一种水冷电磁涡流刹车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水冷电磁涡流刹车，与绞车滚筒相连，包括电磁涡流刹车主体、可控硅整流装置和司钻开关；电磁涡流刹车主体包括端盖、机座、转子、两个定子、两个激磁线圈、刹车轴和油冷却机组；机座和端盖形成圆柱状的空间腔体，刹车轴横向贯通空间腔体的中轴线，刹车轴与绞车滚筒相连；两个定子分别固定于端盖上，转子固定于刹车轴上并将两个定子间隔于转子的左右两侧，转子和定子之间留有间隙，转子和机座的顶端和底端之间留有间隙；激磁线圈缠绕于定子的外部；可控硅整流装置和司钻开关分别通过电路与激磁线圈相连通。本实用新型专利技术的水冷电磁涡流刹车制动性好、工作可靠、使用寿命长、维护简单、成本低、劳动和操作强度小。

【技术实现步骤摘要】
一种水冷电磁涡流刹车
本技术涉及钻机辅助设备领域，特别涉及一种水冷电磁涡流刹车。
技术介绍
电磁涡流刹车又称电磁涡流制动器，它是一种将钻具下钻时产生的巨大机械能转换成电能，又将电能转换为热能的非摩擦式能量转换装置。这种能量的转换及强有力的制动过程，是通过电磁感应原理完成的，而不是通过摩擦式或其他形式完成的，没有任何磨损件；制动时产生的巨大热量，通过水介质进行吸收与交换。当电磁涡流刹车工作时，在它的激磁线圈内通入直流电流，于是在转子与定子之间便有磁通相链，使转子处在磁场闭合回路中，磁场所产生的磁力线通过磁极→气隙→电枢→气隙→磁极形成一个闭合回路；下钻时，绞车滚筒旋转，通过离合器驱动转子以相同转速在定子所建立的磁场内旋转。在这个磁场中，磁力线在磁级的齿部(凸极部分)分布较密，而在磁极的槽部(齿间部分)分布较稀，因此随着转子与定子的相对运动，转子各点上的磁通便处于不断重复的变化之中，换句话说，转子因磁极的齿部和槽部的磁导不等，在空间建立脉动磁场，根据电磁感应定律，转子上便产生感应电势，在这个感应电势作用下，转子中产生涡流；涡流与定子磁场相互作用产生电磁力，力的方向由左手定则确定，该力沿转子的切线方向，并且与转子旋转方向相反，这个力对转子轴心形成的转矩称为电磁转矩，也就是电磁涡流刹车阻止滚筒旋转的制动扭矩，通过调节司钻开关手柄位置，便调节了激磁电流的大小，改变了制动转矩的大小，从而达到了控制钻具下放速度的目的。现有的油田钻井工程中，多使用水刹车进行操作，但是水刹车制动性差、工作不可靠、工人的操作和劳动强度高，上述问题亟需解决。亟需一种制动性好、工作可靠、使用寿命长、维护简单、成本低、劳动和操作强度小的水冷电磁涡流刹车来解决上述技术问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种水冷电磁涡流刹车，本技术的水冷电磁涡流刹车具有制动扭矩大，制动特性好；流筒无级调速，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；钻井维修工作量减少，钻井成本下降，提高了经济效益；能最大限度满足钻井工艺的需求。本技术是通过如下技术方案解决上述技术问题的：本技术提供了一种水冷电磁涡流刹车，与绞车滚筒相连，包括电磁涡流刹车主体、可控硅整流装置和司钻开关；所述电磁涡流刹车主体包括端盖、机座、转子、两个定子、两个激磁线圈、刹车轴和油冷却机组；所述机座和所述端盖形成圆柱状的空间腔体，所述刹车轴横向贯通所述空间腔体的中轴线，所述刹车轴与所述绞车滚筒相连；两个所述定子分别固定于所述端盖上，所述转子固定于所述刹车轴上并将两个所述定子间隔于所述转子的左右两侧，所述转子和所述定子之间留有间隙，所述转子和所述机座的顶端和底端之间留有间隙；所述激磁线圈缠绕于所述定子的外部；所述空间腔体的左侧和右侧分别开设有进水口，所述空间腔体的下方设置有排水口；所述端盖上开设有两组出油口和进油口，两组所述出油口和进油口分别通过冷却管与所述油冷却机组相通，所述定子和所述激磁线圈之间形成有外围空腔，所述出油口和进油口分别与所述外围空腔相通；所述可控硅整流装置和所述司钻开关分别通过电路与所述激磁线圈相连通。本技术中，所述电磁涡流刹车主体为所述水冷电磁涡流刹车的主体部件，所述电磁涡流刹车主体的内部形成磁场闭合回路，随着定子和转子之间相对位置的不断改变，转子上各点的磁通处于不断的变化之中，在感应电势的作用下，转子中产生涡流，从而进一步产生制动扭矩，以实现钻具下放的速度。本技术中，所述端盖和所述机座用于构成所述电磁涡流刹车主体空间腔体，所述为所述空间腔体的主体结构，所述端盖用于覆盖所述机座上存在的空隙，以使二者结合后能形成一个密闭的空间腔体。本技术中，所述定子和所述转子为本领域常规，用于形成感应电势。本技术中，所述激磁线圈为本领域常规，通过通入电流、改变电流或者断开电流来实现磁力的产生和变化。本技术中，所述刹车轴用于带动所述转子的转动，所述刹车轴与绞车相互连通；一般地，所述刹车轴通过齿式离合器与绞车相连通，所述齿式离合器不包括单向离合器。本技术中，所述油冷却机组用于实现所述激磁线圈的冷却，当激磁线圈长时间运行时，可能产生火花溅射，通过油冷却机组的作用使其保持长期稳定运行；较佳地，所述油冷却机组包括冷却管、压缩机、蒸发器、油箱、干燥过滤器和冷却塔；所述蒸发器通过所述冷却管依次和压缩机、冷却塔和干燥过滤器形成回路，所述蒸发器与油箱相连，所述油箱和所述进油口相连通。本技术中，所述可控硅整流装置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；较佳地，所述可控硅整流装置包括整流变压器和可控硅半控桥式整流电路。本技术中，所述司钻开关将用于改变激磁线圈的直流电流，从而改变制动扭矩，达到调节转速的目的；较佳地，所述司钻开关为差动变压器，所述差动变压器包括铁芯、线圈和调节机构。本技术中，所述转子和所述定子之间留有间隙，所述转子和所述机座的顶端和底端之间留有间隙；上述结构设置用于形成电磁转矩。本技术中，较佳地，为了较佳地进行热交换，及时将电枢产生的热量传导至冷却水中，保证水冷电磁涡流刹车的正常工作，所述水冷电磁涡流刹车还连接有冷却水系统，所述冷却水系统与绞车滚筒相连通；更佳地，所述冷却水系统包括水箱、水泵、第一阀门、第二阀门、第一三通阀、第二三通阀门、第三三通阀门和冷却水管路；所述水箱通过所述冷却水管路与所述排水口相连通，所述排水口和所述水箱之间的冷却水管路上安装有所述第一三通阀门，所述第一三通阀门通过所述冷却水管路与绞车滚筒相连；所述水箱通过所述冷却水管路与所述水泵相连通，所述水泵通过所述冷却水管路和所述第二三通阀门分别与绞车滚筒和所述水冷电磁涡流刹车相连通；所述第三三通阀门设置于所述冷却水管路上，所述第三三通阀门分别与所述空间腔体的左侧和右侧的进水口相连通；所述第一阀门安装于所述第三三通阀和所述空间腔体左侧的进水口之间的冷却水管路上，所述第二阀门安装于所述第三三通阀和所述空间腔体右侧的进水口之间的冷却水管路上；进一步更佳地，所述水箱的体积为40m3；进一步更佳地，所述冷却水的流量为400L/min；进一步更佳地，所述冷却水系统中，进入所述水冷电磁涡流刹车的空间腔体的冷却水的高度不超过所述空间腔体的总高度的1/3。其中，所述水冷电磁涡流刹车与绞车滚筒共用一个冷却水系统，由一个水泵供应冷却水，流经水冷电磁涡流刹车的冷却水返回积为水箱以便散热，刹车需用的冷却水量为400L/min确保涡流刹车的进出水温度在规定的范围内。水质要求含有较低的矿物质(pH值不超过7～7.5)，与内燃机水套内的水质要求相近，如果水质不合要求，则需进行化学处理，当刹车用于海洋时，也可以装置专门的海水冷却器。本技术中，较佳地，所述水冷电磁涡流刹车还安装底座。本技术中，所述可控硅整流装置安装在钻机配电房或压风机房本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水冷电磁涡流刹车，与绞车滚筒相连，其特征在于，所述水冷电磁涡流刹车包括电磁涡流刹车主体、可控硅整流装置和司钻开关；所述电磁涡流刹车主体包括端盖、机座、转子、两个定子、两个激磁线圈、刹车轴和油冷却机组；所述机座和所述端盖形成圆柱状的空间腔体，所述刹车轴横向贯通所述空间腔体的中轴线，所述刹车轴与所述绞车滚筒相连；两个所述定子分别固定于所述端盖上，所述转子固定于所述刹车轴上并将两个所述定子间隔于所述转子的左右两侧，所述转子和所述定子之间留有间隙，所述转子和所述机座的顶端和底端之间留有间隙；所述激磁线圈缠绕于所述定子的外部；所述空间腔体的左侧和右侧分别开设有进水口，所述空间腔体的下方设置有排水口；所述端盖上开设有两组出油口和进油口，两组所述出油口和进油口分别通过冷却管与所述油冷却机组相通，所述定子和所述激磁线圈之间形成有外围空腔，所述出油口和进油口分别与所述外围空腔相通；所述可控硅整流装置和所述司钻开关分别通过电路与所述激磁线圈相连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种水冷电磁涡流刹车，与绞车滚筒相连，其特征在于，所述水冷电磁涡流刹车包括电磁涡流刹车主体、可控硅整流装置和司钻开关；所述电磁涡流刹车主体包括端盖、机座、转子、两个定子、两个激磁线圈、刹车轴和油冷却机组；所述机座和所述端盖形成圆柱状的空间腔体，所述刹车轴横向贯通所述空间腔体的中轴线，所述刹车轴与所述绞车滚筒相连；两个所述定子分别固定于所述端盖上，所述转子固定于所述刹车轴上并将两个所述定子间隔于所述转子的左右两侧，所述转子和所述定子之间留有间隙，所述转子和所述机座的顶端和底端之间留有间隙；所述激磁线圈缠绕于所述定子的外部；所述空间腔体的左侧和右侧分别开设有进水口，所述空间腔体的下方设置有排水口；所述端盖上开设有两组出油口和进油口，两组所述出油口和进油口分别通过冷却管与所述油冷却机组相通，所述定子和所述激磁线圈之间形成有外围空腔，所述出油口和进油口分别与所述外围空腔相通；所述可控硅整流装置和所述司钻开关分别通过电路与所述激磁线圈相连通。


2.如权利要求1所述的水冷电磁涡流刹车，其特征在于，所述油冷却机组包括冷却管、压缩机、蒸发器、油箱、干燥过滤器和冷却塔；所述蒸发器通过所述冷却管依次和压缩机、冷却塔和干燥过滤器形成回路，所述蒸发器与油箱相连，所述油箱和所述进油口相连通。


3.如权利要求1所述的水冷电磁涡流刹车，其特征在于，所述可控硅整流装置包括整流变压器和可控硅半控桥式整流电路。


4.如权利要求1所述的水冷电磁涡流刹车，其特征在于，所述司钻开关为差动变压器，所述差动变压器包括铁芯、线圈和调节机构。
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨同鑫，
申请(专利权)人：上海申通石油机械厂有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31