БУРОВАЯ ЛЕБЕДКА

Заявленная полезная модель относится к грузоподъемным механизмам, а именно к буровым лебедкам, используемым на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.
Буровые лебедки являются основным механизмом спуско - подъемного комплекса буровой установки. Основная функция буровой лебедки -наматывание на барабан, сматывание с барабана и стопорение ведущей струны талевого каната при выполнении операций технологического процесса строительства скважин, к которым относятся: спуск и подъем труб, спуск обсадных труб, подача инструмента на забой, передача вращения ротору при отсутствии индивидуального привода ротора, аварийный подъем инструмента. В зависимости от конструкции буровые лебедки имеют цепные или зубчатые приводы, например, регулируемые от электродвигателей постоянного и переменного тока, дизельные или нерегулируемые от электродвигателей переменного тока.
Известна «Лебедка» (RU, 2268235, B 66 D 1/22, пр.2004.02.24, заявитель: Митянин А.П.). Эта лебедка относится к грузоподъемным механизмам и имеет самотормозящую передачу, представляющую собой передаточный механизм, выполненный в виде силовой зубчатой дифференциальной передачи. Недостатком лебедки является сложность конструкции, что затрудняет использование ее на буровой установке.
Частично недостатки лебедки аналога №2268235 устранены в другом техническом решении «Лебедка буровой установки» (RU, 2083795, Е 21 В 19/00, Е 21 В 3/06, B 66 D 1/24, пр.1993.09.27, заявитель: «Волгоградский завод буровой техники»). Эта лебедка предназначена для использования
на буровых установках. Особенностью лебедки является то, что ведомые валы лебедки жестко связаны со шкивами шиннопневматических муфт, соединенных с барабанным валом с возможностью поочередного взаимодействия со шкивами, а коробка передач выполнена в виде планетарного редуктора, включающего солнечную шестерню, установленную на ведущем валу. К недостаткам лебедки этого аналога относится сложность конструкции.
Также известна «Буровая лебедка» (RU, 2023645, 5 B 66 D 1/00, пр.1991.06.07, заявитель: Производственное объединение «Уралмаш»). Буровая лебедка используется в буровых установках и содержит барабан с валом на подшипниках, соединенным с основными двигателями. Буровая лебедка многофункциональна и имеет три передачи вращения на барабан. Многофункциональность обеспечивается за счет вспомогательного двигателя и дополнительных узлов и элементов. Эта буровая лебедка наиболее близка по технической сущности и достигаемому результату и поэтому взята за прототип заявленной полезной модели.
Недостатком прототипа является сложность конструкции, увеличение металлоемкости и габаритов лебедки, из-за чего увеличивается время на монтаж и установку лебедки на буровую установку, а также демонтаж и транспортировку.
Технической задачей полезной модели является создание компактной буровой лебедки упрощенной конструкции с сохранением ее функциональных возможностей при использовании на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.
Техническая задача решается за счет известной буровой лебедки содержащей барабан, вал барабана, редуктор привода лебедки, соединительные муфты, согласно полезной модели буровая лебедка дополнительно снабжена двумя редукторами тихого и быстрого хода, на корпуса которых опирается вал барабана, связанный шпоночным соединением с барабаном,
имеющим жесткую сварную конструкцию с тормозными ободами на торцах, связанных с барабаном разъемным соединением, на концах которого установлены дисковые пневматические фрикционные муфты, при этом каждый редуктор состоит из корпуса, крышки, звездочки, двух фланцев и вала, причем звездочки и фланцы связаны с валом шлицевым соединением, а муфты снабжены вертлюжками подвода воздуха и содержат ведущий диск тихого хода и ведомый диск быстрого хода, а также наружные диски и зубчатые колеса, соединенные со звездочками ведущего и ведомого дисков, которые опираются на концы валов через подшипники, причем ведомый диск быстрого хода имеет отверстия, в которые установлены вкладыши, контактирующие с диафрагмой наружного диска, а в ведущем диске размещены нажимные элементы, с возможностью контакта с ведомым диском для передачи крутящего момента от трансмиссии барабану.
Заявленная буровая лебедка проста по устройству и компактна. Ее масса значительно меньше по сравнению с традиционными лебедками с цепной трансмиссией. Зубчатая трансмиссия лебедки позволяет получить на подъемном валу «тихую» и «быструю» скорости. «Быстрая» скорость -для подъема и спуска бурильной колонны. «Тихая» скорость предназначена для работы с обсадной колонной и ликвидацией аварий.
На фиг.1 изображена буровая лебедка - общий вид.
На фиг.2 изображена буровая лебедка - общий вид, продольный разрез.
На фиг.3 изображено крепление талевого каната.
Буровая лебедка состоит из сварного барабана 1 фиг.1, 2, связанного с валом 2 фиг.2 шпоночным соединением. Вал 2 опирается через подшипники 3 фиг.2 на редукторы тихого 4 и быстрого хода 5 фиг.1. На редукторах тихого и быстрого хода установлены натяжные устройства 6 фиг.1.
С обоих концов вала размещены дисковые пневматические фрикционные муфты 7 с вертлюжками подвода воздуха 8 фиг.1. Каждая фрикционная муфта содержит наружный диск 9 фиг.2, зубчатое колесо 10, ведущий
и ведомый диски 11, 12. Зубчатое колесо одной муфты соединено со звездочками тихого хода 13 фиг.2 ведущего диска 11, а зубчатое колесо другой муфты соединено со звездочками быстрого хода 14 ведомого диска 12.
В отверстиях ведомого диска 12, закрепленного на валу посредством шлицевого соединения, размещены вкладыши 15 фиг.2.
Ведущий диск 11 каждой фрикционной муфты снабжен нажимными секторами 16 фиг.2, контактирующими с диафрагмой 17, расположенной на наружном диске 9. Звездочки тихого и быстрого хода имеют 60 и 24 зуба соответственно и опираются на концы валов редукторов тихого и быстрого хода через шариковые радиальные подшипники 18 фиг.2.
К колодкам 19 фиг.1, расположенными на наружной стороне реборды барабана, крепится зажимами ходовой конец талевого каната 20 фиг.3, другой конец талевого каната крепится к механизму крепления неподвижной ветви 21. Талевый канат может быть применен, например, марки 22-Г-В-Н-Т-Р-1770 (180) ГОСТ 7668-80, длиной не менее 170 м.
На торцах барабана 1 установлены болтовым соединением два тормозных обода 22 фиг.1. Тормозные ободья барабана контактируют с тормозными лентами (на фиг. не показано), подвижные концы которых затягиваются воздействием на них рычагов и тяги, установленных на валу 2.
В тормозной системе буровой лебедки применена тормозная камера с пружинным энергоаккумулятором, управляемая тормозным краном и краном «стояночного» тормоза. Перед началом работ лебедки растормаживают «стояночный» тормоз подачей на него сжатого воздуха. После окончания работы лебедки «стояночный» тормоз затормаживают, выпуская воздух из камеры.
Управление лебедкой осуществляется с помощью рычагов и рукояток тормоза, а также с пульта управления и обеспечивается пневматической системой лебедки. При включении пневматических муфт 7, звездочки тихого и быстрого хода 13, 14 фрикционных муфт соединяются с валом 2 барабана 1 лебедки. Вращение задает привод лебедки с редуктора (на фиг. Не
показано), имеющего два выхода, с одного выхода на редуктор тихого хода 4, с другого на редуктор быстрого хода 5.
Крутящий момент от трансмиссии к барабану 1 лебедки передается с подачей воздуха через штуцер вертлюжка подвода воздуха 8 под диафрагму 17, расположенную на наружном диске 9. Диафрагма через нажимные сектора 16 ведущего диска 11 прижимает вкладыши 15 к ведомому диску 12.
При необходимости длительного удержания веса или по окончанию работы лебедки воздух из камеры выпускают, при этом диски разжимаются.
Тормоз лебедки имеет ручное пневматическое и механическое управление, которое приводится в действие тормозным рычагом или пневмокамерой. Торможение рычагом обеспечивает плавное торможение с постепенным увеличением тормозного усилия, а торможение пневмокамерой более резкое и поэтому применяется обычно в аварийной ситуации.
Лебедка содержит вал с барабаном, который посредством соединительных муфт соединен напрямую с основными двигателями, установленными соосно с валом и расположенными по разные стороны барабана. Для увеличения тягового усилия на барабане с соответствующим снижением скорости подъема работа осуществляется через цепные передачи, которые посредством промежуточных и трансмиссионных валов и муфт передают момент от электродвигателей на подъемный вал.
Заявленная буровая лебедка имеет преимущества перед прототипом в том, что электропривод лебедки обеспечивает не только подъем, но и регулируемый спуск колонны бурильных и обсадных труб. Он обеспечивает полную остановку и удержание груза в неподвижном состоянии некоторое время (до 30 секунд) до момента наложения основного тормоза. Поэтому вспомогательный тормоз не требуется. При бурении двигатель работает в режиме регулятора подачи долота. В случае аварийного отключения электроэнергии двигатель способен произвести подъем колонны, работая от
дизельной электростанции небольшой мощности. Система управления приводом обеспечивает полную управляемость приводными электродвигателями, даже при торможении на подъеме и разгоне на спуске. Основное торможение производится с помощью электродвигателя, аварийное - механическим тормозом.
Буровая лебедка заявленной полезной модели имеет простую и компактную конструкцию, обеспечивающую функциональные возможности лебедки, улучшающую монтажеспособность и транспортабельность лебедки, положительно влияющие на эффективность использования ее на буровых установках во время проведения спуско - подъемных операций на нефтяных и газовых скважинах.