CN106761556A - 一种水路转换开关及封隔器控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水路转换开关及封隔器控制装置，涉及地应力测试技术领域，为解决封隔器的水路转换操作实施难度较大且只能实现两个水路之间转换的问题。所述水路转换开关包括：壳体、中心杆、连接杆，中心杆套装有转动部和转动辅助部，转动部上方设有弹簧，转动部设置有多个齿，转动辅助部设置有第一滑槽；壳体内固定安装有转动导向部，转动导向部设置有第二滑槽，第二滑槽的导向面为倾斜面；壳体内设置有安装盘，第一压缩阀安装于安装盘上且与第一充水管路一一对应连接；中心杆上套装有转动盘，转动盘上设置有多个通孔，通孔包括多个第一通孔和一个第二通孔。所述水路转换开关操作简便、可实现多个水路之间的切换。

Description

一种水路转换开关及封隔器控制装置

技术领域

本发明涉及地应力测试技术领域，尤其是涉及一种水路转换开关及封隔器控制装置。

背景技术

在进行深钻孔水力压裂地应力测量的过程中，需要使用跨接封隔器将钻孔的部分区域进行密封。具体地，封隔器通常包括两个橡胶筒和一个中间段，中间段连接于两个橡胶筒之间，当将封隔器下放到钻孔的待测量位置后，首先将两个橡胶筒向径向膨胀，从而使得两个橡胶筒的侧面与钻孔的侧壁接触，将中间段所在区域密封，以便于在中间段对应的钻孔区域进行水力压裂地应力测量。当测量过程结束后，卸载橡胶筒内压力并恢复初始状态，然后将封隔器提升并从钻孔中取出。

目前，通常使用在封隔器的橡胶筒充水的方式使得橡胶筒膨胀，在橡胶筒膨胀以使得中间段所在区域密封后，向中间段充水，中间段的侧壁上设置有出水口，水从中间段流入到密封区域中，以进行水力压裂地应力测量。由于需要分别先后向橡胶筒和中间段内通水，因此橡胶筒和中间段内设置的充水管路均与水路转换开关相连，水路转换开关与主水路相连，通过水路转换开关控制水流向橡胶筒或者中间段。现有的水路转换开关主要以滑阀的方式进行密封和水路转换，通过推拉两个动作实现水路的转换操作。

由于钻孔深度较深，钻杆长度较长，因此在推拉钻杆的时候，无法准确控制滑阀的位置，增加了水路转换操作实施的难度，导致施工效率较低，此外，使用推拉两个动作仅能实现两个水路之间的转换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水路转换开关，以解决现有技术中存在的封隔器的水路转换操作实施难度较大且只能实现两个水路之间转换的技术问题。

本发明提供的水路转换开关，包括：

壳体，所述壳体内设置有中心杆和连接杆，所述连接杆的一端伸出所述壳体，所述中心杆与所述连接杆转动连接；

所述中心杆上套装有转动部和转动辅助部，所述转动部与所述中心杆固定连接，所述中心杆上设置有挡块，所述转动部的顶面与所述壳体之间设置有弹簧，所述弹簧套装于所述中心杆上，所述转动部的一端沿周向设置有多个齿，所述转动辅助部与所述转动部的齿相对的一端设置有第一滑槽，所述第一滑槽至少有一侧内壁为倾斜面；

所述壳体内固定安装有转动导向部，所述转动导向部具有中空的内腔，所述内腔内设置有导向槽，所述转动辅助部的侧面设置有与所述导向槽匹配的导向凸起，所述转动导向部朝向所述转动部的齿的一端设置有第二滑槽，所述第二滑槽包括导向面和限位面，所述导向面为倾斜面，所述转动部的齿具有能够与所述第一滑槽接触的第一接触面和能够与所述第二滑槽接触的第二接触面；

所述壳体内设置有安装盘，所述安装盘位于所述转动导向部的下方，所述安装盘上沿周向均匀设置有多个第一压缩阀安装位，所述第一压缩阀安装位上安装有第一压缩阀，各所述第一压缩阀分别与第一充水管路一一对应连接；

所述中心杆上套装有转动盘，所述转动盘与所述中心杆固定连接，所述转动盘上沿周向均匀设置有多个通孔，所述通孔包括多个第一通孔和一个第二通孔，所述第一压缩阀的一端位于所述第二通孔内时处于开启状态，所述第一压缩阀的一端位于所述第一通孔内时处于关闭状态。

可选地，所述第二通孔的直径大于等于所述第一压缩阀的外径，所述第一通孔的直径小于所述第一压缩阀的外径。

可选地，所述第一通孔为盲孔，所述第二通孔为光孔，且所述第二通孔的直径大于等于所述第一压缩阀的外径。

进一步地，所述壳体内安装有第二压缩阀，所述第二压缩阀与所述第一压缩阀分别位于所述转动盘的两侧，所述第二压缩阀与第二充水管路连接；所述转动盘的中部区域设置有第三通孔，所述第三通孔为盲孔或者所述第三通孔的直径小于所述第二压缩阀的外径。

可选地，所述第一压缩阀安装位的数量为四个，所述第一通孔的数量为三个。

进一步地，所述壳体内设置有安装架，所述中心杆穿过所述安装架，所述中心杆通过限位架与所述连接杆转动连接，所述限位架与所述连接杆固定连接，所述中心杆与所述限位架转动连接，所述限位架位于所述安装架的上方且能够与安装架的顶面接触。

进一步地，所述弹簧的两端分别与所述转动部的顶面和所述安装架接触。

进一步地，还包括多个限位杆，所述弹簧和所述转动部均位于多个所述限位杆围成的区域内。

进一步地，所述限位杆的一端与所述安装架连接，另一端与所述转动导向部连接。

相对于现有技术，本发明所述的水路转换开关具有以下优势：

本发明所述的水路转换开关在使用过程中，向上提拉连接杆，连接杆带动中心杆向上移动，中心杆带动转动部和转动盘一起向上移动，此时弹簧压缩；中心杆上的挡块托动转动辅助部向上移动，转动辅助部的导向凸起在导向槽中随转动辅助部向上移动。

在移动一定距离后，第一压缩阀分别伸入或穿过转动盘上对应的第一通孔或第二通孔，伸入或穿过第一通孔的压缩阀处于关闭状态，对应的第一充水管路处于封闭状态，伸入或穿过第二通孔的压缩阀处于开启状态，对应的第一充水管路处于连通状态，水可流入连通的第一充水管路，在向连通的第一充水管路中充水时需一直拉着中心杆。

当停止向上述第一充水管路中充水，或者需要向其他第一充水管路中充水时，向下推动连接杆，连接杆带动中心杆向下移动，中心杆带动转动部、转动辅助部和转动盘向下移动，在向下移动的过程中，弹簧推动转动部，使得转动部产生沿转动辅助部的第一滑槽的倾斜面相对转动辅助部向下移动的趋势，当转动盘与第一压缩阀完全分离后，转动部沿转动辅助部的第一滑槽的倾斜面相对转动辅助部向下移动，并在相对转动辅助部向下移动的过程中发生转动，转动部通过中心杆带动转动盘转动，当转动部接触第二滑槽后，沿第二滑槽的导向面向下移动同时发生转动，转动部通过中心杆带动转动盘转动。最终，转动部的第二接触面与第二滑槽的限位面接触，停止向下移动。转动盘转动后，转动盘上第二通孔相对的第一压缩阀就换成了另一个第一压缩阀，因此当再次向上提拉中心杆后，另一个第一压缩阀对应的第一充水管路连通，从而实现充水管路的切换。

由于中心杆与连接杆之间为转动连接，在中心杆转动的过程中连接杆不发生转动，因此只通过推拉动作即可进行水路切换的操作，且无需精确控制提拉的距离，操作简便。此外，由于通过一次推拉动作可使得转动盘转动一定角度，多次进行推拉动作，转动盘即可依次压缩第一压缩阀，从而依次将各第一充水管路导通，因此，本发明提供的水路转换开关通过多次推拉动作就可以实现多个水路之间的转换。

本发明的另一目的在于提出一种封隔器控制装置，以解决现有技术中存在的封隔器的水路转换操作实施难度较大且只能实现两个水路之间转换的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种封隔器控制装置，包括如上述技术方案所述的水路转换开关，所述水路转换开关的连接杆与钻杆相连。

所述封隔器控制装置与上述水路转换开关相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水路转换开关的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的水路转换开关中转动辅助部的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的水路转换开关中第一压缩阀的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的水路转换开关中转动导向部的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的水路转换开关中转动部、转动辅助部和转动导向部的相互配合示意图一；

图6为本发明实施例提供的水路转换开关中转动部、转动辅助部和转动导向部的相互配合示意图二。

图中：1-壳体；11-连接杆；12-中心杆；21-转动部；211-第一接触面；212-第二接触面；22-转动辅助部；221-导向凸起；222-第一滑槽；23-转动导向部；231-导向面；232-限位面；24-挡块；25-弹簧；26-安装盘；27-转动盘；31-第一压缩阀；32-第一充水管路；33-第二压缩阀；34-第二充水管路；41-安装架；42-限位架；43-限位杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-6所示，本发明实施例提供的水路转换开关，包括：壳体1、连接杆11、中心杆12、转动部21、转动辅助部22、转动导向部23、安装盘26、第一压缩阀31、第一充水管路32和转动盘27。

其中，连接杆11与壳体1固定连接且一端位于壳体1内，在本文描述的水路转换开关中，设置有连接杆11的一端为上端，相对的另一端为下端；中心杆12与连接杆11转动相连，即中心杆12与连接杆11轴向和径向上的位置相对不变，中心杆12和连接杆11可相对转动；具体实施时，中心杆12可通过轴承与连接杆11直接或间接连接，优选地，壳体1内设置有安装架41和限位架42，安装架41与壳体1固定连接，限位架42与连接杆11固定连接，中心杆12的顶端穿过安装架41并与限位架42通过轴承转动连接，限位架42位于安装架41上方且能够与安装架41的顶面接触，当限位架42的底面与安装架41的顶面接触时可以防止中心杆12继续向下移动。

中心杆12上套装有转动部21和转动辅助部22，转动部21与中心杆12固定连接，中心杆12上设置有挡块24，转动部21的顶面与壳体1之间设置有弹簧25，弹簧25套装于中心杆12上，当壳体1内设置有安装架41时，弹簧25位于安装架41与转动部21之间，弹簧25的两端分别与转动部21的顶面和安装架41接触。转动部21的一端沿周向设置有多个齿，齿的表面包括第一接触面211和第二接触面212。转动辅助部22与转动部21的齿相对的一端设置有第一滑槽222，第一滑槽222至少有一侧内壁为倾斜面，齿的第一接触面211可以与第一滑槽222接触。在图2中，第一滑槽222的两个面均为倾斜面，且第一滑槽222的表面为光滑表面，以减少与齿之间的摩擦力。

壳体1内固定安装有转动导向部23，转动导向部23具有中空的内腔，内腔内设置有导向槽，转动辅助部22的侧面设置有与导向槽匹配的导向凸起221，转动导向部23朝向转动部21的齿的一端设置有第二滑槽，第二滑槽包括导向面231和限位面232，导向面231为倾斜面，限位面232可以为水平面或者倾斜面，齿的第二接触面212可以与第二滑槽接触。当齿的第二接触面212与第二滑槽的限位面232接触时，齿的第一接触面211与第一滑槽222的倾斜面接触。在图4中，第二滑槽包括倾斜设置的导向面231、水平设置的限位面232和竖直设置的竖直面。

壳体1内设置有安装盘26，安装盘26位于转动导向部23的下方，安装盘26上沿周向均匀设置有多个第一压缩阀安装位，第一压缩阀安装位上安装有第一压缩阀31，各第一压缩阀31分别与第一充水管路32一一对应连接。

中心杆12上套装有转动盘27，转动盘27与中心杆12固定连接，转动盘27上沿周向均匀设置有多个通孔，通孔的轴线与转动盘27的轴线平行，第一压缩阀31的轴线与通孔的轴线平行，通孔包括多个第一通孔和一个第二通孔，第一压缩阀31的一端位于第二通孔内时处于开启状态，第一压缩阀31的一端位于第一通孔内时处于关闭状态。第一压缩阀31有压缩和不压缩两种状态，因此可对应第一充水管路32连通或不连通两种状态，当第一压缩阀31的压缩状态对应第一充水管路32连通状态时，第一通孔可供第一压缩阀31穿过，从而使得与第一通孔对应的第一压缩阀31处于不压缩的状态，对应的第一充水管路32处于封闭状态；第二通孔用于压缩第一压缩阀31，从而使得与第二通孔对应的第一压缩阀31处于压缩状态，对应的第一充水管路32处于连通状态。

具体实施时，第二通孔的直径大于等于第一压缩阀31的外径，具体为大于等于第一压缩阀31可压缩部分的外径，第一通孔的直径小于第一压缩阀31的外径，具体为小于第一压缩阀31可压缩部分的外径。或者，第一通孔为盲孔，第二通孔为光孔，且第二通孔的直径大于等于第一压缩阀31的外径，具体为大于等于第一压缩阀31可压缩部分的外径。

本发明实施例提供的水路转换开关在使用过程中，向上提拉连接杆11，连接杆11带动中心杆12向上移动，中心杆12带动转动部21和转动盘27一起向上移动，此时弹簧25压缩；中心杆12上的挡块24托动转动辅助部22向上移动，转动辅助部22的导向凸起221在导向槽中随转动辅助部22向上移动。

在移动一定距离后，第一压缩阀31的一端(可压缩的一端)分别伸入或穿过转动盘27上对应的第一通孔或第二通孔，伸入或穿过第一通孔的压缩阀处于关闭状态，对应的第一充水管路32处于封闭状态，伸入或穿过第二通孔的压缩阀处于开启状态，对应的第一充水管路32处于连通状态，水可流入连通的第一充水管路32，在向连通的第一充水管路32中充水时需一直拉着中心杆12。

如图5和图6所示，当停止向上述第一充水管路32中充水，或者需要向其他第一充水管路32中充水时，向下推动连接杆11，连接杆11带动中心杆12向下移动，中心杆12带动转动部21、转动辅助部22和转动盘27向下移动，在向下移动的过程中，弹簧25推动转动部21，使得转动部21产生沿转动辅助部22的第一滑槽222的倾斜面相对转动辅助部22向下移动的趋势，当转动盘27与第一压缩阀31完全分离后，转动部21沿转动辅助部22的第一滑槽222的倾斜面相对转动辅助部22向下移动，并在相对转动辅助部22向下移动的过程中发生转动，由于转动辅助部22的导向凸起221位于转动导向部23的导向槽内，因此转动辅助部22不发生转动；转动部21通过中心杆12带动转动盘27转动，当转动部21接触第二滑槽后，沿第二滑槽的导向面231向下移动同时发生转动，转动部21通过中心杆12带动转动盘27转动。最终，转动部21的第二接触面212与第二滑槽的限位面232接触，转动部21停止向下移动。转动盘27转动后，转动盘27上第二通孔相对的第一压缩阀31就换成了另一个第一压缩阀31，因此当再次向上提拉中心杆12后，另一个第一压缩阀31对应的第一充水管路32连通，从而实现充水管路的切换。

由于中心杆12与连接杆11之间为转动连接，因此在中心杆12转动的过程中连接杆11不发生转动，因此只通过推拉动作即可进行水路切换的操作，且无需精确控制提拉的距离，操作简便。此外，由于通过一次推拉动作可使得转动盘27转动一定角度，多次进行推拉动作，转动盘27即可依次压缩第一压缩阀31，从而依次将各第一充水管路32导通，因此，本发明实施例提供的水路转换开关通过多次推拉动作就可以实现多个水路之间的转换。

当本实施例提供的水路切换开关与封隔器连接时，其中一个第一充水管路32与封隔器的橡胶筒对应的充水管路连通，还有一个第一充水管路32与封隔器的中间段对应的充水管路连通。在施工过程中，提拉连接杆11，先使得与封隔器的橡胶筒对应的第一充水管路32处于连通状态，通过第一充水管路32向橡胶筒内充水，当橡胶筒膨胀到位后，放开连接杆11，使得连接杆11向下移动，然后再次提拉连接杆11，在连接杆11向下移动的过程中，转动盘27转动，当再次提拉连接杆11时，转动盘27压缩的第一压缩阀31为与中间段连通的第一充水管路32对应的第一压缩阀31，通过该第一充水管路32向中间段充水，使得水从中间段流出，以进行水力压裂地应力测量。

进一步地，在本实施例中，壳体1内安装有第二压缩阀33，第二压缩阀33与第一压缩阀31分别位于转动盘27的两侧，第二压缩阀33位于转动盘27的下方，第二压缩阀33与第二充水管路34连接，第二压缩阀33的工作原理与第一压缩阀31相同，当第一压缩阀31的压缩状态对应第一充水管路32连通状态时，第二压缩阀33的压缩状态对应第二充水管路34为连通状态；转动盘27的中部区域设置有第三通孔，第三通孔为盲孔或者第三通孔的直径小于第二压缩阀33的外径，因此当转动盘27向第二压缩阀33方向移动后，第二压缩阀33在第三通孔内或者第三通孔的边缘处被压缩，从而实现第二充水管路34连通。在本实施例中，当转动盘27处于初始位置时，转动盘27压缩第二压缩阀33，第二充水管路34处于连通状态，当提起连接杆11后，转动盘27向上移动，压缩其中一个第一压缩阀31，此时转动盘27与第二压缩阀33分离，第二充水管路34处于封闭状态。即，在使用过程中，第一充水管路32和第二充水管路34中最多只有一个充水管路处于连通状态。

可根据所需切换的充水管路的数量设定第一压缩阀31的数量，第一压缩阀31的数量小于等于第一压缩阀安装位的数量，举例来说，第一压缩阀安装位的数量为四个，第一通孔的数量为三个，第二通孔的数量为一个，第一压缩阀31的数量可以为一到四个，当第一压缩阀31的数量为三个时，有一个第一压缩阀安装位为空位，如此设计，三个第一压缩阀31可以同时处于不压缩状态，且空位的第一压缩阀安装位作为辅助安装位，当在施工过程中有需要增加一个第一充水管路32的时候，可以将增加的第一压缩阀31安装于空位的第一压缩阀安装位，增加的第一充水管路32与增加的第一压缩阀31相连。

如图1所示，本实施例提供的水路转换开关还包括多个限位杆43，弹簧25和转动部21均位于多个限位杆43围成的区域内，限位杆43的一端与安装架41连接，另一端与转动导向部23连接。

本发明实施例同时提供了一种封隔器控制装置，包括上述水路转换开关，水路转换开关的连接杆11与钻杆相连。通过提拉钻杆来提拉连接杆11，从而进行水路切换的过程。水路转换开关伸出有连接杆11的一端与钻杆连接，另一端可直接与封隔器连接，或者通过其他装置与封隔器间接连接，水路转换开关中的第一充水管路32和第二充水管路34中全部或部分与封隔器的水路连通。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种水路转换开关，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设置有中心杆和连接杆，所述连接杆的一端伸出所述壳体，所述中心杆与所述连接杆转动连接；

所述中心杆上套装有转动部和转动辅助部，所述转动部与所述中心杆固定连接，所述中心杆上设置有挡块，所述转动部的顶面与所述壳体之间设置有弹簧，所述弹簧套装于所述中心杆上，所述转动部的一端沿周向设置有多个齿，所述转动辅助部与所述转动部的齿相对的一端设置有第一滑槽，所述第一滑槽至少有一侧内壁为倾斜面；

所述壳体内固定安装有转动导向部，所述转动导向部具有中空的内腔，所述内腔内设置有导向槽，所述转动辅助部的侧面设置有与所述导向槽匹配的导向凸起，所述转动导向部朝向所述转动部的齿的一端设置有第二滑槽，所述第二滑槽包括导向面和限位面，所述导向面为倾斜面，所述转动部的齿具有能够与所述第一滑槽接触的第一接触面和能够与所述第二滑槽接触的第二接触面；

所述壳体内设置有安装盘，所述安装盘位于所述转动导向部的下方，所述安装盘上沿周向均匀设置有多个第一压缩阀安装位，所述第一压缩阀安装位上安装有第一压缩阀，各所述第一压缩阀分别与第一充水管路一一对应连接；

所述中心杆上套装有转动盘，所述转动盘与所述中心杆固定连接，所述转动盘上沿周向均匀设置有多个通孔，所述通孔包括多个第一通孔和一个第二通孔，所述第一压缩阀的一端位于所述第二通孔内时处于开启状态，所述第一压缩阀的一端位于所述第一通孔内时处于关闭状态。

2.根据权利要求1所述的水路转换开关，其特征在于，所述第二通孔的直径大于等于所述第一压缩阀的外径，所述第一通孔的直径小于所述第一压缩阀的外径。

3.根据权利要求1所述的水路转换开关，其特征在于，所述第一通孔为盲孔，所述第二通孔为光孔，且所述第二通孔的直径大于等于所述第一压缩阀的外径。

4.根据权利要求1所述的水路转换开关，其特征在于，所述壳体内安装有第二压缩阀，所述第二压缩阀与所述第一压缩阀分别位于所述转动盘的两侧，所述第二压缩阀与第二充水管路连接；所述转动盘的中部区域设置有第三通孔，所述第三通孔为盲孔或者所述第三通孔的直径小于所述第二压缩阀的外径。

5.根据权利要求1所述的水路转换开关，其特征在于，所述第一压缩阀安装位的数量为四个，所述第一通孔的数量为三个。

6.根据权利要求1所述的水路转换开关，其特征在于，所述壳体内设置有安装架，所述中心杆穿过所述安装架，所述中心杆通过限位架与所述连接杆转动连接，所述限位架与所述连接杆固定连接，所述中心杆与所述限位架转动连接，所述限位架位于所述安装架的上方且能够与安装架的顶面接触。

7.根据权利要求6所述的水路转换开关，其特征在于，所述弹簧的两端分别与所述转动部的顶面和所述安装架接触。

8.根据权利要求7所述的水路转换开关，其特征在于，还包括多个限位杆，所述弹簧和所述转动部均位于多个所述限位杆围成的区域内。

9.根据权利要求8所述的水路转换开关，其特征在于，所述限位杆的一端与所述安装架连接，另一端与所述转动导向部连接。

10.一种封隔器控制装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的水路转换开关，所述水路转换开关的连接杆与钻杆相连。