铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施的制作方法
铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，属于海洋能源开发技术应用领域，尤其 涉及借助于海面作业平台的铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施。
【背景技术】
[0002] 海洋蕴藏着巨大的可再生能源，开发海洋能源已经成为世界各国的战略性选择。 而我国的海岸线漫长，海洋资源丰富，海洋平台是为在海上进行钻井、采油等活动提供生产 和生活设施的构筑物。按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。 固定式平台的下部由粧、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为粧 基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承 情况可分为着底式和浮动式两类，近年来正在研宄新颖的半固定式海洋平台，它既能固定 在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。海洋平台由上部结构，即平台甲板和基 础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻 采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降 台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。
[0003] 众所周知，海上石油钻井平台系统每次维修的费用都是惊人的，海上石油钻井平 台系统中的任何零部件都要能经得起海水腐蚀，任何一次油路维修或更换以及动力源故障 排除花费较高，且长时间影响油井生产。特别是海上油井，众所周知的游梁式抽油装置的突 出特征是间隙性做功，因此与之配套动力源使用寿命以及整体抗震能一直来成为该技术领 域的瓶颈技术。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种采用卡箍活塞结构双向避震，结合盘式同步轮电机，并配有支撑 构件，来解决海上油井的技术瓶颈，具体如下： 铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，工作平台的周边上均布有平台铰链与卡箍活 塞缓冲器上孔端头相连接，卡箍活塞缓冲器下孔端头与固定支脚相连接；所述的工作平台 上固定有电机底座、转盘底座和摆杆底座，摆杆底座上的摆杆轴销上可旋转固定着钻井摆 杆，所述的转盘底座上的转盘轴销可旋转固定着同步轮转盘，所述的电机底座固定安装有 盘式同步轮电机；所述的钻井摆杆一侧端固定连着钻井大绳，钻井大绳穿越所述的工作平 台上的平台钻眼孔后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆另一端上有滑块长槽，滑块长槽 上可滑动配合着盘杆滑块；所述的同步轮转盘一侧面固定着滑块轴销上的轴销螺柱，所述 的滑块轴销上的轴销台阶段外圆与所述的盘杆滑块上的滑块中心通孔之间为可旋转滑动 配合；所述的盘式同步轮电机上的同步带轮与所述的同步轮转盘之间有传动同步带；作为 改进： 所述的卡箍活塞缓冲器包括卡箍活塞杆、卡箍活塞缸、卡箍导向筒、下端卡箍盖、上端 卡箍盖以及成对半开下卡箍和成对半开上卡箍；所述的卡箍活塞杆一端密闭固定有外密封 活塞，外密封活塞外圆槽中有孔用密封环，孔用密封环与所述的卡箍活塞缸内孔之间构成 活动密封，所述的卡箍活塞杆另一端有杆外螺纹，杆外螺纹外径尺寸小于或等于所述的卡 箍活塞杆外径尺寸；所述的卡箍活塞缸一端密闭固定有内密封活塞，内密封活塞内孔槽中 有轴用密封环，轴用密封环与所述的卡箍活塞杆外圆之间构成活动密封，所述的卡箍活塞 缸另一端有缸卡箍接口，缸卡箍接口背面有缸锥面，所述的下端卡箍盖背面有下盖锥面，缸 锥面与下盖锥面相对称；成对半开下卡箍内有下箍左锥面和下箍右锥面，下箍左锥面和下 箍右锥面同时与所述的缸锥面以及所述的下盖锥面之间相配合；成对半开下卡箍由两组下 螺栓螺母组紧固成对组装，所述的下端卡箍盖背面外端有缓冲器下端头；所述的卡箍导向 筒开孔端的内孔圆筒壁与所述的卡箍活塞缸外圆之间为滑动配合，所述的卡箍导向筒另一 端有外筒卡箍接口，外筒卡箍接口背面有外筒锥面，所述的上端卡箍盖背面有上盖锥面，外 筒锥面与上盖锥面相对称；成对半开上卡箍内有上箍左锥面和上箍右锥面，上箍左锥面和 上箍右锥面同时与所述的外筒锥面以及所述的上盖锥面之间相配合；成对半开上卡箍由两 组上螺栓螺母组紧固成对组装；所述的上端卡箍盖背面外侧有缓冲器上端头；，所述的上 端卡箍盖内侧有卡箍螺孔，所述的卡箍螺孔与所述的杆外螺纹紧固连接；所述的卡箍活塞 缸上的缸卡箍接口与所述的下端卡箍盖之间有密封垫片，所述的卡箍导向筒上的外筒卡 箍接口与所述的上端卡箍盖之间也有密封垫片；所述的外密封活塞与所述的下端卡箍盖之 间构成第一缓冲空腔，所述的外密封活塞与所述的内密封活塞之间构成第二缓冲空腔； 所述的内密封活塞和外密封活塞都是整体采用碳化硼陶瓷；该碳化硼陶瓷以 复合材料为基料，配以矿化剂Mgo、BnCtVS结合粘土组成，并且其各组分的重量百分 比含量为B4C :91. 2 ~91. 8%、MgO: 2. 4 ~2. 8%、BjC0; :2. 6 ~3. 0%、结合粘土 ： 3. 4 ~ 3. 8%〇
[0005] 所述的卡箍活塞缸和所述的卡箍导向筒以及所述的支撑构件都是整体采用铬合 金钢，该铬合金钢材料由如下重量百分比的元素组成：Cr (铬）：21. 2~21. 8%、Mo (钼）： 8. 2 ~8. 8%、W (钨）：7. 2 ~7. 8%、Ni (镍）：6. 2 ~6. 8%、Zn (锌）：4. 2 ~4. 8%、Cu (铜）： 2.0~2.4%、C (碳）：1.2~1.4%，余量为Fe (铁）及不可避免的杂质；所述杂质的重量百 分比含量为：Sn (锡）少于0? 05%、Si (硅）少于0? 19%、Mn (锰）少于0? 23%、S (硫）少于 0. 0119%、P (磷）少于0. 015% ;所述的铬合金的材料主要性能参数为：抗拉强度为393~ 395MPa〇
[0006] 作为进一步改进：所述的盘式同步轮电机包括定子、转子、电机转轴、电机外壳、前 端盖、后端盖以及同步带轮，电机外壳下方有安装脚板，安装脚板与电机外壳之间有加强连 筋，电机外壳外壁上有引线窗口，电缆线穿越引线窗口并连接到外接控制电源；前端盖和后 端盖分别固定连接在电机外壳前后两端面上，定子固定在前端盖里侧面上，转子固定在电 机转轴上，电机转轴通过前轴承和后轴承分别支撑在前端盖和后端盖上；前端盖还固定着 推力轴承一个端面，推力轴承另一个端面紧贴着转子架内孔的一侧外端面上；后端盖上装 有轴承后盖，轴承后盖通过螺钉固定在后端盖上，轴承后盖内端伸入后端盖上的后盖轴承 孔并抵住后轴承； 所述的转子装在转子架上，转子架内孔与电机转轴上的轴平键段之间为过渡配合且有 平键传递扭矩；所述的前端盖上有前螺钉固定在电机外壳前端面上，前端盖中心线上分别 有前盖轴承孔和推力轴承孔，前盖轴承孔位于外端且固定着前轴承外圆，前轴承内孔固定 着电机转轴的前轴承段；推力轴承孔位于内端且固定着推力轴承一端面，推力轴承另一端 面与转子架内孔外端面之间有调节垫圈，定子与转子之间有2至3毫米的端面气隙；后端盖 上有后螺钉固定在电机外壳后端面上，后端盖的后盖轴承孔上固定着后轴承外圆，后轴承 内孔固定着电机转轴的后轴承段；后轴承段与轴平键段之间有转轴挡肩； 所述的同步带轮外圆上有同步轮齿，同步带轮外端面上有同步轮端面螺孔，同步轮台 阶孔上有同步轮退刀槽和同步轮卡槽，同步轮卡槽中活动配合有同步轮孔用卡环，同步轮 台阶孔底角位置上放置有同步轮调节圈，滚针外圈两侧分别贴着同步轮孔用卡环和同步轮 调节圈；同步轮齿两侧面上有轮齿挡板； 所述的前端盖固定有支撑构件，支撑构件通过螺钉固定在前端盖上，支撑构件上的构 件调节环内端伸入前端盖上的前盖轴承孔并抵住前轴承；支撑构件外端与同步带轮之间有 一只无内圈轴承；支撑构件的外轴承支撑圆表面复合有一层厚度为〇. 4至0. 6毫米所述的 络合金。
[0007] 作为进一步改进：所述的滑块轴销的中心线与所述的转盘轴销之间具有1860至 1870毫米的偏心距离。
[0008] 本发明的有益效果： (一)、工作平台的周边上均布有平台铰链与卡箍活塞缓冲器一端相连接，卡箍活塞缓 冲器另一端与固定支脚相连接，且所述的卡箍活塞缓冲器与所述的工作平台平面之间呈现 度夹角布置，确保工作平台平稳固定。卡箍活塞缓冲器采用螺纹连接结合双活塞密封双向 避震，每只卡箍活塞缓冲器都能同时承受拉力或压力，确保工作平台能抵御来自任何方位 的海浪冲击。
[0009] (二)、本发明中的前端盖还固定着推力轴承的一个端面，推力轴承另一个端面紧 贴着转子架内孔的一侧外端面上；推力轴承孔位于内端且固定着推力轴承一个端面，推力 轴承另一个端面与转子架内孔外端面之间有调节垫圈，定子与转子之 间有2至3毫米的端 面气隙。该技术的好处是：当定子绕组通入三相交变电流时产生旋转磁场，该磁场是沿轴向 穿过气隙，并切割转子绕组，在转子绕组中感应电流而产生转矩，驱动转子旋转，输出扭矩 生产机械工作。
[0010] (三)、本发明中的支撑构件之中位于构件法兰外侧外轴承支撑圆与构件调节环外 圆之间的同轴度为100毫米单位尺寸的误差小于或等于0. 01毫米，近似于绝对同心轴。为 了确保支撑构件上的外轴承支撑圆与构件调节环外圆之间具有高精度同轴度，确保电机转 轴与同步带轮也具有同轴度关系，实现同步带轮平稳同轴旋转。上述结构实现了电机转轴 以及前轴承和后轴承只需承受纯扭矩，而传动链条所产生的径向力反作用到同步带轮却是 能够完全被无内圈轴承所承受，仅仅作用在支撑构件上，完全避免了电机转轴上的转轴外 伸段承受径向力。
[0011] (四)、本发明中的卡箍活塞缸和所述的卡箍导向筒以及支撑构件都是整体采用铬 合金钢，具备良好的刚性抗变形；特别是卡箍活塞缓冲器采用了碳化硼陶瓷的内密封活塞 和外密封活塞，与整体都是采用铬合金钢的法兰活塞缸和法兰导向筒相结合，两种不同材 质相接触，不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐蚀。
[0012] (五)、本发明通过工作平台将盘式同步轮电机与卡箍活塞缓冲器结合一起，同时 解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电动机易损问题和油井设施整体避震问 题，取得了意想不到的效果。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的整体侧面示意图。
[0014] 图2为图1俯视图。
[0015] 图3为图2中的滑块轴销177部位的局部放大剖面示意图。
[0016] 图4为图1或图2中的卡箍活塞缓冲器145放大剖面示意图。
[0017] 图5为图4中M-M剖视图。
[0018] 图6是图4中的成对半开下卡箍555的半开图。
[0019] 图7为图4中N-N剖视图。
[0020] 图8是图4中的成对半开上卡箍333的半开图。
[0021] 图9是图4中的上端卡箍盖809局部剖面图。
[0022] 图10是图9旋转90度后的侧视剖面图。
[0023] 图11是图4中的下端卡箍盖119局部剖面图。
[0024] 图12是图11旋转90度后的侧视剖面图。
[0025] 图13是图4中的卡箍活塞缸613固定着内密封活塞621的剖面图。
[0026] 图14是图4中的卡箍导向筒612剖面图。
[0027] 图15是图4中的卡箍活塞杆611与外密封活塞936固定在一起剖面图。
[0028] 图16为图1或图2中的盘式同步轮电机180整体结构局部剖面示意图。
[0029] 图17图16中的前端盖20局部放大剖面示意图。
[0030] 图18图16中的支撑构件80和同步带轮90所处部位的局部放大剖面示意图。
[0031] 图19图18中的支撑构件80局部放大剖面示意图。
[0032] 图20图18中的同步带轮90 -侧视图。
[0033] 图21图18中的同步带轮90局部放大剖面示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明： 图1、图2、图3和图4中：铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，工作平台110的周 边上均布有平台铰链144与卡箍活塞缓冲器145上孔端头相连接，卡箍活塞缓冲器145下 孔端头与固定支脚146相连接；所述的工作平台110上固定有电机底座505、转盘底座158 和摆杆底座151，摆杆底座151上的摆杆轴销503上可旋转固定着钻井摆杆153,所述的转 盘底座158上的转盘轴销188可旋转固定着同步轮转盘179,所述的电机底座505固定安装 有盘式同步轮电机180;所述的钻井摆杆153 -侧端固定连着钻井大绳152,钻井大绳152 穿越所述的工作平台110上的平台钻眼孔501后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆153 另一端上有滑块长槽157,滑块长槽157上可滑动配合着盘杆滑块159;所述的同步轮转盘 179 -侧面固定着滑块轴销177上的轴销螺柱771，所述的滑块轴销177上的轴销台阶段 772外圆与所述的盘杆滑块159上的滑块中心通孔508之间为可旋转滑动配合；所述的盘 式同步轮电机180上的同步带轮90与所述的同步轮转盘179之间有传动同步带502;作为 改进： 图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15中： 所述的卡箍活塞缓冲器145包括卡箍活塞杆611、卡箍活塞缸613、卡箍导向筒612、下端卡 箍盖119、上端卡箍盖809以及成对半开下卡箍555和成对半开上卡箍333 ;所述的卡箍活 塞杆611 -端密闭固定有外密封活塞936,外密封活塞936外圆槽中有孔用密封环636,孔 用密封环636与所述的卡箍活塞缸613内孔之间构成活动密封，所述的卡箍活塞杆611另 一端有杆外螺纹625,杆外螺纹625外径尺寸小于或等于所述的卡箍活塞杆611外径尺寸； 所述的卡箍活塞缸613-端密闭固定有内密封活塞621，内密封活塞621内孔槽中有轴用密 封环626,轴用密封环626与所述的卡箍活塞杆611外圆之间构成活动密封，所述的卡箍活 塞缸613另一端有缸卡箍接口 191，缸卡箍接口 191背面有缸锥面235,所述的下端卡箍盖 119背面有下盖锥面253,缸锥面235与下盖锥面253相对称；成对半开下卡箍555内有下箍 左锥面835和下箍右锥面853,下箍左锥面835和下箍右锥面853同时与所述的缸锥面235 以及所述的下盖锥面253之间相配合；成对半开下卡箍555由两组下螺栓螺母组844紧固 成对组装，所述的下端卡箍盖119背面外端有缓冲器下端头632 ;所述的卡箍导向筒612开 孔端的内孔圆筒壁与所述的卡箍活塞缸613外圆之间为滑动配合，所述的卡箍导向筒612 另一端有外筒卡箍接口 908,外筒卡箍接口 908背面有外筒锥面335,所述的上端卡箍盖809 背面有上盖锥面353,外筒锥面335与上盖锥面353相对称；成对半开上卡箍333内有上箍 左锥面935和上箍右锥面953,上箍左锥面935和上箍右锥面953同时与所述的外筒锥面 335以及所述的上盖锥面353之间相配合；成对半开上卡箍333由两组上螺栓螺母组944 紧固成对组装；所述的上端卡箍盖809背面外侧有缓冲器上端头622 ;，所述的上端卡箍盖 809内侧有卡箍螺孔615,所述的卡箍螺孔615与所述的杆外螺纹625紧固连接；所述的卡 箍活塞缸613上的缸卡箍接口 191与所述的下端卡箍盖119之间有密封垫片222,所述的 卡箍导向筒612上的外筒卡箍接口 908与所述的上端卡箍盖809之间也有密封垫片222 ; 所述的外密封活塞936与所述的下端卡箍盖119之间构成第一缓冲空腔111，所述的外密封 活塞936与所述的内密封活塞621之间构成第二缓冲空腔112 ; 所述的内密封活塞621和外密封活塞936都是整体采用碳化硼陶瓷；该碳化硼陶瓷以 B4C复合材料为基料，配以矿化剂MgO、BaCCK及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分 比含量为B 4C :91. 5%、MgO:2. :2. 8%、结合粘土 ：3. 6%。
[0035] 所述的卡箍活塞缸613和所述的卡箍导向筒612以及所述的支撑构件80都是整 体采用铬合金钢，该铬合金钢材料由如下重量百分比的元素组成：Cr(铬):21. 5%、Mo(钼）： 8. 5%、W (钨）：7. 5%、Ni (镍）：6. 5%、Zn (锌）：4. 5%、Cu (铜）：2. 2%、C (碳）：1. 4%，余量为 Fe (铁）及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：Sn (锡）为0.04%、Si (硅）为 0.18%、Mn (锰）为0.21%、S (硫）为0? 009%、P (磷）为0.012%;所述的铬合金的材料主要 性能参数为：抗拉强度为394MPa。
[0036] 作为进一步改进：图1、图2、图16、图17、图18、图19、图20和图21中，所述的盘 式同步轮电机180包括定子51、转子52、电机转轴40、电机外壳10、前端盖20、后端盖30以 及同步带轮90,电机外壳10下方有安装脚板11，安装脚板11与电机外壳10之间有加强连 筋13,电机外壳10外壁上有引线窗口 50,电缆线穿越引线窗口 50并 连接到外接控制电源； 前端盖20和后端盖30分别固定连接在电机外壳10前后两端面上，定子51固定在前端盖 20里侧面上，转子52固定在电机转轴40上，电机转轴40通过前轴承25和后轴承35分别 支撑在前端盖20和后端盖30上；前端盖20还固定着推力轴承65 -个端面，推力轴承65 另一个端面紧贴着转子架32内孔的一侧外端面上；后端盖30上装有轴承后盖33,轴承后 盖33通过螺钉固定在后端盖30上，轴承后盖33内端伸入后端盖30上的后盖轴承孔34并 抵住后轴承35 ;前端盖20固定有支撑构件80,支撑构件80通过螺钉固定在前端盖20上， 支撑构件80上的构件调节环82内端伸入前端盖20上的前盖轴承孔24并抵住前轴承25 ; 支撑构件80外端与同步带轮90之间有一只无内圈轴承60 ; 支撑构件80的外轴承支撑圆89表面复合有一层厚度为0. 4至0. 6毫米所述的铬合金。
[0037] 作为进一步改进：转子52装在转子架32上，转子架32内孔与电机转轴40上的轴 平键段48之间为过渡配合且有平键14传递扭矩；前端盖20上有前螺钉21固定在电机外 壳10前端面上，前端盖20中心线上分别有前盖轴承孔24和推力轴承孔26,前盖轴承孔24 位于外端且固定着前轴承25外圆，前轴承25内孔固定着电机转轴40的前轴承段45 ;推力 轴承孔26位于内端且固定着推力轴承65 -端面，推力轴承65另一端面与转子架32内孔 外端面之间有调节垫圈67,定子51与转子52之间有2至3毫米的端面气隙75 ;后端盖30 上有后螺钉31固定在电机外壳10后端面上，后端盖30的后盖轴承孔34上固定着后轴承 35外圆，后轴承35内孔固定着电机转轴40的后轴承段43 ;后轴承段43与轴平键段48之 间有转轴挡肩36。
[0038] 作为进一步改进：支撑构件80的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段 46之间有旋转空隙88,支撑构件80的外轴承支撑圆89支撑着无内圈轴承60上的圆柱滚 针68,无内圈轴承60上的滚针外圈69的外圆固定在同步带轮90的同步轮台阶孔96内圆 壁上，同步轮台阶孔96底面上有同步轮花键孔94与电机转轴40上的轴端花键49之间为 花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，轴端花键49的端面上有轴端螺孔47,轴端螺孔47上配 合有台阶防松螺钉74限制着轴向定位挡圈70的轴向位移，轴向定位挡圈70外缘部位固定 在同步轮花键孔94外端平面上，继而限制了同步带轮90的轴向位移。
[0039] 作为进一步改进：轴向定位挡圈70外侧面上有防松挡片71与轴向定位挡圈70 - 起，被挡圈螺钉77固定在同步轮花键孔94外端平面上；防松挡片71有挡片拐角边72紧贴 着台阶防松螺钉74的两平边挡肩帽73上的任意一平边上。
[0040] 作为进一步改进：同步带轮90外圆上有同步轮齿99,同步带轮90外端面上有同 步轮端面螺孔97,同步轮台阶孔96上有同步轮退刀槽93和同步轮卡槽98,同步轮卡槽98 中活动配合有同步轮孔用卡环91，同步轮台阶孔96底角位置上放置有同步轮调节圈92,滚 针外圈69两侧分别贴着同步轮孔用卡环91和同步轮调节圈92 ;同步轮齿99两侧面上有 轮齿挡板100。
[0041] 作为进一步改进：支撑构件80上有构件法兰87,构件法兰87内侧的构件调节环 82外圆与前盖轴承孔24之间为过渡配合；构件调节环82外圆与外轴承支撑圆89之间具有 同轴度关系；前端盖20外侧面上有前盖凹台面29,前盖凹台面29上有五至四个前盖螺孔 27,构件法兰87上有五至四个构件枕孔85与前盖螺孔27相对应；构件螺钉28穿越构件枕 孔85与前盖螺孔27相配合，将支撑构件80固定在前盖凹台面29上；前盖凹台面29与前 盖轴承孔24之间具有五级公差精度的垂直度关系。
[0042] 实施例中， 所述的滑块轴销177的中心线与所述的转盘轴销188之间具有1860至1870毫米的偏 心距离，优选为1865毫米。
[0043] 卡箍活塞缓冲器145中的卡箍活塞杆611直径为62毫米，杆外螺纹625为M60X2 ; 卡箍活塞缸613内径为262毫米，卡箍活塞缸613外径为280毫米；缓冲器上端头622与缓 冲器下端头632之间的距离为2330毫米；卡箍活塞缓冲器145与所述的工作平台110平面 之间呈现45度夹角布置。
[0044] 8颗前螺钉21穿越前端盖20上的前盖壳孔39将前端盖20固定在电机外壳10前 端面，8颗后螺钉31穿越后端盖30上的后盖壳孔将后端盖30固定在电机外壳10后端面。
[0045] -、本发明的一个关键技术是：工作平台110的周边上均布有卡箍活塞缓冲器 145〇
[0046] 二、本发明的关键零部件卡箍活塞缓冲器145组装过程如下： (一)、所述的卡箍活塞杆611光滑外圆端与外密封活塞936内孔之间过盈配合密闭固 定成一体，将孔用密封环636放置在外密封活塞936外圆上的密封槽中；所述的卡箍活塞缸 613开口端内孔与内密封活塞621外圆之间过盈配合密闭固定成一体，将轴用密封环626放 置在内密封活塞621内孔上的密封槽中。
[0047](二)、将卡箍活塞杆611上的杆外螺纹625 -端穿越内密封活塞621内孔，使得杆 外螺纹625与卡箍螺孔615相配合紧固。
[0048] 将卡箍活塞缸613上的缸卡箍接口 191与下端卡箍盖119对正，使得缸锥面235 与下盖锥面253相对称；成对半开下卡箍555内的下箍左锥面835和下箍右锥面853,同时 分别与缸锥面235和下盖锥面253相配合，再用两组下螺栓螺母组844将成对半开下卡箍 555紧固成对组装。
[0049] 同理，将卡箍导向筒612上的外筒卡箍接口 908与上端卡箍盖809对正，使得外筒 锥面335与上盖锥面353相对称；成对半开上卡箍333内的上箍左锥面935和上箍右锥面 953,同时分别与外筒锥面335和上盖锥面353相配合，再用上螺栓螺母组944将成对半开 上卡箍333紧固成对组装。
[0050](三)、实现了，外密封活塞936外圆槽中的孔用密封环636与所述的卡箍活塞缸 613内孔之间构成活动密封；内密封活塞621内孔槽中的轴用密封环626与所述的卡箍活 塞杆611外圆之间构成活动密封。与此同时，所述的卡箍导向筒612开孔端的内孔圆筒壁 与所述的卡箍活塞缸613外圆之间构成滑动配合，起到导向作用。所述的外密封活塞936 与所述的下端卡箍盖119之间构成第一缓冲空腔111，所述的外密封活塞936与所述的内密 封活塞621之间构成第二缓冲空腔112。
[0051](四）、整体连接 将四个卡箍活塞缓冲器145上的缓冲器上端头622依次与作业平台410圆周边上的四 个平台铰链144相连接，将卡箍活塞缓冲器145上的缓冲器下端头632依次与四个固定支 脚146相连接。
[0052] 蓄能储存柜448与机械能转换电能机组441之间都有连接导线449,当海风吹动 风叶转轮443旋转，继而带动风轮转轴442旋转，在机械能转换电能机组441内部将机械能 转换为电能，通过连接导线449将电能储存在蓄能储存柜448之中或是直接提供给岛礁上 的人们使用。机械能转换电能机组441中配备了机电转换机组冷却系统，特别是冷却用泵 438前置有卡箍水平止回阀490,不但可确保机械能转换电能机组441长期运行不会发热， 而且冷却用泵438可以无需添加引水就可遥控启动，可实现远程自动操控。
[0053] 在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着拉力负荷之时，卡箍活塞缓冲器145 中的第一缓冲空腔111内的密闭气体膨胀，卡箍活塞缓冲器145中的第二缓冲空腔112内 的密闭气体压缩； 在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着压力负荷之时，卡箍活塞缓冲器145中的 第一缓冲空腔111内的密闭气体压缩，卡箍活塞缓冲器145中的第二缓冲空腔112内的密 闭气体膨胀。无论受到压力还是受到拉力冲击，卡箍活塞缓冲器145都能够起到缓冲减震 的作用。
[0054] 三、本发明的另一个关键技术是：动力源采用盘式同步轮电机180,且配备有支撑 构件80。
[0055] 四、关键部件支撑构件80组装步骤： (一）支撑构件80安装 将支撑构件80上的构件调节环82与前端盖20上的前盖轴承孔24近外端处过渡配合， 并用构件螺钉28穿越支撑构件80上的构件枕孔85与前端盖20上的前盖螺孔27相配合， 将支撑构件80上的构件法兰87与 前端盖20上的前盖凹台面29紧贴固定，使得支撑构件 80上的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段46外轮廓之间有1毫米的旋转空隙 88 〇
[0056](二）安装滚针外圈69 无内圈轴承60选用RNA型分离式无内圈轴承。
[0057] 先将同步轮调节圈92间隙配合放入同步带轮90上的同步轮台阶孔96之中并越 过同步轮退刀槽93贴在带轮孔底面95上；再将无内圈轴承60上的滚针外圈69微微过盈 配合压入同步带轮90上的同步轮台阶孔96之中，再将同步轮孔用卡环91用专用工具放入 同步轮卡槽98内，使得滚针外圈69两侧分别贴着同步轮孔用卡环91和同步轮调节圈92。
[0058](三）同步带轮90与电机转轴40之间的连接 将固定在同步带轮90上的滚针外圈69连同圆柱滚针68 -起套入固定在外轴承支撑 圆89上一部分，缓缓转动同步带轮90,使得同步带轮90上的同步轮花键孔94与电机转轴 40上的轴端花键49对准相配合，继续推压同步带轮90,使得滚针外圈69上的圆柱滚针68 整体与外轴承支撑圆89完全相配合。
[0059] 先取用台阶防松螺钉74穿越轴向定位挡圈70中心孔后与电机转轴40上的轴端 螺孔47相配合，使得轴向定位挡圈70在台阶防松螺钉74上的两平边挡肩帽73与轴端花 键49外端面之间有一毫米轴向自由量。
[0060] 再用五颗挡圈螺钉77穿越轴向定位挡圈70上的定位挡圈通孔76后与同步带轮 90上的同步轮端面螺孔97相配合，将轴向定位挡圈70也紧固在同步带轮90外端面上； 最后用一颗挡圈螺钉77依次穿越防松挡片71上的通孔和轴向定位挡圈70上的定位 挡圈通孔76后也与同步带轮90上的同步轮端面螺孔97相配合，使得防松挡片71上的挡 片拐角边72对准两平边挡肩帽73上的任意一平边上，起到放松作用。
[0061] 安装完毕。
[0062] 五、运行 当盘式同步轮电机180启动时，电磁力产生的扭矩通过电机转轴40上的轴端花键49 与同步带轮90上的同步轮花键孔94相配合，传递给同步带轮90上的同步轮齿99,实现扭 矩输出。
[0063]同步带轮90上的同步轮齿99通过传动同步带502驱动同步轮转盘179以转盘轴 销188为中心作旋转运动，继而连带滑块轴销177作圆周回转运动；盘杆滑块159上的滑块 中心通孔508与滑块轴销177上的轴销台阶段772外圆作圆周旋转滑移的同时，迫使盘杆 滑块159上的上下两平面在钻井摆杆153上的滑块长槽157上作滑移运动，带动钻井摆杆 153以摆杆轴销503为中心作摆转运动，最终实现钻井大绳152作上下运动获取海底原油。 [0064] 六、本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步效果： (一)、工作平台110的周边上均布有平台铰链144与卡箍活塞缓冲器145 -端相连接， 卡箍活塞缓冲器145另一端与固定支脚146相连接，且所述的卡箍活塞缓冲器145与所述 的工作平台110平面之间呈现45度夹角布置，确保工作平台110平稳固定。卡箍活塞缓冲 器145采用螺纹连接结合双活塞密封双向避震，每只卡箍活塞缓冲器145都能同时承受拉 力或压力，确保工作平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。
[0065] 在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着拉力负荷之时，卡箍活塞缓冲器145 中的双向避震第一腔256内的密闭气体膨胀，卡箍活塞缓冲器145中的双向避震第二腔265 内的密闭气体压缩；在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着压力负荷之时，卡箍活塞 缓冲器145中的双向避震第一腔256内的密闭气体压缩，卡箍活塞缓冲器145中的双向避 震第二腔265内的密闭气体膨胀。无论受到压力还是受到拉力冲击，卡箍活塞缓冲器145 都能够起到避震的作用，确保工作平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。
[0066](二)、本发明中的前端盖20还固定着推力轴承65的一个端面，推力轴承65另一 个端面紧贴着转子架32内孔的一侧外端面上；推力轴承孔26位于内端且固定着推力轴承 65 -个端面，推力轴承65另一个端面与转子架32内孔外端面之间有调节垫圈67,定子51 与转子52之间有2至3毫米的端面气隙75。该技术的好处是：当定子51绕组通入三相交 变电流时产生旋转磁场，该磁场是沿轴向穿过气隙，并切割转子52绕组，在转子绕组中感 应电流而产生转矩，驱动转子旋转，输出扭矩生产机械工作。
[0067](三)、本发明中的支撑构件80之中位于构件法兰87外侧外轴承支撑圆89与构件 调节环82外圆之间的同轴度为100毫米单位尺寸的误差小于或等于0. 01毫米，近似于绝 对同心轴。为了确保支撑构件80上的外轴承支撑圆89与构件调节环82外圆之间具有高 精度同轴度，确保电机转轴40与同步带轮90也具有同轴度关系，实现同步带轮90平稳同 轴旋转。上述结构实现了电机转轴40以及前轴承25和后轴承35只需承受纯扭矩，而传动 链条所产生的径向力反作用到同步带轮90却是能够完全被无内圈轴承60所承受，仅仅作 用在支撑构件80上，完全避免了电机转轴40上的转轴外伸段46承受径向力。
[0068](四)、本发明中的卡箍活塞缸613和所述的卡箍导向筒612以及支撑构件80都是 整体采用铬合金钢，具备良好的刚性抗变形；特别是卡箍活塞缓冲器145采用了碳化硼陶 瓷的内密封活塞621和外密封活塞936,与整体都是采用铬合金钢的法兰活塞缸216和法 兰导向筒227相结合，两种不同材质相接触，不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐 蚀。
[0069](五)、本发明通过工作平台110将盘式同步轮电机180与卡箍活塞缓冲器145结 合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电动机易损问题和油井设施 整体避震问题，取得了意想不到的效果。
[0070] 七、实验比对 表1是本发明中的盘式同步轮电机180采用了支撑构件80后的前轴承25所固定的电 机转轴40的前轴承段45径向跳动度(微米）与没采用支撑构件80的等功率电动机的前轴 承2所固定的电机转轴40的前轴承段45径向跳动度(微米）的实验数据比较。
[0071] 表1前轴承段45部位的径向跳动度(微米）的数据比较
从表1中的对照数据可以得出：前轴承25外端采用了支撑构件80后，前轴承25所受 到负荷减轻磨损减少，导致前轴承25所固定的电机转轴40的前轴承段45部位的径向跳动 度(微米）更加稳定。
[0072] 表2碳化硼陶瓷的内密封活塞621和外密封活塞936与常规316不锈钢的内密 封活塞621和外密封活塞936的耐腐蚀磨损实验数据对比
由表2的对照数据可以得出：碳化硼陶瓷活塞的耐腐蚀抗磨损能力远远强于常规316 不锈钢活塞。
[0073]表3为卡箍活塞缸613和卡箍导向筒612都是整体采用铬合金钢，与卡箍活塞缸 613和卡箍导向筒612都是整体采用常规316不锈钢材质的表面粗糙度受损程度实验数据 对比 由表3的对照数据可以得出：卡箍活塞缸
613和卡箍导向筒612都是整体采用铬合金 钢的表面粗糙度受损程度远远小于常规不锈钢材质外表面的表面粗糙度受损程度。
【主权项】
1.铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，工作平台（Iio)的周边上均布有平台铰链 (144)与卡箍活塞缓冲器（145)上孔端头相连接，卡箍活塞缓冲器（145)下孔端头与固定 支脚（146)相连接；所述的工作平台（110)上固定有电机底座（505)、转盘底座（158)和摆 杆底座（151)，摆杆底座（151)上的摆杆轴销（503)上可旋转固定着钻井摆杆（153)，所述 的转盘底座（158)上的转盘轴销（188)可旋转固定着同步轮转盘（179)，所述的电机底座 (505)固定安装有盘式同步轮电机（180);所述的钻井摆杆（153) -侧端固定连着钻井大 绳（152)，钻井大绳（152)穿越所述的工作平台（110)上的平台钻眼孔（501)后深入到海 底油井床；所述的钻井摆杆（153)另一端上有滑块长槽（157)，滑块长槽（157)上可滑动配 合着盘杆滑块（159);所述的同步轮转盘（179) -侧面固定着滑块轴销（177)上的轴销螺 柱（771)，所述的滑块轴销（177)上的轴销台阶段（772)外圆与所述的盘杆滑块（159)上的 滑块中心通孔（508)之间为可旋转滑动配合；所述的盘式同步轮电机（180)上的同步带轮 (90)与所述的同步轮转盘（179)之间有传动同步带（502) ;其特征是： 所述的卡箍活塞缓冲器（145)包括卡箍活塞杆（611)、卡箍活塞缸（613)、卡箍导向筒 (612)、下端卡箍盖（119)、上端卡箍盖（809)以及成对半开下卡箍（555)和成对半开上卡 箍（333);所述的卡箍活塞杆（611) -端密闭固定有外密封活塞（936)，外密封活塞（936) 外圆槽中有孔用密封环（636)，孔用密封环（636)与所述的卡箍活塞缸（613)内孔之间构 成活动密封，所述的卡箍活塞杆（611)另一端有杆外螺纹（625)，杆外螺纹（625)外径尺寸 小于或等于所述的卡箍活塞杆（611)外径尺寸；所述的卡箍活塞缸（613) -端密闭固定有 内密封活塞（621)，内密封活塞（621)内孔槽中有轴用密封环（626)，轴用密封环（626)与 所述的卡箍活塞杆（611)外圆之间构成活动密封，所述的卡箍活塞缸（613)另一端有缸卡 箍接口（191)，缸卡箍接口（191)背面有缸锥面（235)，所述的下端卡箍盖（119)背面有下 盖锥面（253)，缸锥面（235)与下盖锥面（253)相对称；成对半开下卡箍（555)内有下箍左 锥面（835)和下箍右锥面（853)，下箍左锥面（835)和下箍右锥面（853)同时与所述的缸 锥面（235)以及所述的下盖锥面（253)之间相配合；成对半开下卡箍（555)由两组下螺栓 螺母组（844)紧固成对组装，所述的下端卡箍盖（119)背面外端有缓冲器下端头（632);所 述的卡箍导向筒（612)开孔端的内孔圆筒壁与所述的卡箍活塞缸（613)外圆之间为滑动 配合，所述的卡箍导向筒（612)另一端有外筒卡箍接口（908)，外筒卡箍接口（908)背面有 外筒锥面（335)，所述的上端卡箍盖（809)背面有上盖锥面（353)，外筒锥面（335)与上盖 锥面（353)相对称；成对半开上卡箍（333)内有上箍左锥面（935)和上箍右锥面（953)，上 箍左锥面（935)和上箍右锥面（953)同时与所述的外筒锥面（335)以及所述的上盖锥面 (353)之间相配合；成对半开上卡箍（333)由两组上螺栓螺母组（944)紧固成对组装；所 述的上端卡箍盖（809)背面外侧有缓冲器上端头（622);，所述的上端卡箍盖（809)内侧 有卡箍螺孔(615)，所述的卡箍螺孔(615)与所述的杆外螺纹（625)紧固连接；所述的卡箍 活塞缸（613)上的缸卡箍接口（191)与所述的下端卡箍盖（119)之间有密封垫片（222)， 所述的卡箍导向筒（612)上的外筒卡箍接口（908)与所述的上端卡箍盖（809)之间也有 密封垫片（222);所述的外密封活塞（936)与所述的下端卡箍盖（119)之间构成第一缓冲 空腔（111)，所述的外密封活塞（936)与所述的内密封活塞（621)之间构成第二缓冲空腔 (112)； 所述的内密封活塞（621)和外密封活塞（936)都是整体采用碳化硼陶瓷；该碳化硼 陶瓷以B4C复合材料为基料，配以矿化剂MgO、BciCO 5及结合粘土组成，并且其各组分的重 量百分比含量为 B4C :91· 2 ~9L 8%、MgO: 2. 4 ~2. 8%、BaCXb:2. 6 ~3. 0%、结合粘土： 3. 4 ~3. 8% ; 所述的卡箍活塞缸（613)和所述的卡箍导向筒（612)以及所述的支撑构件80都是整 体采用铬合金钢，该铬合金钢材料由如下重量百分比的元素组成：Cr (铬）：21. 2~21. 8%、 Mo (钼）：8. 2 ~8. 8%、W (钨）：7· 2 ~7. 8%、Ni (镍）：6. 2 ~6. 8%、Zn (锌）：4. 2 ~4. 8%、 Cu (铜）：2. 0~2. 4%、C (碳）：1. 2~1.4%，余量为Fe (铁）及不可避免的杂质；所述杂质 的重量百分比含量为：Sn (锡）少于0· 05%、Si (硅）少于0· 19%、Mn (锰）少于0· 23%、S (硫）少于0.0119%、P (磷）少于0.015%;所述的铬合金的材料主要性能参数为：抗拉强度 为 393 ~395MPa。2.根据权利要求1所述的铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，其特征是：所述的 盘式同步轮电机（180)包括定子（51)、转子（52)、电机转轴（40)、电机外壳（10)、前端盖 (20)、后端盖（30)以及同步带轮（90)，电机外壳（10)下方有安装脚板（11)，安装脚板（11) 与电机外壳（10)之间有加强连筋（13)，电机外壳（10)外壁上有引线窗口（50)，电缆线穿 越引线窗口（50)并连接到外接控制电源；前端盖（20)和后端盖（30)分别固定连接在电机 外壳（10)前后两端面上，定子（51)固定在前端盖（20)里侧面上，转子（52)固定在电机转 轴（40)上，电机转轴（40)通过前轴承（25)和后轴承（35)分别支撑在前端盖（20)和后端 盖（30)上；前端盖（20)还固定着推力轴承(65) -个端面，推力轴承(65)另一个端面紧贴 着转子架（32)内孔的一侧外端面上；后端盖（30)上装有轴承后盖（33)，轴承后盖（33)通 过螺钉固定在后端盖（30)上，轴承后盖（33)内端伸入后端盖（30)上的后盖轴承孔（34) 并抵住后轴承（35); 所述的转子（52)装在转子架（32)上，转子架（32)内孔与电机转轴（40)上的轴平键 段（48)之间为过渡配合且有平键（14)传递扭矩；所述的前端盖（20)上有前螺钉（21)固 定在电机外壳（10)前端面上，前端盖（20)中心线上分别有前盖轴承孔（24)和推力轴承孔 (26)，前盖轴承孔（24)位于外端且固定着前轴承（25)外圆，前轴承（25)内孔固定着电机 转轴（40)的前轴承段（45);推力轴承孔（26)位于内端且固定着推力轴承（65) -端面，推 力轴承（65)另一端面与转子架（32)内孔外端面之间有调节垫圈（67)，定子（51)与转子 (52)之间有2至3毫米的端面气隙（75);后端盖（30)上有后螺钉（31)固定在电机外壳 (10)后端面上，后端盖（30)的后盖轴承孔（34)上固定着后轴承（35)外圆，后轴承（35)内 孔固定着电机转轴（40)的后轴承段（43);后轴承段（43)与轴平键段（48)之间有转轴挡 肩（36); 所述的同步带轮（90)外圆上有同步轮齿（99)，同步带轮（90)外端面上有同步轮端 面螺孔（97)，同步轮台阶孔（96)上有同步轮退刀槽（93)和同步轮卡槽（98)，同步轮卡槽 (98)中活动配合有同步轮孔用卡环（91)，同步轮台阶孔（96)底角位置上放置有同步轮调 节圈（92)，滚针外圈（69)两侧分别贴着同步轮孔用卡环（91)和同步轮调节圈（92);同步 轮齿（99)两侧面上有轮齿挡板（100); 所述的前端盖（20)固定有支撑构件（80)，支撑构件（80)通过螺钉固定在前端盖（20) 上，支撑构件（80)上的构件调节环（82)内端伸入前端盖（20)上的前盖轴承孔（24)并抵 住前轴承（25);支撑构件（80)外端与同步带轮（90)之间有一只无内圈轴承（60);支撑构 件（80)的外轴承支撑圆（89)表面复合有一层厚度为0.4至0.6毫米所述的铬合金。3.根据权利要求1所述的铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，所述的滑块轴销 (177)的中心线与所述的转盘轴销（188)之间具有1860至1870毫米的偏心距离。
【专利摘要】本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，作为改进：卡箍活塞缓冲器包括卡箍活塞杆、卡箍活塞缸、卡箍导向筒、下端卡箍盖、上端卡箍盖以及成对半开下卡箍和成对半开上卡箍；工作平台的周边上均布有平台铰链与卡箍活塞缓冲器一端相连接，卡箍活塞缓冲器另一端与固定支脚相连接。卡箍活塞缓冲器采用螺纹连接结合双活塞密封双向避震，每只卡箍活塞缓冲器都能同时承受拉力或压力，确保工作平台能抵御来自任何方位的海浪冲击。通过工作平台将盘式同步轮电机与卡箍活塞缓冲器结合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电动机易损问题和油井设施整体避震问题，取得了意想不到的效果。
【IPC分类】H02K7/10, H02K5/04, F16F9/02, C22C38/44, H02K5/00, E21B43/01, H02K5/16
【公开号】CN104895988
【申请号】CN201510298226
【发明人】张志雄
【申请人】温州经济技术开发区滨海志杰机电产品设计工作室
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月3日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，属于海洋能源开发技术应用领域，尤其 涉及借助于海面作业平台的铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施。
【背景技术】
[0002] 海洋蕴藏着巨大的可再生能源，开发海洋能源已经成为世界各国的战略性选择。 而我国的海岸线漫长，海洋资源丰富，海洋平台是为在海上进行钻井、采油等活动提供生产 和生活设施的构筑物。按其结构特性和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。 固定式平台的下部由粧、扩大基脚或其他构造直接支承并固着于海底，按支承情况分为粧 基式和重力式两种。活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另一井位，接支承 情况可分为着底式和浮动式两类，近年来正在研宄新颖的半固定式海洋平台，它既能固定 在深水中，又具有可移性，张力腿式平台即属此类。海洋平台由上部结构，即平台甲板和基 础结构组成。上部结构一般由上下层平台甲板和层间桁架或立柱构成。甲板上布置成套钻 采装置及辅助工具、动力装置、泥浆循环净化设备、人员的工作、生活设施和直升飞机升降 台等。平台甲板的尺寸由使用工艺确定。
[0003] 众所周知，海上石油钻井平台系统每次维修的费用都是惊人的，海上石油钻井平 台系统中的任何零部件都要能经得起海水腐蚀，任何一次油路维修或更换以及动力源故障 排除花费较高，且长时间影响油井生产。特别是海上油井，众所周知的游梁式抽油装置的突 出特征是间隙性做功，因此与之配套动力源使用寿命以及整体抗震能一直来成为该技术领 域的瓶颈技术。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种采用卡箍活塞结构双向避震，结合盘式同步轮电机，并配有支撑 构件，来解决海上油井的技术瓶颈，具体如下： 铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，工作平台的周边上均布有平台铰链与卡箍活 塞缓冲器上孔端头相连接，卡箍活塞缓冲器下孔端头与固定支脚相连接；所述的工作平台 上固定有电机底座、转盘底座和摆杆底座，摆杆底座上的摆杆轴销上可旋转固定着钻井摆 杆，所述的转盘底座上的转盘轴销可旋转固定着同步轮转盘，所述的电机底座固定安装有 盘式同步轮电机；所述的钻井摆杆一侧端固定连着钻井大绳，钻井大绳穿越所述的工作平 台上的平台钻眼孔后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆另一端上有滑块长槽，滑块长槽 上可滑动配合着盘杆滑块；所述的同步轮转盘一侧面固定着滑块轴销上的轴销螺柱，所述 的滑块轴销上的轴销台阶段外圆与所述的盘杆滑块上的滑块中心通孔之间为可旋转滑动 配合；所述的盘式同步轮电机上的同步带轮与所述的同步轮转盘之间有传动同步带；作为 改进： 所述的卡箍活塞缓冲器包括卡箍活塞杆、卡箍活塞缸、卡箍导向筒、下端卡箍盖、上端 卡箍盖以及成对半开下卡箍和成对半开上卡箍；所述的卡箍活塞杆一端密闭固定有外密封 活塞，外密封活塞外圆槽中有孔用密封环，孔用密封环与所述的卡箍活塞缸内孔之间构成 活动密封，所述的卡箍活塞杆另一端有杆外螺纹，杆外螺纹外径尺寸小于或等于所述的卡 箍活塞杆外径尺寸；所述的卡箍活塞缸一端密闭固定有内密封活塞，内密封活塞内孔槽中 有轴用密封环，轴用密封环与所述的卡箍活塞杆外圆之间构成活动密封，所述的卡箍活塞 缸另一端有缸卡箍接口，缸卡箍接口背面有缸锥面，所述的下端卡箍盖背面有下盖锥面，缸 锥面与下盖锥面相对称；成对半开下卡箍内有下箍左锥面和下箍右锥面，下箍左锥面和下 箍右锥面同时与所述的缸锥面以及所述的下盖锥面之间相配合；成对半开下卡箍由两组下 螺栓螺母组紧固成对组装，所述的下端卡箍盖背面外端有缓冲器下端头；所述的卡箍导向 筒开孔端的内孔圆筒壁与所述的卡箍活塞缸外圆之间为滑动配合，所述的卡箍导向筒另一 端有外筒卡箍接口，外筒卡箍接口背面有外筒锥面，所述的上端卡箍盖背面有上盖锥面，外 筒锥面与上盖锥面相对称；成对半开上卡箍内有上箍左锥面和上箍右锥面，上箍左锥面和 上箍右锥面同时与所述的外筒锥面以及所述的上盖锥面之间相配合；成对半开上卡箍由两 组上螺栓螺母组紧固成对组装；所述的上端卡箍盖背面外侧有缓冲器上端头；，所述的上 端卡箍盖内侧有卡箍螺孔，所述的卡箍螺孔与所述的杆外螺纹紧固连接；所述的卡箍活塞 缸上的缸卡箍接口与所述的下端卡箍盖之间有密封垫片，所述的卡箍导向筒上的外筒卡 箍接口与所述的上端卡箍盖之间也有密封垫片；所述的外密封活塞与所述的下端卡箍盖之 间构成第一缓冲空腔，所述的外密封活塞与所述的内密封活塞之间构成第二缓冲空腔； 所述的内密封活塞和外密封活塞都是整体采用碳化硼陶瓷；该碳化硼陶瓷以 复合材料为基料，配以矿化剂Mgo、BnCtVS结合粘土组成，并且其各组分的重量百分 比含量为B4C :91. 2 ~91. 8%、MgO: 2. 4 ~2. 8%、BjC0; :2. 6 ~3. 0%、结合粘土 ： 3. 4 ~ 3. 8%〇
[0005] 所述的卡箍活塞缸和所述的卡箍导向筒以及所述的支撑构件都是整体采用铬合 金钢，该铬合金钢材料由如下重量百分比的元素组成：Cr (铬）：21. 2~21. 8%、Mo (钼）： 8. 2 ~8. 8%、W (钨）：7. 2 ~7. 8%、Ni (镍）：6. 2 ~6. 8%、Zn (锌）：4. 2 ~4. 8%、Cu (铜）： 2.0~2.4%、C (碳）：1.2~1.4%，余量为Fe (铁）及不可避免的杂质；所述杂质的重量百 分比含量为：Sn (锡）少于0? 05%、Si (硅）少于0? 19%、Mn (锰）少于0? 23%、S (硫）少于 0. 0119%、P (磷）少于0. 015% ;所述的铬合金的材料主要性能参数为：抗拉强度为393~ 395MPa〇
[0006] 作为进一步改进：所述的盘式同步轮电机包括定子、转子、电机转轴、电机外壳、前 端盖、后端盖以及同步带轮，电机外壳下方有安装脚板，安装脚板与电机外壳之间有加强连 筋，电机外壳外壁上有引线窗口，电缆线穿越引线窗口并连接到外接控制电源；前端盖和后 端盖分别固定连接在电机外壳前后两端面上，定子固定在前端盖里侧面上，转子固定在电 机转轴上，电机转轴通过前轴承和后轴承分别支撑在前端盖和后端盖上；前端盖还固定着 推力轴承一个端面，推力轴承另一个端面紧贴着转子架内孔的一侧外端面上；后端盖上装 有轴承后盖，轴承后盖通过螺钉固定在后端盖上，轴承后盖内端伸入后端盖上的后盖轴承 孔并抵住后轴承； 所述的转子装在转子架上，转子架内孔与电机转轴上的轴平键段之间为过渡配合且有 平键传递扭矩；所述的前端盖上有前螺钉固定在电机外壳前端面上，前端盖中心线上分别 有前盖轴承孔和推力轴承孔，前盖轴承孔位于外端且固定着前轴承外圆，前轴承内孔固定 着电机转轴的前轴承段；推力轴承孔位于内端且固定着推力轴承一端面，推力轴承另一端 面与转子架内孔外端面之间有调节垫圈，定子与转子之间有2至3毫米的端面气隙；后端盖 上有后螺钉固定在电机外壳后端面上，后端盖的后盖轴承孔上固定着后轴承外圆，后轴承 内孔固定着电机转轴的后轴承段；后轴承段与轴平键段之间有转轴挡肩； 所述的同步带轮外圆上有同步轮齿，同步带轮外端面上有同步轮端面螺孔，同步轮台 阶孔上有同步轮退刀槽和同步轮卡槽，同步轮卡槽中活动配合有同步轮孔用卡环，同步轮 台阶孔底角位置上放置有同步轮调节圈，滚针外圈两侧分别贴着同步轮孔用卡环和同步轮 调节圈；同步轮齿两侧面上有轮齿挡板； 所述的前端盖固定有支撑构件，支撑构件通过螺钉固定在前端盖上，支撑构件上的构 件调节环内端伸入前端盖上的前盖轴承孔并抵住前轴承；支撑构件外端与同步带轮之间有 一只无内圈轴承；支撑构件的外轴承支撑圆表面复合有一层厚度为〇. 4至0. 6毫米所述的 络合金。
[0007] 作为进一步改进：所述的滑块轴销的中心线与所述的转盘轴销之间具有1860至 1870毫米的偏心距离。
[0008] 本发明的有益效果： (一)、工作平台的周边上均布有平台铰链与卡箍活塞缓冲器一端相连接，卡箍活塞缓 冲器另一端与固定支脚相连接，且所述的卡箍活塞缓冲器与所述的工作平台平面之间呈现 度夹角布置，确保工作平台平稳固定。卡箍活塞缓冲器采用螺纹连接结合双活塞密封双向 避震，每只卡箍活塞缓冲器都能同时承受拉力或压力，确保工作平台能抵御来自任何方位 的海浪冲击。
[0009] (二)、本发明中的前端盖还固定着推力轴承的一个端面，推力轴承另一个端面紧 贴着转子架内孔的一侧外端面上；推力轴承孔位于内端且固定着推力轴承一个端面，推力 轴承另一个端面与转子架内孔外端面之间有调节垫圈，定子与转子之 间有2至3毫米的端 面气隙。该技术的好处是：当定子绕组通入三相交变电流时产生旋转磁场，该磁场是沿轴向 穿过气隙，并切割转子绕组，在转子绕组中感应电流而产生转矩，驱动转子旋转，输出扭矩 生产机械工作。
[0010] (三)、本发明中的支撑构件之中位于构件法兰外侧外轴承支撑圆与构件调节环外 圆之间的同轴度为100毫米单位尺寸的误差小于或等于0. 01毫米，近似于绝对同心轴。为 了确保支撑构件上的外轴承支撑圆与构件调节环外圆之间具有高精度同轴度，确保电机转 轴与同步带轮也具有同轴度关系，实现同步带轮平稳同轴旋转。上述结构实现了电机转轴 以及前轴承和后轴承只需承受纯扭矩，而传动链条所产生的径向力反作用到同步带轮却是 能够完全被无内圈轴承所承受，仅仅作用在支撑构件上，完全避免了电机转轴上的转轴外 伸段承受径向力。
[0011] (四)、本发明中的卡箍活塞缸和所述的卡箍导向筒以及支撑构件都是整体采用铬 合金钢，具备良好的刚性抗变形；特别是卡箍活塞缓冲器采用了碳化硼陶瓷的内密封活塞 和外密封活塞，与整体都是采用铬合金钢的法兰活塞缸和法兰导向筒相结合，两种不同材 质相接触，不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐蚀。
[0012] (五)、本发明通过工作平台将盘式同步轮电机与卡箍活塞缓冲器结合一起，同时 解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电动机易损问题和油井设施整体避震问 题，取得了意想不到的效果。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的整体侧面示意图。
[0014] 图2为图1俯视图。
[0015] 图3为图2中的滑块轴销177部位的局部放大剖面示意图。
[0016] 图4为图1或图2中的卡箍活塞缓冲器145放大剖面示意图。
[0017] 图5为图4中M-M剖视图。
[0018] 图6是图4中的成对半开下卡箍555的半开图。
[0019] 图7为图4中N-N剖视图。
[0020] 图8是图4中的成对半开上卡箍333的半开图。
[0021] 图9是图4中的上端卡箍盖809局部剖面图。
[0022] 图10是图9旋转90度后的侧视剖面图。
[0023] 图11是图4中的下端卡箍盖119局部剖面图。
[0024] 图12是图11旋转90度后的侧视剖面图。
[0025] 图13是图4中的卡箍活塞缸613固定着内密封活塞621的剖面图。
[0026] 图14是图4中的卡箍导向筒612剖面图。
[0027] 图15是图4中的卡箍活塞杆611与外密封活塞936固定在一起剖面图。
[0028] 图16为图1或图2中的盘式同步轮电机180整体结构局部剖面示意图。
[0029] 图17图16中的前端盖20局部放大剖面示意图。
[0030] 图18图16中的支撑构件80和同步带轮90所处部位的局部放大剖面示意图。
[0031] 图19图18中的支撑构件80局部放大剖面示意图。
[0032] 图20图18中的同步带轮90 -侧视图。
[0033] 图21图18中的同步带轮90局部放大剖面示意图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明： 图1、图2、图3和图4中：铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，工作平台110的周 边上均布有平台铰链144与卡箍活塞缓冲器145上孔端头相连接，卡箍活塞缓冲器145下 孔端头与固定支脚146相连接；所述的工作平台110上固定有电机底座505、转盘底座158 和摆杆底座151，摆杆底座151上的摆杆轴销503上可旋转固定着钻井摆杆153,所述的转 盘底座158上的转盘轴销188可旋转固定着同步轮转盘179,所述的电机底座505固定安装 有盘式同步轮电机180;所述的钻井摆杆153 -侧端固定连着钻井大绳152,钻井大绳152 穿越所述的工作平台110上的平台钻眼孔501后深入到海底油井床；所述的钻井摆杆153 另一端上有滑块长槽157,滑块长槽157上可滑动配合着盘杆滑块159;所述的同步轮转盘 179 -侧面固定着滑块轴销177上的轴销螺柱771，所述的滑块轴销177上的轴销台阶段 772外圆与所述的盘杆滑块159上的滑块中心通孔508之间为可旋转滑动配合；所述的盘 式同步轮电机180上的同步带轮90与所述的同步轮转盘179之间有传动同步带502;作为 改进： 图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15中： 所述的卡箍活塞缓冲器145包括卡箍活塞杆611、卡箍活塞缸613、卡箍导向筒612、下端卡 箍盖119、上端卡箍盖809以及成对半开下卡箍555和成对半开上卡箍333 ;所述的卡箍活 塞杆611 -端密闭固定有外密封活塞936,外密封活塞936外圆槽中有孔用密封环636,孔 用密封环636与所述的卡箍活塞缸613内孔之间构成活动密封，所述的卡箍活塞杆611另 一端有杆外螺纹625,杆外螺纹625外径尺寸小于或等于所述的卡箍活塞杆611外径尺寸； 所述的卡箍活塞缸613-端密闭固定有内密封活塞621，内密封活塞621内孔槽中有轴用密 封环626,轴用密封环626与所述的卡箍活塞杆611外圆之间构成活动密封，所述的卡箍活 塞缸613另一端有缸卡箍接口 191，缸卡箍接口 191背面有缸锥面235,所述的下端卡箍盖 119背面有下盖锥面253,缸锥面235与下盖锥面253相对称；成对半开下卡箍555内有下箍 左锥面835和下箍右锥面853,下箍左锥面835和下箍右锥面853同时与所述的缸锥面235 以及所述的下盖锥面253之间相配合；成对半开下卡箍555由两组下螺栓螺母组844紧固 成对组装，所述的下端卡箍盖119背面外端有缓冲器下端头632 ;所述的卡箍导向筒612开 孔端的内孔圆筒壁与所述的卡箍活塞缸613外圆之间为滑动配合，所述的卡箍导向筒612 另一端有外筒卡箍接口 908,外筒卡箍接口 908背面有外筒锥面335,所述的上端卡箍盖809 背面有上盖锥面353,外筒锥面335与上盖锥面353相对称；成对半开上卡箍333内有上箍 左锥面935和上箍右锥面953,上箍左锥面935和上箍右锥面953同时与所述的外筒锥面 335以及所述的上盖锥面353之间相配合；成对半开上卡箍333由两组上螺栓螺母组944 紧固成对组装；所述的上端卡箍盖809背面外侧有缓冲器上端头622 ;，所述的上端卡箍盖 809内侧有卡箍螺孔615,所述的卡箍螺孔615与所述的杆外螺纹625紧固连接；所述的卡 箍活塞缸613上的缸卡箍接口 191与所述的下端卡箍盖119之间有密封垫片222,所述的 卡箍导向筒612上的外筒卡箍接口 908与所述的上端卡箍盖809之间也有密封垫片222 ; 所述的外密封活塞936与所述的下端卡箍盖119之间构成第一缓冲空腔111，所述的外密封 活塞936与所述的内密封活塞621之间构成第二缓冲空腔112 ; 所述的内密封活塞621和外密封活塞936都是整体采用碳化硼陶瓷；该碳化硼陶瓷以 B4C复合材料为基料，配以矿化剂MgO、BaCCK及结合粘土组成，并且其各组分的重量百分 比含量为B 4C :91. 5%、MgO:2. :2. 8%、结合粘土 ：3. 6%。
[0035] 所述的卡箍活塞缸613和所述的卡箍导向筒612以及所述的支撑构件80都是整 体采用铬合金钢，该铬合金钢材料由如下重量百分比的元素组成：Cr(铬):21. 5%、Mo(钼）： 8. 5%、W (钨）：7. 5%、Ni (镍）：6. 5%、Zn (锌）：4. 5%、Cu (铜）：2. 2%、C (碳）：1. 4%，余量为 Fe (铁）及不可避免的杂质；所述杂质的重量百分比含量为：Sn (锡）为0.04%、Si (硅）为 0.18%、Mn (锰）为0.21%、S (硫）为0? 009%、P (磷）为0.012%;所述的铬合金的材料主要 性能参数为：抗拉强度为394MPa。
[0036] 作为进一步改进：图1、图2、图16、图17、图18、图19、图20和图21中，所述的盘 式同步轮电机180包括定子51、转子52、电机转轴40、电机外壳10、前端盖20、后端盖30以 及同步带轮90,电机外壳10下方有安装脚板11，安装脚板11与电机外壳10之间有加强连 筋13,电机外壳10外壁上有引线窗口 50,电缆线穿越引线窗口 50并 连接到外接控制电源； 前端盖20和后端盖30分别固定连接在电机外壳10前后两端面上，定子51固定在前端盖 20里侧面上，转子52固定在电机转轴40上，电机转轴40通过前轴承25和后轴承35分别 支撑在前端盖20和后端盖30上；前端盖20还固定着推力轴承65 -个端面，推力轴承65 另一个端面紧贴着转子架32内孔的一侧外端面上；后端盖30上装有轴承后盖33,轴承后 盖33通过螺钉固定在后端盖30上，轴承后盖33内端伸入后端盖30上的后盖轴承孔34并 抵住后轴承35 ;前端盖20固定有支撑构件80,支撑构件80通过螺钉固定在前端盖20上， 支撑构件80上的构件调节环82内端伸入前端盖20上的前盖轴承孔24并抵住前轴承25 ; 支撑构件80外端与同步带轮90之间有一只无内圈轴承60 ; 支撑构件80的外轴承支撑圆89表面复合有一层厚度为0. 4至0. 6毫米所述的铬合金。
[0037] 作为进一步改进：转子52装在转子架32上，转子架32内孔与电机转轴40上的轴 平键段48之间为过渡配合且有平键14传递扭矩；前端盖20上有前螺钉21固定在电机外 壳10前端面上，前端盖20中心线上分别有前盖轴承孔24和推力轴承孔26,前盖轴承孔24 位于外端且固定着前轴承25外圆，前轴承25内孔固定着电机转轴40的前轴承段45 ;推力 轴承孔26位于内端且固定着推力轴承65 -端面，推力轴承65另一端面与转子架32内孔 外端面之间有调节垫圈67,定子51与转子52之间有2至3毫米的端面气隙75 ;后端盖30 上有后螺钉31固定在电机外壳10后端面上，后端盖30的后盖轴承孔34上固定着后轴承 35外圆，后轴承35内孔固定着电机转轴40的后轴承段43 ;后轴承段43与轴平键段48之 间有转轴挡肩36。
[0038] 作为进一步改进：支撑构件80的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段 46之间有旋转空隙88,支撑构件80的外轴承支撑圆89支撑着无内圈轴承60上的圆柱滚 针68,无内圈轴承60上的滚针外圈69的外圆固定在同步带轮90的同步轮台阶孔96内圆 壁上，同步轮台阶孔96底面上有同步轮花键孔94与电机转轴40上的轴端花键49之间为 花键齿圆周啮合的轴向可滑动配合，轴端花键49的端面上有轴端螺孔47,轴端螺孔47上配 合有台阶防松螺钉74限制着轴向定位挡圈70的轴向位移，轴向定位挡圈70外缘部位固定 在同步轮花键孔94外端平面上，继而限制了同步带轮90的轴向位移。
[0039] 作为进一步改进：轴向定位挡圈70外侧面上有防松挡片71与轴向定位挡圈70 - 起，被挡圈螺钉77固定在同步轮花键孔94外端平面上；防松挡片71有挡片拐角边72紧贴 着台阶防松螺钉74的两平边挡肩帽73上的任意一平边上。
[0040] 作为进一步改进：同步带轮90外圆上有同步轮齿99,同步带轮90外端面上有同 步轮端面螺孔97,同步轮台阶孔96上有同步轮退刀槽93和同步轮卡槽98,同步轮卡槽98 中活动配合有同步轮孔用卡环91，同步轮台阶孔96底角位置上放置有同步轮调节圈92,滚 针外圈69两侧分别贴着同步轮孔用卡环91和同步轮调节圈92 ;同步轮齿99两侧面上有 轮齿挡板100。
[0041] 作为进一步改进：支撑构件80上有构件法兰87,构件法兰87内侧的构件调节环 82外圆与前盖轴承孔24之间为过渡配合；构件调节环82外圆与外轴承支撑圆89之间具有 同轴度关系；前端盖20外侧面上有前盖凹台面29,前盖凹台面29上有五至四个前盖螺孔 27,构件法兰87上有五至四个构件枕孔85与前盖螺孔27相对应；构件螺钉28穿越构件枕 孔85与前盖螺孔27相配合，将支撑构件80固定在前盖凹台面29上；前盖凹台面29与前 盖轴承孔24之间具有五级公差精度的垂直度关系。
[0042] 实施例中， 所述的滑块轴销177的中心线与所述的转盘轴销188之间具有1860至1870毫米的偏 心距离，优选为1865毫米。
[0043] 卡箍活塞缓冲器145中的卡箍活塞杆611直径为62毫米，杆外螺纹625为M60X2 ; 卡箍活塞缸613内径为262毫米，卡箍活塞缸613外径为280毫米；缓冲器上端头622与缓 冲器下端头632之间的距离为2330毫米；卡箍活塞缓冲器145与所述的工作平台110平面 之间呈现45度夹角布置。
[0044] 8颗前螺钉21穿越前端盖20上的前盖壳孔39将前端盖20固定在电机外壳10前 端面，8颗后螺钉31穿越后端盖30上的后盖壳孔将后端盖30固定在电机外壳10后端面。
[0045] -、本发明的一个关键技术是：工作平台110的周边上均布有卡箍活塞缓冲器 145〇
[0046] 二、本发明的关键零部件卡箍活塞缓冲器145组装过程如下： (一)、所述的卡箍活塞杆611光滑外圆端与外密封活塞936内孔之间过盈配合密闭固 定成一体，将孔用密封环636放置在外密封活塞936外圆上的密封槽中；所述的卡箍活塞缸 613开口端内孔与内密封活塞621外圆之间过盈配合密闭固定成一体，将轴用密封环626放 置在内密封活塞621内孔上的密封槽中。
[0047](二)、将卡箍活塞杆611上的杆外螺纹625 -端穿越内密封活塞621内孔，使得杆 外螺纹625与卡箍螺孔615相配合紧固。
[0048] 将卡箍活塞缸613上的缸卡箍接口 191与下端卡箍盖119对正，使得缸锥面235 与下盖锥面253相对称；成对半开下卡箍555内的下箍左锥面835和下箍右锥面853,同时 分别与缸锥面235和下盖锥面253相配合，再用两组下螺栓螺母组844将成对半开下卡箍 555紧固成对组装。
[0049] 同理，将卡箍导向筒612上的外筒卡箍接口 908与上端卡箍盖809对正，使得外筒 锥面335与上盖锥面353相对称；成对半开上卡箍333内的上箍左锥面935和上箍右锥面 953,同时分别与外筒锥面335和上盖锥面353相配合，再用上螺栓螺母组944将成对半开 上卡箍333紧固成对组装。
[0050](三)、实现了，外密封活塞936外圆槽中的孔用密封环636与所述的卡箍活塞缸 613内孔之间构成活动密封；内密封活塞621内孔槽中的轴用密封环626与所述的卡箍活 塞杆611外圆之间构成活动密封。与此同时，所述的卡箍导向筒612开孔端的内孔圆筒壁 与所述的卡箍活塞缸613外圆之间构成滑动配合，起到导向作用。所述的外密封活塞936 与所述的下端卡箍盖119之间构成第一缓冲空腔111，所述的外密封活塞936与所述的内密 封活塞621之间构成第二缓冲空腔112。
[0051](四）、整体连接 将四个卡箍活塞缓冲器145上的缓冲器上端头622依次与作业平台410圆周边上的四 个平台铰链144相连接，将卡箍活塞缓冲器145上的缓冲器下端头632依次与四个固定支 脚146相连接。
[0052] 蓄能储存柜448与机械能转换电能机组441之间都有连接导线449,当海风吹动 风叶转轮443旋转，继而带动风轮转轴442旋转，在机械能转换电能机组441内部将机械能 转换为电能，通过连接导线449将电能储存在蓄能储存柜448之中或是直接提供给岛礁上 的人们使用。机械能转换电能机组441中配备了机电转换机组冷却系统，特别是冷却用泵 438前置有卡箍水平止回阀490,不但可确保机械能转换电能机组441长期运行不会发热， 而且冷却用泵438可以无需添加引水就可遥控启动，可实现远程自动操控。
[0053] 在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着拉力负荷之时，卡箍活塞缓冲器145 中的第一缓冲空腔111内的密闭气体膨胀，卡箍活塞缓冲器145中的第二缓冲空腔112内 的密闭气体压缩； 在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着压力负荷之时，卡箍活塞缓冲器145中的 第一缓冲空腔111内的密闭气体压缩，卡箍活塞缓冲器145中的第二缓冲空腔112内的密 闭气体膨胀。无论受到压力还是受到拉力冲击，卡箍活塞缓冲器145都能够起到缓冲减震 的作用。
[0054] 三、本发明的另一个关键技术是：动力源采用盘式同步轮电机180,且配备有支撑 构件80。
[0055] 四、关键部件支撑构件80组装步骤： (一）支撑构件80安装 将支撑构件80上的构件调节环82与前端盖20上的前盖轴承孔24近外端处过渡配合， 并用构件螺钉28穿越支撑构件80上的构件枕孔85与前端盖20上的前盖螺孔27相配合， 将支撑构件80上的构件法兰87与 前端盖20上的前盖凹台面29紧贴固定，使得支撑构件 80上的构件台阶内孔84与电机转轴40的转轴外伸段46外轮廓之间有1毫米的旋转空隙 88 〇
[0056](二）安装滚针外圈69 无内圈轴承60选用RNA型分离式无内圈轴承。
[0057] 先将同步轮调节圈92间隙配合放入同步带轮90上的同步轮台阶孔96之中并越 过同步轮退刀槽93贴在带轮孔底面95上；再将无内圈轴承60上的滚针外圈69微微过盈 配合压入同步带轮90上的同步轮台阶孔96之中，再将同步轮孔用卡环91用专用工具放入 同步轮卡槽98内，使得滚针外圈69两侧分别贴着同步轮孔用卡环91和同步轮调节圈92。
[0058](三）同步带轮90与电机转轴40之间的连接 将固定在同步带轮90上的滚针外圈69连同圆柱滚针68 -起套入固定在外轴承支撑 圆89上一部分，缓缓转动同步带轮90,使得同步带轮90上的同步轮花键孔94与电机转轴 40上的轴端花键49对准相配合，继续推压同步带轮90,使得滚针外圈69上的圆柱滚针68 整体与外轴承支撑圆89完全相配合。
[0059] 先取用台阶防松螺钉74穿越轴向定位挡圈70中心孔后与电机转轴40上的轴端 螺孔47相配合，使得轴向定位挡圈70在台阶防松螺钉74上的两平边挡肩帽73与轴端花 键49外端面之间有一毫米轴向自由量。
[0060] 再用五颗挡圈螺钉77穿越轴向定位挡圈70上的定位挡圈通孔76后与同步带轮 90上的同步轮端面螺孔97相配合，将轴向定位挡圈70也紧固在同步带轮90外端面上； 最后用一颗挡圈螺钉77依次穿越防松挡片71上的通孔和轴向定位挡圈70上的定位 挡圈通孔76后也与同步带轮90上的同步轮端面螺孔97相配合，使得防松挡片71上的挡 片拐角边72对准两平边挡肩帽73上的任意一平边上，起到放松作用。
[0061] 安装完毕。
[0062] 五、运行 当盘式同步轮电机180启动时，电磁力产生的扭矩通过电机转轴40上的轴端花键49 与同步带轮90上的同步轮花键孔94相配合，传递给同步带轮90上的同步轮齿99,实现扭 矩输出。
[0063]同步带轮90上的同步轮齿99通过传动同步带502驱动同步轮转盘179以转盘轴 销188为中心作旋转运动，继而连带滑块轴销177作圆周回转运动；盘杆滑块159上的滑块 中心通孔508与滑块轴销177上的轴销台阶段772外圆作圆周旋转滑移的同时，迫使盘杆 滑块159上的上下两平面在钻井摆杆153上的滑块长槽157上作滑移运动，带动钻井摆杆 153以摆杆轴销503为中心作摆转运动，最终实现钻井大绳152作上下运动获取海底原油。 [0064] 六、本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步效果： (一)、工作平台110的周边上均布有平台铰链144与卡箍活塞缓冲器145 -端相连接， 卡箍活塞缓冲器145另一端与固定支脚146相连接，且所述的卡箍活塞缓冲器145与所述 的工作平台110平面之间呈现45度夹角布置，确保工作平台110平稳固定。卡箍活塞缓冲 器145采用螺纹连接结合双活塞密封双向避震，每只卡箍活塞缓冲器145都能同时承受拉 力或压力，确保工作平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。
[0065] 在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着拉力负荷之时，卡箍活塞缓冲器145 中的双向避震第一腔256内的密闭气体膨胀，卡箍活塞缓冲器145中的双向避震第二腔265 内的密闭气体压缩；在海浪冲击下，当卡箍活塞缓冲器145承受着压力负荷之时，卡箍活塞 缓冲器145中的双向避震第一腔256内的密闭气体压缩，卡箍活塞缓冲器145中的双向避 震第二腔265内的密闭气体膨胀。无论受到压力还是受到拉力冲击，卡箍活塞缓冲器145 都能够起到避震的作用，确保工作平台110能抵御来自任何方位的海浪冲击。
[0066](二)、本发明中的前端盖20还固定着推力轴承65的一个端面，推力轴承65另一 个端面紧贴着转子架32内孔的一侧外端面上；推力轴承孔26位于内端且固定着推力轴承 65 -个端面，推力轴承65另一个端面与转子架32内孔外端面之间有调节垫圈67,定子51 与转子52之间有2至3毫米的端面气隙75。该技术的好处是：当定子51绕组通入三相交 变电流时产生旋转磁场，该磁场是沿轴向穿过气隙，并切割转子52绕组，在转子绕组中感 应电流而产生转矩，驱动转子旋转，输出扭矩生产机械工作。
[0067](三)、本发明中的支撑构件80之中位于构件法兰87外侧外轴承支撑圆89与构件 调节环82外圆之间的同轴度为100毫米单位尺寸的误差小于或等于0. 01毫米，近似于绝 对同心轴。为了确保支撑构件80上的外轴承支撑圆89与构件调节环82外圆之间具有高 精度同轴度，确保电机转轴40与同步带轮90也具有同轴度关系，实现同步带轮90平稳同 轴旋转。上述结构实现了电机转轴40以及前轴承25和后轴承35只需承受纯扭矩，而传动 链条所产生的径向力反作用到同步带轮90却是能够完全被无内圈轴承60所承受，仅仅作 用在支撑构件80上，完全避免了电机转轴40上的转轴外伸段46承受径向力。
[0068](四)、本发明中的卡箍活塞缸613和所述的卡箍导向筒612以及支撑构件80都是 整体采用铬合金钢，具备良好的刚性抗变形；特别是卡箍活塞缓冲器145采用了碳化硼陶 瓷的内密封活塞621和外密封活塞936,与整体都是采用铬合金钢的法兰活塞缸216和法 兰导向筒227相结合，两种不同材质相接触，不但具有更好的耐摩擦，而且还能更好的耐腐 蚀。
[0069](五)、本发明通过工作平台110将盘式同步轮电机180与卡箍活塞缓冲器145结 合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电动机易损问题和油井设施 整体避震问题，取得了意想不到的效果。
[0070] 七、实验比对 表1是本发明中的盘式同步轮电机180采用了支撑构件80后的前轴承25所固定的电 机转轴40的前轴承段45径向跳动度(微米）与没采用支撑构件80的等功率电动机的前轴 承2所固定的电机转轴40的前轴承段45径向跳动度(微米）的实验数据比较。
[0071] 表1前轴承段45部位的径向跳动度(微米）的数据比较
从表1中的对照数据可以得出：前轴承25外端采用了支撑构件80后，前轴承25所受 到负荷减轻磨损减少，导致前轴承25所固定的电机转轴40的前轴承段45部位的径向跳动 度(微米）更加稳定。
[0072] 表2碳化硼陶瓷的内密封活塞621和外密封活塞936与常规316不锈钢的内密 封活塞621和外密封活塞936的耐腐蚀磨损实验数据对比
由表2的对照数据可以得出：碳化硼陶瓷活塞的耐腐蚀抗磨损能力远远强于常规316 不锈钢活塞。
[0073]表3为卡箍活塞缸613和卡箍导向筒612都是整体采用铬合金钢，与卡箍活塞缸 613和卡箍导向筒612都是整体采用常规316不锈钢材质的表面粗糙度受损程度实验数据 对比 由表3的对照数据可以得出：卡箍活塞缸
613和卡箍导向筒612都是整体采用铬合金 钢的表面粗糙度受损程度远远小于常规不锈钢材质外表面的表面粗糙度受损程度。
【主权项】
1.铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，工作平台（Iio)的周边上均布有平台铰链 (144)与卡箍活塞缓冲器（145)上孔端头相连接，卡箍活塞缓冲器（145)下孔端头与固定 支脚（146)相连接；所述的工作平台（110)上固定有电机底座（505)、转盘底座（158)和摆 杆底座（151)，摆杆底座（151)上的摆杆轴销（503)上可旋转固定着钻井摆杆（153)，所述 的转盘底座（158)上的转盘轴销（188)可旋转固定着同步轮转盘（179)，所述的电机底座 (505)固定安装有盘式同步轮电机（180);所述的钻井摆杆（153) -侧端固定连着钻井大 绳（152)，钻井大绳（152)穿越所述的工作平台（110)上的平台钻眼孔（501)后深入到海 底油井床；所述的钻井摆杆（153)另一端上有滑块长槽（157)，滑块长槽（157)上可滑动配 合着盘杆滑块（159);所述的同步轮转盘（179) -侧面固定着滑块轴销（177)上的轴销螺 柱（771)，所述的滑块轴销（177)上的轴销台阶段（772)外圆与所述的盘杆滑块（159)上的 滑块中心通孔（508)之间为可旋转滑动配合；所述的盘式同步轮电机（180)上的同步带轮 (90)与所述的同步轮转盘（179)之间有传动同步带（502) ;其特征是： 所述的卡箍活塞缓冲器（145)包括卡箍活塞杆（611)、卡箍活塞缸（613)、卡箍导向筒 (612)、下端卡箍盖（119)、上端卡箍盖（809)以及成对半开下卡箍（555)和成对半开上卡 箍（333);所述的卡箍活塞杆（611) -端密闭固定有外密封活塞（936)，外密封活塞（936) 外圆槽中有孔用密封环（636)，孔用密封环（636)与所述的卡箍活塞缸（613)内孔之间构 成活动密封，所述的卡箍活塞杆（611)另一端有杆外螺纹（625)，杆外螺纹（625)外径尺寸 小于或等于所述的卡箍活塞杆（611)外径尺寸；所述的卡箍活塞缸（613) -端密闭固定有 内密封活塞（621)，内密封活塞（621)内孔槽中有轴用密封环（626)，轴用密封环（626)与 所述的卡箍活塞杆（611)外圆之间构成活动密封，所述的卡箍活塞缸（613)另一端有缸卡 箍接口（191)，缸卡箍接口（191)背面有缸锥面（235)，所述的下端卡箍盖（119)背面有下 盖锥面（253)，缸锥面（235)与下盖锥面（253)相对称；成对半开下卡箍（555)内有下箍左 锥面（835)和下箍右锥面（853)，下箍左锥面（835)和下箍右锥面（853)同时与所述的缸 锥面（235)以及所述的下盖锥面（253)之间相配合；成对半开下卡箍（555)由两组下螺栓 螺母组（844)紧固成对组装，所述的下端卡箍盖（119)背面外端有缓冲器下端头（632);所 述的卡箍导向筒（612)开孔端的内孔圆筒壁与所述的卡箍活塞缸（613)外圆之间为滑动 配合，所述的卡箍导向筒（612)另一端有外筒卡箍接口（908)，外筒卡箍接口（908)背面有 外筒锥面（335)，所述的上端卡箍盖（809)背面有上盖锥面（353)，外筒锥面（335)与上盖 锥面（353)相对称；成对半开上卡箍（333)内有上箍左锥面（935)和上箍右锥面（953)，上 箍左锥面（935)和上箍右锥面（953)同时与所述的外筒锥面（335)以及所述的上盖锥面 (353)之间相配合；成对半开上卡箍（333)由两组上螺栓螺母组（944)紧固成对组装；所 述的上端卡箍盖（809)背面外侧有缓冲器上端头（622);，所述的上端卡箍盖（809)内侧 有卡箍螺孔(615)，所述的卡箍螺孔(615)与所述的杆外螺纹（625)紧固连接；所述的卡箍 活塞缸（613)上的缸卡箍接口（191)与所述的下端卡箍盖（119)之间有密封垫片（222)， 所述的卡箍导向筒（612)上的外筒卡箍接口（908)与所述的上端卡箍盖（809)之间也有 密封垫片（222);所述的外密封活塞（936)与所述的下端卡箍盖（119)之间构成第一缓冲 空腔（111)，所述的外密封活塞（936)与所述的内密封活塞（621)之间构成第二缓冲空腔 (112)； 所述的内密封活塞（621)和外密封活塞（936)都是整体采用碳化硼陶瓷；该碳化硼 陶瓷以B4C复合材料为基料，配以矿化剂MgO、BciCO 5及结合粘土组成，并且其各组分的重 量百分比含量为 B4C :91· 2 ~9L 8%、MgO: 2. 4 ~2. 8%、BaCXb:2. 6 ~3. 0%、结合粘土： 3. 4 ~3. 8% ; 所述的卡箍活塞缸（613)和所述的卡箍导向筒（612)以及所述的支撑构件80都是整 体采用铬合金钢，该铬合金钢材料由如下重量百分比的元素组成：Cr (铬）：21. 2~21. 8%、 Mo (钼）：8. 2 ~8. 8%、W (钨）：7· 2 ~7. 8%、Ni (镍）：6. 2 ~6. 8%、Zn (锌）：4. 2 ~4. 8%、 Cu (铜）：2. 0~2. 4%、C (碳）：1. 2~1.4%，余量为Fe (铁）及不可避免的杂质；所述杂质 的重量百分比含量为：Sn (锡）少于0· 05%、Si (硅）少于0· 19%、Mn (锰）少于0· 23%、S (硫）少于0.0119%、P (磷）少于0.015%;所述的铬合金的材料主要性能参数为：抗拉强度 为 393 ~395MPa。2.根据权利要求1所述的铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，其特征是：所述的 盘式同步轮电机（180)包括定子（51)、转子（52)、电机转轴（40)、电机外壳（10)、前端盖 (20)、后端盖（30)以及同步带轮（90)，电机外壳（10)下方有安装脚板（11)，安装脚板（11) 与电机外壳（10)之间有加强连筋（13)，电机外壳（10)外壁上有引线窗口（50)，电缆线穿 越引线窗口（50)并连接到外接控制电源；前端盖（20)和后端盖（30)分别固定连接在电机 外壳（10)前后两端面上，定子（51)固定在前端盖（20)里侧面上，转子（52)固定在电机转 轴（40)上，电机转轴（40)通过前轴承（25)和后轴承（35)分别支撑在前端盖（20)和后端 盖（30)上；前端盖（20)还固定着推力轴承(65) -个端面，推力轴承(65)另一个端面紧贴 着转子架（32)内孔的一侧外端面上；后端盖（30)上装有轴承后盖（33)，轴承后盖（33)通 过螺钉固定在后端盖（30)上，轴承后盖（33)内端伸入后端盖（30)上的后盖轴承孔（34) 并抵住后轴承（35); 所述的转子（52)装在转子架（32)上，转子架（32)内孔与电机转轴（40)上的轴平键 段（48)之间为过渡配合且有平键（14)传递扭矩；所述的前端盖（20)上有前螺钉（21)固 定在电机外壳（10)前端面上，前端盖（20)中心线上分别有前盖轴承孔（24)和推力轴承孔 (26)，前盖轴承孔（24)位于外端且固定着前轴承（25)外圆，前轴承（25)内孔固定着电机 转轴（40)的前轴承段（45);推力轴承孔（26)位于内端且固定着推力轴承（65) -端面，推 力轴承（65)另一端面与转子架（32)内孔外端面之间有调节垫圈（67)，定子（51)与转子 (52)之间有2至3毫米的端面气隙（75);后端盖（30)上有后螺钉（31)固定在电机外壳 (10)后端面上，后端盖（30)的后盖轴承孔（34)上固定着后轴承（35)外圆，后轴承（35)内 孔固定着电机转轴（40)的后轴承段（43);后轴承段（43)与轴平键段（48)之间有转轴挡 肩（36); 所述的同步带轮（90)外圆上有同步轮齿（99)，同步带轮（90)外端面上有同步轮端 面螺孔（97)，同步轮台阶孔（96)上有同步轮退刀槽（93)和同步轮卡槽（98)，同步轮卡槽 (98)中活动配合有同步轮孔用卡环（91)，同步轮台阶孔（96)底角位置上放置有同步轮调 节圈（92)，滚针外圈（69)两侧分别贴着同步轮孔用卡环（91)和同步轮调节圈（92);同步 轮齿（99)两侧面上有轮齿挡板（100); 所述的前端盖（20)固定有支撑构件（80)，支撑构件（80)通过螺钉固定在前端盖（20) 上，支撑构件（80)上的构件调节环（82)内端伸入前端盖（20)上的前盖轴承孔（24)并抵 住前轴承（25);支撑构件（80)外端与同步带轮（90)之间有一只无内圈轴承（60);支撑构 件（80)的外轴承支撑圆（89)表面复合有一层厚度为0.4至0.6毫米所述的铬合金。3.根据权利要求1所述的铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，所述的滑块轴销 (177)的中心线与所述的转盘轴销（188)之间具有1860至1870毫米的偏心距离。
【专利摘要】本发明涉及的是一种海上油井辅助装置，铬合金卡箍活塞海上油井辅助动力设施，作为改进：卡箍活塞缓冲器包括卡箍活塞杆、卡箍活塞缸、卡箍导向筒、下端卡箍盖、上端卡箍盖以及成对半开下卡箍和成对半开上卡箍；工作平台的周边上均布有平台铰链与卡箍活塞缓冲器一端相连接，卡箍活塞缓冲器另一端与固定支脚相连接。卡箍活塞缓冲器采用螺纹连接结合双活塞密封双向避震，每只卡箍活塞缓冲器都能同时承受拉力或压力，确保工作平台能抵御来自任何方位的海浪冲击。通过工作平台将盘式同步轮电机与卡箍活塞缓冲器结合一起，同时解决了一直来困扰海上油井的两大难题：动力源电动机易损问题和油井设施整体避震问题，取得了意想不到的效果。
【IPC分类】H02K7/10, H02K5/04, F16F9/02, C22C38/44, H02K5/00, E21B43/01, H02K5/16
【公开号】CN104895988
【申请号】CN201510298226
【发明人】张志雄
【申请人】温州经济技术开发区滨海志杰机电产品设计工作室
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月3日
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