CN105598116B - 自动投球装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动投球装置，该装置包括储球筒、外筒、内筒、缸筒、活塞、内筒驱动机构、活塞驱动机构；所述外筒设置两处开口，其中一处开口经连接管与输油管连通，另一处开口与用于放置若干个清蜡球的储球筒连通；所述外筒内部设置与其同轴且能够正反向旋转的内筒，所述内筒连接内筒驱动机构，所述内筒上有一径向开口，并且所述径向开口内设置缸筒；所述缸筒内设置有用于推动至输油管内的清蜡球的活塞，所述活塞末端连接活塞驱动机构。本发明使投球更加可靠，不会出现空投，挤、铲球现象，储球筒不需要人工定期拆解清理，能独立进行投球闭环控制，也能与井场联网实现自动信号传输，实现远程监控。
Description
技术领域
本发明属于原油输送设备技术领域，具体涉及一种自动投球装置。
背景技术
地下原油采出后，通过井场管道集中输送。在集输过程中，随着原油的温度不断下降，原油中的石蜡就会析出，附着在输油管道的内壁上。随着时间的延长，管壁的积蜡越来越厚，会使管道输送能力下降，管内压力升高，井口回压增加，抽油机抽汲效率降低，甚至发生堵塞输油管道的现象。解决方法是向输油管内投放清蜡球，利用液力推动清蜡球移动，清除管壁的的石蜡。过去采用人工定时投放清蜡球，工作量大，效率低。近年来应用了多种自动投球装置，可以实现定时自动投球，大大减少了工作量。但是，会使井液在储球筒中积存。如目前使用的专利申请号为:CN200810232328.0的中国发明专利所公开的角阀式投球的机构，不能隔离输油管道原油，原油进入储球筒；由于储球筒内积存井液的粘附或冻结，球不能进入投球通道易出现空投。专利号200910086821.0的中国专利号，所公开的活塞式投球机，活塞体上设置了投球孔，活塞体在投球管和输油管道之间运动，投球孔在投放清蜡球后从输油管道返回到投球管，这一过程中投球孔空位会从输油管道中带回一定量的带压井液，日积月累，这部分井液就会投球管处积存。积存的井液在夏季水份挥发就会粘附清蜡球，冬天积液会将清蜡球冻结在储球筒内。自动投球程序运行时，球无法进入机构就会出现空投现象；球不能及时进入就会出现铲球或挤球；还由于带回的积液可使投球活塞与缸体冻结，无法运动，烧毁电机等。虽然有的装置带有电阻伴热，但野外球境储球筒受热缓慢，不能保持储球筒不冻结。而且易损坏、易失控、耗能大。粘附、冻结问题仍然存在。这些现象致使自动投球装置无法正常使用，自动投球变成了人工手动投球。操作人员仍需到达井场清理或人工投球，耗费大量人力资源。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种自动投球装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种自动投球装置，该装置包括储球筒、外筒、内筒、缸筒、活塞、内筒驱动机构、活塞驱动机构；所述外筒设置两处开口，其中一处开口经连接管与输油管连通，另一处开口与用于放置若干个清蜡球的储球筒连通；所述外筒内部设置与其同轴且能够正反向旋转的内筒，所述内筒连接内筒驱动机构，所述内筒上有一径向开口，并且所述径向开口内设置缸筒；所述缸筒内设置有用于推动至输油管内的清蜡球的活塞，所述活塞末端连接活塞驱动机构。
上述方案中，该装置还包括控制单元，所述控制单元与所述内筒驱动机构、活塞驱动机构连接。
上述方案中，所述内筒驱动机构包括电动执行器，所述电动执行器设置在外筒的外部一侧，并且与所述外筒、内筒共轴的中心轴连接；所述电动执行器与控制单元连接。
上述方案中，活塞驱动机构包括丝杠、导向键、微型减速电机，所述微型减速电机设置在缸筒的末端，并且通过丝杠与活塞连接；所述缸筒内壁设置导向键，所述导向键的两端分别与微型减速电机、活塞连接；所述微型减速电机与控制单元连接。
上述方案中，所述外筒内表面及所述内筒的外表面为圆柱面或者球面。
上述方案中，所述外筒上设置有用于辅助加热的自限温辅助加热体。
上述方案中，所述自限温辅助加热体外敷设有保温层。
上述方案中，所述外筒固定在支架上。
上述方案中，所述外筒与内筒的端面有内外筒密封组件，防止井液外泄。
上述方案中，所述外筒与内筒之间设置有储球筒密封组件，所述储球筒密封组件位于所述储球筒接口处。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明针对少量井液进入储球筒采用了“疏”的方法，比起一味密封即“堵”的方法，更有效也更易实现。井液不能在储球筒内积存，不会产生粘附和冻结清蜡球，使投球更加可靠，不会出现空投，挤、铲球现象。储球筒不需要人工定期拆解清理，解决了现有自动投球装置在使用一段时间后不能可靠投球的问题；特别适合荒漠、山区、油井分散、维护困难的油田；能独立进行投球闭环控制，也能与井场联网实现自动信号传输，实现远程监控。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种自动投球装置的结构示意图；
图2为图1的右剖视图；
图中，1清蜡球；2储球筒；3控制单元；4保温层；5储球筒口密封组件；6微型减速电机；7缸筒；8丝杠；9活塞组件；10活塞密封组件；11活塞端头；12输油管；13输油管口密封组件；14加热体；15导向键；16外筒；17内筒；18内外筒密封组件；19电动执行器；20支架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种自动投球装置，如图1、2所示，该装置包括储球筒2、外筒16、内筒17、缸筒7、活塞9、内筒驱动机构、活塞驱动机构；所述外筒16设置两处开口，其中一处开口经连接管与输油管12连通，另一处开口与用于放置若干个清蜡球1的储球筒2连通；所述外筒16内部设置与其同轴且能够正反向旋转的内筒17，所述内筒17连接内筒驱动机构，所述内筒17上有一径向开口，并且所述径向开口内设置缸筒7；所述缸筒7内设置有用于推动至输油管12内的清蜡球1的活塞9，所述活塞9末端连接活塞驱动机构。
所述外筒16固定在支架20上。
所述外筒16与内筒17的端面有内外筒密封组件18，防止井液外泄。
为防止间隙中的井液进入所述储球筒2，采取多项密封措施。在所述储球筒2接口处，所述外筒16与内筒17之间有储球筒密封组件5。在所述输油管12接口处，外筒16与内筒17之间有输出管口密封组件13。所述外筒16内表面与内筒17外表面之间为小间隙配合，有较好的动态密封作用。所述活塞11端头表面与内筒17外表面为同一曲面。
该装置还包括控制单元3，所述控制单元3与所述内筒驱动机构、活塞驱动机构连接。
所述内筒驱动机构包括电动执行器19，所述电动执行器19设置在外筒16的外部一侧，并且与所述外筒16、内筒17共轴的中心轴连接；所述电动执行器19与控制单元3连接。
所述活塞驱动机构包括丝杠8、导向键15、微型减速电机6，所述微型减速电机6设置在缸筒7的末端，并且通过丝杠8与活塞9连接；所述缸筒7内壁设置导向键15，所述导向键15的两端分别与微型减速电机6、活塞9连接；所述微型减速电机6与控制单元3连接。所述活塞9由丝杠8驱动，所述丝杠8由与微型减速电机6输出轴驱动其正反向旋转，使活塞9沿缸筒7往复运动。
所述缸筒7的一端开口在内筒17外表上，所述缸筒7的另一端与所述微型减速电机6的壳体端面联接并密封。
所述缸筒7内的丝杠8、活塞9及导向键15，与所述内筒17一起转动。
所述缸筒7与活塞9之间设置的多重密封圈，所述缸筒7与微型减速电机6的端面、微型减速电机6的轴头处都设置有密封圈，使得井液不能进入微型减速电机6。
所述外筒16内表面及所述内筒17的外表面为圆柱面或者球面。
所述外筒16上设置有用于辅助加热的自限温辅助加热体14。
当所述外筒16上的感温元件，检测到温度低于0℃时，在投球前一定时间内控制器自动启动自限温辅助加热体14进行辅助加热，保证内外筒之间无冻结即可，投球动作结束后加热自动停止。所述储球筒2不需要加热，大多数情况下，由于所述输油管12内的井液具有一定温度，与输油管焊接在一起的投球筒无需加热，只需要有一定的保温作用。因此，在所述自限温辅助加热体14外敷设有保温层4。
所述储球筒2上设置有用于观察筒体内情况的观察窗。
本发明的工作过程：
本发明是由控制单元3定时控制的，所述控制单元3设置在控制柜内，当控制单元3按程序发出指令，所述电动执行器19旋转，驱动所述内筒17转动，使所述缸筒7开口与储球筒2对正时，所述内筒17停转；接着，所述控制单元3指令微型减速电机6旋转一定转数，驱动所述丝杠8转动，所述活塞9在丝杠8的驱动下，沿着所述缸筒7向下运动一定行程；所述清蜡球1就从所述储球筒2进入缸筒7内；此时，所述储球筒2中的残留井液也会进入所述缸筒7；做好投球准备，到达投球时间后，所述控制单元3指令电动执行器19驱动所述内筒17旋转一定角度后停止，使所述缸筒7开口与输油管12对正；所述控制单元3指令微型减速电机6旋转一定转数，驱动所述活塞9沿所述缸筒7向所述输油管12方向推进，将所述清蜡球1推进所述输油管12中，同时也将井液送回输油管12。所述活塞9的活塞端头11的面停留在内筒17与外筒16配合面处，所述活塞端头11的面也可进入输油管12连接处，再返回，停留在所述内筒17与外筒16配合面处；所述控制单元3再次发出指令，所述内筒17返回至缸筒7开口对正储球筒2的初始位置等待，准备下一次投球。
在所述内筒17正、反向旋转时，当所述缸筒7开口经过输油管12开口的瞬间，有极少量的井液能进入所述内筒17与外筒16的间隙中。当所述缸筒7开口经过所述储球筒2开口的瞬间，有极少量的井液从内外筒配合间隙中进入储球筒2。同时，所述输油管12中的带压井液进入所述内筒17、外筒16的间隙后，压力已大为降低，仅为一层液膜，作为润滑剂，漏入所述储球筒2的量很小。
在投球过程中，由于所述缸筒7直径略大于或等于清蜡球1直径，且所述缸筒7在与储球筒2对中时，所述活塞9向下的行程为1～1.5倍的清蜡球1的直径；所述活塞端头11、缸筒7的内径和外筒16的内壁所包围的空间容积明显大于一个清蜡球1的体积，也就是说，除容纳清蜡球1外，还可容纳一定量的井液。
当所述缸筒7开口对准储球筒2时，这些井液完全可以进入缸筒7中。当缸筒7开口对准输油管12时，所述活塞端头11推动清蜡球1和井液全部进入输油管12。所述活塞9也可以进入与输油管12的连接段。每一个投球周期内，所述缸筒7向输油管12排出井液的能力远大于各间隙漏失至储球筒中的井液，所述储球筒2内无法保留井液，从而避免了夏季井液水份挥发，将清蜡球粘附在储球筒内；也避免了冬季井液结冰，将清蜡冻结在储球筒2内。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种自动投球装置，其特征在于，该装置包括储球筒、外筒、内筒、缸筒、活塞、内筒驱动机构、活塞驱动机构；所述外筒设置两处开口，其中一处开口经连接管与输油管连通，另一处开口与用于放置若干个清蜡球的储球筒连通；所述外筒内部设置与其同轴且能够正反向旋转的内筒，所述内筒连接内筒驱动机构，所述内筒上有一径向开口，并且所述径向开口内设置缸筒；所述缸筒内设置有用于推动至输油管内的清蜡球的活塞，所述活塞末端连接活塞驱动机构。
2.根据权利要求1所述的自动投球装置，其特征在于，该装置还包括控制单元，所述控制单元与所述内筒驱动机构、活塞驱动机构连接。
3.根据权利要求1或2所述的自动投球装置，其特征在于：所述内筒驱动机构包括电动执行器，所述电动执行器设置在外筒的外部一侧，并且与所述外筒、内筒共轴的中心轴连接；所述电动执行器与控制单元连接。
4.根据权利要求1或2所述的自动投球装置，其特征在于：活塞驱动机构包括丝杠、导向键、微型减速电机，所述微型减速电机设置在缸筒的末端，并且通过丝杠与活塞连接；所述缸筒内壁设置导向键，所述导向键的两端分别与微型减速电机、活塞连接；所述微型减速电机与控制单元连接。
5.根据权利要求4所述的自动投球装置，其特征在于：所述外筒内表面及所述内筒的外表面为圆柱面或者球面。
6.根据权利要求1所述的自动投球装置，其特征在于：所述外筒上设置有用于辅助加热的自限温辅助加热体。
7.根据权利要求6所述的自动投球装置，其特征在于：所述自限温辅助加热体外敷设有保温层。
8.根据权利要求1所述的自动投球装置，其特征在于：所述外筒固定在支架上。
9.根据权利要求1所述的自动投球装置，其特征在于：所述外筒与内筒的端面有内外筒密封组件，防止井液外泄。
10.根据权利要求1所述的自动投球装置，其特征在于：所述外筒与内筒之间设置有储球筒密封组件，所述储球筒密封组件位于所述储球筒接口处。
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