CN111911638A - 一种基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器 - Google Patents

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刘贵康
陈领
吴年汉
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赵乐
胡建军
何志强
杨明庆
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Abstract

本发明涉及一种基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，包括阀座和阀瓣，阀座顶部有与阀瓣匹配的阀座密封面，所述阀瓣有与阀座密封面适配的阀瓣密封面，所述阀座上同轴设有用于吸引阀瓣的筒状磁体。筒状磁体由至少两个瓦型片磁体沿圆周方向拼接形成；瓦型片磁体的充磁方向相同或者不同。本发明中阀瓣在无外力作用下，能被阀座磁性吸引，即使在水平状态下翻板阀也能自动闭合，可实现从只能垂直向下钻进到水平钻进或垂直向上钻进等任意方向钻进的改变。

Description

一种基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器
技术领域
本发明涉及取芯器密封装置技术领域，尤其涉及一种基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器。
背景技术
岩石取芯钻机在深地取芯中的一种重要工艺是保压取芯，保压岩心是岩石力学研究中的珍贵样品，如何实现钻机高效保压是取芯钻机的一个发展方向，我国近些年来对于保压取芯及其钻机设计做了不少研究，谢和平院士首次提出“五保”取芯概念中便有“一保”为保压取芯。对于保压取芯中的各部分结构设计，目前还有很多技术需要研究。
目前，在保压取芯领域，保压取芯筒下端通常采用翻板阀密封。如图1所示，现有的翻板阀包括阀座（序号1）、阀瓣（序号2）以及弹性元件（序号21）。在垂直向下钻进时，岩心筒向上提升至高于阀瓣后，阀瓣失去岩心筒的限制作用，在弹性元件的作用下发生翻转，然后在自身重力的作用下落在阀座上实现阀门关闭。
专利文献CN110847856A公开了一种保压取芯器翻板阀结构，其阀座具有磁性，可吸引阀瓣关闭。因其阀瓣关闭不依托于自身重力，因而不受钻进方向的限制。但该专利并没有表明如何对磁性底座进行设计。
保压取芯钻机在竖直向下钻进时，当岩芯被钻取进入保压舱后，阀瓣在侧边弹片的弹力及重力的作用下迅速闭合达到保压效果。在竖直下钻情况下，现有翻板阀能够满足基本需求。然而，实际工作中不仅仅只存在竖直下钻的情况，而是希望能满足向各个方向钻取岩芯的需求。当钻机水平钻进或竖直向上钻进时，现有的翻板阀的阀瓣动力不足，需有动力使其闭合。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，包括阀座和阀瓣，阀瓣与阀座的一端活动连接，阀座一端有与阀瓣匹配的阀座密封面，所述阀座上同轴设有用于吸引阀瓣的筒状磁体。
包括阀座和阀瓣，阀座顶部有与阀瓣匹配的阀座密封面，所述阀瓣有与阀座密封面适配的阀瓣密封面，所述阀座上同轴设有用于吸引阀瓣的筒状磁体。
进一步的，所述筒状磁体由至少两个瓦型片磁体沿圆周方向拼接形成；瓦型片磁体的充磁方向相同或者不同。
进一步的，筒状磁体由四个瓦型片磁体拼接形成。
优选地，筒状磁体六个瓦型片磁体拼接形成。
进一步的，每个瓦型片磁体的充磁方向均为轴向方向，或均为圆周向方向。
或者，相邻两个瓦型片磁体的充磁方向相反。
或者，其中一部分瓦型片磁体的充磁方向为轴向方向，另一部分瓦型片磁体的充磁方向为圆周方向。
或者，相邻两个瓦型片磁体中的一个瓦型片磁体的充磁方向为轴向，另一个瓦型片磁体的充磁方向为圆周方向。
进一步的，相邻的瓦型片磁体粘在一起。
其中，所述阀座的侧壁有用于安装所述筒状磁体的环形槽，所述筒状磁体装在所述环形槽中。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1，本发明中保压阀瓣在磁力的作用下旋转下落，达到保压效果，即使在钻机水平状态或垂直向上钻进状态下也能自动闭合，可实现从只能垂直向下钻进到水平钻进或垂直向上钻进等任意方向钻进的改变；
2，本发明采用磁力触发阀瓣闭合，可使得处于闭合状态时阀座与阀盖之间具有一定的磁力吸附，具有一定的初始力，可增加密封效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是现有技术的结构示意图；
图2是阀瓣关闭时实施例一的剖视图；
图3是实施例二的三维图；
图4是未安装筒状磁体时阀座与阀瓣的三维图；
图5是空心圆柱的分解示意图；
图6是同向轴向充磁示意图；
图7是间隔反向轴向充磁示意图；
图8是同向环向充磁示意图；
图9是反向环向充磁示意图；
图10是间隔轴向同向、环向同向充磁示意图；
图11是间隔环向反向、轴向同向充磁示意图；
图12是间隔轴向反向、环向同向充磁示意图；
图13是间隔轴向反向、环向反向充磁示意图；
图中箭头表示充磁方向。
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，对本发明进行进一步详细说明。本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例一
如图2所示，本发明公开的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，包括阀座1、阀瓣2和弹性元件，阀瓣2一侧与阀座1一端活动连接，阀座1一端有与阀瓣2匹配的阀座密封面。本发明在阀座1上增设用于吸引阀瓣2的筒状磁体3。具体可在阀座1的侧壁设置有用于安装筒状磁体3的环形槽，筒状磁体3装在环形槽中。
筒状磁体3可根据不同需求采用不同的永磁材料，本实施方法中采用稀土永磁材料制得，选择材料牌号为N52。
本实施例中通过永磁体产生的磁力做功，使保压阀瓣在磁力的作用下旋转下落，达到保压效果，即使在钻机水平状态或垂直向上钻进状态下也能自动闭合，可实现从只能垂直向下钻进到水平钻进或垂直向上钻进等任意方向钻进的改变。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：如图3-13所示，本实施例中筒状磁体3由至少两个瓦型片磁体31沿圆周方向拼接形成；瓦型片磁体31的充磁方向相同或者不同。每个瓦型片磁体31的大小可以相同，也可不同。瓦型片磁体31的数量根据需要设置，可为3个、4个、5 个、6个或者更多。
如图3、4所示，将瓦形磁体31一块一块沿圆周方向依次装在阀座1的环形槽11中，相邻的瓦型片磁体31可通过粘接方式粘接在一起，也可通过粘接方式与阀座1粘在一起。可选用能耐高温的环氧AB胶来粘接。瓦形磁体31可根据不同需求采用不同的永磁材料，本实施方法中采用稀土永磁材料制得，选择材料牌号为N52。
作为优选，每个瓦型片磁体的充磁方向均为轴向，或者每个瓦型片磁体的充磁方向均为环向，或者其中一部分瓦型片磁体的充磁方向为轴向，另一部分瓦型片磁体的充磁方向为环向。本文中的环向指圆周方向。
如图5-13所示，本实施方式举出其中8种磁场组合方式。如图5、6所示，将圆筒分为8等分，对8等分分别进行充磁，然后再将这8等分重新组合成空心圆柱。8种磁场组合分别为：同向轴向充磁；间隔反向轴向充磁；同向环向充磁；间隔反向环向充磁；间隔轴向同向、环向同向充磁；间隔环向同向、轴向反向充磁；间隔环向反向、轴向同向充磁；间隔轴向反向、环向反向充磁。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，包括阀座和阀瓣，阀瓣与阀座的一端活动连接，阀座一端有与阀瓣匹配的阀座密封面，其特征在于：所述阀座上同轴设有用于吸引阀瓣的筒状磁体。
2.根据权利要求1所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：所述筒状磁体由至少两个瓦型片磁体沿圆周方向拼接形成；瓦型片磁体的充磁方向相同或者不同。
3.根据权利要求2所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：筒状磁体由至少三个瓦型片磁体拼接形成。
4.根据权利要求3所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：筒状磁体由四个瓦型片磁体拼接形成。
5.根据权利要求2、3或4所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：每个瓦型片磁体的充磁方向均为轴向方向，或均为圆周向方向。
6.根据权利要求5所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：相邻两个瓦型片磁体的充磁方向相反。
7.根据权利要求2、3或4所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：其中一部分瓦型片磁体的充磁方向为轴向方向，另一部分瓦型片磁体的充磁方向为圆周方向。
8.根据权利要求7所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：相邻两个瓦型片磁体中的一个瓦型片磁体的充磁方向为轴向，另一个瓦型片磁体的充磁方向为圆周方向。
9.根据权利要求2所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：相邻的瓦型片磁体粘在一起。
10.根据权利要求1、2、3、4、6或8所述的基于磁力触发的可任意方向钻进的保压控制器，其特征在于：所述阀座的侧壁有用于安装所述筒状磁体的环形槽，所述筒状磁体装在所述环形槽中。
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