專利名稱：滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及鉆井機(jī)械領(lǐng)域的一種滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置。
背景技術(shù)：
[0002]鉆機(jī)是地質(zhì)勘探、地下打井和石油天然氣開(kāi)采等行業(yè)的重要設(shè)備，其主要包括地面旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)設(shè)備、井液循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備、起升系統(tǒng)設(shè)備、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)設(shè)備、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備、控制系統(tǒng)和檢測(cè)顯示儀表、鉆機(jī)底座以及輔助設(shè)備等。目前為止，鉆機(jī)起升系統(tǒng)設(shè)備仍然為絞車驅(qū)動(dòng)天車、游車、鋼絲繩組成的游動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)大鉤、水龍頭等帶動(dòng)鉆桿起下。雖然經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)改進(jìn)，其節(jié)能效果、操作性能已有很大改善，但石油鉆機(jī)的基本原理沒(méi)有根本的變化， 其根本問(wèn)題沒(méi)有解決，尤其是鉆桿提升過(guò)程中，鉆桿的重荷全部依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，勢(shì)必增加電動(dòng)機(jī)峰值功率，而下放鉆桿的過(guò)程中鉆桿的勢(shì)能又得不到有效利用。發(fā)明內(nèi)容[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的提供一種高效節(jié)能、能夠減少電動(dòng)機(jī)峰值功率的滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置。[0004]其技術(shù)方案是包括機(jī)架、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及升降部分，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)和鋼絲繩卷筒；其中機(jī)架上設(shè)有沿其上下運(yùn)動(dòng)的平衡箱，平衡箱同時(shí)與傳動(dòng)系統(tǒng)和升降部分相連；所述的升降部分包括機(jī)架頂部的懸繩輪組、與平衡箱連接的懸掛裝置、懸繩器和懸掛鋼絲繩，其中懸掛鋼絲繩的一端連接懸掛裝置，懸掛鋼絲繩的另一端繞過(guò)懸繩輪組與懸繩器連接；所述的傳動(dòng)系統(tǒng)包括安裝在機(jī)架上部的定滑輪和上定滑輪組、安裝在機(jī)架下部的下定滑輪組、安裝在平衡箱上的上動(dòng)滑輪組和下動(dòng)滑輪組、以及傳動(dòng)鋼絲繩，其中傳動(dòng)鋼絲繩纏繞在鋼絲繩卷筒上，傳動(dòng)鋼絲繩的一端先繞過(guò)定滑輪、再在上動(dòng)滑輪組、上定滑輪組間穿插后緊固在機(jī)架上部，傳動(dòng)鋼絲繩的另一端則在下動(dòng)滑輪組、下定滑輪組間穿插后緊固在機(jī)架下部。使用時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩卷筒正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，即可拉動(dòng)傳動(dòng)鋼絲繩一端或另一端，通過(guò)上、下動(dòng)滑輪組帶動(dòng)平衡箱沿機(jī)架上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而，平衡箱通過(guò)升降部分帶動(dòng)與懸繩器連接的大鉤、水龍頭等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鉆桿的起下。[0005]上述方案還可以進(jìn)一步改進(jìn)為[0006]所述的平衡箱上設(shè)有載荷箱，可以運(yùn)載工具等物品以及人員等。[0007]所述的升降部分還包括機(jī)架頂部的調(diào)整繩輪組，且所述的懸掛鋼絲繩的一端連接懸掛裝置，另一端依次繞過(guò)懸繩輪組、調(diào)整繩輪組與懸繩器連接。調(diào)整繩輪組用以調(diào)整懸掛鋼絲繩在機(jī)架中的位置。[0008]所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括與電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪連接的減速機(jī)，所述皮帶輪上連接剎車裝置，所述的減速機(jī)、鋼絲繩卷筒以及剎車裝置同軸連接。[0009]所述的機(jī)架主體分為內(nèi)部的主框架和外圍的支撐架兩部分，所述的平衡箱安裝在主框架內(nèi)部，且可以通過(guò)導(dǎo)向裝置沿機(jī)架的主框架上下運(yùn)動(dòng)。[0010]本發(fā)明基于滑輪傳動(dòng)原理，并通過(guò)平衡箱部分平衡大鉤載荷以降低最大驅(qū)動(dòng)力的起升系統(tǒng)設(shè)備，具有以下優(yōu)點(diǎn)[0011]I、節(jié)能、可降低最大功率。采用動(dòng)滑輪傳動(dòng)原理以及平衡方式，有效減小最大驅(qū)動(dòng)功率，理論上，在同等鉤載、同等起下速度的情況下，與現(xiàn)有鉆機(jī)相比，可使最大功率減少 50%,具有削峰效果，具有明顯的節(jié)能效果。[0012]2、減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。平衡箱具有電梯式載荷箱的作用，方便操作人員在鉆機(jī)井架上的上下，以及工具等物品的搬運(yùn)。


[0013]圖I是本發(fā)明的起升系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖3是圖2的左視圖(去除電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng));[0016]圖4是滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)的連接示意圖；[0017]圖5是升降部分的連接示意圖；[0018]圖中，I是機(jī)架部分，2是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，3是下定滑輪組，4是平衡箱，5是下動(dòng)滑輪組， 6是上動(dòng)滑輪組，7是懸掛裝置，8是主框架，9是支撐架，10是傳動(dòng)鋼絲繩，11是二層臺(tái)，12 是懸掛鋼絲繩，13是懸繩器，14是上定滑輪組，15是定滑輪，16是懸繩輪組，17是調(diào)整繩輪組，18是頂臺(tái)，19是機(jī)架底座，20是電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)，21是皮帶傳動(dòng)部分，22是左支架，23 是測(cè)速裝置，24為鋼絲繩卷筒，25為中間支架，26是減速機(jī)，27是剎車裝置。
具體實(shí)施方式
[0019]參照?qǐng)D1-3，一種滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置，主要由機(jī)架部分I、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2、 升降部分、平衡箱4、滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)等組成，具體結(jié)構(gòu)如下[0020]I、機(jī)架部分I為框架結(jié)構(gòu)，主要由型鋼焊接及組裝而成。機(jī)架主體分為主框架8 和支撐架9兩部分，主框架用作滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝、導(dǎo)向，并與支撐架構(gòu)成機(jī)架的主體， 共同承擔(dān)鉆機(jī)載荷。主體的外圍結(jié)構(gòu)分別設(shè)有與傳統(tǒng)鉆機(jī)相似的一層臺(tái)、二層臺(tái)11、頂臺(tái) 18以及爬梯等。一層臺(tái)用于安裝鉆機(jī)輔助設(shè)備、工具房等，以及人員操作，其下安裝防噴器等井口設(shè)備；二層臺(tái)11用于操作人員操作；頂臺(tái)18用于安裝、調(diào)整、維修定滑輪。[0021]2、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2安裝在機(jī)架底座19上，該部分主要由電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)20、皮帶傳動(dòng)部分21、減速機(jī)26、鋼絲繩卷筒24、剎車裝置27以及支架22、25等組成。剎車裝置27 采用鼓式剎車，剎車鼓安裝在減速機(jī)26的皮帶輪上，且剎車裝置27與減速機(jī)26、鋼絲繩卷筒24、以及支架22、25同軸。電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)20可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、頻繁換向、且轉(zhuǎn)速可調(diào)，測(cè)速裝置23可以檢測(cè)滾筒鋼絲繩的收放速度。[0022]3、升降部分主要由懸掛裝置7、懸繩輪組16、調(diào)整繩輪組17、懸掛鋼絲繩12、懸繩器13等組成。懸掛裝置7安裝在平衡箱4上，懸掛鋼絲繩12的一端掛在懸掛裝置7上’另一端繞過(guò)懸繩輪組16、調(diào)整繩輪組17后，連接在懸繩器上13。調(diào)整繩輪組17用以調(diào)整懸掛鋼絲繩在機(jī)架中的位置，也可以省去。懸繩13器與大鉤、水龍頭等連接。[0023]4、平衡箱4主要包括平衡箱箱體、導(dǎo)向裝置、平衡塊、載荷箱等。平衡箱安裝在機(jī)架部分的主框架8內(nèi)部，可沿機(jī)架的主框架8上下運(yùn)動(dòng)。載荷箱可以運(yùn)載工具等物品以及人員等，載荷箱設(shè)有可供物品或人員進(jìn)出的門(mén)。平衡塊用于平衡大鉤載荷以降低最大驅(qū)動(dòng)4力，設(shè)計(jì)為可移動(dòng)的一組重塊，可以根據(jù)大鉤載荷進(jìn)行調(diào)整。[0024]5、滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)鋼絲繩10、定滑輪15、上定滑輪組14、上動(dòng)滑輪組6、 下定滑輪組3、下動(dòng)滑輪組5等組成。傳動(dòng)鋼絲繩10纏繞在鋼絲繩卷筒24上，其一端先繞過(guò)定滑輪15、再在上動(dòng)滑輪組6、上定滑輪組14間穿插后緊固在機(jī)架上部，傳動(dòng)鋼絲繩的另一端則在下動(dòng)滑輪組5、下定滑輪組3間穿插后緊固在機(jī)架下部；上定滑輪組14、下定滑輪組3分別安裝在機(jī)架的上、下部，上、下動(dòng)滑輪組6、5分別安裝在平衡箱4箱體的上、下部， 隨平衡箱4 一起運(yùn)動(dòng)，定滑輪15固定安裝在機(jī)架部分8的頂部。具體工作原理見(jiàn)圖4，當(dāng)鋼絲繩卷筒24正向轉(zhuǎn)動(dòng)(順時(shí)針旋轉(zhuǎn))時(shí)，傳動(dòng)鋼絲繩10拉動(dòng)下動(dòng)滑輪組5、下定滑輪組3 ; 當(dāng)鋼絲繩卷筒24反向轉(zhuǎn)動(dòng)(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))時(shí)，其傳動(dòng)鋼絲繩10通過(guò)定滑輪15后拉動(dòng)上動(dòng)滑輪組6、上定滑輪組14 ；由于上、下動(dòng)滑輪組6、5均安裝在平衡箱4上，因此上動(dòng)滑輪組6、 下動(dòng)滑輪組5同步運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)鋼絲繩10 —端拉緊時(shí)，另一端同步放開(kāi)，進(jìn)而帶動(dòng)平衡箱4上下運(yùn)動(dòng)。由于平衡箱4與升降部分連接，因此平衡箱4的上下運(yùn)動(dòng)，就可以帶動(dòng)升降部分的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鉆桿的起下。
權(quán)利要求1.ー種滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置，包括機(jī)架、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及升降部分，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)和鋼絲繩卷筒；其特征在于機(jī)架上設(shè)有沿其上下運(yùn)動(dòng)的平衡箱，平衡箱同時(shí)與傳動(dòng)系統(tǒng)和升降部分相連；所述的升降部分包括機(jī)架頂部的懸繩輪組、與平衡箱連接的懸掛裝置、懸繩器和懸掛鋼絲繩，其中懸掛鋼絲繩的一端連接懸掛裝置，懸掛鋼絲繩的另一端繞過(guò)懸繩輪組與懸繩器連接；所述的傳動(dòng)系統(tǒng)包括安裝在機(jī)架上部的定滑輪和上定滑輪組、安裝在機(jī)架下部的下定滑輪組、安裝在平衡箱上的上動(dòng)滑輪組和下動(dòng)滑輪組、以及傳動(dòng)鋼絲繩，其中傳動(dòng)鋼絲繩纏繞在鋼絲繩卷筒上，傳動(dòng)鋼絲繩的一端先繞過(guò)定滑輪、再在上動(dòng)滑輪組、上定滑輪組間穿插后緊固在機(jī)架上部，傳動(dòng)鋼絲繩的另一端則在下動(dòng)滑輪組、下定滑輪組間穿插后緊固在機(jī)架下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括設(shè)置在電動(dòng)機(jī)與鋼絲繩卷筒之間的減速機(jī)和剎車裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)2所述的滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置，其特征是所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪和皮帶與減速機(jī)聯(lián)動(dòng)，剎車裝置設(shè)在減速機(jī)的皮帶輪軸上，并且減速機(jī)與鋼絲繩卷筒、剎車裝置同軸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I或2、3所述的滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置，其特征是所述的平衡箱上設(shè)有載荷箱；所述的升降部分懸繩輪組中還包括調(diào)整繩輪組；所述的機(jī)架主體包括底座、主框架和外圍的支撐架，所述的平衡箱安裝在主框架內(nèi)部，且平衡箱可在主框架內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)4所述的滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置，其特征是平衡箱及主框架內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油開(kāi)發(fā)設(shè)備，具體涉及鉆井機(jī)械領(lǐng)域的一種滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置。本實(shí)用新型中的滑輪傳動(dòng)平衡式鉆機(jī)起升裝置基于滑輪傳動(dòng)原理，并通過(guò)平衡箱平衡大鉤載荷能夠降低最大驅(qū)動(dòng)力，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、節(jié)能、可降低最大功率。采用動(dòng)滑輪傳動(dòng)原理以及平衡方式，有效減小最大驅(qū)動(dòng)功率，理論上，在同等鉤載、同等起下速度的情況下，與現(xiàn)有鉆機(jī)相比，可使最大功率減少50%，具有削峰效果，具有明顯的節(jié)能效果。2、減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。平衡箱具有電梯式載荷箱的作用，方便操作人員在鉆機(jī)井架上的上下，以及工具等物品的搬運(yùn)。
文檔編號(hào)B66C25/00GK202808232SQ20122035294
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者王百海 申請(qǐng)人:勝利油田高原石油裝備有限責(zé)任公司