本實(shí)用新型專利屬于石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種通過操作觸摸屏按鍵而進(jìn)行井口自動(dòng)投球的一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

投球壓裂技術(shù)是水平井分段壓裂常見的壓裂技術(shù)，投球壓裂技術(shù)依靠在井口投壓裂球來完成壓裂，因此井口投球器在水平井分段壓裂中起到了很大的作用。但是，目前我國(guó)投球器還存在很多不足的地方，具體體現(xiàn)在以下這幾個(gè)方面：投球裝置的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、體積比較大、操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力；裝球時(shí)需要一個(gè)一個(gè)裝入，不能進(jìn)行連續(xù)投球，使得壓裂施工的工作效率很低；投球器可靠性差，對(duì)于是否投球成功未有對(duì)應(yīng)檢測(cè)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)和裝備存在的上述缺陷，本實(shí)用新型提出一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)，可以代替現(xiàn)階段的專利所屬的同類產(chǎn)品，其采用的技術(shù)方案如下：

一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)，主要由紅外傳感器、觸摸屏、集線箱、支架、底座、步進(jìn)電機(jī)、下接頭、上接頭、壓裂球、法蘭蓋、限位銷軸、大齒輪、限位軌道、曲柄、銷軸、轉(zhuǎn)板、泄壓口、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、小齒輪、集線箱蓋、擋板、驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、插座、電路板組成，其觸摸屏上有當(dāng)前投球顯示框、目前狀態(tài)顯示框、投球功能鍵、電機(jī)復(fù)位功能鍵和清零功能鍵。其中上接頭上端法蘭結(jié)構(gòu)和法蘭蓋通過雙頭螺栓和六角螺母進(jìn)行連接和固定，上接頭內(nèi)部是空心管道，按照尺寸由小到大依次裝有多個(gè)壓裂球。上接頭下端與底座上邊緣通過緊固螺釘進(jìn)行固定，投球機(jī)構(gòu)主要安裝在底座內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)單個(gè)投球的功能。底座下端與下接頭上端通過焊接固定在一起，下接頭下端的法蘭結(jié)構(gòu)與支架通過雙頭螺栓和六角螺母進(jìn)行連接和固定，固定整個(gè)壓裂投球器。步進(jìn)電機(jī)通過緊固螺釘固定在底座底板的小圓弧端，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿過底座底板進(jìn)入底座內(nèi)部，通過鍵聯(lián)接與小齒輪進(jìn)行同軸配合。大齒輪與小齒輪進(jìn)行齒輪配合，大齒輪邊緣均勻分布六個(gè)弧形限位軌道，限位銷軸在限位軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，限制大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡，限位銷軸固定在底座底板上。大齒輪邊緣均勻分布五個(gè)大齒輪銷軸，曲柄一端圓柱孔與大齒輪銷軸同心配合，另一端與固定在轉(zhuǎn)板上的銷軸同心配合，轉(zhuǎn)板另一端的圓柱孔與固定在底座底板上的銷軸同心配合。轉(zhuǎn)板由五分之一圓柱體分割而成，中心具有凹球面，方便定位壓裂球，五塊轉(zhuǎn)板同時(shí)繞著大齒輪銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可以形成不同大小的孔徑，從而投放不同尺寸的壓裂球。這樣便可以通過控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與小齒輪進(jìn)行齒輪配合的大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過曲柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)板繞著大齒輪銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑逐漸從小變大，從而實(shí)現(xiàn)按照尺寸由小到大依次投放壓裂球。在大齒輪內(nèi)部開有泄壓孔，用來保證上接頭和下接頭內(nèi)部空間壓力平衡，防止投球機(jī)構(gòu)工作受到壓差的影響。紅外傳感器固定到底座內(nèi)壁上，用于檢測(cè)是否投球成功，紅外傳感器另一端與集線箱中電路板連接。集線箱蓋通過銷軸連接與集線箱連接，集線箱內(nèi)部安裝有擋板、驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、插座和電路板，擋板固定在集線箱內(nèi)部，用于對(duì)內(nèi)部模塊進(jìn)行定位，驅(qū)動(dòng)模塊用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電源模塊用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)和電路板提供對(duì)應(yīng)的電源電壓，插座用于對(duì)集線箱內(nèi)部模塊進(jìn)行供電，電路板上有單片機(jī)，通過對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)通過單片機(jī)采集紅外傳感器的各項(xiàng)數(shù)值。觸摸屏上有當(dāng)前投球顯示框、目前狀態(tài)顯示框、投球功能鍵、電機(jī)復(fù)位功能鍵和清零功能鍵，當(dāng)前投球顯示框可以顯示當(dāng)前投球個(gè)數(shù)，目前狀態(tài)顯示框可以顯示目前投球狀況，包括投球中、復(fù)位中、投球成功、投球失敗四個(gè)狀態(tài)，投球功能鍵點(diǎn)擊可以投放壓裂球，電機(jī)復(fù)位功能鍵點(diǎn)擊可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行初始化復(fù)位，清零功能鍵點(diǎn)擊可以對(duì)當(dāng)前投球顯示框信息進(jìn)行清零。

本實(shí)用新型是在高壓環(huán)境下工作，通過控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，按照尺寸由小到大的順序依次投放多個(gè)壓裂球，完成水平井分段壓裂工作。

裝球時(shí)，首先點(diǎn)擊觸摸屏上的電機(jī)復(fù)位功能鍵，對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行初始化復(fù)位，同時(shí)點(diǎn)擊觸摸屏上的清零功能鍵，對(duì)當(dāng)前投球顯示框信息進(jìn)行清零。然后打開與上接頭上端連接的法蘭蓋，按照尺寸從小到大的規(guī)律依次裝入所有的壓裂球，裝球完畢后用法蘭蓋進(jìn)行封蓋。

投球時(shí)，點(diǎn)擊觸摸屏上的投球功能鍵，步進(jìn)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與小齒輪進(jìn)行齒輪配合的大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過曲柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)板繞著大齒輪銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑逐漸從無到有、從小變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑與最小的壓裂球尺寸相同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止工作，此時(shí)尺寸最小的壓裂球依靠重力投放下去，當(dāng)?shù)鬃系募t外傳感器檢測(cè)到有壓裂球經(jīng)過時(shí)，目前狀態(tài)顯示框顯示投球成功，同時(shí)當(dāng)前投球顯示框顯示當(dāng)前投球個(gè)數(shù)加1，當(dāng)?shù)鬃系募t外傳感器未檢測(cè)到有壓裂球經(jīng)過時(shí)，目前狀態(tài)顯示框顯示投球失敗，同時(shí)當(dāng)前投球顯示框顯示當(dāng)前投球個(gè)數(shù)不變，此時(shí)需要檢查投球系統(tǒng)故障。之后繼續(xù)點(diǎn)擊觸摸屏上的投球功能鍵，步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)工作，五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑繼續(xù)變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板形成的中心孔徑與次小的壓裂球尺寸相同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止工作，此時(shí)尺寸次小的壓裂球依靠重力落到壓裂井口中，完成尺寸次小的壓裂球的投球工作。采用相同的方法，按照尺寸從小到大的規(guī)律依次投入所有的壓裂球，完成壓裂工作。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型通過觸摸屏進(jìn)行控制，操作方便快捷；只需進(jìn)行一次裝球，就可以通過控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行多次投球，投球效率高；加入投球是否成功檢測(cè)裝置，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說明

圖1：一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2：一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖3：一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)集線箱結(jié)構(gòu)圖。

圖4：一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)觸摸屏圖。

符號(hào)說明

1、紅外傳感器；2、觸摸屏；3、集線箱；4、支架；5、底座；6、步進(jìn)電機(jī)；7、下接頭；8、上接頭；9、壓裂球；10、法蘭蓋；11、限位銷軸； 12、大齒輪；13、限位軌道；14、曲柄；15、銷軸；16、轉(zhuǎn)板；17、泄壓口；18、轉(zhuǎn)動(dòng)軸；19、小齒輪；20、集線箱蓋；21、擋板；22、驅(qū)動(dòng)模塊； 23、電源模塊；24、插座；25、電路板；2.1、當(dāng)前投球顯示框；2.2、目前狀態(tài)顯示框；2.3、投球功能鍵；2.4、電機(jī)復(fù)位功能鍵；2.5、清零功能鍵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

如圖1-圖4所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種基于觸摸屏控制的井口自動(dòng)投球系統(tǒng)，主要由紅外傳感器1、觸摸屏2、集線箱3、支架4、底座5、步進(jìn)電機(jī)6、下接頭7、上接頭8、壓裂球9、法蘭蓋10、限位銷軸11、大齒輪12、限位軌道13、曲柄14、銷軸15、轉(zhuǎn)板16、泄壓口17、轉(zhuǎn)動(dòng)軸18、小齒輪19、集線箱蓋20、擋板21、驅(qū)動(dòng)模塊22、電源模塊23、插座24、電路板25組成，其觸摸屏2上有當(dāng)前投球顯示框2.1、目前狀態(tài)顯示框2.2、投球功能鍵2.3、電機(jī)復(fù)位功能鍵2.4和清零功能鍵2.5。其中上接頭8上端法蘭結(jié)構(gòu)和法蘭蓋10通過雙頭螺栓和六角螺母進(jìn)行連接和固定，上接頭8 內(nèi)部是空心管道，按照尺寸由小到大依次裝有多個(gè)壓裂球9。上接頭8下端與底座5上邊緣通過緊固螺釘進(jìn)行固定，投球機(jī)構(gòu)主要安裝在底座5內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)單個(gè)投球的功能。底座5下端與下接頭7上端通過焊接固定在一起，下接頭7下端的法蘭結(jié)構(gòu)與支架4通過雙頭螺栓和六角螺母進(jìn)行連接和固定，固定整個(gè)壓裂投球器。步進(jìn)電機(jī)6通過緊固螺釘固定在底座5底板的小圓弧端，步進(jìn)電機(jī)6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸18穿過底座5底板進(jìn)入底座5內(nèi)部，通過鍵聯(lián)接與小齒輪19進(jìn)行同軸配合。大齒輪12與小齒輪19進(jìn)行齒輪配合，大齒輪12邊緣均勻分布六個(gè)弧形限位軌道13，限位銷軸11在限位軌道13內(nèi)運(yùn)動(dòng)，限制大齒輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡，限位銷軸11固定在底座5底板上。大齒輪12邊緣均勻分布五個(gè)大齒輪銷軸15，曲柄14一端圓柱孔與大齒輪銷軸15同心配合，另一端與固定在轉(zhuǎn)板16上的銷軸15同心配合，轉(zhuǎn)板16另一端的圓柱孔與固定在底座5底板上的銷軸15同心配合。轉(zhuǎn)板16 由五分之一圓柱體分割而成，中心具有凹球面，方便定位壓裂球9，五塊轉(zhuǎn)板同時(shí)繞著大齒輪銷軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，可以形成不同大小的孔徑，從而投放不同尺寸的壓裂球9。這樣便可以通過控制步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸 18進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與小齒輪19進(jìn)行齒輪配合的大齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)通過曲柄14帶動(dòng)轉(zhuǎn)板16繞著大齒輪銷軸15 轉(zhuǎn)動(dòng)，五塊轉(zhuǎn)板16形成的中心孔徑逐漸從小變大，從而實(shí)現(xiàn)按照尺寸由小到大依次投放壓裂球9。在大齒輪12內(nèi)部開有泄壓孔17，用來保證上接頭 8和下接頭7內(nèi)部空間壓力平衡，防止投球機(jī)構(gòu)工作受到壓差的影響。紅外傳感器1固定到底座5內(nèi)壁上，用于檢測(cè)是否投球成功，紅外傳感器1另一端與集線箱3中電路板25連接。集線箱蓋20通過銷軸連接與集線箱3 連接，集線箱3內(nèi)部安裝有擋板21、驅(qū)動(dòng)模塊22、電源模塊23、插座24 和電路板25，擋板21固定在集線箱3內(nèi)部，用于對(duì)內(nèi)部模塊進(jìn)行定位，驅(qū)動(dòng)模塊22用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電源模塊23用于對(duì)步進(jìn)電機(jī)6 和電路板25提供對(duì)應(yīng)的電源電壓，插座24用于對(duì)集線箱3內(nèi)部模塊進(jìn)行供電，電路板25上有單片機(jī)，通過對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)6 運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)通過單片機(jī)采集紅外傳感器1的各項(xiàng)數(shù)值。觸摸屏2上有當(dāng)前投球顯示框2.1、目前狀態(tài)顯示框2.2、投球功能鍵2.3、電機(jī)復(fù)位功能鍵2.4和清零功能鍵2.5，當(dāng)前投球顯示框2.1可以顯示當(dāng)前投球個(gè)數(shù)，目前狀態(tài)顯示框2.2可以顯示目前投球狀況，包括投球中、復(fù)位中、投球成功、投球失敗四個(gè)狀態(tài)，投球功能鍵2.3點(diǎn)擊可以投放壓裂球，電機(jī)復(fù)位功能鍵2.4點(diǎn)擊可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)6進(jìn)行初始化復(fù)位，清零功能鍵2.5點(diǎn)擊可以對(duì)當(dāng)前投球顯示框2.1信息進(jìn)行清零。

本實(shí)用新型是在高壓環(huán)境下工作，通過控制步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)，按照尺寸由小到大的順序依次投放多個(gè)壓裂球9，完成水平井分段壓裂工作。

裝球時(shí)，首先點(diǎn)擊觸摸屏2上的電機(jī)復(fù)位功能鍵2.4，對(duì)步進(jìn)電機(jī)6進(jìn)行初始化復(fù)位，同時(shí)點(diǎn)擊觸摸屏2上的清零功能鍵2.5，對(duì)當(dāng)前投球顯示框信息進(jìn)行清零。然后打開與上接頭8上端連接的法蘭蓋10，按照尺寸從小到大的規(guī)律依次裝入所有的壓裂球9，裝球完畢后用法蘭蓋10進(jìn)行封蓋。

投球時(shí)，點(diǎn)擊觸摸屏2上的投球功能鍵2.3，步進(jìn)電機(jī)6開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸18進(jìn)行鍵聯(lián)接的小齒輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與小齒輪19進(jìn)行齒輪配合的大齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)通過曲柄14帶動(dòng)轉(zhuǎn)板16繞著大齒輪銷軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，五塊轉(zhuǎn)板16形成的中心孔徑逐漸從無到有、從小變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板16形成的中心孔徑與最小的壓裂球9尺寸相同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)6停止工作，此時(shí)尺寸最小的壓裂球9依靠重力投放下去，當(dāng)?shù)鬃? 上的紅外傳感器1檢測(cè)到有壓裂球9經(jīng)過時(shí)，目前狀態(tài)顯示框2.2顯示投球成功，同時(shí)當(dāng)前投球顯示框2.1顯示當(dāng)前投球個(gè)數(shù)加1，當(dāng)?shù)鬃系募t外傳感器1未檢測(cè)到有壓裂球9經(jīng)過時(shí)，目前狀態(tài)顯示框2.2顯示投球失敗，同時(shí)當(dāng)前投球顯示框2.1顯示當(dāng)前投球個(gè)數(shù)不變，此時(shí)需要檢查投球系統(tǒng)故障。之后繼續(xù)點(diǎn)擊觸摸屏上的投球功能鍵2.3，步進(jìn)電機(jī)6繼續(xù)工作，五塊轉(zhuǎn)板 16形成的中心孔徑繼續(xù)變大，當(dāng)五塊轉(zhuǎn)板16形成的中心孔徑與次小的壓裂球9尺寸相同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)6停止工作，此時(shí)尺寸次小的壓裂球9依靠重力落到壓裂井口中，完成尺寸次小的壓裂球9的投球工作。采用相同的方法，按照尺寸從小到大的規(guī)律依次投入所有的壓裂球9，完成壓裂工作。

上面以舉例方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了說明，但本實(shí)用新型不限于上述具體實(shí)施例，凡基于本實(shí)用新型所做的任何改動(dòng)或變型均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。