БУРОВАЯ УСТАНОВКА С СИЛОВЫМ АГРЕГАТОМ, СОДЕРЖАЩИМ МУФТУ (ВАРИАНТЫ)
DRILL RIG WITH POWER UNIT COMPRISING CLUTCH (VERSIONS)

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Заявленное изобретение в общем смысле относится к буровым установкам, которые обеспечивают подачу сжатого воздуха в буровое долото.
Описание материалов, использованных при экспертизе заявки
[0002] Существует множество буровых установок для бурения через пласт. Некоторые из таких буровых установок - передвижные, другие - стационарные. Описание некоторых примеров передвижных и стационарных буровых установок раскрыто в патентах US 3,245,180, 3,692,123, 3,708,024, 3,778,940, 3,815,690, 3,833,072, 3,905,168, 3,968,845, 3,992,831, 4,020,909, 4,595,065, 5,988,299, 6,672,410, 6,675,915, 7,325,634, 7,347,285 и 7,413,036. Конструкция некоторых буровых установок, как, например, описанная в патенте U.S. 4,295,758, позволяет осуществлять удержание установки на плаву во время морского бурения. Содержание всех процитированных патентов US обозначено ссылками, как описано далее по тексту описания.
[0003] Типичная передвижная буровая установка включает средство передвижения и башню, причем башня содержит привод-вращатель и бурильную колонну. При эксплуатации буровая установка доставляется в пласт приводом-вращателем. Таким образом, буровая установка выполняет бурение через пласт. Более подробную информацию о буровых установках и принципе их функционирования можно найти в источниках, обозначенных вышеперечисленными ссылками.
[0004] Буровая установка, как правило, включает блок питания, который содержит компрессор, функционально связанный с первичным приводом. Первичный привод может быть многих типов, как, например, двигатель с воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизельный двигатель), газомоторный, КПГ (CNG) двигатель или электродвигатель. Первичный привод подает питание в компрессор, и компрессор осуществляет свою функцию. Во время эксплуатации компрессор подает сжатый воздух в буровое долото через привод-вращатель и бурильную колонну. Сжатый воздух предназначен для удаления шлама из скважины.
[0005] При питании компрессора от первичного привода, тем не менее, возникают некоторые проблемы. Например, первичный привод потребляет значительный объем энергии в ответ на подачу энергии в компрессор. Например, первичный привод, который включает двигатель с воспламенением рабочей смеси от сжатия, потребляет значительный объем дизельного топлива в ответ на подачу энергии в компрессор. Первичный привод, который включает газомоторный двигатель, потребляет значительный объем газа в ответ на подачу энергии в компрессор. Первичный привод, который включает КПГ (CNG) двигатель, потребляет значительный объем природного газа в ответ на подачу энергии в компрессор. Кроме того, первичный привод, который включает электродвигатель, потребляет значительный объем электроэнергии в ответ на подачу энергии в компрессор. Энергия, потребляемая первичным приводом, расходуется впустую, если первичный привод подает энергию в компрессор, а компрессор не подает сжатый воздух в буровое долото. Таким образом, компрессор как бы находится в дежурном режиме при поступлении энергии от первичного привода, но не подает сжатый воздух в буровое долото. Предпочтительно снижение объема потребления энергии первичным приводом в ответ на переход компрессора в дежурный режим.
[0006] В некоторых случаях компрессор потребляет в дежурном режиме примерно от 25% до примерно 50% от максимальной расчетной мощности. Некоторые компрессоры, комплектуемые с буровыми установками, имеют максимальную расчетную мощность в пределах от примерно 200 лошадиных сил до примерно 600 лошадиных сил. Таким образом, в дежурном режиме компрессор может потреблять от примерно 50 лошадиных сил (25% от 200 лошадиных сил) до примерно 300 лошадиных сил (50% от 600 лошадиных сил) в ситуации, когда сжатый воздух не подается в буровое долото. При обычных параметрах бурения компрессор находится в дежурном режиме в течение примерно 50% времени. Таким образом, значительный объем топлива потребляется первичным приводом и тратится впустую, когда компрессор находится в дежурном режиме.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Заявленное изобретение относится к буровой установке, укомплектованной блоком питания, включающим муфту, а также способу установки и применения муфты. Элементы новизны заявленного изобретения подробно изложены в формуле заявленного изобретения. Наилучшим образом суть заявленного изобретения доступна пониманию при сопоставлении описания и чертежей, являющихся неотъемлемой частью заявленного изобретения.
[0008] Фиг.1а и 1б - боковые проекции буровой установки.
[0009] Фиг.1в - перспективное изображение кабины машиниста буровой установки по фиг.1а, причем кабина машиниста включает блок управления с креслом.
[0010] Фиг.1г и 1д - боковые проекции противоположных сторон блока управления с креслом по фиг.1в.
[0011] Фиг.1е - боковая проекция кресла блока управления с креслом по фиг.1в, обращенного по направлению к дисплею.
[0012] Фиг.1ж - боковая проекция кресла из блока управления с креслом по фиг.1в, обращенного по направлению от дисплея.
[0013] Фиг.1з и 1и - вид сверху блока управления с креслом по фиг.1в.
[0014] Фиг.2а - перспективное изображение блока питания, установленного на платформе буровой установки по фиг.1а и 1б, причем блок питания включает компрессор и систему гидропривода насосов, функционально связанные с первичным приводом через муфту в сборе и комплект валов системы насосов, соответственно.
[0015] Фиг.2б - перспективное изображение участка блока питания по фиг.2а, причем компрессор и система насосов функционально связаны с первичным приводом через муфту в сборе и комплект валов системы насосов, соответственно.
[0016] Фиг.3а - перспективное изображение первичного привода блока питания по фиг.2а, причем комплект валов системы насосов связан с первичным приводом.
[0017] Фиг.3б и 3в - фронтальное и заднее перспективные изображения, соответственно, системы насосов блока питания по фиг.2а.
[0018] Фиг.4а - перспективное изображение первичного привода блока питания по фиг.2а, причем первичный привод включает выключатель компрессора.
[0019] Фиг.4б и 4в - фронтальное перспективное изображение и вид сверху, соответственно, компрессора блока питания по фиг.2а.
[0020] Фиг.5а - боковая проекция одного из вариантов практического воплощения муфты в сборе блока питания по фиг.2а.
[0021] Фиг.5б - вид на муфту в сборе по фиг.5а с торца первичного привода.
[0022] Фиг.5в - вид на муфту в сборе по фиг.5а с торца компрессора.
[0023] Фиг.5г - боковая проекция муфты в сборе по фиг.5а, в сечении по линии 5г-5г по фиг.5б и 5в.
[0024] Фиг.6а - перспективное изображение торца муфты в сборе по фиг.5а, примыкающего к первичному приводу, причем муфта в сборе включает соединение «муфта - первичный привод», соединенное с муфтой.
[0025] Фиг.6б - перспективное изображение торца муфты в сборе по фиг.6а, примыкающего к первичному приводу.
[0026] Фиг.7а и 7б - перспективные изображения спереди и сзади, соответственно, соединения «муфта - первичный привод» по фиг.6а, включающего эластичное кольцо.
[0027] Фиг.7в и 7г - фронтальная проекция и проекция сзади, соответственно, соединения «муфта - первичный привод» по фиг.6а.
[0028] Фиг.7д - боковая проекция соединения «муфта - первичный привод» по фиг.6а.
[0029] Фиг.7е - боковая проекция соединения «муфта - первичный привод» по фиг.6а, в сечении по линии 7е-7е по фиг.7д.
[0030] Фиг.7ж - боковая проекция соединения «муфта - первичный привод» в сечении, причем соединение «муфта - первичный привод» не включает эластичное кольцо.
[0031] Фиг.8а - перспективное изображение торца муфты в сборе по фиг.5а, примыкающего к компрессору, причем муфта в сборе включает соединение «муфта - компрессор», соединенное с муфтой.
[0032] Фиг.8б - перспективное изображение торца муфты по фиг.8а.
[0033] Фиг.9а и 9б - проекции спереди и сзади, соответственно, соединения «муфта - компрессор» по фиг.8а.
[0034] Фиг.9в и 9г - фронтальные проекции различных вариантов практического воплощения соединения «муфта - компрессор» по фиг.8а.
[0035] Фиг.9д - вид сзади соединения «муфта - компрессор» по фиг.8а.
[0036] Фиг.9е - развернутый вид в перспективе соединения «муфта - компрессор» по фиг.8а.
[0037] Фиг.9ж - боковая проекция соединения «муфта - компрессор» по фиг.8а.
[0038] Фиг.9з - боковая проекция соединения «муфта - компрессор» по фиг.8а, в сечении по линии 9з-9з по фиг.9ж.
[0039] Фиг.9и и 9к - боковые проекции соединения «муфта - компрессор» по фиг.8а, в сечении, совпадающем с боковой проекцией в сечении по фиг.9з.
[0040] Фиг.10а и 10б - перспективные изображения платформы по фиг.1а и 1б, содержащей систему насосов и компрессор блока питания по фиг.2а.
[0041] Фиг.10в и 10г - боковая проекция и вид сверху, соответственно, платформы по фиг.1а и 1б, содержащей систему насосов и компрессор блока питания по фиг.2а.
[0042] Фиг.11а и 11б - перспективные изображения муфты в сборе блока питания по фиг.2а в гидравлическом соединении с системой теплообмена муфты в сборе.
[0043] Фиг.12а, 12б и 12в - перспективные изображения системы теплообмена муфты в сборе по фиг.11а и 11б, входящей в состав платформы по фиг.1а и 1б, в гидравлическом соединении с блоком питания по фиг.2а.
[0044] Фиг.12г и 12д - боковая проекция и вид сверху, соответственно, системы теплообмена муфты в сборе по фиг.11а и 11б, входящей в состав платформы по фиг.1а и 1б.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0045] Фиг.1а и 1б представляют боковые проекции буровой установки 100. Необходимо отметить, что буровая установка 100 может быть стационарной или передвижной, но в данном описании с иллюстративной целью приведен вариант практического воплощения передвижной установки. Примерами различных типов буровых установок могут служить модели буровых установок PV-235, PV-270, PV-271, PV-275 и PV-351, выпускаемые корпорацией Atlas Сорсо Drilling Solutions, Garland, Texas. Помимо этих моделей на рынке представлены буровые установки других производителей.
[0046] В данном варианте практического воплощения буровая установка 100 включает платформу 103, которая содержит блок питания 110 и кабину машиниста 105. Подробное описание блока питания 110 представлено далее по тексту в фиг.2а и 2б, а описание кабины машиниста 105 следует непосредственно в данном разделе описания.
[0047] В данном варианте практического воплощения кабину машиниста 105 располагают в непосредственной близости от передней части 101а буровой установки 100, а блок питания 110 располагают в непосредственной близости от задней части 101б буровой установки 100. Переднюю сторону 103а платформы 103 располагают в непосредственной близости от кабины машиниста 105, а заднюю сторону 103б платформы 103 располагают в непосредственной близости от задней части 101б. Переднюю сторону 105а кабины машиниста 105 располагают в непосредственной близости от передней части 101а буровой установки 100, а заднюю сторону 105б кабины машиниста 105 располагают в непосредственной близости от передней стороны 103а платформы 103. Таким образом, кабину машиниста 105 располагают между передней частью 101а и передней стороной 103а, а блок питания 110 располагают между передней стороной 103а и задней частью 101б.
[0048] Фиг.1в представляет перспективное изображение кабины машиниста 105, причем кабина машиниста 105 содержит блок управления с креслом 200. Фиг.1г и 1д представляют боковые проекции противоположных сторон блока управления с креслом 200. В данном варианте практического воплощения блок управления с креслом 200 включает консоль кресла 202 с креслом 201. В данном варианте практического воплощения кресло 201 устанавливают с возможностью вращения на консоли кресла 202 таким образом, чтобы обеспечить повторяемое вращаемое движение между положениями по направлению к передней стороне 105а и задней стороне 105б кабины машиниста 105. Кресло 201 показано обращенным к задней стороне 105б кабины машиниста 105 по фиг.1в. Предпочтительно обеспечить расположение кресла 201 обращенным к передней стороне 105а кабины машиниста 105 при управлении буровой установкой 100 в эксплуатации. Предпочтительно обеспечить расположение кресла 201 обращенным к задней стороне 105б кабины машиниста 105 при управлении буровой установкой 100 при бурении через пласт в соответствии с более подробным описанием, приведенным далее по тексту.
[0049] В данном варианте практического воплощения блок управления с креслом 200 содержит дисплей 204 с кронштейном дисплея 203, причем кронштейн дисплея 203 связан непосредственно с самим креслом 201. Дисплей 204 может быть различных типов, например с сенсорным экраном. Дисплей 204 функционально связан с системой управления буровой установки 100 и отображает информацию о параметрах эксплуатации буровой установки 100. Информация о параметрах эксплуатации буровой установки 100 может быть различных видов. Например, дисплей 204 отображает данные о работе блока питания 110 в соответствии с более подробным описанием, приведенным далее по тексту. Необходимо отметить, что система управления буровой установки 100 может быть различных видов систем управления, к примеру компьютерной системой.
[0050] Необходимо отметить, что дисплей 204 поворачивается в ответ на вращение непосредственно самого кресла 201. Дисплей 204 поворачивается по направлению к и от передней стороны 105а и задней стороны 105б кабины машиниста 105 в ответ на поворот кресла 201 по направлению к передней стороне 105а и задней стороне 105б, соответственно, кабины машиниста 105. Представляется удобным обеспечить положение кресла 201 по направлению к дисплею 204 таким образом, чтобы машинист, сидящий в кресле 201, имел доступ к информации о параметрах эксплуатации буровой установки 100 при бурении через пласт. Фиг.1е и 1ж представляют боковые проекции кресла 201 в положении по направлению к дисплею 204.
[0051] Фиг.1з и 1и представляют вид сверху блока управления с креслом 200, причем кресло 201 расположено по направлению к дисплею 204. В данном варианте практического воплощения блок управления с креслом 200 включает расположенные напротив друг друга панели управления 210 и 211, которые функционально связаны с системой управления буровой установки 100. Панели управления 210 и 211 используют для управления буровой установкой во время эксплуатации 100. В данном варианте практического воплощения панели управления 210 и 211 функционально связаны с дисплеем 204. Как следует из более подробного описания далее по тексту, дисплей 204 отображает информацию в ответ на вводимые данные с панели управления 210 и/или 211. Таким образом, информация касательно управления буровой установкой 100 отображается на дисплее 204.
[0052] В данном варианте практического воплощения панели управления 210 и 211 устанавливают на консоль кресла 202. Панели управления 210 и 211 располагают на противоположных сторонах кресла 201 с возможностью выполнения вращательного движения в ответ на вращение кресла 201 вокруг консоли кресла 202. Панели управления 210 и 211 располагают на противоположных сторонах кресла 201 таким образом, чтобы машинист, сидя в кресле 201, мог управлять работой буровой установки 100. В данном варианте практического воплощения панель управления 210 располагают по направлению к монитору 204, когда кресло 201 повернуто по направлению от задней стороны 105б кабины машиниста 105, и панель управления 211 располагают по направлению к монитору 204, когда кресло 201 повернуто по направлению к передней стороне 105а кабины машиниста 105. Помимо этого, панель управления 211 располагают по направлению от монитора 204, когда кресло 201 повернуто по направлению к задней стороне 105б кабины машиниста 105, и панель управления 210 располагают по направлению от монитора 204, когда кресло 201 повернуто по направлению к передней стороне 105а кабины машиниста 105.
[0053] В данном варианте практического воплощения панель управления 210 включает рукоятку управления 205, которая функционально связана с системой управления буровой установки 100. Помимо этого, панель управления 210 включает совокупность устройств ввода сигналов управления 208, которые функционально связаны с системой управления буровой установки 100. Устройства ввода сигналов управления 208 могут быть различных типов, к примеру кнопки, переключатели и рукоятки.
[0054] В данном варианте практического воплощения панель управления 211 включает рукоятки управления 206 и 207, которые функционально связаны с системой управления буровой установки 100. Помимо этого, панель управления 211 включает множество устройств ввода сигналов управления 209, которые функционально связаны с системой управления буровой установки 100. Устройства ввода сигналов управления 209 могут быть различных типов, к примеру кнопки, переключатели и рукоятки. Рукоятки управления 205, 206 и 207, а также устройства ввода сигналов управления 208 и 209 применяют для управления эксплуатацией буровой установки 100, как следует из более подробного описания далее по тексту.
[0055] В данном варианте практического воплощения буровая установка 100 включает башню 102 с основанием башни 102а, соединенную с возможностью выполнения вращательного движения с платформой 103, как показано на фиг.1а и 1б. Башня 102, как правило, содержит систему кабеля питания (не показана), соединенную с приводом-вращателем 107, причем система кабеля питания позволяет приводу-вращателю 107 переключаться между поднятым и опущенным положениями вдоль башни 102. Система кабеля питания обеспечивает передвижение привода-вращателя 107 в поднятое и опущенное положения путем перемещения в направлении к верху башни 102б и основанию башни 102а, соответственно. Необходимо отметить, что привод-вращатель 107 можно перемещать между поднятым и опущенным положениями и различными прочими способами, например с использованием цепной или реечной передачи.
[0056] Привод-вращатель 107 присоединяют к бурильной колонне 108, причем бурильная колонна 108 проходит вдоль башни 102 и платформы 103. Противоположный торец бурильной колонны 108 соединяют с буровым долотом 109 (фиг.1б), как, к примеру, трехшарошечное долото роторного бурения. Бурильная колонна 108 обычно включает одну или более бурильных труб, соединенных вместе способом, хорошо известным из уровня техники.
[0057] Привод-вращатель 107 перемещают между поднятым и опущенным положениями для поднятия или опускания, соответственно, бурильной колонны 108 и бурового долота 109 через пласт 106 для формирования скважины 106а (фиг.1б). Кроме этого привод-вращатель 107 применяют для придания вращательного движения бурильной колонне 108 таким образом, чтобы буровое долото 109 вращалось через пласт 106 для формирования скважины 106а. Необходимо отметить, что движением (перемещением) и вращением привода-вращателя 107 управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Помимо этого, информация касательно параметров движения и вращения привода-вращателя 107 отображается на дисплее 204.
[0058] Как следует из более подробного описания далее по тексту, блок питания 110 подает сжатый воздух, который проходит к буровому долоту 109 через привод-вращатель 107 и бурильную колонну 108. Сжатый воздух применяют для удаления шлама из скважины 106а. Необходимо отметить, что параметрами эксплуатации блока питания 110 управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Помимо этого, информация касательно параметров эксплуатации блока питания 110 отображается на дисплее 204.
[0059] Фиг.2а представляет перспективное изображение блока питания 110, установленного на платформе 103, а фиг.2б представляет перспективное изображение участка блока питания 110. В данном варианте практического воплощения блок питания 110 включает первичный привод 120, который подает энергию для буровой установки 100. В данном варианте практического воплощения первичный привод 120 представляет собой дизельный двигатель, который может быть различных моделей, например, серий QSX и QSK производства компании Cummins, Columbus, Indiana и серий Caterpillar С15 или С27 производства компании Caterpillar, Inc., Peoria, Illinois. Необходимо отметить, что, тем не менее, первичный привод 120 может представлять собой прочие различные модели двигателей, к примеру газомоторный, КПГ (CNG) двигатель или электродвигатель.
[0060] Первичный привод 120 вырабатывает энергию в режиме эксплуатации, а вне режима эксплуатации первичный привод 120 не вырабатывает энергию. Первичный привод 120 выполняют с возможностью повторяемого движения между нахождением в режиме эксплуатации и вне его. Первичный привод 120 находится в положении «включено» или «выключено» в режиме эксплуатации или вне его, соответственно. Первичный привод 120 перемещается между режимом эксплуатации и вне его, в ответ на одно или более вводимых данных с панели управления 210 и/или панели управления 211. Кроме того, информация касательно параметров эксплуатации первичного привода 120 отображается на дисплее 204. Первичный привод 120 потребляет больше топлива при эксплуатации, нежели чем вне эксплуатации. Блок питания 110 включает радиаторы 111 и 112, функционально связанные с первичным приводом 120, причем радиаторы 111 и 112 охлаждают блок питания 110. Объем топлива, потребляемый первичным приводом 120, можно отслеживать на дисплее 204.
[0061] В данном варианте практического воплощения блок питания 110 включает систему насосов 190, функционально связанную с первичным приводом 120. Необходимо отметить, что параметрами эксплуатации системы насосов 190 управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Кроме этого, информация касательно параметров эксплуатации системы насосов 190 отображается на дисплее 204.
[0062] Систему насосов 190 могут функционально связать с первичным приводом 120 различными способами. В данном варианте практического воплощения система насосов 190 функционально связана с первичным приводом 120 посредством комплекта валов системы насосов 122. Комплект валов системы насосов 122 может иметь различную конфигурацию, одна из которых подробно описана далее по тексту.
[0063] Фиг.3а представляет перспективное изображение первичного привода 120 и комплекта валов системы насосов 122, а фиг.3б и 3в представляют фронтальное и заднее перспективные изображения, соответственно, системы насосов 190. В данном варианте практического воплощения комплект валов системы насосов 122 включает вал системы насосов 124 с соединительными муфтами первичного привода 123 и 125, связанными с противоположными торцами. Соединительные муфты первичного привода 123 и 125 могут быть различных типов. В данном варианте практического воплощения соединительные муфты первичного привода 123 и 125 представляют собой карданные соединения. В данном варианте практического воплощения система насосов 190 включает соединительную муфту комплекта валов 191, которую выполняют с возможностью связывания с соединительной муфтой системы насосов 125.
[0064] В одном из режимов эксплуатации первичный привод 120 вырабатывает энергию, а соединительная муфта первичного привода 123 в ответ совершает вращательное движение. Необходимо отметить, что вращательная скорость соединительной муфты первичного привода 123 соответствует мощности (энергии), подаваемой первичным приводом 120. Вращательная скорость соединительной муфты первичного привода 123 повышается и понижается в ответ на соответствующее повышение или понижение объема энергии, подаваемой первичным приводом 120. Информация касательно вращательной скорости соединительной муфты первичного привода 123 и/или объема энергии, подаваемой первичным приводом 120, отображается на дисплее 204. Соединительная муфта системы насосов 125 и вал системы насосов 124 совершают вращательное движение в ответ на вращение соединительной муфты первичного привода 123. Соединительная муфта комплекта валов 191 совершает вращательное движение в ответ на вращение соединительной муфты системы насосов 125. Система насосов 190 начинает работу в ответ на вращение соединительной муфты комплекта валов 191.
[0065] В еще одном из режимов эксплуатации первичный привод 120 не вырабатывает энергию, а соединительная муфта первичного привода 123 в ответ не совершает вращательное движение. Соединительная муфта системы насосов 125 и вал системы насосов 124 не совершают вращательное движение в ответ на отсутствие вращения соединительной муфты первичного привода 123. Соединительная муфта комплекта валов 191 не совершает вращательное движение в ответ на отсутствие вращения соединительной муфты системы насосов 125. Система насосов 190 не задействована в ответ на отсутствие вращения соединительной муфты комплекта валов 191. Таким образом, система насосов 190 функционально связана с первичным приводом 120 посредством комплекта валов системы насосов.
[0066] В данном варианте практического воплощения, как показано на фиг.2б, блок питания 110 включает компрессор 130, функционально связанный с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе 140. Необходимо отметить, что работой компрессора 130 управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Помимо этого, информация касательно параметров эксплуатации компрессора 130 отображается на дисплее 204. Например, объем сжатого воздуха, подаваемого компрессором 130, можно считывать с дисплея 204.
[0067] Компрессор 130 включает выходное отверстие (порт) компрессора (не показано) в гидравлическом соединении с приводом-вращателем 107 (фиг.1а). Компрессор 130 подает сжатый воздух в привод-вращатель 107 через выходное отверстие (порт) компрессора (не показано). Более подробную информацию о компрессорах можно найти в патентах US Patent Nos. 4,052,135, 4,088,427, 6,293,382, 6,478,560, 6,488,488 и 6,981,855. Компрессор 130 может поставляться различными производителями, к примеру, компанией Ingersoll Rand Company, Piscataway, New Jersey.
[0068] В данном варианте практического воплощения компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством выключателя компрессора. Выключатель компрессора может быть различной конфигурации, одна из которых подробно описана далее по тексту.
[0069] Фиг.4а представляет перспективное изображение первичного привода 120 и выключателя компрессора 121, а фиг.4б и 4в - фронтальное перспективное изображение и вид сверху, соответственно, компрессора 130. В данном варианте практического воплощения выключатель компрессора 121 включает фланец первичного привода 127 и маховик первичного привода 128. Маховик первичного привода 128 совершает вращательное движение в ответ на вращение коленчатого вала (не показан) первичного привода 120. Коленчатый вал первичного привода 120 совершает вращательное движение, когда первичный привод 120 находится в рабочем режиме, и коленчатый вал первичного привода 120 не совершает вращательное движение, когда первичный привод 120 находится вне рабочего режима. Необходимо отметить, что вращательной скоростью коленчатого вала первичного привода 120 управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Помимо этого информация касательно вращательной скорости коленчатого вала первичного привода 120 отображается на дисплее 204.
[0070] Необходимо отметить, что вращательная скорость маховика первичного привода 128 соответствует вращательной скорости коленчатого вала. Например, вращательная скорость маховика первичного привода 128 увеличивается и уменьшается по мере увеличения и уменьшения, соответственно, вращательной скорости коленчатого вала. Вращательная скорость коленчатого вала увеличивается и уменьшается по мере увеличения и уменьшения, соответственно, количества энергии, подаваемой первичным приводом 120. Таким образом, вращательная скорость маховика первичного привода 128 увеличивается и уменьшается в ответ на увеличение и уменьшение, соответственно, объема энергии, подаваемой первичным приводом 120. Необходимо отметить, что объем энергии, потребляемой первичным приводом 120, увеличивается и уменьшается по мере увеличения и уменьшения, соответственно, объема энергии, подаваемой первичным приводом 120.
[0071] В данном варианте практического воплощения фланец первичного привода 127 включает совокупность фланцевых отверстий 137, проходящих через фланец первичного привода 127. Помимо этого маховик первичного привода 128 включает совокупность маховиковых отверстий (отверстий маховика) 129, проходящих через маховик первичного привода 128. Как описано более подробно далее по тексту, фланцевые отверстия 137 располагают на расстоянии друг от друга с возможностью соединения с фланцевыми запорами, а маховиковые отверстия 129 располагают на расстоянии друг от друга с возможностью соединения с маховиковыми запорами. В таком варианте практического воплощения маховиковые отверстия 129 и фланцевые отверстия 137 представляют собой несквозные (глухие) резьбовые болтовые отверстия, которые располагают в соответствии со стандартами, установленными SAE International для корпусов двигателей и маховиков. В данном варианте практического воплощения маховиковые отверстия 129 и фланцевые отверстия 137 соответствуют требованиям, изложенным в SAE No. #1 для корпусов двигателей и маховиков.
[0072] В некоторых вариантах практического воплощения, фланец и маховиковые запоры закрепляют вместе первичный привод 120 и компрессор 130. В данных вариантах практического воплощения первичный привод 120 и компрессор 130 напрямую закрепляют вместе. Компрессор 130 работает в ответ на работу первичного привода 120, который, в свою очередь, работает, когда компрессор 130 напрямую закреплен с первичным приводом 120. Первичный привод 120 потребляет больший объем топлива, когда компрессор 130 напрямую закреплен с первичным приводом 120.
[0073] В других вариантах практического воплощения фланец и маховиковые запоры закрепляют вместе первичный привод 120 и муфту в сборе, как описано более подробно далее по тексту. В данных вариантах практического воплощения компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе. В данных вариантах практического воплощения первичный привод 120 и компрессор 130 не закреплены вместе напрямую. Например, компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе 140 по фиг.2а и 2б. На фиг.2а и 2б, первичный привод 120 и компрессор 130 не закреплены вместе напрямую.
[0074] Компрессор 130 работает в ответ на работу первичного привода 120, в случае если компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе и муфта в сборе находится в включенном положении. Первичный привод 120 потребляет больший объем энергии, если компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе и муфта в сборе находится в включенном положении.
[0075] Компрессор 130 не работает, в ответ на работу первичного привода 120, в случае, если компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе и муфта в сборе находится в разъединенном положении. Первичный привод 120 потребляет меньший объем энергии, если компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе и муфта в сборе находится в разъединенном положении.
[0076] Таким образом, работой компрессора 130 управляют в ответ на перемещение муфты в сборе между соответствующими включенным и разъединенным положениями. Помимо этого объем энергии, потребляемой первичным приводом 120, регулируют в ответ на перемещение муфты в сборе между соответствующими включенным и разъединенным положениями. Необходимо отметить, что перемещением муфты в сборе между соответствующими включенным и разъединенным положениями управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Кроме этого информация касательно положения муфты в сборе отображается на дисплее 204. Например, дисплей 204 отображает параметр (признак), который соответствует нахождению муфты в сборе во включенном и разъединенном положениях. Как описано более подробно далее по тексту, муфта в сборе может иметь различные конфигурации и может быть связана между первичным приводом 120 и компрессором 130 множеством различных способов.
[0077] Компрессор 130 содержит соединительную муфту первичного привода 131 (фиг.4б), которая позволяет функционально связать компрессор 130 с первичным приводом 120. В частности, соединительная муфта первичного привода 131 позволяет связать компрессор 130 с выключателем компрессора 121. В данном варианте практического воплощения соединительная муфта первичного привода 131 содержит наружный фланец компрессора 132, который содержит множество фланцевых запоров 134, проходящих через него. Фланцевые запоры 134 располагают на расстоянии друг от друга с возможностью соединения с соответствующими фланцевыми отверстиями 137 маховика первичного привода 128, когда первичный привод 120 и компрессор 130 закреплены вместе напрямую. В данном варианте практического воплощения фланцевые запоры 134 представляют собой болты, которые традиционно применяются в конструкциях корпусов двигателей.
[0078] Компрессор 130 содержит приводной вал компрессора 133. Компрессор 130 подает сжатый воздух в ответ на вращательное движение приводного вала компрессора 133, и компрессор 130 не подает сжатый воздух в ответ на отсутствие вращательного движения приводного вала компрессора 133. В данном варианте практического воплощения приводной вал компрессора 133 по форме представляет собой цилиндр, поэтому возможно образование фрикционной посадки между приводным валом компрессора 133 и другим компонентом (не показан), как, к примеру, вышеупомянутый адаптер. Таким образом, приводной вал компрессора 133 и компонент фрикционно связаны друг с другом. В некоторых вариантах практического воплощения, как, например, в варианте практического воплощения, обозначенном указательной стрелкой 139, приводной вал компрессора 133 содержит шплинт 135. Шплинт 135 по форме совпадает с приемным отверстием для шплинта в другом компоненте для образования механического соединения между ними. Один из примеров приемного отверстия для шплинта представлен на фиг.9г. Шплинт 135 закрепляют с компонентом посредством отверстия для шплинта таким образом, чтобы механически связать (соединить) приводной вал компрессора 133 и компонент. Обычно механическое соединение менее подвержено препятствиям во время работы, чем фрикционное соединение.
[0079] Фиг.5а представляет собой боковую проекцию одного из вариантов практического воплощения муфты в сборе 140, а фиг.5б и 5в - виды на муфту в сборе 140 с торцов первичного привода 149 и компрессора 148, соответственно. Фиг.5г - боковая проекция муфты в сборе 140, в сечении по линии 5г-5г по фиг.5б и 5в. Муфту в сборе 140 используют для функциональной связи друг с другом первичного привода 120 и компрессора 130, как представлено на фиг.2а и 2б.
[0080] В данном варианте практического воплощения муфта в сборе 140 содержит муфту 141, которая включает корпус торца компрессора 143 и корпус торца первичного привода 144, расположенные рядом с торцом компрессора 148 и торцом первичного привода 149, соответственно, муфты в сборе 140. Торец компрессора 148 муфты в сборе 140 располагают по направлению к компрессору 130, если муфта в сборе 140 функционально связана с компрессором 130. Помимо этого торец компрессора 148 муфты в сборе 140 располагают по направлению от первичного привода 120, если муфта в сборе 140 функционально связана с компрессором 130. Торец первичного привода 149 муфты в сборе 140 располагают по направлению к первичному приводу 120, если муфта в сборе 140 функционально связана с первичным приводом 120. Помимо этого торец первичного привода 149 муфты в сборе 140 располагают по направлению от компрессора 130, если муфта в сборе 140 функционально связана с первичным приводом 120.
[0081] В данном варианте практического воплощения корпус торца компрессора 143 связан с корпусом муфты 145 посредством втулки муфты 146, как представлено на фиг.5б. Втулка муфты 146 позволяет расположить компрессор 130 на необходимом удалении от первичного привода 120. Корпус муфты 145 содержит контроллер (регулятор) муфты 142, который контролирует работу муфты 141. В частности, контроллер (регулятор) муфты 142 перемещает муфту 141 между включенным и разъединенным положениями способом, хорошо известным специалистам в данной области техники. Необходимо отметить, что работой контроллера муфты 142 управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Таким образом, работой муфты в сборе 140 управляют в ответ на одно или более вводимых данных с панели управления 210 и/или панели управления 211. Помимо этого информация касательно параметров работы контроллера муфты 142 отображается на дисплее 204.
[0082] Муфта 141 может быть различных типов. В данном варианте практического воплощения муфта 141 представляет собой гидравлическую муфту. Гидравлические муфты, как правило, используют в высокомоментных установках, поскольку они обладают способностью рассеивать больший объем тепловой энергии, чем сухие муфты. Существует множество различных типов гидравлических муфт, которые могут быть использованы в качестве муфты 141. Одним из типов гидравлической муфты, которую можно применять в качестве муфты 141, является гидравлическая муфта отбора мощности производства компании Twin Disc, Inc., Racine, Wisconsin. Ассортиментный ряд гидравлических муфт отбора мощности производства компании Twin Disc включает модели НР300 и НР600.
[0083] В некоторых вариантах практического воплощения муфта 141 представляет собой сухую муфту. Тем не менее, существуют проблемы включения сухой муфты в муфту в сборе 140. Одной из таких проблем является тот факт, что типичное строение сухих муфт предусматривает нахождение во включенном состоянии в течение примерно 90% всего времени во время бурения, и, в связи с этим, они подвергаются значительному износу в случае нахождения в разъединенном положении в течение значительного времени во время бурения. Изъятие из буровой установки 100 и замена изношенной муфты на новую чревато большими расходами как по времени, так и в финансовом аспекте. Таким образом, предпочтительно включить в муфту в сборе 140 муфту с наименьшей подверженностью износу.
[0084] Гидравлические муфты предназначены для эксплуатации в включенном и разъединенном положениях, исключая аналогичную сухим муфтам подверженность износу. В некоторых случаях муфта 141 находится в включенном положении примерно 50% времени во время бурения. Таким образом, гидравлическая муфта менее подвержена износу, чем сухая муфта.
[0085] В данном варианте практического воплощения муфта в сборе 140 включает соединение «муфта - компрессор» 150, соединенное с муфтой 141 через шлицевую втулку тихоходного вала 178. Соединение «муфта - компрессор» 150 располагают вблизи торца компрессора 148 муфты в сборе 140 и заключают в корпус торца компрессора 143. Соединение «муфта - компрессор» 150 предназначено для соединения с компрессором 130. В частности, соединение «муфта - компрессор» 150 предназначено для соединения с приводным валом компрессора 133. Соединение «муфта - компрессор» 150 предназначено для функциональной связи с компрессором 130 таким образом, чтобы обеспечить подачу компрессором 130 сжатого воздуха через выходное отверстие (порт) компрессора (не показано) в ответ на вращение соединения «муфта - компрессор» 150. Соединение «муфта - компрессор» 150 описано более подробно далее по тексту.
[0086] В данном варианте практического воплощения муфта в сборе 140 включает соединение «муфта - первичный привод» 180, соединенное с муфтой 141 через шлицевую втулку ведущего вала 179. Соединение «муфта - первичный привод» 180 располагают вблизи торца первичного привода 149 муфты в сборе 140 и заключают в корпус торца первичного привода 144. Соединение «муфта - первичный привод» 180 предназначено для соединения с первичным приводом 120. Соединение «муфта - первичный привод» 180 предназначено для функциональной связи с первичным приводом 120 таким образом, чтобы обеспечить вращение соединения «муфта - первичный привод» 180 в ответ на работу первичного привода 120. В одном из примеров соединение «муфта - первичный привод» 180 функционально связано с первичным приводом 120 путем соединения маховиковых запоров 181 с соответствующими маховиковыми отверстиями 129 (фиг.4а) и путем соединения фланцевых запоров 147 с соответствующими фланцевыми отверстиями 137 (фиг.4а).
[0087] Необходимо отметить, что соединение «муфта - первичный привод» 180 перемещается из соединенного (включенного) в разъединенное положение. Во включенном положении шлицевая втулка ведущего вала 179 вращается в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180. Например, во включенном положении, вращательные скорости шлицевой втулки ведущего вала 179 и соединения «муфта - первичный привод» 180 одинаковы. В разъединенном положении шлицевая втулка ведущего вала 179 вращается с меньшей скоростью в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180. Например, в разъединенном положении вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179 ниже, чем вращательная скорость соединения «муфта - первичный привод» 180. В одном частном случае шлицевая втулка ведущего вала 179 не совершает вращения в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180, в случае если соединение «муфта - первичный привод» 180 находится в разъединенном положении. Существует множество различных случаев, при которых вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179 ниже, чем вращательная скорость соединения «муфта - первичный привод» 180, один из которых описан более подробно далее по фиг.7а, 7б, 7в, 7г, 7д и 7е.
[0088] Муфта в сборе 140 муфта возвратно перемещается между включенным положением и разъединенным положением. Муфта в сборе 140 находится во включенном и разъединенном положениях, если муфта 141 находится в соответствующих включенном и разъединенном положениях. Во включенном положении шлицевая втулка тихоходного вала 178 вращается в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179. Например, во включенном положении вращательные скорости шлицевой втулки ведущего вала 179 и шлицевой втулки тихоходного вала 178 одинаковы. Необходимо отметить, что муфта в сборе 140 перемещается между включенным положением и разъединенным положением, когда первичный привод 120 работает и не работает. Как указано выше, первичный привод 120 вырабатывает энергию в рабочем состоянии, и первичный привод 120 не вырабатывает энергию в отключенном состоянии. Таким образом, муфта в сборе 140 перемещается между включенным положением и разъединенным положением, когда первичный привод 120 вырабатывает и не вырабатывает энергию.
[0089] Предпочтительно обеспечить перемещение муфты в сборе 140 между включенным положением и разъединенным положением, когда первичный привод 120 работает, с тем, чтобы избежать перемещения первичного привода 120 из рабочего в нерабочее состояние. Перемещение первичного привода 120 из рабочего в нерабочее состояние для переключения (перемещения) муфты в сборе 140 между включенным положением и разъединенным положением является затратной операцией.
[0090] Также необходимо отметить, что перемещением муфты в сборе 140 между включенным положением и разъединенным положением управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Помимо этого информация касательно положения муфты в сборе 140 отображается на дисплее 204. Например, дисплей 204 отображает индикацию, соответствующую нахождению муфты в сборе 140 во включенном положении и разъединенном положении.
[0091] В общем, перемещением муфты в сборе 140 между включенным положением и разъединенным положением управляют при помощи системы управления буровой установки 100, находящейся в состоянии обмена данными с контроллером муфты 142. Система управления буровой установки 100 может предусматривать наличие устройств ввода в различных точках. Например, устройства ввода могут располагать в кабине машиниста 105, как описано выше, или вне кабины машиниста 105, например вблизи платформы 103. В некоторых вариантах практического воплощения устройства ввода системы управления буровой установки 100 реагируют на сигнал радиоуправления. Сигнал радиоуправления можно посылать из кабины машиниста 105, а также извне кабины 150. Таким образом, можно контролировать систему управления буровой установки.
[0092] В некоторых вариантах практического воплощения устройства ввода системы управления буровой установки 100 реагируют на сигнал, подаваемый первичным приводом 120. Например, устройства ввода системы управления буровой установки 100 реагируют на сигнал о затормаживании (заклинивании), подаваемый первичным приводом 120. Первичный привод 120 подает сигнал о заклинивании в ответ на заклинивание. Таким образом, контроллер муфты 142 реагирует на сигнал, подаваемый первичным приводом 120. В некоторых вариантах практического воплощения устройства ввода системы управления буровой установки 100 реагируют на сигнал, подаваемый компрессором 130. Например, устройства ввода системы управления буровой установки 100 реагируют на сигнал о задире, подаваемый компрессором 130. Компрессор 130 подает сигнал о задире в ответ на задир. Таким образом, контроллер муфты 142 реагирует на сигнал, подаваемый компрессором 130.
[0093] В разъединенном положении шлицевая втулка тихоходного вала 178 совершает меньшее число вращений в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179. Например, в разъединенном положении вращательная скорость шлицевой втулки тихоходного вала 178 ниже, чем вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179. В одном из вариантов практического воплощения шлицевая втулка тихоходного вала 178 не совершает вращательного движения в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта 141 находится в разъединенном положении.
[0094] Во время работы компрессор 130 подает сжатый воздух через выходное отверстие (порт) компрессора (не показано) в ответ на вращение приводного вала компрессора 133. Приводной вал компрессора 133 вращается в ответ на вращение соединения «муфта - компрессор» 150, поскольку, как уже упомянуто выше, приводной вал компрессора 133 связан с соединением «муфта - компрессор» 150. Соединение «муфта - компрессор» 150 вращается в ответ на вращение шлицевой втулки тихоходного вала 178, поскольку соединение «муфта - компрессор» 150 связано со шлицевой втулкой тихоходного вала 178.
[0095] Во время работы шлицевая втулка тихоходного вала 178 вращается в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта 141 находится во включенном положении. Помимо этого вращательная скорость шлицевой втулки тихоходного вала 178 снижается в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта 141 находится в разъединенном положении.
[0096] Во время работы шлицевая втулка ведущего вала 179 вращается в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180, когда соединение «муфта - первичный привод» 180 находится во включенном положении. Вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179 снижается в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180, когда соединение «муфта - первичный привод» 180 находится в разъединенном положении.
[0097] Во время работы соединение «муфта - первичный привод» 180 связано с маховиком первичного привода 128 посредством маховиковых запоров 181 таким образом, что соединение «муфта - первичный привод» 180 вращается в ответ на вращение маховика первичного привода 128. Как упомянуто выше, маховик первичного привода 128 вращается в ответ на работу первичного привода 120. Вращательная скорость соединения «муфта - первичный привод» 180 снижается в ответ на снижение вращательной скорости маховика первичного привода 128. Вращательная скорость маховика первичного привода 128 снижается в ответ на переход первичного привода 120 из рабочего в нерабочее состояние. Таким образом, компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе 140. Соединение «муфта - первичный привод» 180 и перемещение соединения «муфта - первичный привод» 180 между включенным и разъединенным положениями описано более подробно далее по тексту.
[0098] Фиг.6а представляет перспективное изображение торца 149 муфты в сборе 140, примыкающего к первичному приводу, с соединением «муфта - первичный привод» 180, связанное с муфтой 141, а фиг.6б - перспективное изображение торца 149 муфты в сборе, примыкающего к первичному приводу. Как представлено на фиг.6б, муфта 141 содержит шлицевую втулку ведущего вала 179, которая включает шлицы втулки ведущего вала 189. Шлицевую втулку ведущего вала 179 выполняют с возможностью соединения (связи) со шлицами соединения «муфта - первичный привод» 180, как упомянуто выше, и в соответствии с более подробным описанием далее по тексту.
[0099] Фиг.7а и 7б представляют перспективные изображения спереди и сзади, соответственно, соединения «муфта - первичный привод» 180, а фиг.7в и 7 г - фронтальную проекцию и проекцию сзади, соответственно, соединения «муфта - первичный привод» 180. Помимо этого фиг.7д представляет боковую проекцию соединения «муфта - первичный привод» 180, а фиг.7е - боковую проекцию соединения «муфта - первичный привод» 180, в сечении по линии 7е-7е по фиг.7д.
[0100] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - первичный привод» 180 включает наружный фланец 182, который содержит совокупность наружно-фланцевых отверстий 183, расположенных (выступающих) по его контуру. Наружно-фланцевые отверстия 183 выполняют с размерами и геометрией для соединения с запорами 181 таким образом, что соединение «муфта - первичный привод» 180 имеет возможность соединения с соответствующими маховиковыми отверстиями 129 маховика первичного привода 128 (фиг.4а). Таким образом, соединение «муфта - первичный привод» 180 связано с первичным приводом 120.
[0101] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - первичный привод» 180 включает эластичное кольцо 184, которое соединяют с внутренним контуром наружного фланца 182, как показано на фиг.7е. Эластичное кольцо 184 соединяют с внутренним контуром наружного фланца 182 таким образом, что эластичное кольцо 184 вращается в ответ на вращение наружного фланца 182. Эластичное кольцо 184 выполняют с включением упругого материала, например резины, что позволяет соединению «муфта - первичный привод» 180 функционировать в качестве торсионного соединения. Соединение «муфта - первичный привод» 180 работает как торсионное соединение, что позволяет гасить вибрации, которые возникают между первичным приводом 120 и компрессором 130, как более подробно описано далее по тексту. Необходимо отметить, что соединение «муфта - первичный привод» 180 может включать прочие компоненты, помимо эластичного кольца 184, что позволяет ему функционировать в качестве торсионного соединения. Например, в некоторых вариантах практического воплощения, соединение «муфта - первичный привод» 180 включает пружины, которые гасят вибрации. Торсионное соединение, включающее пружины для уменьшения вибрационных нагрузок, носит название пружинного торсионного соединения. Один из примеров пружинного торсионного соединения описан в патенте US No. 6,231,449 со ссылкой в описании заявленного изобретения.
[0102] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - первичный привод» 180 включает внутреннюю ступицу 187, которая содержит внутренние и наружные L-образные кольцевые сегменты 187а и 187б. Внутренние и внешние контуры L-образных кольцевых сегментов 187б соединены с эластичным кольцом 184 и внутренними L-образными кольцевыми сегментами 187а, соответственно. Внешний контур наружного L-образного кольцевого сегмента 187б соединен с эластичным кольцом 184 таким образом, что внутренняя ступица 187 совершает вращательное движение в ответ на вращение эластичного кольца 184 и наружного фланца 182. Таким образом, соединение «муфта - первичный привод» 180 приводят в включенное положение, а внутреннюю ступицу 187 соединяют с наружным фланцем 182 через эластичное кольцо 184. Внутренний контур наружного L-образного кольцевого сегмента 187б соединен с внутренним L-образным кольцевым сегментом 187а таким образом, чтобы внутренний L-образный кольцевой сегмент совершал вращательное движение в ответ на вращение наружного L-образного кольцевого сегмента 187b.
[0103] В соответствии с более подробным описанием далее по тексту эластичное кольцо 184 выполняют с возможностью разъединения внутренней ступицы 187 от наружного фланца 182 с тем, чтобы вращательная скорость внутренней ступицы 187 снижалась в ответ на вращение наружного фланца 182. В одном из вариантов практического воплощения эластичное кольцо 184 разъединяет внутреннюю ступицу 187 наружного фланца 182 с тем, чтобы внутренняя ступица 187 не совершала вращательного движения в ответ на вращение наружного фланца 182. Также, еще в одном варианте практического воплощения вращательная скорость внутренней ступицы 187 снижается до нулевой отметки в ответ на разъединение эластичным кольцом 184 внутренней ступицы 187 от наружного фланца 182.
[10104] Дополнительно, в соответствии с более подробным описанием далее по тексту эластичное кольцо 184 гасит вибрации между первичным приводом 120 и муфтой в сборе 140. Предпочтительно минимизировать вибрации между первичным приводом 120, муфтой в сборе 140 и компрессором 130, поскольку данные вибрации могут оказывать неблагоприятное влияние на работу муфты в сборе 140 и компрессора 130.
[0105] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - первичный привод» 180 включает шлицевое запорное кольцо 185, причем внешний контур шлицевого запорного кольца 185 соединен с внутренней ступицей 187. Внешний контур шлицевого запорного кольца 185 соединен с внутренним L-образным кольцевым сегментом 187а таким образом, чтобы шлицевое запорное кольцо 185 вращалось в ответ на вращение внутренней ступицы 187, эластичного кольца 184 и наружного фланца 182, когда соединение «муфта - первичный привод» 180 находится во включенном положении. Таким образом, шлицевое запорное кольцо 185 соединяют с наружным фланцем 182 посредством эластичного кольца 184. В соответствии с более подробным описанием далее по тексту эластичное кольцо 184 может разъединять шлицевое запорное кольцо 185 от наружного фланца 182, с тем чтобы вращательная скорость шлицевого запорного кольца 185 снижалась в ответ на вращение наружного фланца 182. Соединение «муфта - первичный привод» 180 находится в разъединенном положении, когда вращательная скорость шлицевого запорного кольца 185 снижается в ответ на вращение наружного фланца 182.
[0106] В данном варианте практического воплощения шлицевое запорное кольцо 185 включает центральное отверстие 193 и шлицы запорного кольца 186, которые проходят через центральное отверстие 193. Центральное отверстие 193 шлицевого запорного кольца 185 выполняют с размерами и геометрией для приема (соединения) шлицевой втулку ведущего вала 179 таким образом, чтобы шлицы втулки ведущего вала 189 соединялись со шлицами запорного кольца 186. Соединение «муфта - первичный привод» 180 связано со шлицевой втулкой ведущего вала 179 таким образом, чтобы шлицевая втулка ведущего вала 179 вращалась в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180. В частности, шлицевая втулка ведущего вала 179 вращается в ответ на вращение шлицевого запорного кольца 185, внутренней ступицы 187, эластичного кольца 184 и наружного фланца 182, когда соединение «муфта - первичный привод» 180 находится во включенном положении. Таким образом, шлицевая втулка ведущего вала 179 связана с наружным фланцем 182 посредством эластичного кольца 184. В соответствии с более подробным описанием далее по тексту эластичное кольцо 184 может разъединять шлицевую втулку ведущего вала 179 от наружного фланца 182 таким образом, что вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179 снижается в ответ на вращение наружного фланца 182. Соединение «муфта - первичный привод» 180 находится в разъединенном положении, когда вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179 снижается в ответ на вращение наружного фланца 182.
[0107] В первом режиме эксплуатации эластичное кольцо 184 соединяет наружный фланец 182 и внутреннюю ступицу 187 вместе, с тем чтобы соединение «муфта - первичный привод» 180 находилось в разъединенном положении. В данном режиме эксплуатации вращательная скорость соединения «муфта - первичный привод» 180 одинакова с вращательной скоростью маховика первичного привода 128 (фиг.4а). Соединение «муфта - первичный привод» 180 вращается в ответ на вращение маховика первичного привода 128, поскольку, как упомянуто выше, наружный фланец 182 связан с маховиком первичного привода 128 посредством маховиковых запоров 181.
[0108] Дополнительно, шлицевая втулка ведущего вала 179 вращается в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180. Шлицевая втулка ведущего вала 179 вращается в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180, поскольку шлицевое запорное кольцо 185 соединено с шлицевой втулкой ведущего вала 179 (фиг.6б) и шлицевое запорное кольцо 185 соединено с наружным фланцем 182 посредством эластичного кольца 184, когда соединение «муфта - первичный привод» 180 находится во включенном положении. Таким образом, в первом режиме эксплуатации крутящий момент переносится между маховиком первичного привода 128 и шлицевой втулкой ведущего вала 179. Необходимо отметить, что величина крутящего момента, переносимого между маховиком первичного привода 128 и шлицевой втулкой ведущего вала 179, может отображаться на дисплее 204.
[0109] В первом режиме эксплуатации шлицевая втулка тихоходного вала 178 вращается в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта в сборе 140 находится во включенном состоянии. Дополнительно, приводной вал компрессора 133 вращается в ответ на вращение шлицевой втулки тихоходного вала 178, поскольку, как упомянуто выше, приводной вал компрессора 133 связан со шлицевой втулкой тихоходного вала 178 посредством соединения «муфта - компрессор» 150. Компрессор 130 подает сжатый воздух в привод-вращатель 107 через выходное отверстие (порт) компрессора (не показано) в ответ на вращение приводного вала компрессора 133.
[0110] В первом режиме эксплуатации вращательная скорость шлицевой втулки тихоходного вала 178 снижается в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта в сборе 140 находится в разъединенном состоянии. Вращательная скорость шлицевой втулки тихоходного вала 178 снижается в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта в сборе 140 находится в разъединенном состоянии, даже если шлицевая втулка ведущего вала 179 связана с маховиком первичного привода 128 посредством соединения «муфта - первичный привод» 180. Помимо этого вращательная скорость приводного вала компрессора 133 снижается в ответ на вращение шлицевой втулки тихоходного вала 178, поскольку, как упомянуто выше, приводной вал компрессора 133 связан с шлицевой втулкой тихоходного вала 178 посредством соединения «муфта - компрессор» 150. Компрессор 130 подает менее сжатый воздух в привод-вращатель 107 через выходное отверстие (порт) компрессора (не показано) в ответ на снижение вращательной скорости приводного вала компрессора 133.
[0111] В одном из вариантов практического воплощения шлицевая втулка тихоходного вала 178 не совершает вращательного движения в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта в сборе 140 находится в разъединенном положении. Шлицевая втулка тихоходного вала 178 не совершает вращательного движения в ответ на вращение шлицевой втулки ведущего вала 179, когда муфта в сборе 140 находится в разъединенном положении, даже если шлицевая втулка ведущего вала 179 связана с маховиком первичного привода 128 посредством соединения «муфта - первичный привод» 180.
[0112] Помимо этого приводной вал компрессора 133 не совершает вращательного движения в ответ на вращение шлицевой втулки тихоходного вала 178, даже если приводной вал компрессора 133 связан с шлицевой втулкой тихоходного вала 178 посредством соединения «муфта - компрессор» 150. Компрессор 130 не подает сжатый воздух в привод-вращатель 107 через выходное отверстие (порт) компрессора (не показано) в ответ на отсутствие вращения приводного вала компрессора 133.
[0113] Во втором режиме эксплуатации наружный фланец 182 и внутренняя ступица 187 разъединены друг от друга. В данном режиме эксплуатации наружный фланец 182 и внутренняя ступица 187 разъединены друг от друга в ответ на разъединение эластичным кольцом 184 внутренней ступицы 187 от наружного фланца 182. Необходимо отметить, что дисплей 204 может отображать индикатор разъединения в ответ на разъединение друг от друга наружного фланца 182 и внутренней ступицы 187. Индикатор разъединения отображается на дисплее 204 в ответ на разъединение эластичным кольцом 184 внутренней ступицы 187 от наружного фланца 182. Например, дисплей 204 может отображать индикатор разъединения в ответ на индикацию того, что вращательная скорость внутренней ступицы 187 меньше, чем вращательная скорость наружного фланца 182.
[0114] Наружный фланец 182 совершает вращательное движение в ответ на вращение маховика первичного привода 128 (фиг.4а). Наружный фланец 182 совершает вращательное движение в ответ на вращение маховика первичного привода 128, поскольку, как упомянуто выше, наружный фланец 182 связан с маховиком первичного привода 128 посредством маховиковых запоров 181.
[0115] Тем не менее, вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179 снижается в ответ на вращение наружного фланца 182. Вращательная скорость шлицевой втулки ведущего вала 179 снижается в ответ на вращение наружного фланца 182, поскольку эластичное кольцо 184 разъединяет наружный фланец 182 и внутреннюю ступицу 187 друг от друга с тем, чтобы шлицевое запорное кольцо 185 разъединилось от наружного фланца 182. Таким образом, во втором режиме эксплуатации величина крутящего момента переносится между маховиком первичного привода 128 и шлицевой втулкой ведущего вала 179, когда соединение «муфта - первичный привод» 180 находится в разъединенном положении.
[0116] В одном из вариантов практического воплощения шлицевая втулка ведущего вала 179 не совершает вращательного движения в ответ на вращение наружного фланца 182. Шлицевая втулка ведущего вала 179 не совершает вращательного движения в ответ на вращение наружного фланца 182, поскольку эластичное кольцо 184 разъединяет наружный фланец 182 и внутреннюю ступицу 187 друг от друга с тем, чтобы шлицевое запорное кольцо 185 разъединилось от наружного фланца 182. Таким образом, в данном варианте практического воплощения крутящий момент не переносится между маховиком первичного привода 128 и шлицевой втулкой ведущего вала 179, когда соединение «муфта - первичный привод» 180 находится в разъединенном положении.
[0117] Эластичное кольцо 184 может разъединять внутреннюю ступицу 187 от наружного фланца 182 различными способами. Например, в некоторых вариантах вращение маховика первичного привода 128 замедляется и в ответ эластичное кольцо 184 разъединяется от наружного фланца 182. В подобных случаях вращение маховика первичного привода 128 снижается при заданной скорости, а эластичное кольцо 184 в ответ разъединяется от наружного фланца 182. Заданная скорость зависит от многих факторов, как, например, прочность материала, из которого изготовлено эластичное кольцо 184. В общем, значение заданной скорости увеличивается и уменьшается в ответ на соответствующее увеличение или уменьшение значения прочности материала, из которого изготовлено эластичное кольцо 184. Значение заданной скорости зависит от размеров эластичного кольца 184. В общем, значение заданной скорости увеличивается и уменьшается в ответ на соответствующее увеличение или уменьшение размеров эластичного кольца 184.
[0118] В другом варианте практического воплощения вращение маховика первичного привода 128 замедляется и эластичное кольцо 184 в ответ разъединяется от внутренней ступицы 187. В некоторых вариантах вращение маховика первичного привода 128 снижается при заданной скорости и эластичное кольцо 184 в ответ разъединяется от внутренней ступицы 187. Заданная скорость подробно описана далее по тексту.
[0119] В некоторых вариантах вращение маховика первичного привода 128 замедляется и эластичное кольцо 184 в ответ растягивается. В таких случаях иногда вращение маховика первичного привода 128 снижается при заданной скорости и эластичное кольцо 184 в ответ растягивается. Заданная скорость подробно описана далее по тексту. В таких случаях эластичное кольцо 184 растягивается и таким образом ограничивается возможность переноса крутящего момента между наружным фланцем 182 и внутренней ступицей 187. В данных случаях иногда эластичное кольцо 184 разрывается вследствие растяжения, причем образовавшийся разрыв затрудняет перенос крутящего момента между наружным фланцем 182 и внутренней ступицей 187. В данных случаях иногда вращение маховика первичного привода 128 снижается при заданной скорости и эластичное кольцо 184 в ответ разрывается.
[0120] По ряду причин предпочтительно переместить соединение «муфта - первичный привод» 180 в разъединенное положение. Например, в некоторых случаях, муфта в сборе 140 и соединение «муфта - первичный привод» 180 находятся во включенном положении. В таких случаях вращательная скорость приводного вала компрессора 133 равна вращательной скорости маховика первичного привода 128 и коленчатого вала первичного привода 120.
[0121] Если в компрессоре 130 возникает задир, вращательная скорость приводного вала компрессора 133 нежелательным образом отличается от вращательной скорости маховика первичного привода 128 и коленчатого вала первичного привода 120. Эластичное кольцо 184 испытывает воздействие крутящего момента вследствие разности между вращательной скоростью приводного вала компрессора 133 и вращательной скоростью маховика первичного привода 128 и коленчатого вала первичного привода 120. Эластичное кольцо 184 растягивается и разрывается в ответ на воздействие крутящего момента таким образом, что соединение «муфта - первичный привод» 180 перемещается в разъединенное положение. Таким образом, первичный привод 120 и компрессор 130 разъединяются друг от друга. Необходимо отметить, что в некоторых вариантах компрессор 130 подает сигнал о задире в систему управления буровой установки 100 в ответ на возникновение задира.
[0122] По ряду причин предпочтительно разъединить первичный привод 120 и компрессор 130 друг от друга. Например, первичный привод 120 может быть поврежден вследствие заклинивания (задира) компрессора 130, в случае если компрессор 130 не разъединен от первичного привода 120. Первичный привод 120 может быть поврежден вследствие заклинивания (задира) компрессора 130, поскольку в данном случае маховик первичного привода 128 и коленчатый вал первичного привода 120 подвергаются воздействию упомянутого выше крутящего момента. Нежелательным представляется повреждение первичного привода 120 в ответ на заклинивание (задир) компрессора 130, поскольку изъятие и замена первичного привода 120 из буровой установки 100 является высокозатратной операцией. Изъятие соединения «муфта - первичный привод» в разъединенном положении и замена его на новое во включенном положении являются дорогостоящей и затратной по времени работой.
[0123] При заклинивании первичного привода 120 вращательная скорость маховика первичного привода 128 и коленчатого вала первичного привода 120 нежелательным образом отличаются от вращательной скорости приводного вала компрессора 133. Эластичное кольцо 184 испытывает воздействие крутящего момента вследствие разности между вращательной скоростью приводного вала компрессора 133 и вращательной скоростью маховика первичного привода 128 и коленчатого вала первичного привода 120. Эластичное кольцо 184 растягивается и разрывается в ответ на воздействие крутящего момента таким образом, что соединение «муфта - первичный привод» 180 перемещается в разъединенное положение. Таким образом, первичный привод 120 и компрессор 130 разъединяются друг от друга. Необходимо отметить, что в некоторых вариантах первичный привод 120 подает сигнал о задире в систему управления буровой установки 100 в ответ на возникновение задира.
[0124] По ряду причин предпочтительно разъединить первичный привод 120 и компрессор 130 друг от друга. Например, компрессор 130 может быть поврежден вследствие заклинивания (задира) первичного привода 120, в случае если первичный привод 120 не разъединен от компрессора 130. Компрессор 130 может быть поврежден вследствие заклинивания (задира) первичного привода 120, поскольку в данном случае приводной вал компрессора 133 подвергается нежелательному воздействию упомянутого выше крутящего момента. Нежелательным представляется повреждение компрессора 130 в ответ на заклинивание (задир) первичного привода 120, поскольку изъятие и замена компрессора 130 из буровой установки 100 является высокозатратной операцией. Изъятие соединения «муфта - первичный привод» в разъединенном положении и замена его на новое во включенном положении являются дорогостоящей и затратной по времени работой.
[0125] Как упомянуто выше, эластичное кольцо 184 гасит вибрации между первичным приводом 120 и муфтой в сборе 140. В частности, эластичное кольцо 184 гасит вибрации между первичным приводом 120 и муфтой 141. Вибрации, как правило, образуются в ответ на работу первичного привода 120. Например, вибрации образуются вследствие вращения коленчатого вала первичного привода 120 и маховика первичного привода 128.
[0126] Необходимо отметить, что эластичное кольцо 184 гасит вибрации между первичным приводом 120 и компрессором 130, поскольку, как упомянуто выше, компрессор 130 связан с первичным приводом 120 посредством муфты в сборе 140. Эластичное кольцо 184 гасит вибрации между первичным приводом 120 и муфтой в сборе 140 и компрессором 130 различными способами, некоторые из которых описаны подробно далее по тексту.
[0127] В данном варианте практического воплощения эластичное кольцо 184 гасит вибрации между маховиком первичного привода 128 и шлицевой втулкой ведущего вала 179. Эластичное кольцо 184 гасит вибрации между маховиком первичного привода 128 и шлицевой втулкой ведущего вала 179 благодаря тому, что эластичное кольцо 184 связано между маховиком первичного привода 128 и шлицевой втулкой ведущего вала 179.
[0128] В данном варианте практического воплощения эластичное кольцо 184 гасит вибрации между маховиком первичного привода 128 и шлицевым запорным кольцом 185. Эластичное кольцо 184 гасит вибрации между маховиком первичного привода 128 и шлицевым запорным кольцом 185 благодаря тому, что эластичное кольцо 184 связано между маховиком первичного привода 128 и шлицевым запорным кольцом 185.
[0129] В данном варианте практического воплощения эластичное кольцо 184 гасит вибрации между маховиком первичного привода 128 и внутренней ступицей 187. Эластичное кольцо 184 гасит вибрации между маховиком первичного привода 128 и внутренней ступицей 187 благодаря тому, что эластичное кольцо 184 связано между маховиком первичного привода 128 и внутренней ступицей 187. Как упомянуто выше, внутренняя ступица 187 включает внутренний L-образный кольцевой сегмент 187а и наружный L-образный кольцевой сегмент 187б. Таким образом, эластичное кольцо 184 гасит вибрации между маховиком первичного привода 128 и внутренней ступицей 187, содержащей внутренний L-образный кольцевой сегмент 187а и наружный L-образный кольцевой сегмент 187б.
[0130] В данном варианте практического воплощения эластичное кольцо 184 гасит вибрации между наружным фланцем 182 и шлицевой втулкой ведущего вала 179. Эластичное кольцо 184 гасит вибрации между наружным фланцем 182 и шлицевой втулкой ведущего вала 179 благодаря тому, что эластичное кольцо 184 связано между наружным фланцем 182 и шлицевой втулкой ведущего вала 179.
[0131] В данном варианте практического воплощения эластичное кольцо 184 гасит вибрации между наружным фланцем 182 и шлицевым запорным кольцом 185. Эластичное кольцо 184 гасит вибрации между наружным фланцем 182 и шлицевым запорным кольцом 185 благодаря тому, что эластичное кольцо 184 связано между наружным фланцем 182 и шлицевым запорным кольцом 185.
[0132] В данном варианте практического воплощения эластичное кольцо 184 гасит вибрации между наружным фланцем 182 и внутренней ступицей 187. Эластичное кольцо 184 гасит вибрации между наружным фланцем 182 и внутренней ступицей 187, поскольку эластичное кольцо 184 связано между наружным фланцем 182 и внутренней ступицей 187. Как упомянуто выше, внутренняя ступица 187 включает внутренний L-образный кольцевой сегмент 187а и наружный L-образный кольцевой сегмент 187б. Таким образом, эластичное кольцо 184 гасит вибрации между наружным фланцем 182 и внутренней ступицей 187, содержащей внутренний L-образный кольцевой сегмент 187а и наружный L-образный кольцевой сегмент 187б.
[0133] Таким образом, существует множество способов, при помощи которых эластичное кольцо 184 гасит вибрации между первичным приводом 120, муфтой в сборе 140 и компрессором 130. Рекомендовано предпринимать все меры для того, чтобы гасить вибрации между первичным приводом 120, муфтой в сборе 140 и компрессором 130, поскольку данные вибрации могут оказывать неблагоприятное воздействие на работу муфты в сборе 140 и компрессора 130. В некоторых случаях компрессор 130 заклинивает вследствие воздействия вибраций от первичного привода 120. Компрессор 130 заклинивает, когда приводной вал компрессора 133 испытывает ограничения при вращении. Изъятие компрессора 130 и замена его на новый являются дорогостоящей и затратной по времени работой.
[0134] Фиг.7ж представляет вариант практического воплощения соединения «муфта - первичный привод», который обозначен как соединение «муфта - первичный привод» 180а. В данном варианте соединение «муфта - первичный привод» 180а содержит наружный фланец 182, включающий множество наружно-фланцевых отверстий 183, расположенных по его контуру. Наружно-фланцевые отверстия 183 имеют геометрию и размеры для приема запоров 181 таким образом, чтобы соединение «муфта - первичный привод» 180а могло соединяться с соответствующими маховиковыми отверстиями 129 маховиком первичного привода 128 (фиг.4а). Таким образом, соединение «муфта - первичный привод» 180а связано с первичным приводом 120.
[0135] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - первичный привод» 180а не содержит эластичного кольца, как, например, эластичное кольцо 184. Вместо этого соединение «муфта - первичный привод» 180а содержит сегмент жесткого кольца 184а, который связан с внутренним контуром наружного фланца 182. Сегмент жесткого кольца 184а связан с внутренним контуром наружного фланца 182 таким образом, чтобы обеспечить вращение сегмента жесткого кольца 184а в ответ на вращение наружного фланца 182. Сегмент жесткого кольца 184а состоит из жесткого материала, как, например, металл, жесткость которого больше, чем жесткость упругого материала, из которого состоит эластичное кольцо 184.
[0136] Соединение «муфта - первичный привод» 180а не перемещается из включенного в разъединенное положение, как описано выше в случае соединения «муфта - первичный привод» 180, поскольку соединение «муфта - первичный привод» 180а включает сегмент жесткого кольца 184а вместо эластичного кольца 184. Помимо этого соединение «муфта - первичный привод» 180а не гасит вибрации между первичным приводом 120 и компрессором 130, поскольку соединение «муфта - первичный привод» 180а включает сегмент жесткого кольца 184а вместо эластичного кольца 184. Таким образом, соединение «муфта - первичный привод» 180а представляет собой жесткое соединение.
[0137] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - первичный привод» 180а включает внутреннюю ступицу 187, содержащую внутренний L-образный кольцевой сегмент 187а и наружный L-образный кольцевой сегмент 187б. Внутренний и наружный контуры наружного L-образного кольцевого сегмента 187б соединены с эластичным кольцом 184 и внутренним L-образным кольцевым сегментом 187а, соответственно. Наружный контур наружного L-образного кольцевого сегмента 187б соединен с сегментом жесткого кольца 184а таким образом, что внутренняя ступица 187 вращается в ответ на вращение сегмента жесткого кольца 184а и наружного фланца 182. Таким образом, внутренняя ступица 187 связана с наружным фланцем 182 посредством сегмента жесткого кольца 184а. Внутренний контур наружного L-образного кольцевого сегмента 187б соединен с внутренним L-образным кольцевым сегментом 187а таким образом, что внутренний L-образный кольцевой сегмент 187а вращается в ответ на вращение наружного L-образного кольцевого сегмента 187б.
[0138] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - первичный привод» 180а включает шлицевое запорное кольцо 185, в то время как наружный контур шлицевого запорного кольца 185 связан с внутренней ступицей 187. Наружный контур шлицевого запорного кольца 185 связан с внутренним L-образным кольцевым сегментом 187а таким образом, что шлицевое запорное кольцо 185 вращается в ответ на вращение внутренней ступицы 187, сегмента жесткого кольца 184а и наружного фланца 182. Таким образом, шлицевое запорное кольцо 185 соединено с наружным фланцем 182 посредством сегмента жесткого кольца 184а.
[0139] В данном варианте практического воплощения шлицевое запорное кольцо 185 включает центральное отверстие 193 и шлицы запорного кольца 186, которые проходят (выступают) через центральное отверстие 193. Центральное отверстие 193 шлицевого запорного кольца 185 выполняют с размерами и геометрией для приема (соединения) шлицевой втулки ведущего вала 179 таким образом, чтобы шлицы втулки ведущего вала 189 соединялись со шлицами запорного кольца 186. Соединение «муфта - первичный привод» 180а связано со шлицевой втулкой ведущего вала 179 таким образом, чтобы шлицевая втулка ведущего вала 179 вращалась в ответ на вращение соединения «муфта - первичный привод» 180а. В частности, шлицевая втулка ведущего вала 179 вращается в ответ на вращение шлицевого запорного кольца 185, внутренней ступицы 187, сегмента жесткого кольца 184а и наружного фланца 182, когда соединение «муфта - первичный привод» 180а соединено с первичным приводом 120. Таким образом, шлицевая втулка ведущего вала 179 соединена с наружным фланцем 182 посредством сегмента жесткого кольца 184а.
[0140] Фиг.8а представляет перспективное изображение торца компрессора 148 муфты в сборе с соединением «муфта - компрессор» 150, соединенное с муфтой 141, а фиг.8б - перспективное изображение торца компрессора 148. Как показано на фиг.86, муфта 141 включает шлицевую втулку тихоходного вала 178, содержащую шлицы втулки тихоходного вала 188. Шлицевая втулка тихоходного вала 178 выполнена с возможностью соединения со шлицами соединения «муфта - компрессор» 150, как описано подробно далее по тексту.
[0141] Фиг.9а и 9б представляют проекции спереди и сзади, соответственно, соединения «муфта - компрессор» 150, фиг.9в и 9 г -фронтальные проекции различных вариантов практического воплощения соединения «муфта - компрессор» 150, и фиг.9д - вид сзади соединения «муфта - компрессор» 150. Фиг.9е представляет развернутый вид в перспективе соединения «муфта - компрессор» 150. Помимо этого фиг.9ж представляет боковую проекцию соединения «муфта - компрессор» 150, а фиг.9з - боковую проекцию соединения «муфта - компрессор» 150, в сечении по линии 9з-9з по фиг.9ж. Фиг.9и и 9к - боковые проекции соединения «муфта - компрессор» 150, в сечении, совпадающем с изображением по фиг.9е. На фиг.9и соединение «муфта - компрессор»150 соединено со шлицевой втулкой тихоходного вала 178, и на фиг.9к соединение «муфта - компрессор» 150 соединено с шлицевой втулкой тихоходного вала 178 и приводным валом компрессора 133.
[0142] В данном варианте практического воплощения соединения «муфта - компрессор» 150 включает манжету (кольцо) «муфта - компрессор» 152, содержащую манжетные фланцы 154 и 155, разделенные друг от друга манжетной канавкой 156. Манжетные фланцы 154 и 155 и манжетная канавка 156 проходят кольцеобразно по контуру центрального отверстия 153. Как описано по тексту, манжетные фланцы 154 и 155 и манжетная канавка 156 функционируют как обжимной фланец, который позволяет манжете «муфта - компрессор» 152 сжиматься вокруг приводного вала компрессора 133 (фиг.46), когда приводной вал компрессора 133 проходит через центральное отверстие 153. Таким образом, образуется фрикционная посадка между приводным валом компрессора 133 и соединением «муфта - компрессор» 150 таким образом, что приводной вал компрессора 133 и соединение «муфта - компрессор» 150 соединены фрикционно.
[0143] В варианте практического воплощения соединения «муфта -компрессор» 150 по фиг.9 г, манжета «муфта - компрессор» 152 включает шплинтовый паз 138, которое располагают по направлению к центральному отверстию 153. Шплинтовый паз 138 имеет геометрию и размеры для приема шплинта 135 в варианте практического воплощения, указанном стрелкой 139 на фиг.46.
[0144] В данном варианте практического воплощения соединения «муфта - компрессор» 150 по фиг.9в и 9г манжетные фланцы 154 и 155 и манжетная канавка 156 функционируют, как обжимной фланец, который позволяет манжете «муфта - компрессор» 152 сжиматься вокруг приводного вала компрессора 133 (фиг.4б) и шплинта 135, когда приводной вал компрессора 133 проходит через центральное отверстие 153, а шплинт 135 выступает через шплинтовый паз 138. Шплинт 135 связан с манжетой «муфта - компрессор» 152 посредством шплинтового паза 138 таким образом, чтобы обеспечить механическое соединение между приводным валом компрессора 133 и манжетой «муфта - компрессор» 152. В общем, механическое соединение между шплинтом 135 и манжетой «муфта - компрессор» 152 менее вероятно подвергнется нежелательному смещению, чем фрикционное соединение между приводным валом компрессора 133 и манжетой «муфта - компрессор» 152.
[0145] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - компрессор» 150 содержит кольцеобразный выступ 157, который кольцеобразно выступает по контуру центрального отверстия 153, по направлению от манжетного фланца 155. Центральное отверстие 153 выступает через кольцеобразный выступ 157 и манжетные фланцы 154 и 155. Соединение «муфта - компрессор» 150 включает совокупность фланцевых отверстий 158, через которые проходят манжетные фланцы 154 и 155, и манжетную канавку 156, как показано на фиг.9е и 9з. Фланцевые отверстия 158 выполняют с геометрической формой и размерами для приема соответствующего обжимного запора (болта) 167, который прижимает манжету «муфта - компрессор» 152 к приводному валу компрессора 133, когда приводной вал компрессора 133 проходит через центральное отверстие 153, как описано далее по тексту.
[0146] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - компрессор» 150 содержит совокупность выступных отверстий 159, которые расположены в кольцеобразном выступе 157, и манжетную канавку 156, как показано на фиг.9е и 9з. Выступные отверстия 159 выполняют с геометрической формой и размерами для приема соответствующего фланцевого запора (болта) 166, который закрепляет манжету «муфта - компрессор» 152 к шлицевому запорному кольцу, как описано далее по тексту.
[0147] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - компрессор» 150 содержит шлицевое запорное кольцо 160. В данном варианте шлицевое запорное кольцо 160 содержит кольцевой фланец 161 с совокупностью фланцевых отверстий 164, проходящих через него. Фланцевые отверстия 164 выполняют с геометрической формой и размерами для приема соответствующего фланцевого запора (болта) 166, выступающего через соответствующие выступные отверстия 159. Таким образом, шлицевое запорное кольцо 160 закреплено к манжете «муфта - компрессор» 152.
[0148] В данном варианте практического воплощения соединение «муфта - компрессор» 150 содержит кольцевой выступ 162, выступающий кольцеобразно через центральное отверстие 163. Центральное отверстие 163 выступает через кольцевой выступ 162 и шлицевое запорное кольцо 160. Кольцевой выступ 162 содержит шлицевую поверхность 165, вступающую через центральное отверстие 163.
[0149] Как показано на фиг.9и, центральное отверстие 163 выполняют с геометрической формой и размерами для приема шлицевой втулки тихоходного вала 178 таким образом, чтобы шлицевая поверхность 165 соединялась со шлицами втулки тихоходного вала 188. Таким образом, шлицевое запорное кольцо 160 соединено со шлицевой втулкой тихоходного вала 178.
[0150] Как показано на фиг.9к, центральное отверстие 153 выполняют с геометрической формой и размерами для приема приводного вала компрессора 133 таким образом, чтобы манжета «муфта - компрессор» 152 и приводной вал компрессора 133 были соединены вместе, как описано выше по тексту. Таким образом, компрессор 130 функционально связан с муфтой в сборе 140.
[0151] Фиг.10а и 10б представляют перспективные изображения платформы 103 с системой насосов 190 и компрессором 130. Фиг.10в и 10г - боковая проекция и вид сверху соответственно платформы 103 с системой насосов 190 и компрессором 130, как показано на фиг.10а и 10б.
[0152] В данном варианте практического воплощения платформа 103 включает противолежащие продольные балки платформы 104а и 104б, которые продольно проходят вдоль буровой установки 100. Продольные балки платформы 104а и 104б продольно проходят вдоль буровой установки 100, поскольку они расположены вдоль передней части 101а и задней части 101б устройства передвижения. Помимо этого платформа 103 включает отсек 168, который проходит между противолежащими продольными балками платформы 104а и 104б. Как более подробно описано далее по тексту, отсек 168 выполняют с геометрической формой и размерами для приема первичного привода 120 и муфты в сборе 140.
[0153] В данном варианте практического воплощения платформа 103 включает поперечную балку 104в, которая проходит между противолежащими продольными балками платформы 104а и 104б. Помимо этого платформа 103 содержит отсек муфты 169, который проходит между противолежащими продольными балками платформы 104а и 104б. Как описано по тексту, отсек 168 содержит отсек муфты 169, который выполняют с геометрической формой и размерами для приема муфты в сборе 140.
[0154] Фиг.11а и 11б представляют перспективные изображения муфты в сборе 140 в гидравлическом соединении с системой теплообмена 194 муфты в сборе. Необходимо отметить, что параметрами работы системы теплообмена 194 муфты в сборе управляют при помощи панели управления 210 и/или панели управления 211. Например, потоком жидкости, проходящим через систему теплообмена 194 муфты в сборе, можно управлять в ответ на один или более команд ввода в панель управления 210 и/или панель управления 211. Помимо этого информация касательно параметров работы системы теплообмена 194 муфты в сборе отображается на дисплее 204. Например, данные о температуре жидкости, проходящей через систему теплообмена 194 муфты в сборе, могут отображаться на дисплее 204.
[0155] В данном варианте практического воплощения система теплообмена 194 муфты в сборе содержит теплообменник 114 и зумпф 115. В данном варианте практического воплощения муфта в сборе 140 находится в гидравлическом соединении с теплообменником 114 посредством гидравлической подающей линии 198. Гидравлическая подающая линия 198 связана с входным отверстием (портом) муфты в сборе 140 и выходным отверстием (портом) теплообменника 114.
[0156] В данном варианте практического воплощения входное отверстие (порт) теплообменника находится в гидравлической связи с выходным отверстием (портом) гидравлического насоса 196 посредством гидравлической подающей линии 197. Входное отверстие (порт) теплообменника гидравлического насоса 196 находится в гидравлической связи с выходным отверстием (портом) зумпфа 115 посредством гидравлической подающей линии 195. Выходное отверстие (порт) муфты в сборе 140 находится в гидравлической связи с входным отверстием (портом) зумпфа 115 посредством гидравлической отводящей линии 199а.
[0157] В данном варианте практического воплощения система теплообмена 194 муфты в сборе содержит трубопровод сапуна 199б, находящийся в гидравлической связи с муфтой в сборе 140 и зумпфом 115. Трубопровод сапуна 199б располагают параллельно гидравлической отводящей линии 199а, что позволяет удалять воздух, скапливающийся в муфте в сборе 140.
[0158] Необходимо отметить, что в данном варианте система теплообмена 194 муфты в сборе включает одну гидравлическую отводящую линию 199а. Тем не менее, как правило, система теплообмена 194 муфты в сборе включает одну или более гидравлических отводящих линий. Число гидравлических отводящих линий системы теплообмена 194 муфты в сборе обычно выбирают из расчета объема тепла, отводимого от муфты в сборе 140. Как правило, объем тепла, отводимого от муфты в сборе 140, увеличивается или уменьшается в зависимости от соответствующего увеличения или уменьшения числа гидравлических отводящих линий системы теплообмена 194 муфты в сборе.
[0159] При эксплуатации зумпф 115 подает гидравлическую жидкость в гидравлический насос 196, и гидравлический насос 196 проводит гидравлическую жидкость в теплообменник 114. Теплообменник 114 принимает гидравлическую жидкость от гидравлического насоса 196 и понижает ее температуру. Гидравлическая жидкость поступает из теплообменника 114 в муфту в сборе 140, причем гидравлическая жидкость усиливает способность муфты в сборе 140 перемещения между включенным и разъединенным положениями в ответ на сигнал, подаваемый в контроллер муфты 142. Таким образом, муфта в сборе 140 функционирует, как гидравлическая муфта. Гидравлическая жидкость поступает из муфты в сборе 140 в зумпф 115 посредством гидравлической отводящей линии 199а. В данном варианте зумпф 115 и теплообменник 114 установлены на платформе 103. Зумпф 115 и теплообменник 114 могут устанавливать на платформе 103 множеством различных способов, с тем чтобы они находились в гидравлическом соединении с муфтой в сборе 140, один из данных способов более подробно описан далее по тексту.
[0160] Фиг.12а, 12б и 12в представляют перспективные изображения системы теплообмена 194 муфты в сборе, входящей в состав платформы 103, в гидравлическом соединении с муфтой в сборе 140, уже подробно описано по тексту. Фиг.12 г и 12д представляют боковую проекцию и вид сверху, соответственно, системы теплообмена 194 муфты в сборе, входящей в состав платформы 103.
[0161] В данном варианте практического воплощения, муфта в сборе 140 функционально связана с компрессором 130 способом, уже более подробно описанным по тексту. В частности, муфта в сборе 140 функционально связана с компрессором 130 посредством связывания соединения «муфта - компрессор» 150 со шлицевой втулкой тихоходного вала 178, как показано на фиг.9и, посредством связывания соединения «муфта - компрессор» 150 с приводным валом компрессора 133, как показано на фиг.9к. Связывание соединения «муфта - компрессор» 150 и шлицевой втулки тихоходного вала 178 уже более подробно описано на фиг.9и, а связывание соединения «муфта - компрессор» 150 и приводного вала компрессора 133 уже более подробно описано на фиг.9к.
[0162] В данном варианте практического воплощения, как уже более подробно описано на фиг.2а и 2б, компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 способом, уже более подробно описанным по тексту. В частности, компрессор 130 функционально связан с первичным приводом 120 посредством связывания соединения «муфта - первичный привод» 180 с выключателем компрессора 121 (фиг.4а). Связывание соединения «муфта - первичный привод» 180 с выключателем компрессора 121 уже более подробно описано на фиг.6а и 6б, а также на фиг.7а-7е.
[0163] Муфта в сборе 140 функционально связана с компрессором 130 таким образом, чтобы муфта в сборе 140 проходила через отсек компрессора 169 по направлению к поперечной балке 104в. Муфта в сборе 140 функционально связана с компрессором 130 таким образом, чтобы муфта в сборе 140 проходила через отсек 168 и систему насосов 190.
[0164] В данном варианте практического воплощения, как показано на фиг.2а и 2б, система насосов 190 функционально связана с первичным приводом 120 способом, уже более подробно описанным по тексту. В частности, система насосов 190 функционально связана с первичным приводом 120 посредством связывания одной из муфт в сборе (комплекта валов) 122 системы насосов с соединительной муфтой комплекта валов 191 и противоположным торцом - с маховиком первичного привода 120. Связывание муфты в сборе (комплекта валов) 122 системы насосов с первичным приводом 120 и системой насосов 190 уже более подробно показано на фиг.3а, 3б и 3в.
[0165] В данном варианте практического воплощения теплообменник 114 располагают рядом с радиатором 114, как показано на фиг.12б. Теплообменник 114 располагают рядом с радиатором 114, с тем чтобы радиатор 114 охлаждал теплообменник 114. Помимо этого зумпф 115 располагают рядом с системой насосов 190, как показано на фиг.12д. В частности, зумпф 115 располагают рядом с системой насосов 190 и передней частью платформы 103а. Зумпф 115 располагают между системой насосов 190 и передней частью платформы 103а с тем, чтобы оптимизировать работу блока питания 110.
[0166] Муфта в сборе 140 обладает рядом различных преимуществ. Одним из преимуществ муфты в сборе является уменьшение объема потребляемых блоком питания 110 топлива или энергии. Уменьшение объема потребляемых блоком питания 110 топлива или энергии посредством применения муфты в сборе 140 происходит благодаря тому, что муфты в сборе 140 позволяет компрессору 130 разъединиться от первичного привода 120, когда компрессор 130 находится в нерабочем состоянии. Компрессор 130 находится в дежурном режиме, когда он не используется, при этом поток воздуха, проходящего через выходное отверстие (порт) компрессора (не показано), значительно снижен.
[0167] В некоторых случаях операции бурения компрессор 130 потребляет примерно пятьдесят процентов от максимальной расчетной мощности, когда он находится в дежурном режиме, а компрессор 130 находится в дежурном режиме примерно пятьдесят процентов от общего времени. Максимальная расчетная мощность компрессора 130 может иметь различные значения. В некоторых случаях операции бурения компрессор 130 имеет значение максимальной расчетной мощности в пределах между примерно 200 лошадиных сил (ЛС) до примерно 600 ЛС. Таким образом, в данной ситуации компрессор 130 нежелательно потребляет от примерно 100 ЛС до примерно 300 ЛС. Тем не менее, объем энергии, потребляемый компрессором 130 в дежурном режиме, практически равен нулю в ответ на перемещение муфты в сборе 140 в разъединенное положение, как уже подробно описано. В частности, компрессор 130 потребляет примерно от пяти до пятнадцати процентов от максимальной расчетной мощности в дежурном режиме и при разъединенном положении муфты в сборе 140. Необходимо отметить, что объем энергии, потребляемый компрессором 130 практически равен нулю в ответ на перемещение муфты в сборе 140 в разъединенное положение. Таким образом, уменьшается объем энергии, потребляемый блоком питания 110.
[0168] Еще одним преимуществом муфты в сборе 140 является тот факт, что первичный привод 120 может находиться на холостом ходу при более низких параметрах энергопотребления, при разъединенном положении муфты в сборе 140. Первичный привод 120 может находиться на холостом ходу при более низких параметрах энергопотребления, при разъединенном положении муфты в сборе 140, поскольку первичный привод 120 не подает энергию в компрессор 130 при разъединенном положении муфты в сборе 140.
[0169] Установка значения мощности холостого хода обычно зависит от количества энергии, необходимой для вращения коленчатого вала первичного привода 120 без холостого хода, и соответствует количеству оборотов в минуту (RPM), производимых коленчатым валом. Установлено, что муфта в сборе 140 позволяет коленчатому валу первичного привода 120 совершать вращательное движение при оборотах холостого хода от 50 оборотов в минуту до примерно 400 оборотов в минуту, если только буровые установки не содержат муфты в сборе 140. Например, буровая установка, не содержащая муфту в сборе 140, обычно совершает примерно 1200 оборотов в минуту на холостом ходу. Тем не менее, буровая установка, содержащая муфту в сборе 140, может совершать примерно 900 оборотов в минуту на холостом ходу.
[0170] По ряду причин предпочтительно холостой ход первичного привода 120 установить на более низких параметрах энергопотребления. Например, первичный привод 120 потребляет меньшее количество энергии при низкоэнергозатратном холостом ходу. Помимо этого первичный привод 120 производит меньше шума и испытывает меньше износа при низкоэнергозатратном холостом ходу.
[0171] Еще одним преимуществом муфты в сборе 140 является менее интенсивное использование компрессора 130 при разъединенном положении муфты в сборе 140. Таким образом, при меньшем износе продлевается срок эксплуатации компрессора 130. Рекомендовано продлевать срок эксплуатации компрессора 130, с тем чтобы как можно реже удалять его из буровой установки 100 для замены на новый. Такой подход уменьшает простой буровой установки 100, а также расходы на техническое обслуживание.
[0172] Еще одним преимуществом муфты в сборе 140 является возможность муфты в сборе 140 находиться в разъединенном положении при запуске первичного привода 120. Рекомендовано переместить муфту в сборе 140 в разъединенное положение, когда запускают первичный привод 120, для уменьшения нагрузки на первичный привод 120. Снижение нагрузки на первичный привод 120 при его запуске увеличивает вероятность запуска первичного привода 120. Помимо этого при запуске первичный привод 120 потребляет меньшее количество топлива при снижении нагрузки при запуске.
[0173] Еще одним преимуществом муфты в сборе 140 является возможность перемещения между включенным и разъединенным положениями, когда первичный привод 120 находится в рабочем либо выключенном состоянии. Таким образом, необходимо переместить первичный привод 120 из рабочего в нерабочее состояние для перемещения муфты в сборе 140 между включенным и разъединенным положениями. Перемещение первичного привода 120 из рабочего в нерабочее состояние для перемещения муфты в сборе 140 между включенным и разъединенным положениями является трудоемкой и высокозатратной операцией.
[0174] Варианты практического воплощения заявленного изобретения, изложенные в описании, носят иллюстративный характер и не исключают внесения изменений модификационного или вариативного характера с целью достижения эквивалентных результатов, которые не противоречат сути заявленного изобретения.