CN102838050A - 水冷油浸式电磁涡流刹车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷油浸式电磁涡流刹车，包括转子、定子、左进水管、右进水管、冷却水进水腔道、排水孔，排油孔，离合器，轴承座，所述左进水管和右进水管与冷却水进水腔道连接；所述冷却水进水腔道上设置有冷却水喷水口；所述定子上设置有励磁线圈，励磁线圈外罩有励磁线圈密封罩；所述刹车顶部安装有一油枕，油枕通过绝缘油管与励磁线圈密封罩连通，励磁线圈密封罩与励磁线圈之间充满绝缘油；本发明提供了一种将油水结合并具有强制冷却功能，不会在圈密封罩内产生冷凝水，能在额定电压情况下连续工作的水冷油浸式电磁涡流刹车，该水冷油浸式电磁涡流刹车可用于钻机在进钻时配合钻机连续使用，最大限度满足了钻井工艺的需求。

Description

水冷油浸式电磁涡流刹车

技术领域

本发明涉及一种石油钻机用刹车，具体涉及一种水冷油浸式电磁涡流刹车。

背景技术

电磁涡流刹车是在国内外广泛应用于石油钻机绞车的一种辅助制动装置，它利用电磁感应原理，进行无磨损制动，它的制动力矩大，制动特性好，对绞车实现在无级调速。任意控制钻具下放速度，工作可靠、寿命长、维护简单；应用涡流刹车，可大幅度减少刹车块的磨损，延长主刹车的使用寿命，减少维修工作量，降低成本，有着明显的经济效益和社会效益。但是现有的风冷电磁刹车在使用时温升极高，制动力矩变差，励磁线圈绝缘加速老化，而且我国沙漠地区及中东地区温度及最高可达50-60℃，所以风冷电磁涡流刹车不适应于高温地区。而现有水冷电磁刹车的冷却系统简单，冷却布局过于简单，造成局部温升过高，环境温度与刹车内部温差过大，同时线圈密封罩内会产生冷凝水，造成刹车绝缘降低并产生安全隐患，大大缩短刹车使用寿命；并且上述两种电磁涡流刹车（风冷和水冷）的工况在额电压情况下只能间断工作，进钻时严禁连续使用。

发明内容

鉴于上述不足之处，本发明的目的在于提供一种将油水结合并具有强制冷却功能，不会在圈密封罩内产生冷凝水，能在额定电压情况下连续工作的水冷油浸式电磁涡流刹车，该水冷油浸式电磁涡流刹车可用于钻机在进钻时配合钻机连续使用，最大限度满足了钻井工艺的需求。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种水冷油浸式电磁涡流刹车，包括转子、定子、左进水管、右进水管、冷却水进水腔道、排水孔，排油孔，离合器，轴承座，所述左进水管和右进水管与冷却水进水腔道连接；所述冷却水进水腔道上设置有冷却水喷水口；所述定子上设置有励磁线圈，励磁线圈外罩有励磁线圈密封罩；所述刹车顶部安装有一油枕，油枕通过绝缘油管与励磁线圈密封罩连通，油枕内的绝缘油可以通过绝缘油管通入励磁线圈密封罩，励磁线圈密封罩与励磁线圈之间充满绝缘油，使得励磁线圈完全浸泡在绝缘油中。所述励磁线圈密封罩内还设置有循环水冷却管，该循环水冷却管绕线圈一周设置。

最优的，上述循环水冷却管为铜管。

最优的，上述励磁线圈密封罩为不锈钢密封罩。

本发明的工作原理为：在刹车顶部安装一油枕，绝缘油通入励磁线圈密封罩内，使励磁线圈完全浸没于绝缘油中，励磁线圈在工作时产生的热量一方面通过绝缘油迅速传到定子及励磁线圈密封罩上；另一方面，一进水总管道将冷却水通过设置在刹车左右两侧的左进水管和右进水管送入冷却水进水腔道中，然后冷却水再通过进水腔道上的冷却水喷水口喷向转子内壁，喷到转子内壁的冷却水部分冲射到定子的磁极表面及励磁线圈密封罩表面形成水流，强行将刹车所产生的热量带出；同时，由于励磁线圈密封罩内设置有循环水冷却管，而冷却水进水腔道中的冷却水由循环水冷却管进水口进入，通过循环水冷却管绕励磁线圈一周再经循环水冷却管喷水口喷射到转子内壁，喷到转子内壁的冷却水部分也会冲射到定子的磁极表面及励磁线圈密封罩表面形成水流，强行将刹车所产生的热量带出；再一方面，绝缘油中的热量还可以通过循环水冷却管内循环流动的冷却水带出。

通过上述的多种冷却方式将电磁刹车所产生的热量强行带出，保证了刹车正常工作，并实现了电磁刹车在额定电压情况连续工作的能力。

本发明的有益效果在于：在本发明中，由于励磁线圈安装在磁极上并用励磁线圈密封罩密封，使得励磁线圈密封罩内及励磁线圈热量极高，要想使刹车连续运行必须将热量排出，所以本发明中的励磁线圈采用油浸方式，该油浸方式增强线的绝缘性能，使线圈所产生的高热通过油传到冷却水经冷却水水流迅速将热量带出，同时励磁线圈密封罩内充满绝缘油后再不会因为电磁涡流刹车内部温度与环境温差过大，使得励磁线圈密封罩内产生冷凝水现象从而降低绝缘性能，在很大程度上提高了刹车的安全性。

附图说明

图1为刹车侧视图。

图2为图1的A-A面剖视图。

图3为图2中B部放大图。

图中：1.油枕；2.循环水冷却管；3.励磁线圈密封罩；4.励磁线圈；5.轴承座；6.循环水冷却管喷水口；7.循环水冷却管进水口；8.冷却水喷水口；9.绝缘油管；10.左进水管；11.右进水管；12.排油孔；13.排水孔；14.转子；15.定子；16.离合器；17.冷却水进水腔道。

具体实施方式

下面我们将结合附图对本发明做进一步说明。

结合图1、图2和图3所示，一种水冷油浸式电磁涡流刹车，包括转子14、定子15、左进水管10、右进水管11、冷却水进水腔道17、排水孔13，排油孔12，离合器16，轴承座5，左进水管10和右进水管11与冷却水进水腔道17连接；冷却水进水腔道17上设置有冷却水喷水口8；定子15上设置有励磁线圈4，励磁线圈4外罩有励磁线圈密封罩3；刹车顶部安装有一油枕1，油枕1通过绝缘油管9与励磁线圈密封罩3连通，励磁线圈密封罩3与励磁线圈4之间充满绝缘油；励磁线圈密封罩3内还设置有循环水冷却管2。

本实施方式中为了达到更好的冷却传热效果，所以循环水冷却管2选用铜管，励磁线圈密封罩3选用不锈钢密封罩。

本发明中，在刹车顶部安装一油枕1，绝缘油通入励磁线圈密封罩3内，使励磁线圈4完全浸没于绝缘油中，励磁线圈4在工作时产生的热量一方面通过绝缘油迅速传到定子15及励磁线圈密封罩3上；另一方面，一进水总管道将冷却水通过设置在刹车左右两侧的左进水管10和右进水管11送入冷却水进水腔道17中，然后冷却水再通过冷却水进水腔道17上的冷却水喷水口8喷向转子14内壁，喷到转子14内壁的冷却水部分冲射到定子15的磁极表面及励磁线圈密封罩3表面形成水流，强行将刹车所产生的热量带出；同时，由于励磁线圈密封罩3内设置有循环水冷却管2，而冷却水进水腔道17中的冷却水由循环水冷却管进水口7进入，通过循环水冷却管2绕励磁线圈4一周再经循环水冷却管喷水口6喷射到转子14内壁，喷到转子14内壁的冷却水其中一部分也会冲射到定子15的磁极表面及励磁线圈密封罩3表面形成水流，强行将刹车所产生的热量带出；再一方面，绝缘油中的热量还可以通过循环水冷却管2内循环流动的冷却水带出。最终，冷却水可通过设置在刹车底部的排水孔13排出，而绝缘油也可通过排油孔12排出。

本发明励磁线圈4采用耐高温的电磁线与相应的绝缘材料，以保证线圈的绝缘性，绝缘油能增强线圈绝缘性能，励磁线圈在工作时所产生的热量迅速外传。

刹车的转子14也是由优质电工钢制成，转子14的轴由齿式离合器16与绞车相连接。

本发明采用油水相结合冷却系统是电磁涡流刹车能正常工作的关键所在，我们采用了油水相互传送的方式，通过定子15内壁，水在喷射至转子14内壁反射至定子15及密封罩外表形成水流。为了达到更佳冷却效果，在线圈密封罩内也安装一条循环水冷却管2绕励磁线圈一周后，循环水冷却管2的出水也喷射至转子14与定子15外表形成超强的冷却。

刹车的直流励磁电源，通过变压器进行隔离变压后，在经可控硅进行半桥控整流控制，使输互相的直流电压，根据司钻需求进行任意调整直流电压达到所需要的制动力矩。

本发明水冷油浸式电磁刹车的独特之处是在额电压情况之下连续工作，在钻机进钻时合上电磁涡流刹车减轻了制动盘摩擦，同时减轻了钻具在进钻时产生的冲击振动，延长了刹盘和钻具的使用寿命，提高进钻安全性，解决了电磁刹车只能起下钻，使而不能在进钻时连续使用电磁刹车这一难题，所以水冷油浸式电磁涡流刹车在我国任何地区，任何油田尤其适应在高温地区油田钻井使用。

Claims (3)

1.一种水冷油浸式电磁涡流刹车，包括转子（14）、定子（15）、左进水管（10）、右进水管（11）、冷却水进水腔道（17）、排水孔（13），排油孔（12），离合器（16），轴承座（5），其特征在于：

所述左进水管（10）和右进水管（11）与冷却水进水腔道（17）连接；

所述冷却水进水腔道（17）上设置有冷却水喷水口（8）；

所述定子上设置有励磁线圈（4），励磁线圈（4）外罩有励磁线圈密封罩（3）；

所述刹车顶部安装有一油枕（1），油枕（1）通过绝缘油管（9）与励磁线圈密封罩（3）连通，励磁线圈密封罩（3）与励磁线圈（4）之间充满绝缘油；

所述励磁线圈密封罩（3）内还设置有循环水冷却管（2）。

2.根据权利要求1所述的水冷油浸式电磁涡流刹车，其特征在于：所述循环水冷却管（2）为铜管。

3.根据权利要求1所述的水冷油浸式电磁涡流刹车，其特征在于：所述励磁线圈密封罩（3）为不锈钢密封罩。

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