[发明专利]一种风冷电磁涡流刹车

说明书

本发明公开了一种风冷电磁涡流刹车，与绞车滚筒相连，风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；电磁涡流刹车主体包括端盖、机座、转子、两个定子、两个散热翅片、两个激磁线圈、刹车轴、油冷却机组和离心式通风机；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；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。本发明的风冷电磁涡流刹车简化了冷却系统、减轻了系统的质量；不会被施工区域的水质影响；避免了水冷时会发生的锈蚀，提高了使用寿命；制动力矩大，适用于任何地区，特别是寒冷地区的油田钻井操作。

技术领域

本发明涉及钻机辅助设备领域，特别涉及一种风冷电磁涡流刹车。

背景技术

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；部分油田钻井使用水冷式电磁涡流刹车，但是水冷式电磁涡流刹车可能会由于水质原因而导致局部堵塞，从而导致散热效果下降，进一步影响其刹车性能，上述问题亟需解决。

亟需一种不会产生堵塞、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风冷电磁涡流刹车来解决上述技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种风冷电磁涡流刹车，本发明的风冷电磁涡流刹车简化了冷却系统、缩小了冷却系统的体积，减轻了系统的质量；不会被施工区域的水质影响；避免了水冷时会发生的锈蚀、设备冻裂等问题；提高了使用寿命；制动力矩大，适用于任何地区，特别是寒冷地区的油田钻井操作。

本发明是通过如下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了一种风冷电磁涡流刹车，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、两个散热翅片、两个激磁线圈、刹车轴、油冷却机组和离心式通风机；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；所述散热翅片分别固定于所述定子的上部外表面和下部外表面；所述空间腔体的后方设置有排气口；所述离心式通风机固定于所述机座的上表面，所述离心式通风机与所述空间腔体相通；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。