CN1034321C - 转轴驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本系统是为了本海上开采石油而安装在船上的一个或多个旋转转轴系统，该系统由固定在船上的旋转钻孔装置的固定转轴部分和固定在船上的一个或多个旋转部分组成。这些旋转转轴部分籍助在转轴和船体之间传递旋转运动的驱动机构连接在抗扭的刚性框架装置(8)上。这种转轴在框架装置(8)上不会产生角位移和显著的反作用力。这种垂直框架(8)由四个“墙”组成，其中的一个“墙”由门架(20)形成，以便取出或插入整个转轴或部分转轴。框架装置(8)固定在高支承框架(7)上。高支承框架(7)在旋转钻孔装置的整个直径方向上延伸，并且安装在船身上。
Description
本发明涉及一种转轴系统，这种转轴设置在开采船上，或者设置在工作台或开采石油或天然气所用的平台上的升降器或管件支架系统中。转轴驱动系统由开采船上与旋转钻孔装置或类似装置连接的固定部件构成，转轴中的一部分或多部分可回转地安装在固定部件中。而且，所述转轴驱动系统连接到开采船上。
这种为在海上开采石油而安装在开采船上的转轴旋转系统是公知的。但是这只涉及小尺寸和重量轻的设备，而且只有较低的运行压力。这种传统的系统安装在带有一种单一驱动臂的转轴的较低部分，并且可以控制固定部分和较低转轴旋转部分之间的旋转运动。而且通过抗剪应力连接系统把运动传递给转轴的其它部分。
这种系统在较低生产压力和较小的液体容积，平静水面及中低深度情况下，工作状况很好。但是在较高生产压力和大液体容积、汹涌的水面条件下，这种常规系统有很多不便之处。在上述情况下，转轴的重量会达到100-150吨，而且对于安全运转的要求很高。对于这些重型转轴系统。传统的转动系统不能与之相适应，因为驱动臂的尺寸和抗剪压力连接装置会很大，这必然会影响旋转钻头装置的其它机构。
本发明的一个目的在于提供一种海上石油开采船使用的重型转轴转动系统。这样即使在汹涌海水和较高生产压力情况下，这种使转轴在运转中产生移动的危险基本上被消除。本发明还有一个目的在于稳定直接地将船身的旋转运动(“左右摇摆”运动)传递给转轴的各旋转部分，其自的在于降低转轴部分和框架之间的刚性支承管件连接装置的负载，同时又可以使相对于X、Y轴的相对运动仍维持灵活性。进一步的目的在于提供一种在正常工作中允许转轴作横向移动而不影响其旋转稳定性的解决方案。
根据本发明设计出的技术方案的特征是；借助于驱动机构将旋转部分或转轴的部分连接在框架结构中，即：所述框架结构安装在刚性的高支承框架上，而且所述高支承框架在旋转钻孔装置上延伸，并且固定在开采船上。正如权利要求1所述。
本发明的优点和特征还在从属权利要求2-7中进行了进一步说明。
下面将参照实施例和附图进一步描述本发明。
图1是做为船体一部分的带有高支承框架的旋转钻孔装置和根据于本发明的框架结构的示意图。
图2是与转轴中各旋转部分的装配有关的框架结构的装配原理图。
图3是安装了转轴的框架结构的透视图。
图4是高支承框架低边的框架结构的平面图。(图7C-C之剖视)
图5是这种框架装置的最接近位置的一种门架截面图。
图6是框架装置和门架之间的连接装置(铰接装置和锁合装置)的局部放大图。(图5B-B之剖视)
图7是转轴上升设备纵向局部示意图。
图8是具有在转轴旋转部分和框架结构之间的外部连接装置的驱动机构示意图。(图2A-A之剖视)
图1是一种安装在开采船的船身17上的旋转钻孔装置3。采用提升设备12移动通常在旋转钻孔装置底盘6上的转轴1，或者把附加转轴13放置在底盘6上。
提升设备12使转轴沿着安装在高支承框架7的下边的导轨10运动。这样，转轴提升设备12能够在第一位置，即旋转钻孔装置3的中心，和第二位置，即固定在旋转架外部的底盘2的转轴13的支撑点之间移动。这种方法在申请人的挪威专利申请号921102中有详细的描述和说明，这里不再赘述。
高支承框架7具有三维尺寸，并且包含有坚实固定在开采船的船身上的实际上水平的网格状框架，并且跨过旋转钻孔装置3的整个直径。
这种高支承框架7和固定于框架7的框架结构8构成了本发明的驱动装置。
框架结构8是垂直的，它具有坚实的强度和抗扭转刚度。这样它能够在管件连接装置1和水平框架7之间传递扭转力，而且不产生角位移。
图2表示在一个较大的比例中，框架结构8和转轴(41′、42′……)的各个部分的位置。
图3更近一步地说明了在透视图中的框架结构8。它有四个“墙”20，21，22，23和一个底34，在它的上面的部分坚固连接框架7。它环绕着转轴1并且一直延伸到在旋转钻孔装置3上的底盘6。
“墙”的其中三个墙是具有二维尺寸的格状结构，包括弦杆41，42，43，44，水平杆51，52，53等等和斜杆55，56等等。
底33包括带有能使转轴1安装在底盘6的中心孔35中的框架34。在底33和转轴底盘6与转轴1之间存在着间隙，这样驱动装置就能够相对于转轴底盘自由转动。
图4中的第四个“墙”20包含平面框架的门架20′，以及连接门架20′和框架8上的重要结构构件的铰接装置和锁合装置。
图4是高支承框架7下边的框架8的局部剖面图(图7中的C-C截面)。它表明带有导轨10的升降设备滑道。籍助导轨10转轴提升设备12可以到达转轴1的中心位置。这样，转辅就能够通过门架20′进出框架8。
图5是用水平杆26，垂直杆27和斜杆28构成的独立平面框架的门架20′的局部视图。
在运转中，当门架20′关门对，门架20′形成框架8的一个侧面，并且门架20′能够摆动离开这个侧面(图4和图7)，从而能够为转轴提升设备12提供接近转辅1的通道。
用铰接装置25使门架20′悬挂在弦杆42中，而锁合装置30与弦杆45相对设置。这样易于打开门架，使得门架20′易于摆动离开这个侧面，从而获得连贯的框架结构。
这种结构上的连贯性可以在门架20′的网格状结构和框架8中的其它“墙”21，23中获得，因为：
将铰接装置安装在与框架8中的水平杆50，51，52，53，以及门架20′的水平杆26在同一水平高度的位置；
就原理而论它们通常与普通的管件连接方式相同，所以铰接装置和锁合装置是坚固稳定的；
管件81和83构成了铰接装置25和锁合装置30的一部分。而且，就象一根管件固定在另一管件上，将管件81和83直接连接在门架20的水平杆26上。
图6中的铰接装置25包括可回转地安装在弦杆80上的刚性管件部分81，所述管件81同时能够起到象连接管件的加强元件一样的作用。
铰接装置25和锁合装置30沿轴向固定在确定位置，因为管件部件部分81，84分别在管件45，42上相互齐平。这样，铰接装置25和锁合装置30具有足够的阻力去抵抗轴向力。
锁合装置30和铰接装置25的便利之处在于；它们还起到装置构件的作用，并且它们以已知的强度特征构成了标准的管件连接。
图7中的转轴提升设备12表明转轴1如何在框架结构8中的底面框架34上移动。
图8表示驱动机械装置60，其中包括：
四个液压缸61、62、63和64，通过销轴40将这些液压缸固定在转轴的外环41上，或者固定在转轴上的各个外环上。在驱动框架8上的在这种转轴包含有多个转轴部分。
连接液压缸61和64的液压管65构成一个系统。
连接液压缸62和63的液压管66构成一个系统。
充液阀门69、72分别固定在管线65和66中。
蓄能器67、68分别连接于它们自己的液压系统65、66上。
设计出的这种驱动系统可以把框架8的旋转运动传递给转轴的外部环41。同时又允许转轴1相对于框架结构8产生横向位移。
在框架结构8和转轴1之间随液压系统而产生的运动将确切地叙述如下：
转轴沿着X轴方向的运动，将会使液压缸64和62中的液压系统的工作液体分别压入管道系统65和66，同时，液压系统的工作液体以相同量从相反的方向分别吸进液压缸61和62，所以在这个运动中不存在阻力。
相反，当船体转动时，如果驱动框架8上有扭矩，就会产生阻力，因为从液压缸62和63的液压系统的工作液体将会分别被压入管线系统66和65去分别抵抗有液压缸63和61中的相同压力。
在第一情况下，如果运动沿X辅或Y轴方向，这两对安装好的液压缸装置是同相的(即压力对吸力)这样在运动中没有阻力。在第二种情况下，如果运动是旋转的，这两对液压缸将是反相的(即压力对压力)，在结构框架8和转轴之间也就没有相对运动。
在这样的连接中，还应该说明的是本发明不受被引用的实施例子的限制。因此，减震器弹簧装置可以代替活塞/液压缸装置。然而，在转轴1旋转时，在框架8和转轴1之间会产生一定量的角运动。
Claims (7)
1.安装在开采船或为海上提取石油的类似设备上的一个或多个转轴系统，所述转轴包括固定部分，该固定部分与开采船上的旋转钻孔装置或类似的装置相连接，安装的转轴的一部分或多部分可以相对于固定部分运转，所述转轴与开采船相连接，其特征在于，
转轴的旋转部分(46)藉助驱动机构(61、62、63、64)连接在框架结构(8)上，框架结构(8)固定在刚性高支承框架(7)上，而且所述框架(7)在旋转钻孔装置上方延伸，并且固定在船身上。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动机械装置包括液压活塞/液压缸装置(61、62、63、64)，所述液压装置的一端固定在框架结构(8)上，而另一端固定在转轴的旋转部分(46)上。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，驱动系统由至少两对活塞/液压缸装置组成，每一对活塞/液压缸装置相互平行连接，这样在液压系统中工作的液体可以通过管线(65、66)传送到与转轴的压力方向相反的一端，蓄能器(67、68)和阀门(69、72)可以平衡管线中的液体压力。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，驱动机构(60)由弹簧/减震装置组成，该弹簧/减震装置的一端固定于框架装置(8)，其另一端固定于转轴的旋转部分(46)。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，框架结构(8)具有呈网格状结构的四个侧面和一个底面，该框架结构围绕着转轴在固定的转轴底盘设有开口，在开口和转轴之间存在着空隙。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，个侧面由门架(20)组成，该门架(20)可以打开，以便插入或取出一个转轴或转轴的部分，门架(20)也可以关闭，从而形成一种近似于焊接而成的稳定坚固的框架结构。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，高支承框架(7)在旋转钻孔装置的整个直径方向延伸，在旋转钻孔装置的两侧各有一个高支承框架(7)的支架，所述支架固定在开采船上。
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