专利名称：增压稠化仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于检测材料物理力学性能的仪器，具体为测定油井水泥稠化时间的仪器，包括高压釜、用于往高压釜中输高压油的液压机构、用于高压釜内升温的加热装置和主控微机，高压釜内动配合置有水泥浆杯，浆杯内吊置有浆叶，在高压釜外有驱动釜内水泥浆杯旋转的驱动装置，驱动装置包括电机、与电机皮带连动的同步转动传动部件，该传动部件输出轴直接连动水泥浆杯，所说浆叶连动一传感器(通常是由一标准蜗旋弹簧和电位器构成)，该传感器连接在输出稠化时间等信号的模拟电路输入端，高压釜、液压机构、加热装置、驱动装置以及各种控制电路都装置在机壳内，各种显示仪表、电器开关、装配在机壳面板上，高压釜在机壳面板上设带密封盖的开口，机壳外体上还带有水泥浆杯起吊装置。
用于水泥固井作业的油井水泥，对其稠化时间等物理力学性能指标要求非常严格。中国参照美国石油学会“油井水泥材料和试验规范10”(简称API spec 10)而制定的油井水泥国家标准GB10238_88中，明确规定要采用增压稠化仪测定水泥的稠化时间。因此，中国各油井水泥生产厂家和使用油井水泥的所有油田以及有关科研单位都急需符合API spec 10要求的油井水泥增压稠化仪。这种仪器的检测原理是将配制好的水泥浆置入水泥浆杯，再把浆杯放入高压釜内并封盖好，然后升温，输入油压(模拟油井环境)。启动驱动装置，使水泥浆杯在高压釜内旋转，由此使得浆杯中的水泥浆对浆叶造成扭力，这通过传感器又变成电信号，经模拟电路输出有用的稠化时间等信号。目前，中国国内，尚没有厂家能生产这种高温高压仪器，全部靠进口。在国际上，能生产这种仪器的厂家也廖廖无几。生产这种仪器中主要有两方面问题难以克服。一是液压机构中的高压泵难以选择到压力大而又体积小的；二是驱动装置的传递转动给高压釜内的水泥浆杯的同步传动部件难以保证高压釜中的油不泄漏。
现有超高压泵尤其是国产的，体积都较大。主要原因是控制阀的构造比较松散，不够灵活，如常见的电磁式换向阀就是如此。而且常常是各种控制阀不是有机地组合为一个整体，而是呈分立式的结构。在有些场合，比如制造测试混凝土稠化时间的仪器中，迫切需要体积小的超高压泵，但都难以满足使用要求。
在某些同步传动的场合，如传递转动给置于装满油液的容器里的部件的场合，要求传动部件的防泄漏性能要好，避免容器里的油液从传动部件的连接处外溢，造成污染。通常的传动部件的主、从动件都是机械的连接方式，如齿轮啮合，皮带传动。从现有技术看，这样的传动部件在高温高压环境下，尽管采用密封胶圈、盘根结构等密封措施也不能满足防泄漏要求。
本实用新型的目的就在于提供一种能够避免上述丙方面问题的增压稠化仪。
本实用新型的技术方案是(1)传递转动给水泥浆杯的同步传动部件的从动转轴置于一密封套中，在密封套外轴连接主传动件，在主传动件和从动轴相同转动位置(指转动平面相同的位置)上分别带有永久磁铁。当主传动件转动时靠磁铁之间的磁场作用，从动轴也能同步转动。
(2)液压机构中的超高压泵的控制阀结构设计如下Ⅰ以气缸上盖为阀体(称上盖阀体)，在上盖阀体上作成阀腔(称上盖阀腔)，上盖阀体上设进气道，排气道、连通气缸上气室的进排气道，三条气道分别在上盖阀控壁面设气口；Ⅱ在上盖阀控内气动配合置有筒状的阀芯(称主阀芯)，主阀芯上部置有顶簧，内部有一空腔(称主阀芯内腔)，外壁有两个阀栓，这两个阀栓将上盖阀腔隔绝成上、中间、下三个腔并与上盖阀体构成换向阀，即根据主阀芯在上盖阀腔中的位置，可以实现两种气道连通状态，第一种状态是进气道通过上盖阀腔的中间腔与进排气道连通，而同时排气道通过上盖阀腔的上腔和主阀芯内腔连通，第二种状态是排气道通过上盖阀腔的中间腔和进排气通道连通，而同时进气道通过上盖阀腔的下腔和主阀芯内腔连通；Ⅲ大活塞带有置入主阀芯内腔的随动杆，此杆有内腔(称随动杆内腔)，随动杆内腔两端分别与活塞下气室和主阀芯内腔连通，其中置一双向气压阀，随动杆和上盖阀体之间还构成有通气阀门，当大活塞达到位移下限时，该通气阀门打开，使活塞上气室与主阀芯内腔相通。
上述控制阀的工作原理是初始状态时，主阀芯在其顶簧弹力作用下，处于如上所说的第一种状态下，进气的过程是进气道→进排气道→活塞上气室→推动活塞向下移动；同时下气室排气过程是下气室→随动杆内腔→打开双向气压阀→上盖阀腔上腔→排气道排出。当大活塞移动在位移下限时，上面所说的通气阀门打开，活塞上气室的气进入主阀芯内腔，使其所受气压克服顶簧压力而移动，变成如上所说的第二种状态，此时，进气过程是进气道→上盖阀腔下腔→主阀芯内腔→活塞杆内腔→打开双向阀门→入活塞下气室推动大活塞上移；同时，排气过程是活塞上气室→进排气道→排气道排出。当活塞移动到上限位置时，主阀芯顶簧又使之移动到上述的初始状态，于是又开始重复上述过程。
本实用新型的积极效果是(1)，高压釜中的油不泄漏。因为同步传动部件的主、从传动件非直接连接，而靠磁力联系，之间隔置有密封腔，容器中液体如由从动轴连接点泄漏的话，只能流入密封腔，而不会通过主传动件流出。
(2)上述的高压油泵的所有控制阀都包络在油泵上盖内，呈套筒状，结构紧凑、精巧，体积大为缩小；可以自动换气。
一个典型的实施例由附
图1～5给出给出，下面结合之详细描述本实用新型。
图1是本实用新型的一种具体结构主视图。
图2是本实用新型中的超高压泵的一种具体结构主视图。
图3是图2中的超高压泵上盖结构示意图。
图4是图3的仰视图。
图5是本实用新型的磁力传动器的一种结构示意图。
根据附图，本实用新型包括高压釜5、用于往高压釜5中输高压油的液压机构、用于高压釜5内升温的加热装置和主控微机，高压釜5内动配合置有水泥浆杯69，浆杯69内吊置有浆叶，在高压釜5外有驱动釜内水泥浆杯69旋转的驱动装置，驱动装置包括电机、与电机皮带连动的同步转动传动部件6，该传动部件输出轴直接连动水泥浆杯69，所说浆叶连动一标准蜗旋弹簧及电位器，该电位器连接在输出稠化时间等信号的模拟电路输入端，高压釜5、液压机构、加热装置、驱动装置以及各种控制电路都装置在机壳4内，各种显示仪表、电器开关、装配在机壳4面板2上，高压釜5在面板2上设带密封盖3的开口，机壳4外体上还带有水泥浆杯69起吊装置1，液压机构中的高压油泵包括气缸和控制阀，气缸包括缸体11和其组件8以及大活塞35和小活塞，其特征是(1)，上面所说的从动转轴41用轴承43、45、62置于密封套44中，露出一个轴端，密封套44的另一端用塞芯65封闭，再拧上堵塞67，在密封套44外通过轴承49以及轴承59轴连接有外套56，主传动轮44与外套56静配合，在外套56内壁固定有一圈永久磁铁环套53，磁铁环套53和密封套44外壁有间隙，即无摩擦，在从动轴41的台阶46和68之间固定有永久磁铁环套52，环套52与密封套44内壁有间隙，即无摩擦。上面所说的永久磁铁环套可以由若干段(如2－4段)磁铁环套构成，而每段磁铁环套由若干块(如2_6块)弧状磁铁块(称磁瓦)组成。当主动轮54转动时，连动外套56及磁铁环套53同步转动，由于磁力作用，磁铁环套52也同步转动，故连动从动轴41同步转动。使用时，从动轴41的轴端和高压釜中的水泥浆杯69连接，高压釜中的油液只可能由从动轴41的端头周围泄漏，一旦发生泄漏，油液只能沿从动轴41的轴壁流入密封套44的内腔中，不会外溢。当密封套44的内腔充满泄漏的油液时，可以拧开堵塞67，卸下塞芯65，把油液放出。
(2)，上面所说的控制阀的结构为Ⅰ，以气缸上盖13为阀体作成阀腔31，上盖13(阀体)上设进气道14，排气道16、进排气道28，三条气道分别经固定阀套15引出气口36、37、38和阀腔31相通，进排气道28还通过气道39和大活塞35的上气室34相通；Ⅱ，在上盖阀腔31内气动配合置有主阀芯17，其上部置有顶簧20，下部被阀座40所限位，外壁有两个相互平行的环形阀栓26和29，这两个阀栓26和29将阀腔31隔绝成上腔24、中间腔27、下腔32三个腔，当主阀芯17在最下限位置(抵于阀座40上)时，阀栓26处在气口36、37之间，阀栓29处在气口38下面，当主阀芯17在最上限位置时，阀栓26在气口36上面，阀栓29处在气口37、38之间；Ⅲ，大活塞35带有置入主阀芯内腔22的随动杆33，此杆内腔置有阀体18，阀体18内置有双向气阀30，随动杆34内腔通过气孔12和大活塞35上气室34相通，经过双向气压阀30和阀体18内腔的气口23或气口21及主阀芯17内腔与阀腔31连通，随动杆33外端还带有闭合的环槽25，和上盖13同构成一行程式的气阀，即当大活塞35处在下限位置时，通过环槽25使活塞上气室34和主阀腔17内腔连通起来。
上述控制阀的工作原理是初始状态时，主阀芯17处在下位，即抵在阀座39上，阀栓26将排气道16和进排道28隔绝，而阀栓29落在进气道28气口38的下面，使进气道14和进排气道28相通，于是进气过程是进气道14→中间腔27→进排气道28→气道39→活塞上气室34→推动活塞向下移动；同时进行的排气过程是下气室10的气孔12→随动杆33内腔→打开双向气阀30→阀体18→气孔19、21→阀腔38的上腔24→排气道16排出。在气压作用下，大活塞35通过连杆9带动小活塞向下运动，当大活塞35运动到位移下限时，环槽25与上气室34相通，相当于气阀打开，气流进入内腔22中，使主阀芯17瞬间承受向上的压力，使其克服顶簧20弹性力而上移，于是阀栓26、29也移位，使进气道14和下腔32连通，排气道16和进排气道28相连通，排气道16和上腔24相隔绝，实现换向。此时，进气过程是进气道16→下腔9→内腔22→气孔23→阀体18→打开双向气阀30→气孔12→下气室10，推动大活塞35向上运动；同时，排气过程是上气室34→气道39→进排气道28→排气道16排出。当大活塞35移动到上限位置时，主阀芯17两端承受气压力相平衡，所以顶簧20又使主阀芯18落下，于是又开始重复上述过程。经测试，出口压力可达300MPa。
权利要求1.增压稠化仪，它包括高压釜、用于往高压釜中输高压油的液压机构、用于高压釜内升温的加热装置和主控微机，高压釜内动配合置有水泥浆杯，浆杯内吊置有浆叶，在高压釜外有驱动釜内水泥浆杯旋转的驱动装置，驱动装置包括电机、与电机皮带连动的同步转动传动部件，该传动部件输出轴直接连动水泥浆杯，所说浆叶连动一传感器，该传感器连接在输出稠化时间等信号的模拟电路输入端，高压釜、液压机构、加热装置、驱动装置以及各种控制电路都装置在机壳内，各种显示仪表、电器开关、装配在机壳面板上，高压釜在机壳面板上设带密封盖的开口，机壳外体上还带有水泥浆杯起吊装置，其特征如下(1)传递转动给水泥浆杯的同步传动部件的从动转轴置于一密封套中，在密封套外轴连接主传动件，在主传动件和从动轴相同转动位置上分别带有永久磁铁。(2)高压油泵的控制阀结构设计如下Ⅰ以气缸上盖为阀体(称上盖阀体)，在上盖阀体上作成阀腔(称上盖阀腔)，上盖阀体上设进气道，排气道、连通气缸上气室的进排气道，三条气道分别在上盖阀控壁面设气口；Ⅱ在上盖阀控内气动配合置有筒状的阀芯(称主阀芯)，主阀芯上部置有顶簧，内部有一空腔(称主阀芯内腔)，外壁有两个阀栓，这两个阀栓将上盖阀腔隔绝成上、中间、下三个腔并与上盖阀体构成换向阀，即根据主阀芯在上盖阀腔中的位置，可以实现两种气道连通状态，第一种状态是进气道通过上盖阀腔的中间腔与进排气道连通，而同时排气道通过上盖阀腔的上腔和主阀芯内腔连通，第二种状态是排气道通过上盖阀腔的中间腔和进排气通道连通，而同时进气道通过上盖阀腔的下腔和主阀芯内腔连通；Ⅲ大活塞带有置入主阀芯内腔的随动杆，此杆有内腔(称随动杆内腔)，随动杆内腔两端分别与活塞下气室和主阀芯内腔连通，其中置一双向气压阀，随动杆和上盖阀体之间还构成有通气阀门，当大活塞达到位移下限时，该通气阀门打开，使活塞上气室与主阀芯内腔相通。
2.按权利要求1所说的增压稠化仪，其特征是所说的同步传动部件的主传动件包括通过轴承连接于密封套外的外套56和与外套56静配合的主传动轮44。
3.按权利要求1所说的增压稠化仪，其特征是所说的永久磁铁是磁铁环套。
4.按权利要求1所说的增压稠化仪，其特征是所说的超高压泵的上盖阀体作成阀腔31，上盖阀体设进气道14，排气道16、进排气道28，三条气道分别经固定阀套15引出气口36、37、38和阀腔31相通，进排气道28还通过气道39和大活塞的上气室相通。
5.按权利要求4所说增压稠化仪，其特征是主阀芯外壁有两个相互平行的环形阀栓26和29，这两个阀栓26和29将阀腔31隔绝成上腔24、中间腔27、下腔32三个腔。
6.按权利要求1所说增压稠化仪，其特征是所说超高压泵的随动杆内腔置有阀体18，阀体18内置有双向气阀30，随动杆内腔通过气孔12和大活塞上气室相通，经过双向气阀30和阀体18内腔与上盖阀腔连通。
7.按权利要求6所说的高压油泵，其特征是随动杆内腔置有阀体18，阀体18内置有双向气阀30，随动杆内腔通过气孔12和大活塞上气室相通，经过双向气阀30和阀体18内腔与阀腔31连通。
8.按权利要求7所说的高压油泵，其特征是随动杆内腔置有阀体18，阀体18内置有双向气阀30，随动杆内腔通过气孔12和大活塞上气室相通，经过双向气阀30和阀体18内腔与阀腔31连通。
9.按权利要求1－8的任一项所说增压稠化仪，其特征是在所说的同步传动部件中的永久磁铁是由2－4块磁铁环套构成，而每段由2－6块瓦块状的磁铁块组成。
专利摘要本实用新型属于一种检测材料物理力学性能的仪器，具体为测定油井水泥稠化时间的仪器。目前，在生产这种仪器中主要有两方面问题难以克服。一是液压机构中的高压泵难以选择到压力大而又体积小的；二是驱动装置的传递转动给高压釜内的水泥浆杯的同步传动部件难以保证高压釜中的油不泄漏。本实用新型用磁力传动器和体积小自换气的超高压泵，克服了上述问题。
文档编号G01N11/00GK2089172SQ91210419
公开日1991年11月20日 申请日期1991年4月12日 优先权日1991年4月12日
发明者何全凯, 富文有, 路朝东, 王玉田, 徐海田, 李振, 李士林 申请人:沈阳航空学院应用技术研究所