海洋深水钻机用转盘的制作方法

本发明属于石油机械技术领域，涉及一种海洋深水钻机用转盘。

背景技术：

随着深水油气勘探开发技术的发展，海洋深水钻机愈来愈受到市场的关注，大规格ZP605转盘是海洋深水钻机的重要设备，可满足海洋深水钻机大直径隔水套管的使用，同时也可满足大载荷、大扭矩、高转速的钻井工况使用，但这种大规格转盘由于关键零部件制造技术在国内还处于空缺状态。

近年来，基础工业的发展为国内研制超深钻井装备奠定了良好的基础，原来一些制约钻井装备发展的技术也逐渐得到了掌握和应用，如转盘用的超大直径的弧齿锥齿轮设计加工制造，超大型双向角接触球轴承的加工装备等技术都有了很大的突破，为海洋超深井钻机用的ZP605转盘的设计制造创造了良好的基础。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种海洋深水钻机用转盘，解决了现有技术中存在不能满足海洋深水钻机大直径隔水套管的使用，不能满足大载荷、大扭矩、高转速的钻井工况使用要求的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种海洋深水钻机用转盘，包括底座总成，底座总成上端面安装有上盖板，在底座总成及上盖板的中心通孔中安装有转台，转台的补心方式采用四次过渡结构，即在转台的通孔内沿与外圈主补心外沿、外圈主补心内沿与中圈主补心外沿、内圈主补心内沿与衬套的外沿之间分别开有多组径向对应的半圆槽，每组两个径向对应的半圆槽围成一个销孔，从外到内形成三圈销孔，每组两个径向对应的半圆槽围成的销孔中安装有一个扭矩销；在中圈主补心内沿与内圈主补心外沿之间采用凹槽-凸块结构周向定位配合。

本发明的海洋深水钻机用转盘，其特征还在于：

底座总成上端四角位置分别设有一个供起吊用的吊耳，每个吊耳对应的上盖板窗口位置均设置有一个活盖板。

转台的结构是，包括转台主体，转台主体与下座圈固定，在下座圈上坐放有主轴承的内环；转台主体与锥齿轮副中的大锥齿圈固定连接，锥齿轮副中的小锥齿圈与输入轴同轴固定连接；主轴承的外环支撑在底座总成内。

主轴承外环与底座总成内的台面之间设置有垫片组。

底座总成的内腔前后位置分别设有润滑油的前油室、后油室，前油室对应于锥齿轮副，后油室对应于主轴承，前油室与后油室之间连接有阶梯型的回油管。

输入轴套装有圆柱滚子轴承和调心滚子轴承。

底座总成的前端沿输入轴两侧分别设有一套锁紧机构，锁紧机构中的凸轮式掣子与转台中设置的转台外圆凹槽对应设置。

本发明的有益效果是，包括以下几个方面：

1)转盘采用正交等高锥齿轮传动方式，大通径、大承载，传动链简单、结构紧凑。

2)多层补心的过渡设计，满足了钻井过程中下不同规格的套管和隔水管的需要。

3)在满足正常钻井工况的前提下，产品重量轻，生产制造成本低。

4)不同的吊装方式，提高了吊运、安装、拆卸的安全性。

5)动力源选择范围大,既可采用液压马达或电机直驱，也可采用链条驱动来完成钻井作业，使用操作维护方便、能满足不同的驱动方式，是海洋油气勘探钻机中不可缺少的配套设备，适用于海洋深水钻机用的大规格转盘。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的A-A旋转剖面示意图；

图3是本发明主轴承与底座总成的局部结构示意图；

图4是图1中的B-B截面示意图(转台锁紧工况)。

图中，1.上盖板，2.底座总成，3.转台，4.输入轴，5.衬套，6.内圈主补心，7.中圈主补心，8.外圈主补心，9.主轴承，10.连接螺栓，11.锥齿轮副，12.垫片组，13.下座圈，14.内六方螺栓，15.回油管，16.后油室，17.前油室，18.扭矩销，19.活盖板，20.吊耳，21.锁紧机构，22.双头螺栓，23.锁紧螺母，24.掣子，25.转台外圆凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

以下文本中的描述以输入轴4所在的一侧为前，其他方位的描述以此类推，实际安装情况比照各个附图，实施例产品称为ZP605转盘。

参照图1、图2、图3、图4，本发明的结构是，包括底座总成2，底座总成2是铸焊结构的刚性矩形体，底座总成2上端面安装有上盖板1，上盖板1是用花纹钢板焊接而成的矩形体，上盖板1采用内六角螺钉与底座总成2固定连接；在底座总成2及上盖板1的中心通孔中安装有转台3，转台3的补心方式采用四次过渡结构，即在转台3的通孔中从外圈到内圈依次安装有外圈主补心8、中圈主补心7、内圈主补心6及衬套5，在转台3的通孔内沿与外圈主补心8外沿、外圈主补心8内沿与中圈主补心7外沿、内圈主补心6内沿与衬套5的外沿之间分别开有多组径向对应的半圆槽，每组两个径向对应的半圆槽围成一个销孔，从外到内形成三圈销孔(图1实施例为三圈销孔，每圈四个销孔)，每组两个径向对应的半圆槽围成的销孔中安装有一个扭矩销18；在中圈主补心7内沿与内圈主补心6外沿之间采用传统的凹槽-凸块结构进行周向定位配合；所有的扭矩销18，一方面使得转台3、外圈主补心8、中圈主补心7、内圈主补心6及衬套5依次相互对接，可靠的传递扭矩，另一方面实现了转台3的轴心通孔由大到小的转换，满足钻井过程中不同规格的套管、隔水管的安装需求；

底座总成2上端四角位置分别设有一个供起吊用的吊耳20，便于转盘的起吊、安装和运输，每个吊耳20对应的上盖板1窗口位置均设置有一个活盖板19，工作时扣盖好活盖板19，保持转台3及上盖板1上表面的平齐；

转台3的结构是，包括转台主体，转台主体通过内六方螺栓14与下座圈13固定连接，在下座圈13向外的凸边上坐放有主轴承9的内环，下座圈13用以扶正并支撑主轴承9，使得转台主体在底座总成2中实现沿垂直轴心的水平面转动；转台主体上部通过连接螺栓10与锥齿轮副11中的大锥齿圈固定连接，锥齿轮副11中的小锥齿圈与输入轴4同轴固定连接；

参照图3，主轴承9的外环(座圈)支撑在底座总成2内，并通过双头螺栓22及锁紧螺母23与底座总成2固定连接为一体，组装拆卸都很方便，互换性强；主轴承9为主辅一体式的角接触推力球型轴承，结构更为紧凑。

参照图2，在主轴承9外环与底座总成2内的台面之间设置有垫片组12，垫片组12可调整锥齿轮副11的齿侧间隙；

参照图2，在底座总成2的内腔前后位置分别设有润滑油的前油室17、后油室16，前油室17对应于锥齿轮副11，后油室16对应于主轴承9，前油室17与后油室16之间连接有阶梯型的回油管15，实现两个油箱回油的畅通，以保证主轴承9、锥齿轮副11能够得到充分的润滑和散热；

输入轴4为筒式结构，输入轴4与锥齿轮副11中的小锥齿轮同轴连接，输入轴4主体外圆套装有圆柱滚子轴承和调心滚子轴承，一体安装在底座总成2传动侧，输入轴4内端头通过垫片组12调整好齿侧间隙后底座总成2轴向固定连接；

参照图4，图1中的两处B-B截面结构相同，在底座总成2的前端沿输入轴4两侧分别设有一套锁紧机构21，锁紧机构21中的凸轮式掣子24与转台3中设置的转台外圆凹槽25对应设置，实现两者的顶接或脱离，实现将转台在正、反两个转向的锁定。

实施例中，转台3的为1536.7mm(换算为60.5in)；外圈主补心8采用外径60.5in的主补心；中圈主补心7采用外径49.5in的主补心；内圈主补心6采用外径37.5in的主补心；衬套5的通孔最大直径为257.18mm(换算为10.125in)。

本发明的工作过程是，包括下列钻井工况：

1)下套管或隔水管时，承托井中套管柱或隔水管重量，承受轴向静载荷。转台3的最大通孔直径为1536.7mm(换算为60.5in)，通过外圈主补心8、中圈主补心7、内圈主补心6及衬套5的分层设计，能够缩小到257.18mm(换算为10.125in)，这样就能够根据钻井工况的需要，选择不同规格的补心来下入对应规格的套管及隔水管，并承托相应的管柱重量。

2)钻井与修井过程中，提供井中钻具转动所需的扭矩和转速。

钻具转动所需的扭矩和转速是通过输入轴4经锥齿轮副11、连接螺栓10、主轴承9、转台主体、扭矩销18、外圈主补心8、中圈主补心7、内圈主补心6依次传递给井下钻柱。

3)用井下动力钻具钻进时承受钻柱上的反扭矩。

用涡轮或螺杆钻具钻井时，将锁紧机构21中的左、右掣子24插入转台3中的转台外圆凹槽25中，就可将转台3锁定，见图4，承受井下钻柱反扭矩。

本发明的装置(ZP605转盘)，从传动方式、主轴承、锥齿轮副安装、固定，吊装及补心的分层方式等方面考虑，动力源选择范围大，即可采用液压马达或电机直驱，也可采用链条驱动来完成钻井作业，适用于海洋深水钻机用，解决了海洋深水钻机所需要的大通径、大载荷、大扭矩、高转速正交弧齿锥齿轮传动形式的转盘空缺问题，增强油气勘探开发钻机转盘的配套能力。