全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和超聲換能系統(tǒng)。本發(fā)明通過(guò)能量平衡、熱作用、空化作用等原理，使得大功率換能器井下數(shù)據(jù)采集與超聲換能作業(yè)同步進(jìn)行，有效提高作業(yè)精度及效率，并且延長(zhǎng)設(shè)備壽命，社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【專利說(shuō)明】全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及原油與頁(yè)巖氣開采領(lǐng)域，是一種增油、增氣裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種全自動(dòng)大功率超聲波換能器，它具有數(shù)據(jù)采集與超聲換能作業(yè)同步進(jìn)行的特點(diǎn)，有效提高作業(yè)精度及效率，并且延長(zhǎng)設(shè)備壽命，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出一種油田增油裝置，使得大功率換能器井下數(shù)據(jù)采集與超聲換能作業(yè)同步進(jìn)行，有效提高作業(yè)精度及效率，并且延長(zhǎng)設(shè)備壽命。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于:包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和超聲換能系統(tǒng)。
[0006]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(I)包括頻率跟蹤、溫度、壓力、電壓等傳感器和復(fù)合鎧裝電纜(1-2)。
[0007]所述超聲換能系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換接頭(2-1)、內(nèi)部連接插件段(2-2)、振子輻射段(2-3)、錐形密封段(2-4)和復(fù)合鎧裝電纜(1-2)。
[0008]所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與超聲波換能作業(yè)同步進(jìn)行。
[0009]所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，所述的內(nèi)部連接插件段(2-2)、振子輻射段(2-3)和錐形密封段(2-4)都是耐高溫高壓部件。
[0010]所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，所述的振子輻射段(2-3)通過(guò)結(jié)構(gòu)變化使高效工作的縱向振子沿圓柱徑向振動(dòng)，該圓柱體由多個(gè)圓環(huán)基元組合，并由功率需求來(lái)確定圓環(huán)基元數(shù)量，以達(dá)到大功率超聲能輻射。
[0011]所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，換能器內(nèi)裝有溫控、壓力傳感器，通過(guò)設(shè)定可允許的工作溫度范圍來(lái)保證高溫下?lián)Q能器工作穩(wěn)定性及壽命的提高。
[0012]本發(fā)明的原理與技術(shù)優(yōu)勢(shì):本發(fā)明通過(guò)信號(hào)控制與絕緣技術(shù)使得復(fù)合電纜可同時(shí)傳輸超聲波換能作業(yè)的大信號(hào)與數(shù)據(jù)采集的小信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了超聲波換能作業(yè)與數(shù)據(jù)采集同步進(jìn)行。并且，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)使得換能器超聲波輻射變?yōu)閳A柱型徑向輻射，并保留縱向振子結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、性能穩(wěn)定、電聲效率高的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖2為本發(fā)明振子輻射段的振子示意圖
[0015]1-1頻率跟蹤傳感器、1-2復(fù)合鎧裝電纜、2-1轉(zhuǎn)換接頭、2-2內(nèi)部連接插件段、2_3振子輻射段、2-4錐形密封段；
[0016]2-3-1絕緣材料、2-3-2不銹鋼套筒、2-3-3圓柱面前蓋板、2_3_4壓電陶瓷片、2-3-5電極片、2_3_6中心六面體公共后蓋板。

【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示,全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置:其外形直徑為90mm圓柱體,包括頻率跟蹤、溫度、壓力、電壓傳感器(1-1)、復(fù)合鎧裝電纜(1-2)、轉(zhuǎn)換接頭(2-1)、內(nèi)部連接插件段(2-2)、振子輻射段(2-3)、錐形密封段(2-4)。
[0018]如圖2所示，所述的振子輻射段從外到里依次為絕緣材料(2-3-1)、不銹鋼套筒(2_3_2)、圓柱面前蓋板(2_3_3)、壓電陶瓷片(2_3_4)、電極片(2_3_5)、中心六面體公共后蓋板(2-3-6)。其中在中心六面體公共后蓋板(2-3-6)的四個(gè)面上將圓柱面前蓋板(2-3-3)、壓電陶瓷片(2-3-4)、電極片(2-3-5)零件用螺栓固定，從而形成四個(gè)縱向小型振子在圓周方向均勻排列的組合振子，四個(gè)方向的圓柱面前蓋板(2-3-3)、壓電陶瓷片(2-3-4)、電極片(2-3-5)用螺栓全部安裝完畢后，用導(dǎo)線將四個(gè)方向的電極片連接，再通過(guò)熱脹冷縮的方法將不銹鋼套筒套在圓柱面前蓋板外側(cè)。將多個(gè)性能相近環(huán)形振子子母口首尾連接，其中使四個(gè)小縱向振子按十字呈一條直線排列，同時(shí)將振子上電極片的導(dǎo)線并聯(lián)在一起，通過(guò)焊接的方法組成振子輻射段。該換能器從上到下連接依次是:轉(zhuǎn)換接頭(2-1)、頻率跟蹤傳感器(1-2)、內(nèi)部連接插件段(2-2)、振子輻射段(2-3)、錐形密封段(2-4)。全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置多個(gè)縱向小振子經(jīng)過(guò)這種特有結(jié)構(gòu)形式組合，使整個(gè)換能器變?yōu)閺较蛘駝?dòng)，這種特有結(jié)構(gòu)形式將電聲轉(zhuǎn)換率提高到50%，從而解決傳統(tǒng)壓電陶瓷環(huán)換能器經(jīng)過(guò)多層介質(zhì)后聲能轉(zhuǎn)換率只有30%的問(wèn)題。同時(shí)其頻率自動(dòng)跟蹤通過(guò)信息反饋確定負(fù)載液體與換能器的液固耦合的頻率，使諧振頻率和固液耦合頻率一致達(dá)到共振，從而確定使用最佳頻率和聲功率。使負(fù)載液體中分子間距有較大的加速度，形成分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于慣性力的作用使得分子鏈斷裂，大分子被粉碎，從而降低了負(fù)載液體的物性。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)參數(shù):該換能器通過(guò)外型尺寸、圧電元件尺寸及不同金屬材料可制作諧振頻率為15-40KHC的圓柱形換能器。由理論計(jì)算和試驗(yàn)證明對(duì)20-30KHC每個(gè)環(huán)形組件其功率容量在1.5KW左右，環(huán)形組件的數(shù)量與功率容量成正比，實(shí)踐已作到激勵(lì)電功率20KW超大功率圓柱換能器。由于使用的壓電圓片數(shù)量大，且電氣并聯(lián)工作，因而換能器的輸入阻抗極低，故即使在高功率下激勵(lì)電壓較低，避兔了高圧打火電擊穿，同時(shí)靜態(tài)電容很大，所需的匹配電感很小，有利于實(shí)際使用。本發(fā)明換能器可工作在130度高溫和200MPa高圧的環(huán)境。
[0020]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和超聲換能系統(tǒng)，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括溫度傳感器、壓力傳感器、電壓傳感器、頻率跟蹤傳感器(1-1)和復(fù)合銷裝電纜(1_2)； 所述超聲換能系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換接頭(2-1)、內(nèi)部連接插件段(2-2)、振子輻射段(2-3)、錐形密封段(2-4)和復(fù)合鎧裝電纜(1-2);其中轉(zhuǎn)換接頭(2-1)、內(nèi)部連接插件段(2-2)、振子輻射段(2-3)、錐形密封段(2-4)通過(guò)內(nèi)部的復(fù)合鎧裝電纜(1-2)依次連接； 所述的振子輻射段從外到里依次為絕緣材料(2-3-1)、不銹鋼套筒(2-3-2)、圓柱面前蓋板(2_3_3)、壓電陶瓷片(2_3_4)、電極片(2_3_5)、中心六面體公共后蓋板(2_3_6)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，所述的內(nèi)部連接插件段(2-2)、振子輻射段(2-3)和錐形密封段(2-4)耐極端高溫、高壓。
3.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，所述的振子輻射段(2-3)，通過(guò)結(jié)構(gòu)變化使高效工作的縱向振子沿圓柱徑向振動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，該換能器圓柱體由多個(gè)圓環(huán)基元組合，每個(gè)基元的聲功率為0.lkff-0.5kff,由實(shí)際功率需求來(lái)確定圓環(huán)基元數(shù)量，以達(dá)到大功率超聲能福射。
5.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，換能器內(nèi)裝有溫控、壓力傳感器，通過(guò)設(shè)定可允許的工作溫度范圍，來(lái)保證高溫下?lián)Q能器工作穩(wěn)定性及壽命的提聞。
6.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，頻率跟蹤、溫度、壓力、電壓傳感器位于轉(zhuǎn)換接頭(2-1)和內(nèi)部連接插件段(2-2)內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，中心六面體公共后蓋板(2-3-6)的四個(gè)面上將圓柱面前蓋板(2-3-3)、壓電陶瓷片(2-3-4)、電極片(2-3-5)零件用螺栓固定，從而形成四個(gè)縱向小型振子在圓周方向均勻排列的組合振子，四個(gè)方向的圓柱面前蓋板(2-3-3)、壓電陶瓷片(2-3-4)、電極片(2-3-5)用螺栓全部安裝完畢后，用導(dǎo)線將四個(gè)方向的電極片連接，再通過(guò)熱脹冷縮的方法將不銹鋼套筒套在圓柱面前蓋板外側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)大功率超聲波換能裝置，其特征在于，將多個(gè)性能相近環(huán)形振子子母口首尾連接，其中使四個(gè)小縱向振子按十字呈一條直線排列，同時(shí)將振子上電極片的導(dǎo)線并聯(lián)在一起，通過(guò)焊接的方法組成振子輻射段。
【文檔編號(hào)】E21B28/00GK104226578SQ201410341758
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】俞宏沛, 趙樹山, 趙驍, 高永平, 黃濱, 曾大開, 遲毅, 矯微 申請(qǐng)人:黑龍江蘭德超聲科技股份有限公司