CN114215475A - 一种包含污水处理的深井钻机及其喷气装置效率模型 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包含污水处理的深井钻机,包括:高压储气罐,空气净化筒,清洗罐,中央控制器,高压喷气机,冷凝水收集装置,气体加压泵,钻杆,钻头;位于一侧的气体加压泵,其一端与外部大气贯通,另一端通过管路与空气净化筒连通,空气净化筒通过管路与高压储气罐贯通,高压储气罐存储0.1~5MPa的高压气体,高压气体通过冷凝水收集装置去除水分后输送给高压喷气机,并通过喷射微小气泡,用于处理深井中的含氯代烃深井水;位于右侧的钻杆,由电机驱动旋转。本发明所述的一种包含污水处理的深井钻机,结构新颖合理,喷射效率高效,设备适用范围广阔。
Description
技术领域
本发明属土层或岩石的钻进设备领域,具体涉及一种包含污水处理的深井钻机及其喷气装置效率模型。
背景技术
在现有技术条件下,该领域处理设备与相关技术尚未发展成熟,主要体现在现有技术中没有高压储气罐,空气净化筒,清洗罐,中央控制器,高压喷气机,冷凝水收集装置,气体加压泵,钻杆,钻头机构。由于缺乏上述机构或上述机构不成熟,导致工艺老旧、喷射效率低、工艺流程长、不能自动控制、占地大等缺点。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种包含污水处理的深井钻机,包括:高压储气罐1,空气净化筒2,清洗罐3,中央控制器4,高压喷气机5,冷凝水收集装置6,气体加压泵7,钻杆8,钻头9;位于一侧的气体加压泵7,其一端与外部大气贯通,另一端通过管路与空气净化筒2连通,空气净化筒2通过管路与高压储气罐1贯通,高压储气罐1存储0.1~5MPa的高压气体,高压气体通过冷凝水收集装置6去除水分后输送给高压喷气机5,并通过喷射微小气泡,用于处理深井中的含氯代烃深井水;位于右侧的钻杆8,由电机驱动旋转;在钻杆8底部设有钻头9,数量为3个,呈品字型排列、自身转动;在钻头9一侧设有高压喷气机5,高压喷气机5通过管路与冷凝水收集装置6连通;在整个设备中气体加压泵7、空气净化筒2、高压储气罐1、冷凝水收集装置6、高压喷气机5通过管路相互连通;位于顶部的清洗罐3与管路连通,用于对设备的清洗,管路的最底部设有排水阀;中央控制器4与气体加压泵7、高压喷气机5导线控制连接。
进一步的,所述高压喷气机5包括:喷气口51,进气环形口52,橡胶圆盘53,平衡气室54,电磁阀手动调节55,电驱动阀门56,侧通道57,排气通道58;位于腰部的进气环形口52,开口向上、环形设计,气体由此进入高压喷气机5内部,进气环形口52环绕在排气通道58外围;在进气环形口52的下部设有平衡气室54,橡胶圆盘53将进气环形口52与平衡气室54隔开,并隔绝两者气体通过;在高压喷气机5左侧设有侧通道57,侧通道57弧形圆筒状、上下贯通,侧通道57将进气环形口52与平衡气室54连通;所述橡胶圆盘53圆片状、水平布局、橡胶膜结构,在橡胶圆盘53上下两面设有金属圆片,金属圆片直径小于橡胶膜直径,上下两个金属圆片相互连接,并将橡胶圆盘53紧紧夹在中间;在橡胶圆盘53下部设有电驱动阀门56,两者固定连接,电驱动阀门56通过金属圆片带动橡胶圆盘53上下小幅度移动,电驱动阀门56与中央控制器4导线连接;在电驱动阀门56外围套接有弹簧,两者滑动连接,弹簧下端固定在基座上,上端固定在金属圆片上;自然情况下,弹簧促使橡胶圆盘53上顶,与排气通道58底口紧密贴合,使得进气环形口52与排气通道58相互不能贯通;在橡胶圆盘53上部设有排气通道58,排气通道58圆筒状、上下贯通,排气通道58与上部的喷气口51连通;电磁阀手动调节55对电驱动阀门56行程距离进行手动调节。
进一步的,所述侧通道57包括:进气端口571,气压式顶推机572,互通装置573,出气端口574,关气装置575,推顶圆盘576;进气环形口52,平衡气室54;位于上部的进气端口571与位于下部的出气端口574通过互通装置573、关气装置575贯通,其中进气端口571另一端与进气环形口52连通,出气端口574另一端与平衡气室54连通;互通装置573圆柱状、竖直布局、上下贯通,推顶圆盘576在其右侧;在推顶圆盘576带动下互通装置573左右移动;当互通装置573左移与关气装置575脱离时,关气装置575自动锁定闭气;在进气端口571下部通过关气装置575与互通装置573连通;在出气端口574上部通过关气装置575与互通装置573连通;位于右侧的推顶圆盘576在气压式顶推机572的带动下实施左右滑动,气压式顶推机572数量为3个,三角形排列,气压式顶推机572通过电磁阀与高压泵连通,气压式顶推机572、平衡气室54另一侧设有可控放气阀。
进一步的,所述互通装置573包括:上下移动套管5731,胶封环5732,锥形对接杆5733,上下移动柱5734,外部滑轨5735,上推装置5736;位于内部的上推装置5736,其分别与上下移动套管5731、上下移动柱5734连接,上推装置5736分别推动上下移动套管5731、上下移动柱5734上下移动,且上下移动套管5731套接在上下移动柱5734外部;位于上部的上下移动柱5734,在自然状态下上下移动柱5734缩在互通装置573内部;锥形对接杆5733一端与上下移动套管5731铰接,另一端与互通装置573圆周边框铰接,锥形对接杆5733形似辐条状,多根辐条以上下移动套管5731为中心呈放射状排列,锥形对接杆5733可伸缩设计,自然状态下上下移动套管5731带动锥形对接杆5733缩在互通装置573内部;在互通装置573上部圆周边框设有胶封环5732,其为橡胶材质,当互通装置573与关气装置575接触时胶封环5732起到密封作用;在互通装置573上部圆周外围设有外部滑轨5735,外部滑轨5735用于互通装置573与关气装置575相互嵌合对接。
进一步的,所述关气装置575包括:对接轨道5751,常关闭气门5752,出气装置5753,插入洞口5754,管内滑道5755;上下移动柱5734,外部滑轨5735,锥形对接杆5733;在关气装置575下部内壁上环绕设有管内滑道5755,多个管内滑道5755垂向分布,并与外部滑轨5735相互嵌合,彼此相对滑动,实现互通装置573准确插入关气装置575内部,保证互通装置573与关气装置575在同一竖直轴上;在管内滑道5755内部、上方设有对接轨道5751,对接轨道5751凹槽结构与伸展后的锥形对接杆5733相互嵌合,实现互通装置573与关气装置575两者相互对接、固定;在关气装置575内中部设有插入洞口5754,插入洞口5754竖直布局、两端贯通,其外围环绕着对接轨道5751,插入洞口5754的直径大于上下移动柱5734直径,伸展后的上下移动柱5734穿过插入洞口5754,直抵常关闭气门5752;在插入洞口5754上部设有常关闭气门5752,两者连接,自然状态下常关闭气门5752封闭,阻止气体从常关闭气门5752下部进入上部的出气装置5753,当上下移动柱5734顶推常关闭气门5752时,常关闭气门5752开启,实现上下贯通。
进一步的,所述胶封环5732包括:左右驱动器57321,弹性胶圈57322,竖直面转动装置57323,锁头57324,锁头卡槽57325;弹性胶圈57322橡胶材质、环形结构,在其环形结构内侧等距设有多个锁紧机构,锁紧机构包括左右驱动器57321、竖直面转动装置57323、锁头57324,其中左右驱动器57321带动竖直面转动装置57323、锁头57324左右移动;在左右驱动器57321的右侧设有竖直面转动装置57323,竖直面转动装置57323带动锁头57324竖直面转动,锁头57324长圆柱体,锁头57324直径小于锁头卡槽57325的槽口宽度;左右驱动器57321带动锁头57324右移,将锁头57324插入并穿过锁头卡槽57325的槽口,竖直面转动装置57323驱动锁头57324竖直面旋转90度,使得锁头卡槽57325的槽口将锁头57324锁紧;锁头卡槽57325圆弧状,锁头卡槽57325的弧顶开有槽口,槽口两侧槽框间距大于锁头57324直径,锁头卡槽57325固定在关气装置575内壁上。
进一步的,该喷气机工作效率模型建立方法如下:
(1)根据喷气机不同工况下喷射流量的影响因素,得到各个参数在不同喷射量的布施尔参数:
喷气机气体流量参数为y;气体泄露率参数为q;气体通过压力参数为d;喷气机流量口径比参数为t;
其中:kn测试点位;g(d)压力变化函数;
该步骤中,通过各测试点k1、k2、……、kn,建立气体通过各点位的压力变化函数方程g(d);
(3)根据上述方法所得的参数以及建立的函数,在各种参数因素共同作用时,该喷气机工作效率模型为:
式中:
GZXL-效率模型;y-喷气机气体流量(M3/hr);q-气体泄露率(%);d-气体通过压力(MPa);t-喷气机流量口径比(mL/mm)。
进一步的,该深井钻机工作方法包括以下几个步骤:
第1步:在一种包含污水处理的深井钻机工作中,电机驱动钻杆8旋转,并逐渐深入地下深处;当到达指定深度,遇到含氯代烃深井水时,气体加压泵7开启工作,产生高压气体输送给空气净化筒2,空气净化筒2将气体进行过滤去除细小颗粒,输送给高压储气罐1存储备用,高压储气罐1容量2~10M3,储气压力0.1~5MPa;位于高压储气罐1上面的电磁阀接收中央控制器4的指令,开启电磁阀,高压储气罐1通过电磁阀与冷凝水收集装置6连通,高压气体通过冷凝水收集装置6除水后,从高压喷气机5受控喷射出微小气泡,用于处理深入地下的含氯代烃深井水;当设备进行维护清洗时,将管路压力降至零表压,清洗罐3从顶部流入清水,清洗各设备,最终从管路最底部的排水阀排出废水;
第2步:在高压喷气机5工作中,由于从进气环形口52进入的是高压气体,对橡胶圆盘53向下的压力远远大于弹簧对橡胶圆盘53的顶托力,使得进气环形口52与排气通道58长期处于贯通状态;为了使进气环形口52与平衡气室54等压,设计了侧通道57,由于侧通道57上下贯通,使得进气环形口52与平衡气室54两者压力相等,失去了高压气体对橡胶圆盘53下压作用;自然情况下,弹簧向上顶托橡胶圆盘53,橡胶圆盘53与排气通道58底口紧密贴合,使得进气环形口52与排气通道58相互不能贯通;当需要喷射气体时,电驱动阀门56受控通入电流,电驱动阀门56带动橡胶圆盘53下移,使得进气环形口52与排气通道58形成通路,高压气体通过喷气口51受控喷射出微小气泡,用于处理含氯代烃深井水;当需要喷射脉冲气体时,电驱动阀门56受控在通电与断电之间切换,电驱动阀门56与弹簧共同作用,带动橡胶圆盘53上下移动,实现脉冲形式的气体喷射;
第3步:在侧通道57工作中,自然状态下,高压气体通过进气端口571、关气装置575、互通装置573,再通过另一个关气装置575,最终从下部的出气端口574排出,实现进气环形口52与平衡气室54的压力平衡;当电驱动阀门56出现故障,或需要橡胶圆盘53长时间下移开启,实现进气环形口52与排气通道58长久形成通路时,气压式顶推机572通过电磁阀的控制,使得气压式顶推机572与高压泵连通,气压式顶推机572推动互通装置573左移,在互通装置573左移与关气装置575脱离的同时,关气装置575自动锁定闭气,使得进气端口571与出气端口574不连通,平衡气室54可控放气,这时高压气体压迫橡胶圆盘53下移,实现长久喷射气体;
第4步:在互通装置573工作中,当互通装置573右移,并与关气装置575在同一竖直轴上时,互通装置573端部伸展,带动外部滑轨5735深入关气装置575内部,实现互通装置573与关气装置575在同一竖直轴上稳定对接;胶封环5732卡在关气装置575内部凹槽中,实现互通装置573与关气装置575两者锁紧、密封;上推装置5736推动上下移动套管5731沿上下移动柱5734向上滑动,带动锥形对接杆5733深入关气装置575内部,实现互通装置573与关气装置575两者相互固定;上推装置5736推动上下移动柱5734向上伸展,插入关气装置575内部,将其内部气阀顶开,实现互通装置573与关气装置575两者气体贯通;
第5步:在关气装置575工作中,当互通装置573右移,并与关气装置575在同一竖直轴上时;互通装置573上部伸展,带动外部滑轨5735深入关气装置575内部,与管内滑道5755嵌合,实现互通装置573与关气装置575稳定在同一竖直轴上;上下移动柱5734伸展,穿过插入洞口5754,顶推常关闭气门5752,解除常关闭气门5752的闭锁状态,实现闭气门5752的上下贯通;
第6步:在胶封环5732工作中,左右驱动器57321带动锁头57324右移,并将锁头57324插入锁头卡槽57325的槽口内部,竖直面转动装置57323驱动锁头57324竖直面旋转90度,使得锁头卡槽57325的槽口将锁头57324锁紧,实现胶封环5732与关气装置575紧密贴合。
本发明专利优点在于:结构合理紧凑,使用效果好,工艺新颖,设备适用范围广阔。
附图说明
图1是本发明中一种包含污水处理的深井钻机图。
图2是本发明中高压喷气机5剖面图。
图3是本发明中侧通道57图。
图4是本发明中互通装置573图。
图5是本发明中关气装置575图。
图6是本发明中胶封环5732图。
图7是本发明中喷射效率试验数据与模型模拟对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的一种包含污水处理的深井钻机进行进一步说明。
图1是本发明中一种包含污水处理的深井钻机图。包括:高压储气罐1,空气净化筒2,清洗罐3,中央控制器4,高压喷气机5,冷凝水收集装置6,气体加压泵7,钻杆8,钻头9;位于一侧的气体加压泵7,其一端与外部大气贯通,另一端通过管路与空气净化筒2连通,空气净化筒2通过管路与高压储气罐1贯通,高压储气罐1存储0.1~5MPa的高压气体,高压气体通过冷凝水收集装置6去除水分后输送给高压喷气机5,并通过喷射微小气泡,用于处理深井中的含氯代烃深井水;位于右侧的钻杆8,由电机驱动旋转;在钻杆8底部设有钻头9,数量为3个,呈品字型排列、自身转动;在钻头9一侧设有高压喷气机5,高压喷气机5通过管路与冷凝水收集装置6连通;在整个设备中气体加压泵7、空气净化筒2、高压储气罐1、冷凝水收集装置6、高压喷气机5通过管路相互连通;位于顶部的清洗罐3与管路连通,用于对设备的清洗,管路的最底部设有排水阀;中央控制器4与气体加压泵7、高压喷气机5导线控制连接。
图2是本发明中高压喷气机5剖面图。所述高压喷气机5包括:喷气口51,进气环形口52,橡胶圆盘53,平衡气室54,电磁阀手动调节55,电驱动阀门56,侧通道57,排气通道58;位于腰部的进气环形口52,开口向上、环形设计,气体由此进入高压喷气机5内部,进气环形口52环绕在排气通道58外围;在进气环形口52的下部设有平衡气室54,橡胶圆盘53将进气环形口52与平衡气室54隔开,并隔绝两者气体通过;在高压喷气机5左侧设有侧通道57,侧通道57弧形圆筒状、上下贯通,侧通道57将进气环形口52与平衡气室54连通;所述橡胶圆盘53圆片状、水平布局、橡胶膜结构,在橡胶圆盘53上下两面设有金属圆片,金属圆片直径小于橡胶膜直径,上下两个金属圆片相互连接,并将橡胶圆盘53紧紧夹在中间;在橡胶圆盘53下部设有电驱动阀门56,两者固定连接,电驱动阀门56通过金属圆片带动橡胶圆盘53上下小幅度移动,电驱动阀门56与中央控制器4导线连接;在电驱动阀门56外围套接有弹簧,两者滑动连接,弹簧下端固定在基座上,上端固定在金属圆片上;自然情况下,弹簧促使橡胶圆盘53上顶,与排气通道58底口紧密贴合,使得进气环形口52与排气通道58相互不能贯通;在橡胶圆盘53上部设有排气通道58,排气通道58圆筒状、上下贯通,排气通道58与上部的喷气口51连通;电磁阀手动调节55对电驱动阀门56行程距离进行手动调节。
图3是本发明中侧通道57图。所述侧通道57包括:进气端口571,气压式顶推机572,互通装置573,出气端口574,关气装置575,推顶圆盘576;进气环形口52,平衡气室54;位于上部的进气端口571与位于下部的出气端口574通过互通装置573、关气装置575贯通,其中进气端口571另一端与进气环形口52连通,出气端口574另一端与平衡气室54连通;互通装置573圆柱状、竖直布局、上下贯通,推顶圆盘576在其右侧;在推顶圆盘576带动下互通装置573左右移动;当互通装置573左移与关气装置575脱离时,关气装置575自动锁定闭气;在进气端口571下部通过关气装置575与互通装置573连通;在出气端口574上部通过关气装置575与互通装置573连通;位于右侧的推顶圆盘576在气压式顶推机572的带动下实施左右滑动,气压式顶推机572数量为3个,三角形排列,气压式顶推机572通过电磁阀与高压泵连通,气压式顶推机572、平衡气室54另一侧设有可控放气阀。
图4是本发明中互通装置573图。所述互通装置573包括:上下移动套管5731,胶封环5732,锥形对接杆5733,上下移动柱5734,外部滑轨5735,上推装置5736;位于内部的上推装置5736,其分别与上下移动套管5731、上下移动柱5734连接,上推装置5736分别推动上下移动套管5731、上下移动柱5734上下移动,且上下移动套管5731套接在上下移动柱5734外部;位于上部的上下移动柱5734,在自然状态下上下移动柱5734缩在互通装置573内部;锥形对接杆5733一端与上下移动套管5731铰接,另一端与互通装置573圆周边框铰接,锥形对接杆5733形似辐条状,多根辐条以上下移动套管5731为中心呈放射状排列,锥形对接杆5733可伸缩设计,自然状态下上下移动套管5731带动锥形对接杆5733缩在互通装置573内部;在互通装置573上部圆周边框设有胶封环5732,其为橡胶材质,当互通装置573与关气装置575接触时胶封环5732起到密封作用;在互通装置573上部圆周外围设有外部滑轨5735,外部滑轨5735用于互通装置573与关气装置575相互嵌合对接。
图5是本发明中关气装置575图。所述关气装置575包括:对接轨道5751,常关闭气门5752,出气装置5753,插入洞口5754,管内滑道5755;上下移动柱5734,外部滑轨5735,锥形对接杆5733;在关气装置575下部内壁上环绕设有管内滑道5755,多个管内滑道5755垂向分布,并与外部滑轨5735相互嵌合,彼此相对滑动,实现互通装置573准确插入关气装置575内部,保证互通装置573与关气装置575在同一竖直轴上;在管内滑道5755内部、上方设有对接轨道5751,对接轨道5751凹槽结构与伸展后的锥形对接杆5733相互嵌合,实现互通装置573与关气装置575两者相互对接、固定;在关气装置575内中部设有插入洞口5754,插入洞口5754竖直布局、两端贯通,其外围环绕着对接轨道5751,插入洞口5754的直径大于上下移动柱5734直径,伸展后的上下移动柱5734穿过插入洞口5754,直抵常关闭气门5752;在插入洞口5754上部设有常关闭气门5752,两者连接,自然状态下常关闭气门5752封闭,阻止气体从常关闭气门5752下部进入上部的出气装置5753,当上下移动柱5734顶推常关闭气门5752时,常关闭气门5752开启,实现上下贯通。
图6是本发明中胶封环5732图。所述胶封环5732包括:左右驱动器57321,弹性胶圈57322,竖直面转动装置57323,锁头57324,锁头卡槽57325;弹性胶圈57322橡胶材质、环形结构,在其环形结构内侧等距设有多个锁紧机构,锁紧机构包括左右驱动器57321、竖直面转动装置57323、锁头57324,其中左右驱动器57321带动竖直面转动装置57323、锁头57324左右移动;在左右驱动器57321的右侧设有竖直面转动装置57323,竖直面转动装置57323带动锁头57324竖直面转动,锁头57324长圆柱体,锁头57324直径小于锁头卡槽57325的槽口宽度;左右驱动器57321带动锁头57324右移,将锁头57324插入并穿过锁头卡槽57325的槽口,竖直面转动装置57323驱动锁头57324竖直面旋转90度,使得锁头卡槽57325的槽口将锁头57324锁紧;锁头卡槽57325圆弧状,锁头卡槽57325的弧顶开有槽口,槽口两侧槽框间距大于锁头57324直径,锁头卡槽57325固定在关气装置575内壁上。
实施例
在喷气机的喷射效率实验中,测试点数n=3,喷气机气体流量平均值为21.3M3/hr,气体泄露率平均值为2%,气体通过压力平均值为3.13MPa,喷气机流量口径比平均值为1.4,获得各个参数条件下喷气机的喷射效率变化,得到动态加载下的喷射效率数值,如表1所示。
从表1中得知,当喷气机气体流量y为23M3/hr,气体泄露率q为2%,气体通过压力d为2.1MPa,喷气机流量口径比t为1.2时,喷气机的喷射效率为0.78;当喷气机气体流量y为31M3/hr,气体泄露率q为1%,气体通过压力d为3.4MPa,喷气机流量口径比t为1.4时,喷气机的喷射效率为0.85;当喷气机气体流量y为10M3/hr,气体泄露率q为3%,气体通过压力d为3.9MPa,喷气机流量口径比t为1.6时,喷气机的喷射效率为0.64。
根据上述步骤所得参数和函数,得到喷气机工作效率模型的表达式为:
所得喷气机工作效率模型计算结果与实测数据进行模拟,两者参数曲线高度拟合,如图7所示。因此,所得喷气机工作效率模型能够准确反映喷气机的实际效率,所选影响因素能够准确反映喷气机在不同工况下的变化。
Claims (8)
1.一种包含污水处理的深井钻机,包括:高压储气罐(1),空气净化筒(2),清洗罐(3),中央控制器(4),高压喷气机(5),冷凝水收集装置(6),气体加压泵(7),钻杆(8),钻头(9);
其特征在于,位于一侧的气体加压泵(7),其一端与外部大气贯通,另一端通过管路与空气净化筒(2)连通,空气净化筒(2)通过管路与高压储气罐(1)贯通,高压储气罐(1)存储0.1~5MPa的高压气体,高压气体通过冷凝水收集装置(6)去除水分后输送给高压喷气机(5),并通过喷射微小气泡,用于处理深井中的含氯代烃深井水;位于右侧的钻杆(8),由电机驱动旋转;在钻杆(8)底部设有钻头(9),数量为3个,呈品字型排列、自身转动;在钻头(9)一侧设有高压喷气机(5),高压喷气机(5)通过管路与冷凝水收集装置(6)连通;在整个设备中气体加压泵(7)、空气净化筒(2)、高压储气罐(1)、冷凝水收集装置(6)、高压喷气机(5)通过管路相互连通;位于顶部的清洗罐(3)与管路连通,用于对设备的清洗,管路的最底部设有排水阀;中央控制器(4)与气体加压泵(7)、高压喷气机(5)导线控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种包含污水处理的深井钻机,其特征在于,所述高压喷气机(5)包括:喷气口(51),进气环形口(52),橡胶圆盘(53),平衡气室(54),电磁阀手动调节(55),电驱动阀门(56),侧通道(57),排气通道(58);
位于腰部的进气环形口(52),开口向上、环形设计,气体由此进入高压喷气机(5)内部,进气环形口(52)环绕在排气通道(58)外围;在进气环形口(52)的下部设有平衡气室(54),橡胶圆盘(53)将进气环形口(52)与平衡气室(54)隔开,并隔绝两者气体通过;在高压喷气机(5)左侧设有侧通道(57),侧通道(57)弧形圆筒状、上下贯通,侧通道(57)将进气环形口(52)与平衡气室(54)连通;所述橡胶圆盘(53)圆片状、水平布局、橡胶膜结构,在橡胶圆盘(53)上下两面设有金属圆片,金属圆片直径小于橡胶膜直径,上下两个金属圆片相互连接,并将橡胶圆盘(53)紧紧夹在中间;在橡胶圆盘(53)下部设有电驱动阀门(56),两者固定连接,电驱动阀门(56)通过金属圆片带动橡胶圆盘(53)上下小幅度移动,电驱动阀门(56)与中央控制器(4)导线连接;在电驱动阀门(56)外围套接有弹簧,两者滑动连接,弹簧下端固定在基座上,上端固定在金属圆片上;自然情况下,弹簧促使橡胶圆盘(53)上顶,与排气通道(58)底口紧密贴合,使得进气环形口(52)与排气通道(58)相互不能贯通;在橡胶圆盘(53)上部设有排气通道(58),排气通道(58)圆筒状、上下贯通,排气通道(58)与上部的喷气口(51)连通;电磁阀手动调节(55)对电驱动阀门(56)行程距离进行手动调节。
3.根据权利要求2所述的一种包含污水处理的深井钻机,其特征在于,所述侧通道(57)包括:进气端口(571),气压式顶推机(572),互通装置(573),出气端口(574),关气装置(575),推顶圆盘(576);进气环形口(52),平衡气室(54);
位于上部的进气端口(571)与位于下部的出气端口(574)通过互通装置(573)、关气装置(575)贯通,其中进气端口(571)另一端与进气环形口(52)连通,出气端口(574)另一端与平衡气室(54)连通;互通装置(573)圆柱状、竖直布局、上下贯通,推顶圆盘(576)在其右侧;在推顶圆盘(576)带动下互通装置(573)左右移动;当互通装置(573)左移与关气装置(575)脱离时,关气装置(575)自动锁定闭气;在进气端口(571)下部通过关气装置(575)与互通装置(573)连通;在出气端口(574)上部通过关气装置(575)与互通装置(573)连通;位于右侧的推顶圆盘(576)在气压式顶推机(572)的带动下实施左右滑动,气压式顶推机(572)数量为3个,三角形排列,气压式顶推机(572)通过电磁阀与高压泵连通,气压式顶推机(572)、平衡气室(54)另一侧设有可控放气阀。
4.根据权利要求3所述的一种包含污水处理的深井钻机,其特征在于,所述互通装置(573)包括:上下移动套管(5731),胶封环(5732),锥形对接杆(5733),上下移动柱(5734),外部滑轨(5735),上推装置(5736);
位于内部的上推装置(5736),其分别与上下移动套管(5731)、上下移动柱(5734)连接,上推装置(5736)分别推动上下移动套管(5731)、上下移动柱(5734)上下移动,且上下移动套管(5731)套接在上下移动柱(5734)外部;位于上部的上下移动柱(5734),在自然状态下上下移动柱(5734)缩在互通装置(573)内部;锥形对接杆(5733)一端与上下移动套管(5731)铰接,另一端与互通装置(573)圆周边框铰接,锥形对接杆(5733)形似辐条状,多根辐条以上下移动套管(5731)为中心呈放射状排列,锥形对接杆(5733)可伸缩设计,自然状态下上下移动套管(5731)带动锥形对接杆(5733)缩在互通装置(573)内部;在互通装置(573)上部圆周边框设有胶封环(5732),其为橡胶材质,当互通装置(573)与关气装置(575)接触时胶封环(5732)起到密封作用;在互通装置(573)上部圆周外围设有外部滑轨(5735),外部滑轨(5735)用于互通装置(573)与关气装置(575)相互嵌合对接。
5.根据权利要求4所述的一种包含污水处理的深井钻机,其特征在于,所述关气装置(575)包括:对接轨道(5751),常关闭气门(5752),出气装置(5753),插入洞口(5754),管内滑道(5755);上下移动柱(5734),外部滑轨(5735),锥形对接杆(5733);
在关气装置(575)下部内壁上环绕设有管内滑道(5755),多个管内滑道(5755)垂向分布,并与外部滑轨(5735)相互嵌合,彼此相对滑动,实现互通装置(573)准确插入关气装置(575)内部,保证互通装置(573)与关气装置(575)在同一竖直轴上;在管内滑道(5755)内部、上方设有对接轨道(5751),对接轨道(5751)凹槽结构与伸展后的锥形对接杆(5733)相互嵌合,实现互通装置(573)与关气装置(575)两者相互对接、固定;在关气装置(575)内中部设有插入洞口(5754),插入洞口(5754)竖直布局、两端贯通,其外围环绕着对接轨道(5751),插入洞口(5754)的直径大于上下移动柱(5734)直径,伸展后的上下移动柱(5734)穿过插入洞口(5754),直抵常关闭气门(5752);在插入洞口(5754)上部设有常关闭气门(5752),两者连接,自然状态下常关闭气门(5752)封闭,阻止气体从常关闭气门(5752)下部进入上部的出气装置(5753),当上下移动柱(5734)顶推常关闭气门(5752)时,常关闭气门(5752)开启,实现上下贯通。
6.根据权利要求5所述的一种包含污水处理的深井钻机,其特征在于,所述胶封环(5732)包括:左右驱动器(57321),弹性胶圈(57322),竖直面转动装置(57323),锁头(57324),锁头卡槽(57325);
弹性胶圈(57322)橡胶材质、环形结构,在其环形结构内侧等距设有多个锁紧机构,锁紧机构包括左右驱动器(57321)、竖直面转动装置(57323)、锁头(57324),其中左右驱动器(57321)带动竖直面转动装置(57323)、锁头(57324)左右移动;在左右驱动器(57321)的右侧设有竖直面转动装置(57323),竖直面转动装置(57323)带动锁头(57324)竖直面转动,锁头(57324)长圆柱体,锁头(57324)直径小于锁头卡槽(57325)的槽口宽度;左右驱动器(57321)带动锁头(57324)右移,将锁头(57324)插入并穿过锁头卡槽(57325)的槽口,竖直面转动装置(57323)驱动锁头(57324)竖直面旋转90度,使得锁头卡槽(57325)的槽口将锁头(57324)锁紧;锁头卡槽(57325)圆弧状,锁头卡槽(57325)的弧顶开有槽口,槽口两侧槽框间距大于锁头(57324)直径,锁头卡槽(57325)固定在关气装置(575)内壁上。
7.根据权利要求6所述的一种包含污水处理的深井钻机,其特征在于,该喷气机工作效率模型建立方法如下:
(1)根据喷气机不同工况下喷射流量的影响因素,得到各个参数在不同喷射量的布施尔参数:
喷气机气体流量参数为y;气体泄露率参数为q;气体通过压力参数为d;喷气机流量口径比参数为t;
其中:kn测试点位;g(d)压力变化函数;
该步骤中,通过各测试点k1、k2、……、kn,建立气体通过各点位的压力变化函数方程g(d);
(3)根据上述方法所得的参数以及建立的函数,在各种参数因素共同作用时,该喷气机工作效率模型为:
式中:
GZXL-效率模型;y-喷气机气体流量(M3/hr);q-气体泄露率(%);d-气体通过压力(MPa);t-喷气机流量口径比(mL/mm)。
8.一种包含污水处理的深井钻机,其特征在于,该深井钻机工作方法包括以下几个步骤:
第1步:在一种包含污水处理的深井钻机工作中,电机驱动钻杆(8)旋转,并逐渐深入地下深处;当到达指定深度,遇到含氯代烃深井水时,气体加压泵(7)开启工作,产生高压气体输送给空气净化筒(2),空气净化筒(2)将气体进行过滤去除细小颗粒,输送给高压储气罐(1)存储备用,高压储气罐(1)容量2~10M3,储气压力0.1~5MPa;位于高压储气罐(1)上面的电磁阀接收中央控制器(4)的指令,开启电磁阀,高压储气罐(1)通过电磁阀与冷凝水收集装置(6)连通,高压气体通过冷凝水收集装置(6)除水后,从高压喷气机(5)受控喷射出微小气泡,用于处理深入地下的含氯代烃深井水;当设备进行维护清洗时,将管路压力降至零表压,清洗罐(3)从顶部流入清水,清洗各设备,最终从管路最底部的排水阀排出废水;
第2步:在高压喷气机(5)工作中,由于从进气环形口(52)进入的是高压气体,对橡胶圆盘(53)向下的压力远远大于弹簧对橡胶圆盘(53)的顶托力,使得进气环形口(52)与排气通道(58)长期处于贯通状态;为了使进气环形口(52)与平衡气室(54)等压,设计了侧通道(57),由于侧通道(57)上下贯通,使得进气环形口(52)与平衡气室(54)两者压力相等,失去了高压气体对橡胶圆盘(53)下压作用;自然情况下,弹簧向上顶托橡胶圆盘(53),橡胶圆盘(53)与排气通道(58)底口紧密贴合,使得进气环形口(52)与排气通道(58)相互不能贯通;当需要喷射气体时,电驱动阀门(56)受控通入电流,电驱动阀门(56)带动橡胶圆盘(53)下移,使得进气环形口(52)与排气通道(58)形成通路,高压气体通过喷气口(51)受控喷射出微小气泡,用于处理含氯代烃深井水;当需要喷射脉冲气体时,电驱动阀门(56)受控在通电与断电之间切换,电驱动阀门(56)与弹簧共同作用,带动橡胶圆盘(53)上下移动,实现脉冲形式的气体喷射;
第3步:在侧通道(57)工作中,自然状态下,高压气体通过进气端口(571)、关气装置(575)、互通装置(573),再通过另一个关气装置(575),最终从下部的出气端口(574)排出,实现进气环形口(52)与平衡气室(54)的压力平衡;当电驱动阀门(56)出现故障,或需要橡胶圆盘(53)长时间下移开启,实现进气环形口(52)与排气通道(58)长久形成通路时,气压式顶推机(572)通过电磁阀的控制,使得气压式顶推机(572)与高压泵连通,气压式顶推机(572)推动互通装置(573)左移,在互通装置(573)左移与关气装置(575)脱离的同时,关气装置(575)自动锁定闭气,使得进气端口(571)与出气端口(574)不连通,平衡气室(54)可控放气,这时高压气体压迫橡胶圆盘(53)下移,实现长久喷射气体;
第4步:在互通装置(573)工作中,当互通装置(573)右移,并与关气装置(575)在同一竖直轴上时,互通装置(573)端部伸展,带动外部滑轨(5735)深入关气装置(575)内部,实现互通装置(573)与关气装置(575)在同一竖直轴上稳定对接;胶封环(5732)卡在关气装置(575)内部凹槽中,实现互通装置(573)与关气装置(575)两者锁紧、密封;上推装置(5736)推动上下移动套管(5731)沿上下移动柱(5734)向上滑动,带动锥形对接杆(5733)深入关气装置(575)内部,实现互通装置(573)与关气装置(575)两者相互固定;上推装置(5736)推动上下移动柱(5734)向上伸展,插入关气装置(575)内部,将其内部气阀顶开,实现互通装置(573)与关气装置(575)两者气体贯通;
第5步:在关气装置(575)工作中,当互通装置(573)右移,并与关气装置(575)在同一竖直轴上时;互通装置(573)上部伸展,带动外部滑轨(5735)深入关气装置(575)内部,与管内滑道(5755)嵌合,实现互通装置(573)与关气装置(575)稳定在同一竖直轴上;上下移动柱(5734)伸展,穿过插入洞口(5754),顶推常关闭气门(5752),解除常关闭气门(5752)的闭锁状态,实现闭气门(5752)的上下贯通;
第6步:在胶封环(5732)工作中,左右驱动器(57321)带动锁头(57324)右移,并将锁头(57324)插入锁头卡槽(57325)的槽口内部,竖直面转动装置(57323)驱动锁头(57324)竖直面旋转90度,使得锁头卡槽(57325)的槽口将锁头(57324)锁紧,实现胶封环(5732)与关气装置(575)紧密贴合。
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