[實用新型]頂部驅動裝置的動力水龍頭

有效

• 申請號: 200720173924.7
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號: CN201162487Y
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 騰青龍
• 申請（專利權）人: 中國南車集團北京機車車輛機械廠;中國南車集團株洲電力機車研究所
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理事務所
• 代理人: 王學強

技術領域

本實用新型涉及一種鉆井設備的驅動裝置，特別涉及一種鉆井設備頂部驅動裝置的動力水龍頭。

背景技術

目前，在石油天然氣鉆井作業中，鉆機的旋轉動力越來越多地由設置于鉆井架頂部的驅動裝置(即頂驅)來提供。相對于傳統的驅動形式，頂驅驅動具有安全隱患較少、作業者的勞動強度較低，以及可以節省定向鉆井時間、便于維修等優點，因此其普及程度越來越高。

頂部驅動裝置主要分為電動頂驅和液壓頂驅。相對于電動頂驅，液壓頂驅可以滿足低速(主軸轉速甚至可以為零)時的扭矩要求，并且可以提供較大的扭矩輸出。此外，在部件的結構設計、鉆井抗震、作業現場防火花等方面，液壓頂驅也具有明顯的優勢。

動力水龍頭是液壓頂部驅動裝置的關鍵組成部分，目前較常見的動力水龍頭包括液壓馬達和由其驅動的減速器。在設備型號相同的條件下，單液壓馬達型和雙液壓馬達型動力水龍頭所提供的扭矩較小，因此其應用范圍較窄，只能滿足淺層鉆井作業的要求以及較小規格鉆桿的上扣、卸口需要。

眾所周知，鉆桿在正常鉆進時所需要的扭矩，與進行上扣、卸扣等操作時所需要的扭矩存在較大的差異。進行上扣、卸扣等操作所需要提供的扭矩較大，但其所占用的工作時間卻較少，因此為了保證在上扣、卸扣提供較大的扭矩，通常是另外設置一套間歇性工作的增扭裝置，以便在卸扣是提供額外的扭矩。所述增扭裝置通常包括專門設置的增扭馬達、傳動齒輪以及離合器。

請參考圖1，圖1為現有技術中動力水龍頭減速器的結構示意圖。

現有技術中動力水龍頭減速器包括由液壓馬達驅動的兩個高速級主動齒輪11(即減速器輸入軸)，兩者分別嚙合并帶動一高速級從動齒輪12。兩低速級主動齒輪13分別與兩高速級從動齒輪12固定連接并與之共軸。兩低速級主動齒輪13同時嚙合于一低速級從動齒輪14(即減速機輸出軸)，后者為鉆桿提供驅動力。

現有技術中動力水龍頭減速器還包括由作為增扭裝置的增扭馬達驅動的增扭主動齒輪15，增扭主動齒輪15可以在離合裝置(圖中未示出)的作用下與低速級從動齒輪14相嚙合或者相分離。

附圖標記16表示所述減速器的箱體。

請參考圖2及圖3，圖2為現有技術中動力水龍頭液壓馬達的轉速-扭距特性曲線；圖3為現有技術中動力水龍頭增扭馬達的轉速-扭距特性曲線。

圖2中曲線171表示正常進行鉆進操作時液壓馬達的轉速-扭距特性曲線，在正常鉆進時所述液壓馬達的工作轉速位于一個恒功的范圍內。曲線172表示在經過沙土層等比較松軟的地層時液壓馬達的轉速-扭距特性曲線，此時馬達排量和扭矩降低、轉速增加，從而實現在較低扭矩下的高速鉆進。

圖3中曲線18表示進行上扣、卸扣操作時增扭馬達的轉速-扭距特性曲線。鉆桿上扣、卸扣時只需要很低的轉速即可，但卻要求提供較大的扭矩。由圖3可見，所述增扭馬達的特性曲線可以滿足此時低速大扭矩的需求。

但是，在設置增扭馬達的動力水龍頭中，由于在正常鉆進的工作時間內不需增加扭矩，此時增扭馬達不需工作，因此需另外設置離合裝置，使增扭馬達與主傳動系統相分離；當鉆桿進行上扣、卸口操作時，所述離合裝置再將所述增扭馬達連接入主傳動系統中。由于增扭操作的時間通常只占據整個工作時間的較小比例，所以整個增扭裝置在很長的時間內是空置的，浪費了設備。同時，由于添加了增扭裝置，在整個動力水龍頭中增加了增扭傳動主動齒輪、密封裝置、離合器、增扭馬達等結構，不但增加了其設計、加工制造、運行控制等環節的復雜度，同時也顯著增加了設備的成本。

因此，如何簡化動力水龍頭的結構、節省生產制造成本，并且降低其設計、加工制造、運行控制等環節的復雜度，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種結構簡單、生產制造成本較低，并且設計、加工制造、運行控制等環節的復雜度較低的動力水龍頭。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種動力水龍頭，用于鉆井設備的頂部驅動裝置，包括馬達和減速器，所述減速器的輸入齒輪軸由所述馬達驅動，所述減速器的輸出齒輪軸驅動所述鉆井設備的鉆桿，所述馬達為徑向柱塞液壓馬達。

優選地，所述徑向柱塞液壓馬達的數目為2臺。

優選地，所述動力水龍頭取消了增扭裝置。

優選地，所述減速器采用兩組二級傳動。

優選地，所述減速器傳動比的范圍為5.0至8.0。

優選地，所述減速器傳動比的范圍為6.9至7.0。