專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是用于石油鉆機(jī)絞車(chē)的一種制動(dòng)裝置，涉及通過(guò)電力或磁力裝置作用的制動(dòng)器。
以往鉆井過(guò)程中進(jìn)行下鉆作業(yè)時(shí)，對(duì)下放鉆具進(jìn)行制動(dòng)都采用手操縱的主剎車(chē)和輔助的水剎車(chē)裝置。近年來(lái)從國(guó)外引進(jìn)了水冷式電磁渦流剎車(chē)，這種剎車(chē)具有制動(dòng)力矩大，制動(dòng)特性好，滾筒無(wú)級(jí)調(diào)速，任意控制鉆具下放速度，實(shí)現(xiàn)下鉆時(shí)的加速、等速和減速過(guò)程；工作可靠，壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因而延長(zhǎng)了主剎車(chē)的壽命，減少了鉆井維修工作量，降低了鉆井成本，有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但用水進(jìn)行冷卻，就有因水源、水質(zhì)及低溫而造成的水垢、堵塞、凍裂和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，影響了它的推廣使用，特別是限制了寒冷地區(qū)油田的使用。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種用空氣強(qiáng)制冷卻的電磁渦流剎車(chē)，克服了用水冷卻帶來(lái)的不便，最大限度地滿(mǎn)足了鉆井工藝的需要。
本實(shí)用新型是通過(guò)空氣換熱系統(tǒng)進(jìn)行冷卻的，即在機(jī)座上安裝一套通風(fēng)機(jī)組，采用軸向通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)，對(duì)電磁渦流剎車(chē)轉(zhuǎn)子和定子進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)冷卻。冷卻空氣從通風(fēng)機(jī)吸入后進(jìn)入剎車(chē)內(nèi)腔，絕大部分流經(jīng)轉(zhuǎn)子表面后從剎車(chē)另一端排出，少量空氣流經(jīng)定子表面及定轉(zhuǎn)子之間的空氣隙后從剎車(chē)另一端排出。為使轉(zhuǎn)子有良好的冷卻效果，在轉(zhuǎn)子的外圓表面上設(shè)置了徑向散熱翅片。這樣的結(jié)構(gòu)能帶走剎車(chē)時(shí)產(chǎn)生的巨大熱量，保證器件正常工作。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖，圖2為
圖1的側(cè)向視圖。圖中1為端蓋，2為轉(zhuǎn)子，3為機(jī)座，4為定子，5為激磁線(xiàn)圈，6為上呼吸器，7為下呼吸器，8為通風(fēng)機(jī)。
結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型的實(shí)施例。
剎車(chē)由兩個(gè)基本部分組成，如
圖1所示。其一為靜止部分，稱(chēng)為定子；其二為轉(zhuǎn)動(dòng)部分，稱(chēng)為轉(zhuǎn)子。在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙，稱(chēng)為工作氣隙。風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)采用外電樞結(jié)構(gòu)的型式，也就是說(shuō)，其轉(zhuǎn)子在定子外面旋轉(zhuǎn)。
剎車(chē)的定子由磁極和激磁線(xiàn)圈構(gòu)成。磁極是磁路的一部分，采用電工鋼制成，這種材料的導(dǎo)磁系數(shù)高，矯頑力小，以滿(mǎn)足下鉆時(shí)有用制動(dòng)扭矩大，而起空吊卡時(shí)無(wú)用制動(dòng)扭矩小的要求。激磁線(xiàn)圈是剎車(chē)的電路部分，工作時(shí)通以直流電流，它固定于磁極上，與磁極組成一個(gè)整體，構(gòu)成定子。剎車(chē)在運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生大量的熱量，因此激磁線(xiàn)圈采用了耐高溫的電磁線(xiàn)與相應(yīng)的絕緣材料，以保證線(xiàn)圈在高溫下仍具有良好的絕緣性能。
剎車(chē)的轉(zhuǎn)子通過(guò)牙嵌離合器或齒式離合器與絞車(chē)滾筒軸相聯(lián)，由絞車(chē)滾筒驅(qū)動(dòng)，與滾筒同速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子既是磁路的一部分，又是電路的一部分，采用電工鋼制成，它和定子磁極、工作間隙構(gòu)成剎車(chē)的完整磁路。
空氣換熱系統(tǒng)是風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)能否正常工作的關(guān)鍵所在。我們采用了風(fēng)源為離心式通風(fēng)機(jī)的軸向通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)。通風(fēng)機(jī)安裝在剎車(chē)左側(cè)上方，冷卻空氣經(jīng)通風(fēng)機(jī)進(jìn)入剎車(chē)，從另一側(cè)排出。為了提高傳熱效率，強(qiáng)化換熱系數(shù)，除了采用強(qiáng)制通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)用了高效的翅片式空氣換熱器，即在轉(zhuǎn)子外圓表面上設(shè)置了徑向凸起的散熱翅片。
剎車(chē)的直流電流通過(guò)可控硅整流裝置供電，它由整流變壓器和可控硅半控橋式整流電路組成。用以將鉆機(jī)交流發(fā)電機(jī)或交流電網(wǎng)供給的交流電壓變成可調(diào)直流電壓，給激磁線(xiàn)圈通以可調(diào)直流電流?？紤]到在使用風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)進(jìn)行下鉆作業(yè)時(shí)，其下鉆速度的調(diào)速精度、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及過(guò)渡過(guò)程動(dòng)態(tài)品質(zhì)等方面的指標(biāo)都要求不高，因此采用比較簡(jiǎn)單的單閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)即可滿(mǎn)足鉆井工藝的要求。通過(guò)調(diào)節(jié)激磁線(xiàn)圈的直流電流，便可調(diào)節(jié)剎車(chē)的制動(dòng)扭矩，從而改變鉆具的下放速度。
風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)又稱(chēng)風(fēng)冷式電磁渦流制動(dòng)器。它是一種將鉆具下鉆時(shí)產(chǎn)生的巨大機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，又將電能轉(zhuǎn)換為熱能的非摩擦式能量轉(zhuǎn)換裝置。這種能量的轉(zhuǎn)換及強(qiáng)有力的制動(dòng)過(guò)程，是通過(guò)電磁感應(yīng)原理完成的，而不是通過(guò)摩擦式的或其他型式的摩擦付完成的，沒(méi)有任何磨損件。制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的巨大熱量，通過(guò)通風(fēng)冷卻方式進(jìn)行交換，當(dāng)剎車(chē)工作時(shí)，在它的激磁線(xiàn)圈內(nèi)通入直流電流，于是在轉(zhuǎn)子與定子之間便有磁通相鏈，使轉(zhuǎn)子處在磁埸閉合回路中。磁埸所產(chǎn)生的磁力線(xiàn)通過(guò)磁極——?dú)庀丁姌小獨(dú)庀丁艠O，形成一個(gè)閉合回路。下鉆時(shí)，絞車(chē)滾筒旋轉(zhuǎn)，通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子以相同轉(zhuǎn)速在定子所建立的磁埸內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)磁埸中，磁力線(xiàn)在磁極的齒部(凸極部分)分布較密，而在磁極的槽部(齒間部分)分布較稀，因此隨著轉(zhuǎn)子與定子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子各點(diǎn)上的磁通便處于不斷重復(fù)的變化之中。即轉(zhuǎn)子沿工作氣隙的圓周上因磁極的齒部和槽部的磁導(dǎo)不等，在空間建立脈動(dòng)磁埸，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子上便產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，在這個(gè)感應(yīng)電勢(shì)作用下，轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生渦流。渦流與定子磁埸相互作用產(chǎn)生電磁力，力的方向由左手定則確定，該力沿轉(zhuǎn)子的切線(xiàn)方向，并且與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。這個(gè)力對(duì)轉(zhuǎn)子軸心形成的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩，也就是電磁渦流剎車(chē)阻止?jié)L筒旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)扭矩。司鉆通過(guò)調(diào)節(jié)司鉆開(kāi)關(guān)手柄位置，便調(diào)節(jié)了激磁電流的大小，改變了制動(dòng)扭矩的大小，從而達(dá)到控制鉆具下放速度的目的。
風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)，下鉆時(shí)由電磁能轉(zhuǎn)換的巨大的熱能是用強(qiáng)迫通風(fēng)進(jìn)行冷卻和吸收，不僅簡(jiǎn)化了冷卻系統(tǒng)，縮小了冷卻系統(tǒng)的體積，減輕了重量，更重要的是不受水冷時(shí)水質(zhì)、水源及低溫的影響和限制，提高了適應(yīng)性，避免了水冷時(shí)經(jīng)常發(fā)生的水垢、堵塞、銹蝕、設(shè)備凍裂凍壞等不良后果，輕則停機(jī)修理，重則造成停止下鉆作業(yè)。同時(shí)，配備風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)，可在幾乎不使用主剎車(chē)的情況下完成下鉆作業(yè)，因此，不僅輔助剎車(chē)取消了冷卻水，而且絞車(chē)的剎車(chē)輪網(wǎng)也可取消冷卻水，使鉆機(jī)絞車(chē)和輔助剎車(chē)不再用水冷卻，為鉆井工作創(chuàng)優(yōu)和升級(jí)創(chuàng)造了條件，解除了廣大鉆井工人在冬季鉆井時(shí)設(shè)備時(shí)而凍裂損壞的后顧之憂(yōu)，為解決剎車(chē)輪網(wǎng)表面裂紋，延長(zhǎng)壽命提供了保證。因此，風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)可在我國(guó)任何地區(qū)，任何油田，尤其適合在寒冷地區(qū)的油田鉆井使用。
權(quán)利要求1.風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)，它由轉(zhuǎn)子和定子部件以及冷卻系統(tǒng)組成，外接直流電源，其特征是冷卻系統(tǒng)為一空氣換熱系統(tǒng)，它由一套裝于機(jī)座上的通風(fēng)機(jī)組及軸向通風(fēng)冷卻系統(tǒng)組成；在轉(zhuǎn)子的外圓表面上設(shè)有散熱翅片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)，其特征是通風(fēng)機(jī)安裝在機(jī)座的左上方，冷卻空氣從另一側(cè)端蓋處排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所說(shuō)的風(fēng)冷式電磁渦流剎車(chē)，其特征是在轉(zhuǎn)子外圓表面上設(shè)置有徑向凸起的散熱翅片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是用于石油鉆機(jī)絞車(chē)的一種制動(dòng)裝置，涉及通過(guò)電力或磁力裝置作用的制動(dòng)器。剎車(chē)由帶有激磁線(xiàn)圈的定子和與絞車(chē)滾動(dòng)相聯(lián)的轉(zhuǎn)子，以及轉(zhuǎn)子與定子間的工作間隙構(gòu)成一個(gè)完整的磁路。制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大量熱量用一套強(qiáng)制通風(fēng)的空氣換熱系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。本實(shí)用新型不僅簡(jiǎn)化了冷卻系統(tǒng)，更重要的是不受水質(zhì)、水源的影響及低溫時(shí)不會(huì)發(fā)生水垢、堵塞、銹蝕及凍裂等問(wèn)題。尤其適合寒冷地區(qū)的油田使用。
文檔編號(hào)E21B19/00GK2059679SQ8921901
公開(kāi)日1990年7月25日 申請(qǐng)日期1989年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月23日
發(fā)明者楊同鑫, 林佑礎(chǔ) 申請(qǐng)人:上海市石油化工機(jī)械技術(shù)研究所