超导电机直驱驱动的顶驱装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种超导电机直驱驱动的顶驱装置，包括定子组、转子组、冲管、旋转头、液压泵站、管子处理段、防喷器和保护接头，定子组的上方设有壳体，壳体内安装有制冷机和液压泵站，定子组与壳体的连接处设有盘刹，定子组内设有空心轴，转子组与空心轴连接，空心轴内设有泥浆通道和冷却回路，空心轴的上端与冲管连接，冲管与鹅颈管连接，空心轴的下端与防喷器连接，防喷器与管子处理段连接，管子处理段与保护接头连接，壳体的下部设有旋转头，旋转头上连接有旋转体，旋转体与管子处理系统连接。本实用新型结构简单，防止易损件外露，提高可靠性，传动链短，效率高，能提高传动效率，结构紧凑，大大减小了体积和重量。
【专利说明】超导电机直驱驱动的顶驱装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种顶驱装置，具体涉及一种超导电机直驱驱动的顶驱装置。
【背景技术】
[0002]目前，顶驱装置是钻井作业很重要的装备，常规顶驱一般采用普通马达(或液压马达)加齿轮减速箱，再由齿轮减速箱驱动主轴进行旋转钻井作业。此种结构带来的问题是硬性传动，不利于缓解钻进或其它复杂井下作业时受到的瞬间反作用力，硬性传动部件容易损坏。增加了减速箱后造成顶驱装置的体积大，重量大，加工复杂。增加了减速箱使动力传递链长，造成机械效率下降。减速箱采用强制润滑系统，易产生漏油现象。常规普通电动马达直驱顶驱，尽管缓解了上述问题，却因自身存在功率容积小。在顶驱安装许可体积下，电动马达的体积限制了功率，从而导致动力不足的缺陷。普通电动马达直驱顶驱为提高马达功率。增大功率自身体积增大同时增大了散热量，因此为之冷却的装置体积也大，使自身体积没有有效减小。现有普通马达直驱顶驱在使用中存在扭矩不足问题。传统顶驱的冷却系统和液压系统均暴露在外，由于钻井作业条件十分恶劣，部件暴露在外不仅容易造成损坏，也增加了能耗。
【发明内容】
[0003]本实用新 型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，防止易损件外露，提高可靠性，传动链短，效率高，能提高传动效率，结构紧凑，大大减小了体积和重量的超导电机直驱驱动的顶驱装置。
[0004]其技术方案是:超导电机直驱驱动的顶驱装置，包括定子组、转子组、冲管、旋转头、液压泵站、管子处理段、防喷器和与钻具连接的保护接头，所述定子组的上方设有与定子组一体式设计的壳体，所述壳体内安装有制冷机和液压泵站，所述定子组位于壳体的中部，所述定子组与壳体的连接处设有盘刹，所述定子组的内侧设有空心轴，所述转子组与空心轴连接，所述空心轴内设有居中的泥浆通道和与制冷机连接的冷却回路，所述空心轴的上端通过上轴承伸出壳体与冲管连接，所述冲管与鹅颈管连接，所述空心轴的下端通过下轴承伸出壳体与防喷器连接，所述防喷器与外部具有管子处理系统的管子处理段连接，所述管子处理段与保护接头连接，所述壳体的下部设有旋转头，所述旋转头上连接有旋转体，所述旋转体与管子处理系统连接。
[0005]所述定子组和转子组分别为超导定子组和超导转子组。
[0006]所述壳体上设有提环座，所述提环座上连接有提环。
[0007]所述转子组与空心轴为一体式结构。
[0008]本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点:结构简单，防止易损件外露，提高可靠性，传动链短，效率高，能提高传动效率，结构紧凑，大大减小了体积和重量。
【专利附图】
【附图说明】[0009]图1是本实用新型一种实施例的结构示意图；
[0010]图2是图1的左视图。
【具体实施方式】
[0011]参照图1和图2，超导电机直驱驱动的顶驱装置，包括定子组3、转子组4、冲管9、旋转头11、液压泵站2、管子处理段14、防喷器13和与钻具连接的保护接头15，所述定子组3的上方设有与定子组3 —体式设计的壳体16，所述壳体16内安装有制冷机I和液压泵站
2。定子组3和转子组4分别为超导定子组和超导转子组。
[0012]壳体16内安装制冷机I和液压泵站2，壳体16上有提环座18，提环座18与提环17连接。壳体16的中部内有超导定子组3，超导定子组3与壳体16为一体式设计，采用一体式壳体16能防止易损件外露，提高可靠性。超导定子组3与壳体融合部分有盘刹19、上轴承和下轴承。超导定子组3内侧是空心轴5、超导转子组4。所述的超导转子组4与空心轴5为一体式设计。空心轴5为多通道，其中央通道为泥浆通道7，其余为冷却回路6。冷却回路6与制冷机I连接，冷却回路6依次为空心轴5、超导转子组4、超导定子组3提供冷却。液压泵站2为系统提供了液压动力。
[0013]空心轴5上端通过上轴承伸出壳体，伸出部分与冲管9连接，冲管9与鹅颈管10连接，鹅颈管10连接水龙带。空心轴5下端通过下轴承伸出壳体，伸出部分与防喷器13连接，防喷器13与管子处理段14连接，管子处理段14与保护接头15连接，保护接头15连接钻具。防喷器13和管子处理段14外部有管子处理系统12。壳体16的下部有旋转头11，旋转头11与旋转体20连接，旋转体20与管子处理系统12连接。
[0014]使用时，超导定子组3通过外部电源供电，超导定子组3获得供电后产生电磁力，电磁力驱动超导转子组4转动，超导转子组4与空心轴5 —体式设计，超导电子组4带动空心轴5转动，由于冲管9有旋转密封装置，空心轴5旋转时冲管9不旋转。空心轴5旋转，带动钻具旋转，达到了传递转矩的目的，通过管子处理系统12实现钻杆的相关处理，泥浆通过水龙带进入鹅颈管10依次进入钻具，达到泥浆通过顶驱的目的。
[0015]采用超导电机直驱的顶驱装置，省去减速箱，及因减速箱造成的弊端；在普通电动马达基础上采用超导材料，成倍提高了效率，同时大大减小了体积和重量。由于体积重量减少，为一体式设计提供了基础，一体式设计其结构简单，更便于加工。
[0016]采用高温超导磁体的大容量高温超导电机，具有转矩密度高和单机极限容量大等显著优势，其体积与重量据测算分别为常规电机的1/2和1/3，具有重量轻、体积小、效率高、噪音小、易维护、操作灵活、单机极限容量大等优点。
[0017]本实用新型结构简单，防止易损件外露，提高可靠性，传动链短，效率高，能提高传动效率，结构紧凑，大大减小了体积和重量。
【权利要求】
1.超导电机直驱驱动的顶驱装置，包括定子组、转子组、冲管、旋转头、液压泵站、管子处理段、防喷器和与钻具连接的保护接头，其特征在于:所述定子组的上方设有与定子组一体式设计的壳体，所述壳体内安装有制冷机和液压泵站，所述定子组位于壳体的中部，所述定子组与壳体的连接处设有盘刹，所述定子组的内侧设有空心轴，所述转子组与空心轴连接，所述空心轴内设有居中的泥浆通道和与制冷机连接的冷却回路，所述空心轴的上端通过上轴承伸出壳体与冲管连接，所述冲管与鹅颈管连接，所述空心轴的下端通过下轴承伸出壳体与防喷器连接，所述防喷器与外部具有管子处理系统的管子处理段连接，所述管子处理段与保护接头连接，所述壳体的下部设有旋转头，所述旋转头上连接有旋转体，所述旋转体与管子处理系统连接。
2.根据权利要求1所述的超导电机直驱驱动的顶驱装置，其特征在于:所述定子组和转子组分别为超导定子组和超导转子组。
3.根据权利要求1所述的超导电机直驱驱动的顶驱装置，其特征在于:所述壳体上设有提环座，所述提环座上连接有提环。
4.根据权利要求1所述的超导电机直驱驱动的顶驱装置，其特征在于:所述转子组与空心轴为一体式结构。
【文档编号】E21B3/02GK203769644SQ201420144062
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】王克峰, 黄善贵, 李庆云, 王晓伟, 刘炳胜 申请人:胜利油田石科工程技术有限公司