專利名稱：一種脈沖空化多孔射流噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明涉及到一種噴嘴，尤其是一種能夠形成脈沖射流和空化射流耦合而成的脈沖空化多孔射流噴嘴。本發(fā)明的噴嘴特別適用于進行巖石的破碎。
背景技術(shù)：
在我們的生產(chǎn)、生活中，很多情況下都需要在地層中進行鉆孔。比如鋪設(shè)光纖電纜、運輸管線和鉆煤礦中的通風(fēng)孔道及鉆油井或氣井的泄油氣孔道。應(yīng)用高壓水射流在油井的儲層進行側(cè)向鉆進，進而增加油氣泄流面積的方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和研究。目前應(yīng)用比較普遍的射流形式主要包括連續(xù)直射流、脈沖射流、旋轉(zhuǎn)射流和空化射流。連續(xù)直射流，以沖擊破壞方式對巖石進行破碎，即當(dāng)射流的沖擊力大于巖石的抗壓強度時，巖石發(fā)生破碎，采用連續(xù)射流進行鉆孔易產(chǎn)生水墊。脈沖射流，以不連續(xù)能量的方式作用于巖石，不易產(chǎn)生水墊效應(yīng)，在某一時刻射流打擊力可達到最大值，此時巖石受力最大，造成瞬間破壞，另一時刻射流打擊力變?yōu)樽钚≈?，在巖石沒有破壞前，打擊力由大到小，后由小到大，周期性變化，一直到巖石破壞為止。旋轉(zhuǎn)射流，以剪切破壞方式對巖石進行破碎，即當(dāng)剪切應(yīng)力大于巖石的抗剪強度時，巖石發(fā)生破碎。而同一種巖石的抗剪強度常為其抗壓強度的1/8-1/15。空化射流，是利用水射流流束內(nèi)空泡破裂所產(chǎn)生的強大沖擊力來增強射流沖蝕能力的方式對巖石進行破碎。空泡破碎產(chǎn)生的沖擊力一般為非空化射流沖擊壓力的8. 6 124倍；并且空泡破裂時產(chǎn)生的能量高度集中，并局限在許多非常小的面積上，從而在物體表面許多局部區(qū)域產(chǎn)生極高的沖擊壓力和應(yīng)力集中，使巖石表面迅速破壞，所以更容易破碎巖石。此外，目前常見的應(yīng)用于地層中鉆孔的噴嘴裝置有多孔噴嘴，旋轉(zhuǎn)射流噴嘴和直旋混合射流(旋轉(zhuǎn)雙射流)噴嘴。多孔噴嘴，即改變單孔噴嘴為多孔噴嘴，通過其產(chǎn)生的多股射流來增加沖蝕面積， 但是該方法破巖方式為沖擊破碎，所以射流能量利用效率較低。旋轉(zhuǎn)射流噴嘴，其噴射出的旋轉(zhuǎn)射流可以降低破巖門限壓力形成較大直徑的孔目艮，但是其破巖深度較小，并且會在巖石底部形成錐形凸起，影響破巖效果。直旋混合射流(旋轉(zhuǎn)雙射流)噴嘴，其噴射出的旋轉(zhuǎn)雙射流可以形成較大的孔眼直徑和深度，但是在存在圍壓的條件下，直旋混合射流能量衰減迅速，破巖效果較差；同時由于其噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力損失較大。且旋轉(zhuǎn)雙射流噴嘴內(nèi)部葉輪固定不轉(zhuǎn)動，依靠葉輪流道強制流體旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋流效應(yīng)。有鑒于上述公知技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明人根據(jù)多年從事巖石破碎方面的實踐和噴嘴研發(fā)的經(jīng)驗，研制出本發(fā)明的脈沖空化多股射流噴嘴，以克服上述公知技術(shù)存在的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種脈沖空化多孔射流噴嘴，尤其是一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，高效利用射流能量破碎巖石，而形成孔深較深和孔徑較大的脈沖空化多孔射流破碎巖石的噴嘴。為此， 本發(fā)明提出一種脈沖空化多孔射流噴嘴，其包括噴嘴本體，其形成一端為開口端、另一端為噴射端的中空柱狀體，所述開口端用于連接流體管道，所述噴射端上設(shè)有多個噴射口 ；在所述噴射端的中心位置設(shè)有中心噴射口，環(huán)繞所述中心噴射口設(shè)有多個側(cè)向噴射口 ；在噴嘴本體內(nèi)設(shè)置一能轉(zhuǎn)動的葉輪，進入所述噴嘴的一部分流體穿過所述葉輪中心、所述中心噴射口形成連續(xù)直射流，另一部分流體沖擊所述葉輪的葉片，使所述葉輪旋轉(zhuǎn)，對位于所述中心噴射口外周的所述側(cè)向噴射口入口的流場產(chǎn)生有規(guī)律的擾動，形成脈沖射流并產(chǎn)生空泡，形成空化射流，該空化射流與脈沖射流相耦合形成脈沖空化射流由所述側(cè)向噴射口噴出。本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴與現(xiàn)有技術(shù)相比具備的優(yōu)點和特點是本發(fā)明提出的噴嘴能把脈沖射流、空化射流和多股射流、以及直射流耦合在一起而形成混合射流進行鉆孔。脈沖空化多孔噴嘴的葉輪安裝于葉輪軸右端，與噴嘴本體噴射端內(nèi)壁接觸。葉輪上均勻布置3 6個葉片，葉片與中心線之間具有45 80度的夾角，當(dāng)流體沖擊葉片時葉輪可以高速旋轉(zhuǎn)。本設(shè)計中葉輪可以自由旋轉(zhuǎn)，并貼近在側(cè)向噴射口內(nèi)出口處，當(dāng)葉片正好阻擋在側(cè)向噴射口內(nèi)出口時，此時側(cè)向噴射口流量最小，當(dāng)兩個葉片之間的空隙正對側(cè)向噴射口時，此時側(cè)向噴射口不受阻擋，流量最大。如此，隨著葉輪高速旋轉(zhuǎn)，每個側(cè)向噴射口有規(guī)律性的由大變小，再由小變大，進而形生了脈沖射流。同時，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪會降低葉輪附近流體的局部壓力，產(chǎn)生微小空泡，空泡夾雜在流體中從側(cè)向噴射口射出即形成空化射流。同時形成的兩種射流進而可以耦合成脈沖空化射流。本發(fā)明通過噴嘴本體的中心噴射口噴射出的連續(xù)直射流能擊碎中心處的巖石，由側(cè)向噴射口噴射出的多股脈沖空化射流破碎周邊的巖石，大大提高的破巖效率。此外，由于側(cè)向噴射口為向外傾斜設(shè)置，因此所鉆孔眼的直徑大于噴嘴本體的直徑，使噴嘴能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)鉆進。本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)簡單、易于制造，且適合于在地層中進行鉆孔，且特別適用于在煤井、油井或氣井的徑向方向進行水平鉆進，以增加油(煤)氣泄流面積。


以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖1為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴本體的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴本體的側(cè)視示意圖；圖3A為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪軸的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪軸的側(cè)視示意圖；圖4A為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪側(cè)視示意圖。附圖標(biāo)號說明10、噴嘴1、噴嘴本體11、開口端 12、噴射端13、側(cè)向噴射口 14、中心噴射口 15、凹陷部 2、葉輪軸
21、中心流道22、外部流道 23、軸本體部 24、支撐固定部240、十字支撐部 3、葉輪31、葉片 32、輪體
具體實施例方式本發(fā)明提出的脈沖空化多孔射流噴嘴，該噴嘴包括噴嘴本體，其形成一端為開口端、另一端為噴射端的中空柱狀體，所述開口端用于連接流體管道，所述噴射端上設(shè)有多個噴射口 ；在所述噴射端的中心位置設(shè)有中心噴射口，環(huán)繞所述中心噴射口設(shè)有多個側(cè)向噴射口 ；在噴嘴本體內(nèi)設(shè)置一能轉(zhuǎn)動的葉輪，進入所述噴嘴的一部分流體穿過所述葉輪中心、 所述中心噴射口形成連續(xù)直射流，另一部分流體沖擊所述葉輪的葉片，使所述葉輪旋轉(zhuǎn)，對位于所述中心噴射口外周的所述側(cè)向噴射口入口的流場產(chǎn)生有規(guī)律的擾動，形成脈沖射流并產(chǎn)生空泡，形成空化射流，該空化射流與脈沖射流相耦合形成脈沖空化射流由所述側(cè)向噴射口噴出。在一個可行的實施例中，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有一中空的葉輪軸，所述葉輪輪的中空部構(gòu)成分別與噴嘴本體的開口端和中心噴射口相連通的中心流道，所述葉輪軸與所述噴嘴本體之間構(gòu)成外部流道，所述外部流道能與所述側(cè)向噴射口相連通；所述葉輪能轉(zhuǎn)動地套設(shè)在所述葉輪軸上。具體的是，所述葉輪靠近所述噴嘴本體的噴射端設(shè)置，所述葉輪的葉片與所述噴射端之間形成間隙配合，以使旋轉(zhuǎn)的葉輪能降低所述側(cè)向噴射口附近的局部壓力，產(chǎn)生空泡，形成所述空化射流。進一步，所述葉輪軸包括軸本體部和支撐固定部，所述軸本體部的一端抵頂于所述噴嘴本體的噴射端，另一端與所述支撐固定部相連接，且所述軸本體部與所述噴嘴本體的內(nèi)壁之間構(gòu)成所述外部流道。一個可行的技術(shù)方案是，所述支撐固定部的外徑大于所述葉輪軸的軸本體部外徑，并與所述噴嘴內(nèi)壁構(gòu)成緊配合，且所述支撐固定部上沿軸向設(shè)有一個以上分別與所述噴嘴本體的開口端和所述外部流道相連通的貫通孔。優(yōu)選所述葉輪上均勻布置3 6個葉片，每個所述葉片與中心線之間具有45 80 度的夾角，在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，所述葉片能封閉或打開所述側(cè)向噴射口。為了使所述噴嘴能進行連續(xù)鉆進，優(yōu)選每個所述側(cè)向噴射口與中心線之間形成 5 20度的傾斜角，從而保證所鉆孔徑大于噴嘴本體外徑，使噴嘴能實現(xiàn)連續(xù)鉆進。為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細說明如后。另外，通過具體實施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入具體的了解，然而所附圖僅是提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。圖1為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴本體的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴本體的側(cè)視示意圖；圖3A為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪軸的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3B為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪軸的側(cè)視示意圖；圖4A為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B為本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴的葉輪側(cè)視示意圖。 本發(fā)明通過在噴嘴10內(nèi)設(shè)置一能轉(zhuǎn)動的葉輪3，進入所述噴嘴10的流體，一部分流體穿過所述葉輪3的中心、設(shè)置在噴嘴中部的中心噴射口 14形成連續(xù)直射流，另一部分流體沖擊所述葉輪3的葉片31，使所述葉輪3旋轉(zhuǎn)，對位于所述中心噴射口 14外周的側(cè)向噴射口 13入口的流場產(chǎn)生有規(guī)律的擾動，形成脈沖射流，同時，旋轉(zhuǎn)的葉輪能降低所述側(cè)向噴射口附近的局部壓力，產(chǎn)生空泡，形成空化射流，該空化射流與脈沖射流相耦合形成脈沖空化射流由所述側(cè)向噴射口 13噴出。進一步，所述葉輪3靠近所述噴嘴本體1的噴射端12設(shè)置，所述葉輪3的葉片31 與所述噴射端12之間形成間隙配合，例如該間隙大約為1mm，以使旋轉(zhuǎn)的葉輪3能降低所述側(cè)向噴射口附近的局部壓力，產(chǎn)生空泡，形成所述空化射流。在一個具體實施例中，如圖1 所示，本發(fā)明提出的脈沖空化多孔射流噴嘴10包括噴嘴本體1，其形成一端為開口端11、 另一端為噴射端12的中空柱狀體，所述開口端11用于連接流體管道，所述噴射端12上設(shè)有多個噴射口。在所述噴射端12的中心位置設(shè)有中心噴射口 14，環(huán)繞所述中心噴射口 14 設(shè)有多個均布的側(cè)向噴射口 13。一葉輪軸2固定在所述噴嘴本體1內(nèi)，所述葉輪軸2為一中空的圓柱體，其中空部構(gòu)成分別與噴嘴本體的開口端11和中心噴射口 14相連通的中心流道21，所述葉輪軸2與所述噴嘴本體1之間構(gòu)成外部流道22，所述外部流道22能與所述側(cè)向噴射口 13相連通；所述葉輪3能轉(zhuǎn)動地套設(shè)在所述葉輪軸2上。具體的是，所述葉輪3具有能套設(shè)置在所述葉輪軸2上的輪體32，以及設(shè)置在所述輪體32外部的葉片31 (請配合參見圖4A、圖4B)，所述輪體32頂?shù)钟谒鰢娚涠?2時，所述葉片31與所述噴射端12之間形成間隙配合，即，所述葉輪3靠近所述噴嘴本體的噴射端 12設(shè)置，以使旋轉(zhuǎn)的葉輪3能降低所述側(cè)向噴射口附近的局部壓力，產(chǎn)生空泡，形成所述空化射流。在一個具體實施例中，所述葉輪軸2包括軸本體部23和支撐固定部24，所述軸本體部23的一端抵頂于所述噴嘴本體的噴射端12，另一端與所述支撐固定部24相連接，且所述軸本體部23與所述噴嘴本體1的內(nèi)壁之間構(gòu)成所述外部流道22。進一步地，所述支撐固定部24的外徑大于所述葉輪軸2的軸本體部23外徑，并與所述噴嘴內(nèi)壁構(gòu)成緊配合。在一個可行的方案中，所述支撐固定部24形成為與所述噴嘴本體1的內(nèi)壁相配合的圓柱體，其上沿軸向設(shè)有一個以上分別與所述噴嘴本體1的開口端11和所述外部流道22 相連通的貫通孔(該結(jié)構(gòu)未圖示)。在另一個可行的方案中，如圖3A、圖3B所示，所述支撐固定部24為外徑大于所述葉輪軸的軸本體部23外徑的十字形支架，所述十字形支架的外周面與所述噴嘴本體內(nèi)壁構(gòu)成緊配合，流體自兩個相鄰的十字支撐部240與噴嘴本體1的內(nèi)壁之間進入所述外部流道22。根據(jù)以上的描述可以理解到，上面只是為了便于理解，以兩個具體的例子進行說明，本發(fā)明中不限定固定支撐部24的端面形狀，只要該固定支撐部24能對葉輪軸2起到支撐、且該葉輪軸2不易轉(zhuǎn)動即可。如圖2A、圖2B所示，為了使葉輪軸2更好的定位，在所述噴射端12內(nèi)表面的中部設(shè)有一凹陷部15，所述軸本體部23的一端抵頂固定在該凹陷部15內(nèi)。
所述凹陷部15可以形成為與軸本體部23形狀相同、尺寸大致相等的圓柱形。在另一個可行的方 案中，所述軸本體部23與凹陷部15相配合的端部也可以形成為一多邊柱狀體，同樣的，凹陷部15也形成為與軸本體端部相配合的多邊柱狀體，從而在使葉輪軸2能很好的定位同時，還能與所述支撐固定部24 —起起到防止葉輪軸2轉(zhuǎn)動的定位作用。此外，優(yōu)選每個所述側(cè)向噴射口 13與中心線之間形成向外傾斜的傾斜角α，以保證所鉆孔徑大于噴嘴本體1的外徑，使所述噴嘴10能連續(xù)鉆進。其中，所述傾斜角α在5 20度的范圍內(nèi)。進一步地，所述傾斜角α設(shè)置成10度、12度或15度為最佳。如圖4Α、圖4Β所示，優(yōu)選在所述葉輪3上均勻布置3 6個葉片31，每個所述葉片31與中心線之間具有45 80度的夾角β，在葉輪3的旋轉(zhuǎn)過程中，通過傾斜設(shè)置的所述葉片31能封閉或打開所述側(cè)向噴射口 13。其中，所述夾角β設(shè)置成45度、60度或75度為最佳。下面結(jié)合本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進一步說明本發(fā)明的工作原理由圖1可見，本發(fā)明的脈沖空化多孔射流噴嘴10的噴嘴本體1內(nèi)部從左到右依次放置葉輪軸2，葉輪3。所述噴嘴本體1左側(cè)開口端11形成為能與流體管道相連接的母接頭，噴嘴本體1右側(cè)端的噴射端12 形成為能使流體噴出的中心噴射口 14和多個側(cè)向噴射口 13。其中側(cè)向噴射口 13設(shè)置成與中心線之間有5 20度的向外傾斜的傾斜角度，以保證所鉆孔眼直徑大于噴嘴本體1的外徑，使噴嘴可以進入所鉆孔眼內(nèi)，連續(xù)向前鉆進。側(cè)向噴射口 13的直徑可為Imm左右，其孔眼不易過大，使轉(zhuǎn)動的葉片31可以封堵住側(cè)向噴射口 13。而葉輪3上均勻布置的3 6 個葉片31與中心線之間具有45 80度的夾角，同時為保證當(dāng)流體沖擊葉片31時葉輪3 可以高速旋轉(zhuǎn)，在保證強度的情況下應(yīng)使葉片31的厚度盡可能薄些，以進而產(chǎn)生脈沖空化射流。葉輪3緊貼在側(cè)向噴射口 13內(nèi)出口處，具體是，如圖1、圖4Β所示，葉輪3具有葉片 31和輪體32，所述葉片31設(shè)置在輪體32上，在圖示的一個具體實施例中，葉片31的軸向長度略小于所述輪體32的長度，以使葉輪的輪體32頂?shù)钟谒鰢娚涠?2時，葉片31與該噴射端12之間存在一微小的間隙，從而在葉輪的轉(zhuǎn)動過程中，葉片31不會與噴嘴本體1之間產(chǎn)生摩擦。工作時，高壓流體從噴嘴本體1的開口端11進入噴嘴，流體經(jīng)過葉輪軸2時一部分流入其中心流道21，從中心噴射口 14射出；另一部分流體繞過十字支撐部240后沿平行于葉輪軸2方向流動，沖擊葉輪的葉片31，進而推動葉輪3高速旋轉(zhuǎn)，然后從側(cè)向噴射口 13 射出。由于葉輪3在流體的沖擊下緊貼在側(cè)向噴射口 13處，而當(dāng)葉片31轉(zhuǎn)動中正好阻擋在側(cè)向噴射口 13時，此時側(cè)向噴射口 13的流量最小，當(dāng)兩個葉片31之間的空隙正對側(cè)向噴射口 13時，此時側(cè)向噴射口 13不受阻擋，流量最大。如此，隨著葉輪3的高速旋轉(zhuǎn)，每個側(cè)向噴射口 13都有規(guī)律性的由大變小，再由小變大，進而形生了脈沖射流。同時，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪會降低葉輪附近流體的局部壓力，產(chǎn)生微小空泡，空泡夾雜在流體中從側(cè)向噴射口 13射出即形成空化射流。同時形成的兩種射流進而可以耦合成脈沖空化射流，因此從側(cè)向噴射口 13射的流體即為脈沖空化射流。脈沖射流以不連續(xù)能量的方式作用于巖石，不易產(chǎn)生水墊效應(yīng)。同時，脈沖射流能夠在能級相同的情況下增大射流的瞬時沖擊力，可以提高射流的破巖和清巖效果?？栈淞魇抢盟淞髁魇鴥?nèi)空泡破裂所產(chǎn)生的強大沖擊力來增強射流沖蝕能力的方式對巖石進行破碎?？张萜扑楫a(chǎn)生的沖擊力一般為非空化射流沖擊壓力的8. 6 124倍；并且空泡破裂時產(chǎn)生的能量高度集中，并局限在許多非常小的面積上，從而在巖石表面許多局部區(qū)域產(chǎn)生極高的沖擊壓力和應(yīng)力集中，使巖石表面迅速破壞，所以更容易破碎巖石。因此將脈沖射流和空化射流二者結(jié)合產(chǎn)生的脈沖空化射流能有效的提高噴嘴的鉆孔能力。 以上所述僅 為本發(fā)明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。而且需要說明的是，本發(fā)明的各組成部分并不僅限于上述整體應(yīng)用，本發(fā)明的說明書中描述的各技術(shù)特征可以根據(jù)實際需要選擇一項單獨采用或選擇多項組合起來使用，因此，本發(fā)明理所當(dāng)然地涵蓋了與本案發(fā)明點有關(guān)的其它組合及具體應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述脈沖空化多孔射流噴嘴包括噴嘴本體，其形成一端為開口端、另一端為噴射端的中空柱狀體，所述開口端用于連接流體管道，所述噴射端上設(shè)有多個噴射口 ；在所述噴射端的中心位置設(shè)有中心噴射口，環(huán)繞所述中心噴射口設(shè)有多個側(cè)向噴射口 ；在噴嘴本體內(nèi)設(shè)置一能轉(zhuǎn)動的葉輪，進入所述噴嘴的一部分流體穿過所述葉輪中心、所述中心噴射口形成連續(xù)直射流，另一部分流體沖擊所述葉輪的葉片，使所述葉輪旋轉(zhuǎn)，對位于所述中心噴射口外周的所述側(cè)向噴射口入口的流場產(chǎn)生有規(guī)律的擾動，形成脈沖射流并產(chǎn)生空泡，形成空化射流，該空化射流與脈沖射流相耦合形成脈沖空化射流由所述側(cè)向噴射口噴出。
2.如權(quán)利要求1所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述噴嘴本體內(nèi)設(shè)有一中空的葉輪軸，所述葉輪輪的中空部構(gòu)成分別與噴嘴本體的開口端和中心噴射口相連通的中心流道，所述葉輪軸與所述噴嘴本體之間構(gòu)成外部流道，所述外部流道能與所述側(cè)向噴射口相連通；所述葉輪能轉(zhuǎn)動地套設(shè)在所述葉輪軸上。
3.如權(quán)利要求1所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述葉輪靠近所述噴嘴本體的噴射端設(shè)置，所述葉輪的葉片與所述噴射端之間形成間隙配合，以使旋轉(zhuǎn)的葉輪能降低所述側(cè)向噴射口附近的局部壓力，產(chǎn)生空泡，形成所述空化射流。
4.如權(quán)利要求2所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述葉輪靠近所述噴嘴本體的噴射端設(shè)置，其中，所述葉輪具有能套設(shè)置在所述葉輪軸上的輪體，以及設(shè)置在所述輪體外部的葉片，所述輪體頂?shù)钟谒鰢娚涠藭r，所述葉片與所述噴射端之間形成間隙配合，以使旋轉(zhuǎn)的葉輪能降低所述側(cè)向噴射口附近的局部壓力，產(chǎn)生空泡，形成所述空化射流。
5.如權(quán)利要求2所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述葉輪軸包括軸本體部和支撐固定部，所述軸本體部的一端抵頂于所述噴嘴本體的噴射端，另一端與所述支撐固定部相連接，且所述軸本體部與所述噴嘴本體的內(nèi)壁之間構(gòu)成所述外部流道。
6.如權(quán)利要求5所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述支撐固定部的外徑大于所述葉輪軸的軸本體部外徑，并與所述噴嘴內(nèi)壁構(gòu)成緊配合，且所述支撐固定部上沿軸向設(shè)有一個以上分別與所述噴嘴本體的開口端和所述外部流道相連通的貫通孔。
7.如權(quán)利要求5所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述支撐固定部為外徑大于所述葉輪軸的軸本體部外徑的十字形支架，所述十字形支架的外周面與所述噴嘴本體內(nèi)壁構(gòu)成緊配合。
8.如權(quán)利要求5至7任一項所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述噴射端內(nèi)表面的中部設(shè)有一凹陷部，所述軸本體部的一端抵頂固定在該凹陷部內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1至7任一項所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，所述葉輪上均勻布置3 6個葉片，每個所述葉片與中心線之間具有45 80度的夾角，在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，所述葉片能封閉或打開所述側(cè)向噴射口 ；其中，所述夾角設(shè)置成45度、60度或75度為最佳。
10.如權(quán)利要求1至7任一項所述的脈沖空化多孔射流噴嘴，其特征在于，每個所述側(cè)向噴射口與中心線之間形成5 20度的傾斜角，且所述傾斜角設(shè)置成10度、12度或15度為最佳，以保證所鉆孔徑大于噴嘴本體外徑，使所述噴嘴能連續(xù)鉆進。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種脈空化多孔射流噴嘴，包括噴嘴本體，其形成一端為開口端、另一端為噴射端的中空柱狀體，所述開口端用于連接流體管道，所述噴射端上設(shè)有多個噴射口；在所述噴射端的中心位置設(shè)有中心噴射口，環(huán)繞所述中心噴射口設(shè)有多個側(cè)向噴射口；在噴嘴本體內(nèi)設(shè)置一能轉(zhuǎn)動的葉輪，進入所述噴嘴的一部分流體穿過所述葉輪中心、所述中心噴射口形成連續(xù)直射流，另一部分流體沖擊所述葉輪的葉片，使所述葉輪旋轉(zhuǎn)，對位于所述中心噴射口外周的所述側(cè)向噴射口入口的流場產(chǎn)生有規(guī)律的擾動，形成脈沖射流并產(chǎn)生空泡，形成空化射流，該空化射流與脈沖射流相耦合形成脈沖空化射流由所述側(cè)向噴射口噴出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，且能大大提高鉆孔效率。
文檔編號B05B1/34GK102434102SQ20111036033
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者史懷忠, 宋先知, 李根生, 牛繼磊, 馬東軍, 黃中偉 申請人:中國石油大學(xué)(北京)