了特别紧凑的旋转驱动布置。这最大限度地减少了在制造中所需要的材料支出并减少了旋转驱动布置的总重量。这在用于钻进设备时具有相当大的优势。由于旋转驱动布置通常要沿可具有10至20米或更长长度的竖直井架移动，所以能够移位地支承在其上的旋转驱动布置的重量减轻意味着设备的抗倾斜性中的提高。另外，更紧凑的构造可有效地引起更大的钻杆移位距离。

当从钻孔中取出钻杆时，旋转驱动布置必须由牵引装置(通常是绞车)收回。因此，旋转驱动布置的重量减轻也带来了取出期间的负载的减小，由此可将更大的牵引力施加到钻杆上，并因此使得更有效的钻进操作成为可能。

本发明的优选实施例在于以下事实：齿轮箱壳体具有中心支承件，其大致垂直于钻进轴线延伸并将齿轮箱壳体分成背离钻进工具侧的第一齿轮箱隔室和面向钻进工具侧的第二齿轮箱隔室。由于这样的中心支承件的布置，两个齿轮箱可被布置成使得它们在功能上彼此进一步分开，其中，通过将齿轮箱布置在中心支承件上的两侧上，实现了良好的力分布，这会导致特别稳定的壳体构造。

本发明的另一个优选发展在于以下事实：中心支承件具有用于内杆的通道。以此方式，内杆可从钻进工具侧穿过中心支承件进一步向后部突出。经由通道，两个齿轮箱隔室可流体地连接，例如以用于联合的齿轮箱注油。在背离钻进工具侧的后侧上，齿轮箱壳体可由简单的密封装置相对于内杆密封。一方面，朝向钻进工具侧，齿轮箱壳体可由密封装置相对于内杆密封，并且另一方面，该齿轮箱壳体由另一密封装置相对于外杆或用于外杆的输出单元密封。

根据本发明的实施例，特别有利的是，用于驱动内杆的第一齿轮箱被布置在第一齿轮箱隔室中，并且用于驱动外管的第二齿轮箱被布置在第二齿轮箱隔室中。特别地，这种布置提供了内杆相对于外管移位的可能性，在此情况下，内杆可相对于齿轮箱壳体朝向后侧移动。由于内杆相对于外管的这种可移位性，内杆上的钻进工具可相对于外杆上的钻进工具布置在相同的高度处，或取决于相应的钻进方法，可相对于其超前或滞后布置。

根据另一个发展，旋转驱动布置的紧凑性得到改善，进一步因为齿轮箱壳体具有至少一个第一入口开口，所述至少一个第一入口开口用于至少一个第一旋转驱动器的至少一个第一驱动轴；以及至少一个第二入口开口，所述至少一个第二入口开口用于至少一个第二旋转驱动器的至少一个第二驱动轴。优选地，为外管提供两个驱动轴，并且为内杆提供一个驱动轴。然而，在每种情况下也可为外管和内杆提供两个或若干驱动轴。基本上，内杆也可借助于两个驱动轴驱动，而外管仅由单个驱动轴驱动。

在该布置中，仍然改善了紧凑性和力分布，因为至少一个第一入口开口位于中心支承件的一侧上且因为至少一个第二入口开口被设计在齿轮箱壳体中的中心支承件的相对侧上。优选地，齿轮箱壳体中的用于驱动轴的入口开口从而位于齿轮箱壳体中的位于钻进轴线与旋转驱动布置被布置在其上的井架或钻架之间的区域中。

根据本发明的另一个实施例，实现了特别好的力传递，因为第一齿轮箱具有第一正齿轮且/或第二齿轮箱具有第二正齿轮，该第一正齿轮和该第二正齿轮各自被以能够旋转的方式支承在齿轮箱壳体中。相应的正齿轮可经由相应驱动轴的驱动小齿轮上的对应齿来处于啮合连接。

与此相结合，尤其有利的是，在第一正齿轮上布置有用于驱动内杆的第一输出元件，所述第一输出元件以抗扭但能够轴向地移位的方式连接到内杆。因此，在内杆的外侧上设计有具有一定轴向延伸的外齿，该轴向延伸具有比正齿轮的宽度更大的长度，由此使得第一正齿轮相对于其的轴向移位成为可能。因此，内杆可相对于第一齿轮箱轴向地移位，同时在相同时间进一步实现转矩传递。

本发明的另一优选实施例在于以下事实：在第二正齿轮上安装有用于驱动外管的第二输出元件，外管能够以抗扭方式安装在该第二输出元件上。在此，特别地，第二输出元件是凸缘状附接元件，外管，更特别地，钻管，能够可释放地安装在该凸缘状附接元件上。

根据本发明的另一个发展，仍然实现了尤其紧凑的构造，因为齿轮箱壳体被布置在基板上，旋转驱动器也被布置在该基板上。因此，旋转驱动布置可与旋转驱动器一起被提供为单元。

根据本发明的旋转驱动布置的另一个优选实施例变型在于以下事实：在齿轮箱壳体的外侧上布置有移位装置，该移位装置以在轴向上固定但能够旋转的方式连接到内杆以用于内杆相对于齿轮箱壳体的轴向移位。特别地，移位装置可具有定位缸，更特别地，液压定位缸。移位装置一方面被固持在齿轮箱壳体上，并且被牢固地连接到该齿轮箱壳体。经由旋转轴承，移位装置优选地被连接到被以旋转方式驱动的内杆，使得内杆继续能够相对于移位装置旋转。优选地，为此，移位装置位于齿轮箱壳体的背离钻进工具侧的后侧上。

此外，本发明包括具有井架或钻架的钻进设备，钻进驱动滑架沿井架或钻架被以能够移位的方式支承，其中，根据本发明的旋转驱动布置如先前所描述的那样被布置在钻进驱动滑架上。借助于缆索牵引系统或通过定位缸，钻进驱动滑架在此沿竖直井架或钻架被能够移位地支承，可关于空间中的若干轴线来调整该竖直井架或钻架。特别地，在钻进驱动滑架上，带有基板的旋转驱动布置可与旋转驱动器布置在一起。

附图说明

下面，通过在附图中所示出的优选的示例性实施例来更详细地解释本发明。附图示出了穿过根据本发明的旋转驱动布置的示意性截面视图。

具体实施方式

所示出的旋转驱动布置10用于围绕钻进轴线5驱动未被描绘的双钻杆，其中仅示出了内钻杆12的部分。其它内杆元件可经由连接区段14朝向钻进工具侧可释放地安装在内杆12上。未被描绘的外管能够以相对于钻进轴线5同轴的方式可释放地附接在旋转驱动布置10的连接元件56上。

旋转驱动布置10包括具有中心支承件22的齿轮箱壳体20，该中心支承件22被设计成沿着与钻进轴线5正交地定位的中心平面21。中心支承件22牢固地连接到基板26，旋转驱动布置10可利用该基板26固定在例如钻进设备的未被描绘的钻进驱动滑架上。

在中心支承件22上设计有在两侧上延伸的圆周壁区段24，第一侧盖25朝向背离钻进工具的后侧附接在该圆周壁区段24上，由此包封具有用于驱动内杆12的第一齿轮箱40的第一齿轮箱隔室31。在中心支承件22的相对侧上，第二侧盖28安装在圆周壁区段24上，该第二侧盖包封具有用于驱动外管的第二齿轮箱50的第二齿轮箱隔室32。中心支承件22具有居中布置的通道30，内杆12通过该通道30从钻进工具侧穿过中心支承件22朝向后侧突出。

为了驱动内杆12，具有第一驱动轴48的未被描绘的第一旋转驱动器被布置在基板26上，所述第一驱动轴穿过第一入口开口35突出到齿轮箱壳体20中。在第一驱动轴48上设计有第一小齿轮49，其与第一齿轮箱40的第一外齿正齿轮42处于啮合连接。在第一正齿轮42的背离中心支承件22的侧部上安装有套筒形的第一输出元件44。套筒形的第一输出元件44在其内侧上具有内齿45，该内齿45与内杆12上的外齿16接合。外齿16具有比内齿45更大的轴向长度，从而提供与内杆12相对于第一齿轮箱40的轴向可移位性相伴的抗扭连接。

为了内杆12的轴向移位，移位装置60布置在套筒状的壳体肩部27上，该壳体肩部27跟随第一侧盖25并且固定在其上。所述移位装置具有固定元件62，其牢固地安装在壳体肩部27的外侧上。另外，提供了套筒形滑架64，其经由旋转轴承66以轴向固定但能够旋转的方式连接到内杆12。经由未被描绘的举升缸，可相对于固定元件62并因此相对于齿轮箱壳体20相对轴向地调整滑架64且因此轴向地调整内杆12，在此情况下，杆形线性引导件68被布置为防扭曲保护件。

此外，内杆12可具有管形设计，其中经由内杆12的后端处的公知的旋转馈通件，可将流体，特别是混凝土浆供应到钻进工具侧。

在中心支承件22的相对侧上，布置有用于驱动未被描绘的外管的第二齿轮箱50。为此，具有第二驱动轴58的未被描绘的第二旋转驱动器被布置在基板26上。第二驱动轴58穿过第二入口开口36突出到齿轮箱壳体20中。经由第二驱动轴58上的第二小齿轮59，转矩可被传递到第二齿轮箱50的第二正齿轮52。在第二正齿轮52的背离中心支承件22的侧部上安装有套筒形的第二输出元件54，为了安装双钻杆的外管，万向节连接元件(Cardanicconnecting element)56经由转移环(transfer ring)55以抗扭方式安装在该第二输出元件54上。

内杆12突出穿过第二输出元件54。壳体通道上的相应环形间隙由适当的环密封件密封，以便以油密方式封闭齿轮箱壳体20。

通过本发明，两个彼此分开的齿轮箱40,50被布置在一个齿轮箱壳体20中并且以油密方式由该齿轮箱壳体20包封。因此，实现了总体上紧凑的旋转驱动布置10。

Claims (12)

1.一种用于钻杆的旋转驱动布置，所述钻杆具有外管和至少在所述外管内的区段中延伸的内杆，特别地用于双头钻进和/或覆盖层钻进，所述旋转驱动布置具有：

- 用于以旋转方式驱动所述内杆的第一齿轮箱，以及

- 用于以旋转方式驱动所述外管的第二齿轮箱，

其中所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱彼此独立，

其中，

- 所述第一齿轮箱和所述第二齿轮箱被支承在共同的齿轮箱壳体中并且由所述齿轮箱壳体包围。

2.根据权利要求1所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

所述齿轮箱壳体具有中心支承件，所述中心支承件大致垂直于所述钻进轴线延伸并将所述齿轮箱壳体分成背离钻进工具侧的第一齿轮箱隔室和面向所述钻进工具侧的第二齿轮箱隔室。

3.根据权利要求2所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

所述中心支承件具有用于所述内杆的通道。

4.根据权利要求2所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

用于驱动所述内杆的所述第一齿轮箱被布置在所述第一齿轮箱隔室中，并且用于驱动所述外管的所述第二齿轮箱被布置在所述第二齿轮箱隔室中。

5.根据权利要求1所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

所述齿轮箱壳体具有至少一个第一入口开口，所述至少一个第一入口开口用于至少一个第一旋转驱动器的至少一个第一驱动轴；以及至少一个第二入口开口，所述至少一个第二入口开口用于至少一个第二旋转驱动器的至少一个第二驱动轴。

6.根据权利要求5所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

所述至少一个第一入口开口位于所述中心支承件的一侧上，并且

所述至少一个第二入口开口被设计在所述齿轮箱壳体中的中心支承件的相对侧上。

7.根据权利要求1所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

所述第一齿轮箱具有第一正齿轮且/或所述第二齿轮箱具有第二正齿轮，所述第一正齿轮和所述第二正齿轮各自被以能够旋转的方式支承在所述齿轮箱壳体中。

8.根据权利要求7所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

在所述第一正齿轮上布置有用于驱动所述内杆的第一输出元件，所述第一输出元件以抗扭但能够轴向地移位的方式连接到所述内杆。

9.根据权利要求7所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

在所述第二正齿轮上安装有用于驱动所述外管的第二输出元件，所述外管能够以抗扭方式安装在所述第二输出元件上。

10.根据权利要求5所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

所述齿轮箱壳体被布置在基板上，所述旋转驱动器也被布置在所述基板上。

11.根据权利要求1所述的旋转驱动布置，

其特征在于，

在所述齿轮箱壳体的外侧上布置有移位装置，所述移位装置以在轴向上固定但能够旋转的方式连接到所述内杆以用于所述内杆相对于所述齿轮箱壳体的轴向移位。

12.一种具有井架或钻架的钻进设备，钻进驱动滑架沿所述井架或钻架被以能够移位的方式支承，

其特征在于，

在所述钻进驱动滑架上布置有根据权利要求1的旋转驱动布置。

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