CN104847313A - 一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备 - Google Patents

一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备，作业平台的四个角上都有平台铰链与法兰活塞减震器上孔端头相连接，法兰活塞减震器下孔端头与固定支脚相连接；摆杆底座上的摆杆轴销上可旋转固定着钻井摆杆，钻井摆杆一侧端固定连着钻井大绳，钻井大绳穿越作业平台上的平台钻眼孔后深入到海底油井床；鼠笼式水冷三角带轮电机上的输出三角带轮与带轮转盘之间有三角传动带；有益效果：每只法兰活塞减震器都能同时承受拉力或压力，确保作业平台能抵御来自任何方位的海浪冲击；鼠笼式水冷三角带轮电机中通过在电机机壳内整体铸造不锈钢螺旋管水道，单位时间里带走的热量是风冷的两至三倍，制冷效果更好。

Description

一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备
技术领域              
    本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，属于海洋能源开发技术应用领域，尤其涉及借助于海面作业平台的一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备。
背景技术
海洋蕴藏着巨大的可再生能源，开发海洋能源已经成为世界各国的战略性选择。而我国的海岸线漫长，海洋资源丰富，海洋平台是为在海上进行钻井、采油等活动提供生产和生活设施的构筑物。按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承情况可分为着底式和浮动式两类，近年来正在研究新颖的半固定式海洋平台，它既能固定在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。海洋平台由上部结构，即平台甲板和基础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。
众所周知，海上石油钻井平台***每次维修的费用都是惊人的，海上石油钻井平台***中的任何零部件都要能经得起海水腐蚀，任何一次油路维修或更换以及动力源故障排除花费较高，且长时间影响油井生产。特别是海上油井，众所周知的游梁式抽油装置的突出特征是间隙性做功，因此与之配套动力源使用寿命以及整体抗震能一直来成为该装置的瓶颈技术。
发明内容
本发明提供一种采用法兰活塞结构双向减震，结合鼠笼式水冷三角带轮电机配有抗弯力构件，来解决海上油井的技术瓶颈，具体如下：
一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备,作业平台的四个角上都有平台铰链与法兰活塞减震器上孔端头相连接，法兰活塞减震器下孔端头与固定支脚相连接；所述的作业平台上固定有电机底座、转盘底座和摆杆底座，摆杆底座上的摆杆轴销上可旋转固定着钻井摆杆，所述的转盘底座上的转盘轴销可旋转固定着带轮转盘，所述的电机底座固定安装有鼠笼式水冷三角带轮电机；所述的钻井摆杆一侧端固定连着钻井大绳，钻井大绳穿越所述的作业平台上的平台钻眼孔后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆另一端上有滑块长槽，滑块长槽上可滑动配合着盘杆滑块；所述的带轮转盘一侧面固定着滑块轴销上的轴销螺柱，所述的滑块轴销上的轴销台阶段外圆与所述的盘杆滑块上的滑块中心通孔之间为可旋转滑动配合；所述的鼠笼式水冷三角带轮电机上的输出三角带轮与所述的带轮转盘之间有三角传动带；作为改进：
所述的法兰活塞减震器包括法兰活塞杆、法兰活塞缸、法兰导向筒以及下法兰密封端盖和上端盖法兰；所述的法兰活塞杆一端密闭固定有外密封活塞，外密封活塞外圆槽中有孔用密封环，孔用密封环与所述的法兰活塞缸内孔之间构成活动密封；所述的法兰活塞杆另一端有活塞杆外螺纹，活塞杆外螺纹外径尺寸小于或等于所述的法兰活塞杆外径尺寸；所述的法兰活塞缸一端密闭固定有内密封活塞，内密封活塞内孔槽中有轴用密封环，轴用密封环与所述的法兰活塞杆外圆之间构成活动密封，所述的法兰活塞缸另一端有活塞缸法兰，活塞缸法兰与所述的下法兰密封端盖之间有下端盖螺钉密闭连接固定，所述的下法兰密封端盖外端有减震器下孔端头，减震器下孔端头与所述的固定支脚相连接；
所述的法兰导向筒开孔端的内孔圆筒壁与所述的法兰活塞缸外圆之间为滑动配合，所述的法兰导向筒法兰端有活塞缸法兰，活塞缸法兰与所述的上端盖法兰之间有上端盖螺钉连接固定；所述的上端盖法兰外侧有减震器上孔端头，所述的减震器上端头与所述的平台铰链相连接；所述的上端盖法兰内侧有法兰内螺孔，所述的法兰内螺孔与所述的活塞杆外螺纹紧固连接；所述的外密封活塞与所述的下法兰密封端盖之间构成第一减震空腔，所述的外密封活塞与所述的内密封活塞之间构成第二减震空腔；
所述的鼠笼式水冷三角带轮电机包括电机外壳、前端盖、后端盖、电机转轴、引线脚座、定子、转子和输出三角带轮，所述的定子固定在所述的电机外壳内孔上，所述的转子固定在所述的电机转轴最大直径处且与所述的定子位置相对应，所述的前端盖上有前螺钉固定在所述的电机外壳前端面，所述的前端盖的前盖轴承孔上固定着前轴承外圆，前轴承内孔固定着所述的电机转轴的前轴承段；所述的后端盖上有后螺钉固定在所述的电机外壳后端面，所述的后端盖的后盖中心盲孔上固定着后轴承外圆，后轴承内孔固定着所述的电机转轴的后轴承段，所述的电机外壳下方有安装脚板，安装脚板与所述的电机外壳之间有加强连筋，所述的安装脚板上有安装通孔，其特征是：所述的电机外壳上方有出水凸台和进水凸台，所述的电机外壳圆筒上有预埋铸造成型的螺旋冷却管，螺旋冷却管两端分别连通着所述的出水凸台和所述的进水凸台；所述的引线脚座位于所述的后端盖上，电缆线穿越所述的引线脚座；所述的前端盖固定有抗弯力构件，抗弯力构件与所述的输出三角带轮之间有滚针轴承。
作为进一步改进：其特征是：所述的法兰活塞缸和所述的法兰导向筒都是整体采用铝合金钢，所述的内密封活塞和外密封活塞都是整体采用碳化硅陶瓷；所述的氧化铝陶瓷以                                                (三氧化二铝) 复合材料为基料，配以矿化剂MgO (氧化镁)、 (碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为：93.2～93.4%；  MgO：1.5～1.7%； ：2.2～2.4%； 结合粘土：2.7～2.9%；
所述的抗弯力构件（80）整体采用铝合金钢，该铝合金钢的材料由如下重量百分比的元素组成：Al铝：14～15%、Ni镍：7～8%、Cr铬：6～7%、Nb铌：6～7%、Cu铜：5～6%、C碳：1.1～1.3%，余量为Fe铁及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：Sn锡少于0.05%、 Si硅少于0.20%、 Mn锰少于0.25%、 S硫少于0.010%、 P磷少于0.015%；所述的该铝合金钢的材料主要性能参数为：每立方厘米密度为7.2克，抗拉强度为287～289MPa，洛氏硬度HRC值为53，所述的铝合金钢材料具有很高的强度以及很好的耐腐蚀性。
作为进一步改进：所述的出水凸台上有出水锥螺纹，出水锥螺纹底部有出水贯穿孔，所述的进水凸台上有进水锥螺纹，进水锥螺纹底部有进水贯穿孔，所述的螺旋冷却管两端分别连通着所述的出水贯穿孔和所述的进水贯穿孔；所述的螺旋冷却管流道直径为0.8至0.9毫米，所述的螺旋冷却管的管壁厚度为0.8至0.9毫米，所述的螺旋冷却管预埋在所述的电机外壳圆筒上一起浇铸成一体。
作为进一步改进：所述的抗弯力构件的构件台阶内孔与所述的电机转轴的转轴外伸段之间有旋转空隙，所述的抗弯力构件（的外轴承支撑圆固定着所述的滚针轴承上的滚针内圈的内孔，所述的滚针轴承上的滚针外圈的外圆固定在所述的输出三角带轮的三角带轮台阶孔内圆壁上，所述的三角带轮台阶孔底面上有三角带轮花键孔与所述的电机转轴上的轴端花键之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，所述的轴端花键的端面上有轴端螺孔，轴端螺孔上配合有台阶防松螺钉限制着轴向定位挡圈的轴向位移，轴向定位挡圈外缘部位固定在所述的三角带轮花键孔外端平面上，继而限制了所述的输出三角带轮的轴向位移。
作为进一步改进：所述的轴向定位挡圈外侧面上有防松挡片与所述的轴向定位挡圈一起，被挡圈螺钉固定在所述的三角带轮花键孔外端平面上；所述的防松挡片有挡片拐角边紧贴着所述的台阶防松螺钉的两平边挡肩帽上的任意一平边上。
作为进一步改进：所述的输出三角带轮外圆上有6至8排的三角皮带槽，所述的输出三角带轮外端面上有三角带轮端面螺孔，所述的三角带轮台阶孔上有三角带轮退刀槽和三角带轮卡槽，三角带轮卡槽中活动配合有三角带轮孔用卡环，所述的三角带轮台阶孔底角位置上放置有三角带轮调节圈，所述的滚针外圈两侧分别贴着所述的三角带轮孔用卡环和所述的三角带轮调节圈。
作为进一步改进：所述的抗弯力构件上有构件法兰，构件法兰内侧的构件调节环外圆与所述的前盖轴承孔之间为过渡配合；构件调节环外圆与所述的外轴承支撑圆之间具有五级公差精度的同轴度关系；所述的外轴承支撑圆上分别有构件退刀槽和构件卡环槽，构件卡环槽中活动配合有构件轴用卡环，所述的滚针内圈两侧分别贴着所述的构件轴用卡环和所述的构件退刀槽轴肩上；所述的前端盖外侧面上有前盖凹台面，前盖凹台面上有5至6个前盖螺孔，所述的构件法兰上有5至6个构件枕孔与所述的前盖螺孔相对应；所述的前盖凹台面与所述的前盖轴承孔之间具有五级公差精度的垂直度关系。
本发明的有益效果
一、作业平台的四个角上都有平台铰链与法兰活塞减震器一端相连接，法兰活塞减震器另一端与固定支脚相连接，且所述的法兰活塞减震器与所述的作业平台平面之间呈现45度夹角布置，确保作业平台平稳固定；
二、法兰活塞减震器采用法兰连接结合双活塞密封减震，每只法兰活塞减震器都能同时承受拉力或压力，确保作业平台能抵御来自任何方位的海浪冲击；
三、鼠笼式水冷三角带轮电机中通过在电机机壳内整体铸造不锈钢螺旋管水道，螺旋冷却管为具有耐高温特性的316不锈钢管预先成型再预埋浇铸在电机外壳圆筒部位，单位时间里带走的热量是风冷的两至三倍，制冷效果更好；
四、鼠笼式水冷三角带轮电机中的电机转轴以及前轴承和后轴承只需承受纯扭矩，而三角传动带产生的径向力反作用到输出三角带轮却是能够完全被滚针轴承所承受，仅仅作用在抗弯力构件上，完全避免了电机转轴上的转轴外伸段承受径向力；由于满足在额定功率的前提下，在设计上可以将求电机转轴的直径做到极限小，只承受纯扭矩，同时，由于抗弯力构件整体形状属于空心短管，因此结构刚性超强，能承受更大的径向力。两者结合，实现了既能将电机整体尺寸做得紧凑，又能承受更大的径向力，运行更加可靠，从而延长了电机的使用寿命。
五、鼠笼式水冷三角带轮电机中的抗弯力构件的构件台阶内孔与电机转轴的转轴外伸段之间有旋转空隙，抗弯力构件的外轴承支撑圆固定着滚针轴承上的滚针内圈的内孔，滚针轴承上的滚针外圈的外圆固定在输出三角带轮的三角带轮台阶孔内圆壁上，三角带轮台阶孔底面上有三角带轮花键孔与电机转轴上的轴端花键之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合。上述结构设计实现了电机转轴与输出三角带轮之间只传递扭矩，输出三角带轮上的弯矩负荷完全是通过滚针轴承传递到抗弯力构件上；构件调节环外圆与外轴承支撑圆之间具有五级公差精度的同轴度关系，确保电机转轴与输出三角带轮也具有同轴度关系，实现输出三角带轮平稳同轴旋转；在电机前端盖上设置抗弯力构件，分担了所有的弯矩负荷，使得电机转轴只承受纯扭矩，相同功率下的电机转轴直径可减少一半，最终实现电机整体具有突破性的紧凑。
六、法兰活塞缸和法兰导向筒以及抗弯力构件都是整体采用高强度耐腐蚀的铝合金钢材料，具备良好的刚性抗变形；特别是法兰活塞减震器采用了碳化硅陶瓷的内密封活塞和外密封活塞，与整体都是采用高强度耐腐蚀的铝合金钢材料的法兰活塞缸和法兰导向筒 相结合，两种不同材质不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐蚀。
附图说明
图1为本发明的整体侧面示意图。
图2为图1俯视图。
图3为图2中的滑块轴销177部位的局部放大剖面示意图。
图4为图1或图2中的法兰活塞减震器145放大剖面示意图。
图5为图1或图2中的鼠笼式水冷三角带轮电机180整体结构局部剖面示意图。
图6是图5中的抗弯力构件80和输出三角带轮90所处部位的局部放大剖面示意图。
图7是图5中局部再放大剖面示意图。
图8是图5中的输出三角带轮90一侧视图。
图9是图5中的输出三角带轮90局部放大剖面示意图。
图10是图5中的抗弯力构件80局部放大剖面示意图。
图11是图4中的前端盖20局部放大剖面示意图。
图12是图4中的电机外壳10 局部放大剖面示意图。
图13是图12侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明：
图1、图2、图3和图4中：一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备,作业平台110的四个角上都有平台铰链144与法兰活塞减震器145上孔端头相连接，法兰活塞减震器145下孔端头与固定支脚146相连接；所述的作业平台110上固定有电机底座505、转盘底座158和摆杆底座151，摆杆底座151上的摆杆轴销503上可旋转固定着钻井摆杆153，所述的转盘底座158上的转盘轴销188可旋转固定着带轮转盘179，所述的电机底座505固定安装有鼠笼式水冷三角带轮电机180；所述的钻井摆杆153一侧端固定连着钻井大绳152，钻井大绳152穿越所述的作业平台110上的平台钻眼孔501后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆153另一端上有滑块长槽157，滑块长槽157上可滑动配合着盘杆滑块159；所述的带轮转盘179一侧面固定着滑块轴销177上的轴销螺柱771，所述的滑块轴销177上的轴销台阶段772外圆与所述的盘杆滑块159上的滑块中心通孔508之间为可旋转滑动配合；所述的鼠笼式水冷三角带轮电机180上的输出三角带轮90与所述的带轮转盘179之间有三角传动带502，作为改进：
所述的法兰活塞减震器145包括法兰活塞杆255、法兰活塞缸216、法兰导向筒227以及下法兰密封端盖217和上端盖法兰287；所述的法兰活塞杆255一端密闭固定有外密封活塞224，外密封活塞224外圆槽中有孔用密封环236，孔用密封环236与所述的法兰活塞缸216内孔之间构成活动密封；所述的法兰活塞杆255另一端有活塞杆外螺纹225，活塞杆外螺纹225外径尺寸小于或等于所述的法兰活塞杆255外径尺寸；所述的法兰活塞缸216一端密闭固定有内密封活塞220，内密封活塞220内孔槽中有轴用密封环226，轴用密封环226与所述的法兰活塞杆255外圆之间构成活动密封，所述的法兰活塞缸216另一端有活塞缸法兰291，活塞缸法兰291与所述的下法兰密封端盖217之间有下端盖螺钉299密闭连接固定，所述的下法兰密封端盖217外端有减震器下孔端头282，减震器下孔端头282与所述的固定支脚146相连接；
所述的法兰导向筒227开孔端的内孔圆筒壁与所述的法兰活塞缸216外圆之间为滑动配合，所述的法兰导向筒227法兰端有活塞缸法兰298，活塞缸法兰298与所述的上端盖法兰287之间有上端盖螺钉288连接固定；所述的上端盖法兰287外侧有减震器上孔端头223，所述的减震器上端头223与所述的平台铰链144相连接；所述的上端盖法兰287内侧有法兰内螺孔215，所述的法兰内螺孔215与所述的活塞杆外螺纹225紧固连接；所述的外密封活塞224与所述的下法兰密封端盖217之间构成第一减震空腔256，所述的外密封活塞224与所述的内密封活塞220之间构成第二减震空腔265；
图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13中，所述的鼠笼式水冷三角带轮电机180包括电机外壳10、前端盖20、后端盖30、电机转轴40、引线脚座50、定子51、转子52和输出三角带轮90，所述的定子51固定在所述的电机外壳10内孔上，所述的转子52固定在所述的电机转轴40最大直径处且与所述的定子51位置相对应，所述的前端盖20上有前螺钉21固定在所述的电机外壳10前端面，所述的前端盖20的前盖轴承孔24上固定着前轴承25外圆，前轴承25内孔固定着所述的电机转轴40的前轴承段45；所述的后端盖30上有后螺钉31固定在所述的电机外壳10后端面，所述的后端盖30的后盖中心盲孔34上固定着后轴承35外圆，后轴承35内孔固定着所述的电机转轴40的后轴承段43，所述的电机外壳10下方有安装脚板11，安装脚板11与所述的电机外壳10之间有加强连筋13，所述的安装脚板11上有安装通孔14，其特征是：所述的电机外壳10上方有出水凸台19和进水凸台39，所述的电机外壳10圆筒上有预埋铸造成型的螺旋冷却管22，螺旋冷却管22两端分别连通着所述的出水凸台19和所述的进水凸台39；所述的引线脚座50位于所述的后端盖30上，电缆线55穿越所述的引线脚座50；所述的前端盖20固定有抗弯力构件80，抗弯力构件80与所述的输出三角带轮90之间有滚针轴承60。
作为进一步改进：所述的法兰活塞缸216和所述的法兰导向筒227都是整体采用铝合金钢，所述的内密封活塞220和外密封活塞224都是整体采用碳化硅陶瓷；所述的氧化铝陶瓷以 (三氧化二铝) 复合材料为基料，配以矿化剂MgO (氧化镁)、 (碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为：93.2～93.4%；  MgO：1.5～1.7%； ：2.2～2.4%； 结合粘土：2.7～2.9%；
所述的抗弯力构件80整体采用铝合金钢，该铝合金钢的材料由如下重量百分比的元素组成：Al铝：14～15%、Ni镍：7～8%、Cr铬：6～7%、Nb铌：6～7%、Cu铜：5～6%、C碳：1.1～1.3%，余量为Fe铁及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：Sn锡少于0.05%、 Si硅少于0.20%、 Mn锰少于0.25%、 S硫少于0.010%、 P磷少于0.015%；所述的该铝合金钢的材料主要性能参数为：每立方厘米密度为7.2克，抗拉强度为287～289MPa，洛氏硬度HRC值为53，所述的铝合金钢材料具有很高的强度以及很好的耐腐蚀性。
作为进一步改进：所述的出水凸台19上有出水锥螺纹17，出水锥螺纹17底部有出水贯穿孔18，所述的进水凸台39上有进水锥螺纹37，进水锥螺纹37底部有进水贯穿孔38，所述的螺旋冷却管22两端分别连通着所述的出水贯穿孔18和所述的进水贯穿孔38；所述的螺旋冷却管22流道直径为8至9毫米，所述的螺旋冷却管22的管壁厚度为0.8至0.9毫米，所述的螺旋冷却管22预埋在所述的电机外壳10圆筒上一起浇铸成一体。
作为进一步改进：所述的抗弯力构件80的构件台阶内孔84与所述的电机转轴40的转轴外伸段46之间有旋转空隙48，所述的抗弯力构件80的外轴承支撑圆89固定着所述的滚针轴承60上的滚针内圈68的内孔，所述的滚针轴承60上的滚针外圈69的外圆固定在所述的输出三角带轮90的三角带轮台阶孔96内圆壁上，所述的三角带轮台阶孔96底面上有三角带轮花键孔94与所述的电机转轴40上的轴端花键49之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，所述的轴端花键49的端面上有轴端螺孔47，轴端螺孔47上配合有台阶防松螺钉74限制着轴向定位挡圈70的轴向位移，轴向定位挡圈70外缘部位固定在所述的三角带轮花键孔94外端平面上，继而限制了所述的输出三角带轮90的轴向位移。
作为进一步改进：所述的轴向定位挡圈70外侧面上有防松挡片71与所述的轴向定位挡圈70一起，被挡圈螺钉77固定在所述的三角带轮花键孔94外端平面上；所述的防松挡片71有挡片拐角边72紧贴着所述的台阶防松螺钉74的两平边挡肩帽73上的任意一平边上。
作为进一步改进：所述的输出三角带轮90外圆上有6至8排的三角皮带槽99，所述的输出三角带轮90外端面上有三角带轮端面螺孔97，所述的三角带轮台阶孔96上有三角带轮退刀槽93和三角带轮卡槽98，三角带轮卡槽98中活动配合有三角带轮孔用卡环91，所述的三角带轮台阶孔96底角位置上放置有三角带轮调节圈92，所述的滚针外圈69两侧分别贴着所述的三角带轮孔用卡环91和所述的三角带轮调节圈92。
作为进一步改进：所述的抗弯力构件80上有构件法兰87，构件法兰87内侧的构件调节环82外圆与所述的前盖轴承孔24之间为过渡配合；构件调节环82外圆与所述的外轴承支撑圆89之间具有五级公差精度的同轴度关系；所述的外轴承支撑圆89上分别有构件退刀槽83和构件卡环槽81，构件卡环槽81中活动配合有构件轴用卡环86，所述的滚针内圈68两侧分别贴着所述的构件轴用卡环86和所述的构件退刀槽83轴肩上；所述的前端盖20外侧面上有前盖凹台面29，前盖凹台面29上有5至6个前盖螺孔27，所述的构件法兰87上有5至6个构件枕孔85与所述的前盖螺孔27相对应；所述的前盖凹台面29与所述的前盖轴承孔24之间具有五级公差精度的垂直度关系。
八颗前螺钉21与电机外壳10前端面的外壳前螺孔26相配合，将前端盖20固定在电机外壳10前端面；八颗后螺钉31与电机外壳10后端面的外壳后螺孔36相配合，将后端盖30固定在电机外壳10后端面。
实施例中
所述的氧化铝陶瓷以 (三氧化二铝) 复合材料为基料，配以矿化剂MgO (氧化镁)、 (碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为：93.3%；  MgO：1.6%； ：2.3%； 结合粘土：2.8%；
所述的法兰活塞缸216和法兰导向筒227以及抗弯力构件80都是整体采用高强度耐腐蚀的铝合金钢材料，该铝合金钢的材料由如下重量百分比的元素组成：Al铝：14.5%、Ni镍：7.5%、Cr铬：6.5%、Nb铌：6.5%、Cu铜：5.5%、C碳：1.2%，余量为Fe铁及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：Sn锡为0.04%、 Si硅为0.17%、 Mn锰为0.23%、 S硫为0.008%、 P磷为0.012%；所述的该铝合金钢的材料主要性能参数为：抗拉强度为288MPa。
所述的滑块轴销177的中心线与所述的转盘轴销188之间具有1888至1999毫米的偏心距离；
法兰活塞减震器145中的法兰活塞杆255直径为65至68毫米，活塞杆外螺纹225为M64×2或M64×3；法兰活塞缸216内径为256至258毫米，法兰活塞缸216外径为268至272毫米，活塞缸外螺纹为M276×4或M282×5；减震器上孔端头223与减震器下孔端头282之间的距离为2280至2300毫米；法兰活塞减震器145与所述的作业平台110平面之间呈现45度夹角布置。
一、法兰活塞减震器145组装过程如下：
（一）、所述的法兰活塞杆255光滑外圆端与外密封活塞224内孔之间过盈配合密闭固定成一体，将孔用密封环236放置在外密封活塞224外圆上的密封槽中；所述的法兰活塞缸216没有法兰一端内孔与内密封活塞220外圆之间过盈配合密闭固定成一体，将有轴用密封环226放置在内密封活塞220内孔上的密封槽中。
（二）、将法兰活塞杆255上的活塞杆外螺纹225一端穿越内密封活塞220内孔，使得活塞杆外螺纹225与上法兰内螺孔215相配合紧固。用上端盖螺钉288依次穿越上端盖法兰287上的通孔和活塞缸法兰291上的螺孔，将上端盖法兰287与导向筒法兰298密闭紧固。用下端盖螺钉299依次穿越下法兰密封端盖217上的通孔和活塞缸法兰291上的螺孔，将下法兰密封端盖217与活塞缸法兰291密闭紧固。
（三）、实现了外密封活塞224外圆槽中的孔用密封环236与所述的法兰活塞缸216内孔之间构成活动密封，内密封活塞220内孔槽中的轴用密封环226与所述的法兰活塞杆255外圆之间构成活动密封。与此同时，所述的法兰导向筒227开孔端的内孔圆筒壁与所述的法兰活塞缸216外圆之间构成滑动配合，起到导向作用。所述的外密封活塞224与所述的下法兰密封端盖217之间构成第一减震空腔256，所述的外密封活塞224与所述的内密封活塞220之间构成第二减震空腔265。
（四）、将四个法兰活塞减震器145上的减震器上孔端头223依次与作业平台110的四个角上都有平台铰链144相连接，将法兰活塞减震器145上的减震器下孔端头282与固定支脚146相连接。
二、鼠笼式水冷三角带轮电机180组装过程如下：
（一）、内部组装
将定子51固定在电机外壳10内孔上，将转子52固定在电机转轴40最大直径处且与定子51位置相对应，用八颗前螺钉21将前端盖20固定在电机外壳10 的前盖凹台面29上，前端盖20的前盖轴承孔24上固定着前轴承25外圆，前轴承25内孔固定着电机转轴40的前轴承段45；
（二）、外部组装
用另外六颗前螺钉21将后端盖30固定在电机外壳10后端面，后端盖30的后盖中心盲孔34上固定着后轴承35外圆，后轴承35内孔固定着电机转轴40的后轴承段43，电缆线55穿越位于后端盖30上的引线脚座50，可连接到外接控制电源；
（三）、关键步骤：
（1） 抗弯力构件80安装
将抗弯力构件80上的构件调节环82与前端盖20上的前盖轴承孔24近外端处过渡配合，并用构件螺钉28穿越抗弯力构件80上的构件枕孔85与前端盖20上的前盖螺孔27相配合，将抗弯力构件80上的构件法兰87与前端盖20上的前盖凹台面29紧贴固定，使得抗弯力构件80上的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段46外轮廓之间有一毫米的旋转空隙48。
（2） 安装滚针外圈69
滚针轴承60选用NA型分离式滚针轴承。
先将三角带轮调节圈92间隙配合放入输出三角带轮90上的三角带轮台阶孔96之中并越过三角带轮退刀槽93贴在三角带轮孔底面95上；再将滚针轴承60上的滚针外圈69过盈0.01毫米配合压入输出三角带轮90上的三角带轮台阶孔96之中，再将三角带轮孔用卡环91用专用工具放入三角带轮卡槽98内，使得滚针外圈69两侧分别贴着三角带轮孔用卡环91和三角带轮调节圈92。
（3） 安装滚针内圈68
将滚针内圈68在200度机油中放置3分钟升温放置到抗弯力构件80上的外轴承支撑圆89上，将构件轴用卡环86用专用工具放入构件卡环槽81内，使得滚针内圈68两侧分别贴着构件轴用卡环86和构件退刀槽83侧轴肩。
（4） 输出三角带轮90与电机转轴40之间的连接
将固定在输出三角带轮90上的滚针外圈69连同轴承滚针一起套入固定在外轴承支撑圆89上的滚针内圈68一部分，缓缓转动输出三角带轮90，使得输出三角带轮90上的三角带轮花键孔94与电机转轴40上的轴端花键49对准相配合，继续推压输出三角带轮90，使得滚针外圈69上的轴承滚针与滚针内圈68完全相配合；
先取用台阶防松螺钉74穿越轴向定位挡圈70中心孔后与电机转轴40上的轴端螺孔47相配合，使得轴向定位挡圈70在台阶防松螺钉74上的两平边挡肩帽73与轴端花键49外端面之间有一毫米轴向自由量；
再用五颗挡圈螺钉77穿越轴向定位挡圈70上的定位挡圈通孔76后与输出三角带轮90上的三角带轮端面螺孔97相配合，将轴向定位挡圈70也紧固在输出三角带轮90外端面上；
最后用一颗挡圈螺钉77依次穿越防松挡片71上的通孔和轴向定位挡圈70上的定位挡圈通孔76后也与输出三角带轮90上的三角带轮端面螺孔97相配合，使得防松挡片71上的挡片拐角边72对准两平边挡肩帽73上的任意一平边上，起到防松作用。
鼠笼式水冷三角带轮电机180安装完毕。
三、运行
当鼠笼式水冷三角带轮电机180启动时，电磁力产生的扭矩通过电机转轴40上的轴端花键49与输出三角带轮90上的三角带轮花键孔94相配合，传递给输出三角带轮90上的三角皮带槽99，实现扭矩输出。
输出三角带轮90上的三角皮带槽99通过三角传动带502驱动带轮转盘179以转盘轴销188为中心作旋转运动，继而连带滑块轴销177作圆周回转运动；盘杆滑块159上的滑块中心通孔508与滑块轴销177上的轴销台阶段772外圆作圆周旋转滑移的同时，迫使盘杆滑块159上的上下两平面在钻井摆杆153上的滑块长槽157上作滑移运动，带动钻井摆杆153以摆杆轴销503为中心作摆转运动，最终实现钻井大绳152作上下运动获取海底原油。
四、本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步效果：
（一）、作业平台110的四个角上都有平台铰链144与法兰活塞减震器145一端相连接，法兰活塞减震器145另一端与固定支脚146相连接，且所述的法兰活塞减震器145与所述的作业平台110平面之间呈现45度夹角布置，确保作业平台110平稳固定。法兰活塞减震器145采用法兰连接结合双活塞密封双向减震，每只法兰活塞减震器145都能同时承受拉力或压力，确保作业平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。
在海浪冲击下，当法兰活塞减震器145承受着拉力负荷之时，法兰活塞减震器145中的第一减震空腔256内的密闭气体膨胀，法兰活塞减震器145中的第二减震空腔265内的密闭气体压缩；
在海浪冲击下，当法兰活塞减震器145承受着压力负荷之时，法兰活塞减震器145中的第一减震空腔256内的密闭气体压缩，法兰活塞减震器145中的第二减震空腔265内的密闭气体膨胀；
无论受到压力还是受到拉力冲击，法兰活塞减震器145都能够起到减震的作用，确保作业平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击，确保作业平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。
（二）、鼠笼式水冷三角带轮电机180中的电机外壳10上方有出水凸台19和进水凸台39，电机外壳10圆筒上有预埋铸造成型的螺旋冷却管22，螺旋冷却管22两端分别连通着出水凸台19和进水凸台39，可分组加工后再组装，特别方便快捷；
（三）、鼠笼式水冷三角带轮电机180中的电机外壳10外圆半径与内圆半径之间的壁厚为22.5毫米，螺旋冷却管22采用直径9毫米的不锈钢无缝管盘旋成八圈螺旋线，每圈螺旋线的螺旋中径等于电机外壳10的内外圆直径相加的平均值，确保螺旋冷却管22位于电机外壳10的内外圆直径之间。螺旋冷却管22两端分别位于出水凸台19和进水凸台39上引出，电机外壳10铸造完毕后在螺旋冷却管22两端分别加工成型管路连接螺纹或者管路连接搭扣。上述结构的铸件成品率高；
而三角传动带502产生的径向力反作用到输出三角带轮90却是能够完全被滚针轴承60所承受，仅仅作用在抗弯力构件80上，避免了电机转轴40上的转轴外伸段46承受径向力；由于满足在额定功率的前提下，在设计上可以将求电机转轴40的直径做到极限小，只承受纯扭矩，同时，由于抗弯力构件80整体形状属于空心短管，因此结构刚性超强，能承受更大的径向力。两者结合，既能将电机整体尺寸做的紧凑，又能承受更大的径向力，运行更加可靠，从而延长了作为动力源的鼠笼式水冷三角带轮电机180的使用寿命。
（四）、鼠笼式水冷三角带轮电机180中的抗弯力构件80的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段46之间有旋转空隙48，抗弯力构件80的外轴承支撑圆89固定着滚针轴承60上的滚针内圈68的内孔，滚针轴承60上的滚针外圈69的外圆固定在输出三角带轮90的三角带轮台阶孔96内圆壁上，三角带轮台阶孔96底面上有三角带轮花键孔94与电机转轴40上的轴端花键49之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合。上述结构设计实现了电机转轴40与输出三角带轮90之间只传递扭矩，即电机转轴40以及前轴承25和后轴承35只需承受纯扭矩，而三角传动带502产生的径向力反作用到输出三角带轮90却是能够完全被滚针轴承60所承受，仅仅作用在抗弯力构件80上，完全避免了电机转轴40上的转轴外伸段46承受径向力。
抗弯力构件80之中位于构件法兰87外侧外轴承支撑圆89与构件调节环82外圆之间具有五级公差精度的同轴度关系，即同轴度为100毫米单位尺寸的误差小于或等于0.01毫米，近似于绝对同心轴，确保电机转轴40与同步带轮90也具有同轴度关系，实现输出三角带轮90平稳同轴旋转。在电机前端盖上设置抗弯力构件，分担了所有的弯矩负荷，使得电机转轴只承受纯扭矩，相同功率下的电机转轴直径可减少一半，最终实现电机整体具有突破性的紧凑。
（五）、本发明通过作业平台110将鼠笼式水冷三角带轮电机180与法兰活塞减震器145145结合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电机易损问题和油井设施整体减震问题，取得了意想不到的效果。
五、本发明中的法兰活塞缸216和法兰导向筒227以及抗弯力构件80都是整体采用高强度耐腐蚀的铝合金钢材料，具备良好的刚性抗变形；特别是法兰活塞减震器145采用了碳化硅陶瓷的内密封活塞220和外密封活塞224，与整体都是采用高强度耐腐蚀的铝合金钢材料的法兰活塞缸216和法兰导向筒227 相结合，两种不同材质不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐蚀。
表1是本发明采用了抗弯力构件80后的前轴承25所固定的电机转轴40的前轴承段45径向跳动度（微米）与没采用抗弯力构件80的等功率电机的前轴承2所固定的电机转轴40的前轴承段45径向跳动度（微米）的实验数据比较。
(表1)前轴承段45部位的径向跳动度（微米）的数据比较
 从表1中的对照数据可以得出：前轴承25外端采用了抗弯力构件80后，前轴承25所受到负荷减轻磨损减少，导致前轴承25所固定的电机转轴40的前轴承段45部位的径向跳动度（微米）更加稳定。
 (表2)碳化硅陶瓷的内密封活塞220和外密封活塞224与常规316不锈钢的内密封活塞220和外密封活塞224的耐腐蚀磨损实验数据对比
  由表2的对照数据可以得出：碳化硅陶瓷活塞的耐腐蚀抗磨损能力远远强于常规316不锈钢活塞。
(表3)为法兰活塞缸216和法兰导向筒227都是整体采用高强度耐腐蚀的铝合金钢材料，与法兰活塞缸216和法兰导向筒227都是整体采用常规316不锈钢材质的表面粗糙度受损程度实验数据对比
 由表3的对照数据可以得出：法兰活塞缸216和法兰导向筒227都是整体采用高强度耐腐蚀的铝合金钢材料的表面粗糙度受损程度远远小于常规不锈钢材质外表面的表面粗糙度受损程度。

Claims (7)

1.一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备,作业平台(110)的四个角上都有平台铰链(144)与法兰活塞减震器(145)上孔端头相连接，法兰活塞减震器(145)下孔端头与固定支脚(146)相连接；所述的作业平台(110)上固定有电机底座(505)、转盘底座(158)和摆杆底座(151)，摆杆底座(151)上的摆杆轴销(503)上可旋转固定着钻井摆杆(153)，所述的转盘底座(158)上的转盘轴销(188)可旋转固定着带轮转盘(179)，所述的电机底座(505)固定安装有鼠笼式水冷三角带轮电机(180)；所述的钻井摆杆(153)一侧端固定连着钻井大绳(152)，钻井大绳(152)穿越所述的作业平台(110)上的平台钻眼孔(501)后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆(153)另一端上有滑块长槽(157)，滑块长槽(157)上可滑动配合着盘杆滑块(159)；所述的带轮转盘(179)一侧面固定着滑块轴销(177)上的轴销螺柱(771)，所述的滑块轴销(177)上的轴销台阶段(772)外圆与所述的盘杆滑块(159)上的滑块中心通孔(508)之间为可旋转滑动配合；所述的鼠笼式水冷三角带轮电机(180)上的输出三角带轮(90)与所述的带轮转盘(179)之间有三角传动带(502)；其特征是：
所述的法兰活塞减震器(145)包括法兰活塞杆(255)、法兰活塞缸(216)、法兰导向筒(227)以及下法兰密封端盖(217)和上端盖法兰(287)；所述的法兰活塞杆(255)一端密闭固定有外密封活塞(224)，外密封活塞(224)外圆槽中有孔用密封环(236)，孔用密封环(236)与所述的法兰活塞缸(216)内孔之间构成活动密封；所述的法兰活塞杆(255)另一端有活塞杆外螺纹(225)，活塞杆外螺纹(225)外径尺寸小于或等于所述的法兰活塞杆(255)外径尺寸；所述的法兰活塞缸(216)一端密闭固定有内密封活塞(220)，内密封活塞(220)内孔槽中有轴用密封环(226)，轴用密封环(226)与所述的法兰活塞杆(255)外圆之间构成活动密封，所述的法兰活塞缸(216)另一端有活塞缸法兰(291)，活塞缸法兰(291)与所述的下法兰密封端盖(217)之间有下端盖螺钉(299)密闭连接固定，所述的下法兰密封端盖(217)外端有减震器下孔端头(282)，减震器下孔端头(282)与所述的固定支脚(146)相连接；
所述的法兰导向筒(227)开孔端的内孔圆筒壁与所述的法兰活塞缸(216)外圆之间为滑动配合，所述的法兰导向筒(227)法兰端有活塞缸法兰(298)，活塞缸法兰(298)与所述的上端盖法兰(287)之间有上端盖螺钉(288)连接固定；所述的上端盖法兰(287)外侧有减震器上孔端头(223)，所述的减震器上端头(223)与所述的平台铰链(144)相连接；所述的上端盖法兰(287)内侧有法兰内螺孔(215)，所述的法兰内螺孔(215)与所述的活塞杆外螺纹(225)紧固连接；所述的外密封活塞(224)与所述的下法兰密封端盖(217)之间构成第一减震空腔(256)，所述的外密封活塞(224)与所述的内密封活塞(220)之间构成第二减震空腔(265)；
所述的鼠笼式水冷三角带轮电机(180)包括电机外壳(10)、前端盖(20)、后端盖(30)、电机转轴(40)、引线脚座(50)、定子(51)、转子(52)和输出三角带轮(90)，所述的定子(51)固定在所述的电机外壳(10)内孔上，所述的转子(52)固定在所述的电机转轴(40)最大直径处且与所述的定子(51)位置相对应，所述的前端盖(20)上有前螺钉(21)固定在所述的电机外壳(10)前端面，所述的前端盖(20)的前盖轴承孔(24)上固定着前轴承(25)外圆，前轴承(25)内孔固定着所述的电机转轴(40)的前轴承段(45)；所述的后端盖(30)上有后螺钉(31)固定在所述的电机外壳(10)后端面，所述的后端盖(30)的后盖中心盲孔(34)上固定着后轴承(35)外圆，后轴承(35)内孔固定着所述的电机转轴(40)的后轴承段(43)，所述的电机外壳(10)下方有安装脚板(11)，安装脚板(11)与所述的电机外壳(10)之间有加强连筋(13)，所述的安装脚板(11)上有安装通孔(14)，其特征是：所述的电机外壳(10)上方有出水凸台(19)和进水凸台(39)，所述的电机外壳(10)圆筒上有预埋铸造成型的螺旋冷却管(22)，螺旋冷却管(22)两端分别连通着所述的出水凸台(19)和所述的进水凸台(39)；所述的引线脚座(50)位于所述的后端盖(30)上，电缆线(55)穿越所述的引线脚座(50)；所述的前端盖(20)固定有抗弯力构件(80)，抗弯力构件(80)与所述的输出三角带轮(90)之间有滚针轴承(60)。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备，其特征是：所述的法兰活塞缸(216)和所述的法兰导向筒(227)都是整体采用铝合金钢，所述的内密封活塞(220)和外密封活塞(224)都是整体采用碳化硅陶瓷；所述的氧化铝陶瓷以                                                (三氧化二铝) 复合材料为基料，配以矿化剂MgO (氧化镁)、 (碳酸钡)及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分比含量为：93.2～93.4%；  MgO：1.5～1.7%； ：2.2～2.4%； 结合粘土：2.7～2.9%；
所述的抗弯力构件（80）整体采用铝合金钢，该铝合金钢的材料由如下重量百分比的元素组成：Al铝：14～15%、Ni镍：7～8%、Cr铬：6～7%、Nb铌：6～7%、Cu铜：5～6%、C碳：1.1～1.3%，余量为Fe铁及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：Sn锡少于0.05%、 Si硅少于0.20%、 Mn锰少于0.25%、 S硫少于0.010%、 P磷少于0.015%；所述的该铝合金钢的材料主要性能参数为：每立方厘米密度为7.2克，抗拉强度为287～289MPa，洛氏硬度HRC值为53，所述的铝合金钢材料具有很高的强度以及很好的耐腐蚀性。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备，其特征是：所述的出水凸台(19)上有出水锥螺纹(17)，出水锥螺纹(17)底部有出水贯穿孔(18)，所述的进水凸台(39)上有进水锥螺纹(37)，进水锥螺纹(37)底部有进水贯穿孔(38)，所述的螺旋冷却管(22)两端分别连通着所述的出水贯穿孔（18）和所述的进水贯穿孔（38）；所述的螺旋冷却管（22）流道直径为8至9毫米，所述的螺旋冷却管22的管壁厚度为0.8至0.9毫米，所述的螺旋冷却管（22）预埋在所述的电机外壳（10）圆筒上一起浇铸成一体。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备，其特征是：所述的抗弯力构件（80）的构件台阶内孔（84）与所述的电机转轴（40）的转轴外伸段（46）之间有旋转空隙（48），所述的抗弯力构件（80的外轴承支撑圆（89）固定着所述的滚针轴承（60）上的滚针内圈（68）的内孔，所述的滚针轴承（60）上的滚针外圈（69）的外圆固定在所述的输出三角带轮（90）的三角带轮台阶孔（96）内圆壁上，所述的三角带轮台阶孔（96）底面上有三角带轮花键孔（94）与所述的电机转轴（40）上的轴端花键（49）之间为花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，所述的轴端花键（49）的端面上有轴端螺孔（47），轴端螺孔（47）上配合有台阶防松螺钉（74）限制着轴向定位挡圈（70）的轴向位移，轴向定位挡圈(70)外缘部位固定在所述的三角带轮花键孔(94)外端平面上，继而限制了所述的输出三角带轮（90）的轴向位移。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备，其特征是：所述的轴向定位挡圈（70）外侧面上有防松挡片（71）与所述的轴向定位挡圈（70）一起，被挡圈螺钉（77）固定在所述的三角带轮花键孔（94）外端平面上；所述的防松挡片（71）有挡片拐角边（72）紧贴着所述的台阶防松螺钉（74）的两平边挡肩帽（73）上的任意一平边上。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备，其特征是：所述的输出三角带轮（90）外圆上有6至8排的三角皮带槽（99），所述的输出三角带轮（90）外端面上有三角带轮端面螺孔（97），所述的三角带轮台阶孔（96）上有三角带轮退刀槽（93）和三角带轮卡槽（98），三角带轮卡槽（98）中活动配合有三角带轮孔用卡环（91），所述的三角带轮台阶孔（96）底角位置上放置有三角带轮调节圈（92），所述的滚针外圈（69）两侧分别贴着所述的三角带轮孔用卡环（91）和所述的三角带轮调节圈（92）。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金钢法兰活塞减震海上油井动力辅助设备，其特征是：所述的抗弯力构件（80）上有构件法兰（87），构件法兰（87）内侧的构件调节环（82）外圆与所述的前盖轴承孔（24）之间为过渡配合；构件调节环（82）外圆与所述的外轴承支撑圆（89）之间具有五级公差精度的同轴度关系；所述的外轴承支撑圆（89）上分别有构件退刀槽（83）和构件卡环槽（81），构件卡环槽（81）中活动配合有构件轴用卡环（86），所述的滚针内圈（68）两侧分别贴着所述的构件轴用卡环（86）和所述的构件退刀槽（83）轴肩上；所述的前端盖（20）外侧面上有前盖凹台面（29），前盖凹台面（29）上有5至6个前盖螺孔（27），所述的构件法兰（87）上有5至6个构件枕孔（85）与所述的前盖螺孔（27）相对应；所述的前盖凹台面（29）与所述的前盖轴承孔（24）之间具有五级公差精度的垂直度关系。
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