CN204571851U - 一种脉冲射流喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种脉冲射流喷嘴，涉及液体射流应用设备领域，能够增加钻井工具持续能量，减小设备消耗，进而大大提高钻井效率。技术方案要点为：本实用新型脉冲射流喷嘴包括液体入口端、液体通道与液体出口端，液体通道中间位置设有自激振荡腔；自激振荡腔与液体通道共轴，自激振荡腔用于将从液体入口端流入的连续射流转变为从液体出口端流出的脉冲射流。本实用新型主要用于钻井设备中。
Description
技术领域
本实用新型涉及液体射流应用设备领域，尤其涉及一种脉冲射流喷嘴。
背景技术
近年来，为了适应钻井工艺的需求，新型钻井工具成为了当下研究的重要课题，喷射式钻井以水力作用产生的高速射流来破碎岩石的方法已经成为人们的首选。一般地，喷射式钻井工具由钻头、喷嘴以及钻铤组成，其中将水力转化为高速射流的组件为喷嘴，因此喷嘴是喷射式钻井工具的关键部件。
现有技术一般通过改变喷嘴进水口曲面部分来实现高速射流，即喷嘴进水口由多段横截面积依次减小的流道组成，且进水口最小段横截面积与出水口各段横截面积相等，以此产生水流能量的聚集、释放，实现高速射流的喷出，这种喷嘴通常称为连续射流喷嘴。然而，连续射流喷嘴在实际应用中不但持续能量小而且设备消耗大，从而钻井效率低。
实用新型内容
本实用新型提供一种脉冲射流喷嘴，能够增加钻井工具持续能量，减小设备消耗，进而大大提高钻井效率。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供一种脉冲射流喷嘴，包括：液体入口端、液体通道与液体出口端，液体通道中间位置设有自激振荡腔；所述自激振荡腔与所述液体通道共轴，所述自激振荡腔用于将从所述液体入口端流入的连续射流转变为从所述液体出口端流出的脉冲射流。
本实用新型提供的一种脉冲射流喷嘴其特点还在于，
所述自激振荡腔与所述液体通道连通，即所述自激振荡腔腔壁与所述液体通道通道壁相连。
靠近所述液体入口端的所述腔壁为上碰撞面，靠近所述液体出口端的所述腔壁为下碰撞面，所述上碰撞面与所述下碰撞面平行。
所述液体通道为圆柱体，所述液体入口端与所述液体出口端分别为所述液体通道的两端，所述液体入口端由多段直径依次减小的所述液体通道组成，且所述液体入口端的最短段所述液体通道直径与所述液体出口端的各段所述液体通道直径数值相等。
本实用新型提供的一种脉冲射流喷嘴有益效果是：
（1）本实用新型喷嘴依靠自身所具有的自激振荡腔，将进入的连续射流变为脉冲射流，增加了钻井工具持续能量，减小设备消耗，进而大大提高钻井效率；
（2）通过调节喷嘴各几何参数数值，本实用新型喷嘴可与多种钻头匹配安装且喷嘴可喷出不同强度的脉冲射流，因此可以满足各种市场实际需求；
（3）在不需要任何辅助装置的条件下，本实用新型喷嘴可直接安装在钻头的水眼内，结构简单便携，容易操作。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下将对本实用新型实施方式描述中的附图进行简单的介绍。
图1为本实用新型实施方式中一种脉冲射流喷嘴结构示意图；
图2本实用新型实施方式中一种脉冲射流喷嘴参数示意图；
图3本实用新型实施方式中一种脉冲射流喷嘴工作原理流程图。
图中，1.液体入口端， 2. 液体通道， 3. 液体出口端， 4. 自激振荡腔， 5. 腔壁， 6. 通道壁，7. 上碰撞面，8. 下碰撞面。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
本实用新型提供一种脉冲射流喷嘴，如图1所示，包括：液体入口端1、液体通道2与液体出口端3，自激振荡腔4。
其中，在当今钻井工具实际应用中，一般是利用液态水进行喷射钻井，即本实用新型液体入口端1流入液体一般为液态水，但随着钻井工艺的发展，并不仅限此。
液体通道2中间位置设有自激振荡腔4，自激振荡腔4与液体通道2共轴，自激振荡腔4用于将从液体入口端1流入的连续射流转变为从液体出口端3流出的脉冲射流。
一般地，自激振荡腔4设置在液体通道2中间位置且两者的轴线重合，以此可更好地产生自激振荡脉冲射流。
自激振荡腔4与液体通道2连通，即自激振荡腔4腔壁5与液体通道2通道壁6相连。
靠近液体入口端1的腔壁5为上碰撞面7，靠近液体出口端3的腔壁为下碰撞面8，上碰撞面7与下碰撞面8平行。
液体通道2为圆柱体，液体入口端1与液体出口端3分别为液体通道2的两端，液体入口端1由多段直径依次减小的液体通道2组成，且液体入口端1的最短段液体通道2的直径与液体出口端3的各段液体通道2直径数值相等。
其中，液体入口端1采用上述多段直径依次减小的方法，可以产生水流能量的聚集、释放，形成高速连续射流。
根据实际需要，液体入口端1最大段直径数值、液体出口端3直径数值、自激振荡腔4腔体直径数值、上碰撞面7与液体通道2的夹角角度数值以及下碰撞面8与液体通道2的夹角角度数值均可在一定数值范围内进行调节。
其中，喷射式钻井工具由钻头、喷嘴以及钻铤组成，为了更加广泛的适用于不同型号的钻头，本实用新型喷嘴可根据待匹配安装钻头的实际型号进行一定范围调节
如图2所示，此处实施方式中仅以液体入口端1最大段直径数值A，液体出口端3直径数值B，自激振荡腔4腔体直径数值C，上碰撞面7与液体通道2的夹角角度数值X以及下碰撞面8与液体通道2的夹角角度数值Y为例进行说明。
依据上述描述，下面仅以其中一种可能的实现方式进一步说明本实用新型，即本实用新型将连续射流转变为脉冲射流的工作原理。
本实用新型工作原理如图3所示：
101、液态水经液体入口端1沿液体通道2向下流动，即形成沿流向高速射流；
102、液态水经液体入口端1流入自激振荡腔4，形成相对静止水流；
103、高速射流与相对静止水流发生紊流，引起强烈的动量交换，形成沿流向不稳定的剪切流；
104、剪切流沿流向与下碰撞面8碰撞，产生水流压力扰动波；
105、水流压力扰动波逆流向与上碰撞面7碰撞，产生水流反射压力波；
106、当水流反射压力波与沿流向流动的水流压力波初相相等时，两者波形迭加，产生脉冲射流；
107、脉冲射流由液体出口端3流出。
通过以上实施方式，本实用新型通过依靠所具有的自激振荡腔，将进入的连续射流变为脉冲射流，增加了钻井工具持续能量，减小设备消耗，进而大大提高钻井效率；通过调节喷嘴各几何参数数值，本实用新型喷嘴可与多种钻头匹配安装且喷嘴可喷出不同强度的脉冲射流，因此可以满足各种市场实际需求；不需要任何辅助装置的条件下，本实用新型喷嘴可直接安装在钻头的水眼内，结构简单便携，容易操作。
以上所述，仅为本实用新型的部分实施方式，本实用新型的保护范围并不局限于此。
Claims (4)
1.一种脉冲射流喷嘴，包括：液体入口端（1）、液体通道（2）与液体出口端（3），其特征在于，液体通道（2）中间位置设有自激振荡腔（4）；所述自激振荡腔（4）与所述液体通道（2）共轴，所述自激振荡腔（4）用于将从所述液体入口端（1）流入的连续射流转变为从所述液体出口端（3）流出的脉冲射流。
2.根据权利要求1所述的脉冲射流喷嘴，其特征在于，包括：所述自激振荡腔（4）与所述液体通道（2）连通，即所述自激振荡腔（4）腔壁（5）与所述液体通道（2）通道壁（6）相连。
3.根据权利要求2所述的脉冲射流喷嘴，其特征在于，所述腔壁（5），包括：靠近所述液体入口端（1）的所述腔壁（5）为上碰撞面（7），靠近所述液体出口端（3）的所述腔壁（5）为下碰撞面（8），所述上碰撞面（7）与所述下碰撞面（8）平行。
4.根据权利要求1所述的脉冲射流喷嘴，其特征在于，包括：所述液体通道（2）为圆柱体，所述液体入口端（1）与所述液体出口端（3）分别为所述液体通道（2）的两端，所述液体入口端（1）由多段直径依次减小的所述液体通道（2）组成，且所述液体入口端（1）的最短段所述液体通道（2）的直径与所述液体出口端（3）的各段所述液体通道（2）直径数值相等。
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