CN112984204B - 一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，属于控制阀领域，包括离合机构、阀门手轮、智能阀门外套和设置在智能阀门外套内部的智能阀门内套，智能阀门内套与阀门本体互相配合，阀门手轮套接在智能阀门外套上；通过离合机构控制智能阀门外套和智能阀门内套的断开或连接。该装置可以使控制中心时刻了解每一个阀门的开关状态以及授权工作人员控制阀门，解决油气防盗问题，从而能使得各个采油（气）区的中央控制室能够实时控制打开或关闭各个井站的控制阀门，实时在系统上查看到各个井站阀门的开闭状态以及阀门是否被破坏等状态，从根本上解决偷油偷气管理机关对阀门的监控难题。

Description

一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置

技术领域

本发明属于控制阀领域，具体涉及一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置。

背景技术

现阶段由于我国油气资源除了极个别大油田、气田分布集中外，大部分油气资源都在广大的区域内零星分布，并且储量十分不均匀，所以导致采油（采气）企业会在广大的区域内部署大量井站，有相当一部分由于产量和地理位置等原因就被设为了无人井站。无人井站平日无人值守，只有围墙围起，且阀门无法锁闭或者锁闭方法不能从根本上解决被偷盗时无法感知的问题，这就导致了经常有附近村民或者专业的偷油（气）团伙入侵无人井站进行偷油（气）活动，并且在实施偷窃活动时经常会发生爆炸起火等高风险问题，导致采油公司的油气损失，同时增加了为防止偷盗而进行井站巡逻看守的成本，使采油公司不胜其恼。

现阶段针对阀门闭锁问题，电厂内使用了一种智能阀门控制系统，该系统可以直接远程控制阀门的开合，从而只需要较少的工作人员来维持电厂运行。但是电厂使用的智能阀门控制系统，需要使用特有的电控阀门以及采用压气驱动阀门的开关，该方案对于无人井来说难以实施。首先，无人井所采用的阀门皆为手动阀门，若要更换新的电控阀门需要大量的成本，甚至可能还会发生更换阀门时产生井喷等风险，大大的增加了更换的难度和成本；其次，相当一部分无人井并无电网覆盖，无法使用纯电驱动打开阀门，更无法使用压气的方式驱动开合阀门。

因此，本申请提出一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，包括离合机构、阀门手轮、智能阀门外套和设置在所述智能阀门外套内部的智能阀门内套，所述阀门手轮套接在所述智能阀门外套上；所述智能阀门外套内设置有一个低功耗的控制板；

所述离合机构包括离合电机和电机基座，所述电机基座设置在所述智能阀门内套的外壁，所述离合电机安装在所述电机基座上，所述离合电机的输出轴端部连接有金属卡销，所述离合电机下方设置有卡销导轨，所述金属卡销穿过所述卡销导轨，所述智能阀门外套顶部设置有按压模块，所述离合电机的控制模块及按压模块均通过控制线路与所述控制板电连接；

所述智能阀门内套外壁套接有滚珠轴承，所述滚珠轴承上方设置有与所述智能阀门内套外壁套接的滚珠轴承固定环；所述滚珠轴承的外圈套接有与所述智能阀门外套内壁连接的锁内外结合离合盘，所述智能阀门外套内壁沿周向设置有无油滑套，所述无油滑套内侧设置有锁受力机构包裹套；所述锁内外结合离合盘上开设有用于所述金属卡销插入的竖槽，所述竖槽向下延伸至所述锁受力机构包裹套一侧内部，所述锁受力机构包裹套另一侧内壁沿高度方向开设有固定槽，所述金属卡销插入所述竖槽时将所述智能阀门外套和智能阀门内套连接起来。

优选地，所述智能阀门外套内壁靠近下端沿周向向内部延伸形成第一凸台，所述第一凸台底部沿周向向内部延伸形成第二凸台；所述锁内外结合离合盘设置在所述第一凸台上，所述智能阀门内套外壁靠近所述第一凸台上端沿周向向外延伸形成第三凸台，所述滚珠轴承设置在所述第三凸台上，所述无油滑套设置在所述第一凸台内壁上，所述锁受力机构包裹套内部上端沿周向向外扩充有用于容纳所述第三凸台的容纳腔，所述第三凸台的底部置于所述容纳腔的底部平台上。

优选地，还包括金属销，所述智能手轮装置装配在阀门本体上时，所述阀门本体上端位于所述智能阀门内套内，所述阀门本体侧壁的限位槽与所述固定槽共同构成键槽，所述金属销安装在所述键槽内。

优选地，所述智能阀门外套底部设置有密封圈。

优选地，所述按压模块包括设置在所述智能阀门外套顶部的顶帽，所述顶帽上设置有指示灯、天线和按键，所述按键穿过所述顶帽并通过电滑环与所述控制板连接，所述指示灯通过控制线路与所述控制板电连接。

优选地，所述智能阀门外套的腔体内设置有电池盒，所述电池盒与所述控制板电连接。

优选地，所述智能手轮装置通过4G入网的基站控制，各个井站的不同智能手轮装置通过LORA技术互相通讯，向所述控制板发送控制指令。

优选地，所述顶帽通过两侧的顶帽卡榫与所述智能阀门外套卡接。

本发明提供的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置具有以下有益效果：

该装置可与现有的阀门本体配合，通过金属销将智能手轮装置的智能阀门内套与阀门本体连接，通过离合机构将智能手轮装置的智能阀门外套与智能阀门内套连接，可安装性好，操作简单，防水性能佳，不用改变原有阀门结构；采用电池供电与低功耗的控制板，能够保证该装置在电池供电下能够续航超过1年以上；另外使用4G+LORA基站的方式入网，可以使控制中心时刻了解每一个阀门的开关状态以及授权工作人员控制阀门，解决油气防盗问题，从而能使得各个采油（气）区的中央控制室能够实时控制打开或关闭各个井站的控制阀门，实时在系统上查看到各个井站阀门的开闭状态以及是否被破坏等状态，从根本上解决偷油偷气管理机关对阀门的监控难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例及其设计方案，下面将对本实施例所需的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，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为本发明提供的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置的结构示意图；

图2为本发明提供的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置的内部结构示意图；

图3为本发明提供的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置的剖面图；

图4为本发明提供的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置的剖面图（去掉金属销）；

图5为图4的A部局部示意图；

图6为锁受力机构包裹套的结构示意图。

附图标记说明：

1.阀门本体；2.金属销；3.锁受力机构包裹套；4.智能阀门内套；5.滚珠轴承；6.滚珠轴承固定环；7.电池盒；8.控制板；9.顶帽卡榫；10.顶帽；11.按键；12.电滑环；13.电机基座；14.离合电机；15.卡销导轨；16.金属卡销；17.锁内外结合离合盘；18.阀门手轮；19.无油滑套；20.智能阀门外套；21.指示灯；22.竖槽；23.第一凸台；24.第二凸台；25.第三凸台；26.固定槽；27.限位槽；28.密封圈；29.底部平台。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的技术方案和简化描述，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”等仅用于描述目的，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或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

本发明提供了一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，具体如图1至图6所示，包括离合机构、阀门手轮18、智能阀门外套20和设置在智能阀门外套20内部的智能阀门内套4，阀门手轮18套接在智能阀门外套20上；智能阀门外套20内设置有一个控制板8；

离合机构包括离合电机14和电机基座13，电机基座13设置在智能阀门内套4的外壁，离合电机14安装在电机基座13上，离合电机14的输出轴端部连接有金属卡销16，离合电机14下方设置有卡销导轨15，金属卡销16穿过卡销导轨15，卡销导轨15的作用是给金属卡销16导向并进行限位固定。智能阀门外套20顶部设置有按压模块，离合电机14的控制模块及按压模块均通过控制线路与控制板8电连接；

智能阀门内套4外壁套接有滚珠轴承5，滚珠轴承5上方设置有与智能阀门内套4外壁套接的滚珠轴承固定环6，滚珠轴承5的作用在于开启阀门时减少摩擦力，同时也起到支撑的作用，滚珠轴承固定环6用于对滚珠轴承5进行限位；滚珠轴承5的外圈套接有与智能阀门外套20内壁连接的锁内外结合离合盘17，智能阀门外套20内壁沿周向设置有无油滑套19，无油滑套19内侧设置有锁受力机构包裹套3；锁内外结合离合盘17上开设有用于金属卡销16插入的竖槽22，竖槽22向下延伸至锁受力机构包裹套3一侧内部，如图6所示，锁受力机构包裹套3另一侧内壁沿高度方向开设有固定槽26，金属卡销16插入竖槽22时将智能阀门外套20和智能阀门内套4连接起来并同时做水平转动运动。锁受力机构包裹套3与锁内外结合离合盘17是主要的受力部件，无油滑套19的作用是减小摩擦力，同时起到支撑的作用。

具体的，为了实现稳定性和密封性等，如图5所示，本实施例中，智能阀门外套20内壁靠近下端沿周向向内部延伸形成第一凸台23，第一凸台23底部沿周向向内部延伸形成第二凸台24；锁内外结合离合盘17设置在第一凸台23上，智能阀门内套4外壁靠近第一凸台23上端沿周向向外延伸形成第三凸台25，滚珠轴承5设置在第三凸台25上，无油滑套19设置在第一凸台23内壁上，锁受力机构包裹套3内部上端沿周向向外扩充有用于容纳第三凸台25的容纳腔，第三凸台25的底部置于容纳腔的底部平台29上。

进一步地，本实施例中，如图2和3所示，还包括金属销2，当智能手轮装置装配在现有的阀门本体1上时，阀门本体1上端位于智能阀门内套4内，阀门本体1侧壁的限位槽27与固定槽26共同构成键槽，金属销2安装在键槽内，本实施例中阀门本体1外壁与第三凸台25内壁螺纹连接，使得阀门本体1与智能阀门内套4固定连接。金属销2连接阀门本体1与锁受力机构包裹套3同步做垂直于金属销2插入方向的水平转动。为了提高密封性能，智能阀门外套20底部设置有密封圈28。

进一步地，本实施例中，按压模块包括设置在智能阀门外套20顶部的顶帽10，本实施例中，顶帽10通过两侧的顶帽卡榫9与智能阀门外套20卡接。如图1所示，顶帽10上设置有指示灯21、天线和按键11，按键11穿过顶帽10并通过电滑环12与控制板8连接，指示灯21通过控制线路与控制板8电连接。要开启阀门本体1前需要按压按键11，按压一次按键11是为了唤醒整个装置，同时也是为了监测观测设备是否正常，每次进行操作的时候都需要按一下，指示灯21闪烁后再转动阀门手轮18就能打开阀门本体1。

进一步地，本实施例中，智能阀门外套20的腔体内设置有电池盒7，电池盒7与控制板8电连接（电路连接线部分未画在图上）。

进一步地，本实施例中，智能手轮装置通过4G入网的基站控制，各个井站的不同智能手轮装置通过LORA技术互相通讯，向控制板8发送控制指令。

本实施提供的智能手轮装置装配到现有的阀门本体1上时，装配过程以阀门本体1为基础，装配前将智能阀门内套4及其上面安装的滚珠轴承5、滚珠轴承固定环6、电机基座13、离合电机14、卡销导轨15、金属卡销16等组装好，将智能阀门外套20及其上面安装的无油滑套19、锁受力机构包裹套3、锁内外结合离合盘17组装好。然后将金属销2放入锁受力机构包裹套3内壁的固定槽26内，然后将阀门本体1的上端从智能阀门外套20下端插入智能阀门外套20内，套接的时候使得金属销2插入阀门本体1的限位槽27内；然后将智能阀门内套4装在智能阀门外套20内，并将电路部分装好，最后将顶帽10扣上，装配的时候在智能阀门外套20与阀门本体1之间设置密封圈28。

本实施例提供的智能手轮装置的机械结构工作原理如下：

实际使用时，每个井站在原有的阀门本体1上安装本实施例提供的智能手轮装置，每个井站通过一个由4G入网的基站控制所有智能手轮装置，并通过LORA技术与整个井站的各个智能手轮装置互相通讯，在接收到中央控制室的远程开锁命令后，通过LORA下发到智能手轮装置内的控制板8，控制板8识别命令驱动装置内部的离合机构，达到装置阀门手轮18与阀门本体1的中轴运动关联的目的，从而能使操作人员在得到了开阀门授权后能够有效的转动阀门手轮18，达到打开或者关闭阀门本体1的目的，具体为：

当远程授权智能手轮装置可以开启时，操作人员按压按键11，唤醒系统，控制板8接收到来自云端的开启指令后向离合电机14发送驱动指令，驱动离合电机14工作，离合电机14带动金属卡销16向下运动，将金属卡销16推进竖槽22中，从而使智能阀门外套20和智能阀门内套4结构相互关联，再通过转动外围的阀门手轮18转动智能阀门外套20带动智能阀门内套4及锁受力机构包裹套3转动，而锁受力机构包裹套3通过金属销2与阀门本体1卡接，进而带动阀门本体1转动，从而达到转动阀门本体1关闭或开启的目的；反之，如果平时休眠未授权开启阀门本体1时，金属卡销16并未推进竖槽22中，则智能阀门外套20转动则不会带动内部转动，智能阀门外套20与智能阀门内套4之间的运动是不关联的，从而达到未授权情况下无法关闭或开启阀门的目的。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，包括离合机构、阀门手轮(18)、智能阀门外套(20)和设置在所述智能阀门外套(20)内部的智能阀门内套(4)，所述阀门手轮(18)套接在所述智能阀门外套(20)上；所述智能阀门外套(20)内设置有一个控制板(8)；

所述离合机构包括离合电机(14)和电机基座(13)，所述电机基座(13)设置在所述智能阀门内套(4)的外壁，所述离合电机(14)安装在所述电机基座(13)上，所述离合电机(14)的输出轴端部连接有金属卡销(16)，所述离合电机(14)下方设置有卡销导轨(15)，所述金属卡销(16)穿过所述卡销导轨(15)，所述智能阀门外套(20)顶部设置有按压模块，所述离合电机(14)的控制模块及按压模块均通过控制线路与所述控制板(8)电连接；

所述智能阀门内套(4)外壁套接有滚珠轴承(5)，所述滚珠轴承(5)上方设置有与所述智能阀门内套(4)外壁套接的滚珠轴承固定环(6)；所述滚珠轴承(5)的外圈套接有与所述智能阀门外套(20)内壁连接的锁内外结合离合盘(17)，所述智能阀门外套(20)内壁沿周向设置有无油滑套(19)，所述无油滑套(19)内侧设置有锁受力机构包裹套(3)；所述锁内外结合离合盘(17)上开设有用于所述金属卡销(16)插入的竖槽(22)，所述竖槽(22)向下延伸至所述锁受力机构包裹套(3)一侧内部，所述锁受力机构包裹套(3)另一侧内壁沿高度方向开设有固定槽(26)，所述金属卡销(16)插入所述竖槽(22)时将所述智能阀门外套(20)和智能阀门内套(4)连接起来；

还包括金属销(2)，阀门本体(1)侧壁的限位槽(27)与所述固定槽(26)共同构成键槽，所述金属销(2)安装在所述键槽内。

2.根据权利要求1所述的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，所述智能阀门外套(20)内壁靠近下端沿周向向内部延伸形成第一凸台(23)，所述第一凸台(23)底部沿周向向内部延伸形成第二凸台(24)；所述锁内外结合离合盘(17)设置在所述第一凸台(23)上，所述智能阀门内套(4)外壁靠近所述第一凸台(23)上端沿周向向外延伸形成第三凸台(25)，所述滚珠轴承(5)设置在所述第三凸台(25)上，所述无油滑套(19)设置在所述第一凸台(23)内壁上，所述锁受力机构包裹套(3)内部上端沿周向向外扩充有用于容纳所述第三凸台(25)的容纳腔，所述第三凸台(25)的底部置于所述容纳腔的底部平台(29)上。

3.根据权利要求2所述的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，所述智能手轮装置装配在阀门本体(1)上时，所述阀门本体(1)上端位于所述智能阀门内套(4)内。

4.根据权利要求3所述的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，所述智能阀门外套(20)底部设置有密封圈(28)。

5.根据权利要求1所述的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，所述按压模块包括设置在所述智能阀门外套(20)顶部的顶帽(10)，所述顶帽(10)上设置有指示灯(21)、天线和按键(11)，所述按键(11)穿过所述顶帽(10)并通过电滑环(12)与所述控制板(8)连接，所述指示灯(21)通过控制线路与所述控制板(8)电连接。

6.根据权利要求5所述的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，所述智能阀门外套(20)的腔体内设置有电池盒(7)，所述电池盒(7)与所述控制板(8)电连接。

7.根据权利要求6所述的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，所述智能手轮装置通过4G入网的基站控制，各个井站的不同智能手轮装置通过LORA技术互相通讯，向所述控制板(8)发送控制指令。

8.根据权利要求5所述的用于井口阀门远程开关的智能手轮装置，其特征在于，所述顶帽(10)通过两侧的顶帽卡榫(9)与所述智能阀门外套(20)卡接。

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