专利名称：一种高能混合器清水控制装置以及高能混合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油气田用固井设备及混浆设备高能混合器，具体涉及一种高能混合器清水控制装置以及高能混合器。
背景技术：
油气田在进行固井作业过程中，对水泥浆密度的控制有严格的要求，高能混合器作为固井设备的核心部件之一，其混浆效果的好坏直接关系到固井质量。传统的以手动阀门控制清水流量的单变量高能混合器，是由操作人员调节阀门大小来完成的，只能凭操作人员的经验及直觉来调节清水流量，因此难于保证水泥浆密度。而由于水泥浆密度的波动可能影响固井质量，进而会影响油田的产能。目前具备自动混浆功能的固井设备在油田固井领域已广泛应用，且由双变量混浆系统逐渐替代单变量混浆系统，双变量混浆系统已成为油田固井行业的主流，所谓双变量混浆系统就是对清水及干粉流量同时进行控制，以达到较好的混浆效果。目前国内外双变量高能混合器清水控制机构大都采用液压驱动方式，如中国专利 CN 200620095469所公开的高能混合器就属这种双变量混合器方案，这类控制方式采用流量调节板结构控制水量，虽然相对于手动控制有很大进步，但尚存在如下缺陷一是由于这种液压驱动方式，受环境温度影响较大，及液压系统的不稳定性，无法达到很精确的控制； 二是内部结构件多而复杂，清水喷射处密封面容易造成磨损，混合器密封圈等易损件数量多，给日常维护和保养带来不便，而且在冬季使用时其密封面进水容易冻住，不方便现场的操作使用；再是当驱动机构失灵时手动调整不能实现方便且较为准确的控制。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种工作稳定、控制精确高的高能混合器清水控制装置，以解决上述现有方案的不足。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种高能混合器清水控制装置，包括安装座、直线执行器、铰链轴、摇臂、丝杠、手动摇柄、螺纹轴及阀杆，其特点是所述安装座的上部配有法兰，并与高能混合器的清水管端部法兰固定连接，所述安装座的下端部和中部均设有轴孔，所述铰链轴插装在所述安装座的中部轴孔中，所述直线执行器配有固定座，所述固定座的两侧设有轴，所述轴插装在安装座的下端部轴孔中。所述摇臂的中部和两端均设有轴孔，所述摇臂的上端与所述阀杆采用铰链连接， 所述摇臂的下端与所述直线执行器的推杆采用铰链连接，所述螺纹轴的两端插装于所述摇臂的中部孔中，所述螺纹轴的中部设有丝孔并与所述丝杠配套连接，所述丝杠的一端固定在所述铰链轴上。所述直线执行器是电动直线执行器。本实用新型的工作原理是在电动控制状态下，摇臂以螺纹轴作为支点形成杠杆
3机构，此时摇臂与直线执行器的推杆连接铰链作为作用力点，摇臂与阀杆连接铰链作为反作用力点，当直线执行器的推杆伸缩移动时，带动阀杆做直线运动，进而准确控制水阀开度。本实用新型的有益效果是由于本技术方案在摇臂、阀杆、丝杠及直线执行器的连接结构上采用了铰链连接，形成多连杆结构，从而在直线执行器推动时能保证阀杆始终直线运动，运动结构简单灵活；采用电动直线执行器可方便的实现进给量的电脑自动控制，并通过电动直线执行器精确控制阀杆的位置，同时方便采用软件来实现对机械阀门开度的非线性补偿，进而精确控制高能混合器中清水流量和干粉的配比，从而保证了水泥浆密度；由于本方案能实现对阀杆的精确控制，因此可以用简单的阀门机构代替相对复杂的流量调节板结构，并避免了由流量调节板结构所带来的相应缺陷。本实用新型还可作如下改进，即在所述丝杠的一端设置手动摇柄，在所述螺纹轴和丝杠连接处设有通孔，该通孔贯穿所述螺纹轴和丝杠，在所述通孔中设有销轴。以此可实现阀杆的手动控制。销轴也可以保证在电动控制时螺纹轴与丝杆连接的稳固。在手动控制时工作原理是摇臂以直线执行器与摇臂连接铰链作为支点形成杠杆机构，当拔出销轴后，通过手动摇柄带动丝杠旋转，螺纹轴沿丝杠运动，此时螺纹轴作为作用力点，摇臂与阀杆连接铰链作为反作用力点，以实现对阀杆位置的控制。所述改进方案的有益效果是当电动直线执行器发生故障或在紧急情况下，直接拔出所述销轴，就可用手动摇柄控制阀杆位置，实现手动控制和电动控制两种方式间快速切换。可有效避免因转换不及时而造成的损失。本实用新型还提供了一种高能混合器，其特征在于包括以上所述的清水控制装置。即将该清水控制装置通过其安装座固定连接于高能混合器的清水管端部组成高能混合
ο本实用新型一种高能混合器的有益效果是由于采用本实用新型所述的清水控制装置，能对清水流量实现较精确的控制，使得高能混合器的混浆效果比现有技术更优，即水泥浆密度能更好的满足使用要求。
图1是本实用新型清水控制装置结构示意图；图2是图1的左视图；图3是图1中A-A向剖面示意图；图4是图1中B-B向剖面示意图；图5是图1中安装座结构示意图；图6是采用本实用新型清水控制装置的高能混合器示意图。在图1至图6中，1、安装座，2、轴，3、直线执行器，4、铰链轴，5、丝杠，6、螺纹轴， 7、手动摇柄，8、摇臂，9、阀杆，10、销轴，11、推杆，12、固定座，13、清水管，14、干粉管，I、清水入口，II、干粉入口。
具体实施方式
如图1-图5所示，一种高能混合器清水控制装置，包括安装座1、轴2、直线执行器
43、铰链轴4、丝杠5、螺纹轴6、手动摇柄7、摇臂8、阀杆9、销轴10及固定座12，其特点是 所述安装座1的上部配有法兰，并与高能混合器的清水管13的端部法兰固定连接，所述安装座1的下端部和中部均设有轴孔，所述铰链轴4插装在所述安装座1的中部轴孔中，所述直线执行器3配有固定座12，所述固定座12的两侧设有轴2，所述轴2插装在安装座1的下端部轴孔中。所述摇臂8的中部和两端均设有轴孔，所述摇臂8的上端与所述阀杆9采用铰链连接，所述摇臂8的下端与所述直线执行器的推杆11采用铰链连接，所述螺纹轴6的两端插装于所述摇臂8的中部孔中，所述螺纹轴6的中部设有丝孔并与所述丝杠5配套连接，所述丝杠5的一端固定在所述铰链轴6上。所述直线执行器3是电动直线执行器。本实用新型的工作原理是在电动控制状态下，摇臂8以螺纹轴6作为支点形成杠杆机构，此时摇臂8与直线执行器3连接铰链作为作用力点，摇臂8与阀杆9连接铰链作为反作用力点，当直线执行器的推杆11伸缩移动时，带动阀杆9做直线运动，进而准确控制水阀开度。由于本技术方案在摇臂8、阀杆9、丝杠5及直线执行器3的连接结构上采用了铰链连接，形成多连杆结构，从而保证了在直线执行器的推杆11推动时能保证阀杆9始终直线运动，运动结构简单灵活；本实施例采用电动直线执行器3可更方便的实现进给量的电脑自动控制，并通过电动直线执行器3精确控制阀杆的位置，本实施例配用软件来实现对机械阀门开度的非线性补偿，进而能精确控制高能混合器中清水流量和干粉的配比，从而保证了水泥浆密度。另外在所述丝杠的一端设置手动摇柄7，在所述螺纹轴6和丝杠5连接处设有通孔，该通孔贯穿所述螺纹轴6和丝杠5，在所述通孔中设有销轴10。以此可实现阀杆9的手动控制。销轴10也可以保证在电动控制时螺纹轴6与丝杆5连接的稳固。当电动直线执行器3发生故障或在紧急情况下，直接拔出所述销轴10，就可用手动摇柄7控制阀杆9的位置，实现手动控制和电动控制两种方式间快速切换，可有效避免因转换不及时而造成的损失。在手动控制时工作原理是摇臂8以直线执行器3的推杆11与摇臂8连接铰链作为支点形成杠杆机构，当拔出销轴10后，通过手动摇柄7带动丝杠5旋转，螺纹轴6沿丝杠 5运动，此时螺纹轴6作为作用力点，摇臂8与阀杆9连接铰链作为反作用力点，当顺时针或反时针摇动手动摇柄7时可以实现对阀杆9的推拉控制。如图6所示，本实用新型还提供了一种采用以上所述清水控制装置的高能混合器，具体方案是将本实用新型所述的清水控制装置的安装座固定于所述高能混合器的清水管13的管头法兰上与清水阀门一起组成清水控制系统。清水从清水管13入口 I经过清水阀门控制进入高能混合器腔体，与由干粉管14入口 II送入的水泥混合，由于采用本实用新型所述的清水控制装置，能对清水流量通过电脑软件实现较精确的控制，包括对机械阀门开度的非线性补偿，使得高能混合器的混浆效果比现有技术更优，即水泥浆密度能更好的满足使用要求。
权利要求1.一种高能混合器清水控制装置，包括安装座、直线执行器、铰链轴、摇臂、丝杠、螺纹轴及阀杆，其特征在于所述安装座的上部与高能混合器的清水管端部固定连接，所述安装座的下端部和中部均设有轴孔，所述铰链轴插装在所述安装座的中部轴孔中，所述直线执行器配有固定座，所述固定座的两侧设有轴，所述轴插装在安装座的下端部轴孔中；所述摇臂的中部和两端均设有轴孔，所述摇臂的上端与所述阀杆采用铰链连接，所述摇臂的下端与所述直线执行器的推杆采用铰链连接，所述螺纹轴的两端插装于所述摇臂的中部孔中，所述螺纹轴的中部设有丝孔并与所述丝杠配套连接，所述丝杠的一端固定在所述铰链轴上。
2.根据权利要求1所述的高能混合器的清水控制装置，其特征在于所述直线执行器是电动直线执行器。
3.根据权利要求1至2任一项所述的高能混合器的清水控制装置，其特征在于在所述丝杠的另一端还设有手动摇柄，在所述螺纹轴和丝杠连接处设有通孔，在所述通孔中设有销轴。
4.一种高能混合器，其特征在于包括如权利要求1-3任一项所述的清水控制装置。
专利摘要本实用新型涉及油气田用固井设备及混浆设备，提供了一种高能混合器清水控制装置以及高能混合器。它包括安装座、直线执行器、铰链轴、摇臂、丝杠、手动摇柄、螺纹轴及阀杆，其特点是所述安装座与直线执行器的固定座采用铰链连接，所述铰链轴插装在所述安装座的中部轴孔中，所述丝杠的一端固定在所述铰链轴上，在丝杠的中部套接有所述螺纹轴，所述螺纹轴插装于所述摇臂的中部孔中，所述摇臂的上端与所述阀杆采用铰链连接，摇臂的下端与所述直线执行器的推杆采用铰链连接，在螺纹轴和丝杠连接处设有通孔，通孔中设有销轴。本实用新型可方便的实现阀杆进给量的自动精确控制，使得高能混合器的混浆效果比现有技术更优，并可自动手控两用。
文档编号B28C5/00GK202011066SQ20112010968
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者李世奇, 王 锋 申请人:烟台杰瑞石油装备技术有限公司