[發明專利]具有可拆卸的傳熱插入件的液體冷卻制動組件

有效

• 申請號: 201380004597.0
• 申請日: 2013-01-03
• 公開（公告）號: CN104024678B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 巴里·S·麥克林蒂克
• 申請（專利權）人: 石油國家工業公司
• 主分類號: F16D65/10
• 分類號: F16D65/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣旭榮

相關申請

本申請要求美國專利申請No.61/585947(申請日為2012年1月12日)和13/731477(申請日為2012年12月31日)的優先權，所有這些文獻都整個被本文參引。

技術領域

本發明涉及一種液體冷卻制動器，更特別是涉及一種用于控制或停止旋轉軸的、流體操作的液體冷卻制動組件。

背景技術

流體操作制動裝置在廣泛的工業用途中使用。這樣的裝置通常包括制動組件，該制動組件與旋轉軸連接，且該旋轉軸軸向穿過制動組件的中心延伸。制動組件通常還包括制動墊片或其它利用摩擦力的裝置，以便控制或停止旋轉軸，且摩擦力通過施加氣動壓力來控制。因為制動的摩擦力能夠產生大量的熱量，因此這種制動器通常使用液體流(例如油、乙二醇或水)通過制動器組件，以便耗散在制動操作過程中產生的熱量。

油和天然氣行業是頻繁使用這種流體操作液體冷卻制動器的一個領域。在油和天然氣行業中，鉆機將井深深地鉆入地層中，以便不僅鑒定地質油層，而且還產生井，該井允許從這些油層中抽取油或天然氣。鉆機使用鉆桿柱，該鉆桿柱由多段管組成，以便在地層中形成孔。有時必須在稱為起出管(tripping?pipe)(或者稱為起出圓形鉆具或者簡稱為起出鉆具)的處理中從井孔內取出鉆桿柱。這通過物理脫開來進行，當從井孔拉出時，每2或3個鉆桿接頭一次，然后將它們豎直地堆在油井架的架中。在該處理過程中，當多段管架起時，鉆桿柱必須懸起。鉆機使用液體冷卻制動器組件，該液體冷卻制動器組件附接在絞車卷軸上，以便在起出鉆具的同時保持鉆桿柱。制動器很堅固，因為鉆桿柱較重。

用于油和天然氣行業中使用的液體冷卻制動器組件通常具有摩擦盤，該摩擦盤與磨損板接合，并將較重鉆桿的勢能轉變成通過摩擦產生的熱量。磨損板由于摩擦力而變得非常熱，并通過循環的冷卻劑(最通常為水、乙二醇或油)來冷卻，該冷卻劑經過傳熱插入件，該傳熱插入件布置在磨損板和安裝凸緣或反作用板之間。通常，傳熱插入件由鋼構成，并形成有很多較小的豎直凸起，例如小塊、栓釘或銷。小塊允許冷卻劑在它們周圍循環，以便傳遞熱量離開磨損板。

不過，小塊在經過一段時間后被腐蝕，特別是當水用作冷卻劑時，因為水與鋼反應。另外，由于在小塊和磨損板、安裝凸緣或反應板之間使用不同的金屬，因此小塊受到電化學腐蝕。由鋼制造的傳熱插入件布置在磨損板附近，該磨損板通常由銅制造。當使用水時，它用作電解質，因此建立電化學耦合。在不同金屬之間的電勢差是對傳熱插入件加速侵蝕的一個因素。當小塊被腐蝕時更少的熱量傳送離開磨損板，從而在腐蝕發展時使得制動器無效。

腐蝕的傳熱插入件能夠進行修理。在通常的工業實踐中，傳熱插入件的多個部分能夠通過噴砂或類似處理而除去，并焊接新的鋼以代替除去的部分。然后，對新的小塊進行機械加工，以便彼此相對平齊和與周圍表面平齊。修理方法昂貴和費時間，并需要具有較大和昂貴設備的高級機械工廠。修理并不適合在現場很容易地進行，大部分的油和天然氣鉆機在該現場中使用。修理液體冷卻制動器要考慮的附加成本是鉆機在進行修理時的停機時間。

因此需要一種液體冷卻制動器組件，它能夠在傳熱插入件被腐蝕或磨損時很容易和快速地修理。還需要一種制動器組件，它能夠在其使用的現場修理。還需要一種用于液體冷卻制動器組件的便宜修理。

發明內容

根據本發明，一種用于旋轉部件的制動器包括：殼體，用于容納液體冷卻劑；靜止元件，該靜止元件布置在殼體中；磨損板，該磨損板布置在靜止元件上；摩擦元件，該摩擦元件與旋轉部件連接，用于接觸磨損板；以及可拆卸的傳熱插入件，該傳熱插入件布置在磨損板附近，并與冷卻劑流體連通，該傳熱插入件包括非金屬材料。

而且，根據本發明，一種用于旋轉部件的制動器包括：殼體，用于容納液體冷卻劑；用于殼體的安裝凸緣；第一和第二安裝元件，該第一和第二安裝元件布置于殼體內；壓力板，該壓力板布置在殼體內；磨損板，該磨損板布置在各安裝元件、安裝凸緣和壓力板上；多個摩擦元件，這些摩擦元件與旋轉部件連接，用于接觸磨損板；可拆卸的復合傳熱插入件，該傳熱插入件布置在各磨損板附近，并與液體流體連通，復合傳熱插入件包括碳纖維/環氧酚醛樹脂復合材料；以及活塞，用于壓力板、第一和第二安裝元件和安裝凸緣的軸向運動。