MX2012005207A - Malacate impulsado directamente por un iman permanente. - Google Patents

Abstract

Un malacate impulsado directamente (100) tiene un motor de imán permanente (40), y un eje (41) que se extiende a partir de un motor de imán permanente (40) de modo tal que el motor de imán permanente gira directamente el eje (41), y el tambor (43) conectado al eje (41) está lejos del motor de imán permanente (40) de tal modo que la rotación del eje causa la rotación correspondiente del tambor. El motor de imán permanente (40) tiene un alojamiento (42), un estator (62) colocado en el alojamiento, y un rotor (64) que coopera con el estator. El rotor (64) tiene una placa impulsora (66) fija a esto. El eje (41) está directamente conectado con la placa impulsora (66). La caja de rodamiento de los cojinetes (45) soporta de manera rotatoria el cojinete.

Description

MALACATE IMPULSADO DIRECTAMENTE POR UN IMAN PERMANENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere al equipo de campos petroleros. Más particularmente, la presente invención se refiere a los malacates utilizados en la producción y perforación de petróleo y gas. Más particularmente, la presente invención se refiere a los malacates que tienen un motor de imán permanente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un malacate es una pieza común de un equipo para campos petroleros que es utilizado en la producción y perforación de petróleo y gas. Un malacate es típicamente montado cerca de una plataforma petrolífera. Una función común de un malacate es la de elevar y bajar la tubería de perforación fuera y dentro del pozo. Un malacate puede ser referido como un montacargas o un torno. Hay muchos tamaños diferentes de malacates que son utilizados en las industrias mineras y de perforación. Los tamaños de los malacates se reflejan en la potencia para dichos malacates. Estos malacates comparten modos de operación similar y equipo relacionado.

Los malacates son utilizados para levantar y bajar cargas, tales como los tubos de perforación, cuando se insertan y extraen los tubos de perforación hacia fuera del pozo abierto. La extracción del tubo puede requerir extraer un exceso de 30,000 pies de tubería con el fin de cambiar las brocas o componentes mecanizados durante la operación de perforación. Durante las operaciones típicas de perforación de un pozo petrolero, los tubos de perforación son con frecuencia levantados y bajados muchas veces durante estas operaciones.

Durante las operaciones de minería, se utiliza equipo similar en la elevación del carbón, material de escombros, arena y grava, fosfatos y otros minerales. Estos son sólo algunas de las operaciones típicas en donde se utilizan los malacates. En las operaciones de minería, con frecuencia se baja un cubo para los propósitos de permitir la carga del cubo con materiales. Después de que se carga el cubo, los malacates son utilizados para levantar el cubo cargado a una elevación donde el cubo sea descargado en una ubicación sobre la tierra.

La Figura 1 muestra un anillo de perforación 10 que utiliza un malacate de la técnica anterior 26. El malacate 26 es montado al piso de plataforma 12 dentro del interior de la torre de perforación 1 1. El malacate 26 tiene un cable de línea 24 que se extiende alrededor de la polea 25 para elevar y disminuir el tubo de perforación 14 desde y para el pozo 16. La polea 25 es también conocida como un bloque fijo. El pozo 16 se forma en la tierra 50. Los tubos de perforación 14 pueden ser una sarta de perforación que es una serie de tubos de perforación que se extienden dentro del pozo 16 y la tierra 15. El tubo de perforación individual 14 se conecta con la sarta de perforación en la unión roscada 17. Las porciones del anillo de perforación pueden tener porciones del estabilizador que incluyen elementos 18 del estabilizador que se extienden helicoidalmente a lo largo de la superficie externa de la tubería 14 para acoplar la pared del pozo 16 de tal manera que centre la tubería 14 en esto.

El malacate 26 extiende y retrae la línea 24 del cable sobre la polea 25 que está montado en la torre de perforación 1 1 de tal modo que levante y baje la unidad de perforación 19 que sostiene los tubos de perforación 14. La Línea 24 se conecta a la polea viajera 23. La polea viajera 23 está suspendida y se mueve hacia arriba y hacia abajo mediante la línea 24 la cual se extiende y retrae mediante el malacate 26. La polea viajera 23 está conectada a la unidad de perforación 19. La unidad de perforación 19 tiene un eslabón giratorio 22 en el extremo superior en donde el fluido de perforación es introducido hacia los tubos de perforación 14, y por el cual la unidad de perforación 19 está suspendida desde la polea viajera 23. La unidad de perforación 19, el manejador de tuberías 21 , y las partes conectadas asociadas se mueven verticalmente a lo largo del eje 20. El movimiento vertical es guiado por dos guías, o vías, 27 que están rígidamente fijas a la torre de perforación 1 1. La unidad de perforación 19 se fija al carro 28. El carro 28 tiene ruedas que se acoplan a los rieles 27. Los rieles 27 guían el carro 28 para un movimiento vertical hacia arriba y hacia abajo a lo largo de los rieles 27 paralelo a los ejes verticales 20. El tubo de perforación 14 es insertado hacia y removido del pozo 16 a través de la boca del pozo 13.

Los malacates 26 típicamente tienen un tambor hueco, un eje que conecta el tambor a un motor, una transmisión colocada entre el motor y el tambor, y un sistema de frenos para disminuir la rotación del tambor. Los malacates 26 son montados en el piso 12 del anillo de perforación 10. El eje longitudinal del tambor y el eje son paralelos al piso de perforación 12. Los motores típicos utilizados en el malacate 26 son motores eléctricos de CA, motores eléctricos de CC, y motores de combustión diesel. La potencia es típicamente transmitida desde el motor al eje mediante un mecanismo de transmisión de cadena o un mecanismo de trasmisión de engrane. El sistema de frenos puede utilizar una variedad de técnicas para frenar el tambor. El sistema de frenado puede utilizar frenos de disco, frenos de banda, frenos enfriados por agua, o frenos eléctricos. A medida que la línea 24 es retractada por los malacates 26, la línea 24 es envuelta alrededor del tambor de los malacates 26. La envoltura de la línea 24 alrededor de los malacates 26 es similar a envolver un a envolver un hilo alrededor de un carrete.

El uso de una transmisión causa muchos problemas comúnmente asociados con los malacates típicos. Una transmisión es costosa, añade peso a los malacates, y necesita de una reparación periódica. El mantenimiento de una transmisión puede ser costoso especialmente en el caso de una falla total de la transmisión. La potencia también se pierde con el uso de la transmisión debido a las fuerzas de fricción inherentes en el uso de las transmisiones. Los malacates típicos 26 también utilizan grandes cantidades de potencia para cambiar la dirección de rotación de los malacates 26. Así, existe la necesidad de un diseño simple de un malacate que es más ligero, más fácil de mantener, utiliza menos potencia, y es más económico en cuanto a potencia.

En el pasado, varias patentes han publicado con respecto a los malacates. Por ejemplo, La Patente Estadounidense No. 6,182,945, presentada el 6 de Febrero, 2001 por Dyer, y colaboradores divulga malacates completamente redundantes con dos sistemas completos y totalmente independientes para controlar y accionar el tambor y el eje del tambor de los malacates. Cada sistema tiene por lo menos una fuente de poder, una transmisión de poder, y un acoplador conectado a la fuente de poder y a la transmisión y al eje del tambor. Cada sistema tiene un sistema de frenos, tales como frenos de disco, frenos de banda, frenos eléctricos, o frenos enfriados por agua. En caso de que cualquier componente de cualquier sistema falle, los malacates totalmente redundantes tienen la habilidad de elevar los tubos de perforación desde el pozo para evitar el riesgo de "atascar" los tubos de perforación.

La patente Estadounidense No. 4,226,311 presentada el 7 de Octubre, 1980 de Johnson y colaboradores, divulga un aparato de frenos tipo disco adaptados para la instalación en combinación con los malacates de una operación de perforación de pozo. Por esto, el aparato automáticamente detecta cualquier situación de movimiento en reversa en los tubos de perforación y rápidamente ajusta el freno para imposibilitar la transmisión de cualquier movimiento en reversa del dispositivo del mecanismo del embrague del dispositivo de la tabla rotatoria.

La Patente Estadounidense No. 3,653,636, presentada el 4 de abril, 1972 de Burrell, divulga un motor hidráulico reversible y un sistema de depósito hidráulico de baja presión/alta presión que es utilizado para contrarrestar el peso de una sarta de perforación u otro equipo para pozo suspendido desde una línea enrollada en un malacate colocado en un recipiente flotante. Una celda de carga controla la salida del movimiento de torque y la dirección de la unidad de salida del motor hidráulico. En el movimiento descendente del recipiente flotante, el fluido hidráulico de alta presión desde un acumulador se mueve a través del motor hidráulico hacia un depósito de fluido hidráulico de baja presión para proporcionar un movimiento de torque incrementado a los malacates a medida que los malacates devanen una línea de cable hacia arriba. En el movimiento ascendente del recipiente flotante, el motor hidráulico da marcha atrás para mover el fluido a baja presión desde el depósito de baja presión al acumulador de alta presión. Esto disminuye el movimiento de torsión y dan marcha atrás a la dirección de los malacates a medida que los malacates extienden la línea.

La Publicación de Patente Estadounidense No. 2008/01 16432, publicada el 22 de mayo, 2008 de Folk y colaboradores., divulga un cabrestante que incluye un motor eléctrico que tiene un estator fijo, y un rotor cilindrico el cual rota sobre el estator. El tambor se fija al rotor y transporta un cable el cual es atado o desatado por medio del cabrestante. El cabrestante puede ser un malacate para una plataforma petrolífera. El motor eléctrico puede ser un motor eléctrico de imán permanente. Un mecanismo del cojinete es colocado entre el estator del motor y el rotor del motor.

La Patente Estadounidense No. 3,21 1 ,803, presentada por Pryor y colaboradores, divulga un generador- impulsado por alimentación eléctrica para unos malacates que tienen un malacate, motores eléctricos, una conexión de impulsión entre los motores y los malacates, un generador, una conexión eléctrica para el generador y los motores para abastecer electricidad a los motores, una máquina, y una conexión entre la máquina y el generador para abastecer potencia al generador. Los motores eléctricos tienen una capacidad de absorción total de potencia que es substancialmente más larga que la capacidad de salida de potencia de la máquina, por lo que el movimiento de torque que está disponible para impulsar los malacates es substancialmente mayor de lo que podría estar disponible desde los motores que tienen una capacidad de absorción de potencia igual a la capacidad de salida de potencia de la máquina.

La Patente Estadounidense No. 4,438,904, presentada el 27 de Marzo, 1984 de White, divulga un malacate que tiene una plataforma de perforación que soporta el malacate, un eje del tambor-cable que de manera rotatoria soporta el cable del tambor entre dos miembros verticales soportados por una pared, una entrada de un eje, un mecanismo de impulsión para impulsar la entrada del eje en rotación, una rueda dentada de cadena controlada por un embrague y una cadena de transmisión para causar la rotación del eje del tambor y el cable del tambor en cualquier velocidad múltiple en respuesta a las rotaciones de entrada del eje, y un controlador dispuesto externamente de uno de los miembros con soporte de pared. El eje del tambor tiene una extensión más allá de uno de los miembros con soporte de pared. Un solo freno externo es fijado a la extensión del eje del tambor.

La Patente Estadounidense No. 6,029,951 , presentada el 29 de Febrero, 2000 de Guggari, divulga un sistema y un método para el uso de un malacate donde el malacate tiene un tambor rotatorio en donde una línea es atada. El malacate y la línea son utilizados para facilitar un movimiento de una carga suspendida en la línea. Un sistema de control de malacates monitorea y controla los malacates. El ajuste del freno es estar conectado con el tambor rotatorio para limitar la rotación del tambor rotatorio. Un motor eléctrico está conectado al tambor rotatorio para impulsar el tambor rotatorio. El sistema de control de malacates proporciona una señal que es representativa del valor del movimiento de torsión calculado del motor eléctrico donde el pre-movimiento de torsión es generado en el motor eléctrico en respuesta a la señal. El control de rotación del tambor rotatorio es transferido a partir del ajuste del freno al motor eléctrico cuando el nivel del pre-movimiento de torsión del motor eléctrico es substancialmente igual al valor del movimiento de torque calculado.

La Patente Estadounidense No. 4,046,355, presentada el 6 de Septiembre, 1977 de Martin, divulga un aparato de control para utilizarse con un ensamble del malacate que tiene una pieza de trabajo suspendida desde, y aplica tensión a, un cable. Un extremo del cabe es atado a un tambor. La rotación del cable es controlado por un mecanismo de freno de potencia. El aparato de control tiene un sensor de tensión de cable que produce una señal de tensión proporcional a la tensión en el cable. Un generador de pulsos produce una señal de control pulsada. Un control del freno aplica la señal de tensión al mecanismo de frenos de potencia en respuesta a la señal de control.

La Solicitud de Patente Estadounidense No. 60/726,077, presentada el 13 de Octubre, 2005 por el inventor actual, divulga unos malacates para operaciones de perforación y minería. Los malacates tienen un tambor de cuerda de cable el cual es impulsado mediante por lo menos un motor de CA. Un eje del tambor acopla un freno con el tambor de cuerda de cable. El motor es operado a partir de una fuente de alimentación para uso general. Los malacates tienen un sistema de volante que almacena la potencia mientras se frena la rotación del tambor de cuerda de cable de los malacates. La potencia almacenada en el volante es utilizada para comenzar otra rotación del tambor de cuerda de cable.

Es objeto de la presente invención proporcionar un malacate de impulso directo.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un malacate que no requiera de un mecanismo de engranaje.

Es otro objeto de la presente invención el proporcionar un malacate que tenga una densidad de potencia muy alta.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un malacate que sea relativamente ligero en cuanto a peso.

Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un malacate que pueda ser fácilmente transportado a los sistemas de carriles convencionales.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un malacate el cual tenga requerimientos mínimos de ensamblaje en el campo petrolero.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un malacate que sea fácilmente reemplazable en el campo petrolero.

Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un malacate que tenga efector de inercia reducida.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un malacate que reduzca los costos de operación y reparación.

Estos y otros objetos y ventajas de la presente invención se volverán aparentes a partir de la lectura de la especificación anexa y de las reivindicaciones añadidas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es un malacate impulsado directamente por un imán permanente que comprende un motor de imán permanente, un alojamiento de cojinetes conectado al motor, un eje conectado al motor de imán permanente y que se extiende a través del caja de rodamiento, y un tambor conectado al extremo del eje opuesto al motor de imán permanente. Un sistema de frenos es colocado en un lado del tambor opuesto al motor.

El motor de imán permanente comprende un alojamiento, un estator colocado dentro del alojamiento, y un rotor cooperante con el estator y el interior del estator colocado dentro del alojamiento. El rotor es interconectado con el eje de modo tal que el movimiento de rotación impartido por el motor de imán permanente pueda ser directamente impartido al eje, y por consiguiente con los malacates.

El alojamiento comprende una cámara interior rodeada por una pared. Un estator es colocado de manera adyacente con la pared del alojamiento. El estator tiene una pluralidad de bobinas que se extienden alrededor. Las bobinas son mantenidas en una relación espaciada alrededor de una superficie interna del estator. Las bobinas se extienden de manera radial hacia adentro a partir de la pared del alojamiento. Las trayectorias de flujo de aire adecuado son proporcionadas a través del alojamiento de modo tal que mejoran el efecto de enfriamiento del intercambio de aire con el estator.

Un rotor es colocado en el interior del estator. El rotor es un miembro anular. Los imanes permanentes están localizados en relación espaciada entre sí alrededor de la periferia del rotor. Los imanes permanentes son cooperantes con las bobinas de modo tal que proporciones un efecto-motor del motor de imán permanente. Una placa impulsora se fija al rotor. La placa impulsora tiene una apertura interior adecuadamente formada para acoplar la nervadura del eje asociado. La placa impulsora del rotor recibe el eje. De este modo, cuando las fuerzas de rotación son impartidas al rotor, las fuerzas de rotación son directamente impartidas al eje y a los malacates asociados. De este modo, la invención actual es capaz de rotar directamente el eje sin la necesidad de mecanismos de engranaje o sistemas de transmisión.

La presente invención es también una plataforma de perforación. Esta plataforma de perforación incluye una torre de perforación, una polea soportada por la plataforma de perforación, una línea de cable que se extiende sobre la polea de modo tal que tiene un extremo que se extiende hacia debajo de esto, una polea viajera interconectada a la línea de cable, un tambor colocado de manera adyacente a la parte inferior de la torre de perforación y que tiene una línea de cable que se extiende alrededor del tambor, un eje conectado al tambor que se extiende hacia fuera de esto, y un motor de imán permanente que recibe el eje ahí. El motor de imán permanente sirve para impartir una fuerza de rotación al eje de modo tal que rota el tambor con el fin de enrollar y desenrollar la línea de cable.

El motor de imán permanente comprende un alojamiento, un estator colocado en el alojamiento, y un rotor cooperante con el estator. El eje de igual forma está conectado con o interconectado con el eje. El estator incluye una pluralidad de bobinas que se extienden en relación espaciada alrededor de una superficie interior del estator. El rotor es un miembro anular que tiene una pluralidad de imanes montados en una relación espaciada alrededor de la periferia del rotor. El rotor tiene una placa impulsora fija a esto. El eje está directamente conectado a la placa impulsora. El alojamiento de los cojinetes está conectado al motor de imán permanente. El eje se extiende a través de éste y es soportado de manera rotatoria mediante la caja de rodamiento. El frenado recibe al eje ahí. El frenado sirve para ejercer una fuerza en este eje de modo tal que resista el movimiento de rotación del eje.

BREVE DESCRIPCIÓN DE VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista elevada lateral de una plataforma petrolífera que utiliza un malacate de la técnica anterior.

La Figura 2 muestra una vista elevada lateral de la modalidad preferente del malacate impulsado directamente por el imán permanente de la presente invención.

La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de la modalidad preferente del imán permanente impulsado directamente de la presente invención.

La Figura 4 muestra una vista en sección transversal del motor de imán permanente de la presente invención.

La Figura 5 muestra una vista en planta de la placa impulsora asociada con el motor de imán permanente de la presente invención.

La Figura 6 muestra una vista en perspectiva del rotor del motor de imán permanente de la presente invención.

La Figura 7 muestra una vista en perspectiva del estator del motor de imán permanente de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Refiriéndonos a la Figura 2, se muestra una vista elevada lateral de la modalidad preferente del malacate 100 impulsado directamente por un imán permanente de la presente invención. Los malacates 100 tienen un motor de imán permanente 40. Un eje 41 está conectado al motor de imán permanente 40. Un alojamiento de cojinetes 45 es colocado de manera adyacente al motor de imán permanente 40 y al eje 41. El eje 41 se extiende a través de la caja de rodamiento 45 y hacia el interior del motor 40. Un tambor 43 se fija al extremo 47 del eje 41 opuesto al motor de imán permanente 40. La línea del cable 24 se envuelve alrededor del tambor 43. El tambor 43 está en el soporte 53. El soporte 53 soporte el eje 41 de modo tal que sostenga el tambor 43 y el motor 40 sobre la superficie del piso, por ejemplo el piso de la plataforma 12. Un sistema de freno 49 es colocado en un lado del tambor 43 opuesto al motor 40. En la Figura 2, el sistema de frenos 49 tiene un disco de freno 51 colocado de manera adyacente al tambor 43. El sistema de freno 49 en la Figura 2 es enfriado con agua. Él abastecimiento de potencia 48 es conectado al motor de imán permanente 40 para abastecer potencia a esto.

El motor de imán permanente 40 rota el eje 41 el cual rota el tambor 43. La rotación del tambor 43 causa que la línea del cable 24 se extienda o retraiga dependiendo de la dirección de la rotación del tambor 43. Cuando la línea del cable 24 se retrae, la línea del cable 24 envuelve el rededor de la superficie externa del tambor 43. Un eje longitudinal del tambor 43 se alinea con el eje longitudinal del eje 41. Los ejes longitudinales del tambor 43 y el eje 41 son generalmente paralelos al piso de la plataforma 12.

Refiriéndonos a la Figura 3, se muestra una vista en perspectiva de los malacates 100 impulsados directamente por un imán permanente de la presente invención. El motor de imán permanente 40 tiene un alojamiento 42. Un rotor y un estator están ubicados dentro del alojamiento 42, como se describirá con más detalle más adelante. El alojamiento 42 tiene una forma generalmente cilindrica. El alojamiento 42 tiene una entrada 55 y una salida 57. Con el fin de enfriar el rotor y el estator del motor 40, el aire pasa hacia la entrada 55, circulando en el interior del alojamiento 42, y descargando a través de la salida 57. Una cubierta 50 se fija en la superficie superior 44 del alojamiento 42. El disco 51 del sistema de freno 49 es colocado de manera adyacente al tambor 43 dentro del soporte 53. El tambor 43 tiene la forma de un carrete de hilo para de manera eficiente almacenar grandes cantidades de cable.

El tambor 43 tiene una línea de cable envuelta alrededor. La rotación del tambor 43 sirve para enrollar y desenrollar esta línea de cable. La línea de cable se extiende a partir del tambor 43 de la manera descrita en el presente previamente en relación con la Figura 1. Así, la rotación del tambor 43, causada por el motor de imán permanente 40, puede causar que la línea de cable se enrolle o desenrolle para el propósito de levantar o bajar la polea viajera.

Refiriéndonos a la Figura 4, se muestra una vista transversal seccionada del alojamiento 42 del motor de imán permanente 40. Como puede observarse, el alojamiento 42 define una cámara interior 60. El eje 41 se extiende hacia fuera del interior 60 del alojamiento 42 del motor de imán permanente 40. Un estator 62 se fija a la pared del alojamiento 42. El estator 62 se extiende alrededor del interior circular del alojamiento 42. Un rotor 64 es colocado en proximidad cercana al estator 62. El rotor 64 tiene una pluralidad de imanes permanentes formados alrededor de su periferia (descrita con más detalle de aquí en adelante). El estator 62 tiene bobinas de cable colocadas alrededor de la superficie interna del estator 62. La interacción de las bobinas del estator 62 y los imanes permanentes del rotor 64 proporcionan la potencia de rotación del motor de imán permanente 40. Una placa impulsora 66 se fija en la parte superior del rotor 64. El eje 41 se acopla con la placa impulsora 66 de modo tal que la potencia de rotación impartida a la placa impulsora 66 mediante el rotor 64 sea impartida al eje 41. El eje 41 se extiende hacia fuera a partir de la cámara interior 60 del alojamiento 42. Un extremo del soporte 53 puede verse colocado entre la caja de rodamiento 45 y el motor 40. Así, el eje 41 se extiende a través del motor 40, el soporte 53, y la caja de rodamiento 45.

Los motores de imán permanente rotan debido al movimiento de torsión que a la interacción que causan los campos magnéticos. Estos campos magnéticos son creados por los imanes permanentes montados en el rotor rodante y el campo magnético que inducen las bobinas estacionarias del estator. El movimiento de torque es mayor cuando el vector magnético del rotor está a 90° del vector magnético del estator. En esta posición, fuerza a las poleas del rotor a rotar en dirección del campo del estator. En un motor de CC sin escobillas impulsado de manera trapezoidal, el flujo de corriente alterna de manera secuencial a través de dos de las tres bobinas generando el campo del estator. La tercera bobina restante monitorea la EMF (fuerza electromotriz) posterior de las dos bobinas activas. La EMF posterior ocurre cuando rota un motor de imán permanente. Cada bobina genera un voltaje que se opone al voltaje principal de las bobinas. La EMF posterior depende de la velocidad angular del rotor, el campo magnético que generan los imanes del rotor, así como del número de giros de las bobinas del estator. El EMF posterior del motor proporciona la retroalimentación de la posición del rotor con respecto a las bobinas del estator. Los motores de imán permanente tienen sensores que proporcionan una posición similar de retroalimentación. Con la conmutación sinusoidal, con la cual se utiliza el motor síncrono de imán permanente, el circuito de control de impulsos simultáneamente enciende las tres bobinas.

Los motores de imán permanente han estado disponibles comercialmente desde 1990. Sin embargo, los motores de imán permanente no han tenido un uso generalizado debido al alto costo asociado con los costosos imanes permanentes en el rotor. De manera adicional, sus complejos algoritmos de control requieren de experiencia de ingeniería especializada así como el gasto adicional de un procesador integrado. Los motores de imán permanentes son más eficientes que los motores de inducción por CA. Sin embargo, debido al incremento reciente en el precio del cobre, los motores de inducción basados en bobinas actuales se han vuelto más costosos y los motores de imán permanentes se han vuelto comparativamente menos costosos. De manera adicional, los avances recientes en la tecnología han mejorado la salida de potencia de los motores de imán permanente donde dichos motores tienen una densidad de potencia superior que aquellos motores de inducción existentes. Como tal, el motor de imán permanente 40, como se ilustró en la Figura 4, proporciona una salida de potencia superior para el impulso directo del eje 41 y el tambor 43 de los malacates 100.

Refiriéndonos a la Figura 5, se muestra una vista en planta de la placa impulsora 66 del motor de imán permanente 40 de los malacates 100 de la presente invención. La placa impulsora 66 tiene una forma circular con una periferia externa 90. Los orificios 92 de los pernos se forman de manera adyacente a la periferia externa 90. Los orificios 92 de los pernos se permiten para la unión atornillada de la placa impulsora 66 de la parte superior del rotor. Una abertura ranurada 94 se formó centralmente en la placa impulsora 66 para acomodar la ranura del eje 41 . Los orificios de circulación de aire 96 se formaron alrededor del interior de la placa impulsora 66. Los orificios 96 facilitan la circulación del aire dentro del motor de imán permanente 40.

Refiriéndonos a la Figura 6, se muestra una vista en perspectiva aislada del rotor 64 del motor de imán permanente 40 de los malacates 100 de la presente invención. La placa impulsora 66 puede estar montada directamente en la parte superior del rotor 64. Las pilas de imanes permanentes se fijan a la superficie externa del rotor 64 en una relación espaciada entre sí. Los espaciadores 106 pueden ser artículos separados o pueden ser simplemente una superficie formada en la parte externa de la periferia en el rotor 64. El rotor 64 tiene un agujero del cojinete del rotor 1 10 formado de manera central en esto.

Refiriéndonos a la Figura 7, se mostró una vista en perspectiva aislada del estator 62 del motor de imán permanente 40 de los malacates 100 de la presente invención. El estator 62 tiene una cubierta externa 120 la cual sirve para espaciar las bobinas 122 desde la pared interna del alojamiento 42. Las bobinas 122 se extienden de manera radial hacia adentro del mismo. La superficie interior 124 de las bobinas 122 define una abertura circular en donde es colocado el rotor 64. Como resultado las pilas de imanes permanentes 104 están en estrecha proximidad a las bobinas 122 de modo tal que el motor de imán permanente 40 pueda operar adecuadamente.

Electrónicos apropiados están conectados con el motor de imán permanente 40 de modo tal que facilita la operación adecuada del motor de imán permanente 40.

En la presente invención, se apreciará que los malacates impulsados directamente por un imán permanente 100 estén directamente conectados con el eje 41. De este modo, no hay engranajes u otros mecanismos de transmisión que estén interconectados en estas áreas. Los malacates 100 proporcionan así una densidad de potencia mejorada para la rotación adecuada de la sarta de perforación en una configuración relativamente ligera. El peso asociado con los sistemas de transmisión es efectivamente evitado por la presente invención. Además, se evita en la presente invención, la complejidad de instalar dichos sistemas de transmisión para que la potencia del motor de inducción pueda ser transmitida al sistema impulsor. Como resultado, el malacate imputado de manera directa por un imán permanente de la presente invención puede servir para el propósito adecuado de rotar la sarta de perforación con un peso mínimo. A diferencia de los motores actuales asociados con las operaciones de perforación que puedan pesar en exceso de 100,000 libras, el motor de imán permanente de la presente invención solo pesará aproximadamente 60,000 libras. Como tal, esto puede ser fácilmente transportado sobre carriles en un camión convencional. A diferencia de la técnica anterior, el motor 40 no necesita ser ensamblado en si mismo o con el sistema de transmisión en el campo. Como tal, la presente invención evita el requerimiento especializado de instalación personal que podría ser requerido de otro modo por aquellos sistemas que requieren de transmisiones entre el motor y los malacates. El peso reducido del motor de imán permanente de la presente invención evita ciertos efectos inerciales que podrían de otro modo afectar de manera adversa la operación de los motores de inducción convencional. El motor 40 de la presente invención puede ser intercambiado, como se desee, para utilizarse en asociación con la transmisión directa de impulsión superior de la plataforma de perforación. Ya que los sistemas de transmisión no son requeridos, un abastecimiento de dichos motores de imán permanente puede proporcionarse para la operación de perforación y utilizarse ya sea en asociación con los malacates o para otros propósitos. Si hubiera una falla de cualquier motor, entonces cualquiera de los otros motores podrían entonces ser substituidos sin ningún tiempo de inactividad en la plataforma de perforación.

La divulgación anterior y la descripción de la invención son ilustrativas y explicativas de esto. Varios cambios en los detalles de la construcción ilustrada pueden hacerse sin apartarse del verdadero espíritu de la invención. La presente invención deberá solo ser limitada mediante las siguientes reivindicaciones y sus equivalentes legales.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un malacate impulsado directamente caracterizado porque además comprende: un motor de imán permanente; un eje que se extiende a partir de dicho motor de imán permanente de modo tal que dicho motor de imán permanente directamente rota dicho eje; y un tambor conectado a dicho eje fuera de dicho motor de imán permanente de modo tal que la rotación de dicho eje cause una rotación correspondiente de dicho tambor.

2. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizados además porque dicho motor de imán permanente comprende: un alojamiento; un estator colocado en dicho alojamiento; y un rotor cooperante con dicho estator, dicho eje puede estar conectado a o interconectado a dicho eje.

3. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 2, caracterizados además porque dicho alojamiento tiene una cámara interior rodeada por una pared, dicho estator es colocado de manera adyacente a dicha pared, el rotor es colocado en el interior de dicho estator.

4. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 3, caracterizados además porque dicho estator tiene una pluralidad de bobinas que se extienden en relación espaciada alrededor de una superficie interior de dicho estator, dicho rotor es un miembro anular que tiene una pluralidad de imanes permanentes montados en una relación espaciada alrededor de una periferia de dicho rotor.

5. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 4, caracterizados además porque dicha pluralidad de bobinas se extienden de manera hacia adentro al rotor, dicha pluralidad de bobinas actúan en dicha pluralidad de imanes permanentes para causar la rotación de dicho rotor.

6. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 2, caracterizados además porque dicho rotor tiene una placa impulsora fija a esto, dicho eje está directamente conectado a dicha placa impulsora.

7. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 6, caracterizados además porque dicha placa impulsora tiene una abertura centralmente formada en esto, dicha placa impulsora tiene ranuras que se extienden hacia adentro hacia dicha apertura, el eje tiene un extremo ranurado acoplado con dichas ranuras de dicha placa impulsora.

8. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende: un alojamiento de cojinetes conectado a dicho motor de imán permanente, dicho eje se extiende a través de éste y es soportado de manera rotatoria por dicho alojamiento de cojinetes.

9. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 8, caracterizados además porque dicho alojamiento de cojinetes está interpuesto entre dicho motor de imán permanente y el tambor.

10. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizado porque además comprende: medios de freno que reciben dicho eje ahí, dichos medios de freno ejercen una fuerza en dicho eje de modo tal que resiste el movimiento de rotación del mismo.

11. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 10, caracterizados además porque dichos medios de freno colocados de manera adyacente a un extremo de dicho tambor opuesto a dicho motor de imán permanente.

12. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizados porque además comprenden: un abastecimiento de potencia eléctricamente conectado a dicho motor de imán permanente para abastecer la energía eléctrica a esto.

13. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 1 , caracterizados porque además comprenden: una línea de cable que se extiende alrededor de dicho tambor, dicho tambor es rotado para enredar y desenredar dicha línea de cable.

14. Los malacates impulsados directamente de conformidad con la Reivindicación 13, caracterizados porque además comprende: una torre de perforación; una polea colocada en dicha torre de perforación, dicha línea de cable se extiende sobre dicha polea; y una polea viajera conectada a dicha línea de cable que se extiende hacia debajo a partir de dicha polea.

15. Una plataforma de perforación caracterizada porque además comprende: una torre de perforación; una polea soportada por dicha torre de perforación; una línea de cable que se extiende sobre dicha polea para tener un extremo que se extiende hacia abajo del mismo; una polea viajera interconectada a dicho extremo de dicha línea de cable; un tambor colocado de manera adyacente al fondo de dicha torre de perforación, la línea de cable se extiende alrededor de dicho tambor; un eje conectado a dicho tambor y que se extiende hacia fuera del mismo; y un motor de imán permanente que recibe un eje ahí, dicho motor de imán permanente para impartir una fuerza de rotación a dicho eje para rotar dicho tambor con el fin de enrollar o desenrollar dicha línea de cable.

16. El anillo de perforación de conformidad con la Reivindicación 15, de conformidad con dicho motor de imán permanente comprende: un alojamiento; un estator colocado en dicho alojamiento; y un rotor cooperante con dicho estator, dicho eje puede estar ya sea conectado a o interconectado a dicho eje.

17. El anillo de perforación de conformidad con la Reivindicación 16, caracterizado además porque dicho estator tiene una pluralidad de bobinas que se extienden en relación espaciada alrededor de una superficie interior de dicho estator, dicho rotor es un miembro anular y tiene una pluralidad de imanes permanentes montados en una relación espaciada alrededor de una periferia de dicho rotor.

18. El anillo de perforación de conformidad con la Reivindicación 17, caracterizado además porque dicho rotor tiene una placa impulsora fijada a esto, dicho eje está directamente conectado a dicha placa impulsora.

19. El anillo de perforación de conformidad con la Reivindicación 15, caracterizado porque además comprende: un alojamiento de cojinete conectado a dicho motor de imán permanente, dicho eje se extiende a través de un soporte rotatorio mediante dicho caja de rodamiento.

20. El anillo de perforación de conformidad con la Reivindicación 10, caracterizado además porque comprende: medios de freno que reciben dicho eje ahí, dichos medios de frenos ejercen una fuerza en dicho eje para resistir el movimiento de rotación del mismo.