RU177764U1

RU177764U1 - Power unit of the top drive system

Info

Publication number: RU177764U1
Application number: RU2016149184U
Authority: RU
Inventors: Александр Витальевич Ащеулов; Сергей Васильевич Никитин; Евгения Евгеньевна Харламова; Ольга Николаевна Шалаева
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2018-03-12

Abstract

Силовой блок системы верхнего привода предназначен повысить мощность силового блока. Блок включает корпус, на котором закреплены, по меньшей мере, два электродвигателя. В корпусе расположен редуктор с планетарной передачей, ведущие шестерни которого насажены на валы электродвигателей и сцеплены с верхними зубчатыми венцами промежуточного вала и внешнего колеса. Нижний зубчатый венец внешнего колеса и солнечное колесо, выполненное совместно с промежуточным валом, сцеплены с сателлитами, закрепленными на водиле. Водило закреплено на полом выходном валу, который установлен в корпусе через упорный подшипник. 1 фиг.The power block of the top drive system is designed to increase the power of the power block. The block includes a housing on which at least two electric motors are mounted. A gearbox with a planetary gear is located in the housing, the drive gears of which are mounted on the shafts of the electric motors and are coupled with the upper gears of the intermediate shaft and the outer wheel. The lower gear ring of the outer wheel and the sun wheel, made in conjunction with the intermediate shaft, are coupled to the satellites mounted on the carrier. The carrier is mounted on a hollow output shaft, which is installed in the housing through a thrust bearing. 1 of FIG.

Description

Полезная модель относится к бурению грунта или горных пород, а именно к конструкции бурового оборудования, предназначенного для использования в составе мобильной или стационарной буровой установки в нефтегазовой промышленности.The utility model relates to the drilling of soil or rocks, namely to the design of drilling equipment intended for use as part of a mobile or stationary drilling rig in the oil and gas industry.

Известна "Модульная конструкция верхнего привода с модулем манипуляции буровыми трубами и методы его применения" [US заявка на патент №20130299247]. В состав силового блока конструкции входят два электродвигателя соединенные редуктором с суммирующей зубчатой передачей с выходным валом. Недостатком этой конструкции является использование массивных низкоскоростных электродвигателей и редуктора с малым передаточным числом.The well-known "Modular design of the top drive with a module for manipulating drill pipes and methods for its application" [US patent application No. 20133099247]. The structure of the power unit includes two electric motors connected by a reducer with a summing gear transmission with an output shaft. The disadvantage of this design is the use of massive low-speed motors and gearbox with a small gear ratio.

Известна "Конструкция верхнего привода" [WO заявка на патент №2009001134] содержащая корпус, несущие штропы, два асинхронных электродвигателя, суммирующую механическую передачу, поворотный корпус с гусаком, нижнюю поворотную часть для установки системы манипуляции трубами. Недостатком этой конструкции также является необходимость использования массивных низкоскоростных электродвигателей и одноступенчатого редуктора с малым передаточным числом.The well-known "Design of the upper drive" [WO patent application No. 2009001134] comprising a housing, load-bearing slings, two asynchronous electric motors, summing the mechanical transmission, a rotary housing with a gander, a lower rotary part for installing a pipe handling system. The disadvantage of this design is the need to use massive low-speed electric motors and a single-stage gearbox with a low gear ratio.

Известна конструкция системы верхнего привода [US заявка на патент №2011253455], в качестве основного силового агрегата, содержащая электродвигатель переменного тока с постоянными магнитами, устанавливаемый в основной корпус конструкции. Недостатком является необходимость использования низкоскоростного электродвигателя с большим числом пар полюсов, а значит имеющего большую массу, который непосредственно передает усилие на буровую колонну.The known design of the top drive system [US patent application No. 20111253455], as the main power unit, containing an AC electric motor with permanent magnets installed in the main body of the structure. The disadvantage is the need to use a low-speed electric motor with a large number of pole pairs, and therefore having a large mass, which directly transfers force to the drill string.

Известна заявка "Силовой блок системы верхнего привода" [RU патент №163641]. Блок содержит корпус с закрепленным на нем электродвигателем, включающий статор и полый ротор, при этом последний соединен с механическим тормозом, датчиком углового положения и входным валом редуктора. На входном валу закреплены зубчатые венцы, сцепленные с паразитными колесами и сателлитами, соединенными с водилом, которое закреплено на выходном валу редуктора, а внешнее колесо с зубчатыми венцами, установлено в корпусе, имея возможность вращения, и сцеплено с сателлитами и паразитными колесами, выходной вал редуктора расположен в полом роторе электродвигателя с возможностью вращения относительно последнего.Known application "Power unit of the upper drive system" [RU patent No. 163641]. The block contains a housing with an electric motor mounted on it, including a stator and a hollow rotor, the latter being connected to a mechanical brake, an angle sensor, and a gear input shaft. On the input shaft, gear rims are fixed, coupled to spurious wheels and satellites connected to a carrier, which is fixed to the output shaft of the gearbox, and the outer wheel with gear rims, mounted in the housing, rotatable, and is coupled to satellites and spurious wheels, the output shaft the gearbox is located in the hollow rotor of the electric motor with the possibility of rotation relative to the latter.

Такой силовой блок имеет высокий крутящий момент на выходном валу за счет большого передаточного отношения редуктора, однако он предназначен для использования одного специального электродвигателя, особенностью которого является наличие полого ротора. Мощность такого силового блока ограничена максимальной возможной мощностью одного электродвигателя.Such a power unit has a high torque on the output shaft due to the large gear ratio of the gearbox, however it is designed to use one special electric motor, the feature of which is the presence of a hollow rotor. The power of such a power unit is limited by the maximum possible power of one electric motor.

Таким образом, решаемой проблемой является увеличение мощности за счет модификации силового блока так, чтобы имелась возможность установки нескольких электродвигателей, а значит и повышения мощности блока.Thus, the problem to be solved is the increase in power due to the modification of the power unit so that it is possible to install several electric motors, and hence increase the power of the unit.

Блок включает корпус, на котором могут быть закреплены, по меньшей мере, два электродвигателя. В корпусе расположен редуктор с планетарной передачей, ведущие шестерни которого насажены на валы электродвигателей и сцеплены с верхними зубчатыми венцами промежуточного вала и внешнего колеса. Нижний зубчатый венец внешнего колеса и солнечное колесо, выполненное совместно с промежуточным валом, сцеплены с сателлитами, закрепленными на водиле. Водило закреплено на полом выходном валу, который установлен в корпусе через упорный подшипник. (фиг. 1)The block includes a housing on which at least two electric motors can be fixed. A gearbox with a planetary gear is located in the housing, the drive gears of which are mounted on the shafts of the electric motors and are coupled with the upper gears of the intermediate shaft and the outer wheel. The lower gear ring of the outer wheel and the sun wheel, made in conjunction with the intermediate shaft, are coupled to the satellites mounted on the carrier. The carrier is mounted on a hollow output shaft, which is installed in the housing through a thrust bearing. (Fig. 1)

В силовом блоке такой конструкции могут быть установлены два, три и более электродвигателя, при этом они закрепляются на корпусе по окружности соответствующей оси размещения ведущих шестерен, (фиг. 2) Большее число электродвигателей может быть установлено по аналогии с фиг. 2.Two, three or more electric motors can be installed in a power block of this design, while they are fixed to the housing along the circumference of the corresponding axis of placement of the drive gears (Fig. 2). A larger number of electric motors can be installed by analogy with FIG. 2.

Таким образом, силовой блок обеспечивает передачу вращения и суммарной мощности от нескольких электродвигателей к выходному валу, соединенному с рабочими элементами системы верхнего привода.Thus, the power unit provides transmission of rotation and total power from several electric motors to the output shaft connected to the working elements of the top drive system.

Силовой блок системы верхнего привода включает, по меньшей мере, два электродвигателя 1, корпус 2, ведущие шестерни 3, промежуточный вал 4, верхний зубчатый венец промежуточного вала 5, солнечное колесо 6, внешнее колесо 7, верхний зубчатый венец внешнего колеса 8, нижний зубчатый венец внешнего колеса 9, сателлиты 10, водило 11, полый выходной вал 12. (фиг. 1)The power unit of the top drive system includes at least two electric motors 1, housing 2, pinion gears 3, the intermediate shaft 4, the upper gear ring of the intermediate shaft 5, the sun wheel 6, the outer wheel 7, the upper gear ring of the outer wheel 8, the lower gear the crown of the outer wheel 9, satellite 10, drove 11, the hollow output shaft 12. (Fig. 1)

При установке большего числа электродвигателей они устанавливаются по окружности аналогично указанному на схеме. (фиг. 2)When installing a larger number of electric motors, they are installed in a circle similar to that indicated in the diagram. (Fig. 2)

При работе силового блока, по меньшей мере, два электродвигателя 1 вращают ведущие шестерни 3, которые передают вращение промежуточному валу 4 через верхний зубчатый венец промежуточного вала 5, и внешнему колесу 7 через верхний зубчатый венец внешнего колеса 8. За счет этого происходит суммирование мощностей электродвигателей. Вращение промежуточного вала 4, через солнечное колесо 6, и вращение внешнего колеса 7, через нижний зубчатый венец внешнего колеса 9, передается сателлитам 10, которые вращаются вокруг своей оси, катятся вокруг солнечного колеса 6, и ведут за собой водило 11, вместе с которым вращается выходной вал 12.During operation of the power unit, at least two electric motors 1 rotate the drive gears 3, which transmit rotation to the intermediate shaft 4 through the upper gear ring of the intermediate shaft 5, and the outer wheel 7 through the upper gear ring of the outer wheel 8. Due to this, the powers of the motors are summed . The rotation of the intermediate shaft 4, through the sun wheel 6, and the rotation of the outer wheel 7, through the lower gear ring of the outer wheel 9, is transmitted to the satellites 10, which rotate around their axis, roll around the sun wheel 6, and lead the carrier 11 along with which output shaft 12 rotates.

Планетарная ступень редуктора рассмотренного силового блока, так же, как и у прототипа, будет иметь высокое передаточное число за счет противовращения внешнего колеса 7, что обеспечивается включением приводных шестерен в кинематическую цепь планетарной передачи, а значит и высокий выходной крутящий момент. Поэтому, такой силовой блок, за счет эффекта суммирования, сможет обеспечить большую выходную мощность.The planetary gear stage of the considered power unit, like the prototype, will have a high gear ratio due to counter-rotation of the outer wheel 7, which is ensured by the inclusion of drive gears in the kinematic chain of the planetary gear, and hence a high output torque. Therefore, such a power unit, due to the summation effect, can provide a large output power.

Claims

The power unit of the upper drive system, comprising a housing, a shaft with an upper gear ring and a sun wheel fixed thereon, an external wheel with an upper and lower gear ring, a hollow output shaft with a carrier and satellites fixed thereto, coupled to a sun wheel and a lower ring gear wheels, characterized in that at least two electric motors are fixed on the housing, on the output shafts of which are driving gears coupled to the upper gear ring of the shaft and the upper gear ring of the outer wheel .