流体脉冲阀制造技术

公开了一种流体脉冲阀和使用所述流体脉冲阀的方法。流体脉冲阀包括外壳体、包含在外壳体内的转子、围绕转子并毗邻外壳体的定子管和同轴地且旋转地联接到转子的闭合部，所述定子管包括多个槽缝，所述闭合部的至少一部分与所述多个槽缝对准。当闭合部旋转时，闭合部覆盖和露出所述多个槽缝以产生脉冲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及阀，特别地涉及流体脉冲阀。
技术介绍
旋转阀在工业中用于多种应用，像控制液体的流动以模制、调节液压流体的流动以控制各种机器功能、工业过程控制以及控制被引导靠近工件的流体。这些应用的绝大部分都是在低流体压力下而且以低旋转速度或通过转位运动来进行的。这些应用已经通过应用各种已知的流体调节阀应用而被解决，包括闸阀、球阀、蝶阀、具有各种空隙设计和构造的旋转轴、各种设计的电磁致动阀和设计成具有多孔盘以重导向流动流的阀。这些应用一般可适用于低速、低压过程，但不适合高速、高压过程。例如，电磁阀对于以最高大约300Hz的频率调节最高200psi的压力的流体流动是有效的。这些限制主要是因为电磁线圈的物理设计，所述电磁线圈依赖于磁性触头的往复运动，因此遭受明显的加速力和减速力，特别是在更高的频率下。这些力、由此形成的振动作用以及所产生的摩擦热使得这些类型的阀在高频致动时会遭受故障。采用多个出口的旋转阀已经被用于高达100Hz频率的应用中，其中期望在阀入口端口和阀出口端口之间有低的压差。然而，这些阀是大且复杂的，并且必要地具有用于阀和用于附属的入口管道与出口管道的明显的物理空间需求。其它类型的阀的不足包括：阀的阀致动循环速度(频率)过低，阀大且物理上复杂，阀产生明显的压头损失，阀不能在高的进口压力下令人满意地操作，或者阀不能产生必要的流动扰动频率或振幅。在石油和天然气工业中，进行钻孔以进入地下含烃地层。传统的钻进包括对地表处的钻柱施加旋转，所述旋转被传递给钻头，所述钻头在钻柱的远侧端部处被安装在井底钻具组合(BHA)上。然而，在定向钻进中，井下钻进马达可以用于将旋转施加给钻头。在这样的情况下，往往会比整个长度的钻柱都旋转的情况更难以使不旋转的钻柱前进穿过被钻进的孔。此外，在使用期间，钻柱经常会卡住或以其它方式不能继续钻进。当前，整个钻柱必须被移除才能确定导致问题的原因并解决问题。因为前述的原因，存在对用于控制流体的流动以产生高频率流体脉冲或扰动的高速、高压旋转阀的需要。另外，存在对这样的阀的需要：所述阀适用于高压应用且阀的压头损失极小，并且所述阀能够被容易地移除以留下畅通的钻孔而不会破坏整个钻柱。
技术实现思路
本专利技术克服了与当前方案和设计相关联的问题和缺点，并提供了制造旋转阀的新工具和新方法。本专利技术的一个实施例涉及一种流体脉冲阀。所述阀包括外壳体、包含在外壳体内的转子、围绕转子并毗邻外壳体的定子管、和旋转地联接到转子的闭合部，所述定子管包括多个槽缝，所述闭合部的至少一部分与所述多个槽缝对准。当闭合部旋转时，闭合部覆盖和露出所述多个槽缝以产生脉冲。在优选的实施例中，当流体流过流体脉冲阀时，流体进入外壳体、流过所述多个长圆形槽缝、进入定子中并使转子旋转。优选地，流体脉冲阀还包括在定子管中的至少一个固定流体区域端口。优选地，流体脉冲阀还包括齿轮箱，其中齿轮箱内的齿轮减速导致闭合部以不同于转子的速率旋转。优选地，调整齿轮箱的传动比或转子的螺距中的至少一者以相对于流率改变脉冲率。流体脉冲阀优选地是井孔管柱的部件。优选地，流体脉冲阀还包括联接到转子的锚固部。优选地，锚固部、转子和闭合部是可从定子管移除的，而不用移除井孔管柱的井下部分。锚固部优选地是从钻柱移除转子和闭合部的抓持点。在优选的实施例中，流体脉冲阀以0.1-10Hz关闭和打开。优选地，不存在流体旁路。优选地，调整槽缝的数量、尺寸以及槽缝与闭合部之间的间隙中的至少一者以改变脉冲强度。本专利技术的另一个实施例涉及一种振动钻柱的方法。所述方法包括：提供井底钻具组合(BHA)、提供在井孔内位于BHA之上的流体脉冲阀、使流体流过流体脉冲阀到BHA，其中流体迫使闭合部旋转，所述闭合部覆盖和露出多个槽缝以产生脉冲，从而振动钻柱。流体脉冲阀包括外壳体、包含在外壳体内的转子、围绕转子并毗邻外壳体的定子管和旋转地联接到转子的闭合部，所述定子管包括多个槽缝，所述闭合部的至少一部分与所述多个槽缝对准。优选地，当流体流过流体脉冲阀时，流体进入外壳体、流过所述多个长圆形槽缝、进入定子并使转子旋转。在优选的实施例中，流体脉冲阀还包括在定子管中的至少一个固定流体区域端口。优选地，流体脉冲阀还包括齿轮箱，其中齿轮箱内的齿轮减速导致闭合部以不同于转子的速率旋转。优选地，调整齿轮箱的传动比或转子的螺距中的至少一者以相对于流率改变脉冲率。在优选的实施例中，流体脉冲阀还包括联接到转子的锚固部。优选地，锚固部、转子和闭合部是可从定子管移除的，而不用移除井孔管柱的井下部分。锚固部优选地是从钻柱移除转子和闭合部的抓持点。优选地，流体脉冲阀以0.1-10Hz关闭和打开。优选地，在流体脉冲阀中不存在流体旁路。在优选的实施例中，振动是由流体脉冲阀内的流体流动启动和停止导致的。优选地，调整槽缝的数量、尺寸以及槽缝与闭合部之间的间隙中的至少一者以改变脉冲强度。本专利技术的其它实施例和优点部分地在下面的描述中阐述，且部分地通过该描述而变得显而易见，或通过对本专利技术的实施而获知。附图说明仅通过例子的方式并参考附图对本专利技术进行更详细的描述，其中：图1是本专利技术实施例的侧剖视图。图2是本专利技术的部件的分解轴测图。图3是本专利技术的锚固部分的实施例的放大视图。图4是本专利技术的转子部分的实施例的放大视图。图5A-5C是本专利技术的叶轮部分的实施例的视图。图6A-5B是本专利技术的定子部分的实施例的视图。具体实施方式如在此体现和广泛描述的，本公开在此提供了本专利技术的详细实施例。然而，所公开的实施例仅仅是可以以可替换的各种形式实施的本专利技术的例子。因此，实施例并非意图应该限制特定结构和功能细节，而是意图在于提供用于权利要求的基础和作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本专利技术的典型基础。图1描述了流体脉冲阀100的实施例的侧剖视图。流体脉冲阀100优选地是管状的并具有在此描述的适于装配在管内的部件。在优选的实施例中，流体脉冲阀100适于联接至井下钻柱。优选地，流体脉冲阀100的端部105被联接在钻柱的井孔内上部分上，而端部110被联接至钻柱的井孔内下部分，使得流动通过钻柱的流体在端部105处进入流体脉冲阀100并在端部110处离开流体脉冲阀100。优选地，流体脉冲阀100具有与钻柱相同或相似的外直径。流体脉冲阀100的两个端部都优选地经由螺纹配合可联接到钻柱。然而，也可以使用其他联接方法，比如摩擦、粘合剂、螺栓和铆钉。图2描述了流体脉冲阀100的分解视图，示出了流体脉冲100的各种部件的优选布置和相互作用。表1列举了图2中描述的部件。流体脉冲阀100优选地包括下列基本部件：壳体115、锚固部120、转子125和定子130。壳体115构成了流体脉冲阀100的外部部分的大部分。壳体115是管状的且优选地包括端部105。优选地，壳体115的外直径是恒定的，可以等于、大于或小于钻柱或钻柱接头的直径。在优选的实施例中，壳体115的内直径从流体脉冲阀100的端部105朝端部110增大。所述直径的增大可以是逐渐的、突变的或它们的组合。优选地，壳体115由钢构成。然而，壳体115也可以由另一材料构成，例如黄铜、塑料、其它金属、或其它人造或天然生成的材料。优选地，壳体115是可以从流体脉冲阀100的其余部分拆卸的。图3描述了锚固部120的放大视图。优选地，锚固部120适于装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体脉冲阀，包括：外壳体；转子，所述转子被包含在所述外壳体内；定子管，所述定子管围绕所述转子并毗邻所述外壳体，所述定子管包括多个槽缝；和闭合部，所述闭合部旋转地联接到所述转子，所述闭合部的至少一部分与所述多个槽缝对准；其中，当所述闭合部旋转时，所述闭合部覆盖和露出所述多个槽缝以产生脉冲。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.24 US 14/339,9581.一种流体脉冲阀，包括：外壳体；转子，所述转子被包含在所述外壳体内；定子管，所述定子管围绕所述转子并毗邻所述外壳体，所述定子管包括多个槽缝；和闭合部，所述闭合部旋转地联接到所述转子，所述闭合部的至少一部分与所述多个槽缝对准；其中，当所述闭合部旋转时，所述闭合部覆盖和露出所述多个槽缝以产生脉冲。2.根据权利要求1所述的流体脉冲阀，其中，当流体流过所述流体脉冲阀时，流体进入所述外壳体、流过长圆形的所述多个槽缝、进入所述定子并使所述转子旋转。3.根据权利要求1所述的流体脉冲阀，其中，所述流体脉冲阀还包括在所述定子管中的至少一个固定流动区域端口。4.根据权利要求3所述的流体脉冲阀，其中，所述流体脉冲阀还包括齿轮箱，所述齿轮箱内的齿轮减速导致所述闭合部以不同于所述转子的速率旋转。5.根据权利要求4所述的流体脉冲阀，其中，调整所述齿轮箱的传动比或所述转子的螺距中的至少一者，以相对于流率改变脉冲率。6.根据权利要求1所述的流体脉冲阀，其中，所述流体脉冲阀是井孔管柱的部件。7.根据权利要求1所述的流体脉冲阀，其中，所述流体脉冲阀还包括联接到所述转子的锚固部。8.根据权利要求7所述的流体脉冲阀，其中，所述锚固部、所述转子和所述闭合部能够从所述定子管移除，而不用移除井孔管柱的井下部分。9.根据权利要求7所述的流体脉冲阀，其中，所述锚固部是从钻柱移除所述转子和所述闭合部的抓持点。10.根据权利要求1所述的流体脉冲阀，其中，所述流体脉冲阀以0.1-10Hz关闭和打开。11.根据权利要求1所述的流体脉冲阀，其中，不存在流体旁路。12.根据权利要求1所述的流体脉冲阀，其中，调整所述槽缝的数量、尺寸以及所述槽缝与闭合部之间的间隙中的至少一者，以改变脉冲强度。13.一种振动钻柱的方法，包括：提供井底钻具...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·T·迈耶，J·阿申布伦纳，J·J·史密斯，J·D·奥斯特洛，C·迪克，
申请(专利权)人：高级技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US