CN214330551U - 一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，提升箱体结构的顶部对角部位固定安装有吊耳，所述提升箱体结构的顶端和底端分别呈对角布置有用于和顶驱轨道的两个外侧壁相接触导向配合的第一滚轮组件和第二滚轮组件；所述提升箱体结构上安装有用于和两组井架齿条组件相配合的提升动力装置；所述提升动力装置呈成对布置在提升箱体结构的内部，并分别位于井架齿条组件的两侧，以构成齿轮齿条传动配合；所述提升箱体结构的底端固定安装有耳板结构。保证提升箱上的齿轮能够与两个齿条面同时接触，同时避免了齿轮提升箱的悬浮安装方式，有效的防止了齿轮提升箱在运行过程中由于受到额外弯矩而发生卡阻。

Description

一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气开采钻井工具技术领域，特别是涉及一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱。

背景技术

齿轮齿条钻机与常规钻机相比，没有绞车、大钩和钢丝绳游动系统，结构简单，便于安装移运。由于没有游动系统，齿轮提升箱通过顶驱与钻柱直接连接，便于控制钻柱方位，既具有提升能力，又可以顶部主动施压钻进，特别适用于定向井、水平井、侧钻井等特殊钻井，能有效解决用深井钻机钻上部地层效率低、经济性差的问题。

现有的齿轮齿条钻机的齿条安装在井架的内侧壁上，与齿条相配套的齿轮提升箱为悬臂结构，因此工作过程中施压能力有限。此外，现有的齿轮齿条钻机上的齿轮提升箱与齿条采用单侧啮合传动，齿轮提升箱与齿条重心不在同一平面内，啮合过程中，受力不均匀，容易产生不平衡力矩，进而产生额外弯矩，使得齿轮提升箱在与齿条啮合时产生偏转，这就导致齿轮提升箱运行不流畅，容易发生卡阻，从而降低钻井效率。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型的目的是提供一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，此齿轮提升箱采用八马达、八减速器双侧均衡布置方式，进而保证提升箱上的齿轮能够与两个齿条面同时接触，同时避免了齿轮提升箱的悬浮安装方式，使得齿轮提升箱与齿条重心在同一平面内，最终保证了啮合传动精度，有效的防止了齿轮提升箱在运行过程中由于受到额外弯矩而发生卡阻。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，它包括提升箱体结构，所述提升箱体结构的顶部对角部位固定安装有吊耳，所述提升箱体结构的顶端和底端分别呈对角布置有用于和顶驱轨道的两个外侧壁相接触导向配合的第一滚轮组件和第二滚轮组件；所述提升箱体结构上安装有用于和两组井架齿条组件相配合的提升动力装置；所述提升动力装置呈成对布置在提升箱体结构的内部，并分别位于井架齿条组件的两侧，以构成齿轮齿条传动配合；所述提升箱体结构的底端固定安装有耳板结构。

所述提升箱体结构包括顶板和底板，所述顶板和底板之间通过第一侧板、第二侧板和连接板组装焊接成箱体框架结构；所述第一侧板和第二侧板上分别对称加工有用于和提升动力装置相配合的轴孔，在轴孔的外围加工有均布的法兰螺纹孔，所述连接板的中心部位加工有大矩形孔，所述大矩形孔的两侧对称加工有小矩形孔；所述连接板通过对称焊接在顶板和底板之间，相邻的两块连接板之间焊接有立板，所述连接板的大矩形孔和小矩形孔的顶端及底端均焊接有挡板，所述连接板与第一侧板、连接板与第二侧板之间分别对称焊接有筋板；连接板、第一侧板与顶板之间；连接板、第二侧板与底板之间对称焊接横围板与立围板用以加固。

所述顶板和底板上对应加工有用于与第一滚轮组件和第二滚轮组件相配合的螺纹孔组，所述底板加工有对称布置的矩形孔，所述矩形孔与耳板结构相配合；所述顶板和底板的两外侧分别加工有用于和顶驱轨道相配合的轨道缺口。

所述第一滚轮组件和第二滚轮组件采用相同的结构，所述第二滚轮组件包括滚轮底板，所述滚轮底板通过底板螺栓固定安装在提升箱体结构的顶板和底板上，所述滚轮底板的顶部中间部位固定有轮轴安装板，所述轮轴安装板上固定安装有轮轴，所述轮轴上通过轴承转动安装有导向滚轮，所述轴承通过锁紧螺母限位安装在轮轴上。

所述耳板结构包括对称布置的外侧长耳板，所述外侧长耳板穿过底板上的矩形孔，所述外侧长耳板之间设置有对称布置的内侧短耳板，所述内侧短耳板之间设置有中部加强板，所述外侧长耳板和内侧短耳板上加工有吊装孔，所述吊装孔的外围焊接固定有加强环，所述外侧长耳板和底板之间固定有加强筋板。

所述提升动力装置包括相同结构的第一齿轮动力装置、第二齿轮动力装置、第三齿轮动力装置和第四齿轮动力装置，所述第一齿轮动力装置和第二齿轮动力装置安装在提升箱体结构的第二侧板上，所述第三齿轮动力装置和第四齿轮动力装置安装在提升箱体结构的第一侧板上；所述第一齿轮动力装置、第二齿轮动力装置、第三齿轮动力装置和第四齿轮动力装置沿着井架齿条组件的高度方向呈等间距交错布置。

所述第四齿轮动力装置包括液压马达，所述液压马达的输出轴与减速器的输入轴相连，所述减速器的输出轴安装有齿轮，所述齿轮与井架齿条组件啮合传动，所述减速器通过法兰盘固定在提升箱体结构的法兰螺纹孔所在位置；所述液压马达与用于提供液压动力的同步液压系统相连。

所述井架齿条组件包括反向对称布置的第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条之间通过连接杆固定相连；所述第一齿条和第二齿条分别与提升动力装置的齿轮动力装置啮合传动。

本实用新型有如下有益效果：

1、通过采用本实用新型的齿轮齿条钻机提升箱，其结构简单，尺寸紧凑，实用性好。通过第一滚轮组件和第二滚轮组件的校直作用及双齿轮齿条的啮合传动，使得齿轮提升箱稳定地夹在齿条之间，确保齿轮提升箱与齿条重心在同一平面内，保证了啮合效率。

2、本实用新型中通过采用多个齿轮动力装置交错布置、同步驱动，有效地提高了驱动力，并且保证了驱动力的稳定性。

3、通过采用上述结构的齿轮齿条钻机提升箱，避免了由于不平衡力矩产生额外弯矩导致的卡阻现象，使齿轮提升箱运行流畅，继而提高了钻井效率，降低了钻井成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的第一视角三维图。

图2为本实用新型的第二视角三维图。

图3为本实用新型的箱体第一视角三维图。

图4为本实用新型的箱体第二视角三维图。

图5为本实用新型的箱体底板结构示意图。

图6为本实用新型的外侧长耳板结构示意图。

图7为本实用新型安装在井架上的俯视图。

图8为本实用新型的齿轮与井架上齿条相啮合的局部放大视图。

图中：提升箱体结构1、第一滚轮组件2、第二滚轮组件3、第一齿轮动力装置4、第二齿轮动力装置5、第三齿轮动力装置6、第四齿轮动力装置7、吊耳8、耳板结构9、顶驱轨道10、井架齿条组件11；

顶板101、底板102、第一侧板103、第二侧板104和连接板105、立板106、挡板107、筋板108、横围板109、立围板110、轴孔111、法兰螺纹孔112、螺纹孔组113；

滚轮底板301、底板螺栓302、锁紧螺母303、轮轴304、导向滚轮305、轮轴安装板306；

加强筋板901、加强环902、外侧长耳板903、内侧短耳板904、中部加强板905；

第一齿条1101、连接杆1102、第二齿条1103。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

实例1：

参见图1-8，一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，它包括提升箱体结构1，所述提升箱体结构1的顶部对角部位固定安装有吊耳8，所述提升箱体结构1的顶端和底端分别呈对角布置有用于和顶驱轨道10的两个外侧壁相接触导向配合的第一滚轮组件2和第二滚轮组件3；所述提升箱体结构1上安装有用于和两组井架齿条组件11相配合的提升动力装置；所述提升动力装置呈成对布置在提升箱体结构1的内部，并分别位于井架齿条组件11的两侧，以构成齿轮齿条传动配合；所述提升箱体结构1的底端固定安装有耳板结构9。通过采用上述结构的齿轮齿条钻机提升箱，能够实现提升箱体结构1的稳定升降，工作过程中，通过第一滚轮组件2和第二滚轮组件3对齿轮提升箱进行限位及校直，通过采用双层对称布置的齿轮齿条啮合传动方式，保证了啮合效率，避免了由于不平衡力矩产生额外弯矩导致的卡阻现象，使齿轮提升箱运行流畅，继而提高了钻井效率，降低了钻井成本。

进一步的，所述提升箱体结构1包括顶板101和底板102，所述顶板101和底板102之间通过第一侧板103、第二侧板104和连接板105组装焊接成箱体框架结构；所述第一侧板103和第二侧板104上分别对称加工有用于和提升动力装置相配合的轴孔111，在轴孔111的外围加工有均布的法兰螺纹孔112，所述连接板105的中心部位加工有大矩形孔，所述大矩形孔的两侧对称加工有小矩形孔；所述连接板105通过对称焊接在顶板101和底板102之间，相邻的两块连接板105之间焊接有立板106，所述连接板105的大矩形孔和小矩形孔的顶端及底端均焊接有挡板107，所述连接板105与第一侧板103、连接板105与第二侧板104之间分别对称焊接有筋板108；连接板105、第一侧板103与顶板101之间；连接板105、第二侧板104与底板102之间对称焊接横围板109与立围板110用以加固。通过采用上述结构的提升箱体结构1其采用箱型焊接结构，在简化了其结构的同时，增强了其结构强度。

通过上述的大矩形孔两侧加工有四个小矩形通孔，能减轻箱体重量，且方便箱体内部管路走线。

进一步的，所述顶板101和底板102上对应加工有用于与第一滚轮组件2和第二滚轮组件3相配合的螺纹孔组113，所述底板102加工有对称布置的矩形孔114，所述矩形孔114与耳板结构9相配合；所述顶板101和底板102的两外侧分别加工有用于和顶驱轨道10相配合的轨道缺口。通过上述的顶板和底板的结构形式，能够用于和顶驱轨道10相配合，进而保证升降过程中的稳定性。

进一步的，所述第一滚轮组件2和第二滚轮组件3采用相同的结构，所述第二滚轮组件3包括滚轮底板301，所述滚轮底板301通过底板螺栓302固定安装在提升箱体结构1的顶板101和底板102上，所述滚轮底板301的顶部中间部位固定有轮轴安装板306，所述轮轴安装板306上固定安装有轮轴304，所述轮轴304上通过轴承转动安装有导向滚轮305，所述轴承通过锁紧螺母303限位安装在轮轴304上。通过上述的滚轮组件，只要起到滚动导向的目的，进而保证了提升箱体结构1能够稳定的实现升降。

进一步的，所述耳板结构9包括对称布置的外侧长耳板903，所述外侧长耳板903穿过底板102上的矩形孔114，所述外侧长耳板903之间设置有对称布置的内侧短耳板904，所述内侧短耳板904之间设置有中部加强板905，所述外侧长耳板903和内侧短耳板904上加工有吊装孔，所述吊装孔的外围焊接固定有加强环902，所述外侧长耳板903和底板102之间固定有加强筋板901。通过上述的耳板结构9能够用于连接钻井设备，保证了其结构强度。

进一步的，所述提升动力装置包括相同结构的第一齿轮动力装置4、第二齿轮动力装置5、第三齿轮动力装置6和第四齿轮动力装置7，所述第一齿轮动力装置4和第二齿轮动力装置5安装在提升箱体结构1的第二侧板104上，所述第三齿轮动力装置6和第四齿轮动力装置7安装在提升箱体结构1的第一侧板103上；所述第一齿轮动力装置4、第二齿轮动力装置5、第三齿轮动力装置6和第四齿轮动力装置7沿着井架齿条组件11的高度方向呈等间距交错布置。通过上述的提升动力装置能够用于实现升降动作，而且采用交错的布置方式，避免了由于不平衡力矩产生额外弯矩导致的卡阻现象，使齿轮提升箱运行流畅。

进一步的，所述第四齿轮动力装置7包括液压马达701，所述液压马达701的输出轴与减速器702的输入轴相连，所述减速器702的输出轴安装有齿轮704，所述齿轮704与井架齿条组件11啮合传动，所述减速器702通过法兰盘固定在提升箱体结构1的法兰螺纹孔112所在位置；所述液压马达701与用于提供液压动力的同步液压系统相连。通过上述的齿轮动力装置，能够实现齿轮齿条的啮合传动，工作过程中，通过液压马达701驱动减速器702，通过减速器702驱动齿轮704，进而通过齿轮704与齿条之间的啮合来实现升降动作。

进一步的，所述井架齿条组件11包括反向对称布置的第一齿条1101和第二齿条1103，所述第一齿条1101和第二齿条1103之间通过连接杆1102固定相连；所述第一齿条1101和第二齿条1103分别与提升动力装置的齿轮动力装置啮合传动。通过上述的井架齿条组件11增强了其结构的稳定性，同时保证了啮合的可靠性，使其受力均匀。

实施例2：

一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱的操作控制方法，包括以下步骤：

步骤一：将八组第一齿轮动力装置4、第二齿轮动力装置5、第三齿轮动力装置6和第四齿轮动力装置7按照对称交错的布置方式均衡的固定安装在提升箱体结构1上；

步骤二：将整个提升箱体结构1配合安装在井架齿条组件11上，并使得第一滚轮组件2和第二滚轮组件3与顶驱轨道10的外侧壁接触导向配合，进行限位及校直；

步骤三：工作时，启动同步液压系统，控制齿轮动力装置开启，通过液压马达701驱动减速器702，通过减速器702驱动相应的齿轮704，进而通过齿轮704与井架齿条组件11的第一齿条1101和第二齿条1103同步啮合传动；

步骤四：通过两侧分别对称布置的齿轮和齿条之间的啮合传动进而带动整个提升箱体结构1实现升降，保证了啮合效率，从而确保该齿轮齿条钻机提升箱体结构1运行流畅。

Claims (8)

1.一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：包括提升箱体结构（1），所述提升箱体结构（1）的顶部对角部位固定安装有吊耳（8），所述提升箱体结构（1）的顶端和底端分别呈对角布置有用于和顶驱轨道（10）的两个外侧壁相接触导向配合的第一滚轮组件（2）和第二滚轮组件（3）；所述提升箱体结构（1）上安装有用于和两组井架齿条组件（11）相配合的提升动力装置；所述提升动力装置呈成对布置在提升箱体结构（1）的内部，并分别位于井架齿条组件（11）的两侧，以构成齿轮齿条传动配合；所述提升箱体结构（1）的底端固定安装有耳板结构（9）。

2.根据权利要求1所述一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：所述提升箱体结构（1）包括顶板（101）和底板（102），所述顶板（101）和底板（102）之间通过第一侧板（103）、第二侧板（104）和连接板（105）组装焊接成箱体框架结构；所述第一侧板（103）和第二侧板（104）上分别对称加工有用于和提升动力装置相配合的轴孔（111），在轴孔（111）的外围加工有均布的法兰螺纹孔（112），所述连接板（105）的中心部位加工有大矩形孔，所述大矩形孔的两侧对称加工有小矩形孔；所述连接板（105）通过对称焊接在顶板（101）和底板（102）之间，相邻的两块连接板（105）之间焊接有立板（106），所述连接板（105）的大矩形孔和小矩形孔的顶端及底端均焊接有挡板（107），所述连接板（105）与第一侧板（103）、连接板（105）与第二侧板（104）之间分别对称焊接有筋板（108）；连接板（105）、第一侧板（103）与顶板（101）之间；连接板（105）、第二侧板（104）与底板（102）之间对称焊接横围板（109）与立围板（110）用以加固。

3.根据权利要求2所述一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：所述顶板（101）和底板（102）上对应加工有用于与第一滚轮组件（2）和第二滚轮组件（3）相配合的螺纹孔组（113），所述底板（102）加工有对称布置的矩形孔（114），所述矩形孔（114）与耳板结构（9）相配合；所述顶板（101）和底板（102）的两外侧分别加工有用于和顶驱轨道（10）相配合的轨道缺口。

4.根据权利要求1所述一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：所述第一滚轮组件（2）和第二滚轮组件（3）采用相同的结构，所述第二滚轮组件（3）包括滚轮底板（301），所述滚轮底板（301）通过底板螺栓（302）固定安装在提升箱体结构（1）的顶板（101）和底板（102）上，所述滚轮底板（301）的顶部中间部位固定有轮轴安装板（306），所述轮轴安装板（306）上固定安装有轮轴（304），所述轮轴（304）上通过轴承转动安装有导向滚轮（305），所述轴承通过锁紧螺母（303）限位安装在轮轴（304）上。

5.根据权利要求1所述一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：所述耳板结构（9）包括对称布置的外侧长耳板（903），所述外侧长耳板（903）穿过底板（102）上的矩形孔（114），所述外侧长耳板（903）之间设置有对称布置的内侧短耳板（904），所述内侧短耳板（904）之间设置有中部加强板（905），所述外侧长耳板（903）和内侧短耳板（904）上加工有吊装孔，所述吊装孔的外围焊接固定有加强环（902），所述外侧长耳板（903）和底板（102）之间固定有加强筋板（901）。

6.根据权利要求1所述一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：所述提升动力装置包括相同结构的第一齿轮动力装置（4）、第二齿轮动力装置（5）、第三齿轮动力装置（6）和第四齿轮动力装置（7），所述第一齿轮动力装置（4）和第二齿轮动力装置（5）安装在提升箱体结构（1）的第二侧板（104）上，所述第三齿轮动力装置（6）和第四齿轮动力装置（7）安装在提升箱体结构（1）的第一侧板（103）上；所述第一齿轮动力装置（4）、第二齿轮动力装置（5）、第三齿轮动力装置（6）和第四齿轮动力装置（7）沿着井架齿条组件（11）的高度方向呈等间距交错布置。

7.根据权利要求6所述一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：所述第四齿轮动力装置（7）包括液压马达（701），所述液压马达（701）的输出轴与减速器（702）的输入轴相连，所述减速器（702）的输出轴安装有齿轮（704），所述齿轮（704）与井架齿条组件（11）啮合传动，所述减速器（702）通过法兰盘固定在提升箱体结构（1）的法兰螺纹孔（112）所在位置；所述液压马达（701）与用于提供液压动力的同步液压系统相连。

8.根据权利要求1所述一种不产生额外弯矩的齿轮齿条钻机提升箱，其特征在于：所述井架齿条组件（11）包括反向对称布置的第一齿条（1101）和第二齿条（1103），所述第一齿条（1101）和第二齿条（1103）之间通过连接杆（1102）固定相连；所述第一齿条（1101）和第二齿条（1103）分别与提升动力装置的齿轮动力装置啮合传动。

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