远程监控智能投球装置

技术领域

本发明涉及油田管道清腊技术领域，尤其涉及一种远程监控智能投球装置。

背景技术

目前，在出产的石油原油中，都不同程度地含有石蜡，原油开采后，在管道输送过程中，会不同程度地析出石蜡，石蜡粘结在原油输送管壁上，严重影响原油流速及正常输油。目前从考虑节约能源出发，通常采用常温输油，导致管道结蜡会随着温度的降低和输油量的增加而增多，从而对正常输油造成影响。因此，经常需要对输油管道进行清管处理。

随着现在对石油需求量的增加，油田开采量继续增大，油井数量成倍增长，采油工人劳动强度增大，特别油井输油管线的清管工作繁重，给油田生产工作已带来了一定影响。

为解决此问题，目前在油田上使用手动投球器、机械式手动投球机及双电机自动投球机进行投球，手动投球器工作繁琐，劳动强度大，已不适应繁重的清管工作；机械式手动投球机主要分为移动球筐式、拨轮式、螺旋半强制式和排链驱动式4种，但是都存在腔体积腊、摩擦阻力大、卡阻等现象，性能不稳定，难以实现自动化和无人职守；双电机自动投球机成本较高，无法完全解决卡球及远传监控问题。

发明内容

本发明提供一种远程监控智能投球装置，用以解决现有技术中清蜡球投放过程中出现卡阻现象，稳定性差的缺陷，实现清蜡球投放的通畅性和准确性，提高稳定性。

本发明提供一种远程监控智能投球装置，包括储球筒、挡球机构和取投球机构，所述储球筒用以存储清蜡球，所述挡球机构包括挡球杆，所述挡球杆可滑动的穿设于所述储球筒的出球端，所述取投球机构包括驱动组件和取投球活塞，所述驱动组件的输出端与所述取投球活塞的第一端传动连接，所述取投球活塞的第一端与所述挡球杆传动连接，所述取投球活塞的第二端设有与所述储球筒取球适配的球孔，所述取投球活塞的运动方向与所述挡球杆运动方向相反。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述挡球机构还包括翘板、支架、第一滚轮和第二滚轮，所述翘板与所述支架铰接，所述支架安装于所述取投球机构上，所述翘板的第一端通过所述第一滚轮与所述挡球杆连接，所述翘板的第二端通过所述第二滚轮与所述取投球活塞传动连接。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，还包括电控机构，所述电控机构包括控制器、通讯模块、第一位置传感器和第二位置传感器，所述控制器的输出端与所述驱动组件连接，所述通讯模块与所述控制器的输入端连接；

所述第一位置传感器设于所述取投球活塞的取球位置，并与所述控制器的输入端连接；

所述第二位置传感器设于所述取投球活塞的投球位置，并与所述控制器的输入端连接。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述储球筒内侧套设玻璃管，所述储球筒的顶侧设有筒盖。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述驱动组件包括步进电机、减速机、丝杠和螺母，所述步进电机与所述减速机连接，所述减速机通过齿轮与所述丝杠连接，所述螺母固定安装于所述取投球活塞的第一端，并套设于所述丝杠上。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述丝杠的外侧套设导套，所述取投球活塞穿设于所述导套内，并可沿所述导套的轴向移动。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述取投球活塞的第一端的外侧壁设有螺旋导槽，所述导套的内侧壁固定设有与所述螺旋导槽导向适配的导向销。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述导套设有长圆孔，所述长圆孔与所述挡球机构相适配。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述导套设有过渡筒，所述过渡筒与所述储球筒连接，所述过渡筒的一侧设有导向筒，所述挡球杆穿设于所述导向筒内，并可沿所述导向筒的轴向移动。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，所述导套内设有均与所述取投球活塞密封适配的主密封圈和副密封圈，所述主密封圈和所述副密封圈分别设于所述过渡筒的两侧，其中，

所述主密封圈设于所述过渡筒远离所述取投球活塞的第一端的一侧，所述副密封圈设于所述过渡筒靠近所述取投球活塞的第一端的一侧。

本发明提供的远程监控智能投球装置，通过设置储球筒、挡球机构和取投球机构，所述储球筒用以存储清蜡球，所述挡球机构包括挡球杆，所述挡球杆可滑动的穿设于所述储球筒的出球端，所述取投球机构包括驱动组件和取投球活塞，所述驱动组件的输出端与所述取投球活塞的第一端传动连接，所述取投球活塞的第二端设有与所述储球筒取球适配的球孔，所述取投球活塞的运动方向与所述挡球杆运动方向相反，实现所述挡球杆对清蜡球的一一隔离，取球和投球过程中不憋压、不断流、不卡球，保证取球和投球的顺畅性和准确性，提高装置运行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的远程监控智能投球装置的结构示意图；

图2是本发明提供的远程监控智能投球装置的俯视局部剖视图；

附图标记：

1：筒盖； 2：清蜡球； 3：储球筒；

4：玻璃管； 5：挡球杆； 6：第一滚轮；

7：翘板； 8：支架； 9：第二滚轮；

10：丝杠； 11：从动齿轮； 12：第一位置传感器；

13：支撑板； 14：导套； 15：取投球活塞；

16：副密封圈； 17：安装座； 18：管道座；

19：输油管； 20：主密封圈； 21：压盖；

22：过渡筒； 23：电控箱； 24：主动齿轮；

25：法兰。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1和图2描述本发明的一种远程监控智能投球装置，包括储球筒3、挡球机构和取投球机构，储球筒3用以存储清蜡球2，挡球机构包括挡球杆5，挡球杆5可滑动的穿设于储球筒3的出球端，取投球机构包括驱动组件和取投球活塞15，驱动组件的输出端与取投球活塞15的第一端传动连接，取投球活塞15的第一端与挡球杆5传动连接，取投球活塞15的第二端设有与储球筒3取球适配的球孔，取投球活塞15的运动方向与挡球杆5运动方向相反。可以理解的是，储球筒3竖直设置，储球筒3的两端分别设置敞口，其上端口用以向储球筒3内装填清蜡球2，其下端口为出球口。挡球机构包括水平横向设置的挡球杆5，挡球杆5可滑动穿设于储球筒3的出球端即下端。本实施例中，挡球杆5垂直于储球筒3的轴线方向设置，实现对清蜡球2的隔离。

其中，取投球机构包括驱动组件和取投球活塞15，驱动组件的输出端与取投球活塞15的第一端传动连接，取投球活塞15水平横向设置，取投球活塞15的轴线与挡球杆5平行，且与储球筒3的轴线垂直。取投球活塞15的第二端设有球孔，球孔的直径与储球筒3的内径相同，实现储球筒3内的清蜡球2落入球孔内。取投球活塞15的运动方向与挡球杆5运动方向相反，实现取投球活塞15取球时，挡球杆5撤出储球筒3内，取投球活塞15投球时，挡球杆5插入储球筒3内，对清蜡球2进行阻挡。

具体的，初始状态，挡球杆5未插入储球筒3内，位于储球筒3内最底侧的清蜡球2与取投球活塞15的侧壁接触；

取球过程，驱动组件驱动取投球活塞15沿取投球活塞15的第二端至其第一端的方向移动，同时，取投球活塞15的第一端带动挡球杆5沿取投球活塞15的第一端至其第二端的方向移动，也就是说，挡球杆5插入储球筒3内，对由下至上储球筒3内第二个清蜡球2的底侧，实现对第二清蜡球2的卡阻；当球孔移动至与储球筒3的出球端相对的位置时，第一个清蜡球2竖直落入球孔内，完成取球；

投球过程，驱动组件驱动取投球活塞15沿取投球活塞15的第一端至其第二端的方向移动，同时，取投球活塞15的第一端带动挡球杆5沿取投球活塞15的第二端至其第一端的方向移动，也就是说，挡球杆5撤出储球筒3内，第二个清蜡球2向下移动至取投球活塞15的侧壁上侧，等待下次取球；当球孔移动至输油管19时，第一个清蜡球2进入输油管19，完成投球。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，挡球机构还包括翘板7、支架8、第一滚轮6和第二滚轮9，翘板7与支架8铰接，支架8安装于取投球机构上，翘板7的第一端通过第一滚轮6与挡球杆5连接，翘板7的第二端通过第二滚轮9与取投球活塞15传动连接。可以理解的是，翘板7水平横向设置，其中部与支架8的上端铰接，支架8的下端固定安装于取投球机构上。翘板7的第一端可转动安装第一滚轮6，第一滚轮6与挡球杆5固定连接，翘板7的第二端可转动的安装第二滚轮9，第二滚轮9与取投球活塞15传动连接。也就是说，当驱动组件驱动取投球活塞15沿取投球活塞15的第二端至其第一端的方向移动时，取投球活塞15作用于第二滚轮9，使得翘板7的第二端上升，由于翘板7的中部与支架8铰接，翘板7的第一端下降，第一滚轮6转动，带动挡球杆5沿取投球活塞15的第一端至其第二端的方向移动，挡球杆5插入储球筒3内，实现对清蜡球2的阻挡；当驱动组件驱动取投球活塞15沿取投球活塞15的第一端至其第二端的方向移动时，翘板7的第二端下降，翘板7的第一端上升，第一滚轮6带动挡球杆5沿取投球活塞15的第二端至其第一端的方向移动，挡球杆5由储球筒3撤出，撤销对清蜡球2的阻挡作用。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，还包括电控机构，电控机构包括控制器、通讯模块、第一位置传感器12和第二位置传感器，控制器的输出端与驱动组件连接，通讯模块与控制器的输入端连接；

第一位置传感器12设于取投球活塞15的取球位置，并与控制器的输入端连接；

第二位置传感器设于取投球活塞15的投球位置，并与控制器的输入端连接。可以理解的是，第一位置传感器12用以监测取投球活塞15处于取球位置时，向控制器发送第一位置信号，控制器向驱动组件发送停止以及第一驱动指令。第二位置传感器用以监测取投球活塞15处于投球位置时，向控制器发送第二位置信号，控制器向驱动组件发送停止以及第二驱动指令。其中，第一驱动指令和第二驱动指令为驱动组件驱动取投球活塞15沿相反方向一定的两个指令。

其中，通讯模块用以实现远程向控制器传输指令。同时，控制器可根据储球筒3内清蜡球2的初始个数，以及取球次数或投球次数，进行判断是否需要补球，缺相保护及报警，并发送至远端监控设备，保证设备运行的可靠性，无需工作人员值守，降低维护工作量，智能化操作。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，储球筒3内侧套设玻璃管4，储球筒3的顶侧设有筒盖1。可以理解的是，储球筒3内侧套设玻璃管4，清蜡球2放置在玻璃管4内，清蜡球2与玻璃管4之间的摩擦力可忽略，提高清蜡球2下落的通畅性，放置卡阻。储球筒3的顶侧设置筒盖1，防止异物进入储球筒3内，影响清蜡球2的下落。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，驱动组件包括步进电机、减速机、丝杠10和螺母，步进电机与减速机连接，减速机通过齿轮与丝杠10连接，螺母固定安装于取投球活塞15的第一端，并套设于丝杠10上。可以理解的是，步进电机的输出端通过减速机降速处理，减速机的输出端设置主动齿轮24，丝杠10的第一端设置有与主动齿轮24啮合的从动齿轮11，实现步进电机带动丝杠10转动。丝杠10的第二端套设螺母，螺母固定安装于取投球活塞15的第一端，通过控制器向步进电机发送正转指令，主动齿轮24正转，并带动从动齿轮11，进而丝杠10与螺母的配合，实现取投球活塞15沿其第二端至第一端的方向移动，完成取球；控制器向步进电机发送反转指令，主动齿轮24反转，并带动从动齿轮11，进而实现取投球活塞15沿其第一端至第二端的方向移动，完成投球。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，丝杠10的外侧套设导套14，取投球活塞15穿设于导套14内，并可沿导套14的轴向移动。可以理解的是，为了保证取投球活塞15的安全移动，完成取球和投球作业，在丝杠10的外侧套设导套14，且取投球活塞15穿设安装于导套14内，并可在导套14内移动。也就是说，丝杠10的旋转运动和取投球活塞15的直线运动均在导套14内完成。导套14起到防护作用，同时对取投球活塞15的直线运动起到一定的导向作用。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，取投球活塞15的第一端的外侧壁设有螺旋导槽，导套14的内侧壁固定设有与螺旋导槽导向适配的导向销。可以理解的是，取投球活塞15的第一端的外侧壁设有螺旋导槽，且螺旋导槽沿取投球活塞15的轴向设置。导套14的内侧壁固定设有导向销，导向销卡设在螺旋导槽内，实现导向适配。

具体的，当步进电机转动，丝杠10带动螺母转动时，取投球活塞15沿其轴线方向移动，同时，导向销卡设在螺旋导槽内，使得取投球活塞15发生转动，当取投球活塞15移动至取球位置时，球孔的轴线与储球筒3的轴线重合，实现竖直取球；当取投球活塞15移动至投球位置时，球孔的轴线与输油管19的轴线重合，也就是说，取投球活塞15由取球位置运动至投球位置，在定位销与螺旋导槽的导向配合下，球孔的轴线旋转了90度，由竖直方向旋转为水平方向，实现竖直取球，水平投球。

值得说明的是，当取投球活塞15完成取球后，向投球位置运动时，清蜡球2位于球孔内，在导套14的作用下，卡限在球孔内，实现清蜡球2与取投球活塞15的同步移动。

在一个实施例中，步进电机、减速电机和导套14均固定安装在安装座17上。丝杠10通过支撑板13安装在安装座17上，丝杠10可相对支撑板13自由转动。输油管19安装在管道座18上，且水平纵向设置，管道座18与安装座17固定连接，也就是说，储球筒3竖直设置在导套14的上侧，导套14水平横向设置，输油管19水平纵向设置于导套14的右端处。在空间直角坐标系中，储球筒3的轴线、导套14的轴线、输油管19的轴线两两垂直，其中，取投球活塞15的轴线、丝杠10的轴线始终与导套14的轴线重合。

具体的，管道座18设有投球腔，投球腔与输油管19的中部连通，输油管19的两端均设有法兰25，实现输油管19紧固连接。

也就是说，储球筒3内的清蜡球2竖直下落至球孔内，通过丝杠10与螺母、定位销和螺旋导槽的共同作用，球孔运动至输油管19内，在输油管19内沿水平纵向流动的石油的作用下，将清蜡球2由球孔内冲落，实现水平投球进入输油管19内，完成清理。

在一个实施例中，控制器和通讯模块均安装于电控箱23内，电控箱23固定安装于管道座18的顶侧。取投球活塞15的第二端插入至管道座18内，通过球孔实现与输油管19的连通。取投球活塞15的第二端为封闭端。

在一个实施例中，管道座18设有与导套14适配压盖21，实现导套14与管道座18的相对密封固定。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，导套14设有长圆孔，长圆孔与挡球机构相适配。可以理解的是，导套14的左端设有长圆孔，第二滚轮9设置于长圆孔内，并可在长圆孔内上下浮动。具体的，丝杠10带动取投球活塞15沿其第二端至其第一端运动时，取投球活塞15的第一端与第二滚轮9接触，使第二滚轮9在长圆孔内向上浮动，进而使翘板7的第二端向上抬升；丝杠10带动取投球活塞15沿其第一端至其第二端运动时，第二滚轮9在长圆孔内向下浮动，最终处于取投球活塞15的第一端与从动齿轮11之间的空间内，翘板7的第二端向下降落。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，导套14设有过渡筒22，过渡筒22与储球筒3连接，过渡筒22的一侧设有导向筒，挡球杆5穿设于导向筒内，并可沿导向筒的轴向移动。可以理解的是，导套14的上侧设有过渡筒22，过渡筒22与导套14连通。储球筒3的下端与过渡筒22可拆卸连接，便于对储球筒3进行维护。过渡筒22的一侧设有导向筒，导向筒的轴线与过渡筒22的轴线垂直，挡球杆5穿设于导向筒内，并可沿导向筒的轴线方向往复移动，实现对清蜡球2的阻挡与解除，使清蜡球2逐一掉落。

根据本发明提供的一种远程监控智能投球装置，导套14内设有均与取投球活塞15密封适配的主密封圈20和副密封圈16，主密封圈20和副密封圈16分别设于过渡筒22的两侧，其中，

主密封圈20设于过渡筒22远离取投球活塞15的第一端的一侧，副密封圈16设于过渡筒22靠近取投球活塞15的第一端的一侧。可以理解的是，导套14内设有主密封圈20和副密封圈16，主密封圈20和副密封圈16均与取投球活塞15密封适配。主密封圈20设于过渡筒22远离取投球活塞15的第一端的一侧，即过渡筒22的右侧，用以防止输油管19内的石油进入导套14内。副密封圈16设于过渡筒22靠近取投球活塞15的第一端的一侧，即过渡筒22的左侧，用以防止球孔内的石油进入传动部位造成泄漏，且该部分残留石油，再下次的投球中，带回输油管19内。

其中，主密封圈20设置多个，本实施例中，设置三个主密封圈20，并且选用Y型密封圈。副密封圈16设置一个，本实施例中，副密封圈16选用O型密封圈。

本发明提供的远程监控智能投球装置的工作过程如下：

将储球筒3的下端与过渡筒22对接安装，打开储球筒3的筒盖1，将清蜡球2装填至储球筒3内，装满；

工作人员远程操控，通过通讯模块无线传输向控制器发送启动指令，控制器向步进电机发送正转指令，经减速机作用，主动齿轮24带动从动齿轮11反转，丝杠10与从动齿轮11同步转动，螺母与丝杠10配合，实现将旋转运动转化为取投球活塞15的直线运动，使取投球活塞15沿其第二端至其第一端的方向运动；

导向销固定，并与螺旋导槽配合，使得取投球活塞15在移动的过程中同时发生转动，当导向销位于螺旋导槽的最右端时，取投球活塞15移动至取球位置，球孔的轴线处于竖直，并与储球筒3、过渡筒22的轴线重合；

同时，取投球活塞15移动过程中，其第一端作用于第二滚轮9，第二滚轮9滑动至取投球活塞15的上侧，并在长圆孔内上浮，进而带动翘板7的第二端上升，由于翘板7的中部与支架8铰接，翘板7的第一端下降，第一滚轮6转动，带动挡球杆5沿取投球活塞15的第一端至其第二端的方向移动，挡球杆5沿导向筒的轴线方向插入储球筒3内，实现对清蜡球2的阻挡；此时，第一个清蜡球2(沿储球筒3的轴线方向，由下向上数)竖直落入球孔内，挡球杆5位于第二个清蜡球2的下侧，实现对第二个清蜡球2的阻挡；

第一位置传感器12监测到取投球活塞15位于取球位置，向控制器发送第一位置信号，控制器向步进电机发送反转指令；

主动齿轮24反转，带动从动齿轮11正转，丝杠10与从动齿轮11同步转动，螺母与丝杠10配合，实现将旋转运动转化为取投球活塞15的直线运动，使取投球活塞15沿其第一端至其第二端的方向运动；

导向销与螺旋导槽配合，使得取投球活塞15在移动的过程中同时发生转动，当导向销位于螺旋导槽的最左端时，取投球活塞15移动至投球位置，球孔的轴线处于水平纵向，与输油管19的轴线重合，在输油管19内石油的流动作用下，将球孔内的清蜡球2冲入输油管19内，完成投球；

同时，取投球活塞15移动过程中，第二滚轮9在取投球活塞15的上侧滑动，直至落至取投球活塞15的第一端与从动齿轮11之间的空间内，此时，第二滚轮9在长圆孔内下移位于导套14内，翘板7的第二端下降，翘板7的第二端上升，第一滚轮6转动，带动挡球杆5沿取投球活塞15的第二端至其第一端的方向移动，挡球杆5沿导向筒的轴线方向从储球筒3撤出，第二个清蜡球2由储球筒3掉落至过渡筒22内并位于取投球活塞15的上侧，等待下次取球；

第二位置传感器监测到取投球活塞15位于投球位置，向控制器发送第二位置信号，控制器向步进电机发送正转指令，进而进行第二次取球动作；

控制器记录投球次数，并与装填的清蜡球2的个数进行对比，提醒工作人员及时补球；

在取投球活塞15取球过程中，输油管19内的石油由管道座18中的投球腔继续流通，在主密封圈20的密封作用下，石油不会进入主密封圈20左侧的导套14内，在副密封圈16的密封作用下，球孔内携带的残油不会进入副密封圈16左侧的导套14内，而且在投球过程中，残油会进入输油管19内。

本发明提供的远程监控智能投球装置，通过设置储球筒、挡球机构和取投球机构，储球筒用以存储清蜡球，挡球机构包括挡球杆，挡球杆可滑动的穿设于储球筒的出球端，取投球机构包括驱动组件和取投球活塞，驱动组件的输出端与取投球活塞的第一端传动连接，取投球活塞的第二端设有与储球筒取球适配的球孔，取投球活塞的运动方向与挡球杆运动方向相反，实现挡球杆对清蜡球的一一隔离，取球和投球过程中不憋压、不断流、不卡球，保证取球和投球的顺畅性和准确性，提高装置运行的可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。