本实用新型专利属于石油机械技术领域，尤其是一种通过操作触摸屏按键而进行井口自动投球的一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统。
背景技术：
投球压裂技术是水平井分段压裂常见的压裂技术，投球压裂技术依靠在井口投压裂球来完成压裂，因此井口投球器在水平井分段压裂中起到了很大的作用。但是，目前我国投球器还存在很多不足的地方，具体体现在以下这几个方面：投球装置的结构过于复杂、体积比较大、操作费时费力；装球时需要一个一个装入，不能进行连续投球，使得压裂施工的工作效率很低；投球器可靠性差，对于是否投球成功未有对应检测装置。
技术实现要素：
本实用新型旨在克服现有技术和装备存在的上述缺陷，本实用新型提出一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统，可以代替现阶段的专利所属的同类产品，其采用的技术方案如下：
一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统，主要由红外传感器、触摸屏、集线箱、支架、底座、步进电机、下接头、上接头、压裂球、法兰盖、限位销轴、大齿轮、限位轨道、曲柄、销轴、转板、泄压口、转动轴、小齿轮、集线箱盖、挡板、驱动模块、电源模块、插座、电路板组成，其触摸屏上有当前投球显示框、目前状态显示框、投球功能键、电机复位功能键和清零功能键。其中上接头上端法兰结构和法兰盖通过双头螺栓和六角螺母进行连接和固定，上接头内部是空心管道，按照尺寸由小到大依次装有多个压裂球。上接头下端与底座上边缘通过紧固螺钉进行固定，投球机构主要安装在底座内部，实现自动单个投球的功能。底座下端与下接头上端通过焊接固定在一起，下接头下端的法兰结构与支架通过双头螺栓和六角螺母进行连接和固定，固定整个压裂投球器。步进电机通过紧固螺钉固定在底座底板的小圆弧端，步进电机的转动轴穿过底座底板进入底座内部，通过键联接与小齿轮进行同轴配合。大齿轮与小齿轮进行齿轮配合，大齿轮边缘均匀分布六个弧形限位轨道，限位销轴在限位轨道内运动，限制大齿轮的转动轨迹，限位销轴固定在底座底板上。大齿轮边缘均匀分布五个大齿轮销轴，曲柄一端圆柱孔与大齿轮销轴同心配合，另一端与固定在转板上的销轴同心配合，转板另一端的圆柱孔与固定在底座底板上的销轴同心配合。转板由五分之一圆柱体分割而成，中心具有凹球面，方便定位压裂球，五块转板同时绕着大齿轮销轴转动，可以形成不同大小的孔径，从而投放不同尺寸的压裂球。这样便可以通过控制步进电机转动，带动与电机转动轴进行键联接的小齿轮转动，进而带动与小齿轮进行齿轮配合的大齿轮转动，大齿轮转动通过曲柄带动转板绕着大齿轮销轴转动，五块转板形成的中心孔径逐渐从小变大，从而实现按照尺寸由小到大依次投放压裂球。在大齿轮内部开有泄压孔，用来保证上接头和下接头内部空间压力平衡，防止投球机构工作受到压差的影响。红外传感器固定到底座内壁上，用于检测是否投球成功，红外传感器另一端与集线箱中电路板连接。集线箱盖通过销轴连接与集线箱连接，集线箱内部安装有挡板、驱动模块、电源模块、插座和电路板，挡板固定在集线箱内部，用于对内部模块进行定位，驱动模块用于对步进电机转动进行驱动，电源模块用于对步进电机和电路板提供对应的电源电压，插座用于对集线箱内部模块进行供电，电路板上有单片机，通过对单片机系统编程，实现对步进电机运动的控制，同时通过单片机采集红外传感器的各项数值。触摸屏上有当前投球显示框、目前状态显示框、投球功能键、电机复位功能键和清零功能键，当前投球显示框可以显示当前投球个数，目前状态显示框可以显示目前投球状况，包括投球中、复位中、投球成功、投球失败四个状态，投球功能键点击可以投放压裂球，电机复位功能键点击可以对步进电机进行初始化复位，清零功能键点击可以对当前投球显示框信息进行清零。
本实用新型是在高压环境下工作，通过控制步进电机转动，按照尺寸由小到大的顺序依次投放多个压裂球，完成水平井分段压裂工作。
装球时，首先点击触摸屏上的电机复位功能键，对步进电机进行初始化复位，同时点击触摸屏上的清零功能键，对当前投球显示框信息进行清零。然后打开与上接头上端连接的法兰盖，按照尺寸从小到大的规律依次装入所有的压裂球，装球完毕后用法兰盖进行封盖。
投球时，点击触摸屏上的投球功能键，步进电机开始转动，带动与电机转动轴进行键联接的小齿轮转动，进而带动与小齿轮进行齿轮配合的大齿轮转动，大齿轮转动通过曲柄带动转板绕着大齿轮销轴转动，五块转板形成的中心孔径逐渐从无到有、从小变大，当五块转板形成的中心孔径与最小的压裂球尺寸相同时，步进电机停止工作，此时尺寸最小的压裂球依靠重力投放下去，当底座上的红外传感器检测到有压裂球经过时，目前状态显示框显示投球成功，同时当前投球显示框显示当前投球个数加1，当底座上的红外传感器未检测到有压裂球经过时，目前状态显示框显示投球失败，同时当前投球显示框显示当前投球个数不变，此时需要检查投球系统故障。之后继续点击触摸屏上的投球功能键，步进电机继续工作，五块转板形成的中心孔径继续变大，当五块转板形成的中心孔径与次小的压裂球尺寸相同时，步进电机停止工作，此时尺寸次小的压裂球依靠重力落到压裂井口中，完成尺寸次小的压裂球的投球工作。采用相同的方法，按照尺寸从小到大的规律依次投入所有的压裂球，完成压裂工作。
本实用新型具有如下优点：本实用新型通过触摸屏进行控制，操作方便快捷；只需进行一次装球，就可以通过控制步进电机进行多次投球，投球效率高；加入投球是否成功检测装置，提高系统的稳定性和可靠性。
附图说明
图1：一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统整体结构图。
图2：一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统内部结构图。
图3：一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统集线箱结构图。
图4：一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统触摸屏图。
符号说明
1、红外传感器；2、触摸屏；3、集线箱；4、支架；5、底座；6、步进电机；7、下接头；8、上接头；9、压裂球；10、法兰盖；11、限位销轴； 12、大齿轮；13、限位轨道；14、曲柄；15、销轴；16、转板；17、泄压口；18、转动轴；19、小齿轮；20、集线箱盖；21、挡板；22、驱动模块； 23、电源模块；24、插座；25、电路板；2.1、当前投球显示框；2.2、目前状态显示框；2.3、投球功能键；2.4、电机复位功能键；2.5、清零功能键。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明：
如图1-图4所示，本实用新型设计的一种基于触摸屏控制的井口自动投球系统，主要由红外传感器1、触摸屏2、集线箱3、支架4、底座5、步进电机6、下接头7、上接头8、压裂球9、法兰盖10、限位销轴11、大齿轮12、限位轨道13、曲柄14、销轴15、转板16、泄压口17、转动轴18、小齿轮19、集线箱盖20、挡板21、驱动模块22、电源模块23、插座24、电路板25组成，其触摸屏2上有当前投球显示框2.1、目前状态显示框2.2、投球功能键2.3、电机复位功能键2.4和清零功能键2.5。其中上接头8上端法兰结构和法兰盖10通过双头螺栓和六角螺母进行连接和固定，上接头8 内部是空心管道，按照尺寸由小到大依次装有多个压裂球9。上接头8下端与底座5上边缘通过紧固螺钉进行固定，投球机构主要安装在底座5内部，实现自动单个投球的功能。底座5下端与下接头7上端通过焊接固定在一起，下接头7下端的法兰结构与支架4通过双头螺栓和六角螺母进行连接和固定，固定整个压裂投球器。步进电机6通过紧固螺钉固定在底座5底板的小圆弧端，步进电机6的转动轴18穿过底座5底板进入底座5内部，通过键联接与小齿轮19进行同轴配合。大齿轮12与小齿轮19进行齿轮配合，大齿轮12边缘均匀分布六个弧形限位轨道13，限位销轴11在限位轨道13内运动，限制大齿轮12的转动轨迹，限位销轴11固定在底座5底板上。大齿轮12边缘均匀分布五个大齿轮销轴15，曲柄14一端圆柱孔与大齿轮销轴15同心配合，另一端与固定在转板16上的销轴15同心配合，转板16另一端的圆柱孔与固定在底座5底板上的销轴15同心配合。转板16 由五分之一圆柱体分割而成，中心具有凹球面，方便定位压裂球9，五块转板同时绕着大齿轮销轴15转动，可以形成不同大小的孔径，从而投放不同尺寸的压裂球9。这样便可以通过控制步进电机6转动，带动与电机转动轴 18进行键联接的小齿轮19转动，进而带动与小齿轮19进行齿轮配合的大齿轮12转动，大齿轮12转动通过曲柄14带动转板16绕着大齿轮销轴15 转动，五块转板16形成的中心孔径逐渐从小变大，从而实现按照尺寸由小到大依次投放压裂球9。在大齿轮12内部开有泄压孔17，用来保证上接头 8和下接头7内部空间压力平衡，防止投球机构工作受到压差的影响。红外传感器1固定到底座5内壁上，用于检测是否投球成功，红外传感器1另一端与集线箱3中电路板25连接。集线箱盖20通过销轴连接与集线箱3 连接，集线箱3内部安装有挡板21、驱动模块22、电源模块23、插座24 和电路板25，挡板21固定在集线箱3内部，用于对内部模块进行定位，驱动模块22用于对步进电机6转动进行驱动，电源模块23用于对步进电机6 和电路板25提供对应的电源电压，插座24用于对集线箱3内部模块进行供电，电路板25上有单片机，通过对单片机系统编程，实现对步进电机6 运动的控制，同时通过单片机采集红外传感器1的各项数值。触摸屏2上有当前投球显示框2.1、目前状态显示框2.2、投球功能键2.3、电机复位功能键2.4和清零功能键2.5，当前投球显示框2.1可以显示当前投球个数，目前状态显示框2.2可以显示目前投球状况，包括投球中、复位中、投球成功、投球失败四个状态，投球功能键2.3点击可以投放压裂球，电机复位功能键2.4点击可以对步进电机6进行初始化复位，清零功能键2.5点击可以对当前投球显示框2.1信息进行清零。
本实用新型是在高压环境下工作，通过控制步进电机6转动，按照尺寸由小到大的顺序依次投放多个压裂球9，完成水平井分段压裂工作。
装球时，首先点击触摸屏2上的电机复位功能键2.4，对步进电机6进行初始化复位，同时点击触摸屏2上的清零功能键2.5，对当前投球显示框信息进行清零。然后打开与上接头8上端连接的法兰盖10，按照尺寸从小到大的规律依次装入所有的压裂球9，装球完毕后用法兰盖10进行封盖。
投球时，点击触摸屏2上的投球功能键2.3，步进电机6开始转动，带动与电机转动轴18进行键联接的小齿轮19转动，进而带动与小齿轮19进行齿轮配合的大齿轮12转动，大齿轮12转动通过曲柄14带动转板16绕着大齿轮销轴15转动，五块转板16形成的中心孔径逐渐从无到有、从小变大，当五块转板16形成的中心孔径与最小的压裂球9尺寸相同时，步进电机6停止工作，此时尺寸最小的压裂球9依靠重力投放下去，当底座5 上的红外传感器1检测到有压裂球9经过时，目前状态显示框2.2显示投球成功，同时当前投球显示框2.1显示当前投球个数加1，当底座上的红外传感器1未检测到有压裂球9经过时，目前状态显示框2.2显示投球失败，同时当前投球显示框2.1显示当前投球个数不变，此时需要检查投球系统故障。之后继续点击触摸屏上的投球功能键2.3，步进电机6继续工作，五块转板 16形成的中心孔径继续变大，当五块转板16形成的中心孔径与次小的压裂球9尺寸相同时，步进电机6停止工作，此时尺寸次小的压裂球9依靠重力落到压裂井口中，完成尺寸次小的压裂球9的投球工作。采用相同的方法，按照尺寸从小到大的规律依次投入所有的压裂球9，完成压裂工作。
上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。