专利名称：石油钻机用功率回收型刹车系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻机用的辅助设施技术领域，具体地讲是一种石油钻机用功率回收型刹车系统。
背景技术：
石油钻机是油田用来进行石油钻井的机械，钻井过程包括起升钻柱、下放钻柱及钻进三项作业，钻柱是由一根根的钻杆通过丝扣连接在一起的，钻头接在钻柱的最下端。钻进作业时，动力机带动钻柱及钻头旋转，破碎岩石实现钻进，钻头磨损后需要更换钻头，这需要把井内的钻柱一根根的全部起升出来，即起升钻柱作业。这期间动力机对钻柱做了功，动力机的能量变成了钻柱的位能，即钻柱的位能增加。更换钻头后，需要把钻杆一根根接成钻柱下放入井中，即下放钻柱作业。这期间钻柱的位能减少即位能要释放出来。现用石油钻机刹车系统一般是带式刹车与辅助刹车相结合，辅助刹车包括涡流刹车、磁粉刹车和水刹车三种。现用石油钻机刹车系统不能回收钻柱下放释放出来的位能，只能将这些能量变成热能消耗掉，同时又要提供冷却系统来降低发热量，这又要消耗能量。
发明内容本实用新型的目的旨在克服上述已有技术的不足，而提供一种能回收钻柱下放释放出来的位能、减少系统发热的石油钻机用功率回收型刹车系统，主要解决现有的石油钻机刹车系统以有回收钻柱下放释放出来的位能，只能将位能变成热能消耗掉，同时增加了整个系统发热的问题。
为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的石油钻机用功率回收型刹车系统，它包括滚筒23，一端通过离合器22、传动机构21与原动机18连接，滚筒23上的钢绳通过滑轮组19与大钩20连接，其特殊之处在于滚筒23的另一端与功率回收型辅助刹车连接，功率回收型辅助刹车包括离合器17、减速器16、变量泵—马达9、节流阀8、蓄能器、二位二通电磁阀13、溢流阀14；在滚筒23上设主刹车系统，主刹车系统包括盘式刹车12、二位三通电磁阀11、刹车阀10；在管路上设液压泵2，液压泵2与滤油器1连接，液压泵2通过单向阀3分别与主刹车系统、功率回收型辅助刹车和动力大钳油马达回路连接。
为了进一步实现上述目的，本实用新型的石油钻机用功率回收型刹车系统，其所述的动力大钳油马达回路由三位四通电液换向阀4、节流阀5和双向液压马达6组成，在所述的变量泵—马达9下接滤油器24，所述的主刹车系统可以是盘式刹车，也可为带式刹车，所述的的蓄能器包括储能活塞缸15、氮气包7。
本实用新型所述的石油钻机用功率回收型刹车系统与已有技术相比，具有实质性特点和进步由于在系统中采用功率回收型辅助刹车，它除了能提供阻力矩控制钻柱下放速度外，还能回收钻柱下放释放出来的位能并重新利用，既节约了能源、减少能源浪费，又减少了整个系统的发热，延长了系统内零部件的寿命。
图1——本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解与实施，
以下结合附图给出具体实施例详细说明本实用新型石油钻机用功率回收型刹车系统。
实施例1，参见图1，将石油钻机用刹车系统的滚筒23一端通过离合器22、传动机构21与原动机18连接在一起，为起升钻柱和钻进作业提供动力，滚筒2 3上的钢绳通过滑轮组19与大钩20连接，下钩20下吊钻柱，滚筒23的另一端通过离合器17、减速器16与功率回收型辅助刹车的变量泵—马达9连接，在变量泵—马达9下安装滤油器24，变量泵—马达9通过管路与节流阀8、蓄能器、二位二通电磁阀13、溢流阀14连接，蓄能器包括储能活塞缸15、氮气包7；在滚筒23上安装主刹车系统，主刹车系统包括盘式刹车12、二位三通电磁阀11、刹车阀10，二位三通电磁阀11、刹车减压阀10用于控制盘式刹车12；在管路上安装液压泵2，在液压泵2下安装滤油器1，液压泵2通过单向阀3分别与主刹车系统、功率回收型辅助刹车和动力大钳油马达回路连接，动力大钳油马达回路由三位四通电液换向阀4、节流阀5和双向液压马达6组成。
本实用新型所述的石油钻机用功率回收型刹车系统，起升钻柱时，离合器22接合，原动机通过传动机构带动滚筒旋转，从而通过滑轮组带动大钩起升钻柱。下放钻柱时，离合器22分离，钻柱在本身重量的作用下，通过滑轮组带动滚筒旋转下放入井内，此时钻柱重量作用在滚筒上的力矩为主动力矩，为了控制钻柱下放的速度，需在滚筒上加上阻力矩，这个阻力矩是由变量泵—马达提供的，变量泵—马达的特点是可以呈泵工况，也可以呈马达工况，此时变量泵—马达呈泵工况运转，提供阻力矩，同时向蓄能器充油，即将钻柱的位能转化为液压能储存在蓄能器中，从而实现能量回收。调节节流阀可调节钻柱下放的速度。因为一开始下放的钻柱重量小，这时不接入功率回收型辅助刹车，可将二位二电磁阀置于左位，将离合器17分离，此时由液压泵向主刹车、动力大钳油马达回路及提升空吊卡提供所需的能量。当下放钻柱的重量增加到一定程度，可接入功率回收型辅助刹车，将二位二电磁阀置于右位，将离合器17接合，此时下放钻柱时，向蓄能器中充油，蓄能器中的能量可用于主刹车、动力大钳油马达回路及提升空吊卡提供所需的能量，此时可将液压泵停止工作。另外在下放钻柱作业中，钻柱下放一立根的长度进入井内后，需要刹住钻柱再接另一根，这时可将刹车阀的出口油压调小，盘式刹车在弹簧力的作用下制动，接好钻柱后，将刹车阀的出口油压调大，蓄能器中的油进入盘式刹车油缸，克服弹簧力松闸，使钻柱下放；钻柱下放一立根的长度进入井内后，需起升空吊卡去提接另一立根，这时蓄能器中的油进入变量泵—马达，变量泵—马达呈马达工况带动滚筒旋转，从而起升空吊卡；立根与钻柱间通丝扣连接，三位四通电液换向阀置于左位时，蓄能器中的油进入双向油马达带动动力大钳上扣，三位四通电液换向阀置于右位时可卸扣。当发生紧急事故时，将二位三通电磁阀置于左位，进行紧急刹车，正常作业时，将二位三通电磁阀置于右位。
本实用新型所述的石油钻机用功率回收型刹车系统，也适用于石油修井机和通井机的刹车系统。
权利要求1.石油钻机用功率回收型刹车系统，它包括滚筒(23)，一端通过离合器(22)、传动机构(21)与原动机(18)连接，滚筒(23)上的钢绳通过滑轮组(19)与大钩(20)连接，其特征在于滚筒(23)的另一端与功率回收型辅助刹车连接，功率回收型辅助刹车包括离合器(17)、减速器(16)、变量泵-马达(9)、节流阀(8)、蓄能器、二位二通电磁阀(13)、溢流阀(14)；在滚筒(23)上设主刹车系统，主刹车系统包括盘式刹车(12)、二位三通电磁阀(11)、刹车阀(10)；在管路上设液压泵(2)，液压泵(2)与滤油器(1)连接，液压泵(2)通过单向阀(3)分别与主刹车系统、功率回收型辅助刹车和动力大钳油马达回路连接。
2.按权利要求1所述的石油钻机用功率回收型刹车系统，其特征在于所述的动力大钳油马达回路由三位四通电液换向阀(4)、节流阀(5)和双向液压马达(6)组成。
3.按权利要求1或2所述的石油钻机用功率回收型刹车系统，其特征在于所述的变量泵-马达(9)下接滤油器(24)。
4.按权利要求1所述的石油钻机用功率回收型刹车系统，其特征在于所述的主刹车系统可以是盘式刹车，也可为带式刹车。
5.按权利要求1所述的石油钻机用功率回收型刹车系统，其特征在于所述的的蓄能器包括储能活塞缸(15)、氮气包(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种石油钻机用功率回收型刹车系统，它包括滚筒(23)，一端通过离合器(22)、传动机构(21)与原动机(18)连接，滚筒(23)上的钢绳通过滑轮组(19)与大钩(20)连接，其特点是在滚筒(23)的另一端与功率回收型辅助刹车连接，其包括离合器(17)、减速器(16)、变量泵—马达(9)、节流阀(8)、蓄能器、二位二通电磁阀(13)、溢流阀(14)；在滚筒(23)上设主刹车系统，其包括盘式刹车(12)、二位三通电磁阀(11)、刹车阀(10)；在管路上设液压泵(2)，液压泵(2)与滤油器(1)连接，液压泵(2)通过单向阀(3)分别与主刹车系统、功率回收型辅助刹车和动力大钳油马达回路连接，是一种能回收能量减少系统发热的石油钻机用功率回收型刹车系统。
文档编号E21B41/00GK2670593SQ200320121348
公开日2005年1月12日 申请日期2003年12月15日 优先权日2003年12月15日
发明者张路军 申请人:烟台大学