Bộ hãm tời được chia làm 2 loại: + Bộ hãm tời chính: bộ hãm tời băng. + Bộ hãm tời phụ:
- Bộ hãm thuỷ lực. - Bộ hãm điện.
2.3.4.1.Bộ hãm tời băng
- Bộ hãm tời băng đơn giản.
- Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ.
a) Bộ hãm tời băng đơn giản
Hình 2.6: Sơ đồ bộ hãm tời băng đơn giản 1,2: hệ thống điều khiển 6: xi lanh khí nén
3: bánh hãm 7: cơ cấu trục khuỷu
4: băng hãm 8: thanh đối trọng
5: tang tời 9: Van khí
Bộ hãm tời gồm hai băng hãm (4) ôm lấy hai phần ba vòng trong của bánh hãm (3) trên tang tời (5). Một đầu băng hãm (4) nối với thanh đối trọng (8), đầu còn lại nối với cơ cấu trục khuỷu (7). Thanh đối trọng có tác dụng cân bằng lực giữa hai bánh hãm. Ngoài ra nó còn tác dụng như một đòn bẩy để khi hãm thì lực hãm tăng lên gấp nhiều lần, đẩy băng hãm (4) bóp chặt vào bánh hãm (3).
van khí (9) để truyền khí đến xi lanh nén khí (6) nhằm mục đích giữ trục khuỷu (7) trong quá trình hãm.
Tuy nhiên, để tăng khả năng hãm thì mặt trong của băng hãm (4) người ta thiết kế nhiều tấm tạo ma sát gắn vào nó bằng các bulông có đầu chìm. Vì vậy trong quá trình hãm, các tấm tạo ma sát bóp chặt vào bánh hãm (3) của tang tời (5), làm nhiệt độ giữa chúng tăng lên rất cao và làm biến dạng bề mặt. Do vậy người ta thường thiết kế thêm hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoặc dùng bộ hãm tời phụ để hấp thụ lượng nhiệt này sinh ra trong quá trình bộ hãm làm việc.
b) Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ
Hình 2.7: Bộ hãm tời băng có bộ hãm phụ
1: Vấu đơn 8: Khoang làm việc
2: Khấu nối 9: Xi lanh hãm phụ
3: Cơ cấu trục khuỷu 10: Hệ thống điều khiển
4: Vấu kép 11: Xi lanh hãm chính
5: Đòn bẩy (thanh kéo) 12: Cơ cấu đối trọng
6: Lò xo 13: bánh hãm
7: Piston 14: Bánh hãm
So với bộ hãm tời băng đơn giản thì loại này được lắp thêm xi lanh khí nén (9) nối với trục khuỷu (3). Xi lanh hãm phụ (9) có nhiệm vụ hỗ trợ thêm giữ tang tời sau khi hãm bằng bộ hãm chính. Ngoài ra còn hệ thống lò xo (6), piston (7), khoang làm việc (8) được nối với trục khuỷu qua vấu (4) được
dùng để khi sự cố xảy ra. Trong quá trình làm việc thông qua hệ thống điều khiển (10) và xi lanh hãm chính (11) tiến hành hãm tời, lúc đó hệ thống lò xo (6), piston (7), khoang làm việc (8) ở trạng thái nhả. Dưới tác dụng của khí nén qua van A nó sẽ đẩy piston (7) ép hệ thống lò xo (6). Khi có sự cố thì van khí A được xả ra lò xo đẩy piston để vấu (4) kết hợp với thanh kéo (5) để tác dụng lên trục khuỷu (3) hỗ trợ quá trình hãm.
Nhờ cơ cấu khấu nối cho phép tăng được góc ôm của băng hãm, vì vậy mômen hãm tăng trong quá trình làm việc.
2.3.4.2. Bộ hãm phụ a) Bộ hãm thuỷ lực
Ra têi
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm thuỷ lực
1: Stato 7: Đường vào ống nước lạnh
2: Rotor 8: Ly hợp cam
3,4,5: Hệ thống đường ống dẫn nước 9: Thiết bị làm lạnh 6: Hệ thống các van điều chỉnh lượng nước
Cấu tạo:
- Stator: là phần vỏ bộ hãm, được gắn trực tiếp lên khung, bệ tời. Stator cũng có các cánh nghiêng phẳng.
Các cánh Rotor nghiêng theo chiều quay Rotor khi thả bộ dụng cụ còn các cánh Stator nghiêng theo chiều ngược lại. Trong bộ hãm chứa đầy chất lỏng, khi làm việc giữ chất lỏng ở nhiệt độ ≤ 80°C.
Bộ hãm thuỷ lực không có tác dụng dừng bộ khoan cụ vì mômen cản sinh ra phụ thuộc vào tốc độ thả hay tốc độ quay của trục tời. Tác dụng hãm xảy ra khi có sự chuyển động của Rotor, trong đố chất lỏng chứa ở khoảng hở giữa Rotor và Stator. Nước được chuyển vào trong qua các lỗ, chạy vào buồng nạp cũng sinh ra sự biến thiên vòng quay của Rotor.
Bộ hãm thuỷ lực biến cơ năng sinh ra do hạ một tải trọng thành nhiệt thông qua Rotor được tang tời kéo quay. Lượng cơ năng có thể bị mất đi phụ thuộc vào vận tốc quay và thể tích tuần hoàn trong cácte.
Trong quá trình bộ hãm làm việc thì chất lỏng trong khoang làm việc sẽ nóng lên và lực phanh giảm đi.Vì vậy người ta làm một hệ thống để tuần hoàn chất lỏng lạnh vào thiết bị làm lạnh (9) nhờ ống dẫn chất lỏng lạnh (7) thông qua một côn trượt. Côn trượt này chỉ có tác dụng một chiều cho phép bộ hãm làm việc khi ròng rọc động từ trên cao đi xuống.
Khi Rotor quay, nước ở trong các lõm của Rotor chuyển động về phía ngoài biên. Nhờ các lực ly tâm, nước lại chuyển động vào các rãnh của Stator. Nhờ lực ma sát và chuyển động rối xảy ra của nước từ đó tạo nên một mômen ma sát chống lại chuyển động của Rotor.
• Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản. - Làm việc ổn định.
- Khả năng hấp thụ nhiệt lượng tốt, hấp thụ phần lớn nhiệt lượng do bộ hãm chính sinh ra (khoảng 85%).
• Nhược điểm:
- Mômen phụ thuộc vào tốc độ quay của tời.
- Không điều chỉnh được mômen hãm theo sự thay đổi trọng lượng bộ dụng cụ khi thả.
- Để đảm bảo quá trình hãm thực hiện tốt thì nước trong bình hãm ≈ 80°C.
b) Bộ hãm điện
• Ưu điểm:
- Với bộ hãm có cùng kích thước thì bộ hãm điện có thể tạo ra mômen gấp 2 lần so với bộ hãm thuỷ lực.
- Không có bộ phận mòn cơ học nên tuổi thọ cao.
- Mômen hãm ổn định, không phụ thuộc vào tốc độ quay của trục tời, phương pháp điều chỉnh cũng đơn giản hơn.
• Nhược điểm:
- Giá thành đắt, chế tạo phức tạp. - Độ chính xác không cao.
Theo cấu tạo có thể chia bộ hãm điện thành 3 loại:
+ Loại 1: dùng máy phát điện động cơ 3 pha làm việc ở chế độ hãm động. Loại này ít dùng vì trọng lượng lớn và không êm.
+ Loại 2: là bộ hãm điện động lực, trong đó mômen hãm được tạo bởi sự tác động tương hỗ của từ trường với dòng Fucô sinh ra ở Rotor.
+ Loại 3: dùng động cơ điện một chiều cho làm việc ở chế độ máy phát. Trong đó loại 2 (bộ hãm điện động lực) được dùng rộng rãi trong công tác dầu khí.
Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo bộ hãm điện động lực
1: Rotor 4: Cuộn kích
2: Trục truyền 5: Hệ thống làm mát bằng nước
3: Stator 6: Nam châm
7: Vòng chặn 8: Đầu (gối) đỡ 9: Bộ sắt từ
Khi có dòng điện chạy qua trong cuộn kích (4) sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng. Chúng tác dụng với từ thông của cuộn sắt từ tạo ra mômen quay trên trục truyền (2), giá trị của mômen được điều chỉnh phụ thuộc vào dòng kích thích đưa vào cuộn kích (4), chính vì vậy ta có thể điều chỉnh mômen quay, tốc độ quay trên trục truyền (2) bằng cách thay đổi dòng điện kích thích. Trong quá trình bộ hãm làm việc, nhiệt độ tăng cao nên cần bố trí hệ thống làm mát (5) để giảm nhiệt độ của bộ hãm. Còn vòng chặn (7) làm bằng vật liệu không từ tính có nhiệm vụ ngăn không cho bột sắt từ văng ra ngoài trong quá trình bộ hãm làm việc.