СТРОИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ ПОДЪЕМА МАЧТЫ
CONSTRUCTION PLANT AND METHOD TO LIFT MAST

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к строительной установке в соответствии с ограничительной частью пункта 1 и к способу подъема мачты строительной установки в соответствии с ограничительной частью пункта 13 формулы изобретения.
Уровень техники
Строительная установка данного типа, которая может быть в особенности бурильной установкой, содержит несущее транспортное средство, установленную на несущем транспортном средстве с возможностью поворота вокруг оси поворота мачту, которая может быть повернута между поднятым рабочим положением и наклоненным транспортным положением, и, по меньшей мере, один подъемный цилиндр для поворота мачты между рабочим положением и транспортным положением.
Способ по изобретению относится к подъему мачты строительной установки, которая содержит несущее транспортное средство и шарнирно укрепленную на несущем транспортном средств мачту, которая может быть повернута между поднятым рабочим положением и наклоненным транспортным положением. Для подъема мачты предусмотрено, что приводят в действие, по меньшей мере, один подъемный цилиндр.
Подъемный цилиндр или цилиндры, которые обычно называют также подпорными цилиндрами, служат, с одной стороны, для подпора мачты в рабочем процессе бурения и, с другой стороны, для установки мачты. В известных бурильных установках с укладываемыми мачтами длина мачты ограничивается необходимым моментом для подъема мачты. По этой причине подъемные цилиндры часто имеют завышенные размеры по сравнению с необходимыми для процесса бурения, поскольку силы для установки мачты значительно выше сил для подпора мачты в процессе бурения. Часто для этих подъемных или подпорных цилиндров назначают также максимальное допустимое гидравлическое давление специально для подъема мачты.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание строительной установки и способа подъема мачты, которые обеспечивают простой подъем мачты с соблюдением условий экономичности.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в строительной установке, обладающей признаками по пункту 1, и за счет способа, обладающего признаками по 13 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изложены в зависимых пунктах.
Строительная установка по изобретению отличается тем, что для поворота мачты дополнительно к, по меньшей мере, одному подъемному цилиндру предусмотрен подъемный канат, который направляется по расположенным на мачте направляющим блокам и может быть укреплен, с одной стороны, на транспортном средстве и, с другой стороны, на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты, при этом посредством создания тяговой силы на подъемном канате через направляющие блоки на мачту может передаваться подъемная сила в направлении ее рабочего положения.
Способ по изобретению отличается тем, что для подъема мачты дополнительно к подъемному цилиндру используют подъемный канат, который закрепляют с одной стороны на несущем транспортном средстве и с другой стороны на салазках и направляют по расположенным на мачте направляющим блокам, и на подъемном канате создают тяговую силу, причем для подъема мачты через направляющие блоки на мачту передают подъемную силу.
Изобретение особенно относится к бурильной установке с мачтой, которая может укладываться вперед. Благодаря подъемному канату по изобретению, предназначенному для поддержки подъема мачты, может быть снижена нагрузка на подпорный или подъемный цилиндр, и он может быть выполнен меньшим по размерам. С другой стороны, при равных размерах подъемного цилиндра обеспечивается возможность установки более длинной мачты.
Основная идея изобретения заключается в том, чтобы дополнительно к, по меньшей мере, одному подъемному цилиндру предоставить в распоряжение другой привод подъема. Этот другой привод для подъема мачты содержит канат и может быть также назван канатным или подъемным канатным приводом. Для подъема мачты подъемный канат в соответствии с изобретением закреплен с одной стороны на несущем транспортном средстве и с другой стороны на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты. Согласно изобретению подъемная сила создается посредством того, что, по меньшей мере, на одном конце каната на него действует тяговая сила, которая перемещает канат таким образом, что уменьшается расстояние между точкой шарнирного крепления каната на несущем транспортном средстве и направляющим блоком для каната.
Под подъемной силой имеется в виду сила, которая направлена таким образом, что вызывает подъем мачты из ее, в частности, горизонтального транспортного положения в направлении к, в частности, вертикальному рабочему положению. Передаваемая через подъемный канат подъемная сила действует дополнительно к другой подъемной силе, которая может создаваться, по меньшей мере, одним подъемным цилиндром.
Предпочтительно подъемный канат, начиная от первой точки шарнирного крепления на несущем транспортном средстве, направляется по направляющему блоку ко второй точке шарнирного крепления на салазках таким образом, что создаваемая на подъемном канате тяговая сила может передавать на мачту силу, действующую наклонно к продольной оси мачты, что вызывает подъем или установку мачты. Для этого противоположные концы подъемного каната могут быть жестко и/или шарнирно укреплены на несущем транспортном средстве и на салазках.
Строительной установкой может быть, в частности, подвижная бурильная установка. Несущее транспортное средство строительной установки может содержать нижнюю платформу, в определенных случаях с гусеничным ходовым механизмом, и верхнюю платформу, которая установлена на нижней платформе с возможностью вращения. Для целей транспортировки строительной установки обычно поворачивают мачту по существу в горизонтальное транспортное положение. Предпочтительно мачта установлена на верхней платформе с возможностью шарнирного поворота. Подъемный канат может быть также укреплен на верхней платформе несущего транспортного средства.
Создание тяговой силы может достигаться, в частности, посредством перемещения салазок, на которых укреплен подъемный канат. При этом путем перемещения салазок на мачту может быть оказана или передана подъемная сила, которая может быть приложена к мачте, в частности, через установленный на мачте направляющий блок для каната. Таким образом, перемещение салазок имеет следствием передачу на направляющий блок силы в направлении рабочего положения мачты.
Для создания тяговой силы на подъемном канате, в частности для перемещения салазок вдоль мачты, предпочтительно предусмотрен привод подачи или привод салазок. Таким образом, посредством перемещения салазок вдоль мачты через подъемный канат на мачту может быть передана подъемная сила для ее подъема в рабочее положение. Привод подачи имеется в дополнение к, по меньшей мере, одному подъемному канату, то есть подъемный канат не работает в качестве привода подачи. Посредством перемещения салазок с помощью привода подачи за счет их соединения с подъемным канатом на канате может быть создана тяговая сила.
Предпочтительно привод подачи содержит цепной или канатный привод и/или гидравлический цилиндр подачи.
Цепной или канатный привод может иметь, в частности, приводную цепь и/или приводной канат. Так, например, салазки помимо соединения с подъемным каналом могут быть соединены с другим канатом, - канатом подачи или приводным канатом, - который может передавать на салазки силу перемещения от канатной лебедки подачи.
При использовании гидравлического цилиндра подачи может достигаться особенно компактный привод подачи. Цилиндр подачи или исполнительный цилиндр может быть шарнирно прикреплен с одной стороны к салазкам и с другой стороны к мачте. В частности, гидравлический или пневматический исполнительный цилиндр может в принципе известным образом содержать корпус цилиндра и подвижно направляемый в нем поршень. В частности, исполнительный цилиндр может быть расположен таким образом, что выдвижение поршня вызывает перемещение салазок в направлении к основанию мачты.
Особенно надежное и компактное устройство достигается за счет того, что подъемный канат укреплен в двух точках шарнирного крепления, между которыми образована заданная или фиксированная длина каната. Для этого предпочтительно канат на своих противоположных концах укреплен на салазках и на несущем транспортном средстве в соответствующих фиксированных точках крепления каната.
Предпочтительно между первой точкой шарнирного крепления подъемного каната на несущем транспортном средстве и направляющим блоком образована первая частичная длина подъемного каната, а между второй точкой шарнирного крепления подъемного каната на салазках и направляющим блоком образована вторая частичная длина подъемного каната. Посредством перемещения салазок вдоль мачты первая частичная длина может укорачиваться и одновременно вторая частичная длина может соответственно удлиняться или наоборот. Такая система создает особенно компактное и эффективное устройство для поддержки установки мачты.
В соответствии с изобретением укорочение и удлинение двух частичных длин может, в частности, достигаться путем того, что в рабочем положении мачты точка шарнирного крепления подъемного каната на несущем транспортном средстве находится ближе к направляющему блоку, чем в транспортном положении мачты. Поскольку подъемный канат проведен от первой точки шарнирного крепления непосредственно к направляющему блоку, первая частичная длина при подъеме мачты укорачивается, а при опускании мачты удлиняется.
Вторая частичная длина может удлиняться, в частности, путем перемещения салазок в направлении к основанию мачты и укорачиваться при перемещении салазок в направлении к головке мачты. При этом предпочтительно состоящая из двух частичных длин общая длина подъемного каната между точками шарнирного крепления остается неизменной.
Для создания подъемной силы предпочтительно точка шарнирного крепления подъемного каната на стороне транспортного средства, направляющий блок и точка шарнирного крепления подъемного каната на стороне салазок в наклоненном транспортном положении мачты образуют треугольник. При этом под наклоненным транспортным положением мачты имеется в виду горизонтальное и/или наклоненное к вертикали положение мачты. Благодаря треугольнику может быть создан подъемный момент.
В соответствии с изобретением предпочтительно для создания тяговой силы на подъемном канате предусмотрена лебедка для наматывания подъемного каната. При этом подъемная сила создается в результате наматывания подъемного каната на лебедку. При зафиксированных салазках за счет наматывания подъемного каната на лебедку сокращается расстояние между лебедкой и направляющим блоком, так что на мачту через направляющий блок передается подъемное усилие в направлении к ее рабочему положению. При этом в принципе возможно также дополнительно к наматыванию подъемного каната на лебедку перемещать салазки в направлении к основанию мачты. Крепление противоположного лебедке конца подъемного каната на салазках позволяет легко освобождать канат, когда мачта находится в рабочем положении. Для этого, например, для лучшей доступности салазки могут быть перемещены в направлении к основанию мачты. После этого отсоединенный от салазок подъемный канат может использоваться для других целей. В частности, подъемный канат может быть так называемым главным канатом, а лебедка - так называемой главной лебедкой. Во время эксплуатации бурильной установки на бурильных работах главный или подъемный канат может использоваться, например, для выполнения операций с компонентами бурильной колонны. Однако в принципе согласно изобретению подъемный канат может быть прикреплен к мачте вместо крепления к салазкам.
Целесообразное в конструктивном отношении решение достигается в том случае, когда подъемный канат укреплен на несущем транспортном средстве выше оси поворота мачты. Чем дальше от оси поворота мачты подъемный канат укреплен на несущем транспортном средстве, тем благоприятнее будет создаваемый треугольник сил.
Особенно предпочтительно, когда подъемный канат проходит между несущим транспортным средством и направляющим блоком примерно параллельно, по меньшей мере, одному подъемному цилиндру. За счет этого достигается особенно благоприятная поддержка подъемной силе подъемного цилиндра.
Далее, предпочтительно направляющий блок расположен в средней области мачты на расстоянии от головки мачты. При этом под средней областью мачты имеется в виду область между головкой и основанием мачты. За счет удаленного от головки мачты расположения направляющего блока достигается улучшение треугольника сил и более эффективная поддержка подъема мачты. Особенно предпочтительно, когда направляющий блок расположен в области точки шарнирного крепления подъемного цилиндра к мачте.
Следующий предпочтительный пример выполнения изобретения состоит в том, что подъемный канат разъемно укреплен на салазках. Для страховки мачты в поднятом рабочем положении отсоединенный от салазок подъемный канат может быть прикреплен к мачте. Обычно подъемные или подпорные цилиндры также служат для страховки мачты в рабочем положении. Прикрепленный к мачте подъемный канат может служить дополнительной страховкой мачты при отказе подпорных цилиндров.
В особенно предпочтительном примере осуществления салазки выполнены в виде салазок бурового механизма, на которых может быть укреплен бурильный привод для привода бурильной колонны. При этом салазки используются как для эксплуатации при бурильных работах, то есть для перемещения бурового привода, так и для подъема мачты. Таким образом, для привода подъема в соответствии с изобретением не требуется отдельных дополнительных салазок.
В принципе возможен подъем мачты только одним канатом, который, например, шарнирно прикреплен к мачте в центре. Однако согласно изобретению особенно предпочтительно предусмотрено несколько, в частности, два подъемных каната, которые проходят по бокам мачты. За счет этого, с одной стороны, может быть снижена сила, действующая на один канат, и с другой стороны, достигается симметричное воздействие силы на мачту. Далее, предпочтительно предусмотрены несколько, в частности два подъемных или подпорных цилиндра. В этом случае подъемные канаты могут проходить между подъемными цилиндрами, по меньшей мере, на участках. При этом может быть предусмотрено, что подъемный канат или подъемные канаты укреплены на несущем транспортном средстве в поперечном направлении между подъемными цилиндрами.
В отношении способа предпочтительно для создания тяговой силы, в частности для подъема мачты, салазки перемещают в направлении к основанию мачты. Предпочтительно одновременно приводят в действие, по меньшей мере, один подъемный цилиндр и привод подачи салазок. Это позволяет суммировать подъемные силы, передаваемые подъемным цилиндром и подъемным канатом.
Далее, предпочтительно для опускания мачты салазки перемещают в направлении к головке мачты. При этом также и при опускания мачты, по меньшей мере, один подъемный цилиндр может быть освобожден от нагрузки.
В следующем предпочтительном примере осуществления способа по изобретению предусмотрено, что тяговую силу на подъемном канате создают посредством лебедки, а салазки фиксируют на мачте. Для подъема мачты подъемный канат наматывают на лебедку, которая предпочтительно находится на несущем транспортном средстве.
Краткий перечень фигур чертежей
Далее со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:
фиг.1 изображает строительную установку по изобретению в первом примере выполнения,
фиг.2 изображает часть строительной установки по фиг.1 в области подъемного каната и
фиг.3 изображает строительную установку по изобретению во втором примере выполнения.
Осуществление изобретения
На чертежах соответствующие элементы обозначены одними и теми же позициями.
На фиг.1 и 2 строительная установка 10 показана в первом примере выполнения. Строительной установкой является бурильная установка на несущем транспортном средстве 12, которое содержит нижнюю платформу 14 и поворотно установленную на ней верхнюю платформу 16. Верхняя платформа 16 может вращаться относительно нижней платформы 14 вокруг по существу вертикальной оси вращения. Нижняя платформа снабжена гусеничным ходовым механизмом 18. На верхней платформе 16 установлена мачта 26, которая может поворачиваться вокруг по существу горизонтальной оси 28 поворота.
Мачта 26 содержит головку 30 мачты и основание 32 мачты, между которыми образована средняя область 31 мачты. На головке 30 мачты расположены направляющие блоки 68, например, для направления несущего каната бурильной колонны.
Поворотная установка мачты 26, которая в нормальном рабочем положении обычно установлена вертикально, позволяет укладывать ее вперед в по существу горизонтальное транспортное положение. Соответственно, в транспортном положении бурильная установка 10 имеет уменьшенную высоту.
Для подъема и опускания мачты 26 предусмотрены два подъемных цилиндра 40, которые, с одной стороны, шарнирно укреплены на несущем транспортном средстве 12, в особенности на верхней платформе 16, и, с другой стороны, шарнирно укреплены на мачте 26. Подъемные цилиндры 40, которые могут называться также подпорными цилиндрами, имеют каждый нижнюю точку 41 и верхнюю точку 42 шарнирного крепления. Верхние точки 42 шарнирного крепления расположены на задней стороне 36 мачты, которая в транспортном положении образует верхнюю сторону мачты 26. В рабочем положении мачты 26, то есть особенно во время бурения, цилиндры 40 служат для подпора мачты 26. Подъемные цилиндры 40 являются гидроцилиндрами, которые содержат каждый корпус цилиндра и подвижно установленный в нем поршневой шток.
На передней стороне 34 мачты 26, расположенной напротив задней стороны, установлены салазки 44 с возможностью продольного перемещения. Для направления салазок 44 на мачте 26 имеются направляющие 38, проходящие вдоль мачты 26. Салазки 44 содержат направляющие башмаки 48, установленные с возможностью продольного перемещения на направляющих 38 мачты 26. Салазки 44 являются салазками бурильного механизма, на которых при производстве бурильных работ установлен бурильный привод.
Салазки 44 могут перемещаться вдоль мачты 26 посредством привода 52 подачи, который может называться также приводом салазок. Привод 52 подачи содержит один или несколько гидравлических цилиндров 54 подачи, при этом каждый из них содержит корпус 56 цилиндра и подвижно установленный в нем поршневой шток 58. Цилиндр 54 подачи расположен таким образом, что выдвижение поршневого штока 58 вызывает перемещение салазок 44 в направлении к основанию 32 мачты.
Для того, чтобы оказать поддержку подъему и опусканию мачты 26 посредством подъемных цилиндров 40, дополнительно к подъемным цилиндрам 40 предусмотрен подъемный канатный привод 74 с двумя подъемными канатами 76. Каждый из подъемных канатов 76 имеет первый конец 78 каната, который шарнирно укреплен на несущем транспортном средстве 12, и второй конец 80 каната, который шарнирно укреплен на салазках 44, подвижных вдоль мачты 26.
Подъемные канаты 76 укреплены, с одной стороны, в точках 20 шарнирного крепления на несущем транспортном средстве 12 и, с другой стороны, в точках 46 шарнирного крепления на салазках 44. Точки 20, 46 шарнирного крепления представляют точки крепления каната. В частности, первый конец 78 каната укреплен на несущем транспортном средстве 12, а второй конец 80 каната укреплен на салазках 44.
Каждый подъемный канат, исходя от точки 20 шарнирного крепления или точки крепления каната на несущем транспортном средстве 12, вначале направляется в направлении к головке 30 мачты и огибает направляющий блок 86, укрепленный на мачте 26. На своем противоположном конце подъемный канат связан с точкой 46 шарнирного крепления на салазках 44. Точки 46 шарнирного крепления находятся на боковых сторонах салазок 44. Между точками 20, 46 шарнирного крепления подъемный канат 76 имеет заданную постоянную длину.
Направляющие блоки 86 находятся в средней области 31 мачты 26 между основанием 32 мачты и головкой 30 мачты. Они расположены на мачте 26 с боковых сторон, так что подъемные канаты 76 направляются по бокам мачты. В исходном положении при горизонтальном расположении мачты 26 салазки 44 расположены под направляющими блоками 86, то есть между направляющими блоками 86 и основанием 32 мачты. Точнее говоря, вторые точки 46 шарнирного крепления или вторые концы 80 крепления канатов к салазкам в исходном положении салазок 44 находятся под направляющими блоками 86, в особенности вплотную под направляющими блоками 86, расположенными по бокам на мачте 26.
Посредством перемещения салазок 44 в направлении к основанию 32 мачты на подъемном канате 76 может быть создана тяговая сила. За счет крепления первого конца 78 каната на несущем транспортном средстве 12 тяговая сила создает на направляющих блоках 86 подъемную силу, направленную таким образом, что мачта 26 подтягивается в направлении к своему рабочему положению. Посредством перемещения салазок 44 в направлении к основанию 32 мачты расстояние между салазками 44 и направляющими блоками 86 увеличивается, при этом одновременно вследствие подъема мачты 26 уменьшается расстояние между направляющими блоками 86 и точкой 20 шарнирного крепления подъемного каната 76 на несущем транспортном средстве 12. За счет этого уменьшается первая частичная длина 82 подъемного каната 76, образованная между первой точкой 20 шарнирного крепления и направляющими блоками 86. Одновременно увеличивается вторая частичная длина 84 подъемного каната 76, образованная между второй точкой 46 шарнирного крепления и направляющими блоками 86.
Подъемные канаты 76 присоединены к несущему транспортному средству 12 между нижними точками 41 крепления подъемных цилиндров 40. Соответственно, точки 20 стационарного или шарнирного крепления подъемных канатов 76 также находятся между нижними точками 41 крепления подъемных цилиндров. Для этого предусмотрен монтажный блок 24, на котором шарнирно укреплены как подъемные цилиндры 40, так и подъемные канаты 76. Монтажный блок 24 проходит по существу поперечно оси мачты 26. Нижние точки 41 крепления подъемных цилиндров 40 и точки крепления подъемных канатов 76 находятся по существу на одной высоте. Монтажный блок 24 может быть выполнен, в частности, в виде поворотного рычага, установленного на несущем транспортном средстве 12.
Направляющие блоки 86 расположены непосредственно рядом с точками 42 шарнирного крепления подъемных цилиндров 40 к мачте 26. В результате участок подъемного каната 76 проходит параллельно подъемным цилиндрам 40.
Для подъема и/или опускания мачты 26 в дополнение к подъемным цилиндрам 40 используется привод 52 подачи, который при бурильных работах перемещает салазки 44 бурильного механизма вдоль мачты 26. Таким образом, салазки 44 служат, с одной стороны, для подъема и/или опускания мачты 26 и, с другой стороны, для перемещения бурильного привода при бурильных работах.
Для подъема мачты 26 привод 52 подачи приводят в действие таким образом, что салазки 44 от своего исходного положения под направляющими блоками 86 перемещаются в направлении к основанию 32 мачты. За счет этого мачту 26 поднимают до тех пор, пока не будет выбрана вся длина каната или салазки 44 не достигнут крайнего нижнего положения на мачте 26. После этого подъемные цилиндры 40 могут взять на себя дальнейший процесс подъема, так как, начиная с этого момента времени, необходимые усилия на подъемных цилиндрах 40 становятся значительно ниже благодаря более благоприятному треугольнику сил.
Когда салазки 44 достигают крайнего нижнего положения, в особенности после успешного подъема мачты 26, теперь свободный от нагрузки подъемный канат 76 может быть отсоединен от салазок 44 бурильного механизма. Подъемный канат 76 может быть присоединен к мачте 26 сбоку и во время бурильных работ может служить в качестве дополнительной страховки мачты 26 при отказе подпорных цилиндров.
При укладке мачты 26 процесс выполняется в обратном порядке.
На фиг.3 строительная установка 10 показана во втором примере выполнения.
Этот пример выполнения отличается от примера по фиг.1 и 2 по существу тем, что подъемная сила на подъемном канате 76 создается путем наматывания подъемного каната 76 на канатную лебедку 64, установленную на несущем транспортном средстве 12. При этом канатной лебедкой 64 может служить так называемая главная лебедка строительной установки 10. Соответственно, подъемный канат 76 может быть назван главным или несущим канатом, который при эксплуатации строительной установки 10 используется для операций с элементами бурильной колонны. Канатная лебедка 64 или главная лебедка несущего транспортного средства 12 предпочтительно находится в задней области несущего транспортного средства 12, в частности на его верхней платформе 16, тогда как мачта 26 шарнирно укреплена в передней области несущего транспортного средства 12.
При наматывании подъемного каната 76 на лебедку 64 противоположный конец подъемного каната 76 предпочтительно, как и в примере выполнения по фиг.1 и 2, укреплен на салазках 44. Предпочтительно салазки 44 зафиксированы на мачте 26 в определенном положении. Когда мачта 26 достигла своего рабочего положения, подъемный канат 76 может быть просто отсоединен от салазок 44 путем их перемещения вдоль мачты 26.
Как показано на фиг.3, для подъема мачты 26 подъемный канат 76 может быть проведен через несколько направляющих блоков 68 на головке 30 мачты. Альтернативно этому решению в соответствии с изобретением подъемный канат 76 может быть также проведен вокруг направляющих блоков 86, расположенных в средней части 31 мачты 26.