專利名稱：轉(zhuǎn)軸驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，這種轉(zhuǎn)軸設(shè)置在開采船上，或者設(shè)置在工作臺或開采石油或天然氣所用的平臺上的升降器或管件支架系統(tǒng)中。轉(zhuǎn)軸驅(qū)動系統(tǒng)由開采船上與旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置或類似裝置連接的固定部件構(gòu)成，轉(zhuǎn)軸中的一部分或多部分可回轉(zhuǎn)地安裝在固定部件中。而且，所述轉(zhuǎn)軸驅(qū)動系統(tǒng)連接到開采船上。
這種為在海上開采石油而安裝在開采船上的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是公知的。但是這只涉及小尺寸和重量輕的設(shè)備，而且只有較低的運行壓力。這種傳統(tǒng)的系統(tǒng)安裝在帶有一種單一驅(qū)動臂的轉(zhuǎn)軸的較低部分，并且可以控制固定部分和較低轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)部分之間的旋轉(zhuǎn)運動。而且通過抗剪應力連接系統(tǒng)把運動傳遞給轉(zhuǎn)軸的其它部分。
這種系統(tǒng)在較低生產(chǎn)壓力和較小的液體容積，平靜水面及中低深度情況下，工作狀況很好。但是在較高生產(chǎn)壓力和大液體容積、洶涌的水面條件下，這種常規(guī)系統(tǒng)有很多不便之外。在上述情況下，轉(zhuǎn)軸的重量會達到100-150噸，而且對于安全運轉(zhuǎn)的要求很高。對于這些重型轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)不能與之相適應，因為驅(qū)動臂的尺寸和抗剪壓力連接裝置會很大，這必然會影響旋轉(zhuǎn)鉆頭裝置的其它機構(gòu)。
本發(fā)明的一個目的在于提供一種海上石油開采船使用的重型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。這樣即使在洶涌海水和較高生產(chǎn)壓力情況下，這種使轉(zhuǎn)軸在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生移動的危險基本上被消除。本發(fā)明還有一個目的在于穩(wěn)定直接地將船身的旋轉(zhuǎn)運動(“左右搖擺”運動)傳遞給轉(zhuǎn)軸的各旋轉(zhuǎn)部分，其自的在于降低轉(zhuǎn)軸部分和框架之間的剛性支承管件連接裝置的負載，同時又可以使相對于X、Y軸的相對運動仍維持靈活性。進一步的目的在于提供一種在正常工作中允許轉(zhuǎn)軸作橫向移動而不影響其旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的解決方案。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)計出的技術(shù)方案的特征是借助于驅(qū)動機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)部分或轉(zhuǎn)軸的部分連接在框架結(jié)構(gòu)中，即所述框架結(jié)構(gòu)安裝在剛性的高支承框架上，而且所述高支承框架在旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置上延伸，并且固定在開采船上。正如權(quán)利要求1所述。
本發(fā)明的優(yōu)點和特征還在從屬權(quán)利要求2-7中進行了進一步說明。
下面將參照實施例和附圖進一步描述本發(fā)明。


圖1是做為船體一部分的帶有高支承框架的旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置和根據(jù)于本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是與轉(zhuǎn)軸中各旋轉(zhuǎn)部分的裝配有關(guān)的框架結(jié)構(gòu)的裝配原理圖。
圖3是安裝了轉(zhuǎn)軸的框架結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖4是高支承框架低邊的框架結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖5是這種框架裝置的最接近位置的一種門架截面圖。
圖6是框架裝置和門架之間的連接裝置(鉸接裝置和鎖合裝置)的局部放大圖。
圖7是轉(zhuǎn)軸上升設(shè)備縱向局部示意圖。
圖8是具有在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)部分和框架結(jié)構(gòu)之間的外部連接裝置的驅(qū)動機構(gòu)示意圖。
圖1是一種安裝在開采船的船身17上的旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置3。采用提升設(shè)備12移動通常在旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置底盤6上的轉(zhuǎn)軸1，或者把附加轉(zhuǎn)軸13放置在底盤6上。
提升設(shè)備12使轉(zhuǎn)軸沿著安裝在高支承框架7的下邊的導軌10運動。這樣，轉(zhuǎn)軸提升設(shè)備12能夠在第一位置，即旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置3的中心，和第二位置，即固定在旋轉(zhuǎn)架外部的底盤2的轉(zhuǎn)軸13的支撐點之間移動。這種方法在申請人的挪威專利申請?zhí)?21102中有詳細的描述和說明，這里不再贅述。
高支承框架7具有三維尺寸，并且包含有堅實固定在開采船的船身上的實際上水平的網(wǎng)格狀框架，并且跨過旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置3的整個直徑。
這種高支承框架7和固定于框架7的框架結(jié)構(gòu)8構(gòu)成了本發(fā)明的驅(qū)動裝置。
框架結(jié)構(gòu)8是垂直的，它具有堅實的強度和抗扭轉(zhuǎn)剛度。這樣它能夠在管件連接裝置1和水平框架7之間傳遞扭轉(zhuǎn)力，而且不產(chǎn)生角位移。
圖2表示在一個較大的比例中，框架結(jié)構(gòu)8和轉(zhuǎn)軸(41′、42′……)的各個部分的位置。
圖3更近一步地說明了在透視圖中的框架結(jié)構(gòu)8。它有四個“墻”20，21，22，23和一個底34，在它的上面的部分堅固連接框架7。它環(huán)繞著轉(zhuǎn)軸1并且一直延伸到在旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置3上的底盤6。
“墻”的其中三個墻是具有二維尺寸的格狀結(jié)構(gòu)，包括弦桿41，42，43，44，水平桿51，52，53等等和斜桿55，56等等。
底33包括帶有能使轉(zhuǎn)軸1安裝在底盤6的中心孔35中的框架34。在底33和轉(zhuǎn)軸底盤6與轉(zhuǎn)軸1之間存在著間隙，這樣驅(qū)動裝置就能夠相對于轉(zhuǎn)軸底盤自由轉(zhuǎn)動。
圖4中的第四個“墻”20包含平面框架的門架20′，以及連接門架20′和框架8上的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鉸接裝置和鎖合裝置。
圖4是高支承框架7下邊的框架8的局部剖面圖(圖7中的C-C截面)。它表明帶有導軌10的升降設(shè)備滑道。籍助導軌10轉(zhuǎn)軸提升設(shè)備12可以到達轉(zhuǎn)軸1的中心位置。這樣，轉(zhuǎn)軸就能夠通過門架20′進出框架8。
圖5是用水平桿26，垂直桿27和斜桿28構(gòu)成的獨立平面框架的門架20′的局部視圖。
在運轉(zhuǎn)中，當門架20′關(guān)門對，門架20′形成框架8的一個側(cè)面，并且門架20′能夠擺動離開這個側(cè)面(圖4和圖7)，從而能夠為轉(zhuǎn)軸提升設(shè)備12提供接近轉(zhuǎn)軸1的通道。
用鉸接裝置25使門架20′懸掛在弦桿42中，而鎖合裝置30與弦桿45相對設(shè)置。這樣易于打開門架，使得門架20′易于擺動離開這個側(cè)面，從而獲得連貫的框架結(jié)構(gòu)。
這種結(jié)構(gòu)上的連貫性可以在門架20′的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)和框架8中的其它“墻”21，23中獲得，因為將鉸接裝置安裝在與框架8中的水平桿50，51，52，53，以及門架20′的水平桿26在同一水平高度的位置;
就原理而論它們通常與普通的管件連接方式相同，所以鉸接裝置和鎖合裝置是堅固穩(wěn)定的;
管件81和83構(gòu)成了鉸接裝置25和鎖合裝置30的一部分。而且，就象一根管件固定在另一管件上，將管件81和83直接連接在門架20′的水平桿26上。
圖6中的鉸接裝置25包括可回轉(zhuǎn)地安裝在弦桿80上的剛性管件部分81，所述管件81同時能夠起到象連接管件的加強元件一樣的作用。
鉸接裝置25和鎖合裝置30沿軸向固定在確定位置，因為管件部件部分81，84分別在管件45，42上相互齊平。這樣，鉸接裝置25和鎖合裝置30具有足夠的阻力去抵抗軸向力。
鎖合裝置30和鉸接裝置25的便利之處在于它們還起到裝置構(gòu)件的作用，并且它們以已知的強度特征構(gòu)成了標準的管件連接。
圖7中的轉(zhuǎn)軸提升設(shè)備12表明轉(zhuǎn)軸1如何在框架結(jié)構(gòu)8中的底面框架34上移動。
圖8表示驅(qū)動機械裝置60，其中包括四個液壓缸61、62、63和64，通過銷軸40將這些液壓缸固定在轉(zhuǎn)軸的外環(huán)41上，或者固定在轉(zhuǎn)軸上的各個外環(huán)上。在驅(qū)動框架8上的在這種轉(zhuǎn)軸包含有多個轉(zhuǎn)軸部分。
連接液壓缸61和64的液壓管65構(gòu)成一個系統(tǒng)。
連接液壓缸62和63的液壓管66構(gòu)成一個系統(tǒng)。
充液閥門69、72分別固定在管線65和66中。
蓄能器67、68分別連接于它們自己的液壓系統(tǒng)65、66上。
設(shè)計出的這種驅(qū)動系統(tǒng)可以把框架8的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給轉(zhuǎn)軸的外部環(huán)41。同時又允許轉(zhuǎn)軸1相對于框架結(jié)構(gòu)8產(chǎn)生橫向位移。
在框架結(jié)構(gòu)8和轉(zhuǎn)軸1之間隨液壓系統(tǒng)而產(chǎn)生的運動將確切地敘述如下轉(zhuǎn)軸沿著X軸方向的運動，將會使液壓缸64和62中的液壓系統(tǒng)的工作液體分別壓入管道系統(tǒng)65和66，同時，液壓系統(tǒng)的工作液體以相同量從相反的方向分別吸進液壓缸61和62，所以在這個運動中不存在阻力;
相反，當船體轉(zhuǎn)動時，如果驅(qū)動框架8上有扭矩，就會產(chǎn)生阻力，因為從液壓缸62和63的液壓系統(tǒng)的工作液體將會分別被壓入管線系統(tǒng)66和65去分別抵抗有液壓缸63和61中的相同壓力。
在第一種情況下，如果運動沿X軸或Y軸方向，這兩對安裝好的液壓缸裝置是同相的(即壓力對吸力)這樣在運動中沒有阻力。在第二種情況下，如果運動是旋轉(zhuǎn)的，這兩對液壓缸將是反相的(即壓力對壓力)，在結(jié)構(gòu)框架8和轉(zhuǎn)軸之間也就沒有相對運動。
在這樣的連接中，還應該說明的是本發(fā)明不受被引用的實施例子的限制。因此，減震器/彈簧裝置可以代替活塞/液壓缸裝置。然而，在轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)時，在框架8和轉(zhuǎn)軸1之間會產(chǎn)生一定量的角運動。
權(quán)利要求
1.安裝在開采船或為海上提取石油的類似設(shè)備的一個或多個轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)軸包括固定部分，該固定部分與開采船上的旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置或類似的裝置相連接，安裝的轉(zhuǎn)軸的一部分或多部分可以相對于固定部分運轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)軸與開采船相連接，其特征在于轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)部分(46)籍助驅(qū)動機構(gòu)(61、62、63、64)連接在框架結(jié)構(gòu)(8)上，框架結(jié)構(gòu)(8)固定在剛性高支承框架(7)上，而且所述框架(7)在旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置上方延伸，并且固定在船身上。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于這種驅(qū)動機械裝置包括液壓活塞/液壓缸裝置(61、62、63、64)，所述液壓裝置的一端固定在框架結(jié)構(gòu)(8)上，而另一端固定在轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)部分(46)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于驅(qū)動系統(tǒng)由至少兩對活塞/液壓缸裝置組成，每一對活塞/液壓缸裝置相互平行連接，這樣在液壓系統(tǒng)中工作的液體可以通過管線(65、66)傳送到與轉(zhuǎn)軸的壓力方向相反的一端，蓄能器(67、68)和閥門(69、72)可以平衡管線中的液體壓力。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于這種驅(qū)動機構(gòu)(60)由彈簧/減震裝置組成，該彈簧/減震裝置的一端固定于框架裝置(8)，其另一端固定于轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)部分(46)。
5.如權(quán)利要求書1至4所述的系統(tǒng)，其特征在于框架結(jié)構(gòu)(8)具有呈網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的四個側(cè)面和一個底面，該框架結(jié)構(gòu)圍繞著轉(zhuǎn)軸在固定的轉(zhuǎn)軸底盤設(shè)有開口，在開口和轉(zhuǎn)軸之間存在著空隙。
6.如權(quán)利要求書5所述的系統(tǒng)，其特征在于一個側(cè)面由門架(20)組成，該門架(20)可以打開，以便插入或取出一個轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)軸的部分，門架(20)也可以關(guān)閉，從而形成一種近似于焊接而成的穩(wěn)定堅固的框架結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求書1-6之一所述的系統(tǒng)，其特征在于高支承框架(7)在旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置的整個直徑方向延伸，在旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置的兩側(cè)各有一個高支承框架(7)的支架，所述支架固定在開采船上。
全文摘要
本系統(tǒng)是為了本海上開采石油而安裝在船上的一個或多個旋轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，該系統(tǒng)由固定在船上的旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置的固定轉(zhuǎn)軸部分和固定在船上的一個或多個旋轉(zhuǎn)部分組成。這些旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸部分借助在轉(zhuǎn)軸和船體之間傳遞旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動機構(gòu)連接在抗扭的剛性框架裝置(8)上。這種轉(zhuǎn)軸在框架裝置(8)上不會產(chǎn)生角位移和顯著的反作用力。這種垂直框架(8)由四個“墻”組成，其中的一個“墻”由門架(20)形成，以便取出或插入整個轉(zhuǎn)軸或部分轉(zhuǎn)軸?？蚣苎b置(8)固定在高支承框架(7)上。高支承框架(7)在旋轉(zhuǎn)鉆孔裝置的整個直徑方向上延伸，并且安裝在船身上。
文檔編號E21B43/01GK1085175SQ9310985
公開日1994年4月13日 申請日期1993年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月10日
發(fā)明者S·阿克斯塔德 申請人:挪威海德羅公司