CN102644455B - 液控旋转式投球器 - Google Patents
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Abstract
提供一种液控旋转式投球器，具有壳体，所述壳体内有垂直投球通孔和水平空腔，所述投球通孔上部为进球筒，下部为投球筒，所述水平空腔内通过轴承与端盖装有投球滚筒，且投球滚筒上方的楔形装球仓口位于投球通孔上部进球筒的正下方，所述投球滚筒的右端轴上固定的齿轮与位于壳体上的双作用液压缸活塞杆上固定的齿条相啮合。本发明通过液压系统控制投球滚筒旋转完成装球和投球过程，且投球滚筒上设有单向自动调节装球仓口尺寸的闸板，可以投掷相同球径或不同球径的球，且工作压力高，投球数量多，投球精度高，可靠性好，操作方便，结构简单，体积小，重量轻。
Description
技术领域
本发明属油气田用完井和修井作业工具技术领域，具体涉及一种液控旋转式投球器，适用于石油、天然气、煤层气和页岩等领域的作业和开发。
背景技术
在油气井完井和修井作业领域压裂酸化作业过程中，投球器用于打开滑套作业。目前，油气井压裂酸化作业打开滑套采用两种方式：一是采用丝杆螺母手动投球方式，此种方式投球数量少，精度低，可靠性差，劳动强度大；二是采用多级液缸分层装球投球方式，投球数量少，设备庞大复杂，操作繁琐，维护困难，上述投球设备和方式严重限制了油气田的作业能力和开发效率，因此有必要改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种液控旋转式投球器，通过液压系统控制投球滚筒旋转完成装球和投球过程，且投球滚筒上设有单向自动调节装球仓口尺寸的闸板，可以投掷相同球径或不同球径的球，且工作压力高，投球数量多，投球精度高，可靠性好，操作方便，结构简单，体积小，重量轻。
本发明采用的技术方案：液控旋转式投球器，具有壳体，所述壳体内有垂直投球通孔和水平空腔，所述投球通孔上部为进球筒，下部为投球筒，所述水平空腔内通过轴承与端盖装有投球滚筒，且投球滚筒上方的楔形装球仓口位于投球通孔上部进球筒的正下方，所述投球滚筒的右端轴上固定的齿轮与位于壳体上的双作用液压缸活塞杆上固定的齿条相啮合。
优选方式之一，所述投球滚筒包括筒体、衬板及可调闸板，所述筒体上具有开口，内腔底面上具有燕尾形导轨，燕尾形导轨两侧对称固定有棘条，衬板内端面呈圆弧形并固定在开口的一端，可调闸板前端面呈棱锥形并位于开口中且通过其下端面制有的燕尾形凹槽座于燕尾形导轨上，使衬板内端面与可调闸板前端面之间形成一个楔形装球仓口；可调闸板前端制有轴孔，后端制有弹簧孔，复位凸轮固定在转轴中部且转轴置于轴孔内，棘爪、扭簧对称套装在转轴的两端且位于复位凸轮的两侧，并使棘爪与棘条相啮合；所述弹簧孔内装有复位弹簧I。
另一优选方式，所述投球滚筒包括筒体、衬板及可调闸板，所述筒体上具有开口，内腔后端面上固定有水平导杆，衬板内端面呈圆弧形并固定在开口的一端，可调闸板前端面呈棱锥形并位于开口中，可调闸板套装在水平导杆上且座于筒体内腔底面上，使衬板内端面与可调闸板前端面之间形成一个楔形装球仓口；所述可调闸板后端制有台阶形内孔，台阶形内孔前端的小内孔中嵌装有单向自锁螺母；所述单向自锁螺母中部制有内锥面两端具有内螺纹，弹性橡胶圈、压紧螺母及解锁螺母均套装在导杆上，导杆前端插装在单向自锁螺母中，解锁螺母安装在单向自锁螺母的后端，压紧螺母安装在单向自锁螺母的前端，且通过压紧螺母和弹性橡胶圈将钢珠压紧在单向自锁螺母内锥面和导杆外表面之间，复位弹簧II位于台阶形内孔后端的大孔内。
进一步地，所述投球滚筒左端轴上制有第一通孔，可调闸板前端制有与第一通孔同轴的第二通孔，第一通孔内端与弹簧孔贯通且外端口用丝堵密封，第二通孔一端与弹簧孔贯通，另一端与轴孔贯通且端口位于复位凸轮15处。
进一步地，所述投球滚筒左端轴上制有与导杆同轴的第一通孔，第一通孔内端与弹簧孔贯通且外端口用丝堵密封。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明投球滚筒内设有可调闸板，可实现装球仓口的自动调节，投球精度高，除相同球径外，还可投掷直径差为1mm-4mm球径的球；与已有技术要求球直径差至少3mm以上相比，投球精度更高；
2、投球数量多，由于投球精度的提高，在一定投球范围内可投球的数量增多，通过调整集球筒的高度，可装载更多数量的投球；
3、投球可靠性高，通过可调闸板和单向自锁机构能准确保证投球滚筒的仓口尺寸适应所装球的直径，从而确保投球过程的可靠性，防止出现空投或连投现象；
4、操作简单，通过液压系统控制操作一个双作用液压缸，带动投球滚筒旋转完成连续的装球和投球过程；相对于现有的丝杆螺母型投球器需计量摇入丝杆长度和液控分层装球型投球器需控制多个与承压腔相连的双作用液缸相比，操作简单，劳动强度小，更易实现远程控制；
5、体积小，重量轻。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明的投球滚筒结构示意图；
图3为本发明的第一实施例结构示意图；
图4为本发明的第一实施例投球滚筒爆炸图；
图5为本发明的投球滚筒另一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2、3、4描述本发明的第一种实施例。
液控旋转式投球器，具有壳体1，所述壳体1内垂直制有投球通孔2和水平空腔3，所述投球通孔2上部为进球筒，下部为投球筒，所述水平空腔3内通过轴承5与端盖7装有投球滚筒4，且投球滚筒4上方的楔形装球仓口6位于投球通孔2上部进球筒的正下方，所述投球滚筒4的右端轴37上固定的齿轮11与位于壳体1上的双作用液压缸8活塞杆上固定的齿条12相啮合。
所述投球滚筒4包括筒体22、衬板10及可调闸板13，所述筒体22上具有开口9，内腔底面上具有燕尾形导轨18，燕尾形导轨18两侧对称固定有棘条16，衬板10内端面呈圆弧形并固定在开口9的一端，可调闸板13前端面呈棱锥形并位于开口9中且通过其下端面制有的燕尾形凹槽17座于燕尾形导轨18上，使衬板10内端面与可调闸板13前端面之间形成一个楔形装球仓口6；可调闸板13前端制有轴孔20，后端制有弹簧孔21，复位凸轮15固定在转轴19中部且转轴19置于轴孔20内，棘爪14、扭簧23对称套装在转轴19的两端且位于复位凸轮15的两侧，并使棘爪14与棘条16相啮合；所述弹簧孔21内装有复位弹簧I 24。所述左右棘爪14、左右扭簧23和左右棘条16组成单向自锁机构。
所述投球滚筒4左端轴25上制有第一通孔26，可调闸板13前端制有与第一通孔26同轴的第二通孔，第一通孔26内端与弹簧孔21贯通且外端口用丝堵35密封，第二通孔一端与弹簧孔21贯通，另一端与轴孔20贯通且端口位于复位凸轮15处。
使用时，投球通孔2上端与集球筒连接，下端与井口连接，球35依靠重力沿进球筒滑入投球滚筒4上方的装球仓口6上，完成装球动作。通过液压系统控制操作双作用液压缸8，通过齿轮齿条副带动投球滚筒4转动，在转动过程中通过壳体1内表面对球的挤压作用，推动可调闸板13向后移动以使球35完全进入装球仓口6中；当投球滚筒4翻转180度后，投球滚筒4的装球仓口6与壳体1下部井口对齐，球35在重力和复位弹簧I 24的作用下被推离装球仓口6沿投球筒进入下部井筒内，完成投球动作。与此同时通过棘爪14与棘条16啮合自锁使可调闸板13位置保持不变，从而使投球滚筒4的装球仓口6尺寸保持不变，进而完成自锁动作。之后继续操作双作用液压缸8，通过齿轮齿条副带动投球滚筒4反向转动180度，使投球滚筒4的装球仓口6对齐进球筒口，以保证第二个球35滑入装球仓口6上，如此循环，即可将集球筒内的球依次投入井下。投球作业全部完成后，打开投球滚筒4左端丝堵35，将专用工具自第一通孔26、弹簧孔21伸入转动复位凸轮15，通过转轴19带动棘爪14转动脱离与棘条16啮合，与此同时可调闸板13在复位弹簧I24作用下回到初始工作状态，拧上丝堵35，打开壳体1上端的集球筒重新装球准备进行下一组投球作业。
结合附图1、2、5描述本发明的第二种实施例。
基本结构与第一种实施例相同，不同之处在于投球滚筒4结构有所不同。
所述投球滚筒4包括筒体22、衬板10及可调闸板13，所述筒体22上具有开口9，内腔后端面上固定有水平导杆27，衬板10内端面呈圆弧形并固定在开口9的一端，可调闸板13前端面呈棱锥形并位于开口9中，可调闸板13套装在水平导杆27上且座于筒体22内腔底面上，使衬板10内端面与可调闸板13前端面之间形成一个楔形装球仓口6；所述可调闸板13后端制有台阶形内孔33，台阶形内孔33前端的小内孔中嵌装有单向自锁螺母28；所述单向自锁螺母28中部制有内锥面两端具有内螺纹，弹性橡胶圈29、压紧螺母30及解锁螺母32均套装在导杆27上，导杆27前端插装在单向自锁螺母28中，解锁螺母32安装在单向自锁螺母28的后端，压紧螺母30安装在单向自锁螺母28的前端，且通过通过压紧螺母30和弹性橡胶圈29将钢珠31压紧在单向自锁螺母28内锥面和导杆27外表面之间，复位弹簧II 34位于台阶形内孔33后端的大孔内。所述单向自锁螺母28、弹性橡胶圈29、压紧螺母30及钢珠31与导杆27配合组成单向自锁机构。
所述投球滚筒4左端轴25上制有与导杆27同轴的第一通孔26，第一通孔26内端与弹簧孔21贯通且外端口用丝堵35密封。
使用方法和工作过程与第一种实施例基本相同，不同之处在于单向自锁机构工作过程不同，当可调闸板13向后运动时，钢珠31与单向自锁螺母28内锥面和导杆27外表面之间摩擦角大于自锁所需最小摩擦角，可调闸板13沿导杆27向后滑动；当可调闸板13停止向后滑动后，因复位弹簧II 34的作用，可调闸板13通过单向自锁螺母28内锥面对钢珠31一个向前的作用力，但由于压紧螺母30和弹性橡胶圈29将钢球压紧在单向自锁螺母28内锥面和导杆27外表面之间，此时钢珠31与单向自锁螺母28内锥面和导杆27外表面之间摩擦角小于自锁所需最小摩擦角，钢珠31在单向自锁螺母28内锥面作用下抱紧导杆27外表面实现可调闸板13的自锁。当需要可调闸板13复位时，打开投球滚筒4左端丝堵35，将专用工具自第一通孔26和弹簧孔21伸入转动解锁螺母32，将钢珠31顶离单向自锁螺母28内锥面和导杆27外表面，可调闸板13在复位弹簧II 34的作用下完成复位动作。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (4)
1.液控旋转式投球器，具有壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内 有垂直投球通孔(2)和水平空腔(3)，所述投球通孔(2)上部为进球筒， 下部为投球筒，所述水平空腔(3)内通过轴承(5)与端盖(7)装有投球滚 筒(4)，且投球滚筒(4)上方的楔形装球仓口(6)位于投球通孔(2)上 部进球筒的正下方，所述投球滚筒(4)的右端轴上固定的齿轮(11)与位于 壳体(1)上的双作用液压缸(8)活塞杆上固定的齿条(12)相啮合；
所述投球滚 筒(4)包括筒体、衬板(10)及可调闸板(13)，所述筒体上 具有开口(9)，内腔底面上具有燕尾形导轨(18)，燕尾形导轨(18)两侧 对称固定有棘条(16)，衬板(10)内端面呈圆弧形并固定在开口(9)的一 端，可调闸板(13)前端面呈棱锥形并位于开口(9)中且通过其下端面制有 的燕尾形凹槽(17)座于燕尾形导轨(18)上，使衬板(10)内端面与可调 闸板(13)前端面之间形成一个楔形装球仓口(6)；可调闸板(13)前端制 有轴孔(20)，后端制有弹簧孔(21)，复位凸轮(15)固定在转轴(19)中 部且转轴(19)置于轴孔(20)内，棘爪(14)、扭簧(23)对称套装在转轴 (19)的两端且位于复位凸轮(15)的两侧，并使棘爪(14)与棘条(16) 相啮合；所述弹簧孔(21)内装有复位弹簧I(24)。
2.根据权利要求1所述的液控旋转式投球器，其特征在于：所述投球滚 筒(4)左端轴(25)上制有第一通孔(26)，可调闸板(13)前端制有与第 一通孔(26)同轴的第二通孔(36)，第一通孔(26)内端与弹簧孔(21)贯 通且外端口用丝堵(35)密封，第二通孔(36)一端与弹簧孔(21)贯通， 另一端与轴孔(20)贯通且端口位于复位凸轮(15)处。
3.液控旋转式投球器，具有壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内 有垂直投球通孔(2)和水平空腔(3)，所述投球通孔(2)上部为进球筒， 下部为投球筒，所述水平空腔(3)内通过轴承(5)与端盖(7)装有投球滚 筒(4)，且投球滚筒(4)上方的楔形装球仓口(6)位于投球通孔(2)上 部进球筒的正下方，所述投球滚筒(4)的右端轴上固定的齿轮(11)与位于 壳体(1)上的双作用液压缸(8)活塞杆上固定的齿条(12)相啮合；
所述投球滚筒(4)包括筒体、衬板(10)及可调闸板(13)，所述筒体上 具有开口(9)，内腔后端面上固定有水平导杆(27)，衬板(10)内端面呈 圆弧形并固定在开口(9)的一端，可调闸板(13)前端面呈棱锥形并位于开 口(9)中，可调闸板(13)套装在水平导杆(27)上且座于筒体内腔底面上，使衬板(10)内端面与可调闸板(13)前端面之间形成一个楔形装 球仓口(6)；所述可调闸板(13)后端制有台阶形内孔(33)，台阶形内孔 (33)前端的小内孔中嵌装有单向自锁螺母(28)；所述单向自锁螺母(28) 中部制有内锥面两端具有内螺纹，弹性橡胶圈(29)、压紧螺母(30)及解锁 螺母(32)均套装在导杆(27)上，导杆(27)前端插装在单向自锁螺母(28) 中，解锁螺母(32)安装在单向自锁螺母(28)的后端，压紧螺母(30)安 装在单向自锁螺母(28)的前端，且通过压紧螺母(30)和弹性橡胶圈(29) 将钢珠(31)压紧在单向自锁螺母(28)内锥面和导杆(27)外表面之间， 复位弹簧II(34)位于台阶形内孔(33)后端的大孔内。
4.根据权利要求3所述的液控旋转式投球器，其特征在于：所述投球滚筒(4)左端轴(25)上制有与导杆(27)同轴的第一通孔(26)，第一通孔 (26)内端与弹簧孔(21)贯通且外端口用丝堵(35)密封。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 721306 Gaoxin 19 Road, Baoji high tech Development Zone, Shaanxi Province Patentee after: Baoji Saifu Petroleum Machinery Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 721006 No.17 Shiling Road, Shibahe, Baoji City, Shaanxi Province Patentee before: BAOJI SAFE PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd. Country or region before: China |