CN111379547A - 聚能棒推送组件、聚能棒推送器及可控冲击波发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚能棒推送组件，包括外壳体(5)、旋转体(6)以及推送块(9)，外壳体(5)围绕所述旋转体(6)设置，所述旋转体(6)包括波轮(61)和轴体(62)，所述推送块(9)设置于外壳体(5)与轴体(62)之间。上述聚能棒推送组件具有连续推送聚能棒的能力。本发明还提供了具有上述聚能棒推送组件的聚能棒推送器以及可控冲击波产生器。

Description

聚能棒推送组件、聚能棒推送器及可控冲击波发生器

技术领域

本发明属于脉冲功率技术和能源开采技术领域，尤其涉及一种聚能棒推送组件、聚能棒推送器及可控冲击波发生器。

背景技术

我国的油气储层都需要进行改造才能获得工业产量，低透气性煤层需要增透才能解决瓦斯抽采问题。改造油气储层的传统方法是水力压裂，这是一种静压力措施，受地应力束缚。在静压力之外，脉冲冲击波以动力学模式作用于储层，可以收到静压力所没有的效果。煤层增透中采用了深孔预裂爆破、二氧化碳爆破等单次冲击波增透方法都未能真正解决煤层增透问题。产生冲击波的传统方法有：化学爆炸(炸药)、物理爆炸和核爆炸。这些方法都需要雷管起爆，是间接起爆，所以只能单次使用。以脉冲功率驱动源在能量转换器的能量转换腔中致金属丝电爆炸驱动由含能材料制成的聚能棒直接起爆产生冲击波是最先进的直接驱动方法。

然而，在能量转换器中需要一个装置不断推送聚能棒到能量转换器的能量转换腔中，实现连续工作。因此，如何提供一种聚能棒的推送器，实现连续产生强度可控的冲击波称为亟待解决的技术难题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种聚能棒推送组件、聚能棒推送器及可控冲击波发生器。

一种聚能棒推送组件，包括外壳体、旋转体以及推送块，外壳体围绕所述旋转体设置，所述旋转体包括波轮和轴体，所述推送块设置于外壳体与轴体之间。

在其中一个实施例中，外壳体的内表面设置有导槽，所述导槽沿所述旋转体的轴向延伸，所述推送块部分嵌入所述导槽中。

在其中一个实施例中，所述波轮围绕所述轴体螺旋设置，所述推送块设置于所述轴体与外壳体之间，并能够在所述波轮的推动下沿所述轴体的轴向移动。

在其中一个实施例中，所述推送块沿所述轴体的轴向的长度与所述波轮的导程匹配。

在其中一个实施例中，所述轴体为中空结构，所述轴体内部形成有中心孔，沿所述轴体的轴向延伸。

在其中一个实施例中，所述轴体包括相对的第一端及第二端，靠近所述第一端的轴体的表面设置有通槽，所述通槽沿垂直于所述轴体的方向贯穿所述轴体。

在其中一个实施例中，还包括旋转机构，所述旋转机构与所述第二端套接，用于驱动所述旋转体旋转。

在其中一个实施例中，所述轴体设置有推杆，所述推杆设置于所述中心孔中，用于沿所述中心孔往复运动。

一种聚能棒推送器，所述聚能棒推送器包括聚能棒推送组件、换能器组件、驱动组件以及驱动源组件；所述聚能棒推送组件与所述换能器组件连接，用于向所述换能器组件输送聚能棒；所述换能器组件用于激发所述聚能棒以产生脉冲冲击波；所述驱动组件与所述聚能棒推送组件连接，用于驱动所述聚能棒推送组件将所述聚能棒从所述聚能棒推送组件推送至所述换能器组件；所述驱动源组件与所述驱动组件电连接，用于向所述驱动组件提供能源，所述聚能棒推送组件为上述任意一项所述的聚能棒推送组件。

在其中一个实施例中，所述换能器组件包括换能器外壳、高压绝缘子以及高压电极以及测量探头，所述高压电极与所述换能器推送组件间隔设置，用于容纳并激发聚能棒。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括丝套以及电机，所述丝套的两端分别与所述电机与所述聚能棒推送组件中的推杆套接。

在其中一个实施例中，所述驱动组件还包括旋转舱外套，用于容纳丝套；以及电机舱外套，用于容纳电机，所述电机舱外套与所述旋转舱外套连接。

在其中一个实施例中，所述丝套与所述电机之间设置有密封轴。

在其中一个实施例中，所述驱动源组件包括驱动源、电机控制器以及驱动源壳体，所述驱动源以及电机控制器设置于所述驱动源壳体中，所述电机控制器分别与所述驱动源以及驱动组件电连接。

在其中一个实施例中，还包括导向锥，设置于所述驱动源组件远离所述驱动组件的一端。

一种可控冲击波发生器，所述可控冲击波发生器包括上述任意一项所述的聚能棒推送组件。

本发明提供的聚能棒推送组件、聚能棒推送器以及可控脉冲波发生器，通过旋转体的方式，能够解决对聚能棒的储存和持续送出，从而能够更加方便的连续供应聚能棒，以实现多次、连续的产生脉冲冲击波。

附图说明

图1为一个实施例中聚能棒推送器的结构示意图；

图2为一个实施例中聚能棒推送组件的结构示意图；

图3为一个实施例中可控冲击波发生装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1及图2，在一个实施例中，提供一种聚能棒推送器1000，所述聚能棒推送器1000包括聚能棒推送组件110、换能器组件120、驱动组件130以及驱动源组件140；所述聚能棒推送组件110与所述换能器组件120连接，用于向所述换能器组件120输送聚能棒；所述换能器组件120用于激发所述聚能棒以产生脉冲冲击波；所述驱动组件130与所述聚能棒推送组件110连接，用于驱动所述聚能棒推送组件110将所述聚能棒从所述聚能棒推送组件110推送至所述换能器组件120；所述驱动源组件140与所述驱动组件130电连接，用于向所述驱动组件130提供能源，所述聚能棒推送组件110为权利要求1-8中任意一项所述的聚能棒推送组件。

在一个实施例中，提供一种聚能棒推送组件110，包括外壳体5、旋转体6以及推送块9，外壳体5围绕所述旋转体6设置，所述旋转体6包括波轮61和轴体62，所述推送块9设置于外壳体5与轴体62之间。

所述外壳体5的材料可为钢等硬材料，以承担所承受的静压力，保护内部结构。旋转体6可在外壳体5内旋转，旋转体6与外壳体5之间能够容纳聚能棒。具体的，旋转体6包括波轮61和轴体62，波轮61沿轴体62表面螺旋状延伸。另外，聚能棒容纳于波轮61之间，即轴体62和外壳体5之间可容纳多个聚能棒，沿波轮61的旋转方向设置。外壳体5的内表面可设置有导槽，所述导槽沿所述旋转体6的轴向延伸，用于限制推送块9沿导槽移动，从而使得推送块9沿着旋转体6的轴向移动，而减少或避免横向移动，并侧向推动聚能棒沿轴体62螺旋状行进。

具体地，所述波轮61围绕所述轴体62螺旋设置，所述推送块9设置于所述轴体62与外壳体5之间，并能够在所述波轮61的推动下沿所述轴体62的轴向移动。推送块9设置于部分嵌入所述导槽中，所述推送块9沿所述轴体62的轴向的长度与所述波轮61的导程匹配。推送块的长度可小于等于波轮61的导程。

作为其中一个具体的实施例，所述轴体62可为中空结构，所述轴体62内部形成有中心孔，沿所述轴体62的轴向延伸。所述轴体62包括相对的第一端及第二端，靠近所述第一端的轴体62的表面设置有通槽，所述通槽沿垂直于所述轴体62的方向贯穿所述轴体62。轴体62内部的中心孔，能够容纳聚能棒。轴体62表面的通槽，尺寸可大于等于聚能棒的尺寸，当聚能棒移动到通槽位置时，可穿过通槽进入轴体62的中心孔中。

所述轴体62中设置有推杆，所述推杆设置于所述中心孔中，用于沿所述中心孔往复运动，从而多次推动聚能棒。推杆的径长可小于等于中心孔的径长。推杆可包括上推杆8和下推杆7，上推杆8的一端可通过丝杠与下推杆7连接，另一端与驱动组件130连接。

另外，聚能棒推送组件110还包括旋转机构10，所述旋转机构10与轴体62的第二端套接，用于驱动所述旋转体6旋转。同时，旋转机构10还可通过导向轴11，与驱动组件130连接。

所述换能器组件120包括换能器外壳1、高压绝缘子2以及高压电极3以及测量探头4，所述高压电极3与所述换能器推送组件110间隔设置，用于容纳并激发聚能棒。高压绝缘子2用于隔离高压电极3与外壳1之间的电连接。高压电极3用于提供电脉冲以激励聚能棒。高压电极3与聚能棒推送组件110之间间隔设置，用于夹持聚能棒。测量探头4用于对产生的脉冲冲击波进行检测，形成控制信号以控制聚能棒的推送。

所述驱动组件130包括丝套13以及电机16，所述丝套13的两端分别与所述电机16与所述聚能棒推送组件110中的推杆套接。所述驱动组件130还包括旋转舱外套12，用于容纳丝套13；以及电机舱外套15，用于容纳电机16，所述电机舱外套15与所述旋转舱外套12连接。所述丝套12与所述电机16之间设置有密封轴14。丝套13可通过密封轴14与电机16套接，下推送杆8穿设于丝套13中，并在电机16的驱动下沿轴向移动。

所述驱动源组件140包括驱动源20、电机控制器19以及驱动源壳体18，所述驱动源20以及电机控制器19设置于所述驱动源壳体18中，所述电机控制器19分别与所述驱动源20以及驱动组件130电连接。具体的，驱动源组件140可通过接线柱17与驱动组件130电连接。

另外，聚能棒推送器1000还可包括导向锥21，设置于所述驱动源组件140远离所述驱动组件130的一端。

在一个实施例中，请一并参阅图3，还提供一种可控冲击波发生器，该可控冲击波发生器包括脉冲功率驱动源、能量转换器和控制器，该脉冲功率驱动源包括上述任意一项的抗冲击高压直流电源。

控制器用于控制可控冲击波发生器的启动和停止显示设备的工作状态等。脉冲功率驱动源，包括高压直流电源、储能电容和隔离开关，其中，高压直流电源用于为储能电容器充电；隔离开关用于对能量转换器进行放电。能量转换器可包括聚能棒和聚能棒推送器，以产生冲击波。所述聚能棒推送器可包括上述任意一项所述的聚能棒推送组件。

本发明提供的聚能棒推送组件以及聚能棒推送器，通过旋转体的方式，能够解决对聚能棒的储存和持续送出。再者，通过采用螺旋状波轮型旋转体，能够将聚能棒储存在波轮与外壳体构成的螺旋形环空中，随着旋转体的转动，在推送快的推动下，聚能棒螺旋式上升，最终被推入旋转体的中心孔，再由电机带动推送杆将聚能棒推送到能量转换器的转换腔中，从而能够更加方便的连续供应聚能棒，以实现多次、连续的产生脉冲冲击波。

再者，上述聚能棒推送组件，可连续推送不同尺寸的聚能棒，可实现数十到百余颗聚能棒的连续推送。最终实现连续产生可控冲击波的现场实际作业。

聚能棒推送组件以及聚能棒推送器的工作流程可包括如下步骤。

一颗聚能棒工作产生脉冲冲击波后，推送杆在电机的带动下将旋转到位的聚能棒推送到到位，并与能量转换器的高压电极顶紧；推送杆位于推进到位的位置，位于旋转体靠近换能器组件的一端的聚能棒被推送杆阻止，不能进入中心孔，旋转体不能旋转。当能量转换器中的聚能棒工作后，推送杆下降到低于聚能棒输出孔时，旋转体在驱动组件的带动下，将最靠近换能器组件的一个聚能棒旋转进中心孔。控制器指示高压直流电源为储能电容器充电，电容器充电到预定值，通过同轴式隔离开关对聚能棒中的金属丝放电，驱动含能材料产生冲击波。聚能棒推送组件再次推送一颗聚能棒与能量转换器的高压电极顶紧，脉冲功率驱动源开始下一次的充电和放电，直至完成所设计的工作量。

根据承担的任务不同，聚能棒推送组件分为两类，其一为增透型聚能棒推送器，其二为致裂型聚能棒推送器，构成增透型能量转换器和致裂型能量转换器。

上述聚能棒推送组件、聚能棒推送器以及脉冲冲击波发生器，可连续推送不同尺寸的聚能棒，可实现数十到百余颗聚能棒的连续推送，最终实现连续产生可控冲击波的现场实际作业。

以上该实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种聚能棒推送组件，其特征在于，包括外壳体(5)、旋转体(6)以及推送块(9)，外壳体(5)围绕所述旋转体(6)设置，所述旋转体(6)包括波轮(61)和轴体(62)，所述推送块(9)设置于外壳体(5)与轴体(62)之间。

2.根据权利要求1所述的聚能棒推送组件，其特征在于，外壳体(5)的内表面设置有导槽，所述导槽沿所述旋转体(6)的轴向延伸，所述推送块(9)部分嵌入所述导槽中。

3.根据权利要求1所述的聚能棒推送组件，其特征在于，所述波轮(61)围绕所述轴体(62)螺旋设置，所述推送块(9)设置于所述轴体(62)与外壳体(5)之间，并能够在所述波轮(62)的推动下沿所述轴体(62)的轴向移动。

4.根据权利要求3所述的聚能棒推送组件，其特征在于，所述推送块(9)沿所述轴体(62)的轴向的长度与所述波轮(61)的导程匹配。

5.根据权利要求3所述的聚能棒推送组件，其特征在于，所述轴体(62)为中空结构，所述轴体(62)内部形成有中心孔，沿所述轴体(62)的轴向延伸。

6.根据权利要求5所述的聚能棒推送组件，其特征在于，所述轴体(62)包括相对的第一端及第二端，靠近所述第一端的轴体(62)的表面设置有通槽，所述通槽沿垂直于所述轴体(62)的方向贯穿所述轴体(62)。

7.根据权利要求6所述的聚能棒推送组件，其特征在于，还包括旋转机构(10)，所述旋转机构(10)与所述第二端套接，用于驱动所述旋转体(6)旋转。

8.根据权利要求5所述的聚能棒推送组件，其特征在于，所述轴体(62)设置有推杆，所述推杆设置于所述中心孔中，用于沿所述中心孔往复运动。

9.一种聚能棒推送器，其特征在于，所述聚能棒推送器包括聚能棒推送组件(110)、换能器组件(120)、驱动组件(130)以及驱动源组件(140)；所述聚能棒推送组件(110)与所述换能器组件(120)连接，用于向所述换能器组件(120)输送聚能棒；所述换能器组件(120)用于激发所述聚能棒以产生脉冲冲击波；所述驱动组件(130)与所述聚能棒推送组件(110)连接，用于驱动所述聚能棒推送组件(110)将所述聚能棒从所述聚能棒推送组件(110)推送至所述换能器组件(120)；所述驱动源组件(140)与所述驱动组件(130)电连接，用于向所述驱动组件(130)提供能源，所述聚能棒推送组件(110)为权利要求1-8中任意一项所述的聚能棒推送组件。

10.根据权利要求9所述的聚能棒推送器，其特征在于，所述换能器组件(120)包括换能器外壳(1)、高压绝缘子(2)以及高压电极(3)以及测量探头(4)，所述高压电极(3)与所述换能器推送组件(110)间隔设置，用于容纳并激发聚能棒。

11.根据权利要求9所述的聚能棒推送器，其特征在于，所述驱动组件(130)包括丝套(13)以及电机(16)，所述丝套(13)的两端分别与所述电机(16)与所述聚能棒推送组件(110)中的推杆套接。

12.根据权利要求11所述的聚能棒推送器，其特征在于，所述驱动组件(130)还包括旋转舱外套(12)，用于容纳丝套(13)；以及电机舱外套(15)，用于容纳电机(16)，所述电机舱外套(15)与所述旋转舱外套(12)连接。

13.根据权利要求11所述的聚能棒推送器，其特征在于，所述丝套(12)与所述电机(16)之间设置有密封轴(14)。

14.根据权利要求9所述的聚能棒推送器，其特征在于，所述驱动源组件(140)包括驱动源(20)、电机控制器(19)以及驱动源壳体(18)，所述驱动源(20)以及电机控制器(19)设置于所述驱动源壳体(18)中，所述电机控制器(19)分别与所述驱动源(20)以及驱动组件(130)电连接。

15.根据权利要求14所述的聚能棒推送器，其特征在于，还包括导向锥(21)，设置于所述驱动源组件(140)远离所述驱动组件(130)的一端。

16.一种可控冲击波发生器，其特征在于，所述可控冲击波发生器包括权利要求1-8中任意一项所述的聚能棒推送组件。

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