CN104681915B - 耐恶劣环境的天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐恶劣环境的天线装置，其目的是提供即使在恶劣环境下也能正常工作的天线装置。该天线装置的主体是由天线骨架(8)、线圈(6)和灌封层(7)构成的天线(1)。天线骨架(8)由耐恶劣环境的绝缘材料制成，大体上呈圆柱形，其侧面的中间部分被铣出一圈凹槽，在该凹槽与天线骨架(8)的下底面之间形成有穿线孔(9)。线圈(6)被均匀缠绕在天线骨架(8)上的所述凹槽内，其两端通过穿线孔(9)与外部电路连接。灌封层(7)是通过将耐恶劣环境的绝缘材料灌入天线骨架(8)上的所述凹槽内以完全覆盖该凹槽内的线圈(6)而形成的。本发明的天线装置可以应用于射频标识(RFID)智能压裂滑套、随钻扩眼工具、探矿工具等。

Description

耐恶劣环境的天线装置
技术领域
本发明涉及天线装置，具体涉及耐恶劣环境的天线装置。
背景技术
随着技术的发展，在钻井、探矿等工程中有时候采用现场信号无线收发系统进行远程信息采集或远程控制。这种现场信号无线收发系统一般需要天线装置。然而，钻井、探矿等工程通常在高温、高压、高湿、高腐蚀、冲刷强度大的恶劣环境下进行，常规的天线装置难以耐受这样的恶劣环境。
例如，在钻井分段压裂作业中，可采用一种射频标识(RFID)智能压裂滑套来代替传统的投球式分段压裂，即，将通常用于门禁系统的RFID标签读取器集成到井下压裂滑套上，利用电动液压能源为动力，只需从井上投放相应的RFID指令标签，就能完成相应的开关井动作，而无需投球等复杂操作。这种新技术需要在井下恶劣环境中使用RFID天线接收RFID标签信号，但常规的RFID天线显然难以在这种恶劣环境下正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供即使在恶劣环境下也能正常工作的天线装置。
根据本发明的一种耐恶劣环境的天线装置包括：天线骨架，该天线骨架由耐恶劣环境的绝缘材料制成，大体上呈圆柱形，其侧面的中间部分被铣出一圈凹槽作为线圈缠绕段，而其侧面的两端是与该凹槽相应的凸台，在靠近该天线骨架的下底面的凸台中形成有穿线孔，该穿线孔连通所述凹槽与该天线骨架的下底面；线圈，该线圈被均匀缠绕在天线骨架上的所述凹槽内，其两端通过所述穿线孔与外部电路连接；以及灌封层，该灌封层是通过将耐恶劣环境的绝缘材料灌入天线骨架上的所述凹槽内以完全覆盖该凹槽内的线圈而形成的，其不高于天线骨架侧面两端的所述凸台。
可选地，所述天线骨架由聚醚醚酮材料制成。
可选地，所述灌封层由耐高温的环氧树脂构成。
可选地，在所述天线骨架上的凹槽内开有螺旋槽以便缠绕所述线圈。
可选地，所述天线装置还包括圆筒形的滑套壳体，用来封装由所述天线骨架、线圈和灌封层构成的天线。
可选地，所述滑套壳体由套接的壳体上部和壳体下部组成；在形成有穿线孔的所述凸台上紧接所述天线骨架的下底面形成有一圈凸缘，在所述天线骨架的下底面上形成有限位卡，在所述壳体下部的内底面上形成有与所述限位卡对应的卡口，而且在所述壳体下部的底面上形成有与所述穿线孔对应的通孔；通过使所述限位卡与对应的卡口接合，所述天线被固定到所述壳体下部的空腔内，使得所述天线骨架上的穿线孔与所述壳体下部的底面上的所述通孔连通；以及所述壳体上部与所述壳体下部套接，使得所述壳体上部的顶端紧压住所述天线骨架上的凸缘。
可选地，在所述壳体上部与所述壳体下部套接处装配有密封圈。
根据本发明，天线骨架由耐恶劣环境的绝缘材料制成，线圈被耐恶劣环境的绝缘材料完全覆盖而无裸露部分，使得本发明的天线装置即使在恶劣环境下(例如高温、高压、高湿、高腐蚀、冲刷强度大的井下)也能正常工作，克服了常规天线装置难以耐受恶劣环境的缺点。此外，本发明的天线装置结构简单，便于制造。
附图说明
图1是根据本发明的天线装置的示意图；以及
图2是根据本发明的装有滑套壳体的天线装置的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的耐恶劣环境的天线装置的主体是由天线骨架8、线圈6和灌封层7构成的天线1。
天线骨架8由耐恶劣环境的绝缘材料制成。可选地，该绝缘材料是PEEK(聚醚醚酮)材料，PEEK材料具有耐高温、耐高压、耐高湿、耐腐蚀、耐冲刷等特性。天线骨架8大体上呈圆柱形，其侧面的中间部分被铣出一圈凹槽作为线圈缠绕段，而其侧面的两端是与该凹槽相应的凸台12，在靠近天线骨架8的下底面的凸台12中形成有穿线孔9，穿线孔9连通该凹槽与天线骨架8的下底面。
线圈6被均匀缠绕在天线骨架8上的上述凹槽内，其两端通过穿线孔9与外部电路连接。可选地，在天线骨架8上的上述凹槽内开有螺旋槽以便于缠绕线圈6，防止线圈6在天线骨架8上滑动。在本发明的天线装置被应用于井下RFID智能压裂滑套的情况下，根据井下泥浆流速和RFID信号识别速度来计算天线骨架8上的上述凹槽的长度(一般大于500mm)，根据实际需要来计算线圈6的参数，将计算好参数的线圈6均匀缠绕在天线骨架8上的凹槽内，线圈6的两端通过穿线孔9与外部RFID信号接收电路连接。
通过将耐恶劣环境的绝缘材料灌入天线骨架8上的上述凹槽内以完全覆盖该凹槽内的线圈6而形成灌封层7。灌封层7不高于天线骨架8侧面两端的凸台12，以便于天线装置的安装。可选地，构成灌封层7的绝缘材料为耐高温的环氧树脂。由于缠绕在天线骨架8上的凹槽内的线圈6被灌封层7完全覆盖，线圈6具有良好的抗冲击性。
根据实际应用需要，例如在本发明被应用于井下RFID智能压裂滑套的情况下，本发明的天线装置还可以包括圆筒形的滑套壳体，用来封装由天线骨架8、线圈6和灌封层7构成的天线1，如图2所示。
可选地，该滑套壳体由套接的壳体上部2和壳体下部4组成。在这种情况下，在形成有穿线孔9的凸台12上紧接天线骨架8的下底面形成有一圈凸缘11，在天线骨架8的下底面上形成有限位卡10，在壳体下部4的内底面上形成有与限位卡10对应的卡口，而且在壳体下部4的底面上形成有与穿线孔9对应的通孔。通过使限位卡10与对应的卡口接合，天线1被固定到壳体下部4的空腔内，使得天线骨架8上的穿线孔9与壳体下部4的底面上的上述通孔连通。壳体上部2与壳体下部4套接，使得壳体上部2的顶端紧压住天线骨架8上的凸缘11。这样，天线1被牢固地封装在滑套壳体2、4内。可选地，在壳体上部2与壳体下部4套接处装配有密封圈5。为了增强密封性，可以装配两道密封圈5。可选地，壳体上部2的内表面与天线1的灌封层7之间留有一定的间隙，优选为2～10mm。
在本发明被应用于井下RFID智能压裂滑套的情况下，如图2所示，当RFID标签3随着泥浆按图中箭头所示方向经过天线1时，通过穿线孔9与天线1连接的外部RFID信号接收电路会接收到RFID标签3所携带的信息，并根据该信息完成相应的动作。
本发明的耐恶劣环境的天线装置可以应用于RFID智能压裂滑套、随钻扩眼工具、探矿工具等。在具体应用中，可根据安装接口、空间需求、环境要求等对天线装置各部分的尺寸、参数进行具体设计。
以上具体描述了本发明的实施例，这些描述仅是示例性的而不是限制性的。

Claims (5)

1.一种耐恶劣环境的天线装置，包括：
天线骨架(8)，该天线骨架由耐恶劣环境的绝缘材料制成，大体上呈圆柱形，其侧面的中间部分被铣出一圈凹槽作为线圈缠绕段，而其侧面的两端是与该凹槽相应的凸台(12)，在靠近该天线骨架的下底面的凸台(12)中形成有穿线孔(9)，该穿线孔连通所述凹槽与该天线骨架的下底面；
线圈(6)，该线圈被均匀缠绕在天线骨架(8)上的所述凹槽内，其两端通过所述穿线孔(9)与外部电路连接；以及
灌封层(7)，该灌封层是通过将耐恶劣环境的绝缘材料灌入天线骨架(8)上的所述凹槽内以完全覆盖该凹槽内的线圈(6)而形成的，其不高于天线骨架(8)侧面两端的所述凸台(12)；
进一步地，所述天线装置还包括圆筒形的滑套壳体(2，4)，用来封装由所述天线骨架(8)、线圈(6)和灌封层(7)构成的天线(1)；
其中，所述滑套壳体由套接的壳体上部(2)和壳体下部(4)组成，
在形成有穿线孔(9)的所述凸台(12)上紧接所述天线骨架(8)的下底面形成有一圈凸缘(11)，在所述天线骨架(8)的下底面上形成有限位卡(10)，在所述壳体下部(4)的内底面上形成有与所述限位卡(10)对应的卡口，而且在所述壳体下部(4)的底面上形成有与所述穿线孔(9)对应的通孔，
通过使所述限位卡(10)与对应的卡口接合，所述天线(1)被固定到所述壳体下部(4)的空腔内，使得所述天线骨架(8)上的穿线孔(9)与所述壳体下部(4)的底面上的所述通孔连通，以及
所述壳体上部(2)与所述壳体下部(4)套接，使得所述壳体上部(2)的顶端紧压住所述天线骨架(8)上的凸缘(11)。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述天线骨架(8)由聚醚醚酮材料制成。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述灌封层(7)由耐高温的环氧树脂构成。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其中，在所述天线骨架(8)上的所述凹槽内开有螺旋槽以便缠绕所述线圈(6)。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中，在所述壳体上部(2)与所述壳体下部(4)套接处装配有密封圈(5)。
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