高压喷射喷嘴脉冲射流调节装置制造方法及图纸

高压喷射喷嘴脉冲射流调节装置是使喷嘴出口的连续射流改变为不连续的脉冲射流的装置，使射流的速度峰值提高，能量更为集中，调节装置安装在管柱内部，喷嘴的上方或后方，从管柱流体本身取得动力，此装置可解决泵的压力不足及长距离管线不能承受更高压力的问题，达到喷嘴处压力比地面泵、地面管线中的压力高，即不增加泵压而增加喷嘴处压力的目的，使破碎、切割、清洗效率更高．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术可以用于石油钻井、采矿、燧道、加工、建筑每工业，是一种破碎、切割、清洗技术。 对现有技术的说明为破碎、切割、清洗等目的应用高压射流的地方，一般均想大幅度提高射流的压力。但由于设备的能力、管线耐压等问题受到现有技术及成本的限制，大排量的很高的压力难以广泛应用，泵压的提高，泵的维护费用会急剧增加。管柱的损坏会增多。如在石油钻井中，泵压一般在200～250大气压，喷射钻井发展迫切要求获得更高压力的新工具，在其它应用高压射流的地方也存在着提高压力和设备、成本等方面的矛盾。反映这些问题的文件请参阅下列文件1.高压钻井技术的现状及发展前景(石油钻采工艺)1985年1期。 2.高压喷射钻井(钻井三大技术丛书)3.石油钻采工程今后十年展望(油气田开发工程译丛)1985年1期。 专利技术的目的在于制造一种新工具，使喷咀出口处的连续射流转变成不连续的脉冲射流，使射流的速度峰值大大提高，解决设备能力不足的问题，提高破碎、切割。清洗的效率。
技术实现思路
本专利技术由附图1、2所示，列出类似的两种结构。 在附图1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，克服喷咀25的空吸力，叶片22在底板23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咀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，喷咀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咀数一致，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。以减小磨擦力，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上因关闭和开通喷咀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，所以要求对另部件表面进行耐磨、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作用下提离底板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。喷咀25可以是一般聚能喷咀，也可以是特殊的气穴喷咀。 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的磨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，喷咀为3个，叶片的叶片数为3个，涡轮与钻头转向相同时，每个喷咀的脉冲频率为(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。 本装置中的涡轮定子7、转子6也可以用螺杆泵的定子和转子代替。在小直径管柱中，空间有限也可以不装高心机构，光有冲力调节板20，同样在额定排量时使叶片22下移。但涡轮不旋转时也能使叶片22下移，有一定缺点。 在钻井中。本装置可以接在转盘钻具、涡轮钻具、螺杆钻具、冲击迴转钻具下部，为了减少起下钻具时喷泥浆，也可以再把旁通阀接头接在本装置的上部。 钻头26可以是刮刀钻头、聚晶金刚石钻头、牙轮钻头或其它形式的钻头，但钻头的内腔结构应进行改造，要有底板23、密封圈24及固定肖33，以求得耐磨、密封、底板23翻面重复使用的性能。本装置无论在实验室测试或现场应用，均应保证压力保险阀灵敏可靠，防止出现意外事故，或者在地面管线上另外装置保险阀。 附图2之结构与附图1之结构不同之处为当排量达到额定值时，离心重块18沿上滑座30和下滑座31滑向内筒32内壁，由于下滑座31未固定在内筒32上，重块18离心力的轴向分力推动立轴15、叶片22下移，移动中防冲弹簧12、防吸弹簧14相继起作用，叶片22在低磨擦、较少波动力的情况下工作。上滑座30、下滑座31的角度可以设计成30度、45度等，根据叶片22需要的行程和可能。当排量减小或停泵时，重块18的离心力减小或消失，在弹簧11、12、14的作用下；靠近立轴15，叶片22提离底板，钻头所有喷咀25全部开通。 流体的冲击力、空吸力、水击力、阻力压降、涡轮轴8的转速、扭距、涡轮的级数、叶片22的磨阻力、离心重块18的离心力。立轴15的下移推力等均有公式可作初步计算、并进行实验室实测，并进行弹簧间隙、弹力的调整。 上部接头1为连接钻具用，螺帽2、支承盘3，为固定和支承涡轮轮轴8，滑键13为传递扭矩和进行滑动用，也可改为花键。 对附图的说明1、上部接头 20、冲力调节板2、螺帽 21、万向轴3、支承盘 22、叶片4、轴承 23、底板5、轴承座 24、胶圈6、涡轮转子 25、喷咀7、涡轮定子 26、钻头8、涡轮轴 27、拉伸弹簧9、调节环 28、方套10、外筒 29、蝶形弹簧11、初始弹簧 30、上滑座12、防冲弹簧 31、下滑座13、滑键 32、内筒14、防吸弹簧 33、固定丝堵15、立轴16、方套17、键18、离心重块19、防震接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于破碎、切割、清洗等技术的高压脉冲射流调节装置可以由开孔圆盘装在喷咀的外部、由电机带动旋转、盖住或开通喷咀出口而获得。本专利技术的特征是脉冲射流的调节机构装在管柱内部，从管柱内部流体本身取得动力使叶片或开孔盘旋转；由流体的冲击力、离心机构的离心力、或二者的结合所产生的力，使叶片或开孔盘上下移动，并由弹簧加以控制；由防震接头、冲击力调节板、万向节等减少上下震动、调节轴向和角度偏差，使叶片的磨擦阻力、旋转死点得以克服；叶片、底板、冲力调节板等零部件由耐磨、耐蚀、高强度硬质合金等材料制成；当流体排量未达到额定值或停泵时，叶片或开孔盘自动提离底板、流体孔道全部开通。

【技术特征摘要】
1.用于破碎、切割、清洗等技术的高压脉冲射流调节装置可以由开孔圆盘装在喷咀的外部、由电机带动旋转、盖住或开通喷咀出口而获得。本发明的特征是脉冲射流的调节机构装在管柱内部，从管柱内部流体本身取得动力使叶片或开孔盘旋转；由流体的冲击力、离心机构的离心力、或二者的结合所产生的力，使叶片或开孔盘上下移动。并由弹簧加以控制；由防震接头、冲击力调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世烈，
申请(专利权)人：王世烈，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]