СИСТЕМА ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ ВНУТРИСКВАЖИННОГО СОЛЕНОИДНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРИВОДА Российский патент 2018 года по МПК E21B34/06 E21B34/16 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Углеводороды, такие как нефть и газ, как правило, добывают из подземных пластов, которые могут быть расположены на суше или в море. Выполнение подземных работ и способы, применяемые для извлечения углеводородов из подземного пласта, сложны. Обычно подземные работы предполагают выполнение ряда различных этапов, таких как, например, бурение ствола скважины в требуемом месте расположения скважины, обработка скважины для оптимизации добычи углеводородов и осуществление необходимых этапов для добычи и переработки углеводородов из подземного пласта. В нескольких вариантах реализации изобретения может иметь место связь между поверхностью буровой площадки и забойными элементами. Эта связь может упоминаться как скважинная телеметрия и может использоваться для передачи данных от скважинных датчиков и оборудования вычислительным системам, расположенным на поверхности, которые могут использовать данные для разработки дальнейших операций различными способами.

Один из видов скважинной телеметрии использует волны давления в буровом растворе, циркулирующем по скважине во время буровых работ. Эти волны давления обычно генерируются одним или большим количеством соленоидных исполнительных приводов, преобразующих электрическую энергию в механическое воздействие, изменяя поток бурового раствора и таким образом создавая волны давления, которые могут быть получены на поверхности. В некоторых случаях для генерирования необходимого механического воздействия могут использоваться мощности в сотни Ватт. Эта величина мощности может вызвать избыточное выделение тепла в соленоидном исполнительном приводе.

ФИГУРЫ

Некоторые конкретные приведенные в качестве примера варианты реализации настоящего изобретения будут понятны частично со ссылкой на следующее описание и сопроводительные графические материалы.

Фиг. 1 является схематическим изображением, демонстрирующим примерную систему подземного бурения, соответствующую аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 2 является схематическим изображением, демонстрирующим примерную телеметрическую систему, соответствующую аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 3 является схематическим изображением, демонстрирующим примерный соленоидный исполнительный привод, соответствующий аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 4 является схематическим изображением, демонстрирующим примерную систему приведения соленоида в действие, соответствующую аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 5 является схематическим изображением, демонстрирующим другую примерную систему приведения соленоида в действие, соответствующую аспектам настоящего изобретения.

Фиг. 6 является схематическим изображением, демонстрирующим другую примерную систему приведения соленоида в действие, соответствующую аспектам настоящего изобретения.

Несмотря на то, что варианты реализации настоящего изобретения были изображены, описаны и изложены посредством ссылки на приведенные в качестве примера варианты реализации изобретения, эти ссылки не ограничивают изобретение, и такое ограничение не подразумевается. Раскрываемый объект изобретения допускает значительную модификацию, изменение и эквиваленты по форме и функции, что будет очевидно для специалистов в данной области техники, которые ознакомятся с данным описанием. Изображенные и описанные варианты реализации настоящего изобретения являются примерами и не ограничивают объем изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В контексте данного описания система обработки информации может содержать любые устройства или совокупность устройств, выполненных с возможностью вычисления, классифицирования, анализа, передачи, приема, извлечения, создания, ветвления, хранения, отображения, выдачи, обнаружения, регистрации, воспроизведения, обработки или применения любой формы информации, сообщений или данных для целей бизнеса, науки, управления или других целей. Например, система обработки информации может представлять собой персональный компьютер, сетевое устройство хранения данных или любое другое подходящее устройство и может варьироваться по размеру, форме, производительности, функциональности и стоимости. Система обработки информации может содержать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), один или более ресурсов для обработки информации, таких как центральный процессор (ЦП) или аппаратное либо программное логическое средство управления, ПЗУ и/или другие типы энергонезависимого запоминающего устройства. Дополнительные компоненты системы обработки информации могут содержать один или более дисководов, один или более сетевых портов для обмена данными с внешними устройствами, а также различные устройства ввода-вывода (I/O), такие как клавиатура, мышь и видеодисплей. Система обработки информации может также содержать одну или более магистральных шин, выполненных с возможностью обеспечения обмена данными между различными аппаратными компонентами. Она может также содержать один или более модулей сопряжения, выполненных с возможностью передачи одного или более сигналов контроллеру, приводу или подобному устройству.

В контексте данного раскрытия машиночитаемый носитель может включать любые устройства или совокупность устройств, способных хранить данные и/или команды в течение определенного периода времени. Машиночитаемый носитель может включать, например, без ограничения, запоминающий носитель, такой как запоминающее устройство с прямым доступом (например, жесткий диск или гибкий диск), запоминающее устройство с последовательным доступом (например, накопитель на магнитной ленте), компакт-диск, CD-ROM, DVD, ОЗУ, ПЗУ, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) и/или флэш-память; а также средства связи, такие как провода, оптические волокна, микроволны, радиоволны и другие электромагнитные и/или оптические носители; и/или любая комбинация вышеуказанного.

В данном документе подробно описаны иллюстративные варианты реализации данного изобретения. Для ясности, в настоящем описании могут быть изложены не все особенности фактической реализации. Разумеется, следует иметь в виду, что при разработке любого такого фактического варианта реализации изобретения для достижения конкретных целей реализации предпринимаются многочисленные специфические для реализации решения, которые могут изменяться от одного варианта реализации изобретения к другому. Кроме того, следует иметь в виду, что такой процесс разработки может быть сложным и продолжительным, тем не менее, эта разработка будет рутинным мероприятием для специалистов в данной области техники, использующих преимущества ознакомления с данным описанием.

Для облегчения понимания настоящего изобретения приведены следующие примеры некоторых из вариантов реализации. Приведенные ниже примеры ни в коем случае не следует рассматривать как ограничивающие или определяющие объем настоящего изобретения. Варианты реализации настоящего изобретения могут быть применимы к горизонтальным, вертикальным, отклоненным или другим нелинейным стволам скважины в любом типе подземного пласта. Варианты реализации изобретения могут быть применимы к нагнетательным скважинам, а также добывающим скважинам, включая углеводородные скважины. Варианты реализации могут быть реализованы с использованием инструмента, подходящего для тестирования, извлечения и отбора проб вдоль секций пласта. Варианты реализации могут быть реализованы посредством инструментов, которые, например, могут быть переправлены через канал потока в колонне труб или с использованием проводной линии связи, тросовой проволоки, колонны гибких труб, скважинного робота и т. п. Термин "измерения во время бурения (ИВБ)" является общеиспользуемым при измерениях условий в скважине, относящихся к перемещению и расположению буровой компоновки во время продолжения бурения. Термин "каротаж во время бурения (КВБ)" является общеиспользуемым при подобных операциях, концентрирующихся больше на измерениях параметров пласта. Устройства и способы в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения могут быть применены в одной или большем количестве проводных линий связи (включая проводную линию связи, тросовую проволоку, колонну гибких труб), скважинного робота и операций выполнения измерений во время бурения (ИВБ) и каротажа во время бурения (КВБ).

Термины "соединение", "соединенный" или "соединяет", применяемые в данном документе, предназначены для обозначения или непрямого, или прямого соединения. Таким образом, если первое устройство присоединяется ко второму устройству, это соединение может выполняться посредством прямого соединения или посредством непрямого механического или электрического соединения через другие устройства и соединения. Аналогично, в данном документе принято, что термин "соединен с возможностью связи" обозначает прямое либо непрямое соединение с возможностью связи. Такое соединение может представлять собой проводное или беспроводное соединение, такое как, например, Ethernet или LAN. Такие проводные и беспроводные соединения хорошо известны специалистам в данной области техники и поэтому не будут подробно обсуждаться в данном документе. Таким образом, если первое устройство соединено с возможностью связи со вторым устройством, такое соединение может быть осуществлено посредством прямого соединения или непрямого соединения через другие устройства и соединения.

Настоящее изобретение в целом относится к бурению скважин и, в частности, к системе приведения в действие скважинного соленоидного исполнительного привода. Как далее будет подробно описано, приведенные в качестве примера системы приведения в действие скважинного соленоидного исполнительного привода, описанные в данном документе, могут позволять повторное использование источником питания излишней или сохраненной соленоидным исполнительным приводом энергии. Это может уменьшить чрезмерное выделение тепла на соленоидном исполнительном приводе, которое может увеличивать время отклика соленоидного исполнительного привода и/или позволить отводить тепло из телеметрической системы.

Фиг. 1 является схематическим изображением, иллюстрирующим систему подземного бурения 100, содержащую систему приведения в действие соленоидного исполнительного привода, соответствующую аспектам настоящего изобретения. Система бурения 100 содержит буровую платформу 2, расположенную на поверхности 102. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения поверхность 102 включает верхнюю часть пласта 104, содержащую одну или более породных пластов или слоев 18a-с, и буровая платформа 2 может контактировать с поверхностью 102. В других вариантах реализации изобретения, таких как бурение прибрежного шельфа, поверхность 102 может быть отделена от буровой платформы 2 объемом воды.

Система бурения 100 содержит буровую вышку 4, поддерживаемую буровой платформой 2 и оборудованную талевым блоком 6 для подъема и опускания бурильной колонны 8. Ведущая бурильная труба 10 может поддерживать бурильную колонну 8 по мере её опускания через поворотный стол 12. Буровое долото 14 может быть соединено с бурильной колонной 8 и приводиться скважинным мотором и/или вращением бурильной колонны 8 поворотным столом 12. При вращении буровое долото 14 создает ствол 16 скважины, который проходит сквозь один или большее количество породных пластов или слоев 18a-с. Насос 20 может прокачивать буровой раствор через питающую трубу 22 в ведущую бурильную трубу 10, далее вниз по трубе через внутреннюю часть бурильной колонны 8, через отверстия в буровом долоте 14, обратно на поверхность через затрубное пространство вокруг бурильной колонны 8 и в емкость для хранения бурового раствора 24. Буровой раствор переносит буровой шлам из ствола 16 скважины в емкость 24 и способствует сохранению целостности ствола 16 скважины.

Буровая система 100 может содержать компоновку низа бурильной колонны (КНБК) 150, соединенную с буровой колонной 8 вблизи бурового долота 14. КНБК может содержать различные скважинные измерительные инструменты и датчики, включая элементы КВБ/ИВБ 26. Приведенные в качестве примера элементы КВБ/ИВБ 26 включают антенну, датчики, магнитометры, градиометры и т. д. По мере того, как буровое долото проделывает буровую скважину 16 сквозь пласты 18, элементы КВБ/ИВБ 26 могут осуществлять сбор результатов измерений, относящихся к пласту и буровой компоновке.

В некоторых вариантах реализации изобретения данные, полученные элементами КВБ/ИВБ 26, и данные от других скважинных инструментов и элементов могут передаваться на поверхность 102 телеметрической системой 28. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения телеметрическая система 28 размещается в КНБК и соединена с возможностью связи с элементами КВБ/ИВБ 26. Телеметрическая система 28 может передавать данные и результаты измерений от скважинных элементов в виде импульсов давления или волн в растворах, нагнетаемых или циркулирующих через буровую компоновку, такие как буровые растворы, растворы для гидроразрыва и т. д. Импульсы давления могут генерироваться в определенных шаблонах, формах волн или других отображениях данных, примеры которых могут включать двоичное отображение данных, получаемых и декодируемых поверхностным приемником 30. Положительные или негативные импульсы давления могут приниматься поверхностным приемником 30 напрямую или могут приниматься и передаваться посредством сигнальных повторителей 50. Такие сигнальные повторители могут, например, соединяться с бурильной колонной 8 через интервалы, содержать цепи генераторов импульсов жидкости и приемников импульсов жидкости для получения и передачи соответствующих сигналов давления и способствовать передаче высокочастотных сигналов от телеметрической системы 28, которые в противном случае будут ослабляться до того, как достигнут поверхностного приемника 30. Буровая система 100 может дополнительно содержать систему обработки информации 32, расположенную на поверхности 102, соединенной с возможностью связи с поверхностным приемником 30 для получения данных телеметрии от элементов КВБ/ИВБ 26 и обработки данных телеметрии для определения конкретных характеристик пласта 104.

Фиг. 2 является схематическим изображением, демонстрирующим примерный вариант реализации телеметрической системы 28, соответствующей аспектам настоящего изобретения. Телеметрическая система 28 может содержать соленоидный исполнительный привод 202 и систему приведения в действие соленоидного исполнительного привода 204, электрически соединенную с соленоидным исполнительным приводом 202. Соленоидный исполнительный привод 202 и система приведения в действие соленоидного исполнительного привода 204 могут быть соединены с утяжеленной бурильной трубой 206, которая может соединяться с бурильной колонной 8, если телеметрическая система 28 располагается в скважине 16. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения соленоидный исполнительный привод 202 и система приведения в действие 204 располагаются в корпусе 208, соединенном с внутренней поверхностью утяжеленной бурильной трубы 206 и расположенном внутри внутреннего канала 210 утяжеленной бурильной трубы 206. Корпус 208 может позволять буровому раствору протекать через внутренний канал 210 через один или большее количество каналов или межтрубных пространств между корпусом 208 и утяжеленной бурильной трубой 206. В других вариантах реализации изобретения один из соленоидных исполнительных приводов 202 и система приведения в действие соленоидного внутрискважинного исполнительного привода 204 могут размещаться во внешней трубчатой конструкции утяжеленной бурильной трубы 206 для обеспечения большего потока раствора через канал 210. Дополнительно, несмотря на то, что показана одна утяжеленная бурильная труба 206, может использоваться множество утяжеленных бурильных труб.

Телеметрическая система 28 может дополнительно содержать источник питания 212, соединенный с системой приведения в действие 204. Источник питания 212 может содержать батарею конденсаторов, способную сохранять и быстро отдавать большие величины мощности, необходимой для приведения в действие соленоидного исполнительного привода 202. В некоторых вариантах реализации изобретения источник питания 212 может также быть соединен с источником энергии (не показано), обеспечивающим энергию, сохраняемую в батарее конденсаторов. Приведенные в качестве примера источники энергии содержат блоки батарей или гидроэлектрогенераторы. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения источник питания 212 размещен в корпусе 208 с системой приведения в действие 204, хотя другие варианты размещения также возможны, включая внешние области утяжеленной бурильной трубы 206. Дополнительно, источник питания 212 может быть включен в систему приведения в действие 204.

Система приведения в действие 204 может выборочно соединять один или большее количество соленоидов соленоидного исполнительного привода 202 с источником питания 212, вызывая перемещение исполнительного привода между первым и вторым положениями, которые могут соответствовать положениям элемента, соединенного с соленоидным исполнительным приводом 202. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения соленоидный исполнительный привод 202 соединен с запорным клапаном 214, выполненным с возможностью перемещения между фиксированными положениями внутри камеры 216 в корпусе 208. Эти фиксированные положения могут включать "открытое" положение, в котором запорный клапан 214 дополняет трубопровод для жидкости 216 между внутренним каналом 210 и межтрубным пространством 218, между утяжеленной бурильной трубой 206 и скважиной 16; и "закрытое" положение, в котором запорный клапан 214 блокирует трубопровод для жидкости 216. В случае, если запорный клапан 214 передвигается в "открытое" положение из "закрытого" положения, буровой раствор, протекающий внутри внутреннего канала 210 может выходить в межтрубное пространство 208, вызывая уменьшение объема бурового раствора внутри внутреннего канала 210 и соответствующее падение давления бурового раствора, которое может распространиться вверх до поверхности по бурильной колонне 8. Напротив, в случае, если запорный клапан 214 передвигается в "закрытое" положение из "открытого" положения, он может влиять на объем бурового раствора внутри внутреннего канала 210 и, соответственно, увеличивать давление бурового раствора. Соответственно, переключая запорный клапан 214 между “открытым” и “закрытым” положениями, соленоидный исполнительный привод 202 и система приведения в действие 204 могут генерировать импульсы давления бурового раствора, которые используются для передачи данных из забоя на поверхность.

Фиг. 3 является схематическим изображением приведенного в качестве примера соленоидного исполнительного привода 300, соответствующего аспектам настоящего изобретения. Привод 300 может содержать основной якорь 301, по меньшей мере частично размещенный внутри наружного корпуса 302, который может быть сделан из черного металла. Привод 300 может дополнительно содержать по меньшей мере один соленоид, использующийся для движения и удержания основного якоря 301 в первом и втором аксиальных положениях по отношению к наружному корпусу 302. Якорь 301 может содержать конец 303, по меньшей мере частично пролегающего от корпуса 302, позволяя якорю 301 быть соединенным с движимым элементом, таким как запорный клапан, описанный выше. Движимый элемент затем может перемещаться между фиксированными аксиальными положениями относительно исполнительного привода 300 посредством передвижения якоря 301 внутри корпуса 302.

В проиллюстрированном варианте реализации изобретения исполнительный привод 300 содержит нажимно-вытяжной соленоидный исполнительный привод с возможностью запирания с тремя соленоидами: первый соленоид 303, второй соленоид 304 и третий соленоид 305. Третий соленоид 305 может также упоминаться как запорный соленоид и может работать во взаимодействии с запорным якорем 306, пружиной 307 и запорными шариками 308 для выборочного механического удержания якоря 301 в первом аксиальном положении внутри корпуса 302. Первое аксиальное положение может характеризоваться тем, что якорь 301 смещается по направлению второго и третьего соленоидов 304/305. Как показано на Фиг. 3, когда якорь 301 находится в первом аксиальном положении и первый соленоид 303 не запитан, пружина 307 может прижимать запорный якорь 306 по направлению якоря 301 таким образом, что запорный якорь 306 прижимает запорные шарики 308 в углубления в якоре 301 для предотвращения аксиального перемещения якоря 301. В случае если третий соленоид 305 запитан, он может преодолеть силу пружины, прилагаемую пружиной 307 к запорному якорю 306, передвигая таким образом запорный якорь 306 от якоря 301. Это может вызывать разъединение запорных шариков 308 с якорем и позволить якорю 301 аксиально перемещаться внутри корпуса 302.

Первый и второй соленоиды 303/304 могут отвечать за передвижение якоря 301 между первым и вторым аксиальными положениями в случае разъединения запорного якоря 306 и запорных шариков 308. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения первый соленоид 303 может быть запитан для перемещения якоря 301 от первого аксиального положения во второе аксиальное положение, характеризующееся тем, что якорь 301 смещается по направлению первого соленоида 303. Напротив, второй соленоид 304 может быть запитан для перемещения якоря 301 от второго аксиального положения к первому аксиальному положению. В некоторых вариантах реализации изобретения второе аксиальное положение якоря 301 может соответствовать "открытому" положению движимого элемента, соединенного с якорем 301, а первое аксиальное положение якоря может соответствовать "закрытому" положению. В этих вариантах реализации изобретения первый соленоид 303 может упоминаться как “нормально открытый” соленоид, отвечающий за смещение движимого элемента, соединенного с якорем 301, в "открытое" положение, и второй соленоид 304 может упоминаться как “нормально закрытый” соленоид, отвечающий за смещение движимого элемента, соединенного с якорем 301, в "закрытое" положение. Таким образом, запорный соленоид 305 может механически удерживать якорь 301 в первом аксиальном положении или "закрытом" положении в проиллюстрированном варианте реализации изобретения, но может механически удерживать якорь 301 в "открытом" положении в других вариантах реализации изобретения. Подобным образом, функции “открыто” и “закрыто” соленоидов могут изменяться в зависимости от конструкции исполнительного привода 300 и движимого элемента, соединенного с якорем 301. Дополнительно, конструкция исполнительного привода 300, показанная на Фиг. 3, не подразумевает каких-либо ограничений.

Подача питания на соленоиды 303-305 может включать выборочное соединение соленоидов 303-305 с источником питания. Ток может протекать через выбранный соленоид(ы), генерируя соответствующие магнитные поля, создающие силу и управляющие перемещением якорей. В телеметрической системе подача питания на соленоиды 303-305 может требовать сотен Ватт мощности из-за высокого дифференциального падения давления и малых времен приведения в действие, необходимых для импульсной телеметрии. Дифференциальное падение давления может составлять несколько тысяч фунтов на квадратный дюйм (psi) на движимый элемент, соединенный с соленоидным исполнительным приводом 300, вызывая очень большое механическое трение, требующее большой силы приведения в действие на соленоидах 303-305. Малое время приведения в действие может требовать большой силы приведения в действие для преодоления инерции исполнительного привода в малых временных интервалах. Сила приведения в действие, необходимая на исполнительном приводе 300, положительно коррелируется с потреблением мощности соленоидами 303-305.

Обычные соленоиды не являются энергоэффективными и могут обеспечивать только около 50% преобразования энергии из электрической энергии в механическую силу. Остаток энергии преобразуется в тепло. На практике соленоиды могут нуждаться в накоплении достаточного количества энергии до генерирования необходимой механической силы, а накопленная энергия может преобразовываться в тепло. В случае комбинации с большой приводной силой, необходимой для скважинной телеметрии, накопленная энергия может представлять существенную часть общего энергопотребления и вызывать избыточную генерацию тепла. Это тепло может повредить чувствительные электронные компоненты, если не используется вторичная система охлаждения, такая как радиатор, или не уменьшается генерирование тепла посредством ограничения частоты приведения в действие исполнительного привода.

В соответствии с аспектами настоящего изобретения система приведения соленоида в действие может использовать накопленную и/или повторно использовать сохраненную энергию от соленоидов соленоидного исполнительного привода вместо того, чтобы позволить энергии рассеиваться в виде тепла. В некоторых вариантах реализации изобретения сохраненная энергия может перехватываться на источнике питания, соединенном с соленоидами, позволяя повторное использование энергии для подачи питания на другие соленоиды исполнительного привода. В некоторых вариантах реализации изобретения сохраненная энергия может также передаваться от одного соленоида исполнительного привода к другому соленоиду исполнительного привода таким образом, что сохраненная энергия от одного соленоида может использоваться для подачи питания другому соленоиду. Перехват и повторное использование сохраненной энергии может уменьшить генерирование тепла соленоидным исполнительным приводом, уменьшить необходимость в отводе тепла внутри системы приведения в действие, уменьшить общее потребление мощности с возможностью использования менее мощного источника питания и потенциально увеличить частоту работы соленоидного исполнительного привода с возможностью улучшения способности передачи телеметрической системы, содержащей систему приведения соленоида в действие.

Фиг. 4 является схематическим изображением, демонстрирующим приведенную в качестве примера систему приведения соленоида в действие 400 в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения система приведения в действие 400 содержит множество переключателей S1-S8, которые могут использоваться для выборочного соединения соленоидов соленоидного исполнительного привода к положительному и отрицательному выводам источника питания, POW+ и POW- соответственно. Переключатели S1-S8 могут содержать полупроводниковые переключатели, которые могут закрываться при приложении управляющего тока или напряжения. Приведенные примеры включают, но не ограничиваются канальными полевыми униполярными МОП-транзисторами (MOSEFT), полевыми транзисторами с затвором на основе перехода (“JEFT”) или биполярными транзисторами с изолированным затвором (IGBT). Аналогичные или механические переключатели также могут использоваться в рамках объема настоящего изобретения.

В некоторых вариантах реализации изобретения система приведения в действие может содержать контроллер (не показан), который выборочно выводит управляющие токи или напряжения на переключатели S1-S8, заставляя переключатели S1-S8 открываться и закрываться в предварительно определенной последовательности, как будет описано ниже, каждый раз, когда соленоидный исполнительный привод должен быть задействован. Контроллер может содержать процессор, такой как микропроцессор, микроконтроллер, цифровой сигнальный процессор (DSP), специализированная интегральная схема (ASIC), или любые другие цифровые или аналоговые схемы, выполненные с возможностью интерпретации и/или выполнения программных команд и/или обработки данных. В некоторых вариантах реализации изобретения процессор может быть соединен с возможностью связи с памятью либо интегрированной с процессором, либо в виде отдельного запоминающего устройства, и может быть выполнен с возможностью интерпретации и/или выполнения программных команд и/или данных сохраненных в памяти. Программные команды могут побуждать процессор к выводу напряжения или токи на переключатели S1-S8 в соответствии с предварительно определенной последовательностью. Решение на включение привода может быть сделано контроллером, выводящим напряжения и токи на переключатели S1-S8, или отдельным контроллером, соединенным с возможностью связи с контроллером, выводящим напряжения и токи на переключатели S1-S8.

В проиллюстрированном варианте реализации изобретения соленоидный исполнительный привод, с которым соединена система приведения в действие 400, содержит нажимно-вытяжной запорный соленоидный исполнительный привод с “запорным” соленоидом, “нормально открытым” соленоидом и “нормально закрытым” соленоидом. Запорный, нормально открытый и нормально закрытый соленоиды могут соединяться последовательно. Каждый из запорного, нормально открытого и нормально закрытого соленоидов может соединяться с источником питания посредством более чем одного из переключателей S1-S8. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения система приведения в действие 400 содержит четыре токопроводящие коммутационные дорожки 401-404 соединенные с POW+, причем каждая содержит один из переключателей S1-S8 и каждая электрически соединена с одной из клемм одного из запорного, нормально открытого и нормально закрытого соленоидов. Например, токопроводящие коммутационные дорожки 401-404 могут включать провода или участки провода. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения токопроводящая коммутационная дорожка 401 содержит переключатель S1 и соединена с клеммой 405 запорного соленоида; токопроводящая коммутационная дорожка 402 содержит переключатель S3 и соединена с клеммой 406 общей для запорного соленоида и нормально открытого соленоида; токопроводящая коммутационная дорожка 403 содержит переключатель S5 и соединена с клеммой 407 общей для нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида; и токопроводящая коммутационная дорожка 404 содержит переключатель S7 и соединена с клеммой 408 нормально закрытого соленоида. Система приведения в действие 400 также содержит четыре токопроводящие коммутационные дорожки 409-412, соединенные с POW-, причем каждая содержит один из переключателей S1-S8 и каждая электрически соединена с одной клеммой одного из запорного, нормально открытого и нормально закрытого соленоидов. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения токопроводящая коммутационная дорожка 409 содержит переключатель S2 и соединена с клеммой 405; токопроводящая коммутационная дорожка 410 содержит переключатель S4 и соединена с клеммой 406; токопроводящая коммутационная дорожка 411 содержит переключатель S6 и соединена с клеммой 407; а токопроводящая коммутационная дорожка 412 содержит переключатель S8 и соединена с клеммой 408.

Как было указано выше, контроллер системы приведения в действие 400 может выборочно размыкать и замыкать переключатели S1-S8 в соответствии с предварительно определенной последовательностью. Приведенная в качестве примера последовательность проиллюстрирована на Фиг. 4 как этапы 0-8 системы приведения в действие 400. Этап 0 соответствует начальному положению, в котором все переключатели S1-S8 разомкнуты, ни один из соленоидов не запитан, и соленоидный исполнительный привод зафиксирован в закрытом положении. В случае определения контроллером необходимости перемещения соленоидного исполнительного привода в открытое положение он может перейти на этап 1, в котором переключатели S3 и S2 замкнуты, чтобы позволить току протекать через них и подавать питание на запорный соленоид. После времени задержки, зависящее от величины тока и времени, необходимого для подачи питания на запорный соленоид, зависящего от величины этого тока, контроллер может перейти на этап 2, в котором переключатель S6 замыкается таким образом, что и запорный соленоид, и нормально открытый соленоид запитываются. На этапе 3 переключатель S2 может быть разомкнут, а переключатель S1 может быть замкнут, позволяя полностью заряженному запорному соленоиду поддерживать свой заряд, пока нормально открытый соленоид продолжает заряжаться. Стоит отметить, что в случае, если запорный соленоид полностью запитан, он может освободить якорь соленоидного исполнительного привода, позволяя ему перемещаться по оси.

В случае полного заряда нормально открытого соленоида контроллер может перейти на этап 4, в котором переключатель S4 замкнут, а переключатель S3 разомкнут. Замыкание переключателя S4 позволяет нормально открытому соленоиду поддерживать свой полный заряд, который может заставлять якорь привода перемещаться и фиксироваться в открытом положении. Дополнительно, размыкание переключателя S3 позволяет запорному соленоиду разрядить свою сохраненную энергию обратно в POW+, что может сохранить энергию для дальнейшего использования. Это в отличие от отключения запорного соленоида от источника питания, как это обычно делается, в результате чего сохраненная энергия не может разрядиться из запорного соленоида, но скорее рассеивается в виде тепла. На этапе 5 переключатель S1 может быть разомкнут, поскольку запорный соленоид полностью заряжен и более не нуждается в токопроводящей коммутационной дорожке на POW+. Переключатели S4 и S6 могут оставаться замкнутыми, поддерживая полный заряд нормально открытого соленоида.

При перемещении якоря в открытое положение контроллер может перейти на этап 6, в котором нормально закрытый соленоид начинает заряжаться для передвижения якоря обратно в закрытое положение. В частности, переключатели S5 и S8 могут быть замкнуты для генерирования потока тока через нормально закрытый соленоид для заряда. Этап 6 может также характеризоваться разрядом энергии нормально открытого соленоида. Таким образом, переключатель S6 размыкается, заставляя энергию нормально открытого соленоида разрядиться через нормально закрытый соленоид. Соответственно, энергия, сохраненная внутри нормально открытого соленоида, используется для заряда нормально закрытого соленоида, таким образом повторно используя энергию и уменьшая энергию, которая должна отводиться от источника питания. Это делается в отличие от отсоединения нормально открытого соленоида от источника питания, как это обычно происходит, заставляя нормально открытый соленоид рассеивать сохраненную энергию в виде тепла, а нормально закрытый соленоид полностью заряжаться, используя энергию источника питания.

Как только нормально открытый соленоид будет полностью разряжен на этапе 7, переключатель S4 сможет быть разомкнутым, а переключатели S5 и S8 могут оставаться замкнутыми и позволять нормально закрытому соленоиду быть полностью заряженным. Как только нормально закрытый соленоид полностью зарядится, и якорь переместится обратно в закрытое положение, контроллер может перейти на этап 8, в котором переключатели S5 и S8 разомкнуты, а переключатели S6 и S7 замкнуты. Это позволяет нормально закрытому соленоиду разрядить сохраненную энергию обратно в источник питания, предотвращая рассеивание энергии в нормально закрытом соленоиде в виде тепла. Как только нормально закрытый соленоид полностью разрядится, контроллер сможет снова перейти на этап 0, пока контроллер снова не определит необходимость включения привода.

В некоторых вариантах реализации изобретения могут применяться различные конструкции и размещения переключателей, позволяя соленоидам разряжать сохраненную энергию в источник питания или другие соленоиды. Дополнительно, некоторые переключатели могут быть удалены. Фиг. 5 является схематическим изображением, демонстрирующим систему приведения в действие 400, в которой переключатели S1, S4 и S7 были удалены и заменены диодами D1, D3 и D2, соответственно. Эти диоды могут включать диоды защиты от выброса обратного тока, ориентированные так, чтобы ток протекал, как показано на этапах 3, 6 и 8 по Фиг. 4 для осуществления разрядки энергии, сохраненной в запорном, нормально открытом и нормально закрытом соленоиде. В определенных случаях диоды D1, D3 и D2 могут упростить этапы управления, уменьшив количество переключателей, которые должны управляться системой приведения в действие 400.

Фиг. 6 является схематическим изображением, демонстрирующим другую приведенную в качестве примера систему приведения соленоида в действие 500 в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения, система приведения в действие 500 содержит множество переключателей S1-S4 и множество диодов D1-D5, выполненных с возможностью управления запорным нажимно-вытяжным соленоидным исполнительным приводом с “запорным” соленоидом, “нормально открытым” соленоидом и “нормально закрытым” соленоидом. В данном случае запорный, нормально открытый и нормально закрытый соленоиды размещены в треугольной схеме, а переключатели S1-S4 и диоды D1-D5 могут выборочно соединять соленоиды соленоидного исполнительного привода с положительными и отрицательными выводами источника питания, POW+ и POW- соответственно, и позволять соленоидам разряжать сохраненную энергию в источник питания или другие соленоиды. Более конкретно, каждый из запорного, нормально открытого и нормально закрытого соленоидов может соединяться с источником питания через множество переключателей. Система приведения в действие 500 может дополнительно содержать контроллер, работающий так же, как и описанный выше со ссылкой на Фиг. 4.

В проиллюстрированном варианте реализации изобретения, система приведения в действие 500 содержит три токопроводящие коммутационные дорожки 501-503 соединенные с POW+, причем каждая из них содержит переключатели S1-S4 и диоды D1-D5, и каждая электрически соединена с одной клеммой одного из запорного, нормально открытого и нормально закрытого соленоидов. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения токопроводящая коммутационная дорожка 501 содержит диод D1 и соединена с клеммой 504, общей для нормально закрытого соленоида и для запорного соленоида, через промежуточный диод D3; токопроводящая коммутационная дорожка 502 содержит переключатель S2 и соединена с клеммой 505, общей для запорного соленоида и нормально открытого соленоида; а токопроводящая коммутационная дорожка 503 содержит переключатель S3 и соединена с клеммой 506, общей для нормально закрытого соленоида, через промежуточный диод D2, и для нормально открытого соленоида через промежуточный диод D4. Система приведения в действие 500 также содержит три токопроводящие коммутационные дорожки 507-509, соединенные с POW-, причем каждая содержит один из переключателей S1-S4 и диоды D1-D5 и каждая электрически соединена с одной клеммой каждого из запорного, нормально открытого и нормально закрытого соленоидов. В проиллюстрированном варианте реализации изобретения токопроводящая коммутационная дорожка 507 содержит переключатель S1 и соединена с клеммой 504; токопроводящая коммутационная дорожка 508 содержит диод D5 и соединена с клеммой 505; а токопроводящая коммутационная дорожка 509 содержит переключатель S4 и соединена с клеммой 506.

Контроллер (не показан) системы приведения в действие 500 может открывать и закрывать переключатели S1-S4 в соответствии с предварительно определенной последовательностью для выборочного соединения запорного, нормально открытого и нормально закрытого соленоидов с источником питания и позволять запорному, нормально открытому и нормально закрытому соленоидам разряжать сохраненную энергию в источник питания или другие соленоиды. Приведенная в качестве примера последовательность проиллюстрирована на Фиг. 6 как этапы 0-6. Этап 0 соответствует начальному положению, в котором все переключатели S1-S4 разомкнуты, ни один из соленоидов не заряжен и соленоидный исполнительный привод зафиксирован в закрытом положении. В случае определения контроллером необходимости перемещения соленоидного исполнительного привода в открытое положение он может перейти на этап 1, в котором переключатели S1 и S2 замкнуты, позволяя току протекать и начать заряжать запорный соленоид. Дополнительно к току, протекающему через запорный соленоид, ток также может протекать через нормально открытый соленоид, диоды D4 и D4 и нормально закрытый соленоид, последовательно заряжая нормально открытый и нормально закрытый соленоиды. На этапе 2 переключатель S4 может быть закрыт, таким образом запорный соленоид и нормально открытый соленоид продолжают заряжаться, но ток протекает через нормально открытый соленоид, протекая через переключатель S4 вместо нормально закрытого соленоида. Нормально закрытый соленоид может быть защитным от выброса обратного тока на этапе 2, генерируя вторичный поток тока и разряжая энергию через диод D2. После полного заряда запорного соленоида контроллер может перейти на этап 3, в котором переключатель S1 размыкается, а переключатели S2 и S4 остаются замкнутыми, позволяя запорному соленоиду поддерживать полный заряд, в то время как нормально открытый соленоид продолжает заряжаться. При полном заряде запорный соленоид может позволить якорю соленоидного исполнительного привода переместиться из закрытого положения в открытое положение.

На этапе 4 нормально открытый соленоид может быть полностью заряжен и переместить якорь в открытое положение. Контроллер может размыкать переключатель S1, позволяя нормально открытому соленоиду поддерживать свой заряд, в то же время позволяя запорному соленоиду разрядить свою сохраненную энергию в POW+ через диоды D3 и D5. На этапе 5 переключатели S1 и S3 могут быть закрыты, позволяя нормально открытому соленоиду разрядить свою сохраненную энергию в POW+ и нормально закрытый соленоид, а также зарядить нормально закрытый соленоид. На этапе 6 переключатель S4 может быть замкнутым, позволяя нормально закрытому соленоиду разрядить свою сохраненную энергию в POW+. Когда нормально закрытый соленоид полностью разряжен, контроллер может снова перейти на этап 0 до тех пор, пока контроллер в следующий раз не определит необходимость включения привода.

В соответствии с аспектами настоящего изобретения приведенный в качестве примера способ приведения в действие соленоидного исполнительного привода включает обеспечение соединения по меньшей мере одного соленоида соленоидного исполнительного привода с источником питания через множество переключателей. По меньшей мере один соленоид соленоидного исполнительного привода может быть запитан посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей. Энергия от по меньшей мере одного соленоида может быть разряжена в источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода по меньшей мере одним размыканием по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей и замыканием по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей.

В некоторых вариантах реализации изобретения обеспечение по меньшей мере одного соленоида из соленоидов, соединенных с источником питания посредством множества переключателей, включает обеспечение соединения запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с источником питания посредством множества переключателей. В некоторых вариантах реализации изобретения обеспечение соединения запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с источником питания посредством множества переключателей включает обеспечение последовательного соединения запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида, соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода. В некоторых вариантах реализации изобретения подача питания по меньшей мере одному соленоиду соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей включает подачу питания на запорный соленоид замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателя между выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и разряд энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей включает разряд энергии от запорного соленоида замыканием переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом.

В некоторых вариантах реализации изобретения подача питания по меньшей мере одному соленоиду соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей включает подачу питания нормально открытому соленоиду замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и разряд энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей включает разряд энергии от нормально открытого соленоида замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида. В некоторых вариантах реализации изобретения подача питания по меньшей мере одному соленоиду соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей включает подачу питания нормально закрытому соленоиду замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида; и разряд энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей включает разряд энергии от нормально закрытого соленоида замыканием переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

В некоторых вариантах реализации изобретения обеспечение соединения запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с источником питания через множество переключателей включает обеспечение соединения запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида по треугольной схеме с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода. В некоторых вариантах реализации изобретения подача питания по меньшей мере одному соленоиду соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей включает подачу питания запорному соленоиду замыканием первого переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и второго переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и разряд энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода включает разряд энергии от запорного соленоида размыканием первого и второго переключателей. В некоторых вариантах реализации изобретения подача питания по меньшей мере одному соленоиду соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей включает подачу питания нормально открытому соленоиду замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и разряд энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода включает разряд энергии от нормально открытого соленоида замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом. В некоторых вариантах реализации изобретения подача питания по меньшей мере одному соленоиду соленоидного исполнительного привода замыканием по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей включает подачу питания нормально закрытому соленоиду замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально закрытым соленоидом и запорным соленоидом; и разряд энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода включает разряд энергии от нормально закрытого соленоида замыканием переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

В соответствии с аспектами настоящего изобретения приведенная в качестве примера система содержит соленоидный исполнительный привод по меньшей мере с одним соленоидом; источник питания, соединенный по меньшей мере с одним соленоидом посредством множества переключателей; и контроллер, электрически соединенный с множеством переключателей, контроллер содержит процессор и запоминающее устройство, соединенное с процессором. Запоминающее устройство может содержать набор команд, которые при выполнении процессором побуждают процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода, замыкая по меньшей мере один переключатель из множества переключателей; и разряжать энергию от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством по меньшей мере одного размыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей и замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей.

В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один соленоид соленоидного исполнительного привода включает запорный соленоид, нормально открытый соленоид и нормально закрытый соленоид. В некоторых вариантах реализации изобретения запорный соленоид, нормально открытый соленоид и нормально закрытый соленоид последовательно электрически соединены с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида, соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода. В некоторых вариантах реализации изобретения набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания запорному соленоиду посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателем между вторым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от запорного соленоида замыканием переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом. В некоторых вариантах реализации изобретения набор инструкций, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания нормально открытому соленоиду посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально открытого соленоида посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида. В некоторых вариантах реализации изобретения, набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания нормально закрытому соленоиду замыканием переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида; и набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально закрытого соленоида посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

В некоторых вариантах реализации изобретения запорный соленоид, нормально открытый соленоид и нормально закрытый соленоид размещаются в треугольной схеме подключения с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида, соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода. В некоторых вариантах реализации изобретения набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на запорный соленоид посредством замыкания первого переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и второго переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от запорного соленоида посредством размыкания первого и второго переключателей. В некоторых вариантах реализации изобретения набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на нормально открытый соленоид посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально открытого соленоида посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом. В некоторых вариантах реализации изобретения набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере одному соленоиду соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на нормально закрытый соленоид посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально закрытым соленоидом и запорным соленоидом; и набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии от по меньшей мере одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально закрытого соленоида посредством замыкания переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

В любом из вариантов реализации изобретения, описанных в предшествующих трех параграфах, переключатели могут включать полупроводниковые переключатели. В любом из вариантов реализации изобретения, описанных в предшествующих трех параграфах, система может дополнительно содержать корпус скважинной телеметрической системы, причем соленоидный исполнительный привод соединяется с корпусом.

Следовательно, настоящее изобретение хорошо приспособлено для достижения описанных и свойственных результатов и преимуществ. Частные варианты реализации, описанные ранее, являются иллюстративными, так как настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано другими, но эквивалентными способами, понятными специалистам в данной области техники, имеющих возможность ознакомления с настоящим описанием. Кроме того, описанные в контексте настоящего изобретения подробности конструкции или дизайна не предполагают ограничения, за исключением описанных ниже в формуле изобретения. Таким образом, очевидно, что конкретные иллюстративные варианты реализации изобретения, раскрытые выше, могут быть изменены или модифицированы, и все такие изменения находятся в пределах объема и сущности настоящего изобретения. Кроме того, термины в формуле изобретения использованы в их простом, обычном значении, если обратное явным образом не указано заявителем. Под использованной в формуле изобретения формой единственного числа следует понимать один или большее количество элементов.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для приведения в действие соленоидного исполнительного привода. Способ приведения в действие соленоидного исполнительного привода включает обеспечение соединения по меньшей мере одного соленоида соленоидного исполнительного привода с источником питания посредством множества переключателей. По меньшей мере один соленоид соленоидного исполнительного привода может быть запитан посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей. Энергия по меньшей мере от одного соленоида может быть разряжена на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством размыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей и замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей. Технический результат заключается в повышении эффективности приведения в действие соленоидного исполнительного привода. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ приведения в действие соленоидного исполнительного привода, включающий этапы, в которых:

обеспечивают соединение с источником питания по меньшей мере одного соленоида соленоидного исполнительного привода посредством множества переключателей;

подают питание по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей и

осуществляют разряд энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством по меньшей мере одного из:

размыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей и

замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап, на котором обеспечивают соединение по меньшей мере одного соленоида из соленоидов, соединенных с источником питания посредством множества переключателей, включает обеспечение соединения запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с источником питания посредством множества переключателей.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что этап, на котором обеспечивают соединение запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с источником питания посредством множества переключателей, включает обеспечение соединения запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида последовательно с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида, соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что:

этап, на котором подают питание по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, включает подачу питания на запорный соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и

этап, на котором осуществляют разряд энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, включает разряд энергии от запорного соленоида посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что:

этап, на котором подают питание по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, включает подачу питания на нормально открытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и

этап, на котором осуществляют разряд энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, включает разряд энергии от нормально открытого соленоида посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что:

этап, на котором подают питание по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, включает подачу питания на нормально закрытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида; и

этап, на котором осуществляют разряд энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид из соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, включает разряд энергии от нормально закрытого соленоида посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что этап, на котором обеспечивают соединение запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с источником питания посредством множества переключателей, включает обеспечение соединения треугольником запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида, соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что

этап, на котором подают питание по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, включает подачу питания на запорный соленоид посредством замыкания

первого переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

второго переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и

этап, на котором осуществляют разряд энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода, включает разряд энергии от запорного соленоида посредством размыкания первого и второго переключателей.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что

этап, на котором подают питание по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, включает подачу питания на нормально открытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и

этап, на котором осуществляют разряд энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода, включает разряд энергии от нормально открытого соленоида посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что

этап, на котором подают питание по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, включает подачу питания на нормально закрытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально закрытым соленоидом и запорным соленоидом; и

этап, на котором осуществляют разряд энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода, включает разряд энергии от нормально закрытого соленоида посредством замыкания переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

11. Система приведения в действие внутрискважинного соленоидного привода, содержащая:

соленоидный исполнительный привод по меньшей мере с одним соленоидом;

источник питания, соединенный по меньшей мере с одним соленоидом посредством множества переключателей;

контроллер, электрически соединенный с множеством переключателей, причем контроллер содержит процессор и устройство памяти, соединенное с процессором, и устройство памяти содержит набор команд, которые при выполнении процессором побуждают процессор к

подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей и

разряжению энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством по меньшей мере одного из

размыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей и

замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что по меньшей мере один соленоид соленоидного исполнительного привода содержит запорный соленоид, нормально открытый соленоид и нормально закрытый соленоид.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что запорный соленоид, нормально открытый соленоид и нормально закрытый соленоид последовательно электрически соединены с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида, соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода.

14. Система по п.13, в которой

набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на запорный соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и

набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид из соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от запорного соленоида посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом.

15. Система по п.13, в которой

набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на нормально открытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и

набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально открытого соленоида посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида.

16. Система по п.13, в которой

набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на нормально закрытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида; и

набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного другого переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально закрытого соленоида посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и другой клеммой нормально закрытого соленоида и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

17. Система по п.12, отличающаяся тем, что запорный соленоид, нормально открытый соленоид и нормально закрытый соленоид соединены треугольником с каждой клеммой каждого из запорного соленоида, нормально открытого соленоида и нормально закрытого соленоида, соединенных с источником питания посредством по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей или диода.

18. Система по п.17, в которой

набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на запорный соленоид посредством замыкания

первого переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

второго переключателя между вторым выводом источника питания и другой клеммой запорного соленоида; и

набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от запорного соленоида посредством размыкания первого и второго переключателей.

19. Система по п.17, в которой

набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на нормально открытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между запорным соленоидом и нормально открытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом; и

набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально открытого соленоида посредством замыкания переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

20. Система по п.17, в которой

набор команд, побуждающий процессор к подаче питания по меньшей мере на один соленоид соленоидного исполнительного привода посредством замыкания по меньшей мере одного переключателя из множества переключателей, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к подаче питания на нормально закрытый соленоид посредством замыкания

переключателя между первым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом и

переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально закрытым соленоидом и запорным соленоидом; и

набор команд, побуждающий процессор к разряжению энергии по меньшей мере от одного соленоида на источник питания или на другой соленоид соленоидного исполнительного привода, дополнительно обеспечивает побуждение процессора к разряжению энергии от нормально закрытого соленоида посредством замыкания переключателя между вторым выводом источника питания и общей клеммой между нормально открытым соленоидом и нормально закрытым соленоидом.

21. Система по любому из пп. 11-20, отличающаяся тем, что переключатели содержат полупроводниковые переключатели.

22. Система по любому из пп. 11-20, дополнительно содержащая корпус скважинной телеметрической системы, причем соленоидный исполнительный привод соединен с указанным корпусом.