[發(fā)明專利]高圍壓水射流試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810131227.8
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN108412427B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方珍龍;張夢(mèng)達(dá);康勇;江攀;吳強(qiáng);熊庭;危衛(wèi);李登
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B7/18
• 分類號(hào): E21B7/18;E21B47/013;E21B47/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 孫方旭

本發(fā)明公開了一種高圍壓水射流試驗(yàn)裝置，包括筒體、后蓋、機(jī)架、設(shè)在機(jī)架前端兩側(cè)的導(dǎo)軌、通過滾輪設(shè)在導(dǎo)軌上方能沿導(dǎo)軌移動(dòng)的前蓋、工件替換機(jī)構(gòu)、能夠帶動(dòng)工件替換機(jī)構(gòu)中的工件夾持裝置前后移動(dòng)的靶距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、沖擊壓力測(cè)試裝置；工件替換機(jī)構(gòu)包括工件夾持裝置、大錐齒輪、大錐齒輪軸、小錐齒輪、第一小錐齒輪軸、第二小錐齒輪軸、后蓋密封裝置、帶刻度旋轉(zhuǎn)手輪、轉(zhuǎn)軸抱緊裝置。本發(fā)明高圍壓水射流試驗(yàn)裝置，可以為水射流試驗(yàn)提供穩(wěn)定的高圍壓，進(jìn)行多次沖擊試驗(yàn)并測(cè)量瞬時(shí)沖擊壓力，旨在為水射流試驗(yàn)提供一種定性觀測(cè)和定量檢測(cè)的裝置，實(shí)現(xiàn)高圍壓下水射流流動(dòng)特性研究、沖蝕性能分析、動(dòng)態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)等，提高試驗(yàn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水射流技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高圍壓水射流試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

高壓水射流在近幾十年飛速發(fā)展，相對(duì)其他技術(shù)手段，其具有能量集中、無(wú)熱效應(yīng)、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械加工、石油、化工、冶金等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，水射流輔助鉆進(jìn)已成為化石能源開采領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段之一，鉆頭前端的高壓水流能對(duì)巖石進(jìn)行預(yù)破碎，提高鉆頭的鉆進(jìn)效率，同時(shí)，水流能對(duì)鉆頭進(jìn)行清洗、潤(rùn)滑、冷卻，避免產(chǎn)生火花，大大提高了鉆采過程的安全性能。

隨著化石能源開采逐漸轉(zhuǎn)向深部，開采深度達(dá)到數(shù)千米，高壓射流所面臨的環(huán)境壓力也逐漸升高，鉆頭深入的地下環(huán)境復(fù)雜，難以測(cè)得準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，需要一套室內(nèi)高圍壓水射流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為深部開采過程的水射流性能做出預(yù)測(cè)，得到高圍壓下水射流流場(chǎng)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖樣的沖蝕性能、動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高圍壓水射流試驗(yàn)裝置，可以為水射流試驗(yàn)提供穩(wěn)定的圍壓，進(jìn)行多次沖擊試驗(yàn)并測(cè)量瞬時(shí)沖擊壓力，旨在為水射流試驗(yàn)提供一種定性觀測(cè)和定量檢測(cè)的裝置，實(shí)現(xiàn)高圍壓下水射流流動(dòng)特性研究、沖蝕性能分析、動(dòng)態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)等，提高試驗(yàn)效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種高圍壓水射流試驗(yàn)裝置，包括筒體、后蓋、機(jī)架、設(shè)在機(jī)架前端兩側(cè)的導(dǎo)軌、通過滾輪設(shè)在導(dǎo)軌上方能沿導(dǎo)軌移動(dòng)的前蓋、工件替換機(jī)構(gòu)、能夠帶動(dòng)工件替換機(jī)構(gòu)中的工件夾持裝置前后移動(dòng)的靶距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、沖擊壓力測(cè)試裝置、泄水箱、以及柱塞泵和水閥；工件替換機(jī)構(gòu)包括工件夾持裝置、大錐齒輪、大錐齒輪軸、小錐齒輪、第一小錐齒輪軸、第二小錐齒輪軸、后蓋密封裝置、帶刻度旋轉(zhuǎn)手輪、轉(zhuǎn)軸抱緊裝置，大錐齒輪和小錐齒輪相互嚙合，第一小錐齒輪軸通過軸承座安裝在筒體上，第一小錐齒輪軸末端截面為方形，第二小錐齒輪軸前端設(shè)有一段與第一小錐齒輪軸配合的內(nèi)方形鍵槽，第二小錐齒輪軸末端與帶刻度旋轉(zhuǎn)手輪相連，轉(zhuǎn)軸抱緊裝置對(duì)工件夾持裝置進(jìn)行限位；前蓋上設(shè)有主噴嘴和若干輔噴嘴。柱塞泵分別通過管道與主噴嘴和輔噴嘴連接，管道上分別設(shè)置水閥。泄水箱與筒體下部之間設(shè)有一背壓閥。

按上述技術(shù)方案，工件夾持裝置包括固定架和夾蓋，固定架與大錐齒輪軸通過平鍵連接，夾蓋上安裝工件且可以繞大錐齒輪軸旋轉(zhuǎn)。

按上述技術(shù)方案，后蓋密封裝置包括O型密封圈，設(shè)置在第二小錐齒輪軸處，還包括4對(duì)填料密封環(huán)、壓蓋，第二小錐齒輪軸通過軸肩軸向定位，壓蓋將4對(duì)填料密封環(huán)壓緊，并通過螺釘安裝于后蓋上。

按上述技術(shù)方案，靶距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括底板、支撐架、固定座、滑動(dòng)導(dǎo)軌、螺桿、行星減速器、潛水步進(jìn)電機(jī)，滑動(dòng)導(dǎo)軌兩端通過螺栓和螺母與支撐架軸向定位，螺桿通過兩端螺紋與固定座連接，行星減速器輸出軸通過梅花聯(lián)軸器與螺桿連接，潛水步進(jìn)電機(jī)與行星減速器連接，支撐架設(shè)置在底板上。

按上述技術(shù)方案，通過潛水步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，靶距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使工件與主噴嘴間的距離在10～400mm范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

按上述技術(shù)方案，前蓋邊緣處沿周向開有16個(gè)圓型通孔，通過螺釘與筒體連接，前蓋與下部支撐板之間有肋板加固，前蓋下方設(shè)有移動(dòng)機(jī)構(gòu)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括依次連接的滾輪、滾輪軸、圓柱滾子軸承、墊片、螺母和殼體；輔噴嘴沿前蓋的周向均勻設(shè)置，數(shù)量為4個(gè)。