明曉峰

【摘 要】三通主要用于改變流體方向，用在主管道分支處，在各行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。常規(guī)三通都是直通徑的，以通過開關(guān)控制關(guān)斷或開啟流體通路，在功能作用上較單一，無法適應(yīng)特殊調(diào)節(jié)需要。本文從普通三通的結(jié)構(gòu)出發(fā)，以油氣勘探中的三通應(yīng)用為基礎(chǔ)，討論一種可調(diào)式分流三通的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以滿足特殊個(gè)性需要。

【關(guān)鍵詞】三通;流體;調(diào)節(jié);創(chuàng)新;設(shè)計(jì)

在油氣勘探現(xiàn)場(chǎng)，流體的應(yīng)用體現(xiàn)在各個(gè)專業(yè)和多種設(shè)備設(shè)施上。以綜合錄井為例，外部氣體的引入、分配和快速跨接，就體現(xiàn)在多個(gè)方面。無論是色譜分析的空氣、氫氣還是樣品氣，氣體在進(jìn)行分析鑒定前就經(jīng)過了多路聯(lián)通，其中就涉及到了三通、四通管件等的應(yīng)用，這些管件的連接都是應(yīng)用了閥門控制，實(shí)現(xiàn)氣路的再分配。同樣的，在巖屑錄井的洗砂作業(yè)中常常用到清洗水，而清洗水源的應(yīng)用也需要進(jìn)行控制，即如何能讓清洗水發(fā)揮最大的清洗效果。常規(guī)的洗砂作業(yè)是將水直接倒入到洗砂盆中，然后攪拌清洗，水渾濁后再倒入清水如此反復(fù)，這只是一種常規(guī)的清洗模式，但是，隨著自動(dòng)化作業(yè)的提出，在新設(shè)備的推廣應(yīng)用中，這種模式已不再需要，而是自動(dòng)化的清水分流進(jìn)入，靠機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)清洗的目的。

1、常規(guī)洗砂機(jī)的三通水分流模式

以自動(dòng)洗砂作業(yè)機(jī)為例，自動(dòng)洗砂機(jī)在巖屑清洗過程中需要清水作為洗滌介質(zhì)，即靠水對(duì)粘附在巖屑表面上的鉆井液污物進(jìn)行溶解和稀釋，使其脫離巖屑顆粒表面，顯現(xiàn)地下巖石原貌。在洗滌過程中，清洗水在一定的壓力下泵入清洗腔，清洗腔內(nèi)有螺旋翼，水流分別從頂部噴淋槽和旋翼轉(zhuǎn)軸上的螺旋噴淋孔中噴射而出，在旋翼的推進(jìn)下，巖屑在前移過程中得到反復(fù)的清洗，最終，污水從排水口排出，洗滌好的巖屑從巖屑出口推出。在這個(gè)過程中，水源自進(jìn)入端開始首先經(jīng)過的是三通的入口，然后分兩路分配，一路進(jìn)入頂部噴淋槽，另一路進(jìn)入旋翼轉(zhuǎn)軸上的螺旋噴淋孔。三通上的三個(gè)支路是等徑連通的。為了控制各支路水流的大小，開關(guān)任何一路開關(guān)都可進(jìn)行調(diào)整，但是，這種調(diào)整是一種總體宏觀調(diào)整，在水流的再分配上存在著不可操作性，即無法達(dá)到各支路的微調(diào)，從而影響了洗滌效果，這種情況在異徑三通上也同樣存在。總之，這種三通存在著以下幾個(gè)方面的問題：

（1）流體支路控制不科學(xué)，無法滿足特殊水流調(diào)整的需要;

（2）流體的調(diào)整需要建立在溢滿的條件下，而相互之間受到單個(gè)閥門控制的影響;

（3）對(duì)水源的利用浪費(fèi)較大，缺乏高效應(yīng)用效果;

（4）對(duì)不同的巖屑洗滌在水流控制上無法實(shí)現(xiàn)可選擇性，影響了洗滌效果;

（5）組合應(yīng)用性能差，缺乏廣域拓展性。

但是，作為流體之一的液體，在管件的實(shí)際應(yīng)用控制中，普遍采用的還是支路閥門開關(guān)控制，即通過閥門開關(guān)的開關(guān)量控制流量和流速，而無法實(shí)現(xiàn)各支路的內(nèi)部控制，這種情況決定了管件的應(yīng)用狹隘性。

所以，必須對(duì)三通關(guān)鍵進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以提高其適用性，同時(shí)要滿足個(gè)性需要。

2、液體分流三通的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的液體分流三通由管、球閥、粗調(diào)絲桿、微調(diào)絲桿、粗調(diào)半球閥和微調(diào)半管槽等組成：

⑴管。管分進(jìn)口管、出口管-1、出口管-2和調(diào)整管。①進(jìn)口管。進(jìn)口管為高壓水源入口;②出口管-1。出口管-1為高壓水出口;③出口管-2。出口管-2高壓水出口;④調(diào)整管。調(diào)整管內(nèi)車旋絲，旋絲套接粗調(diào)絲桿，粗調(diào)絲桿內(nèi)旋絲套接微調(diào)絲桿。

⑵球閥。球閥-1、球閥-2和球閥-3是用于控制進(jìn)口管、出口管-1和出口管-2的球形開關(guān)。

⑶粗調(diào)絲桿。粗調(diào)絲桿在調(diào)整管內(nèi)旋入旋出，桿體車絲和調(diào)整管內(nèi)的絲扣旋進(jìn)旋出。粗調(diào)絲桿中間為通徑內(nèi)腔，內(nèi)車螺紋，和微調(diào)絲桿上的螺紋旋進(jìn)旋出。

⑷微調(diào)絲桿。微調(diào)絲桿桿體車螺紋絲，在粗調(diào)絲桿的內(nèi)腔內(nèi)旋入旋出，調(diào)絲桿的前端為微調(diào)半管槽。

⑸粗調(diào)半球閥。粗調(diào)半球閥為半圓球體，和粗調(diào)絲桿焊接，旋進(jìn)旋出粗調(diào)絲桿，帶動(dòng)粗調(diào)半球閥在進(jìn)口管、出口管-1、出口管-2和調(diào)整管形成的通徑腔內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)改變通腔流體流經(jīng)的空間大小，從而在出口管-1和出口管-2之間進(jìn)行流體流經(jīng)支路調(diào)節(jié)。當(dāng)旋進(jìn)到粗調(diào)半球閥和出口管-1和出口管-2封閉時(shí)，則關(guān)閉出口管-1和出口管-2。穿過粗調(diào)絲桿是微調(diào)絲桿的內(nèi)腔。

⑹微調(diào)半管槽。微調(diào)絲桿的前端是微調(diào)半管槽，微調(diào)半管槽在粗調(diào)半球閥內(nèi)穿行，當(dāng)旋進(jìn)粗調(diào)半球閥到一定位置而還沒有封閉出口管-1和出口管-2時(shí)，此時(shí)可調(diào)整微調(diào)絲桿。微調(diào)半管槽為半圓管狀，長21mm×內(nèi)半徑7.5mm×壁厚1.5mm，和微調(diào)絲桿焊接。旋轉(zhuǎn)微調(diào)絲桿，帶動(dòng)微調(diào)半管槽旋進(jìn)旋出且周轉(zhuǎn)，流體在微調(diào)半管槽的不同形狀位置上生成進(jìn)出出口管-1和出口管-2流量和流速上的變化，可選擇性地實(shí)現(xiàn)任意調(diào)整。當(dāng)微調(diào)半管槽全部旋進(jìn)到粗調(diào)半球閥體內(nèi)后，此時(shí)只有粗調(diào)半球閥起到改變流量的作用。

高壓流體通過入口進(jìn)入，調(diào)整粗調(diào)絲桿帶動(dòng)粗調(diào)半球閥控制流體流經(jīng)面積，同時(shí)，改變流體的流向;在粗調(diào)半球閥定位的情況下，調(diào)整微調(diào)絲桿，微調(diào)絲桿帶動(dòng)微調(diào)半管槽進(jìn)一步改變流體的流向和大小。兩者組合分配應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)流體各支路的靈活調(diào)整。將微調(diào)半管槽完全旋進(jìn)粗調(diào)半球閥內(nèi)，然后再將粗調(diào)半球閥完全旋進(jìn)到調(diào)整管內(nèi)，這樣就繼續(xù)保持整個(gè)三通的完全通徑;反之，則實(shí)現(xiàn)上述各種流量流速調(diào)整。其優(yōu)點(diǎn)概括為以下幾個(gè)方面：

（1）流體支路控制科學(xué)，可滿足特殊水流調(diào)整的需要;

（2）流體的調(diào)整不需要建立在溢滿的條件下，相互之間不受單個(gè)閥門控制的影響;

（3）對(duì)水源的利用效率高，節(jié)約了水資源;

（4）對(duì)不同的巖屑洗滌在水流控制上科實(shí)現(xiàn)可選擇性，提高了洗滌效果;

（5）組合應(yīng)用性能強(qiáng)，具備廣域拓展性。

3、結(jié)語

通過如上創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這種水分流三通不僅確保了巖屑洗滌裝置用水的科學(xué)性，同時(shí)可根據(jù)施工作業(yè)的需要可自由組合調(diào)整實(shí)現(xiàn)不同的操作要求。這種三通管件不但能夠在油氣勘探現(xiàn)場(chǎng)的巖屑自動(dòng)清洗中得到高效應(yīng)用，而且可應(yīng)用在需要類似操作的施工領(lǐng)域。