CN218624065U - 一种直驱式电动顶驱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直驱式电动顶驱，包括电机总成；所述电机总成的上端固定有提升箱体，所述提升箱体上设置有提升组件；所述电机总成的下端设置有旋转组件，所述旋转组件的输出端设置有背钳；所述旋转组件的外壁还设置有吊环和调节吊环角度的吊环倾斜组件；所述电机总成的外壁固定有滑车；所述提升组件包括两个相对设置且固定于提升箱体上的竖板，两个所述竖板上活动设置有提升架；所述提升架的下侧开设有两个条形槽，所述竖板的上侧端延伸至相应条形槽内，所述提升架上固定有两个连接柱，所述连接柱贯穿条形槽，所述提升箱体上还固定有两个第一电缸，所述连接柱的延伸端与第一电缸的输出端相铰接；本实用新型具有降低生产成本的优点。

Description

一种直驱式电动顶驱

技术领域

本实用新型涉及石油钻井设备技术领域，尤其涉及一种直驱式电动顶驱。

背景技术

顶驱装置是一种新型的石油钻井设备，它给石油行业带来了革命性的变化，钻井效率和钻井能力得到极大的提高。使用顶驱钻井，可以实现立根接入，节省时间。顶驱配备管子处理系统，在上卸扣的过程中，机械化操作，接钻具时间短，同时顶驱上还安装了内防喷器，可以边旋转边循环，安全性得到了极大的提高。顶驱具有较高的自动化程度，在深井、水平井、欠平衡井、大斜度井等高难度的作业中显示出了较高的优越性。经过不断的设计改进，目前顶驱钻井装置已经广泛用于陆地和海洋钻机装备中。

目前的顶驱装置，其驱动方式主要有液压驱动和电动机驱动。液压顶驱受其工作压力、液压油工作温度等因素的限制，可靠性低，输出性能差。传统电驱动顶驱电动机转速都较高，需要减速箱减速增扭，才能满足顶驱钻井作业过程中对钻杆转速和扭矩的需求。蜗轮减速箱的设置带来了很多的问题，使得顶驱的结构复杂，噪声很大，效率降低，润滑系统漏油等。根据调查，超过40%的顶驱故障是由减速箱及其附属设备造成的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直驱式电动顶驱，从而解决上述缺陷。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种直驱式电动顶驱，包括电机总成；

所述电机总成的上端固定有提升箱体，所述提升箱体上设置有提升组件；所述电机总成的下端设置有旋转组件，所述旋转组件的输出端设置有背钳；所述旋转组件的外壁还设置有吊环和调节吊环角度的吊环倾斜组件。

进一步的，所述电机总成的外壁固定有滑车。

进一步的，所述提升组件包括两个相对设置且固定于提升箱体上的竖板，两个所述竖板上活动设置有提升架。

进一步的，所述提升架的下侧开设有两个条形槽，所述竖板的上侧端延伸至相应条形槽内，所述提升架上固定有两个连接柱，所述连接柱贯穿条形槽，所述提升箱体上还固定有两个第一电缸，所述连接柱的延伸端与第一电缸的输出端相铰接；所述竖板上开设有长条槽，所述连接柱贯穿长条槽。

进一步的，所述提升箱体上固定有冲管，所述冲管的外侧连接有鹅颈管，所述冲管的内侧与电机总成连通。

进一步的，所述旋转组件包括设置于电机总成下侧的蜗轮，所述蜗轮下侧端面固定有旋转筒，所述背钳设置于旋转筒的下侧端，所述电机总成下侧还固定有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮相啮合；所述吊环和吊环倾斜组件固定于旋转筒的外壁。

进一步的，所述旋转筒的外壁固定有两个相对设置的固定座，所述吊环的上端悬挂于固定座上。

进一步的，所述吊环倾斜组件包括铰接于旋转筒外壁的连接架，所述连接架的下侧铰接有两个连接杆，所述连接杆的延伸端铰接有连接座，所述连接座套设固定于吊环的中部，所述旋转筒外侧还固定有电机座，所述电机座的下侧铰接有两个第二电缸，所述第二电缸的输出端固定于连接架的内侧面上。

更进一步的，所述背钳与旋转筒之间还固定有内防喷器。

更进一步的，所述电机总成包括电机外壳，所述电机外壳内固定有电机定子，所述电机定子内转动设置有电机转子，所述电机转子内贯穿安装有主轴，所述电机外壳的上下端分别固定有上箱体和下箱体，所述提升箱体固定于上箱体上，所述旋转组件固定于下箱体的下侧；所述主轴上端贯穿上箱体和提升箱体，所述主轴的下端贯穿旋转组件延伸至背钳内。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的一种直驱式电动顶驱通过取消了减速箱，使得整体结构简单，噪声降低，无需润滑系统，从而提高了钻井效率，并节约了生产成本；该电动顶驱减少了顶驱故障，维护保养方便，没有了蜗轮箱总成，结构简单，降低成本，减小噪音，减少减速箱使得不需要润滑系统，其能量损失也减少，提高钻井效率。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型的剖视图；

图4是上箱体与下箱体的连接图；

图5是蜗杆与蜗轮的使用状态图；

图中，1-电机总成、111-电机外壳、112-电机定子、113-电机转子、114-主轴、115-上箱体、116-下箱体、117-承力拉杆、2-提升箱体、3-背钳、4-吊环、5-滑车、6-竖板、7-提升架、8-连接柱、9-第一电缸、10-冲管、11-鹅颈管、12-蜗轮、13-旋转筒、14-驱动电机、15-蜗杆、16-固定座、17-连接架、18-连接杆、19-连接座、20-电机座、21-第二电缸、22-内防喷器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例中，如图1至图5所示，一种直驱式电动顶驱包括电机总成1；所述电机总成1的上端固定有提升箱体2，所述提升箱体2上设置有提升组件；所述电机总成1的下端设置有旋转组件，所述旋转组件的输出端设置有背钳3；所述旋转组件的外壁还设置有吊环4和调节吊环4角度的吊环倾斜组件。

本实施例中，所述提升组件顶部悬挂在外部钻机游车上，底部通过销轴与提升箱体2连接。

所述 提升箱体2安装在电机总成1上端，用于将载荷从下端的电机总成1向上传递到提升组件。

所述电机总成1集成了电机、主轴、轴承等零部件，由电机转子直接驱动主轴转动。

所述背钳3用于夹紧钻柱，使顶驱可以使用足够的扭矩，对钻杆进行上扣或卸扣；所述背钳3采用现有技术，其具体结构在此不再赘述。

本实施例进一步设置为：所述电机总成1的外壁固定有滑车5。

本实施例中，所述滑车5与外部的井架导轨连接，用于将顶驱产生的反扭矩传递到井架；所述滑车采用现有技术，其具体结构在此不再赘述。

本实施例进一步设置为：所述提升组件包括两个相对设置且固定于提升箱体2上的竖板6，两个所述竖板6上活动设置有提升架7。

本实施例进一步设置为：所述提升架7的下侧开设有两个条形槽，所述竖板6的上侧端延伸至相应条形槽内，所述提升架7上固定有两个连接柱8，所述连接柱8贯穿条形槽，所述提升箱体2上还固定有两个第一电缸9，所述连接柱8的延伸端与第一电缸9的输出端相铰接；所述竖板6上开设有长条槽，所述连接柱8贯穿长条槽。

本实施例进一步设置为：所述提升箱体2上固定有冲管10，所述冲管10的外侧连接有鹅颈管11，所述冲管10的内侧与电机总成1连通。

本实施例中，所述冲管10和鹅颈管11安装在提升箱体2的顶部，其主要用于完成钻井泥浆的循环。

本实施例进一步设置为：所述旋转组件包括设置于电机总成1下侧的蜗轮12，所述蜗轮12下侧端面固定有旋转筒13，所述背钳3设置于旋转筒13的下侧端，所述电机总成1下侧还固定有驱动电机14，所述驱动电机14的输出端固定有蜗杆15，所述蜗杆15与蜗轮12相啮合；所述吊环4和吊环倾斜组件固定于旋转筒13的外壁。

本实施例中，所述蜗轮12通过轴承固定于电机总成1的主轴114上。旋转头组件上悬挂有吊环4，其底部使用承力螺母将钻井载荷传递到主轴114上，并向上传递载荷。通过蜗杆15与蜗轮12的使用，使得吊环4、吊环倾斜组件和背钳3可以相对电机总成1进行转动，方便钻杆接续和放置，用于实现驱动旋转筒13的任意方位角度定位，依托蜗轮蜗杆自锁特性实现旋转筒13的锁定，为旋转筒13在背钳3上卸扣操作时提供反扭矩。

本实施例进一步设置为：所述旋转筒13的外壁固定有两个相对设置的固定座16，所述吊环4的上端悬挂于固定座16上。

本实施例进一步设置为：所述吊环倾斜组件包括铰接于旋转筒13外壁的连接架17，所述连接架17的下侧铰接有两个连接杆18，所述连接杆18的延伸端铰接有连接座19，所述连接座19套设固定于吊环4的中部，所述旋转筒13外侧还固定有电机座20，所述电机座20的下侧铰接有两个第二电缸21，所述第二电缸21的输出端固定于连接架17的内侧面上。

本实施例中，所述吊环倾斜组件用于使吊环4实现前倾和后倾，吊环4前倾时使可以将钻柱送入二层台内，后倾时可以使背钳3底部贴近钻台面，方便钻进。

本实施例进一步设置为：所述背钳3与旋转筒13之间还固定有内防喷器22。

本实施例中，所述内防喷器22在发生井喷时具有井控功能，在正常作业接单根时关闭主轴内孔实现泥浆节流，防止泥浆管道里的泥浆外泄。所述内防喷器22采用现有技术，其具体结构在此不再赘述。

本实施例进一步设置为：所述电机总成1包括电机外壳111，所述电机外壳111内固定有电机定子112，所述电机定子112内转动设置有电机转子113，所述电机转子113内贯穿安装有主轴114，所述电机外壳111的上下端分别固定有上箱体115和下箱体116，所述提升箱体2固定于上箱体115上，所述旋转组件固定于下箱体116的下侧；所述主轴114上端贯穿上箱体115和提升箱体2，所述主轴114的下端贯穿旋转组件延伸至背钳3内。所述主轴上还设置有主承力轴承，所述主轴114与电机转子113之间还设置有胀套。所述电机外壳111内还设置有刹车制动机构，其具体结构采用现有技术。

所述上箱体115与下箱体116之间通过四个承力拉杆117进行固定连接。所述承力拉杆117用于承受钻进和起下钻钻具的重量，承受旋转头的上卸扣操作的反扭矩，隔断电机外壳111承受扭力。

主轴114承位于电机下方的设计可实现直接目测观察润滑工况，维护保养性极大提高。两端分布的扶正轴承使主轴114刚性受力跨距更加良好，减小主轴114的扰度。

主承力轴承不承受主电机长期产生的90-120度的热气流烘烤，主受力轴承使用环境更良好，密封件及润滑脂有效延长使用寿命。

刹车制动机构的刹车盘直径更大，只需2个对称布局的制动器可实现大扭矩刹车制动，制动器使用情况可直接目测，并且在电机外壳111的两侧可分别取出维护，更换刹车片。

电机外壳111无需承受上卸扣时产生的较大反扭力，由下箱体115及四根承力拉杆117受力。

在维修时无需拔出整根主轴114，实现中间电机两个方向的机构分别拆装。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种直驱式电动顶驱，包括电机总成（1），其特征在于：

所述电机总成（1）的上端固定有提升箱体（2），所述提升箱体（2）上设置有提升组件；所述电机总成（1）的下端设置有旋转组件，所述旋转组件的输出端设置有背钳（3）；所述旋转组件的外壁还设置有吊环（4）和调节吊环（4）角度的吊环倾斜组件。

2.根据权利要求1所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述电机总成（1）的外壁固定有滑车（5）。

3.根据权利要求1所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述提升组件包括两个相对设置且固定于提升箱体（2）上的竖板（6），两个所述竖板（6）上活动设置有提升架（7）。

4.根据权利要求3所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述提升架（7）的下侧开设有两个条形槽，所述竖板（6）的上侧端延伸至相应条形槽内，所述提升架（7）上固定有两个连接柱（8），所述连接柱（8）贯穿条形槽，所述提升箱体（2）上还固定有两个第一电缸（9），所述连接柱（8）的延伸端与第一电缸（9）的输出端相铰接；所述竖板（6）上开设有长条槽，所述连接柱（8）贯穿长条槽。

5.根据权利要求1所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述提升箱体（2）上固定有冲管（10），所述冲管（10）的外侧连接有鹅颈管（11），所述冲管（10）的内侧与电机总成（1）连通。

6.根据权利要求1所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述旋转组件包括设置于电机总成（1）下侧的蜗轮（12），所述蜗轮（12）下侧端面固定有旋转筒（13），所述背钳（3）设置于旋转筒（13）的下侧端，所述电机总成（1）下侧还固定有驱动电机（14），所述驱动电机（14）的输出端固定有蜗杆（15），所述蜗杆（15）与蜗轮（12）相啮合；所述吊环（4）和吊环倾斜组件固定于旋转筒（13）的外壁。

7.根据权利要求6所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述旋转筒（13）的外壁固定有两个相对设置的固定座（16），所述吊环（4）的上端悬挂于固定座（16）上。

8.根据权利要求7所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述吊环倾斜组件包括铰接于旋转筒（13）外壁的连接架（17），所述连接架（17）的下侧铰接有两个连接杆（18），所述连接杆（18）的延伸端铰接有连接座（19），所述连接座（19）套设固定于吊环（4）的中部，所述旋转筒（13）外侧还固定有电机座（20），所述电机座（20）的下侧铰接有两个第二电缸（21），所述第二电缸（21）的输出端固定于连接架（17）的内侧面上。

9.根据权利要求6所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述背钳（3）与旋转筒（13）之间还固定有内防喷器（22）。

10.根据权利要求1所述的一种直驱式电动顶驱，其特征在于：所述电机总成（1）包括电机外壳（111），所述电机外壳（111）内固定有电机定子（112），所述电机定子（112）内转动设置有电机转子（113），所述电机转子（113）内贯穿安装有主轴（114），所述电机外壳（111）的上下端分别固定有上箱体（115）和下箱体（116），所述提升箱体（2）固定于上箱体（115）上，所述旋转组件固定于下箱体（116）的下侧；所述主轴（114）上端贯穿上箱体（115）和提升箱体（2），所述主轴（114）的下端贯穿旋转组件延伸至背钳（3）内。

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