[实用新型]顶部驱动装置的动力水龙头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻井设备的驱动装置，特别涉及一种钻井设备顶部驱动装置的动力水龙头。

背景技术

目前，在石油天然气钻井作业中，钻机的旋转动力越来越多地由设置于钻井架顶部的驱动装置(即顶驱)来提供。相对于传统的驱动形式，顶驱驱动具有安全隐患较少、作业者的劳动强度较低，以及可以节省定向钻井时间、便于维修等优点，因此其普及程度越来越高。

顶部驱动装置主要分为电动顶驱和液压顶驱。相对于电动顶驱，液压顶驱可以满足低速(主轴转速甚至可以为零)时的扭矩要求，并且可以提供较大的扭矩输出。此外，在部件的结构设计、钻井抗震、作业现场防火花等方面，液压顶驱也具有明显的优势。

动力水龙头是液压顶部驱动装置的关键组成部分，目前较常见的动力水龙头包括液压马达和由其驱动的减速器。在设备型号相同的条件下，单液压马达型和双液压马达型动力水龙头所提供的扭矩较小，因此其应用范围较窄，只能满足浅层钻井作业的要求以及较小规格钻杆的上扣、卸口需要。

众所周知，钻杆在正常钻进时所需要的扭矩，与进行上扣、卸扣等操作时所需要的扭矩存在较大的差异。进行上扣、卸扣等操作所需要提供的扭矩较大，但其所占用的工作时间却较少，因此为了保证在上扣、卸扣提供较大的扭矩，通常是另外设置一套间歇性工作的增扭装置，以便在卸扣是提供额外的扭矩。所述增扭装置通常包括专门设置的增扭马达、传动齿轮以及离合器。

请参考图1，图1为现有技术中动力水龙头减速器的结构示意图。

现有技术中动力水龙头减速器包括由液压马达驱动的两个高速级主动齿轮11(即减速器输入轴)，两者分别啮合并带动一高速级从动齿轮12。两低速级主动齿轮13分别与两高速级从动齿轮12固定连接并与之共轴。两低速级主动齿轮13同时啮合于一低速级从动齿轮14(即减速机输出轴)，后者为钻杆提供驱动力。

现有技术中动力水龙头减速器还包括由作为增扭装置的增扭马达驱动的增扭主动齿轮15，增扭主动齿轮15可以在离合装置(图中未示出)的作用下与低速级从动齿轮14相啮合或者相分离。

附图标记16表示所述减速器的箱体。

请参考图2及图3，图2为现有技术中动力水龙头液压马达的转速-扭距特性曲线；图3为现有技术中动力水龙头增扭马达的转速-扭距特性曲线。

图2中曲线171表示正常进行钻进操作时液压马达的转速-扭距特性曲线，在正常钻进时所述液压马达的工作转速位于一个恒功的范围内。曲线172表示在经过沙土层等比较松软的地层时液压马达的转速-扭距特性曲线，此时马达排量和扭矩降低、转速增加，从而实现在较低扭矩下的高速钻进。

图3中曲线18表示进行上扣、卸扣操作时增扭马达的转速-扭距特性曲线。钻杆上扣、卸扣时只需要很低的转速即可，但却要求提供较大的扭矩。由图3可见，所述增扭马达的特性曲线可以满足此时低速大扭矩的需求。

但是，在设置增扭马达的动力水龙头中，由于在正常钻进的工作时间内不需增加扭矩，此时增扭马达不需工作，因此需另外设置离合装置，使增扭马达与主传动系统相分离；当钻杆进行上扣、卸口操作时，所述离合装置再将所述增扭马达连接入主传动系统中。由于增扭操作的时间通常只占据整个工作时间的较小比例，所以整个增扭装置在很长的时间内是空置的，浪费了设备。同时，由于添加了增扭装置，在整个动力水龙头中增加了增扭传动主动齿轮、密封装置、离合器、增扭马达等结构，不但增加了其设计、加工制造、运行控制等环节的复杂度，同时也显著增加了设备的成本。

因此，如何简化动力水龙头的结构、节省生产制造成本，并且降低其设计、加工制造、运行控制等环节的复杂度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、生产制造成本较低，并且设计、加工制造、运行控制等环节的复杂度较低的动力水龙头。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种动力水龙头，用于钻井设备的顶部驱动装置，包括马达和减速器，所述减速器的输入齿轮轴由所述马达驱动，所述减速器的输出齿轮轴驱动所述钻井设备的钻杆，所述马达为径向柱塞液压马达。

优选地，所述径向柱塞液压马达的数目为2台。

优选地，所述动力水龙头取消了增扭装置。

优选地，所述减速器采用两组二级传动。

优选地，所述减速器传动比的范围为5.0至8.0。

优选地，所述减速器传动比的范围为6.9至7.0。