CN113883124A - 一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸 - Google Patents

一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于保真取芯器高温高压环境模拟舱的底部油缸，其包括缸筒，缸筒的底部设置有缸底座，缸筒内设置有活塞，活塞将缸筒的内腔分割为无杆腔和有杆腔；活塞上设置有活塞杆；缸筒的外壁上设置有与无杆腔连通的进油孔和与有杆腔连通的出油孔，同时设有预留钻孔；活塞下端面设置有第一缓冲环，缸底座的上表面设置有与第一缓冲环相匹配的第二缓冲环，本方案中的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，在本油缸运用在油气资源开采中的模拟舱上，模拟舱内的岩芯的质量大，故活塞杆承载的负载也很大，当活塞缩回到缸底时，第一缓冲环与第二缓冲环接触，减少活塞对缸底形成巨大的冲击力，避免油缸缸底损坏漏油。

Description

一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸
技术领域
本发明涉及液压油缸技术领域，特别涉及一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸。
背景技术
在油气资源开采领域和深地科学研究中，为了测得的相关岩层物理力学参数，需要使用保真取芯率定平台获取深部原位保真岩芯，现有技术中的保真取芯率定平台包括有模拟舱，模拟舱的底部设置有液压油缸，以实现对模拟舱内待钻岩样模拟不同深度赋存温压环境条件各项基本物理力学性质开展跟踪测试。
而现有技术中的液压油缸运用在模拟舱的底部时，大多数油缸中并没有设置有缓冲装置，且实际油气开采技术中，岩芯的质量很大，当活塞缩回到缸底时，会对缸底形成巨大的冲击力，造成油缸缸底损坏漏油；现有技术中的油缸与模拟舱底部一般是采用法兰盘螺纹连接，装配拆卸效率低下，不能满足实际使用。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，解决现有技术中大多数油缸直接运用在高温高压环境模拟舱上而导致的缸底损坏漏油，装配拆卸效率低下，不能满足实际使用的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
提供一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其包括两端均具有开口的缸筒，缸筒的底部密封设置有缸底座，缸筒内部活动密封设置有活塞，活塞将缸筒的内腔分割为无杆腔和有杆腔；
活塞的上端面设置有活塞杆，活塞杆的头端穿过缸筒顶部开口，活塞杆的外壁与缸筒内壁活动密封连接；
缸筒的外壁上设置有与无杆腔连通的进油孔和与有杆腔连通的出油孔，同时，缸筒的外壁上设置有预留钻孔供模拟舱体内的传感器线材通过；
活塞的下端面向下凸出设置有安装柱，安装柱的圆周外壁上设置有第一缓冲环，第一缓冲环的上端面与活塞的下端面密封固定连接，第一缓冲环的下端面凸出安装柱的下端面；
缸底座的上表面凸出设置有位置与第一缓冲环相匹配的第二缓冲环，第二缓冲环的下端面和圆周侧壁分别与缸底座的上表面和缸筒内壁密封固定连接。
进一步地，缸筒的上端面为台阶面，缸筒的顶部圆周外壁上设置有夹持安装环槽。
进一步地，夹持安装环槽的侧壁为锥度斜面，夹持安装环槽的侧壁与水平面之间的夹角为2°～5°。
进一步地，缸筒内腔的横截面呈“凸”字形，活塞设置于缸筒内腔底部，活塞杆设置于缸筒内腔顶部；
活塞的圆周外壁上设置有第一密封圈安装槽，第一密封圈安装槽内设置有密封圈；
缸筒顶部的圆周内壁环向设置有多条间隔的第二密封圈安装槽，每条第二密封圈安装槽内均设置有密封圈。
进一步地，活塞、活塞杆和安装柱为整体制作一体结构，安装柱的下端面中部设置有第一限位槽，第一限位槽的槽底延伸至活塞杆的中上部，第一限位槽的长度方向与活塞杆的伸出方向通向；
缸底座的上端面竖直设置有与第一限位槽滑动连接的限位件。
进一步地，第一限位槽的横截面为等腰三角形或正方形，第一限位槽的中心线与缸筒的中心线重合；限位件的横截面与第一限位槽的横截面相匹配。
进一步地，缸底座的下端面上设置有多个第一沉头螺纹孔；缸底座的上表面外缘处设置有多个第二沉头螺纹孔。
进一步地，缸筒的顶部开口处设置有缸盖，活塞杆的外壁通过缸盖与缸筒活动密封连接；
活塞杆中下部的圆周外壁上设置有锁紧环槽，锁紧环槽的横截面呈尖端朝下平端在上的直角三角形；
缸筒中下部的外壁上设置有锁紧装置，锁紧装置包括推动杆和直线电机；缸筒的外壁上设置有供推动杆穿过的通孔，通孔的内壁上设置有第三密封圈安装槽，第三密封圈槽内设置有密封圈；
推动杆一端穿过通孔位于缸筒内部，推动杆的圆周外壁与通孔活动密封连接，推动杆的另一端与直线电机的输出端固定连接；直线电机固定在缸筒的外壁上；
推动杆位于缸筒内部的一端上设置有与锁紧环槽配合的锁紧块，锁紧块的横截面为直角三角形；
锁紧环槽的下部设置有第二限位槽，第二限位槽的横截面呈矩形，第二限位槽的宽度与锁紧块的厚度相匹配；
第二限位槽的长度方向与活塞杆的长度方向同向，第二限位槽的一端与锁紧环槽底部相接，另一端延伸至活塞杆的底部。
本发明的有益效果为：1、本方案中的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，在活塞的底部设置有第一缓冲环，在缸底座上设置有第二缓冲环，因为在本油缸运用在油气资源开采中的模拟舱上时，模拟舱内的岩芯的质量大，故活塞杆承载的负载也很大，当活塞缩回到缸底时，第一缓冲环与第二缓冲环接触，减少活塞对缸底形成巨大的冲击力，避免油缸缸底损坏漏油。
2、缸筒的上端面为台阶面，方便与模拟舱形成密封连接，且缸筒的顶部圆周外壁上设置有夹持安装环槽，可以通过带沟槽的卡箍夹持在缸筒与模拟舱的连接处，替代现有技术中的油缸与模拟舱底部一般是采用法兰盘螺纹连接，使得装配拆卸效率高，满足实际使用。
3、活塞、活塞杆和安装柱为整体制作一体结构，活塞、活塞杆和安装柱的内壁设置有第一限位槽，第一限位槽用于与缸底座上的限位件配合用于限制活塞杆的转动自由度，使得油缸在工作时，利用限位件与第一限位槽配合引导活塞杆移动，有效避免活塞杆在伸出时发生偏转。
4、本方案中的缸筒外壁上设置有锁紧装置，锁紧块在直线电机的作用下，锁紧块的顶部与第二限位槽的底部接触，起到限制活塞杆旋转的作用；当活塞杆伸出至一定位置时，锁紧块与锁紧环槽配合，当无杆腔出现漏油时，活塞杆在负载的情况下，活塞杆回缩，但锁紧块的顶部可以与锁紧环槽顶部接触，实现活塞杆锁止，避免继续回缩，避免造成活塞直接对缸底座形成巨大冲击；当需要活塞杆完全回缩至缸筒内时，启动直线电机带动锁紧块脱离锁紧环槽，实现接触活塞杆的锁止。
5、缸筒上设置有预留钻孔，预留钻孔断面可通过密封圈与锥形螺纹配合的方式安装航空插接头，将预留钻孔的孔道内部与油缸上部高压环境隔绝的同时，还将油缸上部高温高压环境中的传感器信号成功传输到外部常温常压环境中，可以满足油缸和上部高温高压模拟舱的部分特殊需求。
附图说明
图1为实施例1中的底部油缸的剖视结构示意图。
图2为实施例2中的底部油缸的剖视结构示意图。
其中，1、缸筒；2、活塞；3、无杆腔；4、有杆腔；5、活塞杆；6、进油孔；7、出油孔；8、安装柱；9、第一缓冲环；10、第二缓冲环；11、夹持安装环槽；12、第一密封圈安装槽；13、第二密封圈安装槽；14、第一限位槽；15、限位件；16、第一沉头螺纹孔；17、第二沉头螺纹孔；18、缸盖；19、锁紧环槽；20、推动杆；21、直线电机；22、第三密封圈安装槽；23、锁紧块；24、第二限位槽；25、缸底座；26、预留钻孔。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
如图1～2所示，本实施例提供的一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其包括两端均具有开口的缸筒1，缸筒1的底部密封设置有缸底座25，缸筒1内部活动密封设置有活塞2，活塞2将缸筒1的内腔分割为无杆腔3和有杆腔4。
活塞2的上端面设置有活塞杆5，活塞杆5的头端穿过缸筒1顶部开口，活塞杆5的外壁与缸筒1内壁活动密封连接；缸筒1的外壁上设置有与无杆腔3连通的进油孔6和与有杆腔4连通的出油孔7。
活塞2的下端面向下凸出设置有安装柱8，安装柱8的圆周外壁上设置有第一缓冲环9，第一缓冲环9的上端面与活塞2的下端面密封固定连接，第一缓冲环9的下端面凸出安装柱8的下端面。
缸底座25的上表面凸出设置有位置与第一缓冲环9相匹配的第二缓冲环10，第二缓冲环10的下端面和圆周侧壁分别与缸底座25的上表面和缸筒1内壁密封固定连接。
本方案中的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，在活塞2的底部设置有第一缓冲环9，在缸底座25上设置有第二缓冲环10，因为在本油缸运用在油气资源开采中的模拟舱上的，模拟舱内的岩芯的质量大，故活塞杆5承载的负载也很大，当活塞2缩回到缸底时，第一缓冲环9与第二缓冲环10接触，减少活塞2对缸底形成巨大的冲击力，避免油缸缸底损坏漏油。
缸筒1的上端面为台阶面，缸筒1的顶部圆周外壁上设置有夹持安装环槽11。方便与模拟舱形成密封连接，且缸筒1的顶部圆周外壁上设置有夹持安装环槽11，可以通过带沟槽的卡箍夹持在缸筒1与模拟舱的连接处，替代现有技术中的油缸与模拟舱底部一般是采用法兰盘螺纹连接，使得装配拆卸效率高，满足实际使用。
夹持安装环槽11的侧壁为锥度斜面，夹持安装环槽11的侧壁与水平面之间的夹角为2°～5°。如果夹角过小，那么卡箍相向靠近运动后，无法将缸筒1的上端面与模拟舱的法兰盘压紧，无法达到密封连接的目的，而如果夹角过大，夹持安装环槽11的侧壁过度挤压而造成变形损坏。
缸筒1内腔的横截面呈“凸”字形，活塞2设置于缸筒1内腔底部，活塞杆5设置于缸筒1内腔顶部。活塞2的圆周外壁上设置有第一密封圈安装槽12，第一密封圈安装槽12内设置有密封圈。缸筒1顶部的圆周内壁环向设置有多条间隔的第二密封圈安装槽13，每条第二密封圈安装槽13内均设置有密封圈。
活塞2、活塞杆5和安装柱8为整体制作一体结构，安装柱8的下端面中部设置有第一限位槽14，第一限位槽14的槽底延伸至活塞杆5的中上部，第一限位槽14的长度方向与活塞杆5的伸出方向通向；缸底座25的上端面竖直设置有与第一限位槽14滑动连接的限位件15。第一限位槽14的横截面为等腰三角形或正方形，第一限位槽14的中心线与缸筒1的中心线重合；限位件15的横截面与第一限位槽14的横截面相匹配。
活塞2、活塞杆5和安装柱8为整体制作一体结构，活塞2、活塞杆5和安装柱8的内壁设置有第一限位槽14，第一限位槽14用于与缸底座25上的限位件15配合用于限制活塞杆5的转动自由度，使得油缸在工作时，利用限位件15与第一限位槽14配合引导活塞杆5移动，有效避免活塞杆5在伸出时发生偏转。
缸底座25的下端面上设置有多个第一沉头螺纹孔16；通过多个第一沉头螺纹孔16与沉头螺栓配合，实现缸底座25与缸筒1的螺纹连接，方便装配拆卸，加快工作效率；缸底座25的上表面外缘处设置有多个第二沉头螺纹孔17，通过多个第二沉头螺纹孔17实现将缸底座25固定在安装平面上。
缸筒1上设置有预留钻孔26，预留钻孔26断面可通过密封圈与锥形螺纹配合的方式安装航空插接头，将预留钻孔26的孔道内部与油缸上部高压环境隔绝的同时，还将油缸上部高温高压环境中的传感器信号成功传输到外部常温常压环境中，可以满足油缸和上部高温高压模拟舱的部分特殊需求。
实施例2
如图1～2所示，本实施例提供的一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其包括两端均具有开口的缸筒1，缸筒1的底部密封设置有缸底座25，缸筒1内部活动密封设置有活塞2，活塞2将缸筒1的内腔分割为无杆腔3和有杆腔4；活塞2的上端面设置有活塞杆5，活塞杆5的头端穿过缸筒1顶部开口，活塞杆5的外壁与缸筒1内壁活动密封连接；缸筒1的外壁上设置有与无杆腔3连通的进油孔6和与有杆腔4连通的出油孔7；活塞2的下端面向下凸出设置有安装柱8，安装柱8的圆周外壁上设置有第一缓冲环9，第一缓冲环9的上端面与活塞2的下端面密封固定连接，第一缓冲环9的下端面凸出安装柱8的下端面；缸底座25的上表面凸出设置有位置与第一缓冲环9相匹配的第二缓冲环10，第二缓冲环10的下端面和圆周侧壁分别与缸底座25的上表面和缸筒1内壁密封固定连接。
当活塞2缩回到缸底时，第一缓冲环9与第二缓冲环10接触，减少活塞2对缸底形成巨大的冲击力，避免油缸缸底损坏漏油。
缸筒1的顶部开口处设置有缸盖18，活塞杆5的外壁通过缸盖18与缸筒1活动密封连接；活塞杆5中下部的圆周外壁上设置有锁紧环槽19，锁紧环槽19的横截面呈尖端朝下平端在上的直角三角形；缸筒1中下部的外壁上设置有锁紧装置，锁紧装置包括推动杆20和直线电机21；缸筒1的外壁上设置有供推动杆20穿过的通孔，通孔的内壁上设置有第三密封圈安装槽22，第三密封圈槽内设置有密封圈；
推动杆20一端穿过通孔位于缸筒1内部，推动杆20的圆周外壁与通孔活动密封连接，推动杆20的另一端与直线电机21的输出端固定连接；直线电机21固定在缸筒1的外壁上；推动杆20位于缸筒1内部的一端上设置有与锁紧环槽19配合的锁紧块23，锁紧块23的横截面为直角三角形；锁紧环槽19的下部设置有第二限位槽24，第二限位槽24的横截面呈矩形，第二限位槽24的宽度与锁紧块23的厚度相匹配；第二限位槽24的长度方向与活塞杆5的长度方向同向，第二限位槽24的一端与锁紧环槽19底部相接，另一端延伸至活塞杆5的底部。
本方案中的缸筒1外壁上设置有锁紧装置，锁紧块23在直线电机21的作用下，锁紧块23的顶部与第二限位槽24的底部接触，起到限制活塞杆5旋转的作用；当活塞杆5伸出至一定位置时，锁紧块23与锁紧环槽19配合，当无杆腔3出现漏油时，活塞杆5在负载的情况下，活塞杆5回缩，但锁紧块23的顶部可以与锁紧环槽19顶部接触，实现活塞杆5锁止，避免继续回缩，避免造成活塞2直接对缸底座25形成巨大冲击；当需要活塞杆5完全回缩至缸筒1内时，启动直线电机21带动锁紧块23脱离锁紧环槽19，实现接触活塞杆5的锁止。

Claims (8)

1.一种用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，包括两端均具有开口的缸筒，所述缸筒的底部密封设置有缸底座，缸筒内部活动密封设置有活塞，所述活塞将缸筒的内腔分割为无杆腔和有杆腔；
活塞的上端面设置有活塞杆，所述活塞杆的头端穿过缸筒顶部开口，活塞杆的外壁与缸筒内壁活动密封连接；
缸筒的外壁上设置有与所述无杆腔连通的进油孔和与所述有杆腔连通的出油孔，同时，缸筒的外壁上设有预留钻孔，其断面可通过密封圈与锥形螺纹配合的方式安装航空插接头；
活塞的下端面向下凸出设置有安装柱，所述安装柱的圆周外壁上设置有第一缓冲环，所述第一缓冲环的上端面与活塞的下端面密封固定连接，第一缓冲环的下端面凸出安装柱的下端面；
所述缸底座的上表面凸出设置有位置与第一缓冲环相匹配的第二缓冲环，所述第二缓冲环的下端面和圆周侧壁分别与缸底座的上表面和缸筒内壁密封固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，所述缸筒的上端面为台阶面，缸筒的顶部圆周外壁上设置有夹持安装环槽。
3.根据权利要求2所述的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，所述夹持安装环槽的侧壁为锥度斜面，夹持安装环槽的侧壁与水平面之间的夹角为2°～5°。
4.根据权利要求2所述的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，所述缸筒内腔的横截面呈“凸”字形，所述活塞设置于缸筒内腔底部，所述活塞杆设置于缸筒内腔顶部；
活塞的圆周外壁上设置有第一密封圈安装槽，所述第一密封圈安装槽内设置有密封圈；
所述缸筒顶部的圆周内壁环向设置有多条间隔的第二密封圈安装槽，每条所述第二密封圈安装槽内均设置有密封圈。
5.根据权利要求1所述的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，所述活塞、活塞杆和安装柱为整体制作一体结构，安装柱的下端面中部设置有第一限位槽，所述第一限位槽的槽底延伸至活塞杆的中上部，第一限位槽的长度方向与活塞杆的伸出方向通向；
所述缸底座的上端面竖直设置有与第一限位槽滑动连接的限位件。
6.根据权利要求5所述的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，所述第一限位槽的横截面为等腰三角形或正方形，第一限位槽的中心线与缸筒的中心线重合；所述限位件的横截面与第一限位槽的横截面相匹配。
7.根据权利要求1所述的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，所述缸底座的下端面上设置有多个第一沉头螺纹孔；缸底座的上表面外缘处设置有多个第二沉头螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的用于高温高压环境模拟舱的底部油缸，其特征在于，所述缸筒的顶部开口处设置有缸盖，所述活塞杆的外壁通过所述缸盖与缸筒活动密封连接；
所述活塞杆中下部的圆周外壁上设置有锁紧环槽，所述锁紧环槽的横截面呈尖端朝下平端在上的直角三角形；
所述缸筒中下部的外壁上设置有锁紧装置，锁紧装置包括推动杆和直线电机；缸筒的外壁上设置有供所述推动杆穿过的通孔，所述通孔的内壁上设置有第三密封圈安装槽，所述第三密封圈槽内设置有密封圈；
推动杆一端穿过通孔位于缸筒内部，推动杆的圆周外壁与通孔活动密封连接，推动杆的另一端与所述直线电机的输出端固定连接；直线电机固定在缸筒的外壁上；
推动杆位于缸筒内部的一端上设置有与锁紧环槽配合的锁紧块，所述锁紧块的横截面为直角三角形；
锁紧环槽的下部设置有第二限位槽，所述第二限位槽的横截面呈矩形，第二限位槽的宽度与锁紧块的厚度相匹配；
第二限位槽的长度方向与活塞杆的长度方向同向，第二限位槽的一端与锁紧环槽底部相接，另一端延伸至活塞杆的底部。
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