буровая лебедка

Формула изобретения

БУРОВАЯ ЛЕБЕДКА, содержащая раму, барабан, установленный на подшипниковых опорах, вал барабана, расположенный на подшипниках и соединенный посредством муфт и передач с двигателями, расположенными по разные стороны барабана, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными приводом и муфтой, при этом одна из передач включает в себя установленный на упомянутом валу планетарный редуктор, центральное зубчатое колесо которого расположено между двумя дисками, один из которых соединен со ступицей барабана, а его зубчатое колесо кинематически связано с дополнительной муфтой, причем одна из основных муфт установлена с возможностью фиксации с барабаном, а другая кинематически связана с водилом планетарного редуктора и установлена с возможностью фиксации с рамой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к грузоподъемным механизмам, преимущественно к буровым лебедкам, и может быть использовано в буровых установках для бурения на нефть и газ.

Известная буровая лебедка с приводом, содержащая подъемный вал с барабаном, соосно с подъемным валом установленный электродинамический тормоз, цепную коробку передач, содержащую ведущий и ведомый валы, причем ведомый вал посредством цепных передач "быстрой" и "тихой" скоростей и муфт соединен с подъемным валом.

К недостаткам лебедки можно отнести наличие цепной коробки передач, цепных передач "быстрой" и "тихой" скоростей и, как следствие, снижение КПД, наличие вспомогательного электродинамического тормоза, пневматических муфт "быстрой" и "тихой" скоростей, что значительно усложняет конструкцию лебедки, ее управление.

Известна буровая лебедка, содержащая барабан с встроенным в один из дисков планетарным редуктором и переключающим устройством в виде ленточного тормоза.

В данной лебедке к недостаткам можно отнести следующее:

Передача крутящего момента от привода реализуется только через планетарный редуктор, т. е. он находится постоянно в работе, что требует при его проектировании и расчете закладывать в конструкцию большее количество металла для получения соответствующих коэффициентов запаса прочности, определяющих надежность и работоспособность;

исключена работа лебедки напрямую, минуя планетарный редуктор, т.е. привод - вал - барабан.

Известна также буровая лебедка, принятая в качестве прототипа и содержащая вал с барабаном, который посредством соединительных муфт может быть соединен напрямую с основными двигателями, установленными соосно с валом и расположенными по разные стороны барабана. Для увеличения тягового усилия на барабане с соответствующим снижением скорости подъема возможна работа через цепные передачи, которые посредством промежуточных и трансмиссионных валов и муфт передают момент от электродвигателей на подъемный вал.

Кроме того, имеется вспомогательный привод, выполняющий функцию регулятора подачи долота на забой скважины, который подсоединяется с помощью цепи к одному из трансмиссионных валов лебедки и передает вращение с малой скоростью барабану.

Недостатками этой лебедки являются наличие цепных передач, трансмиссионных и промежуточных валов. Наличие цепных передач является причиной возникновения изгибающих моментов на валах. Это приводит к увеличению металлоемкости и габаритов, усложнению монтажа и транспортировки, снижению КПД.

Цель изобретения - упрощение кинематической схемы и конструкции, повышение надежности и КПД, снижение металлоемкости, улучшение транспортабельности и монтажеспособности, а также расширение функциональных возможностей лебедки.

Указанная цель достигается за счет того, что в буровой лебедке, содержащей раму, барабан, сквозь который пропущен вал на подшипниках, соединенный посредством муфт и передач с основными двигателями, расположенными по разные стороны барабана, одна из передач выполнена в виде планетарного редуктора, установленного на валу соосно с барабаном, соединительная муфта водила выполнена с фиксацией на раму, соединительная муфта вала выполнена с фиксацией на барабан.

Центральное колесо планетарного редуктора установлено между двумя дисками, один из дисков соединен со ступицей барабана, внешняя поверхность центрального колеса планетарного редуктора использована как зубчатое колесо с внешним зацеплением, которое соединяется через зубчатую муфту-шестерню с вспомогательным приводом, обеспечивая кинематическую связь вспомогательный привод - барабан, минуя вал.

С целью расширения функциональных возможностей лебедки во время ее работы, заключающейся в поочередной или совместной передаче крутящего момента на барабан от основных двигателей через муфты и редуктор или от двигателя вспомогательного привода непосредственно на барабан, предусмотрено разъединение барабана и вала между собой. При этом возможна одновременная работа основных и вспомогательного двигателей, из которых вспомогательный передает крутящий момент на барабан лебедки, минуя вал, а основные - на вал лебедки, с которого его снимают на ротор или какой-либо другой механизм буровой установки. При этом работа на ротор или другой механизм возможна любым из основных двигателей: правым или левым, или двумя вместе.

Для снятия крутящего момента с вала лебедки на нем устанавливается звездочка, через которую с помощью цепной передачи передается крутящий момент на ротор.

Для передачи крутящего момента на барабан пpедусмотрено зубчатое колесо с внешним зацеплением, например совместное с центральным колесом планетарного редуктора или установленное на диске барабана и соединенное непосредственно с барабаном, минуя вал.

К существенным отличиям заявляемого решения относится соединение барабана лебедки с зубчатым колесом с внешним зацеплением, которое через муфту-шестерню соединено с вспомогательным приводом, что дает возможность работы лебедки одновременно от основных электродвигателей и вспомогательного привода независимо друг от друга: от вспомогательного привода (который передает крутящий момент на барабан, минуя вал) и основных двигателей в любой комбинации (которые передают крутящий момент на вал, а с него на ротор).

Это необходимо при различных технологических операциях, например при роторном бурении, когда с помощью вспомогательного привода осуществляется подача бурового инструмента на забой, а от основных двигателей (или двигателя) вращается ротор, при ликвидации аварий и др.

На фиг.1 изображена схема лебедки; на фиг.2 - вариант установки зубчатого колеса с внешним зацеплением; на фиг.3 - вариант установки звездочки с цепной передачей на ротор.

Буровая лебедка содержит раму 1, барабан 2, сквозь который пропущен вал 3 на подшипниках 4, 5. Посредством муфт 6, 7 вал 3 соединен с основными двигателями 8, 9.

Соосно с барабаном 2 установлен планетарный редуктор 10, на валу 3 установлена ведущая шестерня 11 планетарного редуктора 10. Между дисками 12, 13 установлено центральное колесо 14 планетарного редуктора 10. Центральное колесо 14 имеет внутреннее зацепление 15. Диск 12 планетарного редуктор 10 соединен со ступицей 16 барабана 2. Барабан 2 и диски 12, 13 планетарного редуктора 10 как одно целое установлены на опорные подшипники 17, 18, при этом опорный подшипник 17 находится в стойке 19 рамы 1, а опорный подшипник 18 - в стойке 20. Соединение барабана 2 с валом 3 осуществляется: напрямую - включением соединительной муфты вала 21, а через планетарный редуктор 10 - включением соединительной муфты водила 22.

Внутреннее зацепление 15 центрального зубчатого колеса 14 находится в зацеплении с сателлитами 23, внешняя поверхность центрального зубчатого колеса 14 использована для установки зубчатого колеса 24 с внешним зацеплением, которое соединяется через зубчатую муфту-шестерню 25 с вспомогательным приводом 26, обеспечивая кинематическую связь вспомогательного привода 26 с барабаном 2, минуя вал 3.

Возможна установка (фиг.2) зубчатого колеса 24 с внешним зацеплением, например, на диске 27 барабана 2 (или другой детали, непосредственно связанной с барабаном 2) с установкой в этом месте и вспомогательного привода 26 с обеспечением кинематической связи вспомогательный привод 26 - барабан 2.

При необходимости привода ротора от основных двигателей 8, 9 лебедки возможна установка (фиг.3) на валу 3 соединительной муфты 28 и ведущей звездочки 29, что позволяет осуществить через цепную передачу 30 привод ротора с одновременной работой вспомогательного привода 26 на барабан 2.

Привод ротора от основных двигателей 8, 9 осуществляется посредством включения муфт 6, 7, соединяющих основные двигатели 8, 9 с валом 3, соединительная муфта вала 21 и соединительная муфта водила 22 должны быть отключены, соединительная муфта 28 включена. Крутящий момент через ведущую звездочку 29 и цепную передачу 30 будет передаваться на ротор. Вспомогательный привод 26 в этом случае может быть включен или отключен посредством муфты-шестерни 25 в зависимости от проводимых работ по бурению скважины.

В лебедке предусмотрены три передачи вращения на барабан.

Первая - при работе напрямую крутящий момент передается от одного или двух двигателей 8, 9 через вал 3, проходящий через барабан 2, и соединительную муфту вала 21 во включенном положении с фиксацией на барабан 2.

Вторая - при работе через планетарный редуктор 10 крутящий момент передается от одного или двух двигателей 8, 9 через вал 3, проходящий через барабан 2, и соединительную муфту водила 22 во включенном положении с фиксацией на раму (вращение на барабан передается через зубчатые колеса планетарного редуктора).

Третья - при работе от вспомогательного привода 26 крутящий момент передается на барабан 2, минуя вал 3, через зубчатую муфту-шестерню 25, зубчатое колесо 24 с внешним зацеплением, соединенное с барабаном 2 лебедки.

Возможна одновременная работа от вспомогательного привода 26 на барабан 2, минуя вал 3, через муфту-шестерню 25 и от двигателей 8, 9 лебедки через вал 3, соединительную муфту 28, ведущую звездочку 29 и цепную передачу 30 на ротор или какой-либо другой механизм буровой установки.

Таким образом, в буровой лебедке, содержащей барабан, сквозь который пропущен вал на подшипниках, который посредством муфт соединен с двигателями, соосно с барабаном установлен планетарный редуктор, барабан соединен с зубчатым колесом с внешним зацеплением, подключение барабана к валу осуществляется напрямую включением соединительной муфты вала и через планетарный редуктор включением соединительной муфты водила, а подключение барабана к вспомогательному приводу осуществляется посредством включения зубчатой муфты-шестерни, установленной на валу вспомогательного привода, и зубчатого колеса с внешним зацеплением, соединенного с барабаном.

Это дает возможность упростить кинематическую схему и конструкцию, повысить надежность и КПД, снизить металлоемкость, улучшить транспортабельность и монтажеспособность, а также расширить функциональные возможности лебедки.