[其他]高压喷射喷嘴脉冲射流调节装置

说明书

本发明可以用于石油钻井、采矿、坑道、加工、建筑等工业，是一种破碎、切割、清洗技术。

由管柱内部液流产生脉动射流的装置，可以由涡轮轴带动叶片旋转，交替开通或关闭阀孔而产生，但现有技术中，阀孔不能全部关闭，而要保留部分液流继续流动的旁孔，否则涡轮轴不能连续转动。叶片也不能提离孔板，因为没有自动机构。反映这些问题的文件请参阅：

欧洲专利，公布号0131451

本发明的目的是为了使脉冲压力最大限度的提高，并使管柱装置在不工作时流道通畅，本发明的装置可以在工作时一瞬间全部关闭阀孔。

本发明的优点是可产生最大限度的附加水击压力，脉冲峰值可达到最大，叶片在不工作时可提高孔板，保持流道畅通，这点在石油钻井中是重要的。离心惯性装置使叶片连续转动。

图1是本发明的一个实施例的纵向剖面图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是图1的B-B剖面图。

图4是本发明的另一个实施例的纵向剖面图。

图5是图4的A-A剖面图。

在图1、2、3中，流体通过固定于管柱外筒10上的涡轮定子7，推动涡轮转子6、涡轮轴8、立轴15、叶片22旋转，涡轮轴8悬挂于轴承座5和轴承4上，初始弹簧11处于压缩状态，其弹力平衡立轴15上各部件所受的流体冲击力，当流体达到额定排量时，立轴15转动加快，离心重快18的离心力克服拉伸弹簧27的弹力向外移动，其顶部的阻力面积增加，流体对其顶面的冲击力增加，立轴15被推动，叶片22下移，此时，防冲弹簧12起作用，防止叶片22下移过快，当叶片下移接近底板23时，防吸弹簧14起作用，克服喷嘴25的空吸力，叶片22在底板23〈DP〉上靠扭力和惯性力滑动旋转，底板23固定在钻头26的内腔中，叶片22旋转时关闭或开通钻头喷嘴25交替进行，关闭的瞬间，由于流体的惯性和压缩性，流速突然改变，导致压能的急剧变化，开通的瞬间，压能变成速度能，喷嘴25发射出不连续的高压脉冲射流。

叶片22的叶片数可以与钻头喷嘴数一致，也可以不一致，即可以在某瞬间全部盖住或留有孔眼，当排量一定时，前者的脉冲射流速度峰值比后者高，但前者的水击力大，后者的水击力小。为了增加叶片22、底板23的耐磨性和强度，必须采用高强度高耐磨的硬质合金或进行喷涂耐磨层等措施，并且要求使底板23上受到正压力减小，以减小摩擦力，减少叶片22和底板23的磨损，调节各个弹簧的弹力，调节受冲击力的面积，可以做到这点，更换大小不同的冲力调节板20，可以调节冲击力和空吸力之间大小的关系，减小叶片22上因关闭和开通喷嘴25而造成的压力波动。

防震接头19的作用在于减少叶片22的上下震动，也调节因轴承4的磨损而出现的上下距离误差，其结构是方套28上下各有蝶形弹簧29或装其它弹性体。万向节21是为了调节叶片22和立轴15之间的角度和轴向偏差。叶片22和底板23之间靠流体本身润滑。

所有部件都处于高压流体及涡流中，并有水击现象发生，所以要求对零部件表面进行耐磨、耐蚀、强度处理。在本装置为水平放置、或长度很长时，要设计扶正装置，作内部轴件的扶正。

在流体排量达不到额定值时，离心重块18的离心力减小，在弹簧27作用下，向方套16靠拢，受冲击力减小，叶片22在弹簧11、12、14作用下提高底板23。

叶片可以设计成各种形态，可以是弯把单叶片、多叶片、开孔盘形叶片，对称或不对称的，开孔、开口也可以多种形态。喷嘴25可以是一般聚能喷嘴，也可以是特殊的气穴喷嘴。

涡轮转子6产生的扭距由涡轮的级数、排量、涡轮的结构尺寸等决定，涡轮的转速与排量成正比，根据叶片22的摩擦阻力和其它阻力来决定涡轮的级数。涡轮转子6的转向，即叶片22的转向，可以设计成与钻头26的转向一致或相反，在排量一定时，前者的脉冲频率减少，后者的脉冲频率增加，例如排量24升/秒，涡轮转速为600转/分，钻头转速75转/分，喷嘴为3个，叶片的叶片数为3个，涡轮与钻头转向相同时，每个喷嘴的脉冲频率为（600-75）÷60×3＝26.25次/秒，涡轮与钻头转向相反时，脉冲频率为（600+75）÷60×3＝33.75次/秒，当钻头与涡轮转速相同时，应设计成转向相反，否则二者相对静止，不会产生脉冲射流。

无论在地面或地下，脉冲频率可以由测频仪测得，水击波脉冲转化为电脉冲信号，再经电缆送到二次仪表，在地下时，特别是井深时，水击波由于含气流体的可压缩性和管柱的弹性，传播速度大为降低，测频仪灵敏度高时才能测出。