钻机绞车的制作方法

专利名称：钻机绞车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油钻机绞车，特别是2500～4000米钻机用三轴、六档速度绞车。
背景技术：
我国大庆II-130钻机所采用的JC32绞车是四轴、六档速度绞车，适用于经济钻进2500～4000米深井作业。
JC32绞车的功能有1.提升和下放鉆柱和套管柱。
2.悬挂钻柱和套管柱。
3.处理井下事故。
4.其他辅助提升作业。
JC32绞车为双墙板四轴整体式结构，主要由绞车架、滚筒轴、输入轴、中间轴和猫头轴构成。该结构的特点是1.绞车高位安装。
2.动力由绞车传转盘。
3.钻具上卸扣由猫头完成。
4.绞车主刹车为带刹，辅助刹车为电磁涡流刹车。
5.绞车换档为手动拨叉换档。
JC32绞车存在的缺陷是1.绞车安装在钻台面，属于高位安装，安装极不方便。
2.传转盘的动力从绞车滚动轴取力，通过转盘驱动箱传转盘，传动复杂。绞车和转盘驱动箱在钻台面上占据了大量空间位置，而且转盘驱动箱高出钻台面，给井口操作带来极大的不方便，成为安全隐患。
3.绞车使用机械猫头，由于机械猫头缠绳紊乱而将钻工卷入绞车致死的报道屡见不鲜，是一个重大安全隐患，不符合HSE的要求，必须换成液压猫头。
4.绞车主刹车采用带刹，刹带、刹车块需要经常更换，运行费用高，可靠性差，而且司钻需要时刻守在绞车旁，露天操作，劳动强度大，条件艰苦，不符合HSE的要求。
5.绞车采用手动拨叉换档，无微摆机构，换档困难。

发明内容
本实用新型的发明目的是针对JC32绞车存在的缺陷，提供一种改进型钻机绞车，使之具有当前最先进的结构和功能，并使钻台面上只有司钻控制房和一些必要的井下工具。
本实用新型要解决的技术问题有1.取消猫头轴和机械猫头，改装液压猫头。
2.将绞车滚筒轴主刹车的手动带刹改为液压盘刹。
3.取消绞车滚筒轴上传转盘链轮，钻机转盘由单独的电机驱动，将转盘驱动箱从钻台面移到后台面，并使转盘面与钻台面齐平。
4.将手动拨叉换档改为气动拨叉换档。
5.加装自动送钻装置。
6.加装惯性刹车装置。
7.加装微摆装置。
8.加装电子防碰装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是1.将四轴、六档速度的JC32绞车的猫头轴取消，改造成由滚筒轴、输入轴和中间轴组成的三轴、六档速度的新型绞车。
2.将滚筒轴主刹车的带刹改为液压盘刹。
3.取消滚筒轴上传转盘链轮，钻机转盘由单独的电机驱动，从而取消钻台面转盘驱动箱。
4.在滚筒轴左端加装电子防碰装置。
5.重新设计制作输入轴，将输入轴上①档挂档链轮和②档挂档链轮的安装位置相对于在JC32绞车输入轴上的位置进行对调，在输入轴的左端加装为具有盘刹制动的钻机研发的自动送钻装置，在输入轴的右端加装惯性刹车装置和微摆装置。
6.将中间轴上①档挂档链轮和②档挂档链轮的安装位置相对于在JC32绞车中间轴上的位置进行对调。
7.将输入轴上③、档内外齿换档齿轮的手动拨叉换档和中间轴上①、②档双内齿换档齿轮的手动拨叉换档都改成气控拨叉换档和增加锁档装置，以及将齿式离合器的手动挂合和脱开改成气腔拨叉挂合和脱开。
8.将液压盘式刹车装置、气控拨叉换档和锁档装置、各种离合器、自动送钻装置、惯性刹车装置、微摆装置、电子防碰装置和钻机转盘驱动电机等的电气开关、气控阀、液控阀等都集中安装在钻台面上的司钻控制房内，由司钻进行遥控操作，从而将钻机绞车从钻台面移到后台面。
本实用新型相比于JC32绞车，具有下述优点和有益效果1.取消猫头轴和机械猫头，简化了绞车结构，实现了远距离操作；改装液压猫头，彻底消除了拉猫头的不安全因素和提高钻机机械化水平，减轻了钻工的劳动强度。
2.滚筒轴主刹车由手动带刹改成液压盘刹，打破了人们认为JC32绞车主刹车带刹不可能改成盘刹的思想禁锢，更重要的是盘刹刹车力矩大，刹车灵敏、可靠、寿命长，尤其是可以远距离操作，还能与防碰天车协调工作，提高安全性，减轻司钻劳动强度，避免带刹要经常换刹带块及刹车鼓磨损厉害要经常维修等缺点，同时节省了运行费用，还为安装自动送钻系统提供了必要条件。
3.取消滚筒轴上传转盘链轮和链条，钻机转盘由单独的电机驱动，就可将转盘驱动箱从钻台面移到后台面，并可使转盘面与钻台面齐平，从而使钻台面上只有司钻控制房和一些必要的井下工具，解决了转盘及传转盘链条盒突出钻台面带来的不安全隐患。
4.将手动拨叉换档改为气控拨叉换档，并增加气控锁档装置，使换档操作轻松、方便和安全，而且可远程操作。
5.增加自动送钻装置，司钻可在司钻控制房内进行控制、显示、设定，从而可以监控钻进过程中的钻速、钻压、游车位置、系统压力等参数，当游车超过安全区域，自动送钻控制系统自动控制游车减速和软停，可有效防止溜钻、卡钻、游车上碰和下砸事故等，从而提高钻进的速度和质量，自动送钻控制系统的自动旁路系统可在系统出现故障时转换为人工司钻控制，以保证钻井的连续性及可靠性，自动送钻电机还可进行起放井架和应急提升。
6.加装惯性刹车装置，需要换档时加速输入轴停转，以便快速换档。
7.加装微摆装置，让输入轴微摆，有利于输入轴上的换档齿、套快速挂合和脱开，有利于齿式离合器快速挂合和脱开。
8.加装电子防碰装置，防止大钩上碰下顿，提高钻机安全性。


本实用新型采用了7幅附图，其中图1是JC32绞车的结构示意图。
图2是本实用新型的结构示意图。
图3是本实用新型输入轴总成的结构示意图(A)是输入轴总成的左段及其自动送钻装置正视图；(B)是输入轴总成的右段及其惯性刹车装置和微摆装置的正视图。
图4是本实用新型液压盘式刹车装置的结构示意图(A)是液压盘式刹车装置结构正视图；(B)是液压盘式刹车装置结构侧视图。
图5是本实用新型气控拨叉换档和锁档装置的结构示意图(A)是气控拨叉换档和锁档装置结构正视图；(B)是气控拨叉换档和锁档装置结构俯视图；(C)是气控拨叉换档和锁档装置的换档杆和导向座结构示意图；(D)是气控拨叉换档和锁档装置的锁档板和导向座结构示意图。
图6是本实用新型自动送钻装置结构侧视图。
图7是本实用新型微摆装置结构侧视图。
本实用新型全部附图的统一编号如下I 滚筒轴总成 ③ 3档II 输入轴总成 倒档III 中间轴总成 1 绞车架IV 猫头轴总成2 滚筒轴① 1档 3 低速气胎离合器② 2档 4 驱动猫头轴空套链轮5 连中间轴低速空套链轮 27 ①档外齿轮挂档空套链轮6 主刹车轮毂 28 低速驱动滚筒轴链轮7 主刹车带刹 29 手动换档装置8 滚筒体 30 猫头轴9 轴承 31 连滚筒轴链轮10 连中间轴高速空套链轮 32 液压盘式刹车装置
11 传钻机转盘空套链轮33 电子防碰装置12 高速气胎离合器34 气控拨叉换档和锁档装置13 齿式离合器35 自动送钻装置14 电磁涡流刹车 36 自动送钻装置齿式离合器15 输入轴37 惯性刹车装置16 中间轴38 微摆装置17 高速驱动滚筒轴链轮39 液压刹车盘18 ③档挂档链轮 40 液压刹车钳19 ③档外齿轮挂档空套链轮41 液压刹车钳架20 ③档和档内外齿换档齿轮 42 冷却水腔21 档外齿挂档齿轮 43 冷却水腔进水口22 档外齿挂档齿轮 44 冷却水腔出水口23 ②档挂档链轮 45 冷却水腔放水口24 ②档外齿轮挂档空套链轮46 刹车钳刹车块25 ①档挂档链轮 47 气控拨叉换档装置26 ①档和②档双内齿换档齿轮 48 锁档机构49 支架 71 中间轴右锁档槽口50 输入轴换档气缸72 顶杆51 中间轴换档气缸73 顶杆输入轴端钢球52 输入轴换档杆 74 顶杆中间轴端钢球53 中间轴换档杆 75 输入轴换档杆球形凹槽54 锁紧气缸 76 中间轴换档杆球形凹槽55 锁紧气缸连杆接头 77 锁档板下部圆孔56 顶杆阀78 顶杆阀压板短直角边圆孔57 输入轴换档滑移槽调控螺钉 79 顶杆阀压板直角处槽口58 中间轴换档滑移槽调控螺钉 80 交流变频电机59 顶杆阀压板81 摆线针减速器60 导向座82 自动送钻支架61 锁档板83 气控拨叉换档机构
62 输入轴气缸连杆接头 84 齿式离合器外齿轮63 中间轴气缸连杆接头 85 齿式离合器外齿轮64 输入轴换档滑移槽 86 齿式离合器内齿圈65 中间轴换档滑移槽 87 气控拨叉换档气缸66 输入轴左锁档槽口 88 气控拨叉换档气缸支座67 中间轴左锁档槽口 89 气控拨叉换档拨叉68 输入轴中锁档槽口 90 气控拨叉换档拨叉座69 中间轴中锁档槽口 91 惯性刹车装置轮毂70 输入轴右锁档槽口 92 惯性刹车装置摩擦轮93 惯性刹车装置气胎离合器 105 左支撑气缸94 惯性刹车装置托盘 106 右支撑气缸95 微摆装置支架 108 右支撑主板97 右支撑 109 左支撑筋板98 缓冲挡板 110 右支撑筋板99 缓冲橡胶座总成 111 缓冲胶块座100 支架主板112 缓冲胶块101 支架主板左销孔 113 缓冲支架102 支架主板右销孔 114 立板103 左支撑耳板销孔 115 底板104 右支撑耳板销孔 116 电子防碰装置特制导气龙头具体实施方式
本实用新型的发明内容通过下面的实施例及其附图进一步详加说明如下参照图1，JC32钻机绞车由绞车架(1)、滚筒轴总成(I)、输入轴总成(II)、中间轴总成(III)、猫头轴总成(IV)组成。绞车架(1)为墙板式箱形结构，箱体上开有安装绞车轴总成(I、II、III、IV)的安装孔。滚筒轴总成(I)由滚筒轴(2)、滚筒体(8)、主刹车轮毂(6)、主刹车刹带(7)、低、高速气胎离合器(3、12)、齿式离合器(13)、副刹车电磁涡流刹车(14)、连中间轴(16)和驱动猫头轴(30)的双排空套链轮(5、4)，连中间轴(16)和传钻机转盘的双排空套链轮(10、11)组成。输入轴总成(II)由输入轴(15)、①档和②档挂档链轮(25、23)、倒档即档外齿挂档齿轮(21)、③档和档内外齿换档齿轮(20)、③档外齿轮挂档空套链轮(19)组成。中间轴总成(III)由中间轴(16)、低、高速驱动滚筒轴链轮(28、17)、①档和②档外齿轮挂档空套链轮(27、24)、①档和②档双内齿换档齿轮(26)、档外齿挂档齿轮(22)、③档挂档链轮(18)组成。猫头轴总成(IV)由猫头轴(30)、连滚筒轴链轮(31)组成。绞车轴总成(I、II、III、IV)用轴承(9)安装在绞车架(1)上。输入轴(15)上的①档和②档挂档链轮(25、23)分别与中间轴(16)上的①档和②档外齿轮挂档空套链轮(27、24)组成①档和②档挂档链轮副(25、27；23、24)，①档和②档的换档通过手动拨叉换档装置(29)左右移动中间轴(16)上的双内齿换档齿轮(26)与中间轴(16)上的①档和②档外齿轮挂档空套链轮(27、24)啮合完成；输入轴(15)上的③档外齿轮挂档空套链轮(19)和档外齿挂档齿轮(21)分别与中间轴(16)上的③档挂档链轮(18)和档外齿挂档齿轮(22)组成③档和档挂档链轮副(19、18)和齿轮副(21、22)，③档和档的换档通过手动拨叉换档装置(29)移动输入轴(15)上的内外齿换档齿轮(20)向右与输入轴(15)上的外齿轮挂档空套链轮(19)的外齿轮啮合和向左与输入轴(15)上的外齿挂档齿轮(21)和与中间轴(16)上的档外齿挂档齿轮(22)啮合完成；通过①档、②档、③档的换档和滚筒轴(2)上低、高速气胎离合器(3、12)的挂合和脱开，滚筒轴(2)可以获得六个正档速度；通过滚筒轴(2)上的低速气胎离合器(3)的挂合和驱动猫头轴链轮(4)与猫头轴(30)上连滚筒轴链轮(31)的啮合，可将猫头轴(30)的动力传递给机械猫头；通过滚筒轴(2)上的高速气胎离合器(12)的挂合，可由传钻机转盘链轮(11)将滚筒轴(2)的动力传递给钻机转盘。
参照图2，本实用新型取消了JC32绞车的猫头轴(30)而改造成由滚筒轴(2)、输入轴(15)和中间轴(16)组成的三轴、六档速度的新型绞车；将滚筒轴(2)上的主刹车(6、7)由带刹(7)改为液压盘刹(32)，这是一个人们认为不可能实现的技术问题，其关键的技术难点是液压盘式刹车装置(32)在滚筒轴(2)上没有安装空间位置，因为这会导致刹车盘(32)与①档挂档链轮副(25、27)和钢丝绳发生干涉，如果不能将带刹(6、7)改成液压盘刹(6、32)，新型绞车就不可能加装专为具有盘刹制动的钻机而研发的自动送钻装置(35)，经研究发现可将①档和②档挂档链轮副(25、27、23、24)的安装位置相对于JC32绞车上的位置进行对调而得到解决，而且不改变绞车的整体传动比以及输入轴和中间轴的距离；为了使本实用新型具有更先进的结构和功能，取消了JC32绞车滚筒轴(2)上的传钻机转盘链轮(11)，钻机转盘由单独的电机驱动；还在滚筒轴(2)的左端加装了电子防碰装置(33)；重新设计制作了输入轴(15)，以便在输入轴(15)的左端加装自动送钻装置(35)和在右端加装惯性刹车装置(37)和微摆装置(38)；在取消猫头轴(30)和机械猫头后，增配了液压猫头；与此同时，将输入轴(15)上③档和档拨叉换档的内外齿换档齿轮(20)的手动拨叉换档和中间轴(16)上①档和②档拨叉换档的双内齿换档齿轮(26)的手动拨叉换档都改成了气控拨叉换档，而且将手动拨叉换当装置(29)改成了气控拨叉换档和锁档装置(34)。
参照图2和图3，本实用新型由绞车架(1)、滚筒轴总成(I)、输入轴总成(II)和中间轴总成(III)组成。绞车架(1)为墙板式箱形结构，箱体上开有安装绞车轴总成(I、II、III)的安装孔。滚筒轴总成(I)具有原有的滚筒轴(2)、滚筒体(8)、主刹车轮毂(6)、低、高速气胎离合器(3、12)、齿式离合器(13)、副刹车电磁涡流刹车(14)；将原有连中间轴(16)和驱动猫头轴(30)的双排空套链轮(5、4)改为只连中间轴(16)的低速空套链轮(5)，将原有的连中间轴(16)和传钻机转盘的双排空套链轮(10、11)改为只连中间轴(16)的高速空套链轮(10)，将主刹车的带刹(6、7)改为液压盘刹(6、32)，在滚筒轴(2)的左端加装了电子防碰装置(33)。输入轴总成(II)具有原有的输入轴(15)、②档和①档挂档链轮(23、25)、档外齿挂档齿轮(21)、③档和档内外齿换档齿轮(20)、③档外齿轮挂档空套链轮(19)；将原有的③档和档内外齿换档齿轮(20)的手动拨叉换档改为气控拨叉换档，在输入轴(15)的左端加装了自动送钻装置(35)和在右端加装了惯性刹车装置(37)和微摆装置(38)。中间轴总成(III)具有原有的中间轴(16)、低、高速驱动滚筒轴链轮(28、17)、②档和①档外齿轮挂档空套链轮(24、27)、②档和①档双内齿换档齿轮(26)、档外齿挂档齿轮(22)、③档挂档链轮(18)。绞车轴总成(I、II、III)采用轴承(9)安装在绞车架(1)上相应的安装孔内。
参照图2和图4，本实用新型滚筒轴总成(I)的液压盘式刹车装置(32)由两个刹车盘(39)、四个刹车钳(40)和两个刹车钳架(41)组成；刹车盘(39)用螺栓安装在滚筒体(8)两端的主刹车轮毂(6)上，刹车钳(40)安装在刹车钳架(41)上，刹车钳架(41)安装在绞车架(1)上；刹车盘(39)内设有循环冷却水腔(42)，其内径处设有进、出水口(43、44)，其外径处设有放水口(45)，刹车钳(40)为常闭式安全钳，刹车钳(40)上的刹车块(46)与刹车盘(39)组成刹车副(46、39)，液压盘式刹车装置(32)的液压管线和循环水管线布设在绞车架(1)底板之下。液压盘式刹车装置(32)的工作过程是在工作制动时，通过操作刹车阀的控制手柄，调节刹车钳(40)对刹车盘(39)的正压力，从而为滚筒体(8)提供大小可调的刹车力矩，满足起下钻等不同工况的要求。
参照图2，本实用新型输入轴总成(II)上的②档和①档挂档链轮(23、25)分别与中间轴(16)上的②档和①档外齿轮挂档空套链轮(24、27)组成②档和①档挂档链轮副(23、24；25、27)，②档和①档的换档通过气控拨叉左右移动中间轴(16)上的双内齿换档齿轮(26)与中间轴(16)上的②档和①档外齿轮挂档空套链轮(24、27)啮合完成；输入轴(15)上的③档外齿轮挂档空套链轮(19)和档外齿挂档齿轮(21)分别与中间轴(16)上的③档挂档链轮(18)和档外齿挂档齿轮(22)组成③档挂档链轮副(19、18)和档挂档齿轮副(21、22)，档和③档的换档通过气控拨叉移动输入轴(15)上的内外齿换档齿轮(20)向左与输入轴(15)上的档外齿挂档齿轮(21)和中间轴(16)上的档外齿挂档齿轮(22)啮合和向右与输入轴(15)上的③档外齿轮挂档空套链轮(19)的外齿轮啮合完成；通过①档、②档、③档的换档和滚筒轴(2)上低、高速气胎离合器(3、12)的挂合和脱开，滚筒轴(2)可以获得六个正档速度。①档、②档、③档和档的气控拨叉换档由气控拨叉换档和锁档装置(34)完成。
参照图5(A)和(B)，本实用新型的气控拨叉换档和锁档装置(34)由气控拨叉换档装置(47)、锁档机构(48)和支架(49)构成；气控拨叉换档装置(47)由三位换档气缸(50、51)、换档杆(52、53)和导向座(60)构成；锁档机构(48)由锁档气缸(54)、顶杆(72)、顶杆阀(56)、顶杆阀压板(59)、锁档板(61)构成；气控拨叉换档装置(47)和锁档机构(48)安装在支架(49)上，支架(49)与绞车架(1)连成一体。三位换档气缸(50、51)由输入轴换档气缸(50)和中间轴换档气缸(51)组成，换档杆(52、53)由输入轴换档杆(52)和中间轴换档杆(53)组成，输入轴换档气缸(50)和中间轴换档气缸(51)通过连杆接头(62、63)分别与输入轴换档杆(52)和中间轴换档杆(53)相连接，换档杆(52、53)安装在导向座(60)内。参照图5(A)和(C)，在导向座(60)内、在换档杆(52、53)之间安装有锁档板(61)和顶杆(72)，在导向座(60)下方、在换档杆(52、53)之间安装有锁档气缸(54)和顶杆阀(56)，在锁档气缸(54)和顶杆阀(56)的上方安装有顶杆阀压板(59)。参照图5(D)，锁档板(61)上段为矩形和下段为倒等腰三角形，三角形下部顶角开有圆孔(77)。参照图5(A)，顶杆阀压板(59)弯有直角，直角处开有一个锁档气缸(54)尾部连接杆(55)能通过的槽口(79)，短直角边开有一个与锁档板(61)下部圆孔(77)用螺栓连接的圆孔(78)，锁档气缸(54)尾部连接杆(55)穿过顶杆阀压板(59)上槽口(79)与锁档板(61)上圆孔(77)用螺栓连接。参照图5(C)，换档杆(52、53)之间内侧设有各自的三个锁档槽口(66、68、70；67、69、71)和一个球形凹槽(75、76)，换档杆(52、53)上方设有各自的一个换档滑移槽(64、65)；中锁档槽口(68、69)和球形凹槽(75、76)的位置与换档齿轮(20、26)空档的位置对应，左锁档槽口(66、67)的位置与换档齿轮(20、26)档和②档的位置对应，右锁档槽口(70、71)的位置与换档齿轮(20、26)③档和①档的位置对应。参照图5(B)，在换档滑移槽(64、65)上方、在导向座(60)上安装有换档滑移槽调控螺钉(57、58)以控制换档杆(52、53)的换档行程。参照图5(C)，在导向座(60)内的顶杆(72)及其两端的钢球(73或74)与换档杆上的球形凹槽(75或76)相配合，保证了在换档过程中只有一根换档杆(52或53)参与换档动作，而另一根换档杆(53或52)却被钢球(74或73)和凹槽(76或75)锁住。参照图5(A)、(B)、(C)和(D)，顶杆阀(56)气路与钻台面上司钻控制房内的顶杆阀压力表相连通，当锁档气缸(54)充气推动锁档板(61)向上移动到位时，顶杆阀(56)放气，顶杆阀压力表显示压力为零，司钻就可判断锁档板(61)已解除对换档杆(53或52)的锁定，于是可对三位换档气缸(50或51)充气以向左或向右移动换档杆(52或53)进行换档，换档杆(52或53)换档到位后，顶杆阀(56)充气，锁档气缸(54)尾部连接杆(55)带动锁档板(61)向下移动以将换档杆(53或52)锁紧，这时顶杆阀压力表显示压力正常，司钻就可判断换档和锁档已完成。
参照图2、图3(A)和图6，本实用新型输入轴总成(II)左端的自动送钻装置(35)由交流变频电机(80)与摆线针减速器(81)直联并安装在与绞车架(1)相连成一体的支架(82)上构成；交流变频电机(80)装有编码器，由一套交流变频单元控制运行，在司钻控制房内进行控制、显示和设定；自动送钻装置(35)通过齿式离合器(36)安装在输入轴(15)的左端，齿式离合器(36)通过气控拨叉换档机构(83)挂合和脱开；齿式离合器(36)由两个连接法兰式外齿轮(84、85)和一个内齿圈(86)构成，一个外齿轮(84)安装在交流变频电机(80)的轴上，另一个外齿轮(85)安装在输入轴(15)左端，内齿圈(86)套在两个外齿轮(84、85)之间；气控拨叉换档机构(83)由气缸(87)、气缸支座(88)、拨叉(89)、拨叉座(90)构成，气缸(87)安装在气缸支座(88)上，拨叉(89)安装在拨叉座(90)上，气缸支座(88)和拨叉座(90)安装在自动送钻装置(35)的支架(82)上，支架(82)与绞车架(1)连成一体；参照图6，气控拨叉换档机构(83)的拨叉(89)与齿式离合器(36)上的内齿圈(86)相连，通过在司钻控制房内控制气路开关，气缸(87)就推动拨叉(89)使内齿圈(86)左右移动实现齿式离合器(36)的挂合和脱开，从而实现自动送钻装置(35)与输入轴(15)的挂合和脱开；自动送钻控制系统具有自动旁路系统，当系统出现故障时可转换为传统人工司钻控制，保证钻井的连续性及可靠性。自动送钻装置(35)采用衡钻压送钻原理，由自动送钻电机(80)通过绞车悬挂着钻具，钻井动力来自钻具的重量，当井底传感器测出井底钻压过大或过小时，则将信号传给自动送钻电机(80)的编码器，由编码器调整自动送钻电机(80)的输出转速，调整钻具向下的速度，使钻井压力衡定。
参照图3(B)，本实用新型输入轴总成(II)右端的惯性刹车装置(37)由轮毂(91)、摩擦轮(92)、气胎离合器(93)和托盘(94)构成；轮毂(91)通过键和键槽安装在输入轴(15)上，摩擦轮(92)用螺栓安装在轮毂(91)上并随输入轴(15)转动，气胎离合器(93)用螺栓安装在托盘(94)上，托盘(94)焊接在微摆装置(38)的左、右支撑(96、97)上。摩擦轮(92)与气胎离合器(93)构成刹车副(92、93)，通过气控阀使气胎离合器(93)充气和放气实现惯性刹车副(92、93)的挂合和脱开。
参照图3(B)和图7，本实用新型输入轴总成(II)右端的微摆装置(38)由支架(95)、左支撑(96)、右支撑(97)、缓冲挡板(98)和缓冲橡胶座总成(99)构成；支架(95)的主板(100)上具有左低和右高两个销孔(101、102)；左、右支撑(96、97)耳板上具有销孔(103、104)，左支撑气缸(105)用销轴安装在销孔(101、103)内，右支撑气缸(106)用销轴安装在销孔(102、104)内；左、右支撑(96、97)的主板(107、108)和筋板(109、110)焊接在惯性刹车装置(37)的托盘(94)上；缓冲挡板(98)连接在气胎离合器的外钢圈上并可随气胎离合器转动。缓冲橡胶座总成(99)由缓冲胶块座(111)、缓冲胶块(112)、缓冲支架(113)和立板(114)构成，缓冲胶块(112)安装在缓冲胶块座(111)内，缓冲胶块座(111)用螺栓安装在缓冲支架(113)上，缓冲支架(113)焊接在立板(114)上，立板(114)焊接在底板(115)上，底板(115)与绞车架(1)相连接成一体。微摆装置(38)的工作原理和过程是当使用气控拨叉换档和锁档装置(34)或挂合自动送钻装置(35)的齿式离合器(36)时，由于挂合的两个齿轮间有个角度上的错位，使两个挂合齿轮(20与19或21；26与27或24；86与84或85)难以挂合上；微摆装置(38)就是当惯性刹车装置(37)抱紧输入轴(15)使输入轴(15)停止转动后，因托盘(94)固定在气缸(105、106)上，而气缸(105、106)又通过支架(95)固定在绞车架(1)上，只要点动气缸按扭，气缸(105、106)就能带动托盘(94)转动，从而带动输入轴(15)转动，于是装在输入轴(15)上的齿轮(21、85)就可转过一个微小的角度，此角度受缓冲挡板(98)和缓冲橡胶座总成(99)节制，这样两个挂合齿轮(20与19或21；26与27或24；86与84或85)就可以轻易挂合。
参照图2，本实用新型滚筒轴总成(I)左端的电子防碰装置(33)通过一个特制导气龙头(116)与滚筒轴(2)相连接。电子防碰装置(33)具有监控滚筒轴(2)转动圈数的编码器，编码器能对滚筒轴(2)所转圈数进行计数，大钩在最高和最低位置的滚筒轴(2)转动的圈数已设定，当编码器测量出大钩在最高或最低位置时，滚筒轴(2)向前或向后转动，就会通知液压盘式刹车装置(32)将滚筒体(8)刹住，以防止大钩上碰下砸。
本实用新型有两个动力源，钻机柴油机动力可通过总离合器和万向轴与输入轴(15)右端相连接而输入输入轴(15)，自动送钻装置(35)的交流变频电机(80)动力可通过齿式离合器(36)输入输入轴(15)。当钻井作业需要柴油机动力时，脱开自动送钻齿式离合器(36)，挂合总离合器；当钻井作业需要自动送钻交流变频电机(80)动力时，脱开总离合器，挂合自动送钻齿式离合器(36)。
权利要求1.一种钻机绞车，具有绞车架(1)、滚筒轴总成(I)、输入轴总成(II)、中间轴总成(III)，绞车架(1)为墙板式箱形结构、箱体上开有安装绞车轴总成(I、II、III)的安装孔，滚筒轴总成(I)具有滚筒轴(2)、滚筒体(8)、主刹车轮毂(6)、低、高速气胎离合器(3、12)、齿式离合器(13)、辅助刹车电磁涡流刹车(14)和连中间轴(16)的空套链轮(5、10)，输入轴总成(II)具有输入轴(15)、②档和①档挂档链轮(23、25)、档外齿挂档齿轮(21)、档和③档内外齿换档齿轮(20)及③档外齿轮挂档空套链轮(19)，中间轴总成(III)具有中间轴(16)、低、高速驱动滚筒轴链轮(28、17)、②档和①档外齿轮挂档空套链轮(24、27)、②档和①档双内齿换档齿轮(26)、档外齿挂档齿轮(22)和③档挂档链轮(18)，绞车轴总成(I、II、III)采用轴承(9)安装在绞车架(1)上相应的安装孔内；其特征在于滚筒轴总成(I)具有液压盘式刹车装置(32)，输入轴总成(II)具有自动送钻装置(35)，输入轴总成(II)和中间轴总成(III)具有气控拨叉换档和锁档装置(34)；液压盘式刹车装置(32)采用螺栓安装在滚筒体(8)两端主刹车轮毂(6)上，自动送钻装置(35)采用齿式离合器(36)安装在输入轴总成(II)的左端上；液压盘式刹车装置(32)、自动送钻装置(35)和气控拨叉换档和锁档装置(34)的电开关、液控阀、气控阀等安装在钻台面上的司钻控制房内。
2.按照权利要求1所述的钻机绞车，其特征在于滚筒轴总成(I)上的液压盘式刹车装置(32)的刹车盘(39)用螺栓安装在滚筒体(8)两端的主刹车轮毂(6)上，刹车钳(40)安装在刹车钳架(41)上，刹车钳架(41)安装在绞车架(1)上；刹车盘(39)内设有循环冷却水腔，刹车钳(40)上的刹车块(46)与刹车盘(39)组成刹车副(46、39)，液压盘式刹车装置(32)的液压管线和循环水管线布设在绞车架(1)底板之下，刹车阀安装在司钻控制房内。
3.按照权利要求1所述的钻机绞车，其特征在于输入轴总成(II)的自动送钻装置(35)的交流变频电机(80)装有编码器；自动送钻装置(35)通过齿式离合器(36)安装在输入轴(15)的左端；齿式离合器(36)的一个外齿轮(84)安装在交流变频电机(80)的轴上，另一个外齿轮(85)安装在输入轴(15)左端，内齿圈(86)套在两个外齿轮(84、85)之间；气控拨叉换档机构(83)的气缸(87)安装在气缸支座(88)上，拨叉(89)安装在拨叉座(90)上，气缸支座(88)和拨叉座(90)安装在自动送钻装置(35)的支架(82)上，支架(82)与绞车架(1)连成一体；气控拨叉换档机构(83)的拨叉(89)与齿式离合器(36)上的内齿圈(86)相连。
4.按照权利要求1所述的钻机绞车，其特征在于输入轴总成(II)和中间轴总成(III)之间的①档挂档外齿轮链轮副(25、27)与②档挂档外齿轮链轮副(23、24)相对于JC32绞车的安装位置进行了对调，即将①档挂档链轮副(25、27)从中间轴总成(III)上①档和②档双内齿换档齿轮(26)的左边换到右边，将②档挂档链轮副(23、24)从中间轴总成(III)上①档和②档双内齿换档齿轮(26)的右边换到左边。
5.按照权利要求1所述的钻机绞车，其特征在于输入轴总成(II)和中间轴总成(III)之间的气控拨叉换档和锁档装置(34)的气控拨叉换档装置(47)和锁档机构(48)安装在支架(49)上，支架(49)与绞车架(1)连成一体；输入轴换档气缸(50)和中间轴换档气缸(51)通过连杆接头(62、63)分别与输入轴换档杆(52)和中间轴换档杆(53)相连接，换档杆(52、53)安装在导向座(60)内；在导向座(60)内、在换档杆(52、53)之间安装有锁档板(61)和顶杆(72)，在导向座(60)下方、在换档杆(52、53)之间安装有锁档气缸(54)和顶杆阀(56)，在锁档气缸(54)和顶杆阀(56)的上方安装有顶杆阀压板(59)；锁档板(61)上段为矩形和下段为倒等腰三角形，三角形下部顶角开有圆孔(77)；顶杆阀压板(59)弯有直角，直角处开有一个锁档气缸(54)尾部连接杆(55)能通过的槽口(79)，短直角边开有一个与锁档板(61)下部圆孔(77)相连接的圆孔(78)，锁档气缸(54)尾部连接杆(55)穿过顶杆阀压板(59)上槽口(79)与锁档板(61)上圆孔(77)用螺栓连接；换档杆(52、53)之间内侧设有各自的三个锁档槽口(66、68、70；67、69、71)和一个球形凹槽(75、76)，换档杆(52、53)上方设有各自的一个换档滑移槽(64、65)；中锁档槽口(68、69)和球形凹槽(75、76)的位置与换档齿轮(20、26)空档的位置对应，左锁档槽口(66、67)的位置与换档齿轮(20、26)档和②档的位置对应，右锁档槽口(70、71)的位置与换档齿轮(20、26)③档和①档的位置对应；在换档滑移槽(64、65)上方、在导向座(60)上安装有换档滑移槽调控螺钉(57、58)；在导向座(60)内的顶杆(72)及其两端的钢球(73或74)与换档杆(52或53)上的球形凹槽(75或76)相配合。
6.按照权利要求1所述的钻机绞车，其特征在于输入轴总成(II)的右端具有惯性刹车装置(37)，惯性刹车装置(37)的轮毂(91)通过键和键槽安装在输入轴(15)上，摩擦轮(92)用螺栓安装在轮毂(91)上，气胎离合器(93)用螺栓安装在托盘(94)上，托盘(94)焊接在微摆装置(38)的左、右支撑(96、97)上；摩擦轮(92)与气胎离合器(93)构成刹车副(92、93)。
7.按照权利要求1所述的钻机绞车，其特征在于本实用新型输入轴总成(II)的右端具有微摆装置(38)，微摆装置(38)支架(95)的主板(100)上具有左低和右高两个销孔(101、102)；左、右支撑(96、97)耳板上具有销孔(103、104)，左支撑气缸(105)用销轴安装在销孔(101、103)内，右支撑气缸(106)用销轴安装在销孔(102、104)内；左、右支撑(96、97)的主板(107、108)和筋板(109、110)焊接在惯性刹车装置(37)的托盘(94)上；缓冲挡板(98)连接在气胎离合器的外钢圈上；缓冲橡胶座总成(99)的缓冲胶块(112)安装在缓冲胶块座(111)内，缓冲胶块座(111)用螺栓安装在缓冲支架(113)上，缓冲支架(113)焊接在立板(114)上，立板(114)焊接在底板(115)上，底板(115)与绞车架(1)相连接成一体。
8.按照权利要求1所述的钻机绞车，其特征在于滚筒轴总成(I)的左端具有电子防碰装置(33)，电子防碰装置(33)通过一个特制导气龙头(116)与滚筒轴(2)相连接，电子防碰装置(33)具有监控滚筒轴(2)转动圈数的编码器。
专利摘要一种钻机绞车，涉及2500～4000米石油钻机用三轴、六档速度绞车；其解决将JC32绞车改造成具有当前最先进的结构和功能、可进行远程操控的新型绞车的技术问题；其由绞车架(1)、滚筒轴总成(I)、输入轴总成(II)、中间轴总成(III)构成，总成(I)具有液压盘式刹车装置(32)和电子防碰装置(33)，总成(II)具有自动送钻装置(35)、惯性刹车装置(37)和微摆装置(38)，总成(II)和总成(III)之间具有气控换档和锁档装置(34)，各装置(32、33、35、37、38、34)的控制件如电控开关、液控阀、气控阀等都安装在司钻控制房内，通过远程操控换档、送钻、刹车等，完成绞车的提升、下放和钻进等钻井作业；本绞车具有可远程操控、液压盘式刹车、气控换档锁档、自动送钻、电子监控等功能，具有自动化程度高、安全可靠、方便省力、使用寿命长、钻井经济、钻进速度高质量好等有益效果。
文档编号E21B3/00GK2815995SQ20042001306
公开日2006年9月13日 申请日期2004年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者朱再思, 马卫国, 高文倩, 丛强, 熊革 申请人:中国石油集团科学技术研究院江汉机械研究所