Силовой блок системы верхнего привода

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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)
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.
Таким образом, силовой блок обеспечивает передачу вращения и суммарной мощности от нескольких электродвигателей к выходному валу, соединенному с рабочими элементами системы верхнего привода.
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)
При установке большего числа электродвигателей они устанавливаются по окружности аналогично указанному на схеме. (фиг. 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.
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.