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" [заявка на патент US 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 "Система верхнего привода для выполнения калибровочных и буровых работ" [заявка на патент US №20140274549 А1]. Силовой блок системы содержит мотор, расположенные соосно с мотором планетарный редуктор, выходной вал. Недостатком является то, что канал для подачи бурового раствора расположен непосредственно в полости редуктора, поэтому его элементы: подшипники и зубчатые передачи, работают в коррозионно опасной среде, а значит имеют пониженный ресурс из-за быстрого разрушения их рабочих поверхностей.
Известна "Буровая система верхнего привода и другие устройства, использующие низкоскоростной прямой электродвигатель переменного тока" [заявка на патент WO №2007040534 А1], силовой блок которой содержит корпус соединенный с низкоскоростным асинхронным электродвигателем, статор которого связан с системой частотного регулирования скорости вращения электродвигателя, и полый ротор, на котором смонтированы механический тормоз, и датчик углового положения, соединенный с выходным валом, имеющим сквозной канал для подачи бурового раствора в скважину.
Недостатками силового блока являются ее высокая масса и габариты из-за большого числа пар полюсов статора электродвигателя, а также низкий КПД двигателя при малой частоте его вращения.
Задачей полезной модели является снижение массы и габаритов силового блока и повышение КПД.
Для решения поставленных задач предложен силовой блок системы верхнего привода. Блок включает корпус в котором жестко закреплен компактный высокоскоростной синхронный электродвигатель. Статор электродвигателя электрически связан с системой частотного регулирования скорости вращения полого ротора, на котором закреплены постоянные магниты. Механический тормоз расположен у верхнего основания ротора. В корпусе расположен редуктор с планетарной передачей, полый вал которого насажен на его выходной вал с возможностью вращения, и соединен с ротором электродвигателя. На полом валу закреплены шестерня и солнечное колесо. Шестерня входит в зацепление с паразитными колесами, закрепленными в корпусе и сцепленными также с верхним зубчатым венцом внешнего колеса. Солнечное колесо входит в зацепление с сателлитами, закрепленными на водиле, и сцепленные с нижним зубчатым венцом внешнего колеса. Внешнее колесо, через подшипниковые опоры, установлено в корпусе, а водило закреплено на выходном валу, который установлен в корпусе через упорный подшипник и соединен с датчиком углового положения.
Силовой блок системы верхнего привода включает электродвигатель 1, корпус 2, статор 3, ротор 4, систему частотного регулирования скорости 5, механический тормоз 6, полый вал 7, шестерню 8, солнечное колесо 9, внешнее колесо 10, паразитные колеса 11, сателлиты 12, водило 13, выходной вал 14, датчик углового расположения выходного вала 15.
При работе силового блока питающее напряжение от системы частотного регулирования скорости 5 подается на статор 3 компактного высокоскоростного синхронного электродвигателя 1, что заставляет вращаться его ротор 4, при этом механический тормоз 6 отключен и не препятствует вращению.
Ротор 4 электродвигателя 1 вращает полый вал 7 редуктора, вместе с которым вращаются шестерня 8 и солнечное колесо 9. Шестерня 8, через паразитные колеса 11 передает вращение внешнему колесу 10 в сторону противоположную направлению вращения полого вала 7. Солнечное колесо 9 приводит во вращение сателлиты 12, которые, используя вращающееся внешнее колесо 10 как опору, катятся вокруг солнечного колеса 9, ведя за собой водило 13, вместе с которым вращается выходной вал 14. Механический тормоз 6 затормаживает и удерживает от поворота ротор 4 электродвигателя 1 при отключенном питании.
Таким образом, силовой блок обеспечивает передачу вращения и крутящего момента от электродвигателя к выходному валу, соединенному с рабочими элементами системы верхнего привода.
Силовой блок системы верхнего привода имеет значительно меньшую массу и габариты, по сравнению с прототипом, за счет применения компактного высокоскоростного электродвигателя и компактного редуктора с планетарной передачей, а также повышенный КПД, что обеспечивается применением электродвигателя, имеющего ротор с постоянными магнитами, а также малым сопротивлением в подшипниковых опорах полого вала и внешнего колеса обеспечиваемым компенсацией действующих на них нагрузок.