[实用新型]带有齿轮锁定装置的钻机顶驱旋转头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井顶部驱动钻井装置，特别涉及管子处理器的旋转头，是一种管子处理器的回转锁紧装置。 

背景技术

目前，顶部驱动钻井装置(简称“顶驱”)改变了传统的钻井作业方式，极大的提高了钻井作业效率和安全性，是目前高标准和高难度井作业的必备装备。管子处理器是顶驱的重要组成部分，用于钻具提取、辅助上卸扣等作业，而旋转头是管子处理器的重要组成部分，在某些工况下需要锁定旋转头。 

现有旋转头锁定的方式有销子配合销孔锁定旋转头和花键离合式锁紧旋转头两种结构。销子配合销孔锁紧旋转头结构的特点是：活塞杆作为插销，通过活塞杆的伸缩对应旋转大齿轮的销孔完成锁紧。该结构配有导向承载装置，避免油缸密封受到影响，同时，通过程序设计能方便的完成销孔对正作业过程，但其对顶驱轴向尺寸方向要求较高，增加了顶驱的轴向尺寸；离合式锁紧旋转头结构特点是：通过花键与大齿圈的啮合完成锁紧，但其花键与大齿轮找正困难，需要时间长，而且接触面积大，阻力大，对于旋转找正方法需要的旋转马达扭矩较大，而且花键锁紧后的回转力矩完全作用在油缸上面，因此油缸的工作寿命会受到一定影响。 

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种带有齿轮锁定装置的钻机顶驱旋转头，实现钻机顶驱大齿轮锁定，改变锁定受力分布。 

本实用新型采用的技术方案是：带有齿轮锁定装置的钻机顶驱旋转头，主要由减速箱、大齿轮、旋转头、主轴和锁紧油缸组成，在减速箱的下部连接有大齿轮，在大齿轮的下部连接有旋转头，在旋转头的下部中心有主轴，主轴能连接钻杆的顶端。其特征在于：锁紧油缸通过螺钉连接在减速箱的下面，并且锁紧油缸在大齿轮的一侧。锁紧油缸的活塞往复运动，能将大齿轮锁定。 

所述的锁紧油缸主要由壳体、活塞杆齿轮式锁销、导向对正环、螺帽、活塞和活塞缸组成，在圆柱形壳体的两侧有固定板，固定板上有螺钉孔，通过固定孔螺栓能将壳体固定在减速箱的下部。壳体有中心孔，在壳体中心孔内一端螺纹固定有一个活塞缸，在壳体中心孔内另一端有一个活塞杆齿轮式锁销；活塞杆齿轮式锁销的一端是齿轮锁销，活塞杆齿轮式锁销的另一端是活塞杆，在活塞杆齿轮式锁销的活塞杆端套有导向对正环，导向对正环的外壁有螺纹，导向对正环螺纹固定在活塞缸的内端部；在活塞杆齿轮式锁销的活塞杆端部通过螺帽固定有一个活塞；活塞将活塞缸分为两个密闭的腔体，即无杆腔和有杆腔。当向无杆腔内提供液压油后，液压油推动活塞和活塞杆齿轮式锁销在活塞缸内滑动，活塞杆齿轮式锁销的齿轮锁销端伸出，能与大齿轮实现啮合，将大齿轮锁定；当向有杆腔内提供液压油后，液压油推动活塞和活塞杆齿轮式锁销在活塞缸内滑动，活塞杆齿轮式锁销的齿轮锁销端退出，能使大齿轮解除锁定。 

为了确认活塞杆齿轮式锁销的齿轮锁销端是锁定或解锁状态，在壳体的壁上固定有接近开关。当活塞杆齿轮式锁销的齿轮锁销端处于锁定状态，齿轮锁销端与接近开关相对；当活塞杆齿轮式锁销的齿轮锁销端处于解锁状态，齿轮锁销端远离接近开关。 

所述的接近开关采用齐平式安装。 

简述带有齿轮锁定装置的钻机顶驱旋转头的锁定原理。参阅图1。锁 

紧油缸5通过螺钉连接到减速箱1底部。锁紧油缸5无杆腔注入高压液压油后推动活塞杆齿轮式锁销8前行，在导向对正环10扶正的作用下，活塞杆齿轮式锁销8的齿轮锁销端大齿轮2完成啮合，通过接近开关9确认啮合到位，完成锁定大齿轮2的动作。锁紧油缸5有杆腔注入高压液压油后，则活塞杆齿轮式锁销8缩回，松开大齿轮2。在锁紧过程中锁紧力矩通过导向对正环10传递到螺钉，最终作用到减速箱1上，避免锁紧油缸5受到径向力。延长了锁紧油缸5的使用寿命。 

本实用新型的有益效果：本实用新型带有齿轮锁定装置的钻机顶驱旋转头，采用齿轮式锁紧机构，横向推动活塞杆齿轮式锁销进行大齿轮锁定，能缩短顶驱整机的轴向尺寸，节约了空间。同时配有接近开关，能方便的检验到锁销是否完成锁紧，以确定锁紧后再进行下一动作。本实用新型具有结构简单，锁定准确快速，锁紧方便、工作寿命长、工作效率高、机构维修拆检容易、成本低，受力分布合理，安全稳定可靠等优点。 

附图说明

图1是本实用新型带有齿轮锁定装置的钻机顶驱旋转头外形结构示意图。 

图2是锁紧油缸5结构剖面示意图。 

图中，1.减速箱，2.大齿轮，3.旋转头，4.主轴，5.锁紧油缸，6.螺钉孔，7.壳体，8.活塞杆齿轮式锁销，9.接近开关，10.导向对正环，11.螺帽，12.活塞，13.活塞缸。 

具体实施方式