[实用新型]风冷式电磁涡流刹车

说明书

本实用新型是用于石油钻机绞车的一种制动装置，涉及通过电力或磁力装置作用的制动器。

以往钻井过程中进行下钻作业时，对下放钻具进行制动都采用手操纵的主刹车和辅助的水刹车装置。近年来从国外引进了水冷式电磁涡流刹车，这种刹车具有制动力矩大，制动特性好，滚筒无级调速，任意控制钻具下放速度，实现下钻时的加速、等速和减速过程；工作可靠，寿命长，维护简单等优点，因而延长了主刹车的寿命，减少了钻井维修工作量，降低了钻井成本，有着明显的经济效益和社会效益。但用水进行冷却，就有因水源、水质及低温而造成的水垢、堵塞、冻裂和结构复杂等缺点，影响了它的推广使用，特别是限制了寒冷地区油田的使用。

本实用新型的目的是设计一种用空气强制冷却的电磁涡流刹车，克服了用水冷却带来的不便，最大限度地满足了钻井工艺的需要。

本实用新型是通过空气换热系统进行冷却的，即在机座上安装一套通风机组，采用轴向通风冷却结构，对电磁涡流刹车转子和定子进行强制通风冷却。冷却空气从通风机吸入后进入刹车内腔，绝大部分流经转子表面后从刹车另一端排出，少量空气流经定子表面及定转子之间的空气隙后从刹车另一端排出。为使转子有良好的冷却效果，在转子的外圆表面上设置了径向散热翅片。这样的结构能带走刹车时产生的巨大热量，保证器件正常工作。

图1为本实用新型的结构剖视图，图2为图1的侧向视图。图中1为端盖，2为转子，3为机座，4为定子，5为激磁线圈，6为上呼吸器，7为下呼吸器，8为通风机。

结合附图给出本实用新型的实施例。

刹车由两个基本部分组成，如图1所示。其一为静止部分，称为定子；其二为转动部分，称为转子。在定子与转子之间有一定的气隙，称为工作气隙。风冷式电磁涡流刹车采用外电枢结构的型式，也就是说，其转子在定子外面旋转。

刹车的定子由磁极和激磁线圈构成。磁极是磁路的一部分，采用电工钢制成，这种材料的导磁系数高，矫顽力小，以满足下钻时有用制动扭矩大，而起空吊卡时无用制动扭矩小的要求。激磁线圈是刹车的电路部分，工作时通以直流电流，它固定于磁极上，与磁极组成一个整体，构成定子。刹车在运行时要产生大量的热量，因此激磁线圈采用了耐高温的电磁线与相应的绝缘材料，以保证线圈在高温下仍具有良好的绝缘性能。

刹车的转子通过牙嵌离合器或齿式离合器与绞车滚筒轴相联，由绞车滚筒驱动，与滚筒同速旋转。转子既是磁路的一部分，又是电路的一部分，采用电工钢制成，它和定子磁极、工作间隙构成刹车的完整磁路。

空气换热系统是风冷式电磁涡流刹车能否正常工作的关键所在。我们采用了风源为离心式通风机的轴向通风冷却结构。通风机安装在刹车左侧上方，冷却空气经通风机进入刹车，从另一侧排出。为了提高传热效率，强化换热系数，除了采用强制通风冷却结构外，还应用了高效的翅片式空气换热器，即在转子外圆表面上设置了径向凸起的散热翅片。

刹车的直流电流通过可控硅整流装置供电，它由整流变压器和可控硅半控桥式整流电路组成。用以将钻机交流发电机或交流电网供给的交流电压变成可调直流电压，给激磁线圈通以可调直流电流。考虑到在使用风冷式电磁涡流刹车进行下钻作业时，其下钻速度的调速精 度、调节系统的稳定性以及过渡过程动态品质等方面的指标都要求不高，因此采用比较简单的单闭环调节系统即可满足钻井工艺的要求。通过调节激磁线圈的直流电流，便可调节刹车的制动扭矩，从而改变钻具的下放速度。