專利名稱：增壓稠化儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于檢測材料物理力學性能的儀器，具體為測定油井水泥稠化時間的儀器，包括高壓釜、用于往高壓釜中輸高壓油的液壓機構、用于高壓釜內升溫的加熱裝置和主控微機，高壓釜內動配合置有水泥漿杯，漿杯內吊置有漿葉，在高壓釜外有驅動釜內水泥漿杯旋轉的驅動裝置，驅動裝置包括電機、與電機皮帶連動的同步轉動傳動部件，該傳動部件輸出軸直接連動水泥漿杯，所說漿葉連動一傳感器(通常是由一標準蝸旋彈簧和電位器構成)，該傳感器連接在輸出稠化時間等信號的模擬電路輸入端，高壓釜、液壓機構、加熱裝置、驅動裝置以及各種控制電路都裝置在機殼內，各種顯示儀表、電器開關、裝配在機殼面板上，高壓釜在機殼面板上設帶密封蓋的開口，機殼外體上還帶有水泥漿杯起吊裝置。
用于水泥固井作業的油井水泥，對其稠化時間等物理力學性能指標要求非常嚴格。中國參照美國石油學會“油井水泥材料和試驗規范10”(簡稱API spec 10)而制定的油井水泥國家標準GB10238_88中，明確規定要采用增壓稠化儀測定水泥的稠化時間。因此，中國各油井水泥生產廠家和使用油井水泥的所有油田以及有關科研單位都急需符合API spec 10要求的油井水泥增壓稠化儀。這種儀器的檢測原理是將配制好的水泥漿置入水泥漿杯，再把漿杯放入高壓釜內并封蓋好，然后升溫，輸入油壓(模擬油井環境)。啟動驅動裝置，使水泥漿杯在高壓釜內旋轉，由此使得漿杯中的水泥漿對漿葉造成扭力，這通過傳感器又變成電信號，經模擬電路輸出有用的稠化時間等信號。目前，中國國內，尚沒有廠家能生產這種高溫高壓儀器，全部靠進口。在國際上，能生產這種儀器的廠家也廖廖無幾。生產這種儀器中主要有兩方面問題難以克服。一是液壓機構中的高壓泵難以選擇到壓力大而又體積小的；二是驅動裝置的傳遞轉動給高壓釜內的水泥漿杯的同步傳動部件難以保證高壓釜中的油不泄漏。
現有超高壓泵尤其是國產的，體積都較大。主要原因是控制閥的構造比較松散，不夠靈活，如常見的電磁式換向閥就是如此。而且常常是各種控制閥不是有機地組合為一個整體，而是呈分立式的結構。在有些場合，比如制造測試混凝土稠化時間的儀器中，迫切需要體積小的超高壓泵，但都難以滿足使用要求。
在某些同步傳動的場合，如傳遞轉動給置于裝滿油液的容器里的部件的場合，要求傳動部件的防泄漏性能要好，避免容器里的油液從傳動部件的連接處外溢，造成污染。通常的傳動部件的主、從動件都是機械的連接方式，如齒輪嚙合，皮帶傳動。從現有技術看，這樣的傳動部件在高溫高壓環境下，盡管采用密封膠圈、盤根結構等密封措施也不能滿足防泄漏要求。
本實用新型的目的就在于提供一種能夠避免上述丙方面問題的增壓稠化儀。
本實用新型的技術方案是(1)傳遞轉動給水泥漿杯的同步傳動部件的從動轉軸置于一密封套中，在密封套外軸連接主傳動件，在主傳動件和從動軸相同轉動位置(指轉動平面相同的位置)上分別帶有永久磁鐵。當主傳動件轉動時靠磁鐵之間的磁場作用，從動軸也能同步轉動。
(2)液壓機構中的超高壓泵的控制閥結構設計如下Ⅰ以氣缸上蓋為閥體(稱上蓋閥體)，在上蓋閥體上作成閥腔(稱上蓋閥腔)，上蓋閥體上設進氣道，排氣道、連通氣缸上氣室的進排氣道，三條氣道分別在上蓋閥控壁面設氣口；Ⅱ在上蓋閥控內氣動配合置有筒狀的閥芯(稱主閥芯)，主閥芯上部置有頂簧，內部有一空腔(稱主閥芯內腔)，外壁有兩個閥栓，這兩個閥栓將上蓋閥腔隔絕成上、中間、下三個腔并與上蓋閥體構成換向閥，即根據主閥芯在上蓋閥腔中的位置，可以實現兩種氣道連通狀態，第一種狀態是進氣道通過上蓋閥腔的中間腔與進排氣道連通，而同時排氣道通過上蓋閥腔的上腔和主閥芯內腔連通，第二種狀態是排氣道通過上蓋閥腔的中間腔和進排氣通道連通，而同時進氣道通過上蓋閥腔的下腔和主閥芯內腔連通；Ⅲ大活塞帶有置入主閥芯內腔的隨動桿，此桿有內腔(稱隨動桿內腔)，隨動桿內腔兩端分別與活塞下氣室和主閥芯內腔連通，其中置一雙向氣壓閥，隨動桿和上蓋閥體之間還構成有通氣閥門，當大活塞達到位移下限時，該通氣閥門打開，使活塞上氣室與主閥芯內腔相通。
上述控制閥的工作原理是初始狀態時，主閥芯在其頂簧彈力作用下，處于如上所說的第一種狀態下，進氣的過程是進氣道→進排氣道→活塞上氣室→推動活塞向下移動；同時下氣室排氣過程是下氣室→隨動桿內腔→打開雙向氣壓閥→上蓋閥腔上腔→排氣道排出。當大活塞移動在位移下限時，上面所說的通氣閥門打開，活塞上氣室的氣進入主閥芯內腔，使其所受氣壓克服頂簧壓力而移動，變成如上所說的第二種狀態，此時，進氣過程是進氣道→上蓋閥腔下腔→主閥芯內腔→活塞桿內腔→打開雙向閥門→入活塞下氣室推動大活塞上移；同時，排氣過程是活塞上氣室→進排氣道→排氣道排出。當活塞移動到上限位置時，主閥芯頂簧又使之移動到上述的初始狀態，于是又開始重復上述過程。
本實用新型的積極效果是(1)，高壓釜中的油不泄漏。因為同步傳動部件的主、從傳動件非直接連接，而靠磁力聯系，之間隔置有密封腔，容器中液體如由從動軸連接點泄漏的話，只能流入密封腔，而不會通過主傳動件流出。
(2)上述的高壓油泵的所有控制閥都包絡在油泵上蓋內，呈套筒狀，結構緊湊、精巧，體積大為縮小；可以自動換氣。
一個典型的實施例由附
圖1～5給出給出，下面結合之詳細描述本實用新型。
圖1是本實用新型的一種具體結構主視圖。
圖2是本實用新型中的超高壓泵的一種具體結構主視圖。
圖3是圖2中的超高壓泵上蓋結構示意圖。
圖4是圖3的仰視圖。
圖5是本實用新型的磁力傳動器的一種結構示意圖。
根據附圖，本實用新型包括高壓釜5、用于往高壓釜5中輸高壓油的液壓機構、用于高壓釜5內升溫的加熱裝置和主控微機，高壓釜5內動配合置有水泥漿杯69，漿杯69內吊置有漿葉，在高壓釜5外有驅動釜內水泥漿杯69旋轉的驅動裝置，驅動裝置包括電機、與電機皮帶連動的同步轉動傳動部件6，該傳動部件輸出軸直接連動水泥漿杯69，所說漿葉連動一標準蝸旋彈簧及電位器，該電位器連接在輸出稠化時間等信號的模擬電路輸入端，高壓釜5、液壓機構、加熱裝置、驅動裝置以及各種控制電路都裝置在機殼4內，各種顯示儀表、電器開關、裝配在機殼4面板2上，高壓釜5在面板2上設帶密封蓋3的開口，機殼4外體上還帶有水泥漿杯69起吊裝置1，液壓機構中的高壓油泵包括氣缸和控制閥，氣缸包括缸體11和其組件8以及大活塞35和小活塞，其特征是(1)，上面所說的從動轉軸41用軸承43、45、62置于密封套44中，露出一個軸端，密封套44的另一端用塞芯65封閉，再擰上堵塞67，在密封套44外通過軸承49以及軸承59軸連接有外套56，主傳動輪44與外套56靜配合，在外套56內壁固定有一圈永久磁鐵環套53，磁鐵環套53和密封套44外壁有間隙，即無摩擦，在從動軸41的臺階46和68之間固定有永久磁鐵環套52，環套52與密封套44內壁有間隙，即無摩擦。上面所說的永久磁鐵環套可以由若干段(如2－4段)磁鐵環套構成，而每段磁鐵環套由若干塊(如2_6塊)弧狀磁鐵塊(稱磁瓦)組成。當主動輪54轉動時，連動外套56及磁鐵環套53同步轉動，由于磁力作用，磁鐵環套52也同步轉動，故連動從動軸41同步轉動。使用時，從動軸41的軸端和高壓釜中的水泥漿杯69連接，高壓釜中的油液只可能由從動軸41的端頭周圍泄漏，一旦發生泄漏，油液只能沿從動軸41的軸壁流入密封套44的內腔中，不會外溢。當密封套44的內腔充滿泄漏的油液時，可以擰開堵塞67，卸下塞芯65，把油液放出。
(2)，上面所說的控制閥的結構為Ⅰ，以氣缸上蓋13為閥體作成閥腔31，上蓋13(閥體)上設進氣道14，排氣道16、進排氣道28，三條氣道分別經固定閥套15引出氣口36、37、38和閥腔31相通，進排氣道28還通過氣道39和大活塞35的上氣室34相通；Ⅱ，在上蓋閥腔31內氣動配合置有主閥芯17，其上部置有頂簧20，下部被閥座40所限位，外壁有兩個相互平行的環形閥栓26和29，這兩個閥栓26和29將閥腔31隔絕成上腔24、中間腔27、下腔32三個腔，當主閥芯17在最下限位置(抵于閥座40上)時，閥栓26處在氣口36、37之間，閥栓29處在氣口38下面，當主閥芯17在最上限位置時，閥栓26在氣口36上面，閥栓29處在氣口37、38之間；Ⅲ，大活塞35帶有置入主閥芯內腔22的隨動桿33，此桿內腔置有閥體18，閥體18內置有雙向氣閥30，隨動桿34內腔通過氣孔12和大活塞35上氣室34相通，經過雙向氣壓閥30和閥體18內腔的氣口23或氣口21及主閥芯17內腔與閥腔31連通，隨動桿33外端還帶有閉合的環槽25，和上蓋13同構成一行程式的氣閥，即當大活塞35處在下限位置時，通過環槽25使活塞上氣室34和主閥腔17內腔連通起來。
上述控制閥的工作原理是初始狀態時，主閥芯17處在下位，即抵在閥座39上，閥栓26將排氣道16和進排道28隔絕，而閥栓29落在進氣道28氣口38的下面，使進氣道14和進排氣道28相通，于是進氣過程是進氣道14→中間腔27→進排氣道28→氣道39→活塞上氣室34→推動活塞向下移動；同時進行的排氣過程是下氣室10的氣孔12→隨動桿33內腔→打開雙向氣閥30→閥體18→氣孔19、21→閥腔38的上腔24→排氣道16排出。在氣壓作用下，大活塞35通過連桿9帶動小活塞向下運動，當大活塞35運動到位移下限時，環槽25與上氣室34相通，相當于氣閥打開，氣流進入內腔22中，使主閥芯17瞬間承受向上的壓力，使其克服頂簧20彈性力而上移，于是閥栓26、29也移位，使進氣道14和下腔32連通，排氣道16和進排氣道28相連通，排氣道16和上腔24相隔絕，實現換向。此時，進氣過程是進氣道16→下腔9→內腔22→氣孔23→閥體18→打開雙向氣閥30→氣孔12→下氣室10，推動大活塞35向上運動；同時，排氣過程是上氣室34→氣道39→進排氣道28→排氣道16排出。當大活塞35移動到上限位置時，主閥芯17兩端承受氣壓力相平衡，所以頂簧20又使主閥芯18落下，于是又開始重復上述過程。經測試，出口壓力可達300MPa。
權利要求1.增壓稠化儀，它包括高壓釜、用于往高壓釜中輸高壓油的液壓機構、用于高壓釜內升溫的加熱裝置和主控微機，高壓釜內動配合置有水泥漿杯，漿杯內吊置有漿葉，在高壓釜外有驅動釜內水泥漿杯旋轉的驅動裝置，驅動裝置包括電機、與電機皮帶連動的同步轉動傳動部件，該傳動部件輸出軸直接連動水泥漿杯，所說漿葉連動一傳感器，該傳感器連接在輸出稠化時間等信號的模擬電路輸入端，高壓釜、液壓機構、加熱裝置、驅動裝置以及各種控制電路都裝置在機殼內，各種顯示儀表、電器開關、裝配在機殼面板上，高壓釜在機殼面板上設帶密封蓋的開口，機殼外體上還帶有水泥漿杯起吊裝置，其特征如下(1)傳遞轉動給水泥漿杯的同步傳動部件的從動轉軸置于一密封套中，在密封套外軸連接主傳動件，在主傳動件和從動軸相同轉動位置上分別帶有永久磁鐵。(2)高壓油泵的控制閥結構設計如下Ⅰ以氣缸上蓋為閥體(稱上蓋閥體)，在上蓋閥體上作成閥腔(稱上蓋閥腔)，上蓋閥體上設進氣道，排氣道、連通氣缸上氣室的進排氣道，三條氣道分別在上蓋閥控壁面設氣口；Ⅱ在上蓋閥控內氣動配合置有筒狀的閥芯(稱主閥芯)，主閥芯上部置有頂簧，內部有一空腔(稱主閥芯內腔)，外壁有兩個閥栓，這兩個閥栓將上蓋閥腔隔絕成上、中間、下三個腔并與上蓋閥體構成換向閥，即根據主閥芯在上蓋閥腔中的位置，可以實現兩種氣道連通狀態，第一種狀態是進氣道通過上蓋閥腔的中間腔與進排氣道連通，而同時排氣道通過上蓋閥腔的上腔和主閥芯內腔連通，第二種狀態是排氣道通過上蓋閥腔的中間腔和進排氣通道連通，而同時進氣道通過上蓋閥腔的下腔和主閥芯內腔連通；Ⅲ大活塞帶有置入主閥芯內腔的隨動桿，此桿有內腔(稱隨動桿內腔)，隨動桿內腔兩端分別與活塞下氣室和主閥芯內腔連通，其中置一雙向氣壓閥，隨動桿和上蓋閥體之間還構成有通氣閥門，當大活塞達到位移下限時，該通氣閥門打開，使活塞上氣室與主閥芯內腔相通。
2.按權利要求1所說的增壓稠化儀，其特征是所說的同步傳動部件的主傳動件包括通過軸承連接于密封套外的外套56和與外套56靜配合的主傳動輪44。
3.按權利要求1所說的增壓稠化儀，其特征是所說的永久磁鐵是磁鐵環套。
4.按權利要求1所說的增壓稠化儀，其特征是所說的超高壓泵的上蓋閥體作成閥腔31，上蓋閥體設進氣道14，排氣道16、進排氣道28，三條氣道分別經固定閥套15引出氣口36、37、38和閥腔31相通，進排氣道28還通過氣道39和大活塞的上氣室相通。
5.按權利要求4所說增壓稠化儀，其特征是主閥芯外壁有兩個相互平行的環形閥栓26和29，這兩個閥栓26和29將閥腔31隔絕成上腔24、中間腔27、下腔32三個腔。
6.按權利要求1所說增壓稠化儀，其特征是所說超高壓泵的隨動桿內腔置有閥體18，閥體18內置有雙向氣閥30，隨動桿內腔通過氣孔12和大活塞上氣室相通，經過雙向氣閥30和閥體18內腔與上蓋閥腔連通。
7.按權利要求6所說的高壓油泵，其特征是隨動桿內腔置有閥體18，閥體18內置有雙向氣閥30，隨動桿內腔通過氣孔12和大活塞上氣室相通，經過雙向氣閥30和閥體18內腔與閥腔31連通。
8.按權利要求7所說的高壓油泵，其特征是隨動桿內腔置有閥體18，閥體18內置有雙向氣閥30，隨動桿內腔通過氣孔12和大活塞上氣室相通，經過雙向氣閥30和閥體18內腔與閥腔31連通。
9.按權利要求1－8的任一項所說增壓稠化儀，其特征是在所說的同步傳動部件中的永久磁鐵是由2－4塊磁鐵環套構成，而每段由2－6塊瓦塊狀的磁鐵塊組成。
專利摘要本實用新型屬于一種檢測材料物理力學性能的儀器，具體為測定油井水泥稠化時間的儀器。目前，在生產這種儀器中主要有兩方面問題難以克服。一是液壓機構中的高壓泵難以選擇到壓力大而又體積小的；二是驅動裝置的傳遞轉動給高壓釜內的水泥漿杯的同步傳動部件難以保證高壓釜中的油不泄漏。本實用新型用磁力傳動器和體積小自換氣的超高壓泵，克服了上述問題。
文檔編號G01N11/00GK2089172SQ91210419
公開日1991年11月20日 申請日期1991年4月12日 優先權日1991年4月12日
發明者何全凱, 富文有, 路朝東, 王玉田, 徐海田, 李振, 李士林 申請人:沈陽航空學院應用技術研究所