一種液體分流三通設計淺析

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，在各行業都有廣泛應用。常規三通都是直通徑的，以通過開關控制關斷或開啟流體通路，在功能作用上較單一，無法適應特殊調節需要。本文從普通三通的結構出發，以油氣勘探中的三通應用為基礎，討論一種可調式分流三通的創新設計，以滿足特殊個性需要。

【關鍵詞】三通;流體;調節;創新;設計

在油氣勘探現場，流體的應用體現在各個專業和多種設備設施上。以綜合錄井為例，外部氣體的引入、分配和快速跨接，就體現在多個方面。無論是色譜分析的空氣、氫氣還是樣品氣，氣體在進行分析鑒定前就經過了多路聯通，其中就涉及到了三通、四通管件等的應用，這些管件的連接都是應用了閥門控制，實現氣路的再分配。同樣的，在巖屑錄井的洗砂作業中常常用到清洗水，而清洗水源的應用也需要進行控制，即如何能讓清洗水發揮最大的清洗效果。常規的洗砂作業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，這只是一種常規的清洗模式，但是，隨著自動化作業的提出，在新設備的推廣應用中，這種模式已不再需要，而是自動化的清水分流進入，靠機械轉動推進實現清洗的目的。

1、常規洗砂機的三通水分流模式

以自動洗砂作業機為例，自動洗砂機在巖屑清洗過程中需要清水作為洗滌介質，即靠水對粘附在巖屑表面上的鉆井液污物進行溶解和稀釋，使其脫離巖屑顆粒表面，顯現地下巖石原貌。在洗滌過程中，清洗水在一定的壓力下泵入清洗腔，清洗腔內有螺旋翼，水流分別從頂部噴淋槽和旋翼轉軸上的螺旋噴淋孔中噴射而出，在旋翼的推進下，巖屑在前移過程中得到反復的清洗，最終，污水從排水口排出，洗滌好的巖屑從巖屑出口推出。在這個過程中，水源自進入端開始首先經過的是三通的入口，然后分兩路分配，一路進入頂部噴淋槽，另一路進入旋翼轉軸上的螺旋噴淋孔。三通上的三個支路是等徑連通的。為了控制各支路水流的大小，開關任何一路開關都可進行調整，但是，這種調整是一種總體宏觀調整，在水流的再分配上存在著不可操作性，即無法達到各支路的微調，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方面的問題：

（1）流體支路控制不科學，無法滿足特殊水流調整的需要;

（2）流體的調整需要建立在溢滿的條件下，而相互之間受到單個閥門控制的影響;

（3）對水源的利用浪費較大，缺乏高效應用效果;

（4）對不同的巖屑洗滌在水流控制上無法實現可選擇性，影響了洗滌效果;

（5）組合應用性能差，缺乏廣域拓展性。

但是，作為流體之一的液體，在管件的實際應用控制中，普遍采用的還是支路閥門開關控制，即通過閥門開關的開關量控制流量和流速，而無法實現各支路的內部控制，這種情況決定了管件的應用狹隘性。

所以，必須對三通關鍵進行創新設計，以提高其適用性，同時要滿足個性需要。

2、液體分流三通的創新設計

創新設計的液體分流三通由管、球閥、粗調絲桿、微調絲桿、粗調半球閥和微調半管槽等組成：

⑴管。管分進口管、出口管-1、出口管-2和調整管。①進口管。進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調整管。調整管內車旋絲，旋絲套接粗調絲桿，粗調絲桿內旋絲套接微調絲桿。

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

⑶粗調絲桿。粗調絲桿在調整管內旋入旋出，桿體車絲和調整管內的絲扣旋進旋出。粗調絲桿中間為通徑內腔，內車螺紋，和微調絲桿上的螺紋旋進旋出。

⑷微調絲桿。微調絲桿桿體車螺紋絲，在粗調絲桿的內腔內旋入旋出，調絲桿的前端為微調半管槽。

⑸粗調半球閥。粗調半球閥為半圓球體，和粗調絲桿焊接，旋進旋出粗調絲桿，帶動粗調半球閥在進口管、出口管-1、出口管-2和調整管形成的通徑腔內前后運動，在運動的同時改變通腔流體流經的空間大小，從而在出口管-1和出口管-2之間進行流體流經支路調節。當旋進到粗調半球閥和出口管-1和出口管-2封閉時，則關閉出口管-1和出口管-2。穿過粗調絲桿是微調絲桿的內腔。

⑹微調半管槽。微調絲桿的前端是微調半管槽，微調半管槽在粗調半球閥內穿行，當旋進粗調半球閥到一定位置而還沒有封閉出口管-1和出口管-2時，此時可調整微調絲桿。微調半管槽為半圓管狀，長21mm×內半徑7.5mm×壁厚1.5mm，和微調絲桿焊接。旋轉微調絲桿，帶動微調半管槽旋進旋出且周轉，流體在微調半管槽的不同形狀位置上生成進出出口管-1和出口管-2流量和流速上的變化，可選擇性地實現任意調整。當微調半管槽全部旋進到粗調半球閥體內后，此時只有粗調半球閥起到改變流量的作用。

高壓流體通過入口進入，調整粗調絲桿帶動粗調半球閥控制流體流經面積，同時，改變流體的流向;在粗調半球閥定位的情況下，調整微調絲桿，微調絲桿帶動微調半管槽進一步改變流體的流向和大小。兩者組合分配應用，實現流體各支路的靈活調整。將微調半管槽完全旋進粗調半球閥內，然后再將粗調半球閥完全旋進到調整管內，這樣就繼續保持整個三通的完全通徑;反之，則實現上述各種流量流速調整。其優點概括為以下幾個方面：

（1）流體支路控制科學，可滿足特殊水流調整的需要;

（2）流體的調整不需要建立在溢滿的條件下，相互之間不受單個閥門控制的影響;

（3）對水源的利用效率高，節約了水資源;

（4）對不同的巖屑洗滌在水流控制上科實現可選擇性，提高了洗滌效果;

（5）組合應用性能強，具備廣域拓展性。

3、結語

通過如上創新設計，這種水分流三通不僅確保了巖屑洗滌裝置用水的科學性，同時可根據施工作業的需要可自由組合調整實現不同的操作要求。這種三通管件不但能夠在油氣勘探現場的巖屑自動清洗中得到高效應用，而且可應用在需要類似操作的施工領域。