CN109424590B - 蓄能器及包括其的井下测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蓄能器及包括其的井下测量装置。该蓄能器包括：筒体；固定容纳于所述筒体内的第一封闭板和第二封闭板，所述第一封闭板和所述第二封闭板在纵向方向上相互间隔开；位于所述第一封闭板和所述第二封闭板之间的所述筒体内的第一活塞部，在所述第一活塞部与所述第一封闭板之间形成第一活塞腔；位于所述第二封闭板的背向所述第一封闭板的一侧的所述筒体内第二活塞部，在所述第二活塞部与所述第二封闭板之间形成第二活塞腔；以及弹性件，所述弹性件位于所述第一活塞部与所述第二封闭板之间，所述弹性件能响应于所述第一活塞部背向所述第一封闭板的移动和/或所述第二活塞部背向所述第二封闭板的移动而压缩。这种蓄能器便于使用。

Description

蓄能器及包括其的井下测量装置

技术领域

本发明涉及机械液压领域，特别是涉及一种蓄能器。本发明还涉及包括这种蓄能器的井下测量装置。

背景技术

蓄能器是在液压装置中用于存储液体、并在需要的时候释放液体的装置。通常，蓄能器会在系统故障等紧急情况下释放液体，以确保系统能继续工作一段时间。例如在井下测量装置(例如为，地层压力随钻测量仪器)进行井下工作的过程中，其需要进行伸出探头和收回探头的动作。如果在上述过程中，井下测量装置出现紧急情况，则需要蓄能器为探头的伸出和收回提供动力，以确保该动作能完整进行。

然而，现有技术中的蓄能器都难以单独用于井下测量装置中以同时确保探头伸出和收回。也就是说，单个蓄能器仅能用于确保探头伸出或者探头收回。在这种情况下，为了确保探头能伸出也能收回，井下测量装置需要设置多个蓄能器和其他部件，并进行较为复杂的连接。这对于蓄能器的使用和发展以及井下测量装置的使用和维护来说都是十分不利的。

因此，需要一种便于使用的蓄能器。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种蓄能器，这种蓄能器便于使用。本发明还提出了一种包含该蓄能器的井下测量装置。

根据本发明的第一方面，提出了一种蓄能器，其包括：筒体；固定容纳于所述筒体内的第一封闭板和第二封闭板，所述第一封闭板和所述第二封闭板在纵向方向上相互间隔开；位于所述第一封闭板和所述第二封闭板之间的所述筒体内的第一活塞部，在所述第一活塞部与所述第一封闭板之间形成第一活塞腔；位于所述第二封闭板的背向所述第一封闭板的一侧的所述筒体内第二活塞部，在所述第二活塞部与所述第二封闭板之间形成第二活塞腔；以及弹性件，所述弹性件位于所述第一活塞部与所述第二封闭板之间，所述弹性件能响应于所述第一活塞部背向所述第一封闭板的移动和/或所述第二活塞部背向所述第二封闭板的移动而压缩。

对于上述蓄能器来说，当液体注入到第一活塞腔和第二活塞腔中任一个内时，该任一个活塞腔的容积会增大，并由此使弹簧压缩、即蓄能。由此，当上述两个活塞腔分别与不同的液压管路连通时，即可通过该单个蓄能器来实现多个功能。尤其是将这种蓄能器用于井下测量装置，允许既确保探头能顺利伸出，也确保探头能顺利收回。因此，上述蓄能器便于使用。

在一个实施例中，在所述筒体的侧壁上构造有在纵向方向上相互间隔开的沿径向方向贯穿所述侧壁的第一流体通道和第二流体通道，所述第一流体通道与所述第一活塞腔相连通，所述第二流体通道与所述第二活塞腔相连通。

在一个实施例中，所述筒体包括外套筒和套设在所述外套筒内的内套筒，所述内套筒从所述第二封闭板处背向所述第一封闭板延伸以包围所述第二活塞部，其中，在所述外套筒上形成贯穿所述外套筒的侧壁的第一连通孔，在所述内套筒上形成贯穿所述内套筒的侧壁的多个第二连通孔，多个第二连通孔在周向方向上间隔开并与所述第二活塞腔相连通，在形成所述第一连通孔的外套筒的侧壁与形成所述第二连通孔的内套筒的侧壁之间形成环形的流通间隙，所述第一连通孔和所述第二连通孔通过所述流通间隙相连通。

在一个实施例中，所述第一活塞部包括与所述筒体的侧壁密封式接触的密封部，以及位于所述密封部与所述第一封闭板之间的间隔部，所述间隔部与所述筒体的侧壁间隔开以在所述密封部、所述间隔部和所述第一封闭板之间形成环形的所述第一活塞腔。

在一个实施例中，所述第一活塞部和所述第二活塞部通过贯穿所述第二封闭板的连接部相连。

在一个实施例中，所述弹性件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧套设在所述连接部的外侧，所述蓄能器还包括套设在所述螺旋弹簧与所述连接部之间的衬套，所述衬套的长度为所述螺旋弹簧的长度的一部分。

在一个实施例中，所述衬套构造有沿径向方向延伸的弯折部71，所述弯折部71位于所述第一活塞部和所述弹性件之间。

根据本发明的第二方面，提出了一种井下测量装置，其包括上述蓄能器，其还包括：探头组件，所述探头组件包括探头活塞缸以及容纳于所述探头活塞缸内的探头活塞，在所述探头活塞缸内的探头活塞两侧分别形成第一探头腔和第二探头腔；第一管路，所述第一管路将所述第一探头腔与所述第一活塞腔连通；以及第二管路，所述第二管路使所述第二探头腔与所述第二活塞腔连通。

在一个实施例中，在所述第一管路上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀使所述第一探头腔和所述第一活塞腔选择性地与流体泵或液体容器连通，和/或在所述第二管路上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀使所述第二探头腔和所述第二活塞腔选择性地与流体泵或液体容器相连。

在一个实施例中，所述第一电磁阀构造成在其断电时使所述第一探头腔和所述第一活塞腔与所述液体容器连通，和/或所述第二电磁阀构造成在其断电时所述第二探头腔和所述第二活塞腔与所述液体容器连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：对于上述蓄能器来说，当液体注入到第一活塞腔和第二活塞腔中任一个内时，该任一个活塞腔的容积会增大，并由此使弹簧压缩。由此，当上述两个活塞腔分别与不同的液压管路连通时，即可通过该单个蓄能器来实现多个功能。尤其是将这种蓄能器用于井下测量装置，允许既确保探头能顺利伸出，也确保探头能顺利收回。因此，上述蓄能器便于使用。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的蓄能器的示意图；

图2显示了根据本发明的一个优选实施例的蓄能器的示意图；

图3显示了根据本发明的另一个实施例的蓄能器的示意图；

图4显示了根据本发明的一个实施例的井下测量装置的示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的蓄能器1的结构。蓄能器1包括大体上为圆柱形的筒体10，以及容纳于该筒体10内的第一封闭板21和第二封闭板22，其中第一封闭板21和第二封闭板22在纵向方向上相互间隔开地与筒体10相固定。蓄能器1还包括容纳于筒体1内的第一活塞部30和第二活塞部40。第一活塞部30位于第一封闭板21与第二封闭板22之间，在第一活塞部30与第一封闭板21之间形成第一活塞腔31，在第一活塞部30和第二封闭板22之间设置有弹性件。由此，当第一活塞部30沿着筒体10的纵向移动时，弹性件相应地压缩或扩张。另外，第二活塞部40位于第二封闭板22的第二侧(即，第二封闭板22背向第一封闭板21的一侧)。第二活塞部40构造成弹性件60也能响应于第二活塞部40沿筒体10的纵向移动而相应地压缩或扩张。

另外，在筒体10的侧壁上构造有在纵向方向上相互间隔开的第一流体通道11和第二流体通道12，其中第一流体通道11连通到第一活塞腔31，而第二流体通道12连通到第二活塞腔41。由此，液体(例如，液压油)能通过第一流体通道11进入第一活塞腔31或流出第一活塞腔31，也能通过第二流体通道12进入第二活塞腔41或流出第二活塞腔。

例如，在如图1和图2所示的实施例中，第一活塞部30和第二活塞部40通过贯穿第二封闭板22的连接部50而连接在一起，同时在第二封闭板22与第一活塞部30之间设置有一个弹性件60。弹性件60优选为套设在连接部50外的螺旋弹簧60。当向第一活塞腔31内注入液体时，第一活塞部30被液体推动而朝向第二封闭板22移动，由此弹性件60被第一活塞部30和第二封闭板22压缩以蓄能。同时，连接部50随着第一活塞部30一起移动，并由此推动第二活塞部40背向第二封闭板22移动。此时，第二活塞腔41的容积增大，以允许液体能通过第二流体通道12进入到第二活塞腔41内。类似地，可主动地将液体注入到第二活塞腔41内，由此第二活塞部40被推动背向第二封闭板22移动。第二活塞部40带动连接部50移动，并由此带动第一活塞部30朝向第二封闭板22移动，由此弹性件60受到压缩以蓄能。同时，第一活塞腔31的容积增大，液体可通过第一流体通道11而流入到第一活塞腔31内。当第一活塞腔31和第二活塞腔41内的液压不足以抵抗弹性件60的弹力时，存储于第一活塞腔31和第二活塞腔41内的液体会被释放。也就是说，第一活塞部30和第二活塞部40中的任一个的移动都能促使弹性件60变形，并同时促使第一活塞部30和第二活塞部40中的另一个进行同向的、位移量相同的移动。在上述情况下，第一活塞部30、第二活塞部40和连接部50可构造为一体的活塞。

图2显示了蓄能器1的一个优选实施例。为了简洁起见，下面仅对图2中的蓄能器相对于图1中的蓄能器不同的部分进行详细描述。

在图2所示的实施例中，筒体包括外套筒10A和固定套设在外套筒10A内的内套筒10B。例如，可在内套筒10B的侧壁上构造有开口朝向外侧的凹槽，而在外套筒10B的侧壁上构造有相应的贯穿的通槽，通过插杆14插入到通槽和凹槽内而使内套筒10B与外套筒10A相对于彼此固定。插杆14的截面优选为矩形的。外套筒10A包围第一封闭板21、第一活塞部31、弹性件60、连接部50、第二封闭板22和第二活塞部40。内套筒10B从第二封闭板22处背向第一封闭板21延伸并包围第二活塞部40。

优选地，图1中的第二流体通道12在图2的实施例中包括贯穿外套筒10A的侧壁的第一连通孔12A以及贯穿内套筒10B的侧壁的第二连通孔12B在外套筒10A设置有第一连通孔12A的部分与内套筒10B设置有第二连通孔12B的部分之间构造有大体呈环形的流通间隙13，第一连通孔12A和第二连通孔12B通过流通间隙13相连通。第一连通孔12A与外界或其他管路相连通，而第二连通孔12B与第二活塞腔41相连通，由此液体能通过第一连通孔12A、流通间隙13和第二连通孔12B进入或流出第二活塞腔41。由此，第一连通孔12A和第二连通孔12B不必完全对齐。这非常有利于降低加工和装配的难度和成本。另外，第二连通孔12B可以为多个，多个第二连通孔12B在内套筒10B的周向方向上均匀间隔开设置。由此，能够实现液体均匀地流入或流出第二活塞腔41，并由此有利于确保第二活塞部40与内套筒10B的稳定配合。

应当理解的是，如图2所示，第二封闭板22与内套筒10B优选地一体构造，并与外套筒10A密封装配在一起。

另外，在图2所示的实施例中，第一活塞部30包括与外套筒10A(筒体)密封式接触的密封部32，以及位于密封部32与第一封闭板21之间的间隔部33。优选地，连接部50居中式贯穿密封部32和间隔部33并与间隔部33螺纹连接，以使连接部50、密封部32和间隔部33固定在一起。间隔部33与外套筒10A的侧壁间隔开，由此能在间隔部33、密封部32以及第一封闭板21之间形成环形的第一活塞腔31。这种设置有利于确保第一活塞腔31恒定地存在并与第一流体通道11相连通。当间隔部33与第一封闭板21相接触时，第一活塞腔31为环形的，且此时其容积最小。

另外，在图2所示的实施例中，蓄能器1还包括套设在螺旋弹簧60与连接部40之间的衬套70，以确保螺旋弹簧60与衬套70之间的稳定配合。优选地，衬套70构造有沿连接部50的径向方向延伸的弯折部71，该弯折部71处于螺旋弹簧60与第一活塞部的密封部32之间。由此，螺旋弹簧60不会与密封部32发生直接的挤压，进而确保了蓄能器1的结构稳定性和完整性。

优选地，衬套70的长度小于螺旋弹簧60的长度，例如衬套70的长度为螺旋弹簧60的长度的一半。这种衬套70的成本较低，并足以将螺旋弹簧60与连接部50间隔开，以避免螺旋弹簧60挤压并摩擦连接部50。

此外，还优选地，在外套筒10B的包围螺旋弹簧60的侧壁上构造有通孔15。由此，当第一活塞部朝向第二封闭板22移动时，这两者之间的外套筒10B内的气体(或液体)能够经由通孔15离开，以避免该段内压力过大而妨碍第一活塞部的移动。

此外，图3显示了蓄能器1的另一个实施例。在该实施例中，弹性件包括第一弹性件61和第二弹性件62。在第二活塞部40上连接有朝向第一活塞部延伸并贯穿第二封闭板22的辅助杆42，在该辅助杆42的延伸端上构造有沿径向方向延伸的支撑板43。第一弹性件61处于支撑板43与第一活塞部30之间，而第二弹性件62处于支撑板43与第二封闭板22之间。

图4显示了包含上述蓄能器1的井下测量装置100。该蓄能器1例如为图2中的蓄能器1。井下测量装置100包括探头组件。探头组件包括探头活塞缸110，以及容纳于探头活塞缸110内的探头活塞120。在探头活塞缸110的内侧，由探头活塞120分为第一探头腔111和第二探头腔112。探头活塞120构造有延伸端121，随着探头活塞120的移动，该延伸端121能伸出到探头活塞缸110之外以进行测量或收回到探头活塞缸110内以结束测量。本文中的探头组件可以是现有技术中已知的探头组件。

井下测量装置100还包括第一管路130，第一管路130将第一探头腔111与第一活塞腔31连通在一起。井下测量装置100还包括第二管路140，第二管路140将第二探头腔112与第二活塞腔41连通在一起。由此，液体能在第一探头腔111与第一活塞腔31之间以及在第二探头腔112与第二活塞腔41之间流动。

井下测量装置100还包括设置在第一管路130上的第一电磁阀151。第一电磁阀151构造成使第一探头腔111和第一活塞腔31选择性地与流体泵160或液体容器170相连。这里的流体泵160例如为液压泵，其用于驱动液体流动。这里的液体容器170可以是通常使用的液压油的油箱。应当理解的是，图中所绘出的多个液体容器170的标识可以指同一液体容器，也可以指不同的液体容器。

下面将结合图1至图4中显示的井下测量装置100及其中的蓄能器1的结构对井下测量装置100的工作过程进行详细描述。

在需要探头活塞120的延伸端121伸出到探头活塞缸110之外以进行测量时，第一电磁阀151使第一活塞腔31和第一探头腔111与液体容器170相连通，即第一电磁阀151处于右位；第二电磁阀152使第二活塞腔41和第二探头腔112与流体泵160连通，即第二电磁阀152处于左位。由此，流体泵160向第二探头腔112和第二活塞腔41中泵送液体。一方面，泵送到第二探头腔112内的液体会推动探头活塞120移动，以使延伸端121伸出。另一方面，泵送到第二活塞腔41内的流体会推动第二活塞端40移动，并由此带动第一活塞端30移动，以使弹性件60压缩，由此实现蓄能。同时，第一探头腔111的容积缩小，第一活塞腔31的容积增大，因而第一探头腔111中的液体能被促使离开第一探头腔111并进入第一活塞腔31和/或液体容器170。根据实际情况，也可能是第一探头腔111和液体容器170内的液体都流向第一活塞腔31。

在延伸端121伸出的过程中，可能会出现紧急情况。这里的紧急情况例如为流体泵160的泵送压力和泵送量不稳定，或与第一管路130和/或第二管路140相连的其他液压元件190进行切换动作而造成井下测量装置100中产生压力波动。例如，如果第二管路140内的液压升高，那么第二液压腔41内的液压给第二活塞部40的压力会超过弹性件60的恢复力。此时，液体就更多地流入到第二活塞腔41内，以降低甚至消除该压力差。由此，第二管路140内的液压降低，从而能避免大量的液体突然进入第二探头腔112并促使延伸端121突然快速移动。这有利于保护该延伸端121。另外，例如如果第二管路140内的液压降低，那么第二液压腔41内的液压给第二活塞部40的压力会小于弹性件60的恢复力。此时，第二活塞部40会朝向第二封闭板22移动，以降低甚至消除该压力差。由此，第二管路140内的液压升高，从而能确保进入第二探头腔112的液体流量稳定，以确保探头能基本上匀速地伸出。尤其是，例如当流体泵160突然损坏或断电时，其不再向第二探头腔112和第二活塞腔41泵送液体。此时，第二活塞部40朝向第二封闭板22移动以缩小第二活塞腔41并将其中的液体释放出。这些液体会流向第二探头腔112，以确保延伸端121能继续伸出。

在需要探头活塞120的延伸端121收回到探头活塞缸110内以完成测量并进行回收时，第一电磁阀151使第一活塞腔31和第一探头腔111与流体泵160相连通，即第一电磁阀151处于左位；第二电磁阀152使第二活塞腔41和第二探头腔112与液体容器170连通，即第二电磁阀152处于右位。由此，流体泵160向第一探头腔111和第一活塞腔31中泵送液体。一方面，泵送到第一探头腔111内的液体会推动探头活塞120移动，以使延伸端121收回。另一方面，泵送到第一活塞腔31内的流体会推动第一活塞端30移动，并由此使弹性件60压缩，以实现蓄能。同时，第二探头腔112的容积缩小，第二活塞腔41的容积增大，因而第二探头腔112种的液体能被促使离开第二探头腔112并进入第二活塞腔41和/或液体容器170。根据实际情况，也可能是第二探头腔112和液体容器170内的液体都流向第二活塞腔41。

在延伸端121收回的过程中也可能出现上述紧急情况。此时，井下测量装置100的动作与上文中类似，在此为了简洁而不再详细说明。

如图4所示，第一电磁阀151和/或第二电磁阀152优选地构造成在其断电时处于右位。也就是说，在第一电磁阀151和第二电磁阀152断电时，第一探头腔111和第一活塞腔31和/或第二探头腔112和第二活塞腔41均与液体容器170相连通。

另外，还优选地，如图4所示，在第一电磁阀151与第一活塞腔31和第一探头腔111之间设置有顺序阀。在第二电磁阀152与第二活塞腔41和第二探头腔112之间也设置有相应的顺序阀。

优选地，井下测量装置100包括控制器180。控制器180与第一电磁阀151和第二电磁阀152电连接，以对其进行控制。该控制可以是自动的、基于某一条件的，或者是人为操控的。

此外，如图4所示，可在第二活塞部40的背向第二封闭板22的一侧的筒体10(外套筒10A)内形成第三液压腔44，该第三液压腔44与液体容器170相连通。这有利于避免在第二活塞部40的背向第一活塞部30的一侧形成较高的压力，从而能使第二活塞部40移动得更顺畅。

上述井下测量装置100和蓄能器1能通过相对简单的结构和设置来实现较为复杂的功能、多个功能甚至更好的功能。由此，上述蓄能器1和井下测量装置100便于被使用。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种井下测量装置，包括：

蓄能器，其包括：

筒体，

固定容纳于所述筒体内的第一封闭板和第二封闭板，所述第一封闭板和所述第二封闭板在纵向方向上相互间隔开，

位于所述第一封闭板和所述第二封闭板之间的所述筒体内的第一活塞部，在所述第一活塞部与所述第一封闭板之间形成第一活塞腔，

位于所述第二封闭板的背向所述第一封闭板的一侧的所述筒体内的第二活塞部，在所述第二活塞部与所述第二封闭板之间形成第二活塞腔，以及

弹性件，所述弹性件位于所述第一活塞部与所述第二封闭板之间，所述弹性件能响应于所述第一活塞部背向所述第一封闭板的移动和/或所述第二活塞部背向所述第二封闭板的移动而压缩；

探头组件，所述探头组件包括探头活塞缸以及容纳于所述探头活塞缸内的探头活塞，在所述探头活塞缸内的探头活塞两侧分别形成第一探头腔和第二探头腔；

第一管路，所述第一管路将所述第一探头腔与所述第一活塞腔连通；以及

第二管路，所述第二管路使所述第二探头腔与所述第二活塞腔连通。

2.根据权利要求1所述的井下测量装置，其特征在于，在所述筒体的侧壁上构造有在纵向方向上相互间隔开的沿径向方向贯穿所述侧壁的第一流体通道和第二流体通道，所述第一流体通道与所述第一活塞腔相连通，所述第二流体通道与所述第二活塞腔相连通。

3.根据权利要求1或2所述的井下测量装置，其特征在于，所述筒体包括外套筒和套设在所述外套筒内的内套筒，所述内套筒从所述第二封闭板处背向所述第一封闭板延伸以包围所述第二活塞部，

其中，在所述外套筒上形成贯穿所述外套筒的侧壁的第一连通孔，在所述内套筒上形成贯穿所述内套筒的侧壁的多个第二连通孔，多个第二连通孔在周向方向上间隔开并与所述第二活塞腔相连通，

在形成所述第一连通孔的外套筒的侧壁与形成所述第二连通孔的内套筒的侧壁之间形成环形的流通间隙，所述第一连通孔和所述第二连通孔通过所述流通间隙相连通。

4.根据权利要求1或2所述的井下测量装置，其特征在于，所述第一活塞部包括与所述筒体的侧壁密封式接触的密封部，以及位于所述密封部与所述第一封闭板之间的间隔部，所述间隔部与所述筒体的侧壁间隔开以在所述密封部、所述间隔部和所述第一封闭板之间形成所述第一活塞腔。

5.根据权利要求1或2所述的井下测量装置，其特征在于，所述第一活塞部和所述第二活塞部通过贯穿所述第二封闭板的连接部相连。

6.根据权利要求5所述的井下测量装置，其特征在于，所述弹性件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧套设在所述连接部的外侧，

所述蓄能器还包括套设在所述螺旋弹簧与所述连接部之间的衬套，所述衬套的长度小于所述螺旋弹簧的长度。

7.根据权利要求6所述的井下测量装置，其特征在于，所述衬套构造有沿径向方向延伸的弯折部，所述弯折部位于所述第一活塞部和所述弹性件之间。

8.根据权利要求1或2所述的井下测量装置，其特征在于，在所述第一管路上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀使所述第一探头腔和所述第一活塞腔选择性地与流体泵或液体容器连通，和/或

在所述第二管路上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀使所述第二探头腔和所述第二活塞腔选择性地与流体泵或液体容器相连。

9.根据权利要求1或2所述的井下测量装置，其特征在于，在所述第一管路上设置有第一电磁阀，所述第一电磁阀使所述第一探头腔和所述第一活塞腔选择性地与液体容器连通，所述第一电磁阀构造成在其断电时使所述第一探头腔和所述第一活塞腔与所述液体容器连通，和/或

在所述第二管路上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀使所述第二探头腔和所述第二活塞腔选择性地与液体容器相连，所述第二电磁阀构造成在其断电时所述第二探头腔和所述第二活塞腔与所述液体容器连通。

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