CN115090436A - 一种实验用高压可变向喷头及喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实验用高压可变向喷头及喷射方法，包括喷头本体，其喷射出口处套设喷帽，喷头本体的尾端安装棘轮驱动杆；所述喷头本体包括第一棘轮、第二棘轮、第一内部套管、第二内部套管以及外部套管，第一内部套管的一端外管壁与第二内部套管的一端内管壁连接，且第二内部套管相对第一内部套管在轴向方向可移动；外部套管套设在第一内部套管与第二内部套管的外部，第一内部套管的另一端固定在外部套管内管壁上；第一棘轮与第二棘轮匹配旋转，带动第二套管相对外部套管发生相对移动，在无需拆装与撤出喷头的前提下即可实现高速水流顺水平井井筒喷射以及垂直于水平井井筒筒壁方向喷射的自由切换。

Description

一种实验用高压可变向喷头及喷射方法

技术领域

本发明涉及一种实验用高压可变向喷头及喷射方法，属于煤层气开采领域。

背景技术

相似模拟是一种重要的科学研究手段，是在实验室内按相似原理制作与原型相似的模型，借助测试仪表观测模型内力学参数及其分布规律，利用在模型上研究的结果，借以推断原型中可能发生的力学现象以及岩体压力分布的规律，从而解决水利、采矿、地质、铁道以及岩土工程中的实际问题。具有直观、简便、经济、快速以及实验周期短等优点。

相似模拟同样是煤层气开发的重要研究手段，特别是构造煤煤层气地面井开采、卸压煤层气地面井开采等复杂地质条件下煤层气地面井开采，现场条件下难以有效获得煤层气开发过程中地应力、压力、岩体（煤体）结构、渗透率、流体场等在空间与时间上的分布规律和变化情况，需要通过相似模拟可实现实验室内上述关键参数及其变化规律的研究，进而指导煤层气开发。

构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采技术是以“水平井洞穴卸压解吸采气”理论为基础，受直井洞穴完井工程原理和煤矿区被保护层构造煤煤层气采动卸压增透开发理论技术启发而形成的新的造煤煤层气地面井开发技术，有望打破我国构造煤煤层气地面井高效开发技术瓶颈，实现我国煤层气勘探开发重大技术创新，也是地面钻井煤气共采技术的新探索。

其中，水平井造洞穴及脉动式激励卸压是构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采技术的核心。如何在实验室内实现水平井造洞穴及脉动式激励卸压相似模拟，特别是实现注入的高压射流方向可变化，是构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采相似模拟实验中需要解决的关键难题之一。因此，需要设计一种实验用高压可变向喷头，用于相似模拟实验中实现高压射流方向的变化。

发明内容

本发明提供一种实验用高压可变向喷头及喷射方法，实现高速水流顺水平井井筒喷射以及垂直于水平井井筒筒壁方向喷射的自由切换。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种实验用高压可变向喷头，包括喷头本体，其喷射出口处套设喷帽，喷头本体的尾端安装棘轮驱动杆；

所述喷头本体包括第一棘轮、第二棘轮、第一内部套管、第二内部套管以及外部套管，第一内部套管的一端外管壁与第二内部套管的一端内管壁连接，且第二内部套管相对第一内部套管在轴向方向可移动；外部套管套设在第一内部套管与第二内部套管的外部，第一内部套管的另一端固定在外部套管内管壁上；

第二棘轮的尾端与第二内部套管的一端为一体连接，所述第二棘轮的顶端为圆周端面，沿着其圆周端面对称开设深部棘轮槽，在相邻的深部棘轮槽之间形成的凸起部分开设浅部棘轮槽，深部棘轮槽的深度大于浅部棘轮槽的深度；

第一棘轮的尾端安装棘轮驱动杆，第一棘轮的顶端圆周壁上对称设置两个棘轮凸起，且第一棘轮的顶端与第二棘轮的顶端相对布设，第一内部套管的一端顺次穿设第一棘轮、第二棘轮，棘轮驱动杆带动第一棘轮旋转，第一棘轮的棘轮凸起沿着深部棘轮槽、浅部棘轮槽顺次发生滑移；

第二内部套管靠近喷帽的圆周壁上开设若干内部套管喷孔，在外部套管靠近喷帽的圆周壁上同样开设若干外部套管喷孔，在外部套筒喷孔内侧均设置密封胶圈，外部套管套设在第二内部套管的外部，当第一棘轮的棘轮凸起位于深部棘轮槽内时，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔同心设置，当第一棘轮的棘轮凸起位于浅部棘轮槽内时，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔发生分离；

作为本发明的进一步优选，外部套管套设在第二内部套管外部时，第二内部套管的一端外管壁与外部套管内管壁重合处形成圆周空间，在圆周空间内设置弹簧，即弹簧套设在第二内套管管壁上；

作为本发明的进一步优选，在圆周空间内靠近喷帽的外部套管壁上安装弹簧限位器；

作为本发明的进一步优选，

第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的深部棘轮槽滑移至相邻的浅部棘轮槽，或者第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的浅部棘轮槽滑移至相邻的深部棘轮槽为一个工况周期；

所述的棘轮驱动杆旋转45°，第一棘轮相对第二棘轮完成一个工况周期；

作为本发明的进一步优选，在第一棘轮的尾端设置至少两个棘轮驱动杆，棘轮驱动杆的一端连接在第一棘轮上，棘轮驱动杆的另一端通过棘轮驱动盘与步进电机的电机轴连接；

作为本发明的进一步优选，在第一棘轮的尾端设置2-4个棘轮驱动杆，当棘轮驱动杆设置2个时，在第一棘轮的尾部呈180度分布，当棘轮驱动杆设置4个时，在第一棘轮的尾部呈90度分布；

作为本发明的进一步优选，第二内部套管靠近喷帽的圆周壁上开设三个内部套管喷孔，在外部套管靠近喷帽的圆周壁上同样开设三个外部套管喷孔；

作为本发明的进一步优选，还包括喷帽锁止杆，其同时贴合棘轮驱动杆以及外部套管的外圆周壁，喷帽锁止杆的一端抵住喷帽；

当第一棘轮的棘轮凸起位于浅部棘轮槽内时，喷帽锁止杆向喷帽方向移动,喷帽锁止杆的一端与喷帽分离，第二内部套管推动喷帽，喷射出口打开；

当第一棘轮的棘轮凸起位于深部棘轮槽内时，第二内部套管回缩，喷帽受重力作用复位，同时喷帽锁止杆回缩，喷帽锁止杆的一端重新抵住喷帽，喷帽覆设喷射出口；

作为本发明的进一步优选，喷帽与喷帽锁止杆相抵的位置设置L型锁止部件，喷帽锁止杆与喷帽相抵的位置开设预留孔，当喷帽锁止杆的一端重新抵住喷帽时，L型锁止部件嵌入预留孔内，喷帽锁止杆与喷帽紧固；

一种基于所述的实验用高压可变向喷头的喷射方法，设定喷头本体的初始状态为外部套管喷孔与第二内部套管喷孔同心设置，此时喷头本体处于径向射流模式；

喷头本体由径向射流模式变为轴向射流模式的具体步骤包括：

步骤S11：推动喷帽锁止杆向喷帽方向移动，此时L型锁止部件与预留孔分离；

步骤S12：启动步进电机，第一棘轮在棘轮驱动杆的驱动下旋转45°，第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的深部棘轮槽移动至浅部棘轮槽，此时第二棘轮带动第二内部套管向喷帽方向移动17mm，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔发生分离，且第二内部套管移动至密封胶圈区域内，径向喷孔关闭，喷帽随着第二内部套管的推移将喷射出口打开，喷头本体进入轴向射流模式；

喷头本体由轴向射流模式切换径向射流模式的具体步骤包括：

步骤S21：继续启动步进电机，第一棘轮在棘轮驱动杆的转动下继续旋转45°，第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的浅部棘轮槽移动至深部棘轮槽，第二棘轮在第二内部套管上弹簧的作用下回弹，并在接触到第一棘轮的棘轮凸起后停止，第二内部套管回缩至径向射流状态，此时喷帽受重力作用复位，重新覆盖喷射出口；

步骤S22：L型锁止部件重新嵌入预留孔内，喷帽将喷射出口闭合，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔同心设置，喷头本体进入径向射流模式。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的实验用高压可变向喷头可以实现高速水流顺水平井井筒喷射以及垂直于水平井井筒筒壁方向上的喷射；

2、本发明提供的实验用高压可变向喷头无需拆装与撤出即可实现喷射方向的改变；

3、本发明提供的实验用高压可变向喷头可以实现水平井洞穴内喷射方向的自由切换。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的优选实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的优选实施例中外部套管的剖视图；

图3是本发明提供的优选实施例中喷帽的剖视图；

图4是本发明提供的优选实施例中第一棘轮的剖视图；

图5是本发明提供的优选实施例中第二棘轮与第二内部套管的结构剖视图；

图6是本发明提供的优选实施例中第一内部套管的结构剖视图；

图7是本发明提供的优选实施例中密封胶圈的结构示意图；

图8是本发明提供的优选实施例中弹簧的结构示意图；

图9是本发明提供的优选实施例处于径向射流模式时的结构示意图；

图10是本发明提供的优选实施例处于轴向射流模式时的结构示意图；

图11是本发明提供的优选实施例结合步进电机后的结构示意图；

图12是本发明提供的优选实施例中喷帽锁止杆上预留孔的结构示意图。

图中：1为第一棘轮，2为第一内部套管，3为第二棘轮，4为第二内部套管，5为深部棘轮槽，6为浅部棘轮槽，7为弹簧，8为弹簧限位器，9为密封胶圈，10为喷帽，11为棘轮驱动杆，12为喷帽锁止杆，13棘轮驱动盘，14为步进电机，15为L型锁止部件，16为内部套管喷孔，17为外部套管喷孔，18为外部套管，19为预留孔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如背景技术中阐述的，在相似模拟实验中，实现高压射流方向的变化是需要解决的关键难题，因此本申请设计了一种实验用的高压可变向喷头，其在不更换喷头的前提下，即可实现高速水流在水平井井筒内顺着井筒以及垂直于井筒筒壁方向的喷射。

如图1所示，是本申请提供的优选结构示意图，从图中可以看出主要包括以下几个部件：第一棘轮1、第二棘轮3、第一内部套管2、第二内部套管4（图6所示）以及外部套管18，通过第一棘轮与第二棘轮的配合，实现第二内部套筒与外部套管之间的相对位置变换，以作为变向喷头的实质性部分。

接下来就对各个部分做一个详细的阐述，本申请包含的喷头本体，其喷射出口处套设喷帽10（图3所示），喷头本体的尾端安装棘轮驱动杆11；第一内部套管的一端外管壁与第二内部套管的一端内管壁连接，且第二内部套管相对第一内部套管在轴向方向可移动；外部套管套设在第一内部套管与第二内部套管的外部，第一内部套管的另一端固定在外部套管内管壁上；第二棘轮的尾端与第二内部套管的一端为一体连接，这里需要强调的是，一体成型的第二棘轮与第二内部套管在图1视角中仅能在第一内部套管内进行左右向的移动，在实际运用时，有时候为了保证前述的左右向移动方式，可以在第二棘轮的圆周壁上对称设置凸起，由于第二棘轮需要深入第一内部套筒内与第一棘轮发生相对移动，那么在第一内部套筒的内圆周壁上对称开设凹槽，那么每个凹槽匹配一个凸起，构成旋转限位器，以满足上述需求。

图5所示，所述第二棘轮的顶端为圆周端面，沿着其圆周端面对称开设深部棘轮槽5，在相邻的深部棘轮槽之间形成的凸起部分开设浅部棘轮槽6，深部棘轮槽的深度大于浅部棘轮槽的深度；

第一棘轮的尾端安装棘轮驱动杆，图4所示，第一棘轮的顶端圆周壁上对称设置两个棘轮凸起，且如图1所示，第一棘轮的顶端与第二棘轮的顶端相对布设，第一内部套管的一端顺次穿设第一棘轮、第二棘轮，棘轮驱动杆推动第一棘轮旋转，第一棘轮的棘轮凸起沿着深部棘轮槽、浅部棘轮槽顺次发生滑移；

图5所示，第二内部套管靠近喷帽的圆周壁上开设若干内部套管喷孔16，图2所示，在外部套管靠近喷帽的圆周壁上同样开设若干外部套管喷孔17，在外部套筒喷孔内侧均设置密封胶圈9，外部套管套设在第二内部套管的外部，当第一棘轮的棘轮凸起位于深部棘轮槽内时，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔同心设置，当第一棘轮的棘轮凸起位于浅部棘轮槽内时，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔发生分离；这里密封胶圈的设置，是当外部套管喷孔与第二内部套管喷孔发生分离时，第二内部套管喷孔处于密封胶圈的位置，这样喷头本体内腔呈密闭结构，其内的水流可以直接由喷射出口处喷出。

在图1中可以看出，外部套管套设在第二内部套管外部时，第二内部套管的一端外管壁与外部套管内管壁重合处形成圆周空间，在圆周空间内设置如图8所示的弹簧7，即弹簧套设在第二内套管管壁上，弹簧的设置是为后续第一内部套管、第二内部套管与外部套管发生相对移动时通过弹簧的恢复实现复位。

弹簧的拉伸与回复需要限制，因此图2所示，在圆周空间内靠近喷帽的外部套管壁上安装弹簧限位器8。

在实际操作时，需要对第一棘轮与第二棘轮匹配转动时进行限制，首先定义第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的深部棘轮槽滑移至相邻的浅部棘轮槽，或者第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的浅部棘轮槽滑移至相邻的深部棘轮槽为一个工况周期；所述的棘轮驱动杆旋转45°，第一棘轮相对第二棘轮完成一个工况周期。

棘轮驱动杆需要驱动装置，在第一棘轮的尾端设置至少两个棘轮驱动杆，棘轮驱动杆的一端连接在第一棘轮上，棘轮驱动杆的另一端通过棘轮驱动盘13与步进电机14的电机轴连接，启动步进电机即可驱动棘轮驱动杆旋转。一般的，在第一棘轮的尾端设置2-4个棘轮驱动杆，图11所示，棘轮驱动杆设置2个，在第一棘轮的尾部呈180度分布；当棘轮驱动杆设置4个时，在第一棘轮的尾部呈90度分布。

在本申请的优选实施例中，第二内部套管靠近喷帽的圆周壁上开设三个内部套管喷孔，在外部套管靠近喷帽的圆周壁上同样开设三个外部套管喷孔。

第二内部套管相对外部套管可以发生移动，那么在喷头本体进行喷射时，某些模式下需要固定第一棘轮以及第二棘轮的相对位置，因此本申请中还包括喷帽锁止杆12，其同时贴合棘轮驱动杆以及外部套管的外圆周壁，喷帽锁止杆的一端抵住喷帽，喷帽锁止杆的另一端与步进电机固定；喷帽的开启与闭合根据不同的模式做相应的调整，当第一棘轮的棘轮凸起位于浅部棘轮槽内时，喷帽锁止杆向喷帽方向移动,喷帽锁止杆的一端与喷帽分离，第二内部套管推动喷帽，喷射出口打开；当第一棘轮的棘轮凸起位于深部棘轮槽内时，第二内部套管回缩，喷帽受重力作用复位，同时喷帽锁止杆回缩，喷帽锁止杆的一端重新抵住喷帽，喷帽覆设喷射出口。

为了更好的实现喷帽与喷帽锁止杆在固定时的锁紧，喷帽与喷帽锁止杆相抵的位置设置L型锁止部件15，图12所示，喷帽锁止杆与喷帽相抵的位置开设预留孔19，当L型锁止部件嵌入预留孔内时，喷帽锁止杆与喷帽紧固，即可以保证喷帽可以抵住压力紧紧覆设在喷射出口上。

接着本申请提供了一种基于所述的实验用高压可变向喷头的喷射方法，首先将喷头本体安装完毕，将棘轮驱动杆（长度根据设备长度定制，长度大于喷管最长可伸缩长度）与喷帽锁止杆固定在步进电机以及外部套管上，第二内部套管移动至预设位置，这里设定喷头本体的初始状态为外部套管喷孔与第二内部套管喷孔同心设置，此时喷头本体处于径向射流模式；

一、喷头本体由径向射流模式变为轴向射流模式的具体步骤包括：

步骤S11：推动喷帽锁止杆向喷帽方向移动，此时L型锁止部件与预留孔分离；

步骤S12：启动步进电机，第一棘轮在棘轮驱动杆的驱动下旋转45°，第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的深部棘轮槽移动至浅部棘轮槽，此时第二棘轮带动第二内部套管向喷帽方向移动17mm，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔发生分离，且第二内部套管移动至密封胶圈区域内，径向喷孔关闭，喷帽随着第二内部套管的推移将喷射出口打开，喷头本体进入轴向射流模式，这里如图9所示；

二、喷头本体由轴向射流模式切换径向射流模式的具体步骤包括：

步骤S21：继续启动步进电机，第一棘轮在棘轮驱动杆的转动下继续旋转45°，第一棘轮的棘轮凸起由第二棘轮的浅部棘轮槽移动至深部棘轮槽，第二棘轮在第二内部套管上弹簧的作用下回弹，并在接触到第一棘轮的棘轮凸起后停止，第二内部套管回缩至径向射流状态，此时喷帽受重力作用复位，重新覆盖喷射出口；

步骤S22：L型锁止部件重新嵌入预留孔内，喷帽将喷射出口闭合，外部套管喷孔与第二内部套管喷孔同心设置，喷头本体进入径向射流模式，这里如图10所示。

上述喷射过程可以重复进行，在现场提供就地控制（手动），在喷头本体进入井口后，通过设置各类按钮，可随时启停步进电机控制变向，进行喷射。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种实验用高压可变向喷头，其特征在于：包括喷头本体，其喷射出口处套设喷帽（10），喷头本体的尾端安装棘轮驱动杆（11）；

所述喷头本体包括第一棘轮（1）、第二棘轮（3）、第一内部套管（2）、第二内部套管（4）以及外部套管（18），第一内部套管（2）的一端外管壁与第二内部套管（4）的一端内管壁连接，且第二内部套管（4）相对第一内部套管（2）在轴向方向可移动；外部套管（18）套设在第一内部套管（2）与第二内部套管（4）的外部，第一内部套管（2）的另一端固定在外部套管（18）内管壁上；

第二棘轮（3）的尾端与第二内部套管（4）的一端为一体连接，所述第二棘轮（3）的顶端为圆周端面，沿着其圆周端面对称开设深部棘轮槽（5），在相邻的深部棘轮槽（5）之间形成的凸起部分开设浅部棘轮槽（6），深部棘轮槽（5）的深度大于浅部棘轮槽（6）的深度；

第一棘轮（1）的尾端安装棘轮驱动杆（11），第一棘轮（1）的顶端圆周壁上对称设置两个棘轮凸起，且第一棘轮（1）的顶端与第二棘轮（3）的顶端相对布设，第一内部套管（2）的一端顺次穿设第一棘轮（1）、第二棘轮（3），棘轮驱动杆（11）带动第一棘轮（1）旋转，第一棘轮（1）的棘轮凸起沿着深部棘轮槽（5）、浅部棘轮槽（6）顺次发生滑移；

第二内部套管（4）靠近喷帽（10）的圆周壁上开设若干内部套管喷孔（16），在外部套管（18）靠近喷帽（10）的圆周壁上同样开设若干外部套管喷孔（17），在外部套筒喷孔内侧均设置密封胶圈（9），外部套管（18）套设在第二内部套管（4）的外部，当第一棘轮（1）的棘轮凸起位于深部棘轮槽（5）内时，外部套管喷孔（17）与第二内部套管（4）喷孔同心设置，当第一棘轮（1）的棘轮凸起位于浅部棘轮槽（6）内时，外部套管喷孔（17）与第二内部套管（4）喷孔发生分离。

2.根据权利要求1所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：外部套管（18）套设在第二内部套管（4）外部时，第二内部套管（4）的一端外管壁与外部套管（18）内管壁重合处形成圆周空间，在圆周空间内设置弹簧（7），即弹簧（7）套设在第二内套管管壁上。

3.根据权利要求2所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：在圆周空间内靠近喷帽（10）的外部套管（18）壁上安装弹簧限位器（8）。

4.根据权利要求3所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：

第一棘轮（1）的棘轮凸起由第二棘轮（3）的深部棘轮槽（5）滑移至相邻的浅部棘轮槽（6），或者第一棘轮（1）的棘轮凸起由第二棘轮（3）的浅部棘轮槽（6）滑移至相邻的深部棘轮槽（5）为一个工况周期；

所述的棘轮驱动杆（11）旋转45°，第一棘轮（1）相对第二棘轮（3）完成一个工况周期。

5.根据权利要求4所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：在第一棘轮（1）的尾端设置至少两个棘轮驱动杆（11），棘轮驱动杆（11）的一端连接在第一棘轮（1）上，棘轮驱动杆的另一端通过棘轮驱动盘（13）与步进电机（14）的电机轴连接。

6.根据权利要求5所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：在第一棘轮（1）的尾端设置2-4个棘轮驱动杆（11），当棘轮驱动杆（11）设置2个时，在第一棘轮（1）的尾部呈180度分布，当棘轮驱动杆（11）设置4个时，在第一棘轮（1）的尾部呈90度分布。

7.根据权利要求6所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：第二内部套管（4）靠近喷帽（10）的圆周壁上开设三个内部套管喷孔（16），在外部套管（18）靠近喷帽（10）的圆周壁上同样开设三个外部套管喷孔（17）。

8.根据权利要求7所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：还包括喷帽锁止杆（12），其同时贴合棘轮驱动杆（11）以及外部套管（18）的外圆周壁，喷帽锁止杆（12）的一端抵住喷帽（10）；

当第一棘轮（1）的棘轮凸起位于浅部棘轮槽（6）内时，喷帽锁止杆（12）向喷帽（10）方向移动,喷帽锁止杆（12）的一端与喷帽（10）分离，第二内部套管（4）推动喷帽（10），喷射出口打开；

当第一棘轮（1）的棘轮凸起位于深部棘轮槽（5）内时，第二内部套管（4）回缩，喷帽（10）受重力作用复位，同时喷帽锁止杆（12）回缩，喷帽锁止杆（12）的一端重新抵住喷帽（10），喷帽（10）覆设喷射出口。

9.根据权利要求8所述的实验用高压可变向喷头，其特征在于：喷帽（10）与喷帽锁止杆（12）相抵的位置设置L型锁止部件（15），喷帽锁止杆（12）与喷帽（10）相抵的位置开设预留孔（19），当喷帽锁止杆（12）的一端重新抵住喷帽（10）时，L型锁止部件（15）嵌入预留孔（19）内，喷帽锁止杆（12）与喷帽（10）紧固。

10.一种基于权利要求9所述的实验用高压可变向喷头的喷射方法，其特征在于：设定喷头本体的初始状态为外部套管喷孔（17）与第二内部套管（4）喷孔同心设置，此时喷头本体处于径向射流模式；

喷头本体由径向射流模式变为轴向射流模式的具体步骤包括：

步骤S11：推动喷帽锁止杆（12）向喷帽（10）方向移动，此时L型锁止部件（15）与预留孔（19）分离；

步骤S12：启动步进电机（14），第一棘轮（1）在棘轮驱动杆（11）的驱动下旋转45°，第一棘轮（1）的棘轮凸起由第二棘轮（3）的深部棘轮槽（5）移动至浅部棘轮槽（6），此时第二棘轮（3）带动第二内部套管（4）向喷帽（10）方向移动17mm，外部套管喷孔（17）与第二内部套管（4）喷孔发生分离，且第二内部套管（4）移动至密封胶圈（9）区域内，径向喷孔关闭，喷帽（10）随着第二内部套管（4）的推移将喷射出口打开，喷头本体进入轴向射流模式；

喷头本体由轴向射流模式切换径向射流模式的具体步骤包括：

步骤S21：继续启动步进电机（14），第一棘轮（1）在棘轮驱动杆（11）的转动下继续旋转45°，第一棘轮（1）的棘轮凸起由第二棘轮（3）的浅部棘轮槽（6）移动至深部棘轮槽（5），第二棘轮（3）在第二内部套管（4）上弹簧（7）的作用下回弹，并在接触到第一棘轮（1）的棘轮凸起后停止，第二内部套管（4）回缩至径向射流状态，此时喷帽（10）受重力作用复位，重新覆盖喷射出口；

步骤S22：L型锁止部件（15）重新嵌入预留孔（19）内，喷帽（10）将喷射出口闭合，外部套管喷孔（17）与第二内部套管（4）喷孔同心设置，喷头本体进入径向射流模式。

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