一种电控配注器论文和设计-常江

全文摘要

本发明属于油田井下工具领域，尤其涉及一种电控配注器，包括壳体，壳体内设置有阀门结构，壳体的中央设置有中央通道，中央通道的外侧设置有由外管和内管围成的环形空间，所述的阀门结构包括阀座和阀芯，阀芯插装在阀座上的安装孔内，并通过螺纹压帽限位，阀座上与阀芯下端的侧面对应设置有过液孔，还包括驱动器，所述阀芯的上端设置有小齿轮，所述内管的外侧设置有转动套，转动套上端的外侧镶嵌有磁钢，转动套下端的外侧设置有与所述小齿轮啮合的大齿轮，所述阀芯的结构包括阀杆和阀头，阀头通过螺纹连接在阀杆的下端。本发明具有电控配水器施工工艺简单的特点，同时解决了现有配水器容易进水短路、可靠性差的问题。

主设计要求

1.一种电控配注器，包括壳体，壳体内设置有阀门结构，壳体的中央设置有中央通道（5），中央通道（5）的外侧设置有由外管（2）和内管（3）围成的环形空间（1），所述的阀门结构包括阀座（4）和阀芯，阀芯插装在阀座（4）上的安装孔内，并通过螺纹压帽（9）限位，阀座（4）上与阀芯下端的侧面对应设置有过液孔（6），其特征在于：还包括驱动器；所述阀芯的上端设置有小齿轮（10），所述内管（3）的外侧设置有转动套（12），转动套（12）上端的外侧镶嵌有磁钢（11），转动套（12）下端的外侧设置有与所述小齿轮（10）啮合的大齿轮，所述阀芯的结构包括阀杆（8）和阀头（7），阀头（7）通过螺纹连接在阀杆（8）的下端，阀头（7）的侧面设置有滑槽（29），阀座上与滑槽（29）对应设置有导向销（30），导向销（30）固定安装在阀座上，导向销（30）的端部插在所述的滑槽（29）内从而防止阀头（7）转动；所述驱动器的结构包括上壳体（28）、下壳体（20）和引导头（24），上壳体（28）内设置有电机（17），电机（17）为双轴电机（17），电机（17）上端的输出轴为一根丝杠，丝杠上安装有螺纹套（16），螺纹套（16）上连接有定位爪（13），定位爪（13）的一端铰接在螺纹套（16）的外侧，定位爪（13）的中部设置有滑道（15），滑道（15）内穿有插销（14），插销（14）固定连接在上壳体（28）上，定位爪（13）的另一端可随着螺纹套（16）位置的变化从上壳体（28）侧面的窗口伸出或收回，定位爪（13）伸出至极限位置时，定位爪（13）的末端卡在所述中央通道（5）的上端，以阻止驱动器下落，电机（17）下端的输出轴上安装有导体转子（18），所述的下壳体（20）的上端通过螺纹接头（19）连接在上壳体（28）的下端，下壳体（20）内安装有电动推杆（22），下壳体（20）的外侧套有胶筒（21），胶筒（21）的下侧设置有压板（25），压板（25）的中央连接在电动推杆（22）的活塞（23）上，所述下壳体（20）的下端设置有至少三条轴向切口（26），轴向切口（26）将下壳体（20）的下端分隔成至少三个独立的弧形板（27），所述的压板（25）上加工有供所述弧形板（27）穿过的弧形孔；所述引导头（24）的上端通过螺钉连接在下壳体（20）的下端；所述的上壳体（28）和内管（3）均由非铁磁性材料制成。

设计方案

所述阀芯的上端设置有小齿轮（10），所述内管（3）的外侧设置有转动套（12），转动套（12）上端的外侧镶嵌有磁钢（11），转动套（12）下端的外侧设置有与所述小齿轮（10）啮合的大齿轮，所述阀芯的结构包括阀杆（8）和阀头（7），阀头（7）通过螺纹连接在阀杆（8）的下端，阀头（7）的侧面设置有滑槽（29），阀座上与滑槽（29）对应设置有导向销（30），导向销（30）固定安装在阀座上，导向销（30）的端部插在所述的滑槽（29）内从而防止阀头（7）转动；

所述驱动器的结构包括上壳体（28）、下壳体（20）和引导头（24），上壳体（28）内设置有电机（17），电机（17）为双轴电机（17），电机（17）上端的输出轴为一根丝杠，丝杠上安装有螺纹套（16），螺纹套（16）上连接有定位爪（13），定位爪（13）的一端铰接在螺纹套（16）的外侧，定位爪（13）的中部设置有滑道（15），滑道（15）内穿有插销（14），插销（14）固定连接在上壳体（28）上，定位爪（13）的另一端可随着螺纹套（16）位置的变化从上壳体（28）侧面的窗口伸出或收回，定位爪（13）伸出至极限位置时，定位爪（13）的末端卡在所述中央通道（5）的上端，以阻止驱动器下落，电机（17）下端的输出轴上安装有导体转子（18），所述的下壳体（20）的上端通过螺纹接头（19）连接在上壳体（28）的下端，下壳体（20）内安装有电动推杆（22），下壳体（20）的外侧套有胶筒（21），胶筒（21）的下侧设置有压板（25），压板（25）的中央连接在电动推杆（22）的活塞（23）上，所述下壳体（20）的下端设置有至少三条轴向切口（26），轴向切口（26）将下壳体（20）的下端分隔成至少三个独立的弧形板（27），所述的压板（25）上加工有供所述弧形板（27）穿过的弧形孔；所述引导头（24）的上端通过螺钉连接在下壳体（20）的下端；

所述的上壳体（28）和内管（3）均由非铁磁性材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种电控配注器，其特征在于：所述的导体转子（18）由黄铜制成。

3.根据权利要求1所述的一种电控配注器，其特征在于：所述导体转子（18）为电磁铁。

4.根据权利要求1所述的一种电控配注器，其特征在于：所述的上壳体（28）和内管（3）均由无磁不锈钢制成。

设计说明书

技术领域

本发明属于油田井下工具领域，尤其涉及一种电控配注器。

背景技术

配注器是油田三次采油工艺中常用的一种井下工具，其功能是对每个储层处的配注器分别设置不同的开关状态，以更好地实现增产目的。油田中采用的配注器大多为纯机械式结构，传统的配注器安装完毕之后，需要通过井下作业方式将配注器内的堵塞器取出调整后再重新装入配注器内，以控制堵塞器内阀门的开关。为了解决上述问题，技术人员研发出了电控配注器，这种配注器通过电缆对配注器内的电机进行供电，从而实现从地面控制配注器内阀门的开关，实现对配注器开关状态的控制。然而，这种配注器存在明显弊端：1、电缆在配水器安装过程中容易破损，一旦破损，便会造成配水器短路失控；2、配水器上的密封点众多，密封失效隐患大，导致配水器的可靠性较差；3、每口井需要使用上千米电缆，而能够防磕碰、耐高温高压的电缆的价格在每米10-20元，每口井的电缆成本一两万元，因此这种配水器的安装成本较高，经济效益较差。

发明内容

本发明提供一种电控配注器，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明包括壳体，壳体内设置有阀门结构，壳体的中央设置有中央通道，中央通道的外侧设置有由外管和内管围成的环形空间，所述的阀门结构包括阀座和阀芯，阀芯插装在阀座上的安装孔内，并通过螺纹压帽限位，阀座上与阀芯下端的侧面对应设置有过液孔，还包括驱动器；

所述阀芯的上端设置有小齿轮，所述内管的外侧设置有转动套，转动套上端的外侧镶嵌有磁钢，转动套下端的外侧设置有与所述小齿轮啮合的大齿轮，所述阀芯的结构包括阀杆和阀头，阀头通过螺纹连接在阀杆的下端，阀头的侧面设置有滑槽，阀座上与滑槽对应设置有导向销，导向销固定安装在阀座上，导向销的端部插在所述的滑槽内从而防止阀头转动；

所述驱动器的结构包括上壳体、下壳体和引导头，上壳体内设置有电机，电机为双轴电机，电机上端的输出轴为一根丝杠，丝杠上安装有螺纹套，螺纹套上连接有定位爪，定位爪的一端铰接在螺纹套的外侧，定位爪的中部设置有滑道，滑道内穿有插销，插销固定连接在上壳体上，定位爪的另一端可随着螺纹套位置的变化从上壳体侧面的窗口伸出或收回，定位爪伸出至极限位置时，定位爪的末端卡在所述中央通道的上端，以阻止驱动器下落，电机下端的输出轴上安装有导体转子，所述的下壳体的上端通过螺纹接头连接在上壳体的下端，下壳体内安装有电动推杆，下壳体的外侧套有胶筒，胶筒的下侧设置有压板，压板的中央连接在电动推杆的活塞上，所述下壳体的下端设置有至少三条轴向切口，轴向切口将下壳体的下端分隔成至少三个独立的弧形板，所述的压板上加工有供所述弧形板穿过的弧形孔；所述引导头的上端通过螺钉连接在下壳体的下端；

所述的上壳体和内管均由非铁磁性材料制成。

所述的导体转子由黄铜制成。

所述导体转子为电磁铁。

所述的上壳体和内管均由无磁不锈钢制成。

本发明的有益效果为：本发明具有电控配水器施工工艺简单的特点，同时解决了现有配水器容易进水短路、可靠性差的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是驱动器上定位爪收起时的结构示意图；

图3是驱动器上定位爪张开时的结构示意图；

图4是图2中A处的截面图。

图中：1-环形空间，2-外管，3-内管，4-阀体，5-中央通道，6-过液孔，7-阀头，8-阀杆，9-螺纹压帽，10-小齿轮，11-磁钢，12-转动套，13-定位爪，14-插销，15-滑道，16-螺纹套，17-电机，18-导体转子，19-螺纹接头，20-下课额提，21-胶筒，22-电动推杆，23-活塞，24-引导头，25-压板，26-轴向切口,27-弧形板，28-上壳体，29-滑槽，30-导向销，31-弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本发明包括壳体，壳体内设置有阀门结构，壳体的中央设置有中央通道5，中央通道5的外侧设置有由外管2和内管3围成的环形空间1，所述的阀门结构包括阀座4和阀芯，阀芯插装在阀座4上的安装孔内，并通过螺纹压帽9限位，阀座4上与阀芯下端的侧面对应设置有过液孔6。以上为现有技术中已经存在的结构，在此不再赘述。

本发明的创新之处在于：

本发明还包括驱动器，需要开关配水器时，将驱动器连接在电缆的下端后下放至井下，当导体转子18与磁钢11处于同一高度位置时，启动电机17时导体转子18旋转，导体转子18与转动套12上镶嵌的磁钢11相互耦合，使导体转子18内产生电流，同时也产生了磁场，两个磁场相互作用使导体转子18的动力得以传递给转动套12。

所述阀芯的上端设置有小齿轮10，所述内管3的外侧设置有转动套12，转动套12上端的外侧镶嵌有磁钢11，转动套12下端的外侧设置有与所述小齿轮10啮合的大齿轮，所述阀芯的结构包括阀杆8和阀头7，阀头7通过螺纹连接在阀杆8的下端，阀头7的侧面设置有滑槽29，阀座上与滑槽29对应设置有导向销30，导向销30固定安装在阀座上，导向销30的端部插在所述的滑槽29内从而防止阀头7转动。转动套12通过齿轮传动副将动力传递给阀杆8，阀杆8通过螺纹传动副将动力传递给阀头7，从而实现阀门的开关。

所述驱动器通过电缆与地面的电源连接以实现供电，驱动器的结构包括上壳体28、下壳体20和引导头24，上壳体28内设置有电机17，电机17为双轴电机17，电机17上端的输出轴为一根丝杠，丝杠上安装有螺纹套16，螺纹套16上连接有定位爪13，定位爪13的一端铰接在螺纹套16的外侧，定位爪13的中部设置有滑道15，滑道15内穿有插销14，插销14固定连接在上壳体28上，定位爪13的另一端可随着螺纹套16位置的变化从上壳体28侧面的窗口伸出或收回，定位爪13伸出至极限位置时，定位爪13的末端卡在所述中央通道5的上端，以阻止驱动器下落，电机17下端的输出轴上安装有导体转子18，导体转子18由黄铜制成，所述的下壳体20的上端通过螺纹接头19连接在上壳体28的下端，下壳体20内安装有电动推杆22，下壳体20的外侧套有胶筒21，胶筒21的下侧设置有压板25，压板25的中央连接在电动推杆22的活塞23上，所述下壳体20的下端设置有至少三条轴向切口26，轴向切口26将下壳体20的下端分隔成至少三个独立的弧形板27，所述的压板25上加工有供所述弧形板27穿过的弧形孔；所述引导头24的上端通过螺钉连接在下壳体20的下端。

在上述结构中，定位爪13的作用是辅助定位，驱动器下井前，先通过启动电机17使定位爪13伸出至如图1或图3中所示的极限位置，使驱动器顺利定位在中央通道5的上端，然后启动电动推杆22使压板25压缩胶筒21，胶筒21由橡胶制成，材质可参考油水井封隔器中的胶筒，压板25在电动推杆22的驱动下向上运动后压缩胶筒21使胶筒直径增大，最终与中央通道5的内壁贴合，这样，导体转子18向外传递扭矩时，驱动器的整体不会旋转，从而保证扭矩的稳定输出。胶筒21胀起并固定在中央通道5内之后，再次启动电机17，使导体转子18旋转，从而实现对阀芯的驱动。需要注意的是，由于导体转子18和定位爪13均由电机17驱动，因此导体转子18输出扭矩时螺纹套16与电机17的输出轴(即丝杠)之间的动力连接必须切断，为了切断二者的动力连接，当定位爪13伸出至极限位置后，螺纹套16应该恰好与丝杠上的螺纹脱离。同时，为了保证定位爪13顺利收回，可在螺纹套16的上侧设置弹簧31，通过弹簧的预紧力保证螺纹套16可再次与丝杠上的螺纹接合。

所述导体转子18可采用电磁铁，采用电磁铁时，须在电机17的输出轴上设置两个滑环电极，两个滑环电极分别连接在缠绕励磁线圈的铜线的两端，并在上壳体28的侧壁上固定设置与所述滑环电极对应的电刷，以实现对电磁铁的供电。这种供电方式是电动机转子线圈上常用的供电方式，属于公知常识，在此不在赘述。

所述的上壳体28和内管3均由非铁磁性材料制成。这种材料不会被磁场磁化，从而使导体转子18和磁钢11之间的耦合效应更强，保证动力的有效传递。所述的上壳体28和内管3均由无磁不锈钢制成。

关于电磁开关器内的布线方式：可采用在零件上开孔或在零件内壁上开槽的方式进行布线，这很容易实施，在此不再赘述。

设计图

一种电控配注器论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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