專利名稱：快動作閥致動器,及具有該致動器的工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快動作閥致動器，還涉及一種裝有所述致動器的工具。
本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域是放置在用于地下作業(yè)的導(dǎo)管中的閥，比如，生產(chǎn)石油或天然氣的井，以及任何抽取碳?xì)浠衔锏淖試娋?，或任何注入井?br> 背景技術(shù)：
通常，生產(chǎn)井包含深入的地下壁，用于使周圍開采礦床生產(chǎn)的流體進(jìn)入所述井內(nèi)，從而隨后在所述礦床中的流體壓力的驅(qū)動作用下上升到地面。
因此，對于井的操作人員而言，單位時(shí)間內(nèi)從井中抽取大量的生產(chǎn)流體是非常重要的，即，盡可能高的生產(chǎn)率。該生產(chǎn)率可能受多個(gè)參數(shù)和條件的影響。這些參數(shù)之一，僅涉及鉆孔的結(jié)構(gòu)，是在地下礦床和井壁之間的生產(chǎn)流體的流動截面。流動截面越大，可以從井中取出的流體量越多。該流動截面可能會受到材料和流體的污染，比如鉆探泥漿，套管水泥和生產(chǎn)流體傳送的固體材料。
然而，很難知道提升到地面的流體生產(chǎn)率過低是否是由于在所述地下層和井之間的流動截面的大小造成的。
為了評價(jià)流動截面的數(shù)值，已知監(jiān)控地下生產(chǎn)層中的溫度和壓力。通過關(guān)閉和/或打開位于地面和生產(chǎn)礦床之間的閥，其中生產(chǎn)流體必須經(jīng)過所述閥上升到地面，可以從測得的溫度和壓力開始，獲得關(guān)于在地下層，也稱作其“表層”的流動截面的信息，以及關(guān)于其滲透性的信息。
通過突然關(guān)閉閥，致使生產(chǎn)礦床處測量的壓力從生產(chǎn)壓力P1變化為較高的沉積壓力P2，如圖1所示。相反，從關(guān)閉的閥開始，當(dāng)突然打開時(shí)，則會致使生產(chǎn)礦床處測量的壓力從沉積壓力P2變化為生產(chǎn)壓力P1。
壓力測量值曲線需要使用其數(shù)值，以及作為時(shí)間t的函數(shù)的斜率α。因此，測得的壓力P從生產(chǎn)壓力P1到沉積壓力P2所需的時(shí)間T本身等于半天至十天的范圍內(nèi)的值。
在打開和/或關(guān)閉動作快速發(fā)生時(shí)，至少在緊接完全打開或關(guān)閉后的最初階段，壓力曲線接近一般的一階曲線，該曲線響應(yīng)于流速和閥的跳變，所述閥在其打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間的瞬時(shí)開關(guān)的特性，反之亦然。因此，圖1的曲線表現(xiàn)出的陡峭斜率α，指的是薄表層或流動截面幾乎不阻塞，從而有更大的生產(chǎn)率。
這樣，很容易推導(dǎo)出關(guān)于生產(chǎn)礦床處的流體的流動截面信息。
相反，如果閥的打開和關(guān)閉太慢，即，如果在閥完全打開和關(guān)閉之間經(jīng)歷的時(shí)間過長，那么壓力響應(yīng)接近一階以上的曲線，比如圖2所示的曲線，其中，作為時(shí)間的函數(shù)的壓力斜率，開始升高，直到拐點(diǎn)I，然后下降，直到壓力穩(wěn)定在穩(wěn)定狀態(tài)。
在這種情況下，利用測得的壓力P的曲線更為困難，因?yàn)樗Q于除了生產(chǎn)礦床處的流動截面之外的多個(gè)參數(shù)。因此，測得的壓力P的曲線不能在直到拐點(diǎn)I前的時(shí)間TI內(nèi)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求獲得一種閥致動器和設(shè)有所述致動器的工具，該工具能使閥在閥完全打開和/或完全關(guān)閉的最后時(shí)刻，和閥完全關(guān)閉和/或打開的時(shí)刻之間盡可能快地打開和/或關(guān)閉，從而使從閥下游測得的流速盡可能接近作為時(shí)間的函數(shù)的流速的跳變，而使閥致動的響應(yīng)盡可能接近圖1所示的曲線。
為此，本發(fā)明提供了一種快動作閥致動器，包含致動器本體；可在所述致動器本體內(nèi)在閥關(guān)閉位置和閥打開位置之間運(yùn)動的閥致動部件；所述致動器特征在于它還包含
在所述致動器本體內(nèi)的驅(qū)動裝置；由所述驅(qū)動裝置相對于所述致動器本體驅(qū)動的被驅(qū)動部件，所述驅(qū)動裝置適用于使所述被驅(qū)動部件經(jīng)第一行程到達(dá)第一觸發(fā)位置；用于對所述致動部件相對于被驅(qū)動部件施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力裝置，以便當(dāng)所述被驅(qū)動件沿第一行程到達(dá)其第一觸發(fā)位置時(shí)，施加相反的推斥力，所述作用力使所述致動部件至少從所述閥打開位置和閥關(guān)閉位置中選定的第一確定位置變?yōu)閺乃鲩y打開位置和閥關(guān)閉位置中選定的所述第二確定位置；和相對于所述致動器本體靜止且與所述被驅(qū)動部件和所述致動部件配合的鎖定觸發(fā)裝置，從而在第一行程期間，所述致動部件在所述第一確定位置相對于所述鎖定觸發(fā)裝置是靜止的，且所述被驅(qū)動部件相對于所述鎖定觸發(fā)裝置運(yùn)動；當(dāng)所述被驅(qū)動部件到達(dá)所述第一觸發(fā)位置時(shí)，所述被驅(qū)動部件相對于所述鎖定觸發(fā)裝置是靜止的，且所述致動部件被所述預(yù)應(yīng)力裝置相對于所述鎖定觸發(fā)裝置頂推，而使所述致動部件從所述第一確定位置變?yōu)樗龅诙_定位置。
通過本發(fā)明的方法，能量積聚在致動器中，而使其可以致使閥從打開或關(guān)閉狀態(tài)快速變?yōu)殛P(guān)閉或打開狀態(tài)，從而使流速中出現(xiàn)的陡斜率接近閥儲的跳變。這樣，更容易利用流動截面上的壓力響應(yīng)，以便確定流動截面的狀態(tài)。
因此，即使當(dāng)可用于為所述驅(qū)動裝置供電的電源非常低或受限時(shí)，本發(fā)明也可以使閥在打開或關(guān)閉位置和關(guān)閉或打開位置之間快速運(yùn)動。在適當(dāng)情況下，所述致動器可以驅(qū)動多個(gè)閥打開和關(guān)閉運(yùn)動。因此，可以在打開運(yùn)動后或在后面是打開運(yùn)動的關(guān)閉運(yùn)動之后，提升處于打開狀態(tài)的閥和含有閥的工具，這在僅能執(zhí)行單次關(guān)閉運(yùn)動的閥是不可能的。此外，所述致動器使其可以在井的多個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)礦床內(nèi)快速地連續(xù)進(jìn)行打開和/或關(guān)閉。
而且，快速關(guān)閉和/或打開閥用于避免使其在使用條件下過早損壞。生產(chǎn)流體攜帶比如沙等磨損性材料，且它以非常高的速度經(jīng)過閥。這一高速度是由于在所述閥的上、下游側(cè)之間的壓力差造成的，當(dāng)在關(guān)閉結(jié)束時(shí)，或在打開開始時(shí)，通過所述閥的流體流動間隙很小時(shí)，這一差值增加。因此，在其關(guān)閉或打開運(yùn)動期間，生產(chǎn)流體趨于壓靠所述滑塊或閥的的運(yùn)動活塞。因?yàn)殚y的關(guān)閉和/或打開運(yùn)動速度，它的運(yùn)動部分在更短時(shí)間內(nèi)暴露于高速生產(chǎn)流體中，從而減輕磨損，延長壽命，避免提升所述閥進(jìn)行更換的需求，這對于設(shè)備而言是非常昂貴的，且延長了生產(chǎn)井測試的時(shí)間。
在本發(fā)明的致動器中積聚的能量也使其可以保證施加在閥上的力克服其運(yùn)動部分和其靜止部分之間的阻力，這可能是由于在其之間的密封裝置由于井中的高溫和高壓條件產(chǎn)生的粘著造成的。因此，所述致動器和包括所述致動器的工具更可靠。
根據(jù)本發(fā)明的其他特點(diǎn)所述驅(qū)動裝置適于使所述被驅(qū)動部件沿第二行程到達(dá)所述第二觸發(fā)位置，當(dāng)所述被驅(qū)動部件沿所述第二行程到達(dá)所述第二觸發(fā)位置時(shí)，所述預(yù)應(yīng)力裝置適于施加相反的推斥力，趨于使所述致動部件從所述第二確定位置到達(dá)所述第一確定位置，且所述鎖定觸發(fā)裝置用于配合所述被驅(qū)動部件和所述致動部件，從而在所述第二行程中，所述致動部件在第二確定位置相對于所述鎖定觸發(fā)裝置是靜止的，且所述被驅(qū)動部件相對于所述鎖定觸發(fā)裝置運(yùn)動；當(dāng)所述被驅(qū)動部件處于所述第二觸發(fā)位置時(shí)，所述被驅(qū)動部件相對于所述鎖定觸發(fā)裝置是靜止的，且所述致動部件被所述預(yù)應(yīng)力裝置相對于所述鎖定觸發(fā)裝置頂推，而使所述致動部件從所述第二確定位置變?yōu)樗龅谝淮_定位置。
所述行程是縱向的，所述致動部件可以在所述閥關(guān)閉位置和所述閥打開位置之間縱向運(yùn)動，所述被驅(qū)動部件可在所述行程期間相對于所述致動器本體縱向運(yùn)動；所述鎖定觸發(fā)裝置包含
至少一個(gè)可相對于所述致動器本體橫向運(yùn)動的楔形部分；分別在所述被驅(qū)動部件和所述致動部件內(nèi)用于容納所述楔形部分的第一和第二凹槽，所述第一和第二凹槽至少在第一行程期間直到第一觸發(fā)位置縱向偏離，而使所述楔形部分位于所述被驅(qū)動部件的第一凹槽外部，位于所述致動部件的第二凹槽中，從而將所述致動部件相對于所述支撐件縱向固定，且可以使所述被驅(qū)動部件相對于所述支撐件縱向運(yùn)動，且所述第一第二凹槽在所述第一觸發(fā)位置橫向互相面對，而使所述楔形部分可以從所述致動部件的第二凹槽出來，進(jìn)入所述被驅(qū)動部件的第一凹槽中，從而可以將所述被驅(qū)動部件相對于所述支撐件縱向固定，且可以使所述致動部件相對于所述支撐件縱向運(yùn)動。
所述鎖定觸發(fā)裝置包括分別在所述被驅(qū)動部件和所述致動部件內(nèi)用于容納所述楔形部分的第三和第四凹槽，所述第三凹槽與所述第一凹槽中縱向間隔開，所述第三和第四凹槽至少在第二行程期間直到所述第二觸發(fā)位置縱向偏離，而使所述楔形部分位于所述被驅(qū)動部件的第三凹槽外部，且位于所述致動部件的第四凹槽中，從而使所述致動部件相對于所述支撐件縱向固定，且可以使所述被驅(qū)動部件相對于所述支撐件縱向運(yùn)動，所述第三和第四凹槽在所述第二觸發(fā)位置橫向互相面對，而使所述楔形部分可以從所述致動部件的第四凹槽出來，進(jìn)入所述被驅(qū)動部件的第三凹槽中，從而可以使所述被驅(qū)動部件相對于所述支撐件縱向固定，且可以使所述致動部件相對于所述支撐件縱向運(yùn)動。
所述楔形部分可以自由地在支撐件中橫向運(yùn)動，所述支撐件相對于所述致動器本體靜止，且橫向地位于所述被驅(qū)動部件和所述致動部件之間；所述楔形部分由球構(gòu)成；或所述楔形部分由滾子構(gòu)成；所述被驅(qū)動部件包括靜止的引導(dǎo)部分，用于在所述行程期間引導(dǎo)所述楔形部分；所述楔形部分由橫向撓性的突起的爪形成，且在離所述爪一定縱向距離處連接于相對于所述本體靜止的部件；或者所述被驅(qū)動部件包括靜止支撐部分，所述支撐部分具有在其上縱向運(yùn)動的引導(dǎo)套筒，而在所述行程期間引導(dǎo)所述楔形部分，在所述楔形部分穿入所述被驅(qū)動部件的凹槽中時(shí)，所述引導(dǎo)套筒適于受到所述楔形部分的縱向頂推；至少位于所述致動部件中的凹槽之一向外開口，從而能使所述楔形部分插入所述支撐件中；或者所述第一位置對應(yīng)于所述閥打開的位置，所述第二位置對應(yīng)于所述閥關(guān)閉的位置；或者所述第一位置對應(yīng)于所述閥關(guān)閉的位置，所述第二位置對應(yīng)于所述閥打開的位置；當(dāng)所述被驅(qū)動部件沿其行程到達(dá)其觸發(fā)位置時(shí)，所述預(yù)應(yīng)力裝置用于增加在所述致動部件和所述被驅(qū)動部件之間的推斥力，且它施加當(dāng)處于第二確定位置時(shí)阻止所述致動部件運(yùn)動的作用力；所述致動部件包含固定在外套上的桿，所述被驅(qū)動部件包含在所述外套內(nèi)可以縱向運(yùn)動的桿，該桿具有至少一個(gè)第一推動件，用于在所述被驅(qū)動部件沿其行程行進(jìn)到觸發(fā)位置時(shí)縱向頂推所述預(yù)應(yīng)力裝置，，還具有位于所述預(yù)應(yīng)力裝置和外套之間的第二推動件；所述外套具有用于第一和第二間隔件的第一和第二鄰接部分，所述間隔件可運(yùn)動地分別安裝在所述預(yù)應(yīng)力裝置和所述第一和第二推動件之間，所述外套包括分別用于第一和第二推動件的第一第二附加穿透空間，同時(shí)所述被驅(qū)動閥沿其行程運(yùn)動到相應(yīng)的縱向觸發(fā)位置；所述預(yù)應(yīng)力裝置由所述致動部件和被驅(qū)動部件之間的壓縮彈簧構(gòu)成；所述壓縮彈簧是螺旋的，且纏繞在所述被驅(qū)動部件的桿周圍；所述壓縮彈簧具有波狀地繞在所述被驅(qū)動部件的桿周圍的匝；所述被驅(qū)動部件包含避免在所述致動器本體內(nèi)轉(zhuǎn)動，且與通過所述驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動驅(qū)動的所述螺桿配合而使所述被驅(qū)動部件縱向運(yùn)動的螺母；
所述致動器包括位于所述致動器本體和所述致動部件之間的密封裝置，用于使所述驅(qū)動裝置，所述被驅(qū)動部件，所述預(yù)應(yīng)力裝置，以及所述鎖定觸發(fā)裝置相對于外界密封；所述密封裝置包含沿所述致動部件縱向滑動地安裝的活塞，所述密封裝置的活塞包括密封墊，分別用于所述致動器殼體內(nèi)側(cè)和所述致動部件上；在所述致動器本體內(nèi)位于所述密封裝置后面，且包含所述驅(qū)動裝置，所述被驅(qū)動部件，所述預(yù)應(yīng)力裝置，以及所述鎖定觸發(fā)裝置的所述空間填充有工作流體；所述工具流體由潤滑油構(gòu)成；所述致動器本體還包含為所述驅(qū)動裝置供電的裝置；所述致動器本體還包含密封的通孔，用于使所述驅(qū)動裝置電連接于電源和所述致動器上的控制裝置；所述驅(qū)動裝置是馬達(dá)-齒輪箱單元；所述驅(qū)動裝置包括無刷電機(jī)；并且所述驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動所述被驅(qū)動部件的螺母的滾子螺桿；在第二方面，本發(fā)明提供了一種工具，包含具有打開位置和關(guān)閉位置的閥，以及用于所述閥的致動器。
根據(jù)本發(fā)明的其他特點(diǎn)所述工具還包含至少一個(gè)測量傳感器和用于記錄來自傳感器的測量信息的裝置，所述致動器縱向位于所述閥和所述傳感器之間；所述閥包含活塞，所述活塞可以在相對于流體經(jīng)過的空間通向外側(cè)的閥體的至少一個(gè)孔的關(guān)閉位置和打開位置之間運(yùn)動，且連接于用于緊固到所述致動部件的對應(yīng)部分上的緊固部件；所述緊固部件由配合形成所述致動部件的對應(yīng)部分的互補(bǔ)螺紋的螺紋構(gòu)成；所述致動部件的對應(yīng)部分由夾具構(gòu)成，包含多個(gè)彈性分支，適于占據(jù)傾斜的打開位置，能使形成緊固件的鉤掛部分插入到二者之間，同時(shí)它們位于所述閥內(nèi)的引導(dǎo)墻外部，且它們適于夾在所述鉤掛部分上，同時(shí)它們抵靠位于所述關(guān)閉位置和打開位置之間的所述引導(dǎo)墻。
所述閥的活塞以確定的縱向間隙連接于所述緊固件，所述間隙短于在其打開位置和關(guān)閉位置之間的距離；和所述閥還包含第二活塞，該活塞可滑動地安裝在所述活塞的腔室內(nèi)，所述腔室具有在所述孔和所述流體經(jīng)過空間之間的第二流體連通裝置，所述裝置連接于所述致動部件，關(guān)閉處于關(guān)閉位置的所述活塞的腔室，且在所述致動部件從所述關(guān)閉位置到達(dá)打開位置的過程中，適于使所述孔經(jīng)所述第二連通裝置與所述流體經(jīng)過空間連通。


在閱讀了僅通過非限制性示例給出的下述內(nèi)容并參照附圖，將能更好地理解本發(fā)明，其中圖1，如上所述，是繪出在井的地下流體生產(chǎn)礦床中測得的壓力曲線，并能獲得關(guān)于流動截面的信息的圖；圖2，如上所述，是繪出在井的地下流體生產(chǎn)礦床中測得的另一壓力曲線的圖；圖3A，3B和3C是縱向剖面圖，示出了閥如何固定于本發(fā)明的致動器上的一個(gè)示例；圖4是本發(fā)明的處于閥觸發(fā)打開位置的閥致動器的縱向剖面圖；圖5和6是在從圖4所示的位置向所述閥的觸發(fā)關(guān)閉位置的致動行程期間，本發(fā)明的處于閥打開位置的閥致動器的縱向剖面圖；圖7是本發(fā)明的處于閥觸發(fā)關(guān)閉位置的閥致動器的縱向剖面圖；圖8和9是在從圖7所示的位置向所述閥的觸發(fā)打開位置的另一致動行程期間，本發(fā)明的處于閥關(guān)閉位置的閥致動器的縱向剖面圖；圖10是比圖4至9比例更小的圖，示出了安裝在閥上的本發(fā)明的致動器；圖11是更大比例的圖，示出了構(gòu)成用于鎖定和觸發(fā)圖4至10所示致動器的裝置的一部分的引導(dǎo)部分的變體實(shí)施例；圖12是更大比例的圖，示出了構(gòu)成用于鎖定和觸發(fā)圖4至10所示致動器的裝置的一部分的楔形部分的變體實(shí)施例；
圖13是更大比例的圖，示出了在用于緊固于所述致動部件的部件和圖4至12所示的閥的活塞之間連接的變體實(shí)施例；圖14A，14B和14C是更大比例的圖，示出了圖3A，3B，3C，4至10和13中示出的所述閥的活塞的變體實(shí)施例；圖15是比圖4至9更小比例的圖，示出了安裝在閥上的本發(fā)明的致動器。
具體實(shí)施例方式
在圖4至10中示出的本發(fā)明的致動器1包含大致沿從后向前的縱向方向3延伸的致動器外本體2，例如，沿生產(chǎn)流體向井頂部上升的方向。致動器本體2包括用于連接閥6的本體5的裝置4，例如，在本體2和5上的互補(bǔ)螺紋，比如在致動器本體2的頂端內(nèi)側(cè)的內(nèi)螺紋4a，和在閥體5的底端外側(cè)的互補(bǔ)螺紋4b，本體2和5是中空的，并且，例如，是管狀和圓形截面。
閥6具有多個(gè)橫向分布的孔7或端口，使生產(chǎn)流體從本體5外側(cè)進(jìn)入閥的前部空間14，朝向井頂部。當(dāng)然，可以設(shè)置單個(gè)孔7。活塞8可滑動地安裝在本體5內(nèi)，與前部空間14和后部空間15之間的孔7對準(zhǔn)。活塞8具有支撐第一和第二外部密封墊9和10的壁11，所述墊能耐生產(chǎn)流體并且從后向前縱向間隔開。為了最佳的動態(tài)特性，所述閥及其形成一部分的工具應(yīng)當(dāng)放在緊接生產(chǎn)礦床上方。
如圖4，5和6所示，當(dāng)前墊10位于孔7后面時(shí)，生產(chǎn)流體從本體5外部經(jīng)過孔7進(jìn)入前部空間14，以便朝地面上升，然后閥處于其打開位置。
如圖7，8和9所示，活塞8前進(jìn)到前部空間14中，而使后墊9位于孔7后面，且前墊10位于孔7前面，通過墊9和10，防止生產(chǎn)流體進(jìn)入前部空間14或后部空間15。無論何時(shí)，只要密封裝置在閥體5和所述井壁之間，就阻止生產(chǎn)流體到達(dá)地面。
在下游，閥6連接于用于將其鎖定在井內(nèi)適當(dāng)位置的部件，例如，爪形的，其中鎖定位置的爪朝所述井壁頂出。
下面描述本發(fā)明的致動器1的位于致動器本體2內(nèi)的部分。
閥6的活塞8連接于用于緊固到部件21的前緊固件19的后緊固件18，用于使閥8在其打開和關(guān)閉位置之間動作?；钊?剛性連接于圖4至10或圖3A至3C所示的緊固件18。
例如，如圖3A至3C所示，部件21的前緊固件19由包含多個(gè)分支191的夾具構(gòu)成，所述分支在其自由端設(shè)有鉤子192的，且可以從圖4A所示的打開位置彈性運(yùn)動，使構(gòu)成部件18的鉤掛部分181插入其間。閥體5具有后部內(nèi)倒角501，所述倒角與每個(gè)鉤子192上的互補(bǔ)外倒角193配合，以便當(dāng)它插入其間，且致動部件21的緊固件19縱向頂推本體5時(shí)，如圖3B所示，限制分支191而在鉤掛部分181周圍關(guān)閉。這樣，鉤子192進(jìn)入鉤掛部分181中面向它們的互補(bǔ)凹槽182中。每個(gè)分支191具有外部凸起194，用于將鉤子192保持在凹槽182中的關(guān)閉位置，只要在如圖3B所示所示的打開位置，如圖3C所示的關(guān)閉位置，以及在所示位置之間，凸起194鄰靠位于本體5內(nèi)、在倒角501前面的縱向引導(dǎo)墻502。
緊固部件18如圖4至10所示由配合形成致動部件21的緊固部件19的互補(bǔ)外螺紋的內(nèi)螺紋構(gòu)成。
致動部件21在本體2內(nèi)縱向延伸，且包含例如，具有支撐緊固部件19的前端的桿22，所述緊固部件用于緊固在活塞8上。致動部件21可在致動器本體2內(nèi)縱向運(yùn)動，而使閥6的活塞8在其打開和關(guān)閉位置之間運(yùn)動，致動部件21還包含中空的后縱向外套23，所述外套具有用于通過任何適當(dāng)裝置固定的前緊固部分23b，例如，通過螺紋緊固到桿22的后端。所述外套23中插入被驅(qū)動部件31中，被驅(qū)動部件31受從動螺母32限制而在外套23的后部縱向平移，所述螺母32經(jīng)內(nèi)部螺紋與固定于驅(qū)動裝置35的縱向轉(zhuǎn)動軸34的縱向螺桿33配合，例如，驅(qū)動裝置35由馬達(dá)和齒輪箱單元構(gòu)成，固定在本體2內(nèi)部。例如，螺桿33以球螺紋的形式驅(qū)動螺母32縱向平移。例如，單元35中的馬達(dá)包含無刷電機(jī)。被驅(qū)動部件31可以例如為具有圍繞螺母32的部分36的縱向桿的形式。
相對于本體2縱向靜止的鎖定觸發(fā)裝置41位于被驅(qū)動部件31和致動部件21之間，且相互配合。
通過馬達(dá)單元35，螺母32和被驅(qū)動部件31適于占據(jù)相對于鎖定觸發(fā)裝置41不同的縱向位置。
這樣，如圖4，5和6所示被驅(qū)動部件31具有在本體2內(nèi)的第一致動行程C1，沿致動器1的縱向方向從后向前，或沿井的方向向上，從而占有第一縱向觸發(fā)位置，如圖7所示，其中使閥從打開位置變?yōu)殛P(guān)閉位置。相反，如圖8，9，和10所示被驅(qū)動部件31具有第二縱向致動行程C2，沿與第一行程C1相反的方向延伸，從致動器1的前面向后面，或相對于井向下，從所述第一觸發(fā)位置到第二縱向觸發(fā)位置，所述第二縱向觸發(fā)位置相對于所述第一觸發(fā)位置后移，如圖4所示，其中使所述閥從關(guān)閉位置變?yōu)榇蜷_位置。
當(dāng)然，可以僅設(shè)置第一和第二縱向觸發(fā)位置之一。
下面將參照第一和第二觸發(fā)位置都出現(xiàn)的情況描述本發(fā)明。
在每個(gè)所述第一和第二觸發(fā)位置，致動部件31在縱向位置上相對于鎖定觸發(fā)裝置41保持靜止，同時(shí)致動部件21分別在向前和向后的方向上，被位于被驅(qū)動部件31和致動部件21之間的預(yù)應(yīng)力裝置51相對于鎖定觸發(fā)裝置41縱向頂推，從而使致動部件21分別進(jìn)入第一或第二縱向位置，它們分別對應(yīng)于處于關(guān)閉位置或打開位置的閥6。
當(dāng)僅設(shè)有第一觸發(fā)位置時(shí)，被驅(qū)動部件31的定位能使預(yù)應(yīng)力裝置51致使致動部件21僅進(jìn)入第一位置，對應(yīng)于閥6從打開位置變?yōu)殛P(guān)閉位置。
當(dāng)僅設(shè)有第二觸發(fā)位置時(shí)，被驅(qū)動部件31的定位能使預(yù)應(yīng)力裝置51致使致動部件21僅進(jìn)入第二位置，對應(yīng)于閥6從關(guān)閉位置變?yōu)榇蜷_位置。
在所述圖中，被驅(qū)動部件31具有第一推動件37，用于在第一行程C1期間縱向向前頂推預(yù)應(yīng)力裝置51，從而到達(dá)第一觸發(fā)位置，還具有第二推動件38，用于在第二行程C2期間縱向向前頂推預(yù)應(yīng)力裝置51，從而到達(dá)第二觸發(fā)位置。
例如，預(yù)應(yīng)力裝置51由插入外套23中，位于第一和第二推動件37和38之間，在牢固地連接第一和第二推動件37和38的中心縱向桿39周圍的螺旋壓縮彈簧構(gòu)成。
第一推動件37經(jīng)第一分隔件61作用在預(yù)應(yīng)力裝置51上，所述第一分隔件61可以在預(yù)應(yīng)力裝置51和第一推動件37之間縱向滑動，且例如由墊圈構(gòu)成，所述墊圈經(jīng)截面小于第一推動件31的截面的孔在其前面嚙合在桿39周圍。
第二推動件38經(jīng)第二分隔件62作用在預(yù)應(yīng)力裝置51上，所述第二分隔件62可以在預(yù)應(yīng)力裝置51和第二推動件38之間縱向滑動，且例如由墊圈構(gòu)成，所述墊圈經(jīng)截面小于第二推動件32的截面的孔在其后面嚙合在桿39周圍。
用于外套23的第一鄰接部分63位于第一分隔件61后面，其截面大于第一推動件31，且大于桿39，從而使其縱向滑動，而在第二分隔件62前方，設(shè)有用于外套23的第二鄰接部分64，其截面大于第二推動件38和桿39，從而使其縱向滑動。第一和第二鄰接部分63和64間隔與第一和第二推動件37和38相同的距離L。
當(dāng)被驅(qū)動部件31沿第一行程C1向前運(yùn)動時(shí)，第一推動件31使第一分隔件61在第一鄰接部分63前面向前運(yùn)動，如圖6所示，而外套23被鎖定觸發(fā)裝置41縱向保持，從而將第二分隔件62朝前方鎖定在第二鄰接部分64上，結(jié)果將第一和第二分隔件61和62之間的距離減小至小于距離L的距離，從而壓縮彈簧51。外套23包括額外空間65，在第二推動件38前面，以便在其第一行程C1直到所述第一觸發(fā)位置期間容納第二推動件。
相反，在被驅(qū)動部件31沿第二行程C2偏移期間，當(dāng)外套23被鎖定觸發(fā)裝置41縱向保持時(shí)，第二推動件38向后頂推第二分隔件62到第二鄰接部分64后面，如圖9所示，從而保持第一分隔件61抵靠第一鄰接部分63，且因此將第一和第二分隔件61和62之間的厚度減小至小于距離L的距離，因此壓縮彈簧51。在外套23中在第一鄰接部分63后面設(shè)有額外空間66，用于在第二行程C2期間，容納在外套23內(nèi)向后運(yùn)動到第一鄰接部分63后面的第一推動件37。
被驅(qū)動部件31連接于部分36的前面，具有在第一和第二行程C1和C2期間以及在第一和第二觸發(fā)位置，容納螺桿33的前端的護(hù)套67。護(hù)套67在其前端連接于長度為L2的縱向引導(dǎo)部分47，長度L2大于或等于第一行程C1到所述第一觸發(fā)位置的距離，也大于第二行程C2到所述第二觸發(fā)位置的距離。
鎖定觸發(fā)裝置41位于后部附加空間66和第一推動件31后面。鎖定和觸發(fā)裝置41具有固定于本體2內(nèi)、在部分36前面的支撐件42，以及在護(hù)套67和引導(dǎo)部分47周圍的螺母32。支撐件42包含圍繞引導(dǎo)部分47的縱向壁，且包括一個(gè)或多個(gè)殼體44，所述殼體分別接納一或多個(gè)楔形部分43，所述楔形部分可橫切縱向方向運(yùn)動，即徑向。例如，殼體44為通孔形式，位于支撐件42的縱向壁的指定縱向位置。當(dāng)設(shè)有多個(gè)殼體44和相應(yīng)部件43時(shí)，殼體44都處于相同的指定縱向位置，且被支撐件42的縱向壁的實(shí)體部分分開，即，殼體44橫向?qū)?zhǔn)，而使每個(gè)楔形部分具有在相應(yīng)殼體44內(nèi)相對于縱向方向3受到限制的行程。引導(dǎo)部分47，楔形部分43和圍繞支撐件42的外套23的后部68這樣構(gòu)造，即在第一和第二行程C1和C2期間以及第一和第二觸發(fā)位置，可以互相橫向面對。
對于每個(gè)楔形部分43，引導(dǎo)部分47的外表面具有第一橫向殼體凹槽45，而對于每個(gè)楔形部分43，外套23的后部24包括用于楔形部分43的第二橫向殼體凹槽46。當(dāng)設(shè)有多個(gè)凹槽45時(shí)，它們橫向?qū)?zhǔn)。當(dāng)設(shè)有多個(gè)凹槽46時(shí)，它們橫向?qū)?zhǔn)。第一和第二凹槽45，46適于在第一行程C1到達(dá)第一觸發(fā)位置時(shí)，橫向地面對面，從而使楔形部分43從第二凹槽46到達(dá)第一凹槽45。
當(dāng)楔形部分43處于第一凹槽45中時(shí)，它并不伸入到第二凹槽46中，因此能使外套23相對于支撐件42縱向滑動，這對應(yīng)于圖7所示的第一觸發(fā)位置。
相反，當(dāng)?shù)谝缓偷诙疾?5，46縱向偏移時(shí)，楔形部分43壓在遠(yuǎn)離第一凹槽45的引導(dǎo)部分47上，且進(jìn)入第二凹槽46中，如圖5和6所示，從而使外套23的后部24在縱向位置上相對于支撐件42靜止，且在對應(yīng)于第一行程C1到第一觸發(fā)位置的狀態(tài)下，使引導(dǎo)部分47相對于楔形部分43縱向運(yùn)動。
類似地，在第一凹槽45前面，對于每個(gè)楔形部分43來說，引導(dǎo)部分47具有用于在第二觸發(fā)位置容納楔形部分43的第三橫向凹槽49，外套23的后部24包括，在第二凹槽46后面且對于每個(gè)楔形部分43來說，用于楔形部分43的第四橫向殼體凹槽50。當(dāng)設(shè)有多個(gè)凹槽49時(shí)，它們橫向互相對準(zhǔn)。第三和第四凹槽49，50適于當(dāng)?shù)诙谐藽2到達(dá)第二觸發(fā)位置時(shí)橫向地面對面，從而使楔形部分43從第四凹槽50到達(dá)第三凹槽49。圍繞凹槽46，50且在所述凹槽之間，外套23具有在楔形部分43已經(jīng)插入支撐件44中之后安裝的封閉壁231。
如圖8和9所示，在第二行程C2到所述第二觸發(fā)位置期間，楔形部分43位于外套23的后部24的第四凹槽50內(nèi)，且在第三凹槽49外，所述第三凹槽相對于凹槽50縱向偏移，從而可以沿縱向方向互相固定支撐件42和外套23，且使引導(dǎo)部分47相對于楔形部分43縱向運(yùn)動。
在第二觸發(fā)位置，楔形部分43落入到第三凹槽49中，且離開互相橫向面對的第四凹槽50，從而相對于支撐件42橫向地固定引導(dǎo)部分47，且使外套23在第一分隔件61和第一鄰接部分63上的預(yù)應(yīng)力裝置51施加的后向力的作用下向后縱向運(yùn)動。
例如，且如圖所示，楔形部分43由球構(gòu)成，在被驅(qū)動部件31上的凹槽45和49形狀互補(bǔ)，例如，半球形。外套23的凹槽46和/或50例如由直徑大于所述球的圓形孔構(gòu)成，以便能使其從外側(cè)插入支撐件42中。例如，殼體44也是直徑大于所述球的圓形孔，位于支撐件42的壁內(nèi)。當(dāng)然，楔形部件43也可以是具有圓柱形表面的滾子形式，位于被驅(qū)動部件31上的凹槽45和49也是中空圓柱體形式，例如圓形半圓柱體形式，而凹槽46，50為能使楔形部件43經(jīng)部分24插入支撐件42內(nèi)的互補(bǔ)長方形孔。例如，殼體44為尺寸相當(dāng)于支撐件42的壁上的滾子母線和基線的矩形長方形通孔。
通過在預(yù)應(yīng)力裝置51內(nèi)最初積累的能量，例如，通過在第一行程C1中壓縮外套23內(nèi)的彈簧，直到被驅(qū)動部件31到達(dá)第一觸發(fā)位置，可以使閥6從打開位置變?yōu)殛P(guān)閉位置。
第一觸發(fā)位置能使在第一行程C1期間預(yù)應(yīng)力裝置51內(nèi)積聚的能量釋放，從而使致動部件21從打開位置偏移至關(guān)閉位置。在觸發(fā)位置施加在致動部件21上的作用力取決于用于存儲能量的預(yù)應(yīng)力裝置51，即對于彈簧來說取決于其剛度，預(yù)應(yīng)力的大小和行程的大小。
當(dāng)?shù)谝恍谐藽1到達(dá)第一觸發(fā)位置時(shí)存儲在預(yù)應(yīng)力裝置51內(nèi)的一部分能量的突然釋放，導(dǎo)致較大的力作用在閥6的活塞8上，從而突然使其加速，從打開位置朝關(guān)閉位置平移。在適當(dāng)情況下，預(yù)應(yīng)力裝置51這樣設(shè)計(jì)，即在活塞8和閥6的本體5之間的任何相對作用力被克服，其中在觸發(fā)位置預(yù)應(yīng)力裝置51施加的最初作用力例如大于所述相對作用力數(shù)倍，例如等于或大于所述相對作用力的3至10倍。
為了增加在觸發(fā)位置由預(yù)應(yīng)力裝置51施加的最初作用力，預(yù)應(yīng)力裝置這樣組織，即例如在第一行程C1期間到達(dá)第一觸發(fā)位置之前，在致動部件21和被驅(qū)動部件31之間施加縱向推斥。例如，預(yù)應(yīng)力裝置51可以為螺旋彈簧的形式，該彈簧已經(jīng)在所述間隔件以其最大距離間隔開時(shí)，在間隔件61和62之間縱向壓縮。預(yù)應(yīng)力裝置51也可以是具有波狀匝的彈簧。在觸發(fā)打開或關(guān)閉之后，彈簧51繼續(xù)在致動部件21上施加作用力，而使閥6保持在已經(jīng)剛剛開始的相應(yīng)打開或關(guān)閉位置。
當(dāng)然，上述內(nèi)容以對應(yīng)的方式適用于第二行程C2和第二觸發(fā)位置。
這使致動部件21和活塞8非?？焖俚仄揭七\(yùn)動，而從第一行程C1期間直到緊接第一觸發(fā)位置之前占據(jù)的打開位置，變化為在到達(dá)第一觸發(fā)位置時(shí)占據(jù)的關(guān)閉位置。在活塞8相對于處于打開位置的閥6的本體5靜止時(shí)的最后時(shí)刻，和它處于打開位置的第一時(shí)刻之間關(guān)閉閥所需的時(shí)間非常短，且持續(xù)時(shí)間小于1秒，但是在執(zhí)行閥關(guān)閉運(yùn)動的現(xiàn)有技術(shù)的閥中，所述時(shí)間大于50秒。
當(dāng)然，所述內(nèi)容適用于第二行程C2和第二觸發(fā)位置，類似地產(chǎn)生快速打開運(yùn)動，其中在活塞8相對于處于關(guān)閉位置的閥6的本體5靜止時(shí)的第一時(shí)刻和當(dāng)它處于打開位置時(shí)的第一時(shí)刻之間的類似的較短時(shí)間內(nèi)，致動部件21和活塞8從關(guān)閉位置變化為打開位置。
在圖11中，引導(dǎo)部分47包含固定于護(hù)套67和推動件37的中心支撐桿471，且在其端部具有第一和/或第三凹槽45，49，其中最遠(yuǎn)地分開的縱向半部分451，491類似于圖4至9所示的那些，而其關(guān)閉在一起的縱向半部分452，492由直線輪廓的相應(yīng)凹槽形成，且以直角連接于中心桿471。
引導(dǎo)套筒472可以在中心支撐桿471周圍縱向運(yùn)動。引導(dǎo)套筒472具有以類似于圖4至9的引導(dǎo)部件47的方式引導(dǎo)楔形部分43的外引導(dǎo)表面。外引導(dǎo)表面473連接于前、后橫向邊緣474和475，所述邊緣互相分離基本上等于第一凹槽45中部和第三凹槽49的遠(yuǎn)端之間的距離的距離。
如圖11中的實(shí)線所示，楔形部分43在行程C1和C2期間抵靠外引導(dǎo)表面473。在第一行程C1結(jié)束時(shí)，楔形部分43抵靠后橫向邊緣475。然后，在圖11中的虛線所示的第一觸發(fā)位置，楔形部分43從凹槽46進(jìn)入第一凹槽45，同時(shí)向前頂推后橫向邊緣475，直到引導(dǎo)套筒472鄰靠凹槽49的前半部分491。對于第二行程C2和第二觸發(fā)位置來說，所述過程類似。
在圖12中，構(gòu)成一個(gè)部件的一或多個(gè)楔形部分43和支撐件42位于被驅(qū)動部件31和外套23之間，所述部件包含多個(gè)互相間隔開且在其后端連接于相對于本體2靜止的部件432上的突起431。殼體44省略。在前面，每一突起431設(shè)有形成楔形部分43的爪433，具有面對外套23的外部分434，其縱向截面在形狀上與第二和第四凹槽46，50互補(bǔ)，還具有面朝引導(dǎo)部件43的內(nèi)部分435，其縱向截面在形狀上與第一和第三凹槽45，49互補(bǔ)。
例如，凹槽45，46，49和50為分別在引導(dǎo)部件47和外套23內(nèi)形成的直線輪廓的凹槽形式，所述壁231與外套23為一體。互補(bǔ)的斜坡位于部分434，435和凹槽45，46，49和50內(nèi)，從而使外套23或被驅(qū)動部件31相對于突起431縱向鎖定。
突起431由呈現(xiàn)一定程度撓性的材料制成，使其可以橫向彎曲，從而在第一和第二觸發(fā)位置能從一個(gè)凹槽50，46到達(dá)另一個(gè)45，49，且從而發(fā)現(xiàn)在凹槽46或50內(nèi)抵靠引導(dǎo)部件47，并在行程C1和C2期間在其凹槽45和49之間。
通過控制驅(qū)動裝置35，使致動部件21進(jìn)入第一或第二觸發(fā)位置，從而使螺母32在螺桿33上運(yùn)動到對應(yīng)的縱向位置。這種控制是例如通過為驅(qū)動裝置35供電的控制裝置實(shí)現(xiàn)的，所述控制裝置沒有示出，且與致動器和/或工具下向孔相應(yīng)。例如，電源裝置可以為可充電電池的形式，該電池可以控制，從而連接于驅(qū)動裝置35，以便使其在行程C1或C2期間沿一個(gè)方向或另一方向轉(zhuǎn)動其軸34。電源裝置可以這樣設(shè)計(jì)，即能執(zhí)行多個(gè)行程C1和C2，而不需要充電或更換，從而能使致動器長時(shí)間使用。在其后端，致動器本體2具有密封的通孔81，能使驅(qū)動裝置35電連接于固定在致動器本體2或整體地延伸的單元內(nèi)的電源和控制裝置。例如，驅(qū)動裝置35包括用于對其軸34的回轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)的裝置，且包括無刷驅(qū)動馬達(dá)，例如。致動器的電源也可以通過在地面連接于電源的電纜提供。致動器也可以通過在放入井內(nèi)之前在地面預(yù)編程進(jìn)行控制。使電源裝置連接于致動器致使已經(jīng)預(yù)先記錄在致動器內(nèi)的程序運(yùn)行。
能耐生產(chǎn)流體的密封裝置71位于外套23的緊固部分23b的前凸肩23c前面的桿22周圍，且在本體2的后面。這些密封裝置71例如為圍繞本體2內(nèi)的桿22的活塞形式，且在其面向本體2內(nèi)側(cè)的外圍表面上有第一密封墊72，以及在面向桿22的內(nèi)表面上的第二密封墊73?；钊?1有利地安裝，從而相對于桿22和本體2滑動，以便平衡在其相對側(cè)上縱向存在的壓力差。這樣，墊72和73面受在其任一側(cè)縱向上的壓力差。
位于密封裝置71后面的本體2內(nèi)側(cè)的空間由工作流體填充，例如在井內(nèi)端工作條件下基本上不可壓縮的流體。例如這種工作流體可以由油構(gòu)成。
在圖13中，閥6的活塞8以縱向間隙連接于圖4至10或圖3A至3C的緊固部件18。緊固部件18在其前端具有橫向凸肩183，該凸肩插入而在活塞8的后殼體184內(nèi)縱向滑動，所述后殼體由前、后鄰接部分185和186限定，它們在其之間限定了已確定的縱向間隙，用于凸肩183，所述凸肩比在其打開和關(guān)閉位置之間的長度更短。
雖然閥6保持打開，凸肩183由部件18，19和21保持抵靠后鄰接部分186，但閥6保持關(guān)閉時(shí)，如圖13所示，凸肩183由部件18，19和21保持抵靠前鄰接部分185。此后，當(dāng)閥6從打開位置或關(guān)閉位置變?yōu)殛P(guān)閉位置或打開位置時(shí)，用于凸肩183的間隙能使其沿適當(dāng)?shù)姆较蚋咚俚竭_(dá)抵靠相對的鄰接部分185或186，從而在活塞8上施加振動，有助于其墊9，10與本體5分離。
在圖14A至14D中，閥6的活塞8具有一個(gè)前外墊10，和后中心內(nèi)部腔室111，該腔室能首先經(jīng)橫向?qū)Ч?12與其支撐壁11的外側(cè)連通，其次經(jīng)縱向?qū)Ч?13與前空間14連通。當(dāng)活塞8相對于孔7處于關(guān)閉位置時(shí)，橫向?qū)Ч?12向外打開通向孔7。導(dǎo)管112和113使井中生產(chǎn)的流體具有比孔7更小的流動截面。腔室111也由縱向滑動地安裝且固定于凸肩183前面的部件18的第二活塞114向后限定。
當(dāng)如圖14A所示，凸肩183前進(jìn)而抵靠鄰接部分185時(shí)，第二活塞114通過任何適當(dāng)?shù)拿芊庋b置斷開導(dǎo)管112和113之間經(jīng)腔室111的連通，但是，如圖14B和14C所示，當(dāng)凸肩183向后運(yùn)動抵靠鄰接部分184時(shí)，第二活塞114使導(dǎo)管112和113經(jīng)腔室111連通，同時(shí)避免流體流入殼體184和致動器。這樣，如圖14C所示，打開孔7的活塞8的運(yùn)動通過如圖14B所示的經(jīng)導(dǎo)管11 2和113建立的連通領(lǐng)先，從而可以使少量的產(chǎn)生流體從井進(jìn)入前面14，降低由于流體吸入閥的打開造成生產(chǎn)井的壁坍塌的危險(xiǎn)，因?yàn)檫@可能阻塞井。該實(shí)施例尤其對不夠堅(jiān)固的井有利。
在圖15中，本發(fā)明的致動器1可以與工具201為一體。這種工具201可以包含，除了致動器1和閥6之外，具有用于測量在致動器1下方的壓力、溫度、流速和/或其他參數(shù)的傳感器的裝置204，以及用于記錄傳感器產(chǎn)生的測量信息的裝置。工具201包含從頂部到底部機(jī)械連接在一起的部件207，用于通過錨固在導(dǎo)管203上而在適當(dāng)位置阻塞工具的部件，包括能耐生產(chǎn)流體和作用在導(dǎo)管203，閥6，致動器1上的密封墊207，具有作用在導(dǎo)管203上的弓架的可選定心器209，和所述單元204。
權(quán)利要求
1.一種快動作閥致動器，包含·致動器本體(2)；·可在所述致動器本體(2)內(nèi)在閥關(guān)閉位置和閥打開位置之間運(yùn)動的閥致動部件(21)；所述致動器特征在于它還包含·在所述致動器本體(2)內(nèi)的驅(qū)動裝置(35)；·由所述驅(qū)動裝置(35)相對于所述致動器本體(2)驅(qū)動的被驅(qū)動部件(31)，所述驅(qū)動裝置(35)適用于使所述被驅(qū)動部件(31)經(jīng)第一行程(C1)到達(dá)第一觸發(fā)位置；·用于對所述致動部件(21)相對于被驅(qū)動部件(31)施加預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力裝置(51)，以便當(dāng)所述被驅(qū)動件(31)沿第一行程(C1)到達(dá)其第一觸發(fā)位置時(shí)，施加相反的推斥力，所述作用力使所述致動部件(31)至少從所述閥打開位置和閥關(guān)閉位置中選定的第一確定位置變?yōu)閺乃鲩y打開位置和閥關(guān)閉位置中選定的所述第二確定位置；·相對于所述致動器本體(2)靜止且與所述被驅(qū)動部件(31)和所述致動部件(21)配合的鎖定觸發(fā)裝置(41)，從而·在第一行程(C1)期間，所述致動部件(21)在所述第一確定位置相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)是靜止的，且所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)運(yùn)動；·當(dāng)所述被驅(qū)動部件(31)到達(dá)所述第一觸發(fā)位置時(shí)，所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)是靜止的，且所述致動部件(21)被所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)頂推，而使所述致動部件(21)從所述第一確定位置變?yōu)樗龅诙_定位置。
2.如權(quán)利要求1所述的快動作閥致動器，其特征在于所述驅(qū)動裝置(35)適于使所述被驅(qū)動部件(31)沿第二行程(C2)到達(dá)所述第二觸發(fā)位置，當(dāng)所述被驅(qū)動部件(31)沿所述第二行程(C2)到達(dá)所述第二觸發(fā)位置時(shí)，所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)適于施加相反的推斥力，趨于使所述致動部件(21)從所述第二確定位置到達(dá)所述第一確定位置，且所述鎖定觸發(fā)裝置(41)用于配合所述被驅(qū)動部件(31)和所述致動部件(21)，從而·在所述第二行程(C2)中，所述致動部件(21)在第二確定位置相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)是靜止的，且所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)運(yùn)動；·當(dāng)所述被驅(qū)動部件(31)處于所述第二觸發(fā)位置時(shí)，所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)是靜止的，且所述致動部件(21)被所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)相對于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)頂推，而使所述致動部件(21)從所述第二確定位置變?yōu)樗龅谝淮_定位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的快動作閥致動器，其特征在于所述行程(C1，C2)是縱向的，所述致動部件(21)可以在所述閥關(guān)閉位置和所述閥打開位置之間縱向運(yùn)動，所述被驅(qū)動部件(31)可在所述行程(C1，C2)期間相對于所述致動器本體(2)縱向運(yùn)動。
4.如權(quán)利要求3所述的快動作閥致動器，其特征在于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)包含·至少一個(gè)可相對于所述致動器本體(2)橫向運(yùn)動的楔形部分(43)；·分別在所述被驅(qū)動部件(31)和所述致動部件(21)內(nèi)用于容納所述楔形部分(43)的第一和第二凹槽(45，46)，所述第一和第二凹槽(45，46)至少在第一行程期間直到第一觸發(fā)位置縱向偏離，而使所述楔形部分(43)位于所述被驅(qū)動部件(31)的第一凹槽(45)外部，位于所述致動部件(21)的第二凹槽(46)中，從而將所述致動部件(21)相對于所述支撐件(42)縱向固定，且可以使所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述支撐件(42)縱向運(yùn)動，且所述第一和第二凹槽(45，46)在所述第一觸發(fā)位置橫向互相面對，而使所述楔形部分(43)可以從所述致動部件(21)的第二凹槽(46)出來，進(jìn)入所述被驅(qū)動部件(31)的第一凹槽(45)中，從而將所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述支撐件(42)縱向固定，且使所述致動部件(21)相對于所述支撐件(42)縱向運(yùn)動。
5.如權(quán)利要求2和4所述的快動作閥致動器，其特征在于所述鎖定觸發(fā)裝置(41)包括分別在所述被驅(qū)動部件(31)和所述致動部件(21)內(nèi)用于容納所述楔形部分(43)的第三和第四凹槽(49，50)，所述第三凹槽與所述第一凹槽(45)縱向間隔開，所述第三和第四凹槽(49，50)至少在第二行程期間直到所述第二觸發(fā)位置縱向偏離，而使所述楔形部分(43)位于所述被驅(qū)動部件(31)的第三凹槽(49)外部，且位于所述致動部件(21)的第四凹槽(50)中，從而使所述致動部件(21)相對于所述支撐件(42)縱向固定，且使所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述支撐件(42)縱向運(yùn)動，所述第三和第四凹槽(49，50)在所述第二觸發(fā)位置橫向互相面對，而使所述楔形部分(43)可以從所述致動部件(21)的第四凹槽(50)出來，進(jìn)入所述被驅(qū)動部件(31)的第三凹槽(49)中，從而使所述被驅(qū)動部件(31)相對于所述支撐件(42)縱向固定，且使所述致動部件(21)相對于所述支撐件(42)縱向運(yùn)動。
6.如權(quán)利要求4或5所述的快動作閥致動器，其特征在于所述楔形部分(43)被安裝成自由地在支撐件(42)中橫向運(yùn)動，所述支撐件(42)相對于所述致動器本體(2)靜止，且橫向地位于所述被驅(qū)動部件(31)和所述致動部件(21)之間。
7.如權(quán)利要求6所述的快動作閥致動器，其特征在于所述楔形部分(43)由球構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6所述的快動作閥致動器，其特征在于所述楔形部分(43)由滾子構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求4至8任一所述的快動作閥致動器，其特征在于所述被驅(qū)動部件(31)包括靜止的引導(dǎo)部分(47)，用于在所述行程期間引導(dǎo)所述楔形部分(43)。
10.如權(quán)利要求4至9任一所述的快動作閥致動器，其特征在于所述楔形部分(43)由橫向撓性的突起(431)的爪(433)形成，且在離所述爪(433)一定縱向距離處連接于相對于所述本體(2)靜止的部件(432)。
11.如權(quán)利要求4至8任一所述的快動作閥致動器，其特征在于所述被驅(qū)動部件(31)包括靜止支撐部分(471)，所述支撐部分具有在其上縱向運(yùn)動的引導(dǎo)套筒(472)，而在所述行程期間引導(dǎo)所述楔形部分(43)，在所述楔形部分(43)穿入所述被驅(qū)動部件(31)的凹槽(45，46)中時(shí)，所述引導(dǎo)套筒(472)適于受到所述楔形部分(43)的縱向頂推。
12.如權(quán)利要求4，5，6，7，8，9和11任一所述的快動作閥致動器，其特征在于位于所述致動部件(21)中的凹槽(46，50)中的至少之一向外開口，從而能使所述楔形部分(43)插入所述支撐件(42)中。
13.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于所述第一位置對應(yīng)于所述閥打開的位置，所述第二位置對應(yīng)于所述閥關(guān)閉的位置。
14.如權(quán)利要求1至12任一所述的快動作閥致動器，其特征在于所述第一位置對應(yīng)于所述閥關(guān)閉的位置，所述第二位置對應(yīng)于所述閥打開的位置。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于當(dāng)所述被驅(qū)動部件(31)沿其行程(C1，C2)到達(dá)其觸發(fā)位置時(shí)，所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)用于增加在所述致動部件(21)和所述被驅(qū)動部件(31)之間的推斥力，且它施加用于當(dāng)處于第二確定位置時(shí)阻止所述致動部件運(yùn)動的作用力。
16.如前述任一權(quán)利要求所述，且從屬于至少權(quán)利要求3時(shí)的快動作閥致動器，其特征在于所述致動部件(21)包含固定在外套(23)上的桿(22)，所述被驅(qū)動部件(31)包含在所述外套(23)內(nèi)可以縱向運(yùn)動的桿(39)，該桿具有至少一個(gè)第一推動件(37)，用于在所述被驅(qū)動部件(31)沿其行程(C1，C2)行進(jìn)到觸發(fā)位置時(shí)縱向推動所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)，還具有位于所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)和外套(23)之間的第二推動件(38)。
17.如權(quán)利要求16所述的快動作閥致動器，其特征在于所述外套(23)具有用于第一和第二間隔件(61，62)的第一和第二鄰接部分(63，64)，所述間隔件可運(yùn)動地分別安裝在所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)和所述第一和第二推動件(37，38)之間，所述外套(23)包括分別用于第一和第二推動件(37，38)的第一和第二附加穿透空間(66，65)，同時(shí)所述被驅(qū)動閥(31)沿其行程(C1，C2)運(yùn)動到相應(yīng)的縱向觸發(fā)位置。
18.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)由所述致動部件(21)和被驅(qū)動部件(31)之間的壓縮彈簧構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求18和權(quán)利要求16或17所述的快動作閥致動器，其特征在于所述壓縮彈簧是螺旋的，且纏繞在所述被驅(qū)動部件(31)的桿(39)周圍。
20.如權(quán)利要求14和權(quán)利要求16或17所述的快動作閥致動器，其特征在于所述壓縮彈簧具有波狀地繞在所述被驅(qū)動部件(31)的桿(39)周圍的匝。
21.如前述任一權(quán)利要求所述，至少從屬于權(quán)利要求3的快動作閥致動器，其特征在于所述被驅(qū)動部件(31)包含避免在所述致動器本體(2)內(nèi)轉(zhuǎn)動、且與通過所述驅(qū)動裝置(35)轉(zhuǎn)動驅(qū)動的所述螺桿(33)配合而使所述被驅(qū)動部件(31)縱向運(yùn)動的螺母(32)。
22.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于它包括位于所述致動器本體(2)和所述致動部件(21)之間的密封裝置(71)，用于使所述驅(qū)動裝置(35)，所述被驅(qū)動部件(31)，所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)，以及所述鎖定觸發(fā)裝置(41)相對于外界密封。
23.如權(quán)利要求22所述的快動作閥致動器，其特征在于所述密封裝置(71)包含沿所述致動部件(21)縱向滑動地安裝的活塞，所述密封裝置(71)的活塞包括密封墊(72，73)，分別用于所述致動器殼體(2)內(nèi)側(cè)和所述致動部件(21)上。
24.如權(quán)利要求22或23所述的快動作閥致動器，其特征在于在所述致動器本體(2)內(nèi)位于所述密封裝置(71)后面，且包含所述驅(qū)動裝置(35)、所述被驅(qū)動部件(31)、所述預(yù)應(yīng)力裝置(51)、以及所述鎖定觸發(fā)裝置(41)的所述空間填充有工作流體。
25.如權(quán)利要求24所述的快動作閥致動器，其特征在于所述工作流體由潤滑油構(gòu)成。
26.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于所述致動器本體(2)還包含密封的通孔(81)，用于使所述驅(qū)動裝置(35)電連接于電源和所述致動器上的控制裝置。
27.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于所述驅(qū)動裝置(35)是馬達(dá)-齒輪箱單元。
28.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于所述驅(qū)動裝置(35)包括無刷電機(jī)。
29.如前述任一權(quán)利要求所述的快動作閥致動器，其特征在于所述驅(qū)動裝置包括用于驅(qū)動所述被驅(qū)動部件(31)的螺母(32)的滾子螺桿(33)。
30.一種工具，包含具有打開位置和關(guān)閉位置的閥，以及如前述任一權(quán)利要求所述的閥致動器。
31.如權(quán)利要求30所述的工具，其特征在于它還包含至少一個(gè)測量傳感器(204)和用于記錄來自傳感器(204)的測量信息的裝置，所述致動器(1)縱向位于所述閥(6)和所述傳感器(204)之間。
32.如權(quán)利要求30或31所述的工具，其特征在于所述閥包含活塞(8)，所述活塞被安裝成在相對于流體經(jīng)過空間(14)通向外側(cè)的閥體(5)的至少一個(gè)孔(7)的關(guān)閉位置和打開位置之間運(yùn)動，且連接于用于緊固到所述致動部件(21)的對應(yīng)部件(19)上的緊固部件(18)。
33.如權(quán)利要求32所述的工具，其特征在于所述緊固部件(18)由配合形成所述致動部件(21)的對應(yīng)部分(19)的互補(bǔ)螺紋的螺紋構(gòu)成。
34.如權(quán)利要求32所述的工具，其特征在于所述致動部件(21)的對應(yīng)部件(19)由夾具構(gòu)成，包含多個(gè)彈性分支(191)，適于占據(jù)傾斜的打開位置，能使形成緊固部件(18)的鉤掛部分(181)插入到二者之間，同時(shí)它們位于所述閥內(nèi)的引導(dǎo)墻(502)外部，且它們適于夾在所述鉤掛部分(181)上，同時(shí)它們抵靠位于所述關(guān)閉位置和打開位置之間的所述引導(dǎo)墻(502)。
35.如權(quán)利要求32至34任一所述的工具，其特征在于所述閥(6)的活塞(8)以確定的縱向間隙連接于所述緊固件(18)，所述間隙短于在其打開位置和關(guān)閉位置之間的距離。
36.如權(quán)利要求32至35任一所述的工具，其特征在于所述閥(6)還包含第二活塞(114)，該活塞可滑動地安裝在所述活塞(8)的腔室(111)內(nèi)，所述腔室具有在所述孔(7)和所述流體經(jīng)過空間(14)之間的第二流體連通裝置(112，113)，所述裝置連接于所述致動部件(21)，關(guān)閉處于關(guān)閉位置的所述活塞(8)的腔室(111)，且在所述致動部件(21)從所述關(guān)閉位置到達(dá)打開位置的過程中，適于使所述孔(7)經(jīng)所述第二連通裝置(112，113)與所述流體經(jīng)過空間(14)連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快動作閥致動器，包含由驅(qū)動裝置(35)驅(qū)動的被驅(qū)動部件(31)，該驅(qū)動裝置適于使被驅(qū)動部件(31)沿行程(C1)行進(jìn)至觸發(fā)位置；配合所述被驅(qū)動部件(31)和所述致動部件(21)的鎖定觸發(fā)裝置(41)，從而在所述行程(C1)期間，所述致動部件(21)靜止，且所述被驅(qū)動部件(31)運(yùn)動；當(dāng)被驅(qū)動部件(31)到達(dá)觸發(fā)位置時(shí)，所述被驅(qū)動部件(31)保持靜止，而所述致動部件(21)被預(yù)應(yīng)力裝置(51)頂推而打開或關(guān)閉所述閥。
文檔編號F16K31/00GK1678813SQ03820326
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月24日
發(fā)明者F·米勒, C·米肖, F·吉拉爾迪 申請人:地理服務(wù)公司