一种空气螺杆的防飞车控制装置的制作方法

本实用新型涉及空气螺杆控制技术领域，具体为一种空气螺杆的防飞车控制装置。

背景技术：

空气螺杆钻具在使用时虽然具备很大的优势，但是其在使用的过程中也有制约性的缺陷，即使用空气螺杆钻具时不能使螺杆钻具突然空转，否则会造成“飞车”，造成提前失效。因此在常规操作中：当启动空气螺杆钻具时，先给钻头施加钻压，然后开始气体进行钻进。同样,在停钻时先关掉气源，使马达两端气压相同时再将钻头提离井底。这个过程中，错误的操作会将造成空气螺杆内部的万向轴、传动轴轴承及马达定转子之间的运动频率相应增大，磨损加剧，寿命变短，从而影响钻井效率。

因此在使用空气螺杆需要密切关注其钻压的变化，而在现有技术条件下对于钻压的检测和控制均需要人工控制，而且即使及时发现了异常，也不能够快速调整来达到所需要的高压，提高了故障发生的可能性。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种空气螺杆的防飞车控制装置，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种空气螺杆的防飞车控制装置，包括补充气源存储装置和动作恒压气源供给装置，所述补充气源存储装置和动作恒压气源供给装置之间通过呈工字型相互连通的维压管道连接；

所述维压管道由高压管道、低压管道、工作管道、补压管道和泄压管道组成，在所述高压管道和低压管道上均固定安装有双向电控阀门，在所述补压管道和泄压管道上均顺着管道气体流向固定安装有单向电控阀门，所述工作管道一端安装在高压管道和泄压管道的连接处，且所述工作管道的另一端安装在低压管道和补压管道的连接处，所述工作管道上固定安装有控压气泵。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述单向电控阀门和双向电控阀门内均固定安装有单向气压传感器，并且设在所述动作恒压气源供给装置出口端的单向电控阀门内安装有监测气压传感器，所述单向电控阀门、双向电控阀门、单向气压传感器、监测气压传感器和控压气泵均通过控制数据线连接有数据控制器。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述动作恒压气源供给装置上还设置有临界阈值泄压阀，在所述临界阈值泄压阀上安装有逐级释放管。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述控压气泵包括泵壳，所述泵壳上分别设置有进气端和出气端，且在所述泵壳中心处固定安装有若干组同心的叶轮，所述叶轮与泵壳的内壁之间设有镜面补偿片。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述工作管道包括分别与所述进气端和出气端连接的初级送压管，所述初级送压管通过弹性连接箍连接有次级送压管，所述次级送压管上均设置有阈值泄压安全阀。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

1.本实用新型通过电控的方式来实现气压的调整，并且在整个调整的过程中进行压力的实时补偿，另外，在调整的过程中是以系统为一个调整循环的，即能够将整个系统的气压在保证安全的前提下进行循环的使用，避免直接从外界获取气体，一方面可以节省调整过程中消耗的能量，另外一方面则是最重要的能够缩短压力调整过程中时间，以遏制空气螺杆的“飞车”；

2.本实用新型中在调整的基础上，综合考虑了高压的特点，增加了多重安全防护特征，以保证整个系统的安全可靠性，另外在这个过程中还考虑到了系统运行过程中对不同环境的适应性，具有较强的环境适应能力。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型工作管道结构示意图；

图3为本实用新型控压气泵结构示意图；

图中标号：1-补充气源存储装置；2-动作恒压气源供给装置；3-高压管道；4-低压管道；5-工作管道；6-补压管道；7-泄压管道；8-双向电控阀门；9-单向电控阀门；10-控压气泵；11-单向气压传感器；12-监测气压传感器；13-临界阈值泄压阀；14-逐级释放管；

501-初级送压管；502-弹性连接箍；503-次级送压管；504-阈值泄压安全阀；

1001-泵壳；1002-叶轮；1003-镜面补偿片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种空气螺杆的防飞车控制装置，包括补充气源存储装置1和动作恒压气源供给装置2，所述补充气源存储装置1和动作恒压气源供给装置2之间通过呈工字型相互连通的维压管道连接。其中，所述动作恒压气源供给装置2上还设置有临界阈值泄压阀13，当动作恒压气源供给装置2由于异常处于超高压临界值将会自动启动临界阈值泄压阀13来释放压力，以保证安全，在这个过程中则是以安全为第一安全要素而忽略压力的收集和再利用，在所述临界阈值泄压阀13上安装有逐级释放管14，能够逐级的降低实际压力，以避免超高压在释放的时候形成危险源，保证生产安全，其本质上就是一个泄压阀，只不过是在该泄压阀的基础上可以设置泄压的临界阈值。

所述维压管道由高压管道3、低压管道4、工作管道5、补压管道6和泄压管道7组成，在所述高压管道3和低压管道4上均固定安装有双向电控阀门8，在所述补压管道6和泄压管道7上均顺着管道气体流向固定安装有单向电控阀门9，所述工作管道5一端安装在高压管道3和泄压管道7的连接处，且所述工作管道5的另一端安装在低压管道4和补压管道6的连接处，所述工作管道5上固定安装有控压气泵10。在这个过程中，具体的调节过程可以根据补充气源存储装置1和动作恒压气源供给装置2的压差来决定实际的气路，并且决定是否启动控压气泵10。

其中，所述工作管道5包括分别与所述进气端和出气端连接的初级送压管501，所述初级送压管501通过弹性连接箍502连接有次级送压管503，通过这样的结构特征，能够保证初级送压管501和次级送压管503之间连接的稳定性和灵活可变性，以适应不同的工作环境，所述次级送压管503上均设置有阈值泄压安全阀504，保障控压气泵10的安全性，同样是通过泄压阀来实现操作的，本质上相当于可以调节阈值的泄压阀。

在上述的基础上，所述单向电控阀门9和双向电控阀门8内均固定安装有单向气压传感器11，并且设在所述动作恒压气源供给装置2出口端的单向电控阀门9内安装有监测气压传感器12，所述单向电控阀门9、双向电控阀门8、单向气压传感器11、监测气压传感器12和控压气泵10均通过控制数据线连接有数据控制器。

进一步优选的是，所述控压气泵10包括泵壳1001，所述泵壳1001上分别设置有进气端和出气端，且在所述泵壳1001中心处固定安装有若干组同心的叶轮1002，所述叶轮1002与泵壳1001的内壁之间设有镜面补偿片1003，以适应高压状态下的补偿作用，其中需要进一步说明的是，该镜面补偿片1003的具体结构为表面为镜面的光滑贴片，其与泵壳1001为一体化的冲压结构，其作用是补偿叶轮1002和泵壳1001之间的间隙。

另外的，为了更好的说明上述具体实施过程中，在本实用新型中，基于不同的压力调节方式提供五种实施例，具体论述如下：

为了更好的说明该实施例，先根据实际空气螺杆在动作时的情况，结合说明书附图1的来进行如下设定，其中设定补充气源存储装置1的压力为p供气，动作恒压气源供给装置2的压力为p动作，这里设定的含义具体为，补充气源存储装置1为空气螺杆工作时的储备压力，而动作恒压气源供给装置2的压力为空气螺杆工作时的实际压力，另外还设定空气螺杆额定压力为p额定。

实施例1：

当p动作小于p额定时，此时动作压力低于额定压力，也就是需要补充气源了，而且此时默认p供气的压力大于p动作，因此此时可以由于压力差自行补充压力，即无需启动控压气泵10，此时气体流向为：补充气源存储装置1→低压管道4→补压管道6→动作恒压气源供给装置2。

实施例2：

当p动作小于p额定时，此时动作压力低于额定压力，也就是需要补充气源了，如果此时默认p供气的压力小于或者等于p动作，此时两者之间的压力差不足以实现自行补充压力，因此就必须要通过外力来补充动力以进行补气，即需要启动控压气泵10，此时气体流向为：补充气源存储装置1→高压管道3→控压气泵10→补压管道6→动作恒压气源供给装置2。

实施例3：

当p动作大于p额定时，此时动作压力高于额定压力，也就是需要释放气流来降低实际工作的压力，而且此时默认p供气的压力小于p动作，因此此时可以由于压力差自行释放压力，即无需启动控压气泵10，此时气体流向为：动作恒压气源供给装置2→泄压管道7→高压管道3→补充气源存储装置1。

实施例4：

当p动作大于p额定时，此时动作压力高于额定压力，也就是需要释放气流来降低实际工作的压力，如果此时p供气的压力大于或者等于于p动作，此时两者之间的压力差不足以实现自行释放压力，因此就必须要通过外力来补充动力以进行泄压，即需要启动控压气泵10，此时气体流向为：动作恒压气源供给装置2→泄压管道7→控压气泵10→低压管道4→补充气源存储装置1。

实施例5：

当p动作等于p额定时，此时动作压力等于额定压力，也就是压力正常，无需补气或者泄压，此时所有的阀门均处于关闭状态。

在上述五个实施例中，申请人还需要进一步阐述的，由于在单向电控阀门9和双向电控阀门8内均安装了单向气压传感器11(或者监测气压传感器12)，能够检测单向管道内的气流，并且结合监测气压传感器12测量的实际压力以适应上述的五个实施例中的任一方式，从而通过数据控制器来发出相应的动作指令。

在该实施例中，为了使得整个技术方案更加清晰明了，申请人对于具体的控制系统也做进一步地具体说明，具体论述如下：

单向气压传感器11和或者监测气压传感器12均采用常规的压力检测传感器，其中，单向气压传感器11为单向阀和气压传感器的结合，即只能够测量通过单向阀的气压；

单向电控阀门9采用常规的单向阀门，即只允许一个方向的气流通过而阻止另一个方向气流通过；双向电控阀门8则能够允许两个方向的气流在不同情况下通过，并且一次只能允许一个方向的气流通过，即当设定为正向通过时，反向的气流将无法通过，反之则正向的气流无法通过；

数据控制器包括信号采集电路和处理电路以及驱动电路，在本实用新型中将上述电路全部集成起来形成芯片结构，如icmpx5700gs，将其作为控制芯片，通过采集压力传感器来获取不同处的压力，并且通过对比来判断实时压力和阈值压力，并且通过动作电控阀门来达到控制压力的目的，以实现压力的动态、快速调整。

在本实用新型中，相对于常规的气压调整装置，其另外一个创新点在于综合考虑到了高压调整的基本属性，在整个调整的过程中适应空气螺杆的特点配备了相应的安全措施和活接装置，以提高整个系统的安全可靠性和适应能力。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。