专利名称：顶部驱动设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种顶部驱动设备和一种便于顶部驱动设备中的驱动轴旋转的方法。
技术背景
在构建油井或气井的钻井眼过程中，钻头设置在钻柱的端部，使钻头旋转以穿过 地层钻出井眼。通常称为“钻井泥浆”的钻井液通过钻柱被泵送至钻头以对钻头进行润滑。 钻井泥浆还用于通过形成在钻柱和井眼之间的环形空间将由钻头产生的钻屑和其它固体 携带到地面。钻井泥浆的密度被精密地控制以防止井眼塌陷并且确保最佳地进行钻井。钻 井泥浆的密度影响钻头的进尺速度(钻进速度)。通过调节钻井泥浆的密度，在可能发生使 井眼塌陷的损害的位置处改变进尺速度。钻井泥浆包括昂贵的合成油基润滑剂，因而通常 要回收和重新利用用过的钻井泥浆，但这需要从钻井泥浆中去除固体。
用于钻井眼(例如油井和气井)的顶部驱动设备是用于钻井眼的设备的两种常用 类型之一，另一种是转盘设备。顶部驱动设备通常包括容纳马达的主体，该马达用于使驱动 轴旋转，该驱动轴具有可与管单根、管立根或管柱连接的接头(sub)。管可以是下述类型中 的任一种钻杆、套管、衬管、优质管或任何用于构建、维护和维修井眼(例如油井和气井) 的其它此类管。顶部驱动设备通常设置在钻机的井架上的基本上竖直的轨道上。该基本上 竖直的轨道从顶部驱动设备向井架传递反作用转矩并且通常被称作转矩轨道。天车被附装 到井架的顶部而游动滑车被附装到顶部驱动设备的顶部。顶部驱动设备在绳索上沿着轨道 上升和下降，所述绳索在天车和游动滑车之间形成环路。绳索利用通常称为绞车的绞盘进 行卷起和放出。顶部驱动设备因而可用于将管下入井筒和从井筒取出；使钻柱转动以便于 钻出井筒；使管单根或管立根相对于悬持在井筒中的管柱旋转，从而使管与钻柱中管柱螺 纹连接或分离以加长或缩短管柱。吊卡通常悬挂在附装至顶部驱动器的连接件上，从而便 于操纵管和与接头对准以便与其连接和分离。顶部驱动设备还可与从动式或主动式星形接 头(spider)和/或与旋转器(spinner)和/或与旋转钳结合使用，以便于将管与管柱连接 和分离。
现有技术公开了多种顶部驱动系统;例如，但并非限制性地，下面的美国专利申请和 美国专利提出了示例性顶部驱动系统及其部件美国专利4，458，768 ；4, 589，503 ；4, 753，300 ； 4，800，968 ；4，807，890 ；4，813，493 ；4，872，577 ；4，878，546 ；4，984，641 ；5，433，279 ；6，007，105 ； 6，276，450 ；6，536，520 ；6，679，333 ；6，705，405 ；6，913，096 ；6，923，254 ；7，186，686 和 7，270，189，将所有这些专利的全部内容结合到本文以用于各种目的。
某些现有技术的顶部驱动器具有齿轮系统，所述齿轮系统带有下部或第二级行星 齿轮架，其相对于多个(例如两个)沿竖直方向间隔开的轴承旋转，所述轴承被固定就位， 以便从马达向驱动轴传递转矩以使井中的管柱旋转。发明内容
根据本发明，提供了一种顶部驱动设备，其包括驱动轴、马达设备、从马达设备延伸的马达轴、设置于齿轮箱体中的齿轮系统，该齿轮系统由马达轴驱动，该齿轮系统驱动着 驱动轴，其特征在于，该齿轮系统包括行星齿轮架、与行星齿轮架相邻并接触的单轴承、安 装至齿轮箱体的轴承盒，该轴承盒邻接该单轴承，与单轴承接触并相对于行星齿轮架将单 轴承保持就位。本发明的发明人注意到，有益的是，容许行星齿轮架沿径向浮动以容许行星 齿轮架与驱动轴对准和有利地沿轴向容许运动。优选地，单轴承为单轴承座圈。有利地，单 轴承包括多个轴承座圈。优选地，单轴承包括用于邻接行星齿轮架和齿轮箱体的单内和外 表面。
优选地，顶部驱动器包括两个或更多个间隔开的马达；多个马达，两个、三个、四 个或更多个，其彼此堆叠并串联地提供动力；或者并联地提供动力的多个马达；并且，例 如，用于驱动顶部驱动器齿轮系统的单齿轮；驱动轴；与马达互连以用于驱动驱动轴的齿 轮系统；该齿轮系统具有箱体，该箱体在一个方面具有用于在齿轮系统下方将轴承保持就 位的一体式轴承保持器。
此类系统具有带有可拆式轴承盒的齿轮系统；可运动式轴承支座，其允许与行星 齿轮架相邻的轴承沿径向运动，并且，在一个方面，此类系统具有与行星齿轮架相邻的单轴 承；此类系统具有能沿径向运动的可运动式齿轮系统轴承，该可运动式齿轮系统轴承不会 与系统轴轴承在水平面中干涉；并且此类系统具有用于保持系统轴轴承的齿轮箱体的下 部。
优选地，轴承盒包括固定至齿轮箱体的外侧部件和位于外侧部件内的内侧部件， 该内侧部件可相对于外侧部件沿径向运动。有利地，内侧部件可相对于外侧部件沿轴向运 动。优选地，内侧部件和外侧部件在俯视图中基本上为圆形。
有利地，轴轴承绕着所述驱动轴设置，并且位于齿轮箱体的下部上的轴承保持器 部分保持着轴轴承。优选地，内侧部件和所述单轴承为可运动的以防止单轴承与轴轴承之 间在水平面中的干涉。有利地，单轴承邻接内侧部件并且内侧部件可随着单轴承运动。
优选地，顶部驱动器还包括位于所述内侧部件和所述外侧部件之间的至少一个密 封件，并且所述至少一个密封件能适应内侧部件相对于外侧部件的运动。有利地，顶部驱动 设备还包括位于所述内侧部件中的两个间隔开的密封凹槽，并且所述至少一个密封件位于 所述两个间隔开的密封凹槽之一中，而另一个密封件位于所述两个间隔开的密封凹槽的另 一个中。
有利地，顶部驱动设备还包括另一行星齿轮架、与所述另一行星齿轮架相邻并接 触的轴承、第二级太阳小齿轮和设置于所述第二级太阳小齿轮与所述行星齿轮架之间的轴 承。优选地，所述行星齿轮架设置于所述另一行星齿轮架下方。
优选地，单轴承将行星齿轮架保持于径向位置。有利地，马达设备包括凸极永磁马 达。有利地，轴承盒可松脱地安装至齿轮箱体的第一部分。优选地，第一部分可松脱地固定 至第二部分。
有利地，行星齿轮架包括花键，例如键槽表面，以便与所述驱动轴上的花键啮合， 优选地用于向其传递转矩以便使驱动轴和附装至其的钻柱或其它管柱旋转。优选地，单轴 承由支座在轴向平面中沿至少一个方向保持。
本发明还提供了一种便于顶部驱动设备中的驱动轴旋转的方法，该顶部驱动设备 包括马达和齿轮传动系统，该齿轮传动系统包括行星齿轮架、齿轮箱体和设置于其间的单轴承，该方法包括使行星齿轮架相对于齿轮箱体旋转的步骤和利用轴承盒使单轴承保持就 位的步骤。
优选地，轴承盒包括固定至齿轮箱体的外侧部件和位于外侧部件内的内侧部件， 该方法还包括容许单轴承相对于外侧部件沿径向运动的步骤。
有利地，单轴承邻接内侧部件并且内侧部件可随着单轴承沿径向运动，该方法包 括容许单轴承沿径向运动至内侧部件的可能径向运动的限度的步骤。
优选地，该方法包括单轴承将行星齿轮架保持于径向位置的步骤。有利地，顶部驱 动设备还包括绕着驱动轴的轴轴承，和用于保持轴轴承的、位于齿轮箱体的下部上的轴承 保持器部分，该方法还包括利用轴承保持器部分将轴轴承保持就位的步骤。
有利地，内侧部件和单轴承为可运动的，该方法还包括防止单轴承和轴轴承04、 58)之间在水平面中干涉的步骤。这至少部分地通过容许行星齿轮(级)架进行少量运动 以容许行星齿轮架与驱动轴对准来实现。
本发明还提供了一种顶部驱动设备，其包括马达设备和齿轮传动系统，马达设备 包括设置于马达箱体中的马达，马达箱体包括顶部和底部以及多个互连在顶部和底部之间 以便将顶部和底部连接在一起的杆。优选地，顶部驱动器还可具有以上所述的有利和优选 特征中的任意特征。在一个方面，本发明公开了一种具有马达的顶部驱动系统，该马达具有 箱体，该箱体包括通过连结杆(tie rod)连接在一起的顶部和底部。
为了更好地理解本发明，现在以举例的方式参照附图进行描述，附图中
图IA为根据本发明的一种顶部驱动系统的后视图IB为图IA中所示顶部驱动系统的侧视图IC为图IA中所示顶部驱动系统的前视图ID为沿着图IC的线1D-1D的剖视图2A为根据本发明的一种顶部驱动系统的透视图2B为图2A中所示顶部驱动系统的部分部件分解图2C为图2A中所示系统的部分部件分解剖视图2D为图2A中所示系统的部分部件分解侧视图2E为图2A中所示系统的部分部件分解前视图3为根据本发明的一种顶部驱动系统的部分部件分解后视图4A为用于根据本发明的一种顶部驱动系统的齿轮设备的透视图4B为图4A中的齿轮设备沿着图4C的线4B-4B剖开的部分剖开侧视图4C为图4A中所示齿轮设备的俯视图4D为图4A中的齿轮设备沿着图4B的线4D-4D剖开的部分剖开底视图；和
图4E为图4B中所示齿轮设备的部分放大图，示出了更多的部件。
具体实施方式
图IA至ID示出了根据本发明的顶部驱动系统10，其具有多个组件，包括鹅颈管 11、机罩12、制动器13、马达14、齿轮系统15、驱动轴16、轴承系统17、旋转本体18、管子操作器锁定装置19、连接支承装置22、旋转环23和负载套环(或坐放箍)29。这些组件可共 同地由典型的游动滑车悬于典型的井架中以便在井架中上下运动。
在特定操作期间，箱体1 内的马达14使驱动轴旋转，驱动轴又使钻柱(未示出) 和钻头(未示出)旋转以便产生地孔。通过鹅颈管11泵送入顶部驱动系统中的流体穿过 驱动轴16、钻柱和钻头并进入地孔(未示出)的底部。
在某些方面，马达箱体14a(例如由薄板金属或铝制成)包括一系列连结杆14b，这 些连结杆14b固定至顶部构件Hc和底部构件14d以便加强箱体14a。在某些特定方面，箱 体14a由金属例如铝或钢制成。在一个特定方面，马达14为如美国专利7，188，686中所公 开的马达。在另一个特定方面，马达14(可为本文中的任何马达)为凸极永磁马达。
齿轮系统15位于轴承保持器21上方，轴承保持器21用于例如在钻井期间将驱动 轴16保持就位(沿径向和沿轴向)，并且容放着推力轴承系统16b的上部座圈。如图ID中 所示，轴承保持器21为一种分离的物件，其固定至齿轮系统15的箱体并位于齿轮系统15 的箱体下方。如下文所详细地讨论，在本发明的一个实施例中，轴承保持器与齿轮系统箱体 一体地制成。驱动轴16的负载凸缘16a在轴承16c上运动。
编码器/解算器24(参见图1D)测量马达14的位置和速度并提供指示驱动轴16 的位置的信号。对于某些凸极马达，由于凸极永磁马达的马达控制器指示马达的转子的位 置并且因此指示驱动轴16的位置(例如驱动轴在管状连接件上紧和卸开期间和在钻井期 间的位置)，因此可除掉编码器/解算器M。某些典型的凸极式马达(具有嵌入的切向或 径向转子磁体)比非凸极式马达具有更高的电感并且从停止状态提供更平稳的启动。
顶部驱动系统10具有马达控制系统20 (示意性地示出，图1A)，在某些方面，该马 达控制系统20包括输出反应器20a (也称为“电感器”)，该输出反应器20a通过增加施加 于马达的电感而保证有效的操作。该电感器用于某些低电感马达。在其它方面，通过使用 较高电感马达，例如较高电感凸极式马达，而省除电感器20a，因为高电感马达施加足够量 的电感。
图2A至2D示出了根据本发明的一种顶部驱动系统30，在一些方面，该顶部驱动系 统30类似于图IA中所示的顶部驱动系统10 (同样的数字表示同样的部件)。马达Hm(类 似于任一个马达14)位于齿轮系统25 (代替齿轮系统15)上方，具有箱体14h。
在装配之后，包括侧部14s、顶部14t和底部14v在内的箱体14h的多个部分并不 通过连结杆连接在一起(而图IA所示的顶部驱动器中多个箱体部分通过连结杆连接在一 起)。在一方面，箱体14h由钢制成并且具有足够强度以便使得其一部分带螺纹从而以螺纹 连接方式将机罩12连接至此。钢箱体马达可比具有较弱(例如铝)箱体的马达更大。这 种新颖地省除连结杆的做法容许更大直径(更大尺寸)的马达用于类似的空间。这种更大 直径意味着马达以更大的效率提供更大的马力。
齿轮箱体46的下部48用作轴承保持器，以用于保持轴承44。马达轴9从马达14 延伸，用于驱动齿轮系统25。图2A至2D为部件分解图或者说示出了并未装配在一起的部 件的视图。当装配起来时，轴承44位于轴承保持器48内。轴承保持器，即箱体46的下部 48，例如利用螺栓可松脱地固定至箱体46。
图3示出了根据本发明的顶部驱动系统50 (部分部件分解图)。马达60具有制动 系统讨和输出轴56。输出轴56连接至齿轮系统100。由马达60驱动的齿轮系统100驱动着主驱动轴70。轴承58 (推力轴承)由轴承保持器80保持就位，该轴承保持器80栓接至 齿轮系统100或者与齿轮系统100形成一体。附装框架90 ( “旋转本体”)保证了转矩轨道 (未示出)的连接，以便从系统向转矩轨道传递转矩。旋转本体90通常通过夹紧箍(bail) 悬于井架中的滑轮上。
图4A至4D示出了适用于顶部驱动系统50的齿轮系统100。箱体102具有马达安 装表面104，马达定位于该马达安装表面104上。部件107利用螺栓107b可松脱地固定至 箱体。箱体102内的齿轮减速器系统110包括齿轮减速器111和轴承116。齿轮减速器系 统110包括第一级齿轮架112 ；第二级太阳小齿轮113 ；第二级齿轮架114 ；和轴承盒115。 通过螺栓11 将带有轴承117的盒115保持就位。去除螺栓107b和螺栓11 允许去除 盒115以便在一方面利用单轴承117进行轴承更换。
有三个第一级行星齿轮(未示出)。齿轮箱具有底表面130 (参见图4D)。温度计 134可插入带螺纹的螺丝部分132中。温度计132的尖端安放在油流路中并且动态地测量 油流的温度。
箱体102的部件107的下部120用作轴承保持器，用来将轴承44保持就位，例如 图3中所示的轴承58。测量通往箱体的油流量的管线中流量计121具有油入口 122。电磁 铁(magnetic plug) 123置于孔124中，用于吸引和保持金属削屑和碎屑。通气装置125与 箱体120的内部连通。
如4B和4E图中所示，盒115具有与部件11 相邻的部件1Mb。部件11 包括 上部115g和侧部115f。部件115b被包围于部件11 (上部115g和侧部115f)和部件107 的上表面107a的结构内。部件11 安放于部件107的上表面107b ‘上并且承靠着部件 107的侧部107c。在一方面，上表面107a低于上表面107b ‘。
由于部件11 和部件11 之间的公差，部件11 可相对于部件11 进行一定 的少量运动。部件11 和11 之间的界面由一个或多个密封件密封-如图所示，两个0 型环密封件115C位于部件11 中的相应凹槽115d中。这些密封件的尺寸、构造和位置适 应于部件11 相对于部件11 的运动。
轴承117由栓接至第二级齿轮架114的支座IHc保持就位，并且轴承117部分地 安放于部件11 的凸出部115Θ上并且位于齿轮架114的肩部114d下方。轴承117可在 部件11 可沿径向(和/或沿轴向)运动的限度内沿径向(和/或沿轴向)运动，从而允 许轴承117在其可沿径向运动时水平地“浮动”。这样防止了轴承117和轴承44之间在水 平面中的干涉(这种干涉可能导致过量的轴承磨损和过早失效)。轴承117并不浮动过多 以致第二级齿轮架沿轴向运动太远，即，过远以致第二级齿轮架114上的花键IHs将不与 马达的主轴上的相应花键正确地啮合。
因此，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种用于井眼操作的顶部驱 动系统，该顶部驱动系统包括主体；马达设备；从主体延伸的主轴，该主轴具有顶端和底 端，该主轴具有自顶到底穿过其中的主轴流孔，钻井液可穿过该主轴流孔流动；连接至主轴 并绕着主轴的衬套(quill)；并且，在一方面，衬套为齿轮系统的齿轮箱的部分；与衬套互 连的齿轮系统，齿轮系统由马达设备驱动以便使得驱动齿轮系统就驱动衬套并进而驱动主 轴，主轴穿过齿轮系统；在主轴的顶端上方连接至主体的上部组件。
因此，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种用于井眼操作的顶部驱动系统，该顶部驱动系统包括马达和齿轮传动系统，其包括马达箱体、位于马达箱体内的马 达，并且马达箱体包括顶部和底部以及多个互连在顶部和底部之间以便将顶部和底部连接 在一起的杆。
因此，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种用于井眼操作的顶部驱 动系统，该顶部驱动系统包括主体；顶部驱动轴；马达设备；从马达延伸的马达轴；由马 达轴驱动的齿轮系统，该齿轮系统由马达设备驱动以便使得驱动齿轮系统就驱动顶部驱动 轴，该齿轮系统包括下部行星齿轮架；齿轮系统包括封装于齿轮箱体内的齿轮设备；与下 部行星齿轮架相邻并接触的单轴承；连接至齿轮箱体的轴承盒；并且轴承盒邻接单轴承并 接触单轴承且将单轴承相对于下部行星齿轮架保持就位。这种系统可按任何可能的组合 方式具有下述特征中的一种或一些轴承盒包括固定至齿轮箱体的外侧部件和位于外侧部 件内的内侧部件，该内侧部件可相对于外侧部件沿径向运动；单轴承邻接内侧部件并且内 侧部件可随着单轴承沿径向运动；单轴承将下部行星齿轮架保持于径向位置；绕着顶部驱 动轴的轴轴承，和用于保持轴轴承的、位于齿轮箱体的下部上的轴承保持器部分；其中内侧 部件和所述单轴承为可运动的以防止单轴承与轴轴承在水平面中的干涉；其中马达设备为 凸极永磁马达设备；位于所述内侧部件上的至少一个密封件，所述至少一个密封件从内侧 部件伸出并邻接外侧部件，并且所述至少一个密封件能适应内侧部件相对于外侧部件的运 动；在内侧部件上有两个间隔开的密封凹槽，并且所述至少一个密封件为两个密封件，一个 密封件位于每个密封凹槽中；其中轴承盒可松脱地固定至齿轮箱体的第一部分；和/或其 中第一部分可松脱地固定至齿轮箱体。
因此，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种用于井眼操作的顶部驱 动系统，该顶部驱动系统包括主体；顶部驱动轴；马达设备；从马达延伸的马达轴；由马 达轴驱动的齿轮系统，该齿轮系统由马达设备驱动以便使得驱动齿轮系统就驱动顶部驱动 轴，该齿轮系统包括下部行星齿轮架；齿轮系统包括封装于齿轮箱体内的齿轮设备；与下 部行星齿轮架相邻并接触的单轴承；连接至齿轮箱体的轴承盒；轴承盒邻接单轴承并接触 单轴承且将单轴承相对于下部行星齿轮架保持就位；轴承盒包括固定至齿轮箱体的外侧部 件；位于所述外侧部件内的内侧部件，所述内侧部件可相对于外侧部件沿径向运动；单轴 承邻接内侧部件并且内侧部件可随着单轴承沿径向运动；其中单轴承将下部行星齿轮架保 持于径向位置；绕着顶部驱动轴的轴轴承；用于保持轴轴承的、位于齿轮箱体的下部上的 轴承保持器部分；并且其中内侧部件和单轴承为可运动的以防止单轴承与轴轴承在水平面 中的干涉。
因此，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种便于顶部驱动系统的齿 轮系统的下部行星齿轮架旋转的方法，该顶部驱动系统具有马达和齿轮传动系统，其包括 马达箱体、位于马达箱体内的马达，并且马达箱体具有顶部和底部和多个互连在顶部和底 部之间以便将顶部和底部连接在一起的杆，所述方法包括使下部行星齿轮架相对于单轴 承旋转，并利用轴承盒将单轴承保持就位。这种方法可按任何可能的组合方式具有下述特 征中的一种或一些轴承盒包括固定至齿轮箱体的外侧部件和位于外侧部件内的内侧部 件，所述内侧部件可相对于外侧部件沿径向运动，其中单轴承邻接内侧部件，并且内侧部件 可随着单轴承沿径向运动，所述方法还包括容许单轴承沿径向运动至内侧部件的可能径向 运动的限度；其中单轴承将下部行星齿轮架保持于径向位置，所述方法还包括利用单轴承将下部行星齿轮架保持就位；顶部驱动系统具有绕着顶部驱动轴的轴轴承和用于保持轴轴 承的、位于齿轮箱体的下部上的轴承保持器部分，该方法还包括利用轴承保持器部分将轴 轴承保持就位；其中内侧部件和单轴承为可运动的以防止单轴承与轴轴承在水平面中的干 涉，所述方法还包括防止单轴承和轴轴承之间在水平面中的干涉；和/或顶部驱动系统具 有位于内侧部件上的至少一个密封件，所述至少一个密封件从内侧部件伸出并邻接外侧部 件，所述至少一个密封件适应内侧部件相对于外侧部件的运动，所述方法还包括利用所述 至少一个密封件适应内侧部件相对于外侧部件的运动。
因此，本发明在一些但不必是全部的实施例中提供了一种用于防止与顶部驱动系 统的齿轮系统的下部行星齿轮架相邻的齿轮箱体中的单轴承与绕着顶部驱动系统的顶部 驱动轴的轴轴承之间在水平面中的干涉的方法，顶部驱动系统具有主体、顶部驱动轴、马达 设备、从马达延伸的马达轴、由马达轴驱动的齿轮系统，该齿轮系统由马达设备驱动以便使 得驱动齿轮系统就驱动顶部驱动轴，该齿轮系统包括下部行星齿轮架，该齿轮系统包括封 装于齿轮箱体内的齿轮设备、与下部行星齿轮架相邻并接触的单轴承、连接至齿轮箱体的 轴承盒，并且轴承盒邻接单轴承并接触单轴承且将单轴承相对于下部行星齿轮架保持就 位，所述方法包括容许单轴承按照受控方式相对于齿轮箱体沿径向运动。
权利要求
1.一种顶部驱动设备，其包括驱动轴(16)、马达设备(14)、从马达设备(14)延伸的马 达轴(9)、设置于齿轮箱体(102、107)中的齿轮系统(25)，该齿轮系统Q5)由马达轴(9) 驱动，该齿轮系统0 驱动着驱动轴(16)，其特征在于，该齿轮系统0 包括行星齿轮架 (114)、与行星齿轮架(114)相邻并接触的单轴承(117)、安装至齿轮箱体(102、107)的轴承 盒(115)，该轴承盒(11 邻接该单轴承(117)，与单轴承(117)接触并相对于行星齿轮架 (114)将单轴承(117)保持就位。
2.根据权利要求1所述的顶部驱动设备，其中轴承盒(11 包括固定至齿轮箱体 (102、107)的外侧部件(115a)和位于外侧部件(115a)内的内侧部件(11 )，该内侧部件 (115b)能相对于外侧部件(115a)沿径向运动。
3.根据权利要求2所述的顶部驱动设备，还包括绕着所述驱动轴(16)设置的轴轴承 04、58)，和用于保持轴轴承04、58)的、位于齿轮箱体的下部上的轴承保持器部分(120)。
4.根据权利要求3所述的顶部驱动设备，其中所述内侧部件(115b)和所述单轴承 (117)为能运动的以防止单轴承(117)与轴轴承G4、58)之间在水平面中的干涉。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的顶部驱动设备，其中单轴承(117)邻接内侧部 件(115b)并且内侧部件(115b)能随着单轴承(117)运动。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的顶部驱动设备，还包括位于所述内侧部件 (115b)和所述外侧部件(115a)之间的至少一个密封件(115c)，并且所述至少一个密封件 能适应内侧部件(115b)相对于外侧部件(115a)的运动。
7.根据权利要求6所述的顶部驱动设备，还包括位于所述内侧部件(115b)中的两个间 隔开的密封凹槽(115d)，并且所述至少一个密封件(115c)位于所述两个间隔开的密封凹 槽(115d)之一中，而另一个密封件位于所述两个间隔开的密封凹槽(115d)的另一个中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，还包括另一行星齿轮架(112)、 与所述另一行星齿轮架(11 相邻并接触的轴承(116)、第二级太阳小齿轮(11 和设置于 所述第二级太阳小齿轮(113)与所述行星齿轮架(114)之间的轴承(116)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中单轴承(117)将行星齿轮架 (114)保持于径向位置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述马达设备(14)包括凸 极永磁马达。
11.根据前述权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中轴承盒(11 能松脱地安 装至齿轮箱体(102,107)的第一部分(107)。
12.根据权利要求11所述的顶部驱动设备，其中第一部分(107)能松脱地固定至第二 部分(102)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中所述行星齿轮架(114)包 括花键，用于与所述驱动轴(16)上的花键啮合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的顶部驱动设备，其中单轴承由支座(114c、 114b)在轴向平面中沿至少一个方向保持。
15.一种便于顶部驱动设备中的驱动轴旋转的方法，该顶部驱动设备包括马达(14)和 齿轮传动系统(25)，该齿轮传动系统0 包括行星齿轮架(114)、齿轮箱体(102、107)和 设置于其间的单轴承(117)，该方法包括使行星齿轮架(114)相对于齿轮箱体(102、107)旋转的步骤和利用轴承盒(11 使单轴承(117)保持就位的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中轴承盒(11 包括固定至齿轮箱体(102、107) 的外侧部件(115a)和位于外侧部件(115a)内的内侧部件(11 )，该方法还包括容许单轴 承(117)相对于外侧部件(115a)沿径向运动的步骤。
17.根据权利要求16所述的方法，其中单轴承(117)邻接内侧部件(115b)并且内侧部 件(115b)能随着单轴承(117)沿径向运动，该方法包括容许单轴承(117)沿径向运动至内 侧部件(115b)的可能径向运动的限度的步骤。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中该方法包括单轴承(117)将行星齿轮架 (114)保持于径向位置的步骤。
19.根据权利要求16、17或18所述的方法，其中顶部驱动设备还包括绕着驱动轴(16) 的轴轴承04、58)，和用于保持轴轴承04、58)的、位于齿轮箱体(102、107)的下部上的轴 承保持器部分(120)，该方法还包括利用轴承保持器部分(120)将轴轴承(44、58)保持就位 的步骤。
20.根据权利要求16、17、18或19所述的方法，其中内侧部件(115b)和单轴承(117) 为能运动的，该方法还包括防止单轴承(117)和轴轴承(44、58)之间在水平面中干涉的步马聚ο
21.—种顶部驱动设备，其包括马达设备(14)和齿轮传动系统(25)，马达设备(14)包 括设置于马达箱体(14a)中的马达，马达箱体包括顶部和底部以及多个互连在顶部和底部 之间以便将顶部和底部连接在一起的杆(14b)。
全文摘要
本发明公开了一种顶部驱动设备，其包括驱动轴(16)、马达设备(14)、从马达设备(14)延伸的马达轴(9)、设置于齿轮箱体(102、107)中的齿轮系统(25)，该齿轮系统(25)由马达轴(9)驱动，该齿轮系统(25)驱动着驱动轴(16)，其特征在于，该齿轮系统(25)包括行星齿轮架(114)、与行星齿轮架(114)相邻并接触的单轴承(117)、安装至齿轮箱体(102、107)的轴承盒(115)，该轴承盒(115)邻接该单轴承(117)，与单轴承(117)接触并相对于行星齿轮架(114)将单轴承(117)保持就位。
文档编号E21B3/02GK102037206SQ200880122081
公开日2011年4月27日 申请日期2008年12月12日 优先权日2007年12月21日
发明者B·德容, 小阿瑟·W·布拉曼 申请人:国民油井华高有限合伙公司