CN220302123U - 一种八通道旋转阀脉冲发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种八通道旋转阀脉冲发生器，包括运动控制短节、伺服驱动短节和阀体短节，所述运动控制短节外围设置过渡外筒、上堵头、外筒、螺纹套，内部设置控制电路，控制电路驱动连接直流电机，直流电机连接弹性联轴器；所述伺服驱动短节外围设置阀体固定座和螺纹外筒，内部设置外转子组件、输入轴、减速器、主轴，弹性联轴器与外转子组件对接，外转子组件与输入轴连接，输入轴与减速器连接，减速器的输出轴与主轴连接；所述阀体短节内部设置有八通道转子和八通道定子，八通道转子与主轴连接，八通道转子和八通道定子均为8叶片。本实用新型实现了小转角大流量。

Description

一种八通道旋转阀脉冲发生器

技术领域

本实用新型涉及石油勘探和钻采技术领域，特别是关于一种八通道旋转阀脉冲发生器。

背景技术

近年来，无线随钻测斜仪已广泛地使用在石油钻井及钻探行业中，取代电子单多点和其它类型有线测斜仪。无线随钻测斜仪是一种利用泥浆为介质，通过改变泥浆在钻柱中的压力并将所测参数传输到地面的仪器。脉冲发生器是保证无线随钻测斜仪正常工作的必要部件。脉冲发生器是通过改变信号阀组之间的过流面积，从而引起钻柱内泥浆压力的变化，形成相应的泥浆脉冲信号，以达到向地面传输信号的目的。

目前，市场上常用的无线随钻测斜仪的脉冲发生器都是采用伺服阀动作，通过液压放大，进而推动主阀同步动作，来改变泥浆过流面积，从而产生压力差的工作原理，这种工作方式虽然常用，但在使用中存在如下一些问题：

1、伺服阀动作机构要求有压力补偿机构，零件繁多，结构复杂，对充油要求严格，对密封效果要求高，要求励磁拉力较大，所以导致寿命短、功耗大；

2、主阀部分暴露在泥浆中，推动主阀头动作的活塞帽、Y型圈、耐磨套之间配合要求较高、用于密封的Y型圈经常失效，对于含砂较高的泥浆体系，此处经常发生砂卡，导致脉冲器无法正常工作，井队必须起钻排除故障，延误工期，活塞帽、耐磨套受泥浆冲蚀严重、寿命短；

3、伺服阀脉冲发生器的泥浆适应性较差，在泥浆粘度太大或加入堵漏材料时经常发生筛屏、阀套、活塞帽和耐磨套之间堵死现象。

4、目前，市场上有四通道旋转阀脉冲发生器，这种结构受大排量高比重泥浆的限制，存在脉冲器转子转动角度大，行程大，易磨损，有效运行周期短，维护费用高；转子扭矩不够,容易造成卡阻、阀头关闭不严,造成信号不稳或无信号等问题。

发明内容

为了解决上述难题，本实用新型提供一种结构简单，更适用于超大井眼、大排量、不同泥浆比重等的复杂井况下的八通道旋转阀脉冲发生器。该脉冲发生器采用电机直驱方式，经过减速器和传动轴的传动，带动转子旋转，而非伺服阀推动，执行机构隐藏在外壳内，不受泥浆冲刷和腐蚀，没有砂卡现象；旋转阀定子和转子为八通道，通道多，旋转角度小，解决了泥浆堵塞问题。

本实用新型所采取的技术方案如下：

一种八通道旋转阀脉冲发生器，包括运动控制短节、伺服驱动短节和阀体短节；

所述运动控制短节与伺服驱动短节一端连接，所述伺服驱动短节另一端与阀体短节连接；

所述运动控制短节外围设置有过渡外筒、上堵头、外筒、螺纹套，内部设置有控制电路，所述控制电路驱动连接直流电机，所述直流电机连接弹性联轴器；

所述伺服驱动短节外围设置有阀体固定座和螺纹外筒，内部设置有外转子组件、输入轴、减速器、主轴、限位器，所述运动控制短节的弹性联轴器与外转子组件对接，所述外转子组件与输入轴连接，所述输入轴的一端插入至减速器内的齿轮组中，所述减速器的输出轴连接主轴，所述主轴上设置有限位器；

所述阀体短节外围设置有外壳，内部设置有八通道转子和八通道定子，所述八通道转子与伺服驱动短节的主轴连接，所述八通道定子与八通道转子相对，所述八通道转子和八通道定子为8叶片结构。

进一步地：所述过渡外筒一端封堵护帽，另一端连接上堵头，所述上堵头另一端连接外筒，所述外筒另一端连接螺纹套，所述螺纹套与伺服驱动短节的螺纹外筒连接。

进一步地：所述运动控制短节内部还设置有十芯座套、十芯插头、连接套、台体、电解电容；

所述十芯座套固定十芯插头，十芯插头与外部仪器通讯，所述上堵头内部一端固定连接连接套，连接套另一端固定连接台体，台体内部设置有电解电容，台体远离连接套的一端固定连接直流电机。

进一步地：所述减速器的输出轴上设置有六方轴套，所述六方轴套另一端连接主轴，所述限位器固定安装在阀体固定座内部。

进一步地：所述外壳内套有耐磨环，所述耐磨环的内侧设置八通道转子；所述八通道转子通过转子固定螺栓固定在主轴上；所述八通道定子通过定子固定器固定在外壳上。

进一步地：所述八通道转子和八通道定子的叶片与空档的扇形角相同，都是22.5°。

进一步地：所述主轴上设置有半圆键，与八通道转子对接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、结构简单、功耗少、寿命长：采用旋转阀结构，由高效直流电机带动减速器，再带动转子旋转，能耗小；脉冲信号由八通道转子和定子相互旋转变化开合角度而产生，结构简单，故障率低；转子和定子使用耐冲刷耐腐蚀的材料制成，寿命长。

2、不怕砂卡、不怕堵、泥浆适应性强：转子和定子独特结构设计，转子和定子旋转开合控制泥浆的过流面积，过流凹槽大，受泥浆含沙量和粘度的影响较小。

3、重新设计定子、转子机械机构，使得定子与转子之间由闭合状态调整为打开状态只需要转子旋转22.5°，脉冲器转子转动角度小，行程小，转子磨损小，扭矩衰减小，更适用于超大井眼、大排量，不同泥浆比重等的复杂井况。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

图1为本实用新型一种八通道旋转阀脉冲发生器的外观示意图；

图2为本实用新型的运动控制短节内部结构示意图；

图3为本实用新型的伺服驱动短节内部结构示意图；

图4为本实用新型的阀体短节内部结构示意图；

图5为本实用新型的八通道转子与主轴连接示意图；

图6为本实用新型的八通道转子结构示意图；

图7为本实用新型的八通道定子结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本实用新型技术方案作的唯一限定，凡是在本实用新型技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种八通道旋转阀脉冲发生器，包括运动控制短节1、伺服驱动短节2和阀体短节3。运动控制短节1的一端设置有伺服驱动短节2并螺纹连接，伺服驱动短节2远离运动控制短节1的另一端设置有阀体短节3并固定连接。

如图2所示，运动控制短节1由护帽101、过渡外筒102、上堵头103、外筒104、螺纹套105构成外围部分，内部设置有十芯座套106、十芯插头107、连接套108、台体109、电解电容110、直流电机111、弹性联轴器112。运动控制短节1内部设置有控制电路，驱动直流电机111。

所述过渡外筒102一端封堵护帽101，另一端连接上堵头103；上堵头103另一端连接外筒104，外筒104另一端连接螺纹套105。

十芯座套106用来固定十芯插头107，十芯插头107用来和别的仪器通讯；上堵头103内部一端固定连接有连接套108，连接套108与台体109固定连接，台体109内部设置有电解电容110并固定连接，台体109远离连接套108的一端固定安装有直流电机111；直流电机111的输出轴上固定有安装弹性联轴器112。

如图3所示，伺服驱动短节2由阀体固定座201和螺纹外筒202构成外围部分，内部设置有外转子组件203、输入轴204、减速器205、六方轴套206、主轴207、限位器208。

运动控制短节1的螺纹套105和螺纹外筒202连接，运动控制短节1的弹性联轴器112与外转子组件203对接；所述外转子组件203的中部设置有输入轴204并转动连接；所述输入轴204远离外转子组件203的一端插入至减速器205内的齿轮组中；所述减速器205的输出轴上设置有六方轴套206，所述六方轴套206远离减速器205的一端连接有主轴207；所述主轴207上设置有限位器208，所述限位器208固定安装在阀体固定座201内部。

如图4所示，阀体短节3包括有外壳301、耐磨环302、八通道转子303、转子固定螺栓304、八通道定子305和定子固定器306。

外壳301内套有耐磨环302，耐磨环302的内侧设置八通道转子303，防止磨损。八通道转子303通过转子固定螺栓304固定安装在伺服驱动短节2的主轴207上，进一步地，所述主轴207上设置有三个角接触球轴承和一个冲压外圈滚针轴承，且所述主轴207上设置有半圆键，与八通道转子303对接，如图5所示。八通道转子303远离伺服驱动短节2的一端设置有八通道定子305；八通道定子305与八通道转子303相对，八通道定子305远离八通道转子303的一端设置有定子固定器306，所述定子固定器306与外壳301螺纹连接；所述定子固定器306远离八通道定子305的一端设置有打捞头4并固定连接。

本实用新型的工作原理为：当仪器收到参数信号时，运动控制短节1的控制电路给直流电机111一个电信号，直流电机111带动弹性联轴器112转动，与弹性联轴器112对接的外转子组件203随之转动，在磁力耦合的作用下，减速器205的输入端接收到传递而来的动力，并经过减速器205的减速将动力传输到主轴207上，主轴207转动带动八通道转子303转动，通过八通道转子303与八通道定子305的错位转动，实现八通道定子305流道的打开或关闭，引起钻杆内压力变化，将信号传输出去。

本实用新型通过八通道转子303与八通道定子305的错位转动，控制过流面积，由于通道多，单个通道截面积小，所以过流量好控制；并且由于单个通道截面积小，转子与定子之间错位旋转的角度很小就能全部打开。

进一步地，如图6所示，所述八通道转子303为扇叶结构，叶片数量为8个，以轴心为中心围成一圈，各叶片之间有空档，由一个圆盘均匀分割成8个叶片和8个空档，每个叶片和空档的扇形角都是22.5°。

进一步地，如图7所示，所述八通道定子305为叶轮结构，叶片的外缘由轮边支撑，轮边与外壳301内表面接触连接，叶片的数量也为8个，以轴心为中心围成一圈，叶片和空档的扇形角相同，并且与转子相同。转子旋转22.5°即可完全和定子闭合。

上述尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种八通道旋转阀脉冲发生器，其特征在于：包括运动控制短节、伺服驱动短节和阀体短节；

所述运动控制短节与伺服驱动短节一端连接，所述伺服驱动短节另一端与阀体短节连接；

所述运动控制短节外围设置有过渡外筒、上堵头、外筒、螺纹套，内部设置有控制电路，所述控制电路驱动连接直流电机，所述直流电机连接弹性联轴器；

所述伺服驱动短节外围设置有阀体固定座和螺纹外筒，内部设置有外转子组件、输入轴、减速器、主轴、限位器，所述运动控制短节的弹性联轴器与外转子组件对接，所述外转子组件与输入轴连接，所述输入轴的一端插入至减速器内的齿轮组中，所述减速器的输出轴连接主轴，所述主轴上设置有限位器；

所述阀体短节外围设置有外壳，内部设置有八通道转子和八通道定子，所述八通道转子与伺服驱动短节的主轴连接，所述八通道定子与八通道转子相对，所述八通道转子和八通道定子为8叶片结构。

2.根据权利要求1所述的八通道旋转阀脉冲发生器，其特征在于：

所述过渡外筒一端封堵护帽，另一端连接上堵头，所述上堵头另一端连接外筒，所述外筒另一端连接螺纹套，所述螺纹套与伺服驱动短节的螺纹外筒连接。

3.根据权利要求1所述的八通道旋转阀脉冲发生器，其特征在于：

所述运动控制短节内部还设置有十芯座套、十芯插头、连接套、台体、电解电容；

所述十芯座套固定十芯插头，十芯插头与外部仪器通讯，所述上堵头内部一端固定连接连接套，连接套另一端固定连接台体，台体内部设置有电解电容，台体远离连接套的一端固定连接直流电机。

4.根据权利要求1所述的八通道旋转阀脉冲发生器，其特征在于：

所述减速器的输出轴上设置有六方轴套，所述六方轴套另一端连接主轴，所述限位器固定安装在阀体固定座内部。

5.根据权利要求1所述的八通道旋转阀脉冲发生器，其特征在于：

所述外壳内套有耐磨环，所述耐磨环的内侧设置八通道转子；

所述八通道转子通过转子固定螺栓固定在主轴上；

所述八通道定子通过定子固定器固定在外壳上。

6.根据权利要求1或5所述的八通道旋转阀脉冲发生器，其特征在于：

所述八通道转子和八通道定子的叶片与空档的扇形角相同，都是22.5°。

7.根据权利要求1所述的八通道旋转阀脉冲发生器，其特征在于：

所述主轴上设置有半圆键，与八通道转子对接。