专利名称：一种可调角度气动旋转执行器的制作方法
技术领域：
一种可调角度气动旋转执行器技术领域[0001]本实用新型涉及一种可调角度气动旋转执行器，尤其涉及一种将地面指令下传 给旋转导向钻井工具中控制指令下传装置中阀门开关的可调角度气动旋转执行器。
背景技术：
[0002]在石油钻井作业中，为了控制旋转导向钻井工具，需要不时的在地面下传指令 给旋转导向钻井工具，以修正其钻进方向。而地面指令的下传是通过控制地面指令下传 装置中阀门的开启和关闭的时间，并分流一定的泥浆流量来实现的。为了确保旋转导向 工具能在不同井深中正常工作和接收地面下传指令，就需要通过控制阀门开启角度的大 小，来控制阀门分流泥浆的流量，从而确保旋转导向工具中涡轮发电机正常工作，并能 接收地面下传指令。[0003]在石油钻井作业中，尤其是在海上石油钻井作业中，由于该项工作的枯燥性， 极易导致操作者疲劳，而产生误操作。目前的阀门控制采用人工控制，经常由于操作者 误操作出现错误，从而影响对旋转导向钻井工具的控制，产生钻井错误，带来不可估量 的经济损失。实用新型内容[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种控制精度高且自动化的可调角度气动 旋转执行器。[0005]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可调角度气动旋转执行器，包括[0006]气缸，所述气缸内设置有活塞；[0007]齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括相互啮合的齿轮与齿条，所述齿条连接 所述活塞，所述齿轮轴心连接执行器；[0008]角度调节器，所述角度调节器与所述活塞连接设置，限制所述活塞移动位置。[0009]进一步，所述角度调节器包括[0010]储液箱，所述储液箱内储存有液体；[0011]泵，所述泵一端连通所述储液箱，另一端连通液压缸；[0012]电机，所述电机连接所述泵，并在控制系统控制下动作；[0013]液压缸，所述液压缸内设置有液压活塞，所述液压活塞固定连接所述活塞。[0014]进一步，所述活塞与齿条数量均为2个，所述活塞对称设置在所述气缸内，所 述齿条相对所述齿轮对称设置。[0015]进一步，所述齿轮与所述执行器之间为键连接。[0016]本实用新型具有如下优点[0017]1、本实用新型采用气缸作为动力源，齿轮传动结构作为执行机构，可精确控制 执行器动作，本实用新型采用角度调节器控制齿轮传动结构动作，位置可靠，完全实现 自动化操作，在避免人工误操作的同时大大提高工作效率。[0018]2、本实用新型中角度调节器采用液压缸来控制，控制的可靠性高，自动化程 度高，且液压缸可实现一定缓冲，减少对齿轮传动结构的损害，延长本实用新型使用寿 命。[0019]3、本实用新型中活塞与齿条数量均为2个，且都是对称设置，可同时减少气缸 与齿轮的磨损，避免长期单向操作过程中产生偏置，从而大大提高控制精度。
[0020]
以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明[0021]图1示出了本实用新型一种可调角度气动旋转执行器手动控制结构示意图；[0022]图2示出了本实用新型一种可调角度气动旋转执行器液动控制结构示意图。
具体实施方式
[0023]如图1所示，本实用新型包括气缸1、齿轮传动结构2及角度调节器3。其中气 缸1为动力源，齿轮传动结构2为执行机构，角度调节器3为控制装置。[0024]气缸1内设置有活塞11，活塞11将气缸1分为两个封闭的腔室。通过对两个腔 室进行进气、出气控制，可推动该活塞U移动，从而为本实用新型的动作提供动力。[0025]齿轮传动结构2包括相互啮合的齿轮21与齿条22，齿条22连接活塞11，齿轮 21轴心连接执行器4。活塞11移动时推动齿条22移动，由于齿条22与齿轮21啮合，可 带动齿轮21进行旋转，齿轮21再将该旋转运动传递给执行器4，进行开启、关闭动作。[0026]角度调节器3与活塞11连接设置，限制活塞11移动位置。角度调节器3可设 置为手动形式，设置多个档位，角度调节器3通过连接活塞11起到限制活塞11移动的限 位块的作用。[0027]本实用新型采用气缸1作为动力源，齿轮传动结构2作为执行机构，可精确控制 执行器4动作，本实用新型采用角度调节器3控制齿轮传动结构2动作，位置可靠，完全 实现自动化操作，在避免人工误操作的同时大大提高工作效率。[0028]如图2所示，本实用新型中，角度调节器3包括储液箱31、泵32、电机33及液 压缸34。储液箱31提供液体，泵32用于抽送液体，电机33为动力装置，液压缸34为 执行部件。[0029]储液箱31内储存有液体，可根据实际需要填充或更换。液体可采用水或油，可 采用就近取材的方式获得。[0030]泵32 —端连通储液箱31，另一端连通液压缸；34。通过泵32可将储液箱31内 液体泵送到液压缸34内，为液压缸34动作提供动力。还可将液压缸34内液体回送到储 液箱31内，进行循环利用。[0031]电机33连接泵，并在控制系统35控制下动作。电机33动作由控制系统35控 制，根据实际需要控制电机33转向与转速。电机33与泵32通过联轴器相连，为泵32 提供动力，带动泵32旋转。[0032]液压缸34内设置有液压活塞36，该液压活塞36 —侧为泵送来的液体，另一端连 接活塞11。泵送来的液体可为液压活塞36提供动力，顶住活塞11，避免活塞11在该位 置进行移动，起到限位作用。[0033]本实用新型中角度调节器3采用液压缸34来控制，控制的可靠性高，自动化程 度高，且液压缸34可实现一定缓冲，减少对齿轮传动结构2的损害，延长本实用新型使 用寿命。[0034]本实用新型中，活塞11与齿条22数量均为2个，活塞11对称设置在气缸1内， 齿条22相对齿轮21对称设置。其中，两个活塞11只需其中一个连接角度调节器3即可。[0035]本实用新型中活塞11与齿条22数量均为2个，且都是对称设置，可同时减少气 缸1与齿轮21的磨损，避免长期单向操作过程中产生偏置，从而大大提高控制精度。[0036]本实用新型中，齿轮21与执行器4之间为键连接。该连接方式简单、可靠且精度尚。[0037]在本实用新型中，活塞11行程与齿轮21齿条22啮合情况需进行计算，以获得 活塞11行程与执行器4旋转角度之间换算关系，确定角度调节器3调节位置，以达到精 确控制的目的。[0038]在实际使用中，本实用新型控制地面指令下传装置中阀门的开启和关闭，从而 将地面指令下传给旋转导向钻井工具，从而控制旋转导向钻井工具的导向力和导向方 向，以实现按照所设计的井眼轨迹进行定向钻井的功能。[0039]综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型 的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改 进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种可调角度气动旋转执行器，其特征在于，包括 气缸，所述气缸内设置有活塞；齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括相互啮合的齿轮与齿条，所述齿条连接所述 活塞，所述齿轮轴心连接执行器；角度调节器，所述角度调节器与所述活塞连接设置，限制所述活塞移动位置。
2.如权利要求1所述的可调角度气动旋转执行器，其特征在于所述角度调节器包括储液箱，所述储液箱内储存有液体；泵，所述泵一端连通所述储液箱，另一端连通液压缸；电机，所述电机连接所述泵，并在控制系统控制下动作；液压缸，所述液压缸内设置有液压活塞，所述液压活塞固定连接所述活塞。
3.如权利要求2所述的可调角度气动旋转执行器，其特征在于所述活塞与齿条数 量均为2个，所述活塞对称设置在所述气缸内，所述齿条相对所述齿轮对称设置。
4.如权利要求3所述的可调角度气动旋转执行器，其特征在于所述齿轮与所述执 行器之间为键连接。
专利摘要本实用新型提供了一种可调角度气动旋转执行器，包括气缸，所述气缸内设置有活塞；齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括相互啮合的齿轮与齿条，所述齿条连接所述活塞，所述齿轮轴心连接执行器；角度调节器，所述角度调节器与所述活塞连接设置，限制所述活塞移动位置。本实用新型采用气缸作为动力源，齿轮传动结构作为执行机构，可精确控制执行器动作，本实用新型采用角度调节器控制齿轮传动结构动作，位置可靠，完全实现自动化操作，在避免人工误操作的同时大大提高工作效率。
文档编号E21B44/02GK201802383SQ20102056727
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者兰洪波, 冉志远, 菅志军 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司