Приводная система и устройство для подъема
Группа изобретений относится к подъемным механизмам. Установка для применения в качестве буровой лебедки содержит двигатель, второй двигатель, планетарную трансмиссию, соединенную с двигателями, и катушку, соединенную с трансмиссией и имеющую внутренний объем для размещения двигателей и трансмиссии. Двигатели расположены полностью внутри катушки. Один из двигателей регулируется по скорости, а другой - по вращающему моменту. Удельная мощность двигателя на единицу веса составляет более 0,182 лошадиной силы на фунт. В другом варианте интенсивность вращающего момента двигателя составляет более 2000 килофунтов при величине указанного объема менее чем приблизительно 30 кубических метров. В еще одном варианте установка содержит рекуперативную тормозную систему, соединенную с двигателем, и вращаемую катушку, соединенную с трансмиссией. Рекуперативная тормозная система принимает электрическую энергию от двигателя в ответ на вращение катушки, при этом тормозная система аккумулирует энергию в энергоаккумулирующей системе. Достигается повышение надежности установки. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Варианты выполнения данного изобретения могут относиться к установке или устройству с электрическим приводом. Указанная установка или устройство может использоваться для подъема объектов или приложения иным способом усилия натяжения к канату, прикрепленному к катушке.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Для подъема грузов могут использоваться подъемники. Подъемники могут использоваться в таких устройствах, как лебедка для работы с якорем, барабан для управления перемещением подъемного крана, кабелеукладчик. Подъемником другого типа, который может использоваться в нефтегазовой промышленности, является буровая лебедка. Скважинная буровая лебедка представляет собой устройство, используемое на буровой платформе или буровой вышке для поднятия оборудования над скважиной и/или из скважины, опускания его в скважину и/или удерживания в ней. К кронблоку в верхней части буровой платформы или буровой вышки может быть присоединен талевый блок. Управление талевым блоком осуществляет подъемный канат или трос, причем неподвижный конец талевого каната прикреплен к полу буровой платформы или к земле, а другой его конец надлежащим образом прикреплен к буровой лебедке с образованием ходового конца.
[0003] Буровая лебедка может содержать выполненный с возможностью вращения цилиндрический барабан или катушку, на которую канат или трос может быть намотан (или с которой он может быть размотан) с помощью силового устройства, содержащего двигатель. Сухой тормоз может прикладывать усилие, противодействующее моменту вращения двигателя. Двигатель, или в некоторых случаях двигатели, механически соединен с барабаном при помощи коробки передач или трансмиссии с использованием одного или более ремней, цепей или зубчатых устройств. Двигатель (двигатели) и коробка передач прикреплены к неподвижной конструкции, смежной с барабаном. Вследствие относительно высокой требуемой мощности каждый из двигателей механически соединен с агрегатной коробкой передач, при этом коробка передач сообщает вращающий момент барабану. Общеизвестные способы передачи механической энергии предполагают использование ремней и цепей, а также зубчатой передачи промежуточного вала и трансмиссии.
[0004] Каждый из компонентов, входящих в состав буровой лебедки (двигатель, коробка передач и катушка), изготавливается независимо и устанавливается в буровую лебедку. Введение нового технологического компонента, такого как новый двигатель или тормоз, позволяет сборщику усовершенствовать устройство буровой лебедки. Однако такое нововведение направлено на усовершенствование компонента, при этом усовершенствование на уровне системы может быть проблематичным.
[0005] В других отраслях промышленности используют тяговый канат, тросы и цепи, отличные от используемых в нефтегазовой отрасли. Таким образом, существует необходимость в создании установки или устройства для подъема или другой обработки тягового каната, которая конструктивно и/или функционально отличается от доступных в настоящее время установок.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] В первом варианте выполнения предложена установка, которая содержит двигатель, планетарную трансмиссию, соединенную с двигателем, и катушку, соединенную с указанной трансмиссией, и имеет внутренний объем для размещения двигателя и трансмиссии, причем двигатель и трансмиссия расположены или выполнены с возможностью расположения только частично внутри катушки и частично за пределами катушки.
[0007] Варианты выполнения изобретения могут содержать электромеханический приводной модуль, который может использоваться в качестве компонента подъемника, лебедки или буровой лебедки. Указанный модуль содержит двигатель, трансмиссию, соединенную с двигателем, и катушку, соединенную с указанной трансмиссией, так что полученный электромеханический приводной модуль удовлетворяет по меньшей мере одному из следующих критериев: электромеханический приводной модуль вращается и/или действует относительно самого себя и требует крепления только к одной закрепленной и/или неподвижной опоре, указанный модуль создает единый реакционный момент во время использования или указанная трансмиссия полностью поддерживает катушку без промежуточных соединений, способных передавать механическую энергию.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Фиг.1 изображает принципиальную схему установки, которая содержит один или более вариантов выполнения изобретения.
[0009] Фиг.2 изображает принципиальную схему установки, которая содержит один или более вариантов выполнения изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Один вариант выполнения изобретения относится к катушке с приводом, которая может сматывать и разматывать трос, наматываемый на катушку при его подъеме. Варианты выполнения изобретения относятся к установке или устройству с электрическим приводом. Варианты выполнения изобретения могут относиться к способу изготовления или применения указанной установки или устройства.
[0011] Применяемый в данном изобретении двигатель представляет собой электродвигатель, в котором электроэнергия используется для создания механической работы путем вращения. Указанный двигатель может использоваться в качестве генератора или динамо-машины в случае, когда на входе путем вращения создается механическая работа, а на выходе образуется электроэнергия. Трансмиссия представляет собой устройство, которое может передавать механическое усилие от одного компонента к другому компоненту и приводить к тому, что скорости вращения на выходе отличаются от скорости вращения на входе. Одним из видов трансмиссии является коробка передач. Катушка, иногда называемая барабаном, представляет собой по существу цилиндрическую конструкцию, на которую может быть намотан трос. Указанный трос может быть кабелем (механическим/натяжным, оптическим или электрическим), проводом, шнуром, цепью или нитью. Буровая лебедка содержит механизмы бурения нефтяной скважины, которые используются для приложения подъемного и приводного усилия к буровому двигателю и могут быть выполнены с возможностью подъема веса бурильных сегментов и бурового двигателя, приводящего в действие указанные сегменты.
[0012] В соответствии с одним вариантом выполнения предложена установка, которая содержит двигатель, планетарную трансмиссию, соединенную с двигателем, и катушку, соединенную с указанной трансмиссией. С двигателем может взаимодействовать дополнительный контроллер, который приводит двигатель в действие. Двигатель может представлять собой электродвигатель, выбранный на основании таких критериев, как доступные виды электричества, эксплуатационные требования, требуемые уровни эффективности, способ охлаждения, охлаждающая среда и т.п. На основании оценки параметров, зависящих от конкретного применения, подходящим двигателем может быть двигатель переменного тока (АС) или двигатель постоянного тока (DC). Могут быть выбраны соответствующие коммерчески доступные двигатели таких поставщиков, как General Electric Company (Фэйрфилд, Коннектикут). В случае двигателя переменного тока примерами подходящих двигателей могут быть модели GDY106 и GDY108. В случае двигателя постоянного тока примерами подходящих двигателей могут быть модели GEB23 или GEB25.
[0013] На выбор двигателя могут оказывать влияние его технические характеристики. Номинальная мощность подходящих двигателей может составлять более 1000 лошадиных сил (л.с.) (746 кВт), 1500 л.с.(1119 кВт), 3000 л.с.(2238 кВт) или 6000 л.с.(4476 кВт). Двигатель может быть расположен или выполнен с возможностью расположения по меньшей мере частично внутри катушки. Соответственно, для такого варианта выполнения объем, ограниченный внутренней поверхностью катушки, является ограничивающим фактором при выборе двигателя. В некоторых случаях чем выше номинальная мощность двигателя, тем больше указанный двигатель. В случае когда размер барабана ограничен параметрами, зависящими от конкретного применения, а размер двигателя ограничен размером барабана, выбор двигателя и его конфигурации должен осуществляться с учетом сбалансированных требований по мощности и размеру барабана. В одном варианте выполнения двигатель расположен или выполнен с возможностью расположения полностью внутри катушки. Корме того, внутри катушки вместе с двигателем также может быть частично или полностью расположена трансмиссия.
[0014] На основании таких факторов, как эффективность, экономичность, производительность, надежность и пропускная способность холостого колеса, в качестве двигателя может быть выбран двигатель с постоянным магнитом. В другом варианте выполнения двигатель не является двигателем с постоянным магнитом. К другим подходящим двигателям могут относиться асинхронный двигатель/двигатель переменного тока или коммутируемый реактивный электродвигатель.
[0015] Во время эксплуатации иногда может возникать необходимость в терморегулировании указанной установки. В термическом взаимодействии с двигателем и передачей может находиться дополнительная система охлаждения. Указанный двигатель может быть заключен в охлаждающий вентилятор и соединен с ним. Система терморегулирования или охлаждения может содержать систему водовоздушного охлаждения. Двигатель может представлять собой двигатель с водяным охлаждением. Двигатель может быть соединен с каплезащищенной системой охлаждения двигателя. Двигатель может быть соединен с нагнетательной вентиляционной системой.
[0016] Подходящий двигатель может иметь мощность на единицу веса, превышающую 0,182 лошадиные силы на фунт (л.с./фунт) (299 Вт/кг). В одном варианте выполнения мощность на единицу веса может находиться в диапазоне от приблизительно 0,18 л.с./фунт (296 Вт/кг) до приблизительно 0,19 л.с./фунт (312 Вт/кг).
[0017] Что касается трансмиссии, то подходящая трансмиссия может содержать коробку передач. Шестерни трансмиссии могут иметь нагрузочные углы, симметричные относительно друг друга. Планетарная трансмиссия может содержать центральную шестерню, соединенную с общим валом. В одном варианте выполнения два или более элементов из группы, в которую входят двигатель, центральная шестерня и катушка, лежат на одной прямой с указанным валом. Трансмиссия может содержать кольцевую шестерню. Трансмиссия может быть непосредственно соединена с двигателем без дополнительных промежуточных механических соединений или сочленений. Механические соединения или сочленения могут быть местами износа или поломки и могут требовать периодического контроля и/или смазки. Соответственно, сокращение или устранение механических соединений или сочленений может положительно влиять на срок службы и производительность. Трансмиссия может быть непосредственно соединена с барабаном без промежуточных механических соединений и сочленений.
[0018] Подходящие трансмиссии могут иметь интенсивность крутящего момента или плотность мощности более 4,5 миллионов ньютонометров на метр кубический, или 100 л.с. на литр. Трансмиссия может быть расположена или выполнена с возможностью расположения по меньшей мере частично внутри катушки либо может быть расположена или выполнена с возможностью расположения полностью внутри катушки. В одном варианте выполнения в указанной установке полностью отсутствуют коробки передач промежуточного вала.
[0019] К внутренней поверхности катушки могут быть прикреплены один или более из следующих элементов: зубчатое колесо, сателлит планетарной передачи или кольцевые подшипники. В качестве дополнения или альтернативы катушка может содержать внутреннюю косозубую шестерню. Катушка может удерживать отрезок троса, намотанный вокруг ее внешней поверхности. Во время работы установки катушка может вращаться и таким образом разматывать или сматывать отрезок троса в результате своего вращения вокруг оси.
[0020] Размеры катушки могут быть выбраны на основании параметров, зависящих от конкретного применения. К таким параметрам относятся тип троса, предполагаемое конечное назначение, необходимая длина троса и доступная площадь, пространство, объем или опорная поверхность, на которой должна быть установлена указанная установка. Подходящая катушка может иметь диаметр от приблизительно 60 сантиметров до приблизительно 140 сантиметров. Подходящий объем катушки может составлять от приблизительно 60 литров до приблизительно 300 литров.
[0021] Если некоторые или все компоненты установки (отличные от катушки) установлены внутри катушки, то установка в целом может иметь габариты по ширине и длине в диапазоне от приблизительно 3 на 4,5 метра до приблизительно 4 на 9,5 метров. Выбор материалов и компонентов, естественно, должен также удовлетворять требованиям конечного применения.
[0022] В одном варианте выполнения с двигателем или передачей может быть функционально соединен общий вал. Подходящий вал может быть выполнен в виде монолитного единого элемента. Однако другие подходящие валы могут содержать два или более сегментов. Если вал содержит сегменты, они могут быть прикреплены друг к другу при помощи шпонки, фрикционного соединения, обжимного соединения, конуса и втулки, шплинта, универсального шарнира или горячей посадки. Выбор соединителя может быть основан на параметрах, зависящих от конкретного применения, поскольку указанные соединительные механизмы не являются легко заменяемыми.
[0023] Дополнительно с трансмиссией может быть соединен второй двигатель. Как вариант, второй двигатель может быть соединен с катушкой при помощи второй трансмиссии. Подходящий второй двигатель может представлять собой двигатель вышеописанных типов. Однако второй двигатель необязательно должен быть таким же, как первый или другой двигатель. В дополнение к упомянутому первому двигателю, второй двигатель может быть расположен или выполнен с возможностью расположения по меньшей мере частично или полностью внутри катушки.
[0024] При наличии в установке двух или более двигателей один и другой двигатель могут приводиться в действие таким образом, что один из двигателей регулируется по скорости, а другой - по вращающему моменту. Контроллер может реагировать на датчики и отклики от двигателей, а система управления может представлять собой систему управления с обратной связью.
[0025] К катушке может быть присоединена тормозная система. Если к трансмиссии присоединен общий вал, то он может быть соединен с тормозной системой. К подходящим тормозным системам относится система сухого тормоза, представляющая собой дисковую тормозную систему, и система жидкостного тормоза, представляющая собой гидравлическую тормозную систему.
[0026] В функциональном взаимодействии с трансмиссией может находиться система смазки. Смазка представляет собой процесс, применяемый для уменьшения износа одной или обеих поверхностей, которые находятся в непосредственной близости друг от друга и перемещаются относительно друг друга, путем размещения вещества, называемого смазочным материалом, между указанными поверхностями для принятия или для содействия принятию нагрузки (созданного давления) между указанными противолежащими поверхностями. Размещенная пленка из смазочного материала может быть твердым веществом (например графитом, MoS2), жидкостью (маслом) или жидкостно-жидкостной дисперсией (жиром). В одном варианте выполнения трансмиссия вращает катушку во время эксплуатации, и вращение катушки приводит к течению смазочного материала и его взаимодействию с трансмиссией. При этом корпусом системы смазки является корпус трансмиссии.
[0027] Дополнительно вместе с установкой выполнена сенсорная система. Указанная сенсорная система определяет один или более из следующих параметров: температура, вращающий момент, давление, скорость, положение, смазываемость/качество смазки, содержание металла в смазочном материале, профиль электромагнитных помех (ЭМП), вибрация, влагосодержание или давление. Сенсорная система передает определенный параметр или указывающую на него информацию к контроллеру или управляющему блоку. Управляющий блок может быть расположен вблизи предложенной установки. Однако в одном варианте выполнения управляющий блок удален от установки. В случае когда управляющий блок находится на удалении, определенный параметр или относящаяся к нему информация может быть передан к центру обработки данных, после чего на основании определенной информации о параметре осуществляется диагностический и/или прогностический анализ. В случае если определенный параметр находится в пределах или за пределами заданного диапазона значений, может быть осуществлено контролируемое корректирующее действие.
[0028] К двигателю может быть присоединена рекуперативная тормозная система. Указанная система может принимать электрическую энергию, производимую двигателем при приложении к нему механического усилия. Рекуперативная тормозная система может аккумулировать произведенную энергию в энергоаккумулирующей системе. Производимая энергия может представлять собой электрическую энергию, а энергоаккумулирующая система может подавать добавочную мощность в дополнение к мощности, подаваемой генератором, так что выходная мощность генератора меньше пикового расхода мощности нагрузки установки, но при этом общая мощность по меньшей мере равна пиковому расходу мощности нагрузки установки. В дополнительных или альтернативных вариантах выполнения механическая энергия может аккумулироваться в виде сжатого газа, гидравлического давления, махового эффекта при вращении и т.п.
[0029] Контроллер, описанный выше, находится в функциональном взаимодействии с двигателем. В одном варианте выполнения указанный контроллер может регулировать вращающий момент, передаваемый двигателем к трансмиссии. Контроллер может управлять двигателем и вторым двигателем (в случае его наличия), который соединен с трансмиссией, при этом один из двигателей может регулироваться по скорости, а другой двигатель - по вращающему моменту.
[0030] В одном варианте выполнения катушка установки может иметь нагрузочную способность более 3000 лошадиных сил (2238 кВт), при этом установка выполнена с возможностью установки на салазки, причем установка, установленная на салазках, вместе с указанными салазками имеет опорную поверхность менее 15 квадратных метров. Общий вес указанной установки может составлять менее 25000 кг. Установка может быть выполнена с возможностью доставки путем стандартной транспортировки без необходимости полного демонтажа и отдельной доставки компонентов установки.
[0031] Для решения проблем терморегулирования может быть выполнена система охлаждения, установленная в термическом взаимодействии с двигателем. Рекуперативная система энергоснабжения может использовать динамическое торможение для подачи электричества к электрическому вентилятору (или аналогичному устройству), который является компонентом системы охлаждения. То есть контроллер может выборочно подавать энергию к системе охлаждения от системы бесперебойного электроснабжения (такой как дизель-электрогенератор), от динамического торможения или от энергоаккумулирующей системы. Соответствующие сенсоры, датчики и т.п. могут передавать контроллеру информацию, которая используется для выбора источника питания, определения момента выбора и так далее.
[0032] В одном варианте выполнения планетарная трансмиссия содержит двухступенчатую планетарную передачу. Указанная передача может обеспечивать различные передаточные числа в зависимости от того, какая шестерня выбрана в качестве входного звена, какая шестерня используется в качестве выходного звена и какая шестерня удерживается неподвижной. Например, если входным звеном является центральная шестерня, кольцевая шестерня удерживается неподвижной, а выходной вал соединен с водилом планетарной передачи, то имеет место первое передаточное число. В этом случае водило планетарной передачи и сателлиты вращаются вокруг центральной шестерни, так что вместо, например, шести оборотов, которые должна совершить центральная шестерня для обеспечения одного оборота водила, ей необходимо выполнить семь оборотов. Это связано с тем, что водило планетарного механизма поворачивается вокруг центральной шестерни один раз в том же направлении, в котором поворачивается центральная шестерня, вычитая один поворот указанной шестерни. Таким образом, в настоящем примере имеет место передаточное соотношение 7:1.
[0033] В другом рабочем режиме неподвижной может удерживаться центральная шестерня, функцию выходного звена может выполнять водило планетарной передачи, а функцию входного звена может выполнять кольцевая шестерня (или «кольцевое зубчатое колесо»). В этом случае достигается значительно меньшее передаточное число. Для удерживания различных частей зубчатой передачи неподвижными, а также для смены входных и выходных звеньев могут использоваться муфты и тормозные ленты. При этом контроллер может выборочно применять различные рабочие режимы в ответ на внешнее указание или управляющее воздействие либо в соответствии с заданными алгоритмами.
[0034] Согласно различным аспектам предложенная установка подходит для применения в качестве буровой лебедки, подъемного крана, якорного подъемного механизма, лебедки для работы с якорем или кабелеукладчика. Согласно другому аспекту варианты выполнения могут иметь вертикальную конфигурацию для обеспечения возможности работы с замкнутой кабельной петлей, например, с помощью блока/шкива. Такие варианты выполнения могут эффективно использоваться, например, в лыжном подъемнике, трамвае, приводе полувагона и т.п.
[0035] В одном варианте выполнения установка содержит катушку, которая имеет внутреннюю поверхность, ограничивающую объем, двигатель, расположенный в указанном объеме катушки, и трансмиссию, расположенную в указанном объеме катушки, при этом двигатель выполнен с возможностью передачи механической мощности к коробке передач, так что трансмиссия может вызывать вращение катушки вокруг своей оси. Двигатель может быть коаксиален катушке. Трансмиссия также может быть коаксиальна катушке. Как двигатель, так и трансмиссия могут быть одновременно коаксиальны и/или коллинеарны катушке. Интенсивность крутящего момента (крутящий момент на объем) в некоторых вариантах выполнения может превышать 2000 килофунтов (908 тонн) при величине указанного объема менее чем приблизительно 30 кубических метров.
[0036] В различных других вариантах выполнения устройство может содержать катушку, выполненную с возможностью вращения вокруг образованной ей оси, общий вал, расположенный на указанной оси, и двигатель, непосредственно соединенный с общим валом и коаксиальный указанному валу и катушке. Дополнительно устройство может содержать двигатель, трансмиссию, соединенную с указанным двигателем, тормоз, соединенный с указанной трансмиссией, и вращаемую катушку, соединенную с трансмиссией и выполненную с возможностью вращения вследствие этого соединения. В указанной установке полностью отсутствуют промежуточные или гибкие соединения или универсальные шарниры, расположенные между одним или более из следующих элементов: двигателем, трансмиссией, тормозом и катушкой. Кроме того, устройство может содержать двигатель, трансмиссию, соединенную с указанным двигателем, и катушку, которая соединена с трансмиссией, образует ось и выполнена с возможностью вращения вокруг указанной оси, причем двигатель и трансмиссия выполнены с возможностью вращения вокруг указанной оси в сочетании с вращением вокруг этой оси указанной катушки. Устройство также может содержать катушку и коробку передач, соединенную с катушкой и выполненную с возможностью вращения катушки. Коробка передач может содержать три или более шестерни, которые образуют нагрузочные углы, по существу симметричные относительно друг друга и приблизительно перпендикулярные оси катушки.
[0037] Электромеханический приводной модуль может использоваться в качестве компонента подъемного механизма, лебедки или буровой лебедки. Приводной модуль может содержать двигатель, трансмиссию, соединенную с двигателем, и катушку, соединенную с трансмиссией, так что полученный электромеханический приводной модуль удовлетворяет одному или более из следующих критериев: электромеханический приводной модуль вращается и/или действует относительно самого себя и требует крепления только к одной закрепленной и/или неподвижной опоре, указанный модуль создает единый реакционный момент во время использования или указанная трансмиссия полностью поддерживает катушку без промежуточных соединений, способных передавать механическую энергию.
[0038] В соответствии с фиг.1 устройство 100 содержит двигатель 110, трансмиссию 120, катушку 130 и общий вал 140. Катушка образует ось 150, а номер 160 позиции обозначает симметричные нагрузочные углы шестерен. К части общего вала 140 присоединена тормозная система 170.
[0039] Установка 200, содержащая вариант выполнения изобретения, показана на фиг.2. Указанная установка содержит двигатель 210 с внутренним постоянным магнитом (ВПМ), двухступенчатую планетарную коробку передач 220, барабан 230 и сегментируемый общий вал 240. Барабан образует ось 250, а номер 260 позиции обозначает нагрузочные углы шестерен, перпендикулярные оси барабана. К общему валу присоединены тормозная система 270 и второй двигатель 280, Двигатель с ВПМ и второй двигатель полностью расположены в объеме, ограниченном внутренней поверхностью барабана. При эксплуатации контроллер (не показан) передает двигателю сигнал на активацию и преобразование электрической энергии в механическую энергию, которая передается через планетарную коробку передач к кольцевой шестерне (не показана) и через нее к барабану. Механическая энергия прикладывает вращающий момент с обеспечением вращения барабана вокруг его оси. В зависимости от состояния установки при эксплуатации вращение барабана может обеспечивать сматывание или разматывание троса (не показан), намотанного на внешнюю поверхность барабана. Опорные конструкции (не показаны) могут поддерживать двигатели и могут присоединять или прикреплять установку к салазкам или раме.
[0040] Кроме того, как показано на фиг.2, к двигателю электрически присоединена энергоаккумулирующая система 290. Указанная система может принимать электрическую энергию от двигателя, когда он используется для динамического торможения вращения барабана. Энергоаккумулирующая система снижает необходимость в наборе резисторов, используемых для рассеивания электричества, выработанного при динамическом торможении. Указанная система может аккумулировать электричество и возвращать его обратно к двигателю для дополнения другого источника электричества с обеспечением, таким образом, ускорения (или запуска в целом) двигателя. На чертеже показаны связанные с установкой система 292 управления и система 294 охлаждения. Каждая из указанных систем реализует функцию в соответствии с данным описанием.
[0041] Несмотря на то что варианты выполнения описаны в данном документе применительно к приводной установке и устройству для подъема, указанные варианты выполнения приведены для иллюстрации или пояснения и не ограничивают изобретение. В более общем смысле, варианты выполнения изобретения относятся к установке или устройству, предназначенному, например, для перемещения катушки, цилиндра или другого тела.
[0042] В описании и формуле изобретения сделана ссылка на термины, которые имеют следующие значения. Формы единственного числа охватывают формы множественного числа, если в контексте четко не указано иное. Используемые в описании и формуле изобретения выражения, означающие примерное соответствие, могут использоваться для определения любого количественного признака, который может допустимо изменяться без изменения при этом базовой функции, с которой он связан. Соответственно, значение, определенное таким термином, как «приблизительно», не ограничено указанным точным значением. В некоторых случаях выражения, означающие примерное соответствие, могут относиться к точности инструмента для измерения значения. Аналогичным образом, слово «свободный» может использоваться в сочетании с другим термином и может обозначать несущественное число или бесконечно малое количество и при этом остается независимым от определяемого термина.
[0043] Используемые в данном документе выражения «может» и «может быть» обозначают вероятность некоторого события при определенных условиях, наличие определенного объекта, характеристики или функции и/или уточняют другой глагол путем выражения одной или более возможностей, способностей или вероятностей, относящихся к уточняемому глаголу. Соответственно, использование выражений «может» и «может быть» означает, что определяемый термин, очевидно, соответствует указанной способности, функции или применению, является способным к ней или подходящим для нее, при этом учитывается, что при некоторых условиях определяемый термин может быть не соответствующим, не способным и не подходящим. Например, при некоторых условиях событие или способность могут быть ожидаемыми, тогда как при других условиях указанное событие или способность не могут иметь место, и данное различие обозначается выражениями «может» и «может быть».
[0044] Варианты выполнения, описанные в данном документе, являются примерами изделий, конструкций и способов, содержащих элементы, которые соответствуют элементам изобретения, приведенным в формуле изобретения. Данное описание может обеспечивать возможность создания и применения специалистами вариантов выполнения, содержащих альтернативные элементы, которые также соответствуют элементам изобретения, приведенным в формуле изобретения. Таким образом, объем изобретения охватывает изделия, конструкции и способы, которые не отличаются от дословного текста формулы, а также охватывает другие изделия, конструкции и способы, которые имеют незначительные отличия от дословного текста формулы. Несмотря на то что в данном документе изображены и описаны только некоторые конкретные признаки и варианты выполнения, для специалистов могут быть очевидны множество модификаций и изменений. Прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения.
1. Установка для применения в качестве буровой лебедки, содержащая
двигатель,
второй двигатель,
планетарную трансмиссию, соединенную с двигателем и со вторым двигателем, и
катушку, соединенную с указанной трансмиссией и имеющую внутренний объем для размещения двигателя, второго двигателя и трансмиссии, причем двигатель и второй двигатель расположены или выполнены с возможностью расположения полностью внутри катушки;
причем указанные двигатель и второй двигатель выполнены с возможностью работы таким образом, что один из них регулируется по скорости, а другой регулируется по вращающему моменту;
при этом удельная мощность двигателя на единицу веса составляет более 0,182 лошадиной силы на фунт (299 Вт/кг).
2. Установка по п.1, в которой номинальная мощность двигателя составляет более 1500 лошадиных сил (1119 кВт).
3. Установка по п.1, в которой трансмиссия непосредственно соединена с двигателем без дополнительных промежуточных соединений или сочленений.
4. Установка по п.1, в которой трансмиссия непосредственно соединена с катушкой без дополнительных промежуточных соединений или сочленений.
5. Установка по п.1, в которой интенсивность крутящего момента трансмиссии составляет более 100 лошадиных сил на литр (4,5 млн Нм/м3).
6. Установка по п.1, в которой трансмиссия расположена или выполнена с возможностью расположения полностью внутри катушки.
7. Установка по п.1, дополнительно содержащая тормозную систему, соединенную с указанной катушкой.
8. Установка по п.7, дополнительно содержащая общий вал, соединенный с указанными трансмиссией и тормозной системой.
9. Установка по п.7, в которой тормозная система представляет собой систему сухого тормоза.
10. Установка по п.9, в которой система сухого тормоза представляет собой дисковую тормозную систему.
11. Установка по п.7, в которой тормозная система представляет собой систему жидкостного тормоза.
12. Установка по п.11, в которой система жидкостного тормоза представляет собой гидравлическую тормозную систему.
13. Установка по п.1, дополнительно содержащая рекуперативную тормозную систему, соединенную с двигателем.
14. Установка по п.13, в которой рекуперативная тормозная система выполнена с возможностью приема электрической энергии, производимой двигателем в ответ на вращение катушки, вызванное натяжением троса, который соединен с катушкой и по меньшей мере частично намотан вокруг наружной поверхности катушки.
15. Установка по п.13, в которой рекуперативная тормозная система выполнена с возможностью аккумулирования произведенной энергии в энергоаккумулирующей системе.
16. Установка по п.1, дополнительно содержащая контроллер, находящийся в функциональном взаимодействии с двигателем и выполненный с возможностью управления двигателем и вторым двигателем, соединенным с указанной трансмиссией, так что один из указанных двигателей регулируется по скорости, а другой двигатель регулируется по вращающему моменту.
17. Установка по п.1, выполненная с возможностью использования в качестве буровой лебедки, подъемного крана, якорного подъемного механизма, лебедки для работы с якорем или кабелеукладчика или выполненная с возможностью использования в качестве лыжного подъемника, трамвая или привода полувагона путем приведения в действие и/или контроля кабельной петли.
18. Установка для применения в качестве буровой лебедки, содержащая:
катушку, которая имеет внутреннюю поверхность, ограничивающую объем,
первый двигатель и второй двигатель, расположенные в указанном объеме катушки, и
трансмиссию, расположенную в указанном объеме катушки, при этом первый двигатель и второй двигатель выполнены с возможностью передачи механической мощности к трансмиссии, так что трансмиссия может вызывать вращение катушки вокруг своей оси;
причем указанные первый двигатель и второй двигатель выполнены с возможностью работы таким образом, что один из них регулируется по скорости, а другой регулируется по вращающему моменту;
при этом интенсивность вращающего момента (момент на объем) составляет более 2000 килофунтов (908 тонн) при величине указанного объема менее чем приблизительно 30 кубических метров.
19. Установка для применения в качестве буровой лебедки для буровой установки, содержащая:
двигатель,
трансмиссию, соединенную с указанным двигателем,
рекуперативную тормозную систему, соединенную с двигателем, и
вращаемую катушку, соединенную с трансмиссией и выполненную с возможностью вращения трансмиссией и имеющую внутренний объем, причем указанные двигатель и трансмиссия расположены в указанном объеме катушки,
при этом рекуперативная тормозная система может принимать электрическую энергию, производимую двигателем в ответ на вращение катушки, вызванное натяжением троса, который соединен с катушкой и по меньшей мере частично намотан вокруг наружной поверхности катушки,
при этом рекуперативная тормозная система выполнена с возможностью аккумулирования произведенной энергии в энергоаккумулирующей системе, и
причем в указанной установке отсутствуют промежуточные, универсальные или гибкие шарниры, расположенные между одним или более из следующих элементов: двигателем, трансмиссией, тормозом и катушкой.
