CN210068110U - 一种双电机同心旋转调节臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双电机同心旋转调节臂，包括电缆头、控制电路、定位防旋结构和调节结构；其中，所述电缆头与控制电路螺纹连接，所述控制电路置于定位防旋结构上方，所述定位防旋结构置于调节臂主体内部，调节臂主体下部装有调节结构；所述调节结构包括调节电机、减速器和调节机构；所述调节电机通过联轴器与减速器输入端连接，所述减速器输出端与调节机构连接，实现旋转调节。本实用新型集控制、机械定位、防旋、扭力放大、正反无限制调节功能于一体，是一种新型多功能同心旋转调节臂，适用于石油井下同心配水器，用于开关或调节配水器阀门。

Description

一种双电机同心旋转调节臂

技术领域

本实用新型涉及油田注水驱油技术领域，具体涉及一种双电机同心旋转调节臂。

背景技术

注水驱油是国内各大油田采油的主要方法，目前各大油田主要采用的是常规的偏心或同心机械配水器，而配用的调节臂功能单一，不能同时实现圆周方向无限制自由旋转和二级减速放大输出扭矩功能；使用时出现可调节角度范围有限或仪器输出扭矩偏小烧而毁电机的情况。

因此，亟需研发出一种多功能且适用性更广的调节臂结构。

实用新型内容

为了解决现有的调节臂功能单一，且适用受限等技术问题；本实用新型提出了一种双电机同心旋转调节臂，该调节臂集控制、机械定位、防旋、扭力放大、正反无限制调节功能于一体，是一种新型多功能同心旋转调节臂，适用于石油井下同心配水器，用于开关或调节配水器阀门。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种双电机同心旋转调节臂，该调节臂包括电缆头、控制电路、定位防旋结构和调节结构；其中，所述电缆头与控制电路螺纹连接，所述控制电路置于定位防旋结构上方，所述定位防旋结构置于调节臂主体内部，调节臂主体下部装有调节结构；所述调节结构包括调节电机、减速器和调节机构；所述调节电机通过联轴器与减速器输入端连接，所述减速器输出端与调节机构连接，实现旋转调节。

本实用新型提出的调节臂通过设置两套动力机构，分别用于控制定位爪张收和调节爪转换；通过选取合适的动力机构，分别适用于定位爪动力机构所需扭矩较小、转速较快；调节爪电机扭矩大，转速低的特点；且本实用新型通过在调节结构中设置减速器，可同时实现减速并且调节输出为圆周方向无限制旋转调节的功能。

作为优选实施方式，电缆芯线与控制电路通过旋转滑环对接，所述控制电路实现供电及控制定位防旋结构、减速器中的动力机构。

作为优选实施方式，所述定位防旋结构包括定位爪电机、定位传动轴、定位爪凸轮、定位爪和防旋爪；其中，所述定位爪电机通过定位传动轴与定位爪凸轮连接，定位爪电机带动定位爪凸轮同步转动，定位爪凸轮与定位爪啮合，当凸轮与定位爪啮合在最低点时定位爪收入，在最高点时定位爪张开；所述防旋爪安装在调节臂主体两侧安装槽内，且能在安装槽内径向移动。

作为优选实施方式，所述定位传动轴上设有角度传感器开关，当定位爪凸轮转动至最高点或最低点与定位爪啮合时，角度传感器自动切断定位爪电机电源，电机停止工作，完成张爪或收爪动作。

作为优选实施方式，所述定位防旋结构对称设置有两个定位爪，且每个定位爪侧面和底面分别设有收爪弹簧和定位爪弹簧，所述定位爪弹簧用于支撑相对应的定位爪，所述收爪弹簧用于自动收入相对应的定位爪。

作为优选实施方式，所述定位防旋结构对称设置有两个防旋爪，且每个防旋爪分别由各自的防旋爪弹簧支撑，防旋爪能够在42～56mm径向自适应伸缩，每个防旋爪还设置有导入斜坡。

作为优选实施方式，所述减速器为二级行星齿轮减速器，该减速器能够跟随调节电机作正向和反向无限制自由旋转。

作为优选实施方式，所述二级行星齿轮减速器包括1个太阳轮、1个齿圈和4个完全相同的行星轮；所述四个行星轮绕太阳轮圆周均匀布置；太阳轮为减速器输入端，通过第一联轴器与调节电机连接；4个行星轮通过行星架组成一体，4个行星轮与太阳轮啮合同时与齿圈啮合，齿圈与调节臂主体一体化设置，4个行星轮自转的同时绕太阳轮等速公转，行星架为减速器输出端，且与行星轮公转同步。

作为优选实施方式，所述调节机构包括两个调节爪，两个调节爪对称设置在调节主体内部，并分别通过各自的调节爪弹簧支撑，保证调节爪在42～56mm径向自适应伸缩；所述调节主体通过扭力销钉与调节传动轴销接，所述调节传动轴通过第二联轴器与减速器输出端连接；所述调节爪弹出端设有滚轮。

作为优选实施方式，所述定位防旋结构和调节结构中均设有动密封结构；所述电缆头和控制电路之间还配接相同螺纹和旋转滑环接口的其他仪器。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型提供的调节臂为集控制、机械定位、防旋、扭力放大、圆周方向无限制自由旋转和二级减速放大输出扭矩等功能一体的装置，且本实用新型提出的调节臂采用定位和调节独立控制，以满足定位和调节所需动力不同的需求。

2、本实用新型通过二级减速器能够把调节电机扭矩放大3—5倍，完全满足相关配水器正常调节及一般杂质或锈蚀卡阻时的调节，同时满足高压差环境下端开阀作业。

3、本实用新型通过二级减速器实现圆周方向无限制旋转，可以持续调节，不受行程控制，提高了调节效率。

4、本实用新型的调节臂通过设置弹性自适应调节机构，可调节范围更广，适用于同类型不同内径的石油井下同心配水器，用于开关或调节配水器阀门。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的调节臂与配水器对接示意图。

图2为本实用新型的调节臂定位防旋结构示意图。

图3为本实用新型的调节结构示意图。

图4为本实用新型的二级行星减速机构结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-电缆头，2-控制电路，3-定位爪电机，4-控制外筒，5-定位传动轴，6-角度传感器开关， 7-密封接头，8-定位爪凸轮，9-定位爪，10-收爪弹簧，11-定位爪弹簧，12-防旋爪，13-防旋爪弹簧，14-调节臂本体，15-调节电机，16-第一联轴器，17-齿圈，18-输入端轴承，19-太阳轮，20-行星轮，21-行星架，22-第二联轴器，23-第三联轴器，24-推力球轴承，25-调节传动轴，26-调节密封头，27-扭力销钉，28-调节主体，29-调节爪，30-调节爪弹簧。

具体实施方式

在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所实用新型的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本实用新型的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本实用新型的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本实用新型的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本实用新型的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本实用新型的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本实用新型的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实用新型提供了一种集控制、机械定位、防旋、扭力放大、正反无限制调节功能于一体的多功能井下双电机同心旋转调节臂，如图1-3所示，主要包括电缆头、控制电路、定位防旋结构和调节结构等部件；其中，所述电缆头与控制电路螺纹连接，所述控制电路置于定位防旋结构上方，所述定位防旋结构置于调节臂主体内部，调节臂主体下部装有调节结构；所述调节结构包括调节电机、减速器和调节机构；所述调节电机通过联轴器与减速器输入端连接，所述减速器输出端与调节机构连接。

本实施例提出的调节臂通过设置两套动力机构，分别用于控制定位爪张收和调节爪转换；通过选取合适的动力机构，分别适用于定位爪动力机构所需扭矩较小、转速较快；调节爪电机扭矩大，转速低的特点；且本实用新型通过在调节结构中设置减速器，可同时实现减速并且调节输出为圆周方向无限制旋转调节的功能。

在另一优选实施例中，所述电缆芯线与控制电路通过旋转滑环对接，所述控制电路用于将电缆供电转化为该调节臂各部件的供电电压；同时所述控制电路用于控制各器件内的动力机构；根据实际需要，所述电缆头和控制电路之间还可以配接相同螺纹和旋转滑环接口的其他仪器，例如流量计、温度段、压力段和磁定位段等串联组合使用。

实施例2

本实施例2对上述实施例1的定位防旋结构作了进一步优化，如图2所示，定位防旋结构包括定位爪电机3、定位传动轴5、定位爪凸轮8、定位爪9和防旋爪12；其中，所述定位爪电机3通过定位传动轴5与定位爪凸轮8连接，定位爪电机3带动定位爪凸轮8同步转动，定位爪凸轮8与定位爪9啮合，当凸轮8与定位爪9啮合在最低点时定位爪8收入，在最高点时定位爪8张开；所述防旋爪12安装在调节臂主体14两侧的安装槽内，且能在安装槽内一定范围内径向移动。

在另一优选实施例中，所述定位传动轴5还上设有角度传感器开关6，用于测量定位爪凸轮8的转动角度，当定位爪凸轮8转动至最高点或最低点与定位爪9啮合时，角度传感器开关6自动切断定位爪电机3电源，电机3停止工作，完成张爪或收爪动作。

在另一优选实施例中，所述定位防旋结构包括两个对称设置的定位爪9，且每个定位爪9 侧面和底面分别设有收爪弹簧10和定位爪弹簧11，所述定位爪弹簧11用于支撑相对应的定位爪9，所述收爪弹簧10用于自动收入相对应的定位爪9。当凸轮8最低点与定位爪9对应时，在收爪弹簧10的压力下使定位爪9自动收入。定位爪9张开后调节臂继续下放即可自动落入配水器定位台阶，实现与配水器对接，此时即可开始调节工作。

在另一优选实施例中，所述定位防旋结构两个对称设置的防旋爪12，且每个防旋爪12 分别由各自的防旋爪弹簧13支撑，保证防旋爪12处于常张开状态，当调节臂进入配水器内部时，防旋爪12能够在42～56mm径向内跟随配水器内部通道大小而自适应伸缩，配水器内部相应位置圆周设有多个防旋卡槽，当调节臂工作时如果防旋爪12没能卡入配水器防旋槽，调节臂在反作用力下发生自转，转动到一定角度后，防旋爪12与防旋槽对准并卡入，从而实现防旋功能。

在另一优选实施例中，所述定位爪凸轮8上设有动密封结构，该动密封结构采用多个O 型密封圈，提高定位爪电机的密封性能，保证其不会渗水。

在另一优选实施例中，每个防旋爪12还设置有小角度的导入斜坡，保证装置能够顺利导入或导出配水器卡槽，实现装置调节时克服相应的反作用力，保证调节臂不会反转。

实施例3

本实施例3对上述实施例1和2的减速器作了进一步优化，减速器优选为二级行星齿轮减速器，能够跟随调节电机作正向和反向无限制自由旋转。

在另一优选实施例中，如图3所示，所述二级行星齿轮减速器包括1个太阳轮19、1个齿圈17和4个完全相同的行星轮20；所述四个行星轮20绕太阳轮19圆周均匀布置；太阳轮19为减速器输入端，通过第一联轴器16与调节电机15连接；4个行星轮20通过行星架 21组成一体，4个行星轮20与太阳轮19啮合同时与齿圈17啮合，齿圈17与调节臂主体14 一体化设置，4个行星轮20自转的同时绕太阳轮19等速公转，行星架21为减速器输出端，且与行星轮20公转同步。当调节电机15转动时带动太阳轮19同步转动，而齿圈17与调节臂主体为一体，调节臂由防旋机构固定不动则齿圈17固定不动，从而使4个行星轮20和行星架21相对太阳轮19和齿圈17作相应转动，使行星架21成为减速器输出端；行星架21通过第二联轴器22和调节传动轴25把扭矩传递到调节机构。

在另一优选实施例中，所述调节机构包括两个调节爪29，两个调节爪29对称设置在调节主体28内部，并分别通过各自的调节爪弹簧30支撑，保证调节爪29在42～56mm径向自适应伸缩；所述调节主体28通过扭力销钉27与调节传动轴25销接，所述调节传动轴25通过第二联轴器22与减速器输出端连接；所述调节爪29弹出端设有滚轮，滑动顺畅，保证调节臂在下井工作过程中顺畅无卡阻。

在另一优选实施例中，所述调节传动轴25上设有动密封结构，动密封结构采用多个O 型密封圈，提高减速器的密封性能，保证其不渗水。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，该调节臂包括电缆头、控制电路、定位防旋结构和调节结构；其中，所述电缆头与控制电路螺纹连接，所述控制电路置于定位防旋结构上方，所述定位防旋结构置于调节臂主体内部，调节臂主体下部装有调节结构；所述调节结构包括调节电机、减速器和调节机构；所述调节电机通过联轴器与减速器输入端连接，所述减速器输出端与调节机构连接，实现旋转调节。

2.根据权利要求1所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，电缆芯线与控制电路通过旋转滑环对接，所述控制电路实现供电及控制定位防旋结构、减速器中的动力机构。

3.根据权利要求1所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述定位防旋结构包括定位爪电机、定位传动轴、定位爪凸轮、定位爪和防旋爪；其中，所述定位爪电机通过定位传动轴与定位爪凸轮连接，定位爪电机带动定位爪凸轮同步转动，定位爪凸轮与定位爪啮合，当凸轮与定位爪啮合在最低点时定位爪收入，在最高点时定位爪张开；所述防旋爪安装在调节臂主体两侧安装槽内，且能在安装槽内径向移动。

4.根据权利要求3所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述定位传动轴上设有角度传感器开关，当定位爪凸轮转动至最高点或最低点与定位爪啮合时，角度传感器自动切断定位爪电机电源，电机停止工作，完成张爪或收爪动作。

5.根据权利要求3所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述定位防旋结构对称设置有两个定位爪，且每个定位爪侧面和底面分别设有收爪弹簧和定位爪弹簧，所述定位爪弹簧用于支撑相对应的定位爪，所述收爪弹簧用于自动收入相对应的定位爪。

6.根据权利要求3所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述定位防旋结构对称设置有两个防旋爪，且每个防旋爪分别由各自的防旋爪弹簧支撑，防旋爪能够在42～56mm径向自适应伸缩，每个防旋爪还设置有导入斜坡。

7.根据权利要求1所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述减速器为二级行星齿轮减速器，该减速器能够跟随调节电机作正向和反向无限制自由旋转。

8.根据权利要求7所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述二级行星齿轮减速器包括1个太阳轮、1个齿圈和4个完全相同的行星轮；所述四个行星轮绕太阳轮圆周均匀布置；太阳轮为减速器输入端，通过第一联轴器与调节电机连接；4个行星轮通过行星架组成一体，4个行星轮与太阳轮啮合同时与齿圈啮合，齿圈与调节臂主体一体化设置，4个行星轮自转的同时绕太阳轮等速公转，行星架为减速器输出端，且与行星轮公转同步。

9.根据权利要求1所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述调节机构包括两个调节爪，两个调节爪对称设置在调节主体内部，并分别通过各自的调节爪弹簧支撑，保证调节爪在42～56mm径向自适应伸缩；所述调节主体通过扭力销钉与调节传动轴销接，所述调节传动轴通过第二联轴器与减速器输出端连接；所述调节爪弹出端设有滚轮。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种双电机同心旋转调节臂，其特征在于，所述定位防旋结构和调节结构中均设有动密封结构；所述电缆头和控制电路之间还配接相同螺纹和旋转滑环接口的其他仪器。

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