防喷器执行器及防喷器的制作方法

本发明涉及了石油钻采设备技术领域，具体而言，涉及一种防喷器执行器及防喷器。

背景技术：

随着油气勘探开发过程中深井、超深井及复杂井的增多，对顶驱的需求也越来越迫切，同时也得到了市场的认同。顶驱装置是将动力从井架的顶部直接驱动钻具进行旋转钻进，并能完成循环泥浆、接立根、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作的钻井装置。内防喷器(internal blowout preventer，简称IBOP)是一种井口快速防喷工具，安装在顶驱的下部，是在钻井中发生井涌(溢流)时，用以控制井涌和井喷。顶驱防喷器控制装置是实现IBOP自动控制的关键部件，它的主要作用是通过远程操作控制液压元器件驱动IBOP执行器对防喷器装置进行开启或关闭。

当前用IBOP执行器驱动装置主要存在的问题是：在顶驱主轴旋转时不能对IBOP进行开启或关闭操作；执行部件容易磨损，从而出现开启或关闭不严的情况，影响防喷器的正常工作。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种防喷器执行器及防喷器，衬套与防喷器本体固定，运动组件与衬套转动连接，防喷器本体在转动过程中，运动组件处于相对静止状态，运动组件能够带动第二执行件沿衬套滑动，并且将第二执行件的直线运动转换为第一执行件的转动，从而使第一执行件能够在顶驱主轴旋转时对防喷器进行开启或关闭操作，使上述问题得到改善。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供了一种防喷器执行器，应用于防喷器，包括固定组件、执行组件及运动组件。固定组件包括用于与防喷器固定的衬套；执行组件包括相互配合的第一执行件和第二执行件，第一执行件可转动的连接于衬套且用于控制防喷器的开启或关闭，第二执行件与衬套可滑动的连接且第二执行件沿衬套滑动时能够带动第一执行件转动；运动组件包括固定部、运动部及连接部，固定部可转动的套设于衬套，运动部可转动的套设于第二执行件，连接部用于带动运动部远离或靠近固定部且使第二执行件沿衬套滑动。

在本发明可选的实施例中，固定部包括上固定件和下固定件，上固定件与下固定件固定，上固定件与衬套固定且通过上轴承可转动的连接，运动部与第二执行件固定且通过下轴承可转动的连接，运动部可活动的设置于上固定件与下固定件之间，连接部为伸缩缸，固定部与运动部中的任意一个与伸缩缸固定。

在本发明可选的实施例中，连接部包括至少两个液压油缸，液压油缸围绕衬套旋转对称，液压油缸包括活塞杆与缸筒，活塞杆与上固定件和/或下固定件固定连接，缸筒与运动部可滑动的连接且能够带动运动部远离或靠近上固定件。

在本发明可选的实施例中，液压油缸的数量为四个，四个液压油缸分别为两个开启油缸和两个关闭油缸，开启油缸位于上固定件与运动部之间，关闭油缸位于下固定件与运动部之间，开启油缸的活塞杆与上固定件固定连接，开启油缸的缸筒与运动部可滑动的连接，关闭油缸的活塞杆与下固定件固定连接，关闭油缸的缸筒与运动部可滑动的连接。

在本发明可选的实施例中，上固定件开设有贯穿开启油缸的活塞杆且与开启油缸的缸筒连通的第一油道，下固定件开设有贯穿关闭油缸的活塞杆且与关闭油缸的缸筒连通的第二油道。

在本发明可选的实施例中，运动部为方形结构，运动部包括四个连接座，四个连接座分别位于运动部的四角，四个连接座包括呈对角分布的第一连接座和第二连接座，第一连接座开设有开口朝向上固定件的第一滑动腔，第二连接座开设有开口朝向下固定件的第二滑动腔，开启油缸的缸筒位于第一滑动腔内，关闭油缸的缸筒位于第二滑动腔内，第一滑动腔和第二滑动腔内均设置有缓冲凸台，缓冲凸台位于开启油缸的缸筒的底壁和/或关闭油缸的缸筒的底壁与运动部之间。

在本发明可选的实施例中，防喷器执行器还包括行程调节件，行程调节件包括与固定部螺纹连接的行程调节杆，行程调节杆贯穿固定部且能够抵接于运动部。

在本发明可选的实施例中，第一执行件包括齿轮，第二执行件包括齿条座和固定于齿条座的齿条，齿条与齿轮啮合，齿条座与衬套可滑动的连接且齿条座沿衬套滑动时能够带动齿轮转动，齿轮包括啮合齿和圆弧凸台，啮合齿与圆弧凸台沿齿轮的周向延伸，齿条座设置有与圆弧凸台对应的凹槽，凹槽沿第二执行件运动的方向延伸。

本发明还提供了一种防喷器，包括防喷器本体、胀套组件和上述的防喷器执行器，防喷器执行器与防喷器本体通过胀套组件固定连接。

在本发明可选的实施例中，胀套组件包括对应设置的两个膨胀套，膨胀套的横截面为锥形结构，两个膨胀套的锥面相贴合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

基于上述实施例，应用该防喷器执行器的防喷器在转动过程中，运动组件相对防喷器本体处于静止状态，运动组件能够带动第二执行件沿衬套滑动，并且将第二执行件的直线运动转换为第一执行件的转动，从而使第一执行件能够在顶驱主轴旋转时对防喷器进行开启或关闭操作，满足使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例的防喷器执行器的第一种结构示意图；

图2为本发明第一实施例的防喷器执行器的第二种结构示意图；

图3为图2的Ⅲ-Ⅲ方向的剖视图；

图4为图1的执行组件的结构示意图；

图5为图4的齿轮的结构示意图；

图6为图4的齿条座的结构示意图；

图7为图2的Ⅶ-Ⅶ方向的剖视图；

图8为图2的Ⅷ-Ⅷ方向的剖视图；

图9为本发明第二实施例的防喷器的结构示意图；

图10为图9的A处放大示意图。

图标：100-防喷器执行器；11-固定组件；111-衬套；12-执行组件；121-齿轮；1211-圆弧凸台；122-齿条座；1221-凹槽；123-齿条；13-运动组件；130-固定部；1301-上固定件；1302-下固定件；1303-第一油道；1304-第二油道；1305-保护壳；131-运动部；1311-第一连接座；1312-第一滑动腔；1313-第二连接座；1314-第二滑动腔；132-连接部；1321-开启油缸；1322-关闭油缸；1323-活塞杆；1324-缸筒；133-缓冲凸台；14-行程调节杆；15-反扭座；200-防喷器；210-防喷器本体；220-胀套组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种防喷器执行器100，应用于防喷器，包括固定组件11、执行组件12和运动组件13。

如图2所示，固定组件11套设于防喷器本体外。固定组件11包括用于与防喷器固定的衬套111，如图3所示，衬套111套设于防喷器的本体外，与防喷器本体固定，并且跟随防喷器转动。

执行组件12包括相互配合的第一执行件和第二执行件，第一执行件可转动的连接于衬套111且用于控制防喷器的开启或关闭，第二执行件与衬套111可滑动的连接且第二执行件沿衬套111滑动时能够带动第一执行件转动。第一执行件的作用是控制防喷器的开启或关闭，而第二执行件的作用是将沿衬套111滑动的直线运动转换为第一执行件的转动(圆周运动)。第一执行件与第二执行件的配合可以有多种形式，例如：第一执行件与第二执行件可以为涡轮涡杆结构，或者第一执行件与第二执行件为齿轮齿条结构，第一执行件与第二执行件还可以为曲柄滑块机构，总之，第一执行件与第二执行件的配合为能够使直线运动转换为第一执行件的转动的机构即可，使用者可以根据实际情况选取不同的配合形式。

作为本实施例的可选方案，如图4所示，第一执行件与第二执行件的配合形式为齿轮齿条结构，第一执行件包括齿轮121，第二执行件包括齿条座122和固定于齿条座122的齿条123，齿条123与齿轮121啮合，齿条座122与衬套111可滑动的连接且齿条座122沿衬套111滑动时能够带动齿轮121转动。

进一步地，在执行器工作过程中，齿轮齿条啮合存在轴向窜动，为了防止齿轮121轴向窜动，齿轮121包括啮合齿和圆弧凸台1211(如图5所示)，啮合齿与圆弧凸台1211沿齿轮121的周向延伸，齿条座122设置有与圆弧凸台1211对应的凹槽1221(如图6所示)，凹槽1221沿齿条座122直线运动的方向延伸。圆弧凸台1211占据部分齿轮121的周向轮廓，即齿轮121的周向包括啮合齿和圆弧凸台1211，当执行器工作时，圆弧凸台1211与凹槽1221配合，凹槽1221限制齿轮121的轴向窜动，提高了执行器工作的安全性。

运动组件13包括固定部130、运动部131及连接部132，固定部130可转动的套设于衬套111，运动部131可转动的套设于齿条座122，连接部132用于带动运动部131远离或靠近固定部130且使齿条座122沿衬套111滑动。连接部132的结构可以为多种形式，既可以为伸缩缸，也可以为齿轮齿条结构，还可以为其他直线运动的组件，只要能够带动运动部131远离或靠近固定部130即可。

在本实施例中，如图7所示，固定部130包括上固定件1301和下固定件1302，上固定件1301与下固定件1302固定连接，上固定件1301与衬套111固定且通过上轴承可转动的连接，运动部131与齿条座122固定且通过下轴承可转动的连接，运动部131可活动的设置于上固定件1301与下固定件1302之间。需要指出的是，上固定件1301与下固定件1302通过保护壳1305固定连接，保护壳1305围绕于上固定件1301与下固定件1302之间，保护壳1305的作用是：连接上固定件1301与下固定件1302，同时保护内部的连接部132与运动部131，放置外部灰尘、泥浆等污染物进入防喷器执行器100内部，避免零部件受损。连接部132为伸缩缸，固定部130与运动部131中的任意一个与伸缩缸固定。也就是说，伸缩缸既可以与固定部130固定，也可以与运动部131固定。

进一步地，为了保证运动部131的运动平稳性，连接部132包括至少两个液压油缸，液压油缸包括活塞杆1323与缸筒1324，活塞杆1323与上固定件1301和/或下固定件1302固定连接，缸筒1324与运动部131固定且能够带动运动部131远离或靠近上固定件1301。也就是说，活塞杆1323既可以与上固定件1301固定连接，也可以与下固定件1302固定连接，还可以与上固定件1301和下固定件1302固定连接，缸筒1324与运动部131可滑动的连接且能够带动运动部131远离或靠近上固定件1301。需要指出的是，缸筒1324与运动部131的连接分为多种，缸筒1324既可以与运动部131固定，也可以与运动部131可滑动的连接。液压油缸可以为双向油缸，也可以为单作用油缸。当液压油缸为双向油缸时，液压油缸的数量可以为两个(也可以为四个)，两个液压油缸的位置可以为多种形式，两个液压油缸可以与上固定件1301固定连接，也可以与下固定件1302固定连接，或者一个液压油缸与上固定件1301固定连接，另外一个液压油缸与下固定件1302固定连接。当液压油缸为单作用油缸时，液压油缸的数量必须为偶数，并且液压油缸的位置也是相对固定的，即至少两个液压油缸分别位于上固定件1301与运动部131之间、下固定件1302与运动部131之间。

作为本实施例的可选方案，液压油缸的数量为四个，四个液压油缸为单作用油缸，即四个液压油缸分别为两个开启油缸1321和两个关闭油缸1322，如图7所示，开启油缸1321位于上固定件1301与运动部131之间，如图8所示，关闭油缸1322位于下固定件1302与运动部131之间。开启油缸1321的活塞杆1323与上固定件1301固定连接，开启油缸1321的缸筒1324与运动部131可滑动的连接；关闭油缸1322的活塞杆1323与下固定件1302固定连接，关闭油缸1322的缸筒1324与运动部131可滑动的连接。

进一步地，上固定件1301开设有贯穿开启油缸1321的活塞杆1323且与开启油缸1321的缸筒1324连通的第一油道1303(如图7所示)，下固定件1302开设有贯穿关闭油缸1322的活塞杆1323且与关闭油缸1322的缸筒1324连通的第二油道1304(如图8所示)。第一油道1303与第二油道1304均环绕衬套111设置，第一油道1303与第二油道1304的作用是为液压油缸提供液压油进入的通道。

进一步地，运动部131为方形结构，运动部131包括四个连接座，四个连接座分别位于运动部131的四角，四个连接座包括呈对角分布的第一连接座1311(如图7所示)和第二连接座1313(如图8所示)，第一连接座1311开设有开口朝向上固定件1301的第一滑动腔1312，第二连接座1313开设有开口朝向下固定件1302的第二滑动腔1314，开启油缸1321的缸筒1324可滑动的设置于第一滑动腔1312内，关闭油缸1322的缸筒1324可滑动的设置于第二滑动腔1314内。由于缸筒1324在液压油的作用下与运动部131可滑动的连接，当缸筒1324在第一滑动腔1312或第二滑动腔1314内滑动至缸筒1324的底壁与运动部131接触时，缸筒1324的底壁对运动部131产生冲击力。为了缓冲缸筒1324底壁与运动部131的冲击力，防喷器执行器100还包括缓冲凸台133，缓冲凸台133的数量为四个，缓冲凸台133分别位于第一滑动腔1312和第二滑动腔1314内，缓冲凸台133位于缸筒1324的底壁与运动部131之间。缓冲凸台133连接方式可以为多种形式，缓冲凸台133可以与缸筒1324固定连接，也可以与缸筒1324一体成型。

由于运动部131可活动的设置于上固定件1301与下固定件1302之间，为了调节运动部131的运动行程，如图8所示，在本实施例中，防喷器执行器100还包括行程调节件，行程调节件包括与固定部130螺纹连接的行程调节杆14，行程调节杆14贯穿固定部130且能够抵接于运动部131，行程调节杆14位于上固定件1301和下固定件1302。

进一步地，为了减少执行器在顶驱正常使用过程中的振动以及防止执行器非旋转部件随防喷器旋转，如图1所示，在下固定件1302上设置有反扭座15，反扭座15与顶驱本体固定，即顶驱主轴旋转过程中，执行器的非旋转部件处于相对静止状态。

本发明实施例的工作原理为：

衬套111与防喷器本体固定连接且跟随防喷器本体转动，运动组件13与衬套111可滑动的连接，运动组件13在衬套111转动时，相对于衬套111静止，液压油缸带动运动部131沿衬套111滑动，运动部131带动齿条座122直线运动，齿条座122将直线运动转换为齿轮121转动，从而开启或关闭防喷器。

需要指出的是，在整个工作过程中，液压系统的密封为静密封，液压油能够进入油缸内，为液压油缸提供动力，从而完成防喷器的开启或关闭。

本发明实施例的有益效果为：

本实施例提供了一种防喷器执行器100，包括可滑动的连接的衬套111和液压油缸，衬套111与防喷器本体固定连接，液压油缸相对于衬套111静止，当应用该防喷器执行器100的防喷器工作时，液压油缸能够带动执行组件12完成防喷器的开启或关闭。

第二实施例

本实施例提供一种防喷器200，包括防喷器本体210、胀套组件220和第一实施例提供的防喷器执行器100，防喷器执行器100与防喷器本体210通过胀套组件220固定连接。

在本实施例中，为了能够使得防喷器执行器100与防喷器本体210连接稳定，在防喷器本体210与防喷器执行器100之间设置有胀套组件220，胀套组件220套设于防喷器本体210外并与防喷器执行器100连接。

进一步地，胀套组件220包括对应设置的两个膨胀套，膨胀套的横截面为锥形结构，两个膨胀套的锥面贴合，膨胀套为橡胶膨胀套，具有弹性。两个膨胀套分别与防喷器本体210和衬套111连接，此连接方式不需要在防喷器本体210上进行开槽、开孔等接口处理，对防喷器本体210无损害。由于防喷器200在正常工作时要承受高压以及很高的轴向载荷，因此，对防喷器本体210采用无损伤连接具有很重要的意义。

本发明实施例的有益效果为：

本实施例提供的一种防喷器200，防喷器本体210与防喷器执行器100采用无损伤连接，对防喷器本体210无损害，并且防喷器本体210与防喷器执行器100连接稳定，能够吸收轴向载荷。

综上所述，本发明实施例提供了一种防喷器执行器100及防喷器200，应用该防喷器执行器100的防喷器200在转动过程中，运动组件13相对防喷器本体210处于静止状态，运动组件13能够带动第二执行件沿衬套111滑动，并且将第二执行件的直线运动转换为第一执行件的转动，从而使第一执行件能够在顶驱主轴旋转时对防喷器200进行开启或关闭操作，满足使用需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。