专利名称：一种钻杆顶部驱动机构的制作方法
一种钻杆顶部驱动机构
技术领域
本发明属于石油炼制行业延迟焦化装置水力切焦技术领域，具体的说是一种钻杆顶部驱动机构。
背景技术：
延迟焦化是一种石油加工技术，是以重质油为原料，经过加热炉迅速升温到焦化反应温度，进入焦炭塔进行焦化反应。重油进行深度的热裂化和缩合反应，生产出的气体、 汽油、柴油、蜡油，通过管线到下游装置处理，生产出的几百吨焦炭留在焦炭塔内。焦炭塔内的焦炭用蒸汽、水逐步冷却到120°C以下，然后打开焦炭塔的上、下封头盖，用水力除焦设备把焦炭塔内的焦炭清除干净，再关闭焦炭塔上、下封头盖，再进入下一步生产循环进油、反应、冷却、除焦等等。
水力除焦设备通常包括除焦水泵、阀门、胶管、钻杆顶驱、钻杆、除焦器、卷扬机、 滑轮组等设备。除焦水泵产生一定能量的除焦水，通过阀门、胶管、钻杆顶驱、钻杆进入除焦器，最后从除焦器的喷嘴喷出。除焦器有钻孔、切焦两组喷嘴，通常水力除焦开始时，先使用除焦器钻孔喷嘴向下喷出除焦水，将焦炭塔中心钻出一个直径1米左右的通孔，然后再使用除焦器切焦喷嘴向两侧水平喷出除焦水逐渐扩大通道，在这个过程焦炭被打碎流出焦炭塔到储焦池，这个工作直到除尽焦炭塔内的焦炭，除焦工作才结束。
钻杆顶驱设备上有鹅颈管连接高压胶管，除焦时，除焦水通过高压胶管进入顶驱设备上的中心流道，然后通过钻杆顶驱设备的输出轴进入钻杆、除焦器，钻杆顶驱设备的输出轴上设有减速器的齿轮，马达经过齿轮减速后驱动输出轴带动钻杆旋转。
目前，水力除焦用钻杆顶驱设备的输出轴与钻杆采用螺纹连接，在钻孔有时会遇到焦炭塌方埋住除焦器，取出除焦器需要反复顺、逆时针旋转钻杆，这样输出轴与钻杆采用螺纹连接变得不合适，容易使螺纹松动，很多用户为防止松开，采用焊接的方法防松，但这样在需要拆卸更换顶驱或钻杆时带来困难，由于此种原因企业逐渐采用法兰连接方式，现有技术中采用法兰连接钻杆的顶驱设备主要由以下两种结构其一、采用的输出轴结构为中间大两端小的阶梯状空心轴，该种结构输出轴有以下缺点，安装时需要将顶驱设备拆开， 不但较为繁琐，而且费工时、劳动强度高，同时检修也非常困难，其次由于输出轴的支撑方式导致其轴向受力不合理，从而使得顶驱设备损坏率高；其二、在输出轴的下端设置法兰结构，通过动力机构直接输出给法兰结构从而带动钻杆旋转，该输出轴同样由于支撑方式不合理，输出轴极易损坏，经常要对顶驱设备检修。发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种钻杆顶部驱动机构，该结构稳定性高，输出轴支撑方式合理使得顶驱设备使用寿命得到延长，而且安装拆卸方便、快捷。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是一种钻杆顶部驱动机构，包括鹅颈接头、冲管总成、输出轴和用于驱动输出轴旋转的动力机构，鹅颈接头通过高压胶管与高压水泵相连，冲管总成连接在鹅颈接头和输出轴之间对输出轴实现动密封，动力机构的输出端通过减速器与设置在输出轴上的末级齿轮相连，在鹅颈接头上固定设有和升降机构相连接的上盖板，减速器上壳体通过支架与上盖板固定连接，所述的输出轴为轴身和法兰构成的一体结构，其轴身呈阶梯状的空心结构，法兰与钻杆固定连接，轴身的上端穿过减速器上壳体的轴承孔与冲管总成的端口密封对接，位于在减速器上壳体轴承孔内的输出轴外圆周面上设有台阶I，支撑环设置在台阶I的端面上，在支撑环的内孔设有键槽，输出轴通过键I与支撑环配合，在输出轴上还设有锁紧螺母，锁紧螺母将支撑环固定到台阶I的端面上，在支撑环下部设有推力调心滚子轴承，推力调心滚子轴承设置在减速器上壳体的轴承孔内，输出轴的轴向力通过锁紧螺母、支撑环和推力调心滚子轴承施加在减速器上壳体上，所述的支撑环的外圆周面上设有台阶IV，径向轴承I设置在台阶IV的端面上；末级齿轮设置在减速器内腔中并通过键II与输出轴配合，位于末级齿轮的下端在减速器下壳体的轴承孔内设有径向轴承II。
所述减速器上壳体的轴承孔下端与输出轴之间设有挡油环。
所述的锁紧螺母上设有锁紧螺钉，锁紧螺钉的下端伸出并抵在支撑环的端面上。
本发明的有益效果是该设备中将输出轴设计为下端大、上端小的阶梯状空心轴，在输出轴的大端设有法兰， 法兰与钻杆固定连接，该结构不仅可实现快速连接而且在工作工程中可实现钻杆的正反转，大大提高了顶驱设备的生产效率，同时该结构安装拆卸方便、快捷。其次在输出轴的小端穿过减速器上壳体的轴承孔与冲管总成密封对接，位于减速器上壳体的轴承孔内并在输出轴的外圆周面上设有台阶I，在台阶I的端面上设置支撑环，支撑环与输出轴之间通过键配合，以防止支撑环与输出轴之间的出现相对位移，依次设置锁紧螺母、推力调心滚子轴承，使得输出轴的轴向力通过锁紧螺母、支撑环和推力调心滚子轴承施加在减速器上壳体上，本发明调整以上组件并设置在最佳位置以配合该输出轴下端大上端小的结构，使得该结构下输出轴的稳定性更高，使得顶驱设备使用寿命得到延长。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中输出轴部分的局部放大图。
图3是输出轴的结构示意图。
图中标记:1、鹅颈接头，101、上盖板，2、冲管总成，3、输出轴，301、轴身，302、法兰， 303、台阶I，304、台阶II，305、台阶III，4、动力机构，5、减速器，501、减速器上壳体，502、减速器下壳体，6、支架，7、支撑环，701、台阶IV，702、键I，8、锁紧螺母，9、锁紧螺钉，10、径向轴承I，U、推力调心滚子轴承，12、挡油环，13、末级齿轮，14、径向轴承II，15、上端盖，16、 下端盖，17、键II。
具体实施方式
如图所示，一种钻杆顶部驱动机构，包括鹅颈接头1、冲管总成2、输出轴3和用于驱动输出轴旋转的动力机构4，动力机构可采用马达等驱动件，鹅颈接头1通过高压胶管与高压水泵相连，冲管总成2连接在鹅颈接头1和输出轴3之间对输出轴实现动密封，冲管总成为现有技术，动力机构的输出端通过减速器5与设置在输出轴3上的末级齿轮13相连， 在鹅颈接头1上固定设有和升降机构相连接的上盖板101，减速器上壳体501通过支架6与上盖板101固定连接，由此可知鹅颈接头1、冲管总成2、输出轴3、动力机构4和减速器组件组成一体结构，通过升降机构带动以上组件上下位移；所述的输出轴3为轴身301和法兰302构成的一体结构，其轴身301呈下端大、上端小的阶梯状的空心结构，轴身301的下端与法兰302连接，法兰302与钻杆固定连接，轴身301 的上端穿过减速器上壳体501的轴承孔与冲管总成2的端口密封对接，在轴身301的外圆周面上从小端到大端依次设有台阶I 303、台阶II 304和台阶III 305，台阶I 303位于在减速器上壳体轴承孔内，支撑环7设置在台阶I 303的端面上，在支撑环7的内孔设有键槽， 输出轴3通过键I 702与支撑环7配合，在输出轴3上还设有锁紧螺母8，锁紧螺母8将支撑环7固定到台阶I 302的端面上，在锁紧螺母8上还设有锁紧螺钉9，锁紧螺钉9的下端伸出并抵在支撑环7的端面上，在支撑环7下部设有推力调心滚子轴承11，推力调心滚子轴承11设置在减速器上壳体的轴承孔内，输出轴的轴向力通过锁紧螺母8、支撑环7和推力调心滚子轴承11施加在减速器上壳体501上，减速器上壳体通过支架将轴向力转移给升降机构，所述的支撑环7的外圆周面上设有台阶IV 701，径向轴承I 10设置在台阶IV 701的端面上；所述减速器上壳体的轴承孔下端与输出轴之间设有挡油环12，挡油环12设置在台阶 II 304的端面上，轴承孔上端设有上端盖15，上端盖15内圆周面和支撑环7的外圆周面之间设有油封；末级齿轮13设置在减速器5内腔中并通过键II 17与输出轴3配合，末级齿轮13通过台阶III305限定其轴向位移，因此，动力机构4的动力输出端通过减速器中的齿轮副与末级齿轮13连接，将动力传递给输出轴，位于末级齿轮的下端在减速器下壳体502的轴承孔内设有径向轴承II 14，减速器下壳体的轴承孔下端设有下端盖16，下端盖16内圆周面和输出轴3的外圆周面之间设有油封，所述的径向轴承I 10和径向轴承II 14为任意可承受径向力的轴承，例如深沟球轴承等等均可。
在减速器上壳体和减速器下壳体上均设有注油孔，注油孔分别与减速器上壳体和减速器下壳体的轴承孔相连通。
权利要求
1.一种钻杆顶部驱动机构，包括鹅颈接头(1)、冲管总成(2)、输出轴(3)和用于驱动输出轴旋转的动力机构(4)，鹅颈接头(1)通过高压胶管与高压水泵相连，冲管总成(2)连接在鹅颈接头(1)和输出轴(3)之间对输出轴实现动密封，动力机构的输出端通过减速器(5) 与设置在输出轴(3)上的末级齿轮(13)相连，在鹅颈接头(1)上固定设有和升降机构相连接的上盖板(101)，减速器上壳体(501)通过支架(6)与上盖板(101)固定连接，其特征在于所述的输出轴(3)为轴身(301)和法兰(302)构成的一体结构，其轴身(301)呈阶梯状的空心结构，法兰(302)与钻杆固定连接，轴身(301)的上端穿过减速器上壳体(501)的轴承孔与冲管总成(2)的端口密封对接，位于在减速器上壳体轴承孔内的输出轴(3)外圆周面上设有台阶I (303)，支撑环(7)设置在台阶I (303)的端面上，在支撑环(7)的内孔设有键槽，输出轴(3)通过键I (702)与支撑环(7)配合，在输出轴(3)上还设有锁紧螺母(8)， 锁紧螺母(8)将支撑环(7)固定到台阶I (302)的端面上，在支撑环(7)下部设有推力调心滚子轴承(11)，推力调心滚子轴承(11)设置在减速器上壳体的轴承孔内，输出轴的轴向力通过锁紧螺母(8)、支撑环(7)和推力调心滚子轴承(11)施加在减速器上壳体(501)上，所述的支撑环(7)的外圆周面上设有台阶IV(701)，径向轴承I (10)设置在台阶IV(701)的端面上；末级齿轮(13)设置在减速器(5)内腔中并通过键II (17)与输出轴(3)配合，位于末级齿轮的下端在减速器下壳体(502)的轴承孔内设有径向轴承II (14)。
2.根据权利要求2所述的一种钻杆顶部驱动机构，其特征在于所述减速器上壳体 (501)的轴承孔下端与输出轴(3)之间设有挡油环(12)。
3.根据权利要求2所述的一种钻杆顶部驱动机构，其特征在于所述的锁紧螺母(8)上设有锁紧螺钉(9)，锁紧螺钉(9)的下端伸出并抵在支撑环(7)的端面上。
全文摘要
一种钻杆顶部驱动机构，属于石油炼制行业延迟焦化装置水力切焦技术领域，包括鹅颈接头、冲管总成、输出轴和用于驱动输出轴旋转的动力机构，所述的输出轴为轴身和法兰构成的一体结构，位于在减速器上壳体轴承孔内的输出轴外圆周面上设有台阶Ⅰ，支撑环设置在台阶Ⅰ的端面上，输出轴通过键Ⅰ与支撑环配合，在输出轴上还设有锁紧螺母，锁紧螺母将支撑环固定到台阶Ⅰ的端面上，在支撑环下部设有推力调心滚子轴承，输出轴的轴向力通过锁紧螺母、支撑环和推力调心滚子轴承施加在减速器上壳体上；该结构稳定性高，输出轴支撑方式合理使得顶驱设备使用寿命得到延长，而且安装拆卸方便、快捷。
文档编号C10B33/02GK102517047SQ20121000587
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者刘志平, 杨东风, 杨文明 申请人:洛阳涧光石化设备有限公司