专利名称：通过一根输入轴实现支撑臂和水嘴双重调节的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过一根输入轴实现支撑臂和水嘴双重调节的方法及装置，属于油井中注水仪器控制技术领域。
背景技术：
油田开采到后期后，一般采用向地层注水或者注聚合物驱油的方式来保证原油产量，因此在油井中通常都设有用于注水的装置。注水量的调节，是将一个测调仪器从井口放入进口内，通过测调仪器上的支撑臂将仪器支撑在工作面上，然后再将输出轴与调节水嘴连接进行调节。根据工作需要，仪器要能够控制支撑臂张开支撑在工作面上，然后再将输出轴与水嘴连接调节流量。目前的仪器中，控制支撑臂和调节水嘴是采用了两套传动机构，用两个电机控制。这在一般的仪器或机械中是很常用的，但由于用于油井下工作的仪器是属于一种细长的杆状结构，内部空间十分狭小，所以采用两套电机带动两套传动机构增加了设计难度，必然造成机械结构复杂，可靠性低，不利于井下恶劣环境使用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过一根输入轴实现支撑臂和水嘴双重调节的方法及装置，以大大简化仪器内部结构、适用于狭长小空间内的传动、并具有可靠性高、有利于井下恶劣环境使用的特点，从而克服现有技术的不足。本发明的技术方案是这样实现的:
本发明的一种通过一根输入轴实现支撑臂和水嘴双重控制的方法为，该方法的输入轴经离合轴与输出轴连接；在离合轴上套有一个偏心轴，偏心轴与离合轴之间采用非圆轴孔滑动连接；当仪器在下放过程中，输出轴未与井下水嘴接触之前，离合轴在预紧弹簧的作用下使离合轴上的非圆轴与偏心轴上的非圆孔结合，输入轴经离合轴带动偏心轴旋转，通过偏心轴控制支撑臂张开或收缩；仪器继续下放，当输出轴底端与水嘴接触之后，在仪器自重的作用下，水嘴通过输出轴推动离合轴克服预紧弹簧的作用力向上滑动，使离合轴与偏心轴脱离，通过输出轴对水嘴进行控制调节。前述方法中，所述偏心轴上设有限位槽和限位螺钉，限位螺钉旋在壳体上，限位螺钉的端头顶在限位槽内；通过限位槽和限位螺钉控制偏心轴只能在180度范围内旋转；偏心轴的外圆与支撑臂上的缺口接触，支撑臂经销轴与壳体铰接，当偏心轴的高端与缺口接触时逆时针旋转克服张力弹簧的作用力收缩至壳体内；偏心轴旋转180度使偏心轴的低端与缺口接触时，支撑臂在张力弹簧的作用下带动支撑臂顺时针旋转向外张开；以实现控制支撑臂张开或收缩的目的。前述方法中，所述限位槽和限位螺钉限制偏心轴轴向移动；当输出轴底端与水嘴接触之后，在仪器自重的作用下，水嘴通过输出轴推动离合轴克服预紧弹簧的作用力向上滑动，由于限位槽和限位螺钉限制偏心轴不能随离合轴一起向上移动，使离合轴与偏心轴脱离，此时输入轴的旋转不能带动偏心轴旋转，只能带动输出轴对水嘴进行控制调节；实现对水嘴的单独控制。根据上述方法构成的本发明的装置为:该装置包括壳体，壳体上设有支撑臂，支撑臂经销轴与壳体铰接，支撑臂内侧设有张力弹簧；壳体内设有输入轴，输入轴依次与离合轴和输出轴连接；离合轴外设有偏心轴。偏心轴与离合轴离合连接；偏心轴的外圆与支撑臂上的缺口接触连接。前述装置中，所述偏心轴与离合轴离合连接是:偏心轴一端设有非圆孔，离合轴上设有非圆轴；非圆轴位于非圆孔内为结合状态，非圆轴位于非圆孔之外为分离状态。前述装置中，所述偏心轴分为两段，上段为主圆柱，下段为偏心圆柱；所述非圆孔设在主圆柱顶端。前述装置中，所述非圆孔是三角孔、四方孔、多边形孔、椭圆孔或键孔，所述非圆轴是与非圆孔配套的三角轴、四方轴、多边形轴、椭圆轴或键轴。前述装置中，所述偏心轴的主圆柱上设有限位槽，限位槽为沿圆周设有的180度环形槽。前述装置中，所述限位槽对应位置的壳体上设有限位螺钉，限位螺钉端头位于限位槽内。前述装置中，所述离合轴上部套有预紧弹簧。与现有技术相比，本发明只用一台电机带动一根输入轴就可同时满足仪器在井下对支撑臂和水嘴的双重控制和调节。大大的简化了仪器内的结构，提高了传动的可靠性。地面操作起来更方便，在井上判断井下的状态也比较容易。本发明中的预紧弹簧具有自动复位作用，当调节完水嘴后，操作人员只要上提仪器，离合轴就可自动与偏心轴连接，通过输入轴带动支撑臂缩回壳体内，便于操作人员将仪器在油井内上下移动，对下一个工作面进行操作。
图1是本发明的结构示意 图2是主传动的结构示意 图3是偏心轴的结构示意图。图中的标记为:1_壳体、2-支撑臂、3-销轴、4-张力弹簧、5-输入轴、6_离合轴、7-输出轴、8-偏心轴、9-缺口、10-非圆孔、11-非圆轴、12-限位槽、13-限位螺钉、14-预紧弹簧。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。通过一根输入轴实现支撑臂和水嘴双重调节的方法，如图1所示。该方法的输入轴经离合轴与输出轴连接；在离合轴上套有一个偏心轴，偏心轴与离合轴之间采用非圆轴孔滑动连接；当仪器在下放过程中，输出轴未与井下水嘴接触之前，离合轴在预紧弹簧的作用下使离合轴上的非圆轴与偏心轴上的非圆孔结合，输入轴经离合轴带动偏心轴旋转，通过偏心轴控制支撑臂张开或收缩；仪器继续下放，当输出轴底端与水嘴接触之后，在仪器自重的作用下，水嘴通过输出轴推动离合轴克服预紧弹簧的作用力向上滑动，使离合轴与偏心轴脱离，通过输出轴对水嘴进行控制调节。偏心轴上设有限位槽和限位螺钉，限位螺钉旋在壳体上，限位螺钉的端头顶在限位槽内；通过限位槽和限位螺钉控制偏心轴只能在180度范围内旋转；偏心轴的外圆与支撑臂上的缺口接触，支撑臂经销轴与壳体铰接，当偏心轴的高端与缺口接触时逆时针旋转克服张力弹簧的作用力收缩至壳体内；偏心轴旋转180度使偏心轴的低端与缺口接触时，支撑臂在张力弹簧的作用下带动支撑臂顺时针旋转向外张开；以实现控制支撑臂张开或收缩的目的。限位槽和限位螺钉限制偏心轴轴向移动；当输出轴底端与水嘴接触之后，在仪器自重的作用下，水嘴通过输出轴推动离合轴克服预紧弹簧的作用力向上滑动，由于限位槽和限位螺钉限制偏心轴不能随离合轴一起向上移动，使离合轴与偏心轴脱离，此时输入轴的旋转不能带动偏心轴旋转，只能带动输出轴对水嘴进行控制调节；实现对水嘴的单独控制。按前述方法构成的装置，如图1所示，包括壳体1，壳体I上设有支撑臂2，支撑臂2经销轴3与壳体I铰接，支撑臂2内侧设有张力弹簧4 ;壳体I内设有输入轴5，输入轴5依次与离合轴6和输出轴7连接；离合轴6外设有偏心轴8。偏心轴8与离合轴6离合连接；偏心轴8的外圆与支撑臂2上的缺口 9接触连接。偏心轴8与离合轴6离合连接是:偏心轴8 —端设有非圆孔10，离合轴6上设有非圆轴11 ;非圆轴11位于非圆孔10内为结合状态，非圆轴11位于非圆孔10之外为分离状态。偏心轴8分为两段，上段为主圆柱，下段为偏心圆柱；所述非圆孔10设在主圆柱顶端。非圆孔10是三角孔、四方孔、多边形孔、椭圆孔或键孔，所述非圆轴11是与非圆孔10配套的三角轴、四方轴、多边形轴、椭圆轴或键轴。偏心轴8的主圆柱上设有限位槽12，限位槽12为沿圆周设有的180度环形槽。限位槽12对应位置的壳体I上设有限位螺钉13，限位螺钉13端头位于限位槽12内。离合轴6上部套有预紧弹簧14。本发明的工作过程及原理
具体实施时，输入轴5与离合轴6，离合轴6与偏心轴8，偏心轴8与离合轴6之间均采用四方轴孔配合传动。当输入轴5转动时，带动离合轴6转动，离合轴6带动偏心轴8转动，偏心轴8由高点转到低点。支撑臂2弹出，偏心轴8上开口槽为圆周180°，此时限位螺钉13限位，电机堵转停止。实现弹出臂弹出功能。此时只需反转电机即可进行收臂操作。对接水嘴后，由于仪器重力使水嘴上顶输出轴7,输出轴7顶动离合轴6脱离偏心轴8,此时电机可继续转动，带动输出轴7转动，实现水嘴调节功能。当调节完成后，上提仪器，水嘴不再上顶输出轴7，电机继续转动，离合轴6上的非圆轴11在预紧弹簧14的作用下，可恢复到偏心轴8的非圆孔10中，此时离合轴6带动偏心轴8 一起旋转，但此时限位螺钉13处于极限限位位置，电机堵转停止，反转电机即可实现收臂功能。
权利要求
1.一种通过一根输入轴实现支撑臂和水嘴双重控制的方法，该方法的输入轴经离合轴与输出轴连接；其特征在于:在离合轴上套有一个偏心轴，偏心轴与离合轴之间采用非圆轴孔滑动连接；当仪器在下放过程中，输出轴未与井下水嘴接触之前，离合轴在预紧弹簧的作用下使离合轴上的非圆轴与偏心轴上的非圆孔结合，输入轴经离合轴带动偏心轴旋转，通过偏心轴控制支撑臂张开或收缩；仪器继续下放，当输出轴底端与水嘴接触之后，在仪器自重的作用下，水嘴通过输出轴推动离合轴克服预紧弹簧的作用力向上滑动，使离合轴与偏心轴脱离，通过输出轴对水嘴进行控制调节。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述偏心轴上设有限位槽和限位螺钉，限位螺钉旋在壳体上，限位螺钉的端头顶在限位槽内；通过限位槽和限位螺钉控制偏心轴只能在180度范围内旋转；偏心轴的外圆与支撑臂上的缺口接触，支撑臂经销轴与壳体铰接，当偏心轴的高端与缺口接触时逆时针旋转克服张力弹簧的作用力收缩至壳体内；偏心轴旋转180度使偏心轴的低端与缺口接触时，支撑臂在张力弹簧的作用下带动支撑臂顺时针旋转向外张开；以实现控制支撑臂张开或收缩的目的。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于:所述限位槽和限位螺钉限制偏心轴轴向移动；当输出轴底端与水嘴接触之后，在仪器自重的作用下，水嘴通过输出轴推动离合轴克服预紧弹簧的作用力向上滑动，由于限位槽和限位螺钉限制偏心轴不能随离合轴一起向上移动，使离合轴与偏心轴脱离，此时输入轴的旋转不能带动偏心轴旋转，只能带动输出轴对水嘴进行控制调节；实现对水嘴的单独控制。
4.一种根据权利要求1-3任一权利要求所述方法构成的装置,包括壳体(I),壳体(I)上设有支撑臂(2)，支撑臂(2)经销轴(3)与壳体(I)铰接，支撑臂(2)内侧设有张力弹簧(4);其特征在于:壳体(I)内设有输入轴(5 )，输入轴(5 )依次与离合轴(6 )和输出轴(7 )连接；离合轴(6)外设有偏心轴(8)； 偏心轴(8 )与离合轴(6 )离合连接；偏心轴(8 )的外圆与支撑臂(2 )上的缺口( 9 )接触连接。
5.根据权利要求4所述装置，其特征在于:所述偏心轴(8)与离合轴(6)离合连接是:偏心轴(8) —端设有非圆孔(10)，离合轴(6)上设有非圆轴(11);非圆轴(11)位于非圆孔(10)内为结合状态，非圆轴(11)位于非圆孔(10)之外为分离状态。
6.根据权利要求5所述装置，其特征在于:所述偏心轴(8)分为两段，上段为主圆柱，下段为偏心圆柱；所述非圆孔(10)设在主圆柱顶端。
7.根据权利要求6所述装置，其特征在于:所述非圆孔(10)是三角孔、四方孔、多边形孔、椭圆孔或键孔，所述非圆轴(11)是与非圆孔(10)配套的三角轴、四方轴、多边形轴、椭圆轴或键轴。
8.根据权利要求7所述装置，其特征在于:所述偏心轴(8)的主圆柱上设有限位槽(12)，限位槽(12)为沿圆周设有的180度环形槽。
9.根据权利要求8所述装置，其特征在于:所述限位槽(12)对应位置的壳体(I)上设有限位螺钉(13)，限位螺钉(13)端头位于限位槽(12)内。
10.根据权利要求9所述装置，其特征在于:所述离合轴(6)上部套有预紧弹簧(14)。
全文摘要
本发明公开了一种通过一根输入轴实现支撑臂和水嘴双重调节的方法及装置，其方法的输入轴经离合轴与输出轴连接；输入轴经离合轴带动偏心轴旋转，通过偏心轴控制支撑臂张开或收缩；仪器继续下放，当输出轴底端与水嘴接触之后，在仪器自重的作用下，水嘴通过输出轴推动离合轴克服预紧弹簧的作用力向上滑动，使离合轴与偏心轴脱离，通过输出轴对水嘴进行控制调节。本发明只用一台电机带动一根输入轴就可同时满足仪器在井下对支撑臂和水嘴的双重控制和调节。大大的简化了仪器内的结构，提高了传动的可靠性。本发明中的预紧弹簧具有自动复位作用，当调节完水嘴后，操作人员只要上提仪器，支撑臂可自动缩回壳体内，便于将仪器在油井内上下移动。
文档编号E21B43/20GK103147726SQ20121045897
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者罗玉林, 庞云伟, 魏炎红 申请人:贵州航天凯山石油仪器有限公司