CN108181102A - 喷嘴综合性能测试装置 - Google Patents

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CN108181102A
CN108181102A CN201810061978.7A CN201810061978A CN108181102A CN 108181102 A CN108181102 A CN 108181102A CN 201810061978 A CN201810061978 A CN 201810061978A CN 108181102 A CN108181102 A CN 108181102A
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China
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performance test
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CN201810061978.7A
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李敬彬
黄中伟
贺振国
张广清
李根生
姜天文
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China University of Petroleum Beijing
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China University of Petroleum Beijing
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明为一种喷嘴综合性能测试装置,包括射流实验架,射流实验架包括顶部开口且能固定夹持靶件的作业箱体,作业箱体的上方设置喷嘴给进系统,喷嘴给进系统包括能上下移动的升降结构,升降结构上自上而下地设置有射流通道结构,射流通道结构的底部能拆卸地密封连通设置测试喷嘴;喷嘴综合性能测试装置还包括数据接收与控制单元,射流通道结构上设置有测试数据采集单元,测试数据采集单元与数据接收与控制单元电连接。该喷嘴综合性能测试装置克服现有技术中存在的测试装置测定性能单一、不能连续钻进等问题,该喷嘴综合性能测试装置操作简单,通用性和适应性强,能够实现可控的钻进。

Description

喷嘴综合性能测试装置
技术领域
本发明涉及石油与天然气钻井技术领域,尤其涉及到高压水射流辅助钻井技术领域的喷嘴综合性能测试装置。
背景技术
20世纪60年代末,美国国家科学基金资助了旨在寻求一种高效的切割破岩方法的庞大研究计划,在研究人员提出的25种新方法中,高压水射流破岩被公认为最可行有效的方法。在油气资源钻探过程中,高压水射流起到辅助破岩、清岩与携岩等重要的作用,是决定钻速的重要因素;同时,高压水射流在旋转冲砂洗井、水力喷射压裂、水力脉冲空化钻井等领域的应用日益增多,已经成为油气钻探与增产的重要技术手段。
采用机械破岩时岩石表面会出现裂纹,射流将会随着这些裂纹进入岩石内部,逐渐扩大裂纹面积,使岩石快速破裂,且岩石本身拉应力较弱,从而提高破岩速度。开展高压和超高压射流动力学研究及辅助机械破岩机理研究,可为研究高压和超高压射流辅助机械破岩新钻井方法提供理论基础。近年来新型水射流理论研究及其在石油工程中的应用进展主要包括:通过自激振荡射流调制机理研究,创制了新型高效自振空化射流,发明了自激振荡射流钻头;并发明了自振旋转射流处理近井地层解堵增产增注技术和自激波动注水技术;旋转射流理论和破岩机理研究,促进了水力喷射径向水平钻井技术的发展;磨料射流特性和参数影响规律研究,优化了水力喷砂射孔参数设计,发展和完善了水力喷砂射孔技术;高压水射流深穿透水力射孔及辅助压裂可行性研究,不仅可以提高射孔和压裂效率,而且为油田(特别是低渗透油藏)增产增注提供了一种有效方法;热力射流以及液氮射流等新技术的研究也被提上了日程,相关研究已在进行中,对喷嘴的流道和结构要求推动新型喷嘴的研发。
由此可知,高压水射流技术在石油行业应用成功且广泛,而喷嘴的性能决定着高压水射流作用效果,因此,广大学者开展了大量关于喷嘴性能的研究。通过对国内外相关设备的调研,发现并没有一套通用的设备可以完成各型喷嘴的性能的测定,关于喷嘴的破岩效果、流场特征、能量转化效率等的研究均是单独进行,且均不能实现连续钻进。
由此,本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践,提出一种喷嘴综合性能测试装置,以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷嘴综合性能测试装置,克服现有技术中存在的测试装置测定性能单一、不能连续钻进等问题,该喷嘴综合性能测试装置操作简单,通用性和适应性强,能够实现可控的钻进。
本发明的目的是这样实现的,一种喷嘴综合性能测试装置,包括射流实验架,所述射流实验架包括顶部开口且能固定夹持靶件的作业箱体,所述作业箱体的上方设置喷嘴给进系统,所述喷嘴给进系统包括能上下移动的升降结构,所述升降结构上自上而下地设置有射流通道结构,所述射流通道结构的底部能拆卸地密封连通设置测试喷嘴;所述喷嘴综合性能测试装置还包括数据接收与控制单元,所述射流通道结构上设置有测试数据采集单元,所述测试数据采集单元与所述数据接收与控制单元电连接。
在本发明的一较佳实施方式中,所述喷嘴给进系统包括固定设置的升降结构支撑架,所述升降结构支撑架的顶部设置横梁,所述横梁位于所述作业箱体的上方,所述横梁上固定设置输出轴能双向转动的驱动电机,所述升降结构包括呈竖直设置且能随所述驱动电机的输出轴同步转动的丝杠,所述升降结构还包括升降支座,所述升降支座上固定连接有套设于所述丝杠上且能随所述丝杠的转动而移动的升降台,所述丝杠两侧分别设置一导轨,所述升降台上设置有能滑动套设于所述导轨上的导向槽;所述射流通道结构包括呈竖直设置的中心杆,所述中心杆内沿轴向贯通设置中心杆中心孔,所述中心杆的底部能拆卸地密封连通设置所述测试喷嘴;所述射流通道结构还包括与所述中心杆的顶端密封连通设置的流体入口管,所述中心杆的顶端密封穿设于所述升降支座内,所述流体入口管自所述升降支座的侧壁穿入且与所述中心杆的顶端密封连通。
在本发明的一较佳实施方式中,所述升降结构支撑架上自所述横梁向下延伸设置有支撑立柱,所述支撑立柱位于所述丝杠的两端的位置分别设置丝杠铰接块,所述丝杠的两端分别铰接于对应的所述丝杠铰接块内。
在本发明的一较佳实施方式中,所述作业箱体内设置有能固定夹持靶件的岩心夹持器,所述作业箱体的底部设置有排屑口,所述排屑口处设置集砂过滤装置,所述作业箱体的侧壁由透明板构成。
在本发明的一较佳实施方式中,所述岩心夹持器包括相对设置的气缸夹具,所述作业箱体内设置固定底板,所述固定底板上设置有用于固定所述气缸夹具的导槽,所述固定底板上设置上下贯通的过屑孔,所述过屑孔与所述集砂过滤装置连通设置。
在本发明的一较佳实施方式中,所述集砂过滤装置包括过滤外壳,所述过滤外壳的一侧设置过滤入口,所述过滤外壳的另一侧的底部设置过滤出口,所述过滤入口的高度高于所述过滤出口的高度,所述过滤外壳的内部间隔设置有多个呈竖直设置的筛网。
在本发明的一较佳实施方式中,所述作业箱体的顶部设置箱体顶板,所述箱体顶板上设置有射流过孔;所述作业箱体的顶部四周能拆卸地设置向上延伸设置的透明隔板;所述作业箱体的底部下方设置有能带动所述作业箱体移动的作业箱滚轮。
在本发明的一较佳实施方式中,所述喷嘴综合性能测试装置包括能移动的吊装结构,所述吊装结构包括龙门架,所述龙门架上设置起重机,所述起重机上设置能钩吊靶件的挂钩,所述龙门架的底部设置能带动所述龙门架移动的龙门架滚轮。
在本发明的一较佳实施方式中,所述测试数据采集单元包括载荷传感器、位移传感器和压力传感器,所述载荷传感器和所述位移传感器呈上下间隔地设置于所述射流通道结构上,所述压力传感器设置于所述测试喷嘴的出口处。
在本发明的一较佳实施方式中,所述数据接收与控制单元包括计算机和按钮开关,所述计算机接收、显示和记录所述载荷传感器传送的载荷数据,所述计算机接收、显示和记录所述位移传感器传送的所述测试喷嘴的位置和位移数据,所述计算机接收、显示和记录所述压力传感器传送的所述测试喷嘴的出口处的压力数据,所述按钮开关控制所述升降结构的移动方向。
由上所述,本发明提供的喷嘴综合性能测试装置具有如下有益效果:
(1)本发明的喷嘴综合性能测试装置,通用性强,可适用于多种测试喷嘴的测试,测试喷嘴可以是空化喷嘴、锥形喷嘴、直旋混合喷嘴、磨料射流喷嘴等;
(2)本发明的喷嘴综合性能测试装置能通过测试数据采集单元对测试喷嘴的性能参数进行采集,从而实现各参数规律的研究,测试喷嘴的定位及送进均可由数据接收与控制单元控制,操作方便;
(3)本发明的喷嘴综合性能测试装置中,升降结构能实现在高压射流不同送给速度条件下测试喷嘴的连续送进与归位等功能,一次实验中给进速度为匀速,可以测量高压射流破岩速度等参数;
(4)本发明的喷嘴综合性能测试装置中,测试喷嘴射流作业在作业箱体内进行,安全性高,作业箱体对靶件的要求低,对于圆形、方形及其他不规则外形的靶件均适用,并且靶件可以是岩样、铝板或钢材等,适用性强;
(5)使用本发明的喷嘴综合性能测试装置,可以进行高压射流冲蚀特性研究、高压射流连续钻进实验研究、高压射流喷嘴流场特性研究、高压射流喷嘴流量系数测试研究等实验研究工作;喷嘴综合性能测试装置可收集岩屑,便于研究岩石破碎特征;本发明的喷嘴综合性能测试装置用途广泛。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中:
图1:为本发明的喷嘴综合性能测试装置的结构示意图。
图2:为本发明的集砂过滤装置的结构示意图。
图中:
100、喷嘴综合性能测试装置;
1、射流实验架;
11、作业箱体;
111、固定底板;112、导槽;113、作业箱滚轮;114、透明隔板;
12、气缸夹具;
13、集砂过滤装置;
131、过滤外壳;132、过滤入口;133、过滤出口;134、筛网;
2、喷嘴给进系统;
21、升降结构;
211、丝杠;212、升降支座;213、升降台;214、导轨;
22、升降结构支撑架;
221、横梁;222、支撑立柱;2221、丝杠铰接块;
23、驱动电机;
31、中心杆;32、流体入口管;
4、测试喷嘴;
5、吊装结构;
51、龙门架;52、起重机;521、升降按钮;53、挂钩;54、龙门架滚轮;
61、载荷传感器;62、位移传感器;
9、靶件。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示,本发明提供一种喷嘴综合性能测试装置100,包括射流实验架1,射流实验架1包括顶部开口且能固定夹持靶件9的作业箱体11,作业箱体11的上方设置喷嘴给进系统2,喷嘴给进系统2包括能上下移动的升降结构21,升降结构21上自上而下地设置有射流通道结构,射流通道结构的底部能拆卸地密封连通设置测试喷嘴4,测试喷嘴4为高压喷嘴,其承压能力能达到60MPa;喷嘴综合性能测试装置100还包括数据接收与控制单元,射流通道结构上设置有测试数据采集单元,测试数据采集单元与数据接收与控制单元电连接。本发明的喷嘴综合性能测试装置100,通用性强,可适用于多种测试喷嘴的测试,测试喷嘴可以是空化喷嘴、锥形喷嘴、直旋混合喷嘴、磨料射流喷嘴等,喷嘴综合性能测试装置100能通过测试数据采集单元对测试喷嘴的性能参数进行采集,从而实现各参数规律的研究;升降结构能实现在高压射流不同送给速度条件下测试喷嘴的连续送进与归位等功能,一次实验中给进速度为匀速,可以测量高压射流破岩速度等参数;测试喷嘴的定位及送进均可由数据接收与控制单元控制,操作方便;本发明的喷嘴综合性能测试装置100中,测试喷嘴射流作业在作业箱体内进行,安全性高,作业箱体对靶件的要求低,对于圆形、方形及其他不规则外形的靶件均适用,并且靶件可以是岩样、铝板或钢材等,适用性强;使用本发明的喷嘴综合性能测试装置100,可以进行高压射流冲蚀特性研究、高压射流连续钻进实验研究、高压射流喷嘴流场特性研究、高压射流喷嘴流量系数测试研究等实验研究工作,用途广泛。
进一步,如图1所示,喷嘴给进系统2包括固定设置的升降结构支撑架22,升降结构支撑架22的顶部设置横梁221,横梁221位于作业箱体11的上方,升降结构支撑架22需要具有一定的刚度和强度,承受射流反作用力,支撑全部升降结构21的重力。横梁221上固定设置输出轴能双向转动的驱动电机23,升降结构21包括呈竖直设置且能随驱动电机23的输出轴同步转动的丝杠211,升降结构21还包括升降支座212,升降支座212上固定连接有套设于丝杠211上且能随丝杠211的转动而移动的升降台213,升降台213为与丝杠211匹配设置的螺母结构,在本实施方式中,丝杠211两侧分别设置一导轨214,升降台213上设置有能滑动套设于导轨214上的导向槽,导轨214与导向槽匹配避免升降台213发生扭转,并使升降台213滑动更加稳定。射流通道结构包括呈竖直设置的中心杆31,中心杆31内沿轴向贯通设置中心杆中心孔,中心杆31的底部能拆卸地密封连通设置测试喷嘴4;射流通道结构还包括与中心杆31的顶端密封连通设置的流体入口管32,中心杆31的顶端密封穿设于升降支座212内,流体入口管32自升降支座212的侧壁穿入且与中心杆31的顶端密封连通,流体入口管32与高压射流泵连通,高压射流泵泵出高压流体经流体入口管32、中心杆中心孔自测试喷嘴4喷射靶件。流体入口管32、中心杆中心孔构成高压流体流动通道,可以承受较高的压力,防止实验时发生故障。驱动电机23开启,带动丝杠211转动,升降台213将丝杠211的转动转化为移动,带动升降支座212向上或向下移动,从而实现升降支座212上射流通道结构底部的测试喷嘴4的连续移动,进而实现经测试喷嘴喷出的高压流体的连续钻进。
进一步,如图1所示,升降结构支撑架22上自横梁221向下延伸设置有支撑立柱222,支撑立柱222位于丝杠211的两端的位置分别设置丝杠铰接块2221,丝杠211的两端分别铰接于对应的丝杠铰接块2221内。
进一步,如图1所示,作业箱体11内设置有能固定夹持靶件9的岩心夹持器,作业箱体11的底部设置有排屑口,排屑口处设置集砂过滤装置13,集砂过滤装置13能够收集破碎靶件的碎屑,便于分析其破岩机理。作业箱体11的侧壁由透明板构成,在本实施方式中,作业箱体11的侧壁均由全透明有机玻璃制成。作业箱体11为测试实验提供一个可充满流体的环境,作业箱体11设计有透明视窗,其侧壁全部采用全透明有机玻璃制成,可从多方位多角度观察作业箱体11内部射流过程和测试喷嘴流场特征。
进一步,如图1所示,岩心夹持器包括相对设置的气缸夹具12,作业箱体11内设置固定底板111,固定底板111上设置有用于固定气缸夹具12的导槽112,气缸夹具12之间的间距可调,对其夹持的靶件的要求低,对于圆形、方形及其他不规则外形的靶件均适用,适用性强;导槽112能够调整气缸夹具12的固定位置,加大了气缸夹具12间距的调整范围。固定底板111上设置上下贯通的过屑孔,过屑孔与集砂过滤装置13连通设置。
进一步,如图1、图2所示,集砂过滤装置13包括过滤外壳131,过滤外壳131的一侧设置过滤入口132,过滤外壳131的另一侧的底部设置过滤出口133,过滤入口132的高度高于过滤出口133的高度,过滤外壳131的内部间隔设置有多个呈竖直设置的筛网134。多个筛网134能够对破碎靶件的碎屑进行拦截,破碎靶件的碎屑沉落在过滤外壳131内部,便于分析其破岩机理。
进一步,如图1所述,作业箱体11的顶部设置箱体顶板,箱体顶板上设置有射流过孔,箱体顶板能够防止高压射流的返溅,保护作业人员,安全性高;作业箱体11的顶部四周能拆卸地设置向上延伸设置的透明隔板114,透明隔板114为透明的有机玻璃板,透明隔板114能够进一步防止高压射流的返溅,提高安全性;作业箱体11的底部下方设置有能带动作业箱体移动的作业箱滚轮113,作业箱滚轮113能够便于作业箱体的移动。
进一步,如图1所示,喷嘴综合性能测试装置100包括能移动的吊装结构5,吊装结构5包括龙门架51,龙门架51上设置起重机52,起重机52的升降由升降按钮521进行控制。起重机52上设置能钩吊靶件9的挂钩53,使用绳索捆绑靶件9,挂钩53钩挂绳索将靶件9提起;龙门架51的底部设置能带动龙门架51移动的龙门架滚轮54。吊装结构5用于起吊较重的靶件,方便作业,需要吊装时,将吊装结构5移动至作业箱体处,不需要吊装时,将吊装结构5移开,方便射流实验操作。
进一步,如图1所示,测试数据采集单元包括载荷传感器61、位移传感器62和压力传感器,载荷传感器61和位移传感器62呈上下间隔地设置于射流通道结构的中心杆31上,压力传感器设置于测试喷嘴4的出口处。位移传感器62可以实时测量测试喷嘴4的位置及位移;载荷传感器61主要防止在送进速度高于高压射流破岩速度时测试喷嘴4顶在靶件上发生安全事故的情况,在送进过程中,测试喷嘴4前进过快碰到靶件时,载荷传感器61测得数据会有所波动,此时应立即关泵(高压射流泵,现有技术)、关驱动电机23;压力传感器实时显示测试喷嘴4前的压力数据,对于同一测试喷嘴4,其流量系数为一定值,理论上压力与流量呈线性关系,结合所测的流量数据和相应的压力数据可得到测试喷嘴4的流量系数。
进一步,数据接收与控制单元包括计算机和按钮开关,计算机接收、显示和记录载荷传感器传送的载荷数据,计算机接收、显示和记录位移传感器传送的测试喷嘴的位置和位移数据,计算机接收、显示和记录压力传感器传送的测试喷嘴的出口处的压力数据,按钮开关控制升降结构的移动方向,即按钮开关控制升降结构的驱动电机23的开关状态和驱动电机23的输出轴的转动方向,按钮开关上设置正转按钮、反转按钮和开关按钮,按动正转按钮时,升降结构21带动测试喷嘴4下移,按动反转按钮时,升降结构21带动测试喷嘴4上移,按动开关按钮,升降结构21停止运行。在本发明的一具体实施例中,计算机上设置报警器,一旦测试喷嘴4前进过快碰到靶件载荷传感器61测得数据波动时,报警器发出警报,操作人员看到警报,及时按动开关按钮,升降结构21停止运行。
使用本发明的喷嘴综合性能测试装置100,可以进行高压射流冲蚀特性研究、高压射流连续钻进实验研究、高压射流喷嘴流场特性研究、高压射流喷嘴流量系数测试研究等实验研究工作(此处高压射流的压力最高60MPa),此外,喷嘴综合性能测试装置100可收集岩屑,便于研究岩石破碎特征。
在进行高压射流冲蚀特性研究时,使用气缸夹具12固定靶件9,并通过按钮开关控制升降结构21,将测试喷嘴4调整到需要的喷距,开展冲蚀特性实验研究,其中靶件9可以是岩样、铝板、钢材等,测试喷嘴4可以是空化喷嘴、锥形喷嘴、直旋混合喷嘴、磨料射流喷嘴等,实验研究时,可改变淹没环境、排量、喷距、冲蚀时间等参数进行多次实验;
在进行高压射流连续钻进实验研究时,使用气缸夹具12固定靶件9,并通过按钮开关控制升降结构21,将测试喷嘴4调整到初始喷距,根据固定喷距实验结果,初步估算送进速度,均一速度送进时,测得数据为基本恒定值,有小幅波动,当测试喷嘴4送进过快时,测试喷嘴4会碰到靶件9,中心杆31产生变形,载荷传感器61传输的载荷信号会发生较大波动,报警器发出警报,按动按钮开关关闭驱动电机23,升降结构21停止送进,按动按钮开关(反转按钮),使得驱动电机反转,测试喷嘴4上移离开靶件9,调慢送进速度后可继续喷射钻进,可研究不同结构测试喷嘴的破岩效率及排量等参数的影响规律;
在进行高压射流喷嘴流场特性研究时,通过升降结构21将测试喷嘴下放至合适位置,作业箱体11外安装高速摄影(现有技术)或PIV三维粒子测速装置(Particle ImageVelocimetry,粒子图像测速法,现有技术),可对测试喷嘴的流场进行测试;
在进行高压射流喷嘴流量系数测试研究时,高压喷嘴的流量系数可直接通过一定排量条件下测试喷嘴4压降数据获得,同时还可以研究流体通过测试喷嘴4时的压力损失。
使用本发明的喷嘴综合性能测试装置100实验前,将龙门架51移动至作业箱体11处,固定龙门架滚轮54,打开作业箱体11的箱体顶板,使用起重机52将靶件9吊装至作业箱体11内并将靶件9放置于固定底板111上,移开吊装结构5;通过气缸夹具12调节靶件9的位置并将其固定,安装箱体顶板,将作业箱体11移动至升降结构支撑架22下,中心杆31与箱体顶板上的射流过孔相对应,固定作业箱体11,使用软管将作业箱体11的底部的排屑口与集砂过滤装置13的过滤入口132连通;将测试喷嘴4安装于中心杆31的底部,使用高压管汇将高压射流泵与流体入口管32密封连通,按动按钮开关(根据升降结构21的初始状态确定按动正转按钮还是反转按钮),利用升降结构21将测试喷嘴4移动至实验设定初始位置后,按动按钮开关(开关按钮),升降结构21停止移动;在作业箱体11的顶部四周固定设置透明隔板114,喷嘴综合性能测试装置100组装完成,可以开始试验。
以测定测试喷嘴4破岩速度的实验为例,检查并确定高压射流泵处于正常工作状态后,确定泵压和流量(频率)稳定于给定数值后,按动按钮开关(正转按钮),升降结构21驱动测试喷嘴4下移前进,测试喷嘴4的前进速度达到实验给定值,开始高压射流实验。在送进过程中,测试喷嘴4前进过快碰到靶件9时,装在中心杆31上的载荷传感器61测得数据会有所波动,此时应立即关泵(高压射流泵,现有技术)、关驱动电机23(按动开关按钮),按动按钮开关(反转按钮),使得驱动电机反转,测试喷嘴4上移离开靶件9,确定合理的速度后,重复以上下移射流操作。需要控制变量时,调节变量参数,重复以上步骤。实验过程中,流量监测数据、喷嘴压力、喷嘴位移等数据都会储存于计算机便于实验后数据分析研究。
实验结束后,启动驱动电机23(按动反转按钮)将测试喷嘴4上提离开作业箱体11。拆卸透明隔板114,将作业箱体11移动离开升降结构支撑架22,打开箱体顶板,松开气缸夹具12,使用吊装结构5将靶件取出,将通过集砂过滤装置13选好的岩屑收集后,清洗集砂过滤装置13及其他设备,取下测试喷嘴4,将喷嘴综合性能测试装置100恢复实验前状态。
由上所述,本发明提供的喷嘴综合性能测试装置具有如下有益效果:
(1)本发明的喷嘴综合性能测试装置,通用性强,可适用于多种测试喷嘴的测试,测试喷嘴可以是空化喷嘴、锥形喷嘴、直旋混合喷嘴、磨料射流喷嘴等;
(2)本发明的喷嘴综合性能测试装置能通过测试数据采集单元对测试喷嘴的性能参数进行采集,从而实现各参数规律的研究,测试喷嘴的定位及送进均可由数据接收与控制单元控制,操作方便;
(3)本发明的喷嘴综合性能测试装置中,升降结构能实现在高压射流不同送给速度条件下测试喷嘴的连续送进与归位等功能,一次实验中给进速度为匀速,可以测量高压射流破岩速度等参数;
(4)本发明的喷嘴综合性能测试装置中,测试喷嘴射流作业在作业箱体内进行,安全性高,作业箱体对靶件的要求低,对于圆形、方形及其他不规则外形的靶件均适用,并且靶件可以是岩样、铝板或钢材等,适用性强;
(5)使用本发明的喷嘴综合性能测试装置,可以进行高压射流冲蚀特性研究、高压射流连续钻进实验研究、高压射流喷嘴流场特性研究、高压射流喷嘴流量系数测试研究等实验研究工作;喷嘴综合性能测试装置可收集岩屑,便于研究岩石破碎特征;本发明的喷嘴综合性能测试装置用途广泛。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种喷嘴综合性能测试装置,包括射流实验架,其特征在于,所述射流实验架包括顶部开口且能固定夹持靶件的作业箱体,所述作业箱体的上方设置喷嘴给进系统,所述喷嘴给进系统包括能上下移动的升降结构,所述升降结构上自上而下地设置有射流通道结构,所述射流通道结构的底部能拆卸地密封连通设置测试喷嘴;所述喷嘴综合性能测试装置还包括数据接收与控制单元,所述射流通道结构上设置有测试数据采集单元,所述测试数据采集单元与所述数据接收与控制单元电连接。
2.如权利要求1所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述喷嘴给进系统包括固定设置的升降结构支撑架,所述升降结构支撑架的顶部设置横梁,所述横梁位于所述作业箱体的上方,所述横梁上固定设置输出轴能双向转动的驱动电机,所述升降结构包括呈竖直设置且能随所述驱动电机的输出轴同步转动的丝杠,所述升降结构还包括升降支座,所述升降支座上固定连接有套设于所述丝杠上且能随所述丝杠的转动而移动的升降台,所述丝杠两侧分别设置一导轨,所述升降台上设置有能滑动套设于所述导轨上的导向槽;所述射流通道结构包括呈竖直设置的中心杆,所述中心杆内沿轴向贯通设置中心杆中心孔,所述中心杆的底部能拆卸地密封连通设置所述测试喷嘴;所述射流通道结构还包括与所述中心杆的顶端密封连通设置的流体入口管,所述中心杆的顶端密封穿设于所述升降支座内,所述流体入口管自所述升降支座的侧壁穿入且与所述中心杆的顶端密封连通。
3.如权利要求2所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述升降结构支撑架上自所述横梁向下延伸设置有支撑立柱,所述支撑立柱位于所述丝杠的两端的位置分别设置丝杠铰接块,所述丝杠的两端分别铰接于对应的所述丝杠铰接块内。
4.如权利要求1所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述作业箱体内设置有能固定夹持靶件的岩心夹持器,所述作业箱体的底部设置有排屑口,所述排屑口处设置集砂过滤装置,所述作业箱体的侧壁由透明板构成。
5.如权利要求4所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述岩心夹持器包括相对设置的气缸夹具,所述作业箱体内设置固定底板,所述固定底板上设置有用于固定所述气缸夹具的导槽,所述固定底板上设置上下贯通的过屑孔,所述过屑孔与所述集砂过滤装置连通设置。
6.如权利要求4所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述集砂过滤装置包括过滤外壳,所述过滤外壳的一侧设置过滤入口,所述过滤外壳的另一侧的底部设置过滤出口,所述过滤入口的高度高于所述过滤出口的高度,所述过滤外壳的内部间隔设置有多个呈竖直设置的筛网。
7.如权利要求4所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述作业箱体的顶部设置箱体顶板,所述箱体顶板上设置有射流过孔;所述作业箱体的顶部四周能拆卸地设置向上延伸设置的透明隔板;所述作业箱体的底部下方设置有能带动所述作业箱体移动的作业箱滚轮。
8.如权利要求1所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述喷嘴综合性能测试装置包括能移动的吊装结构,所述吊装结构包括龙门架,所述龙门架上设置起重机,所述起重机上设置能钩吊靶件的挂钩,所述龙门架的底部设置能带动所述龙门架移动的龙门架滚轮。
9.如权利要求1至8任一项所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述测试数据采集单元包括载荷传感器、位移传感器和压力传感器,所述载荷传感器和所述位移传感器呈上下间隔地设置于所述射流通道结构上,所述压力传感器设置于所述测试喷嘴的出口处。
10.如权利要求9所述的喷嘴综合性能测试装置,其特征在于,所述数据接收与控制单元包括计算机和按钮开关,所述计算机接收、显示和记录所述载荷传感器传送的载荷数据,所述计算机接收、显示和记录所述位移传感器传送的所述测试喷嘴的位置和位移数据,所述计算机接收、显示和记录所述压力传感器传送的所述测试喷嘴的出口处的压力数据,所述按钮开关控制所述升降结构的移动方向。
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