RU2023645C1 - Drawworks - Google Patents

Abstract

FIELD: drilling rigs. SUBSTANCE: drawworks have frame 1, drum 2, shaft 3 on bearings 4, 5 which is passed through drum 2. Clutches 6,7 connect shaft 3 with main engines 8, 9. Planetary reduction unit 10 is installed on shaft 3. Sun gear 14 of reduction unit is arranged between disks 12 and 13. Disk 12 is connected with hub 16 of drum 2. Gear wheel 24 is connected through clutch-gear 25 with auxiliary drive 26. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к грузоподъемным механизмам, преимущественно к буровым лебедкам, и может быть использовано в буровых установках для бурения на нефть и газ. The invention relates to lifting mechanisms, mainly to drilling winches, and can be used in drilling rigs for drilling for oil and gas.

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. Known drill winch with a drive, comprising a lifting shaft with a drum, an electrodynamic brake coaxially mounted with the lifting shaft, a chain gearbox containing a driving and driven shafts, the driven shaft being connected to the lifting shaft by means of fast and quiet speeds and couplings .

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. The disadvantages of the winch include the presence of a chain gearbox, chain gears of "fast" and "quiet" speeds and, as a result, reduced efficiency, the presence of an auxiliary electrodynamic brake, pneumatic couplings of "fast" and "quiet" speeds, which greatly complicates the design of the winch, her management.

Известна буровая лебедка, содержащая барабан с встроенным в один из дисков планетарным редуктором и переключающим устройством в виде ленточного тормоза. Known drill winch containing a drum with a planetary gear integrated in one of the disks and a switching device in the form of a belt brake.

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.The disadvantages in this winch include the following:
Torque transmission from the drive is realized only through a planetary gearbox, i.e., it is constantly in operation, which requires designing and calculating it to lay more metal in the structure to obtain the corresponding safety factors determining reliability and performance;
winch operation is excluded directly, bypassing the planetary gearbox, i.e. drive - shaft - drum.

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. A drawworks is also known, which is adopted as a prototype and contains a shaft with a drum, which, by means of couplings, can be connected directly to the main engines mounted coaxially with the shaft and located on opposite sides of the drum. To increase the pulling force on the drum with a corresponding decrease in the lifting speed, it is possible to work through chain transmissions, which transmit the moment from electric motors to the lifting shaft through intermediate and transmission shafts and couplings.

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. In addition, there is an auxiliary drive that acts as a regulator for supplying the bit to the bottom of the well, which is connected via a chain to one of the transmission shafts of the winch and transmits rotation at low speed to the drum.

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. The disadvantages of this winch are the presence of chain transmissions, transmission and intermediate shafts. The presence of chain transmissions causes bending moments on the shafts. This leads to an increase in metal consumption and dimensions, complicating installation and transportation, and reducing efficiency.

Цель изобретения - упрощение кинематической схемы и конструкции, повышение надежности и КПД, снижение металлоемкости, улучшение транспортабельности и монтажеспособности, а также расширение функциональных возможностей лебедки. The purpose of the invention is to simplify the kinematic scheme and design, increase reliability and efficiency, reduce metal consumption, improve transportability and mounting ability, as well as expand the functionality of the winch.

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. This goal is achieved due to the fact that in the drawworks containing a frame, a drum through which a shaft is passed through bearings, connected by means of couplings and gears to the main engines located on opposite sides of the drum, one of the gears is made in the form of a planetary gear mounted on the shaft coaxially with the drum, the carrier coupler is fixed to the frame, the shaft coupler is fixed to the drum.

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. The central wheel of the planetary gearbox is installed between two disks, one of the disks is connected to the hub of the drum, the outer surface of the central wheel of the planetary gearbox is used as a gear wheel with external gearing, which is connected through a gear coupling-gear with an auxiliary drive, providing kinematic connection of the auxiliary drive - the drum, bypassing the shaft.

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. In order to expand the functionality of the winch during its operation, which consists in alternately or jointly transmitting torque to the drum from the main engines through the couplings and gearbox or from the auxiliary drive motor directly to the drum, a separation of the drum and the shaft is provided. In this case, simultaneous operation of the main and auxiliary engines is possible, of which the auxiliary transmits torque to the winch drum, bypassing the shaft, and the main ones to the winch shaft, from which it is removed to the rotor or some other drilling rig mechanism. In this case, work on the rotor or other mechanism is possible by any of the main engines: right or left, or two together.

Для снятия крутящего момента с вала лебедки на нем устанавливается звездочка, через которую с помощью цепной передачи передается крутящий момент на ротор. To remove the torque from the winch shaft, an asterisk is installed on it, through which the torque is transmitted to the rotor using a chain transmission.

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. To transmit torque to the drum, a gear wheel with external gearing is provided, for example, joint with the central wheel of a planetary gear or mounted on the drum disk and connected directly to the drum, bypassing the shaft.

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). Significant differences of the proposed solution include the connection of the winch drum with a gear wheel with external gearing, which is connected to the auxiliary drive through the gear coupling, which makes it possible to operate the winch simultaneously from the main electric motors and the auxiliary drive independently of each other: from the auxiliary drive (which transmits torque torque to the drum, bypassing the shaft) and the main engines in any combination (which transmit torque to the shaft, and from it to the rotor).

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. This is necessary during various technological operations, for example, during rotary drilling, when the auxiliary tool feeds the drilling tool to the face, and the rotor rotates from the main engines (or engine), during the elimination of accidents, etc.

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. Figure 1 shows a diagram of a winch; figure 2 is an installation option of a gear wheel with external gearing; figure 3 is an installation option sprockets with a chain gear on the rotor.

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. The drawworks includes a frame 1, a drum 2, through which a shaft 3 is passed on bearings 4, 5. By means of couplings 6, 7, the shaft 3 is connected to the main engines 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. A planetary gearbox 10 is mounted coaxially with the drum 2, a drive gear 11 of the planetary gearbox 10 is mounted on the shaft 3. A central wheel 14 of the planetary gearbox 10 is installed between the disks 12, 13. The central wheel 14 has internal gearing 15. The disk 12 of the planetary gearbox 10 is connected to the hub 16 the drum 2. The drum 2 and the disks 12, 13 of the planetary gearbox 10 are integrally mounted on the thrust bearings 17, 18, while the thrust bearing 17 is in the rack 19 of the frame 1, and the thrust bearing 18 is in the rack 20. The connection of the drum 2 with the shaft 3 ongoing S THE: directly - by including the coupling shaft 21, and a planetary gear 10 - the inclusion of the coupling carrier 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. The internal gearing 15 of the central gear 14 is engaged with the satellites 23, the outer surface of the central gear 14 is used to install the gear 24 with an external gear, which is connected through a gear coupling gear 25 with the auxiliary drive 26, providing a kinematic connection of the auxiliary drive 26 with drum 2, bypassing the shaft 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. It is possible to install (Fig. 2) a gear 24 with external gearing, for example, on a disk 27 of a drum 2 (or other part directly connected with a drum 2) with installation of an auxiliary drive 26 in this place with kinematic connection, and the auxiliary drive 26 - drum 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. If it is necessary to drive the rotor from the main winch engines 8, 9, it is possible to install (Fig. 3) on the shaft 3 of the coupler 28 and the drive sprocket 29, which makes it possible to drive the rotor through a chain drive 30 with the simultaneous operation of the auxiliary drive 26 on the drum 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. The rotor is driven from the main engines 8, 9 by turning on the clutches 6, 7 connecting the main motors 8, 9 to the shaft 3, the shaft coupler 21 and the carrier coupler 22 must be disconnected, the coupler 28 is included. Torque through the drive sprocket 29 and chain transmission 30 will be transmitted to the rotor. The auxiliary drive 26 in this case can be turned on or off by means of a gear coupling 25 depending on the ongoing drilling operations.

В лебедке предусмотрены три передачи вращения на барабан. The winch has three rotational gears per drum.

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. The first is that during operation, the torque is directly transmitted from one or two engines 8, 9 through the shaft 3 passing through the drum 2, and the shaft coupling 21 in the on position and fixed to the drum 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). The second - when working through a planetary gearbox 10, the torque is transmitted from one or two engines 8, 9 through a shaft 3 passing through the drum 2, and the connecting sleeve drove 22 in the on position with fixing on the frame (rotation to the drum is transmitted through the gears of the planetary gearbox )

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. The third - when working from the auxiliary drive 26, the torque is transmitted to the drum 2, bypassing the shaft 3, through the gear clutch gear 25, the gear 24 with external gearing connected to the drum 2 of the winch.

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. Possible simultaneous operation from the auxiliary drive 26 to the drum 2, bypassing the shaft 3, through the clutch gear 25 and from the engines 8, 9 of the winch through the shaft 3, the coupling 28, the drive sprocket 29 and the chain gear 30 to the rotor or some other mechanism drilling rig.

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. Thus, in a drill hoist containing a drum through which a shaft is passed on bearings, which is coupled to the motors by means of couplings, a planetary gearbox is mounted coaxially with the drum, the drum is connected to the gear wheel with external gearing, the drum is connected to the shaft by directly turning on the shaft coupling and through a planetary gearbox by turning on the carrier coupling, and connecting the drum to the auxiliary drive is carried out by turning on the gear clutch gear, set attached to the shaft of the auxiliary drive, and gears with external gearing connected to the drum.

Это дает возможность упростить кинематическую схему и конструкцию, повысить надежность и КПД, снизить металлоемкость, улучшить транспортабельность и монтажеспособность, а также расширить функциональные возможности лебедки. This makes it possible to simplify the kinematic scheme and design, increase reliability and efficiency, reduce metal consumption, improve transportability and mounting ability, and also expand the functionality of the winch.

Claims (1)

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. A DRILL WINCH containing a frame, a drum mounted on bearings, a drum shaft located on bearings and connected by means of couplings and gears to motors located on opposite sides of the drum, characterized in that it is provided with an additional drive and clutch, wherein one of the gears includes a planetary gear mounted on the said shaft, the central gear of which is located between two disks, one of which is connected to the hub of the drum, and its gear is kinematic and it is associated with an additional clutch, wherein one of the main clutch is mounted for fixing to the drum, while the other is connected kinematically to the planet carrier of the planetary gear set and can be fixed to the frame.

Images