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专利号: 2020102939857
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,主要由壳体总成、上轴塞芯总成、下轴塞芯总成、滑键限位器和旋筒轴座几部分组成,壳体总成的上塞芯圆滑道依次配置双上轴塞芯总成和双滑键限位器且其两侧端设有双旋筒轴座而构成独立的上光杆防喷机构,控制修井时光杆的井喷,下塞芯圆滑道依次配置双下轴塞芯总成和双滑键限位器且其两侧端设有双旋筒轴座而构成独立的下抽油杆防喷机构,控制修井时抽油杆的井喷,其特征在于:

一壳体总成;所述壳体总成采用双十字交叉孔壳体且沿光杆轴向依次设有上盒接头、三孔壳体和下通接头,三孔壳体的上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道分别与上光杆防喷机构和下抽油杆防喷机构相配合;上盒接头和下通接头分别采用母扣圆管体和公扣圆管体,并依次将井口密封盒、三孔壳体和井口三通连为一体,三孔壳体采用扁方柱形壳体且依次设有通径杆穿孔、上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道,上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道同时与通径杆穿孔垂直交叉设置,上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道均由一条滑移圆孔道和两条限位圆孔道组合而成;

一上轴塞芯总成和下轴塞芯总成;两套所述上轴塞芯总成和下轴塞芯总成分别卡住光杆和抽油杆并实现封闭式密封胶芯和三○形密封圈组合式的非金属密封,每套上轴塞芯总成和下轴塞芯总成均包括传动轴、滑移柱塞、封闭式密封胶芯和三○形密封圈;传动轴、滑移柱塞和封闭式密封胶芯采用轴塞芯三位一体,传动轴和滑移柱塞由圆柱形合金钢一体加工而成,滑移柱塞和封闭式密封胶芯采用硫化一体加工工艺;传动轴采用圆柱状细长杆且其导向滑移键槽与导向滑键之间构成双平面移动副,两套上轴塞芯总成的滑移柱塞分别与上塞芯圆滑道构成双活塞移动副,两套下轴塞芯总成的滑移柱塞分别与下塞芯圆滑道构成双活塞移动副;滑移柱塞采用圆柱状活塞且其外环面沿光杆径向由内而外依次设有壳密封槽和密封环槽,密封环槽沿光杆径向等间距分三层排列,滑移柱塞的各层密封环槽内分别配置一个○形密封圈,三○形密封圈由三个○形密封圈组成,壳密封槽由一个拱形密封槽和两个矩形密封槽组合而成,两个矩形密封槽对称布置于拱形密封槽的两侧,滑移柱塞的内侧端面中部设有垂直交叉布置的杆密封槽和杆卡槽;滑移柱塞的壳密封槽和杆密封槽保持联通且其内填充封闭式密封胶芯,封闭式密封胶芯为不间断的连续整体式胶芯;壳密封槽的槽顶面和杆密封槽两侧槽面的封闭式密封胶芯设有壳密封面,壳密封面为上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道的密封面,封闭式密封胶芯沿光杆径向的内侧端面由一个杆密封面和两个胶芯密封面组合而成,胶芯密封面为滑移柱塞的密封面,杆密封面为光杆和抽油杆的密封面;

一滑键限位器;所述滑键限位器依据双平面移动副和双活塞移动副实现上轴塞芯总成和下轴塞芯总成的精准滑移,它包括限位体和导向滑键;导向滑键采用普通导向平键,限位体采用厚壁筒体,限位体沿光杆径向的内侧端面与滑移柱塞的外侧端面相配合并实现上轴塞芯总成和下轴塞芯总成打开过程中的轴向限位;限位体的筒壁铣有导向限位键槽,且导向限位键槽的槽顶面钻有滑键拆卸圆孔,导向限位键槽的两侧槽壁与导向滑键的两侧面之间采用过盈配合,且导向限位键槽的槽顶面与导向滑键的键顶面之间采用间隙配合,由此实现导向滑键与限位体之间的固定以及上轴塞芯总成和下轴塞芯总成的周向限位;

一旋筒轴座;所述旋筒轴座采用侧门式旋转动筒构造,依据螺旋传动副和双柱面转动副实施螺旋传动并将旋筒体的旋转运动转化为传动轴的轴向移动,它包括旋筒体和方法兰;旋筒体沿光杆径向的内侧和外侧分别设有柱状卡箍和六角扳手方径,柱状卡箍与旋筒卡槽同时旋筒体与旋转卡环之间构成双柱面转动副,旋筒体的梯形传动内螺纹与上轴塞芯总成和下轴塞芯总成传动轴的梯形传动外螺纹之间构成螺旋传动副;方法兰的环腔内壁沿光杆径向依次设有限位卡槽、旋筒卡槽和旋转卡环,限位卡槽实现滑键限位器的轴向固定。

2.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器经壳体总成的上盒接头与井口密封盒相连并由壳体总成的下通接头与井口三通连为一体,壳体总成采用单体,上轴塞芯总成和下轴塞芯总成采用对称布置的双体,滑键限位器和旋筒轴座采用对称布置和分层排列的四体构造。

3.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器的油气开采修井作业的轴塞芯三位一体防喷流程中,依据上光杆防喷机构的螺旋传动副和双柱面转动副实施螺旋传动并将旋筒轴座的旋转运动转化为传动轴的轴向移动,结合上光杆防喷机构的双平面移动副和双活塞移动副,两套上轴塞芯总成分别沿着壳体总成的上塞芯圆滑道进行精准滑移并卡住光杆和压紧封闭式密封胶芯,实现上光杆防喷机构与光杆之间的非金属密封和防喷作业;依据下抽油杆防喷机构的螺旋传动副和双柱面转动副实施螺旋传动并将旋筒轴座的旋转运动转化为传动轴的轴向移动,结合下抽油杆防喷机构的双平面移动副和双活塞移动副,两套下轴塞芯总成分别沿着壳体总成的下塞芯圆滑道进行精准滑移并卡住抽油杆和压紧封闭式密封胶芯,实现下抽油杆防喷机构与抽油杆之间的非金属密封和防喷作业。

4.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述壳体总成的通径杆穿孔内设置光杆和抽油杆,上盒接头和下通接头的管腔同时与三孔壳体的通径杆穿孔保持联通,同时上盒接头和下通接头的管腔所在环面的最小直径等于通径杆穿孔的孔径;

所述三孔壳体内孔道呈现双十字交叉形,通径杆穿孔沿光杆轴向布置并采用等径圆形通孔,上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道分层排列,上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道的两条限位圆孔道对称布置于其滑移圆孔道的两侧端,上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道的滑移圆孔道内分别配置两套上轴塞芯总成和下轴塞芯总成,且上塞芯圆滑道的两条限位圆孔道以及下塞芯圆滑道的两条限位圆孔道内均设有相同型号的滑键限位器,同时三孔壳体的两侧端面通过螺钉将四套相同型号的旋筒轴座连接于壳体总成的两侧。

5.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述上轴塞芯总成和下轴塞芯总成均采用圆柱状活塞式和轴塞芯三位一体的构造,传动轴沿光杆径向的外侧车制梯形传动外螺纹且其内侧铣有导向滑移键槽,导向滑移键槽沿传动轴的轴向布置且其槽底面与导向滑键的键底面之间采用间隙配合,同时导向滑移键槽的两侧槽壁分别与导向滑键的两侧面之间精密配合。

6.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述上轴塞芯总成和下轴塞芯总成作为防喷器的密封总成和传动总成,两套上轴塞芯总成的滑移柱塞外环面分别与上塞芯圆滑道之间精密配合,同时两套下轴塞芯总成的滑移柱塞外环面分别与下塞芯圆滑道之间精密配合;滑移柱塞密封环槽的剖面呈矩形,三○形密封圈辅助滑移柱塞与三孔壳体之间的非金属密封;滑移柱塞壳密封槽的拱形密封槽和矩形密封槽保持联通且其槽深相等,拱形密封槽的槽底面所在柱面和矩形密封槽的槽底面所在柱面位于同一圆柱面上,同时拱形密封槽的两侧槽面相互平行并与传动轴的轴线相垂直,矩形密封槽的两侧槽面相互平行并且水平布置;滑移柱塞沿光杆径向的内外两侧端面采用相互平行的平面,滑移柱塞杆密封槽的剖面呈矩形并沿传动轴径向布置,杆密封槽的槽深和槽宽分别大于壳密封槽的槽深和槽宽,杆密封槽的槽底面与滑移柱塞的内侧端面保持平行;

杆卡槽的槽壁采用半圆柱面,且上轴塞芯总成杆卡槽的槽壁所在柱面的直径大于光杆的杆径,下轴塞芯总成杆卡槽的槽壁所在柱面的直径大于抽油杆的杆径。

7.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述滑移柱塞的壳密封面采用圆柱面,且壳密封面所在柱面的直径大于滑移柱塞外环面所在柱面的直径,壳密封面实现滑移柱塞与三孔壳体之间的主密封;封闭式密封胶芯的两个胶芯密封面均采用平面并对称布置于杆密封面的两侧,杆密封面采用半圆柱面,且上轴塞芯总成的杆密封面所在柱面的直径小于光杆的杆径,下轴塞芯总成的杆密封面所在柱面的直径小于抽油杆的杆径;胶芯密封面实现上轴塞芯总成和下轴塞芯总成的滑移柱塞之间的非金属密封,杆密封面分别实现上轴塞芯总成与光杆以及下轴塞芯总成与抽油杆之间的非金属密封。

8.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述滑键限位器实现上轴塞芯总成和下轴塞芯总成的轴向和周向限位,限位体的筒壁与传动轴的外环面之间采用间隙配合,同时限位体的外环面与限位圆孔道的孔壁之间采用间隙配合;

所述限位体的滑键拆卸圆孔用于导向滑键的拆卸,滑键拆卸圆孔沿传动轴径向布置且其中心线与传动轴的轴线垂直相交,依据导向滑键与传动轴的导向滑移键槽间的双平面移动副、滑移柱塞与上塞芯圆滑道间的双活塞移动副以及滑移柱塞与下塞芯圆滑道间的双活塞移动副,上轴塞芯总成和下轴塞芯总成分别沿着上塞芯圆滑道和下塞芯圆滑道进行精准滑移。

9.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述旋筒轴座的旋筒体采用变截面长筒体,六角扳手方径采用外六角头,旋筒体的柱状卡箍与方法兰的旋筒卡槽之间精密配合同时旋筒体的外环面与方法兰的旋转卡环之间精密配合,旋筒体的环腔内壁车制梯形传动内螺纹,旋筒体的梯形传动内螺纹同时与上轴塞芯总成和下轴塞芯总成传动轴的梯形传动外螺纹之间精密配合。

10.根据权利要求1所述的双旋筒双柱塞滑键式轴塞芯三位一体防喷器,其特征在于:所述旋筒轴座的方法兰采用方形法兰盘,方法兰旋转卡环的剖面呈矩形,方法兰旋筒卡槽的槽长大于旋筒体柱状卡箍的轴向长度,方法兰的限位卡槽和限位体相配合,限位体的轴向长度大于三孔壳体限位圆孔道的孔长与方法兰限位卡槽的槽深之和。

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