转轴驱动系统

本发明涉及一种转轴系统，这种转轴设置在开 采船上，或者设置在工作台或开采石油或天然气所 用的平台上的升降器或管件支架系统中。转轴驱动 系统由开采船上与旋转钻孔装置或类似装置连接的 固定部件构成，转轴中的一部分或多部分可回转地 安装在固定部件中。而且，所述转轴驱动系统连接 到开采船上。

这种为在海上开采石油而安装在开采船上的转 轴旋转系统是公知的。但是这只涉及小尺寸和重量 轻的设备，而且只有较低的运行压力。这种传统的 系统安装在带有一种单一驱动臂的转轴的较低部 分，并且可以控制固定部分和较低转轴旋转部分之 间的旋转运动。而且通过抗剪应力连接系统把运动 传递给转轴的其它部分。

这种系统在较低生产压力和较小的液体容积， 平静水面及中低深度情况下，工作状况很好。但是 在较高生产压力和大液体容积、汹涌的水面条件 下，这种常规系统有很多不便之处。在上述情况 下，转轴的重量会达到100-150吨，而且对于安 全运转的要求很高。对于这些重型转轴系统。传统 的转动系统不能与之相适应，因为驱动臂的尺寸和 抗剪压力连接装置会很大，这必然会影响旋转钻头 装置的其它机构。

本发明的一个目的在于提供一种海上石油开采 船使用的重型转轴转动系统。这样即使在汹涌海水 和较高生产压力情况下，这种使转轴在运转中产生 移动的危险基本上被消除。本发明还有一个目的在 于稳定直接地将船身的旋转运动(“左右摇摆”运 动)传递给转轴的各旋转部分，其自的在于降低转 轴部分和框架之间的刚性支承管件连接装置的负 载，同时又可以使相对于X、Y轴的相对运动仍 维持灵活性。进一步的目的在于提供一种在正常工 作中允许转轴作横向移动而不影响其旋转稳定性的 解决方案。

根据本发明设计出的技术方案的特征是；借助 于驱动机构将旋转部分或转轴的部分连接在框架结 构中，即：所述框架结构安装在刚性的高支承框架 上，而且所述高支承框架在旋转钻孔装置上延伸， 并且固定在开采船上。正如权利要求1所述。

本发明的优点和特征还在从属权利要求2 -7中进行了进一步说明。

下面将参照实施例和附图进一步描述本发明。

图1是做为船体一部分的带有高支承框架的旋 转钻孔装置和根据于本发明的框架结构的示意图。

图2是与转轴中各旋转部分的装配有关的框架 结构的装配原理图。

图3是安装了转轴的框架结构的透视图。

图4是高支承框架低边的框架结构的平面图。 (图7C-C之剖视)

图5是这种框架装置的最接近位置的一种门架 截面图。

图6是框架装置和门架之间的连接装置(铰接 装置和锁合装置)的局部放大图。(图5B-B之剖 视)

图7是转轴上升设备纵向局部示意图。

图8是具有在转轴旋转部分和框架结构之间的 外部连接装置的驱动机构示意图。(图2A-A之剖 视)

图1是一种安装在开采船的船身17上的旋转 钻孔装置3。采用提升设备12移动通常在旋转钻 孔装置底盘6上的转轴1，或者把附加转轴13放 置在底盘6上。

提升设备12使转轴沿着安装在高支承框架7 的下边的导轨10运动。这样，转轴提升设备12 能够在第一位置，即旋转钻孔装置3的中心，和第 二位置，即固定在旋转架外部的底盘2的转轴13 的支撑点之间移动。这种方法在申请人的挪威专利 申请号921102中有详细的描述和说明，这里不再 赘述。

高支承框架7具有三维尺寸，并且包含有坚实 固定在开采船的船身上的实际上水平的网格状框 架，并且跨过旋转钻孔装置3的整个直径。

这种高支承框架7和固定于框架7的框架结构 8构成了本发明的驱动装置。

框架结构8是垂直的，它具有坚实的强度和抗 扭转刚度。这样它能够在管件连接装置1和水平框 架7之间传递扭转力，而且不产生角位移。

图2表示在一个较大的比例中，框架结构8和 转轴(41′、42′……)的各个部分的位置。

图3更近一步地说明了在透视图中的框架结构 8。它有四个“墙”20，21，22，23和一个底34， 在它的上面的部分坚固连接框架7。它环绕着转轴 1并且一直延伸到在旋转钻孔装置3上的底盘6。

“墙”的其中三个墙是具有二维尺寸的格状结 构，包括弦杆41，42，43，44，水平杆51，52， 53等等和斜杆55，56等等。

底33包括带有能使转轴1安装在底盘6的中 心孔35中的框架34。在底33和转轴底盘6与转 轴1之间存在着间隙，这样驱动装置就能够相对于 转轴底盘自由转动。

图4中的第四个“墙”20包含平面框架的门架 20′，以及连接门架20′和框架8上的重要结构构件 的铰接装置和锁合装置。

图4是高支承框架7下边的框架8的局部剖面 图(图7中的C-C截面)。它表明带有导轨10的 升降设备滑道。籍助导轨10转轴提升设备12可 以到达转轴1的中心位置。这样，转辅就能够通过 门架20′进出框架8。

图5是用水平杆26，垂直杆27和斜杆28构 成的独立平面框架的门架20′的局部视图。

在运转中，当门架20′关门对，门架20′形成 框架8的一个侧面，并且门架20′能够摆动离开这 个侧面(图4和图7)，从而能够为转轴提升设备 12提供接近转辅1的通道。

用铰接装置25使门架20′悬挂在弦杆42中， 而锁合装置30与弦杆45相对设置。这样易于打 开门架，使得门架20′易于摆动离开这个侧面，从 而获得连贯的框架结构。

这种结构上的连贯性可以在门架20′的网格状 结构和框架8中的其它“墙”21，23中获得，因 为：

将铰接装置安装在与框架8中的水平杆50， 51，52，53，以及门架20′的水平杆26在同一水 平高度的位置；

就原理而论它们通常与普通的管件连接方式相 同，所以铰接装置和锁合装置是坚固稳定的；

管件81和83构成了铰接装置25和锁合装置 30的一部分。而且，就象一根管件固定在另一管 件上，将管件81和83直接连接在门架20的水平 杆26上。

图6中的铰接装置25包括可回转地安装在弦 杆80上的刚性管件部分81，所述管件81同时能 够起到象连接管件的加强元件一样的作用。

铰接装置25和锁合装置30沿轴向固定 在确定位置，因为管件部件部分81，84分别在管 件45，42上相互齐平。这样，铰接装置25和锁 合装置30具有足够的阻力去抵抗轴向力。

锁合装置30和铰接装置25的便利之处在 于；它们还起到装置构件的作用，并且它们以已知 的强度特征构成了标准的管件连接。

图7中的转轴提升设备12表明转轴1如何在 框架结构8中的底面框架34上移动。

图8表示驱动机械装置60，其中包括：

四个液压缸61、62、63和64，通过销轴40 将这些液压缸固定在转轴的外环41上，或者固定 在转轴上的各个外环上。在驱动框架8上的在这种 转轴包含有多个转轴部分。

连接液压缸61和64的液压管65构成一个系 统。

连接液压缸62和63的液压管66构成一个系 统。

充液阀门69、72分别固定在管线65和66 中。

蓄能器67、68分别连接于它们自己的液压系 统65、66上。

设计出的这种驱动系统可以把框架8的旋转运 动传递给转轴的外部环41。同时又允许转轴1相 对于框架结构8产生横向位移。

在框架结构8和转轴1之间随液压系统而产生 的运动将确切地叙述如下：

转轴沿着X轴方向的运动，将会使液压缸64 和62中的液压系统的工作液体分别压入管道系统 65和66，同时，液压系统的工作液体以相同量从 相反的方向分别吸进液压缸61和62，所以在这个 运动中不存在阻力。

相反，当船体转动时，如果驱动框架8上有扭 矩，就会产生阻力，因为从液压缸62和63的液 压系统的工作液体将会分别被压入管线系统66和 65去分别抵抗有液压缸63和61中的相同压力。

在第一情况下，如果运动沿X辅或Y轴方 向，这两对安装好的液压缸装置是同相的(即压力 对吸力)这样在运动中没有阻力。在第二种情况 下，如果运动是旋转的，这两对液压缸将是反相的 (即压力对压力)，在结构框架8和转轴之间也就 没有相对运动。

在这样的连接中，还应该说明的是本发明不受 被引用的实施例子的限制。因此，减震器弹簧装置 可以代替活塞/液压缸装置。然而，在转轴1旋转 时，在框架8和转轴1之间会产生一定量的角运 动。