一種井下自限位電動控制閥的製作方法

2023-10-09 05:23:24

專利名稱：一種井下自限位電動控制閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油開採技術領域，特別是一種在井下使用的井下自限位電動控制閥。
背景技術：
目前，國內外的高壓液壓換向閥一般採用手動和電磁控制兩種形式。由於井下空間有限，及高壓潮溼環境的影響，現有的液壓換向閥不適合在井下應用。為了克服該缺陷，中國專利CN 1598330 A，
公開日期2005年3月23日，公開了一種《電控液壓換向閥》，該電控液壓換向閥採用電機驅動，電機能夠帶動配流盤旋轉，信號傳感器能夠檢測配流盤的轉動角度，通過精確控制配流盤的轉動角度可使一個輸入油路可選擇性的與某個輸出油路連通。但是該電控液壓換向閥在井下使用時也會出現以下缺陷:電子傳感器成本高，在井下高壓潮溼的環境中使用，尤其是作為電控壓裂滑套的液壓換向閥時，佔用的空間大，使用壽命短，可靠性差，容易出現故障等缺陷。

發明內容
為了解決現有技術中在井下使用傳感器控制液壓換向可靠性差的技術問題，本發明提供了一種井下自限位電動控制閥器，該井下自限位電動控制閥採用了機械式的限位裝置不但可以精確的控制閥芯的轉動位置實現精準換向，而且結構簡單，性能穩定可靠，使用壽命長。本發明為解決其技術問題採用的技術方案是:一種井下自限位電動控制閥，包括閥體和設置於閥體內封閉的閥腔，減速電機與閥腔的一端固定連接，閥座與閥腔的另一端固定連接，在閥腔內，輸出軸的一端與減速電機的電機軸固定連接，輸出軸的另一端與圓柱狀的閥芯的一端固定連接，閥芯的另一端與閥座的一端轉動密封連接，閥芯內沿輸出軸的軸向設置有連通閥芯兩端的一個通孔，閥座內沿輸出軸的軸向設置有連通閥座兩端的第一輸出通道和第二輸出通道，閥體的側壁中設置有與通孔連通的輸入通道，閥芯的表面連接有限制閥芯轉動角度的機械式限位裝置，當閥芯旋轉到第一極限位置時，通孔與第一輸出通道連通，當閥芯旋轉到第二極限位置時，通孔與第二輸出通道連通。減速電機能夠帶動閥芯逆時針或順時針旋轉，當需要使輸入通道內的液壓油進入第一輸出通道時，減速電機帶動閥芯逆時針旋轉，機械式的限位裝置能夠限制閥芯的旋轉角度使閥芯正好轉動到第一極限位置，此時通孔的另一端與第一輸出通道連通，液壓油便只能進入第一輸出通道；當需要使輸入通道內的液壓油進入第二輸出通道時，減速電機帶動閥芯順時針旋轉，機械式的限位裝置能夠限制閥芯的旋轉角度使閥芯正好轉動到第二極限位置，此時通孔的另一端與第二輸出通道連通，液壓油便只能進入第二輸出通道。優選閥芯與閥體的內壁轉動密封連接，限位裝置包括與閥座固定連接的第一限位銷和第二限位銷，閥芯與閥座相接觸的一端設置有弧形凹槽，第一限位銷和第二限位銷設置於弧形凹槽內，當第一限位銷與弧形凹槽的一端抵接時，閥芯旋轉到第一極限位置，當第二限位銷與弧形凹槽的另一端抵接時，閥芯旋轉到第二極限位置。優選閥芯與閥體的內壁轉動密封連接，限位裝置包括與閥芯固定連接的第一限位銷和第二限位銷，閥座與閥芯相接觸的一端設置有弧形凹槽，第一限位銷和第二限位銷設置於弧形凹槽內，當第一限位銷與弧形凹槽的一端抵接時，閥芯旋轉到第一極限位置，當第二限位銷與弧形凹槽的另一端抵接時，閥芯旋轉到第二極限位置。優選輸出軸的一端通過軸承和軸承座與閥體的內壁連接。優選輸出軸的一端設置有擴徑部，在擴徑部和閥芯之間，輸出軸外依次套接有圓筒狀的密封座、圓環狀的壓蓋和彈簧，圓筒狀的密封座與擴徑部抵接，並且密封座同時與閥體的內壁和輸出軸密封連接，壓蓋與密封座抵接，彈簧的兩端分別與壓蓋和閥芯抵接。優選閥體的側壁設置有用於與供油裝置連接的接頭，輸入通道的一端與接頭連通，輸入通道的另一端設置在壓蓋和閥芯之間的閥體內壁上，輸入通道通過壓蓋和閥芯之間的閥腔與通孔連通。 優選密封座與閥體的內壁之間設置有密封圈，密封座與輸出軸之間設置有密封圈。優選密封座與壓蓋相鄰一端的內側壁設置有第一環形凹槽，密封座與壓蓋相鄰一端的外側壁設置有第二環形凹槽，第一環形凹槽和第二環形凹槽之間形成環形突起，壓蓋的內邊緣設置有第一環形凸緣，壓蓋的外邊緣設置有第二環形凸緣，第一環形凸緣和第二環形凸緣之間形成第三環形凹槽，第一環形凸緣插接於第一環形凹槽內並且與第一環形凹槽內的密封圈抵接，第二環形凸緣插接於第二環形凹槽內並且與第二環形凹槽內的密封圈抵接，環形突起插接於第三環形凹槽。優選閥座設置於閥體內，閥座與閥體之間設置有密封圈。本發明的有益效果是:該井下自限位電動控制閥採用了機械式的限位裝置，通過精確的控制閥芯的轉動角度，使輸入通道內的液壓油精準的進入第一輸出通道或進入第二輸出通道，該井下自限位電動控制閥器結構簡單，不易發生洩漏，性能穩定可靠，使用壽命長。


下面結合附圖對本發明所述的井下自限位電動控制閥作進一步詳細的描述。圖1是本發明所述的井下自限位電動控制閥的結構示意圖。圖2是圖1中A A方向的剖視圖。圖3是圖1中B B方向的剖視圖。圖4是密封座、密封圈和壓蓋的分解示意圖。其中1.接頭，11.輸入通道，3.閥座，31.第一輸出通道，32.第二輸出通道，4.減速電機，5.彈簧，6.軸承座，7.輸出軸，71.擴徑部，8.密封座，81.第一環形凹槽，82.第二環形凹槽，83.環形突起，9.閥體，10.壓蓋，101.第一套筒，102.第二套筒，103.第三環形凹槽，12.密封圈，16.閥芯，161.通孔，17.閥腔，18.限位裝置，181.弧形凹槽，182.第一限位銷，183.第二限位銷。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明所述的井下自限位電動控制閥進行詳細說明。一種井下自限位電動控制閥，包括閥體9和設置於閥體內封閉的閥腔17，減速電機4與閥腔的一端固定連接，閥座3與閥腔的另一端固定連接，在閥腔內，輸出軸7的一端與減速電機4的電機軸固定連接，輸出軸7的另一端與圓柱狀的閥芯16的一端固定連接，閥芯16的另一端與閥座3的一端轉動密封連接，閥芯16內沿輸出軸7的軸向設置有連通閥芯兩端的一個通孔161，閥座3內沿輸出軸7的軸向設置有連通閥座兩端的第一輸出通道31和第二輸出通道32，閥體9的側壁中設置有與通孔161連通的輸入通道11，閥芯16的表面連接有限制閥芯轉動角度的機械式限位裝置18，當閥芯16旋轉到第一極限位置時，通孔161與第一輸出通道31連通，當閥芯16旋轉到第二極限位置時，通孔161與第二輸出通道32連通，如圖1、圖2、圖3所示。減速電機4能夠帶動閥芯16逆時針或順時針旋轉，當需要使輸入通道11內的液壓油進入第一輸出通道31時，減速電機4帶動閥芯16逆時針旋轉，機械式的限位裝置18能夠限制閥芯16的旋轉角度使閥芯16正好轉動到第一極限位置，此時通孔161的另一端與第一輸出通道31連通，液壓油便只能進入第一輸出通道31 ;當需要使輸入通道11內的液壓油進入第二輸出通道32時，減速電機4帶動閥芯16順時針旋轉，機械式的限位裝置18能夠限制閥芯16的旋轉角度使閥芯16正好轉動到第二極限位置，此時通孔161的另一端與第二輸出通道32連通，液壓油便只能進入第二輸出通道32。閥芯16與閥體9的內壁轉動密封連接，該限位裝置可以採用限位銷與弧形凹槽滑道相配合的方式，具體是限位裝置18包括設置於閥芯16另一端的弧形凹槽181，弧形凹槽內設置有與閥座3的一端固定連接的第一限位銷182和第二限位銷183，精確的設計弧形凹槽181、第一限位銷182、第二限位銷183和通孔161的位置，使當閥芯16逆時針旋轉到第一極限位置時，第一限位銷182與弧形凹槽181的一端抵接，減速電機4的電流增大，證明已經到達極限位置，實現自限位；當閥芯16順時針旋轉到第二極限位置時，第二限位銷183與弧形凹槽181的另一端抵接，減速電機4的電流增大，證明已經到達極限位置，實現自限位。限位銷與弧形凹槽滑道相配合的限位裝置結構簡單，性能可靠，不需要額外的能量，特別適合在井下尤其是電控壓裂滑套中使用，如圖2、圖3所示。或者，該限位裝置還可以為另一種形式，具體是限位裝置18包括設置於閥座3的一端的弧形凹槽181，弧形凹槽內設置有與閥芯16另一端固定連接的第一限位銷182和第二限位銷183，當閥芯16旋轉到第一位置時，第一限位銷182與弧形凹槽181的一端抵接，當閥芯16旋轉到第二位置時，第二限位銷183與弧形凹槽181的另一端抵接。或者，該限位裝置還可以為另一種形式，具體是限位裝置18包括設置於閥芯16外壁周向的弧形凹槽181，弧形凹槽內設置有與閥體9的內壁固定連接的第一限位銷182和第二限位銷183，精確的設計弧形凹槽181、第一限位銷182、第二限位銷183和通孔161的位置，使當閥芯16逆時針旋轉到第一極限位置時，第一限位銷182與弧形凹槽181的一端抵接，減速電機4的電流增大，證明已經到達極限位置，實現自限位；當閥芯16順時針旋轉到第二極限位置時，第二限位銷183與弧形凹槽181的另一端抵接，減速電機4的電流增大，證明已經到達極限位置，實現自限位。或者，該限位裝置還可以為另一種形式，具體是限位裝置18包括設置於閥體內壁周向的弧形凹槽181，弧形凹槽內設置有與閥芯外壁固定連接的第一限位銷182和第二限位銷183，當閥芯16旋轉到第一位置時，第一限位銷182與弧形凹槽181的一端抵接，當閥芯16旋轉到第二位置時，第二限位銷183與弧形凹槽181的另一端抵接。為了減少摩擦阻力，輸出軸7的一端通過軸承和軸承座6與閥體9的內壁連接。為了避免液壓油向閥腔內減速電機一側洩漏，以及第一輸出通道31和第二輸出通道32在閥芯16和閥座3之間相互滲漏。輸出軸7的一端設置有擴徑部71，在擴徑部71和閥芯16之間，輸出軸7外依次套接有圓筒狀的密封座8、圓環狀的壓蓋10和彈簧5，圓筒狀的密封座8與擴徑部71抵接，並且密封座8同時與閥體9的內壁和輸出軸7密封連接，壓蓋10與密封座8抵接，彈簧5的兩端分別與壓蓋10和閥芯16抵接。彈簧壓緊閥芯16及密封座8，不但有利於密封座8的周向密封，還可以去除閥芯16和閥座3之間的縫隙，使液壓油只能夠從輸入通道11進入第一輸出通道31或第二輸出通道32，提高液壓換向效率。閥體9的側壁設置有用於與供油裝置連接的接頭1，輸入通道11的一端與接頭I連通，輸入通道11的另一端設置在壓蓋10和閥芯16之間的閥體內壁上，輸入通道11通過壓蓋10和閥芯16之間的閥腔與通孔161連通。接頭I與液壓油供應裝置連接，液壓油供應裝置通過接頭向輸入通道11內提供液壓油，液壓油從輸入通道11先進入壓蓋10和閥芯16之間的閥腔，然後在再進入閥芯內的通孔161，液壓油還可以給閥芯潤滑。為了進一步保證密封座8的密封效果，避免液壓油向閥腔內減速電機一側洩漏，密封座8與閥體9的內壁之間設置有密封圈12，密封座8與輸出軸7之間設置有密封圈12。為了進一步增強密封座8的密封效果，密封座8與壓蓋10相鄰一端的內側壁設置有第一環形凹槽81，密封座8與壓蓋10相鄰一端的外側壁設置有第二環形凹槽82，第一環形凹槽81和第二環形凹槽82之間形成環形突起83，壓蓋10的內邊緣設置有第一環形凸緣101，壓蓋10的外邊緣設置有第二環形凸緣102，第一環形凸緣101和第二環形凸緣102之間形成第三環形凹槽103，第一環形凸緣101插接於第一環形凹槽81內並且與第一環形凹槽81內的密封圈12抵接，第二環形凸緣102插接於第二環形凹槽82內並且與第二環形凹槽82內的密封圈12抵接，環形突起83插接於第三環形凹槽103，這樣密封效果更好，如圖4所示。為了避免外界對閥腔內的影響，閥座3設置於閥體9內，閥座3與閥體9之間設置有密封圈12。該井下自限位電動控制閥採用了機械式的限位裝置，通過精確的控制閥芯的轉動角度，使輸入通道內的液壓油精準的進入第一輸出通道或進入第二輸出通道，該井下自限位電動控制閥器結構簡單，性能穩定可靠，使用壽命長。以上所述，僅為本發明的具體實施例，不能以其限定發明實施的範圍，所以其等同組件的置換，或依本發明專利保護範圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬於本專利涵蓋的範疇。
權利要求
1.一種井下自限位電動控制閥，其特徵在於:包括閥體(9)和設置於閥體內封閉的閥腔(17)，減速電機⑷與閥腔的一端固定連接，閥座(3)與閥腔的另一端固定連接，在閥腔內，輸出軸(7)的一端與減速電機(4)的電機軸固定連接，輸出軸(7)的另一端與圓柱狀的閥芯(16)的一端固定連接，閥芯(16)的另一端與閥座(3)的一端轉動密封連接，閥芯(16)內沿輸出軸(7)的軸向設置有連通閥芯兩端的一個通孔(161)，閥座(3)內沿輸出軸(7)的軸向設置有連通閥座兩端的第一輸出通道(31)和第二輸出通道(32)，閥體(9)的側壁中設置有與通孔(161)連通的輸入通道(11)，閥芯(16)的表面連接有限制閥芯轉動角度的機械式限位裝置(18)，當閥芯(16)旋轉到第一極限位置時，通孔(161)與第一輸出通道(31)連通，當閥芯(16)旋轉到第二極限位置時，通孔(161)與第二輸出通道(32)連通。
2.根據權利要求1所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:閥芯(16)與閥體(9)的內壁轉動密封連接，限位裝置(18)包括與閥座(3)固定連接的第一限位銷(182)和第二限位銷(183)，閥芯(16)與閥座(3)相接觸的一端設置有弧形凹槽(181)，第一限位銷(182)和第二限位銷(183)設置於弧形凹槽內，當第一限位銷(182)與弧形凹槽(181)的一端抵接時，閥芯(16)旋轉到第一極限位置，當第二限位銷(183)與弧形凹槽(181)的另一端抵接時，閥芯(16)旋轉到第二極限位置。
3.根據權利要求1所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:閥芯(16)與閥體(9)的內壁轉動密封連接， 限位裝置(18)包括與閥芯(16)固定連接的第一限位銷(182)和第二限位銷(183)，閥座(3)與閥芯(16)相接觸的一端設置有弧形凹槽(181)，第一限位銷(182)和第二限位銷(183)設置於弧形凹槽內，當第一限位銷(182)與弧形凹槽(181)的一端抵接時，閥芯(16)旋轉到第一極限位置，當第二限位銷(183)與弧形凹槽(181)的另一端抵接時，閥芯(16)旋轉到第二極限位置。
4.根據權利要求1所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:輸出軸(7)的一端通過軸承和軸承座(6)與閥體(9)的內壁連接。
5.根據權利要求1所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:輸出軸(7)的一端設置有擴徑部(71)，在擴徑部(71)和閥芯(16)之間，輸出軸(7)外依次套接有圓筒狀的密封座(8)、圓環狀的壓蓋(10)和彈簧(5)，圓筒狀的密封座(8)與擴徑部(71)抵接，並且密封座⑶同時與閥體(9)的內壁和輸出軸(7)密封連接，壓蓋(10)與密封座⑶抵接，彈簧(5)的兩端分別與壓蓋(10)和閥芯(16)抵接。
6.根據權利要求5所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:閥體(9)的側壁設置有用於與供油裝置連接的接頭(I)，輸入通道(11)的一端與接頭(I)連通，輸入通道(11)的另一端設置在壓蓋(10)和閥芯(16)之間的閥體內壁上，輸入通道(11)通過壓蓋(10)和閥芯(16)之間的閥腔與通孔(161)連通。
7.根據權利要求5所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:密封座⑶與閥體(9)的內壁之間設置有密封圈(12)，密封座⑶與輸出軸(7)之間設置有密封圈(12)。
8.根據權利要求7所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:密封座(8)與壓蓋(10)相鄰一端的內側壁設置有第一環形凹槽(81)，密封座(8)與壓蓋(10)相鄰一端的外側壁設置有第二環形凹槽(82)，第一環形凹槽(81)和第二環形凹槽(82)之間形成環形突起(83)，壓蓋(10)的內邊緣設置有第一環形凸緣(101)，壓蓋(10)的外邊緣設置有第二環形凸緣(102)，第一環形凸緣(101)和第二環形凸緣(102)之間形成第三環形凹槽(103)，第一環形凸緣(101)插接於第一環形凹槽(81)內並且與第一環形凹槽(81)內的密封圈(12)抵接，第二環形凸緣(102)插接於第二環形凹槽(82)內並且與第二環形凹槽(82)內的密封圈(12)抵接，環形突起(83)插接於第三環形凹槽(103)。
9.根據權利要求1所述的井下自限位電動控制閥，其特徵在於:閥座(3)設置於閥體(9)內，閥座(3)與閥體(9)之間設置有密封圈`(12)。
全文摘要
本發明公開了一種井下自限位電動控制閥，該井下自限位電動控制閥採用了機械式的限位裝置，當閥芯(16)旋轉到第一極限位置時，通孔(161)與第一輸出通道(31)連通，當閥芯(16)旋轉到第二極限位置時，通孔(161)與第二輸出通道(32)連通。通過精確的控制閥芯的轉動角度，從而使輸入通道內的液壓油精準的進入第一輸出通道或進入第二輸出通道，該井下自限位電動控制閥器結構簡單，性能穩定可靠，使用壽命長。
文檔編號F16K31/04GK103104720SQ201310022810
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月22日 優先權日2013年1月22日
發明者鄭立臣, 楊清海, 鞏永忠, 石白茹, 裴曉含, 孫冬梅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司