一種等流量脈衝射流鑽頭裝置的製作方法

2023-09-15 15:48:35

本實用新型涉及一種鑽井用鑽頭，特別涉及一種等流量脈衝射流鑽頭裝置，屬於石油天然氣鑽井設備技術領域。

背景技術：

在石油天然氣鑽井過程中，噴射鑽井技術是通過在鑽頭噴嘴處產生高速射流的方式進行井底巖屑的清洗和輔助機械破巖，以達到提高機械鑽速的目的。隨著鑽頭質量和軸承壽命的提高，鑽具的機械鑽速和行程鑽速得到了很大的提高；大量使用的連續射流鑽頭，每個鑽頭均勻出流，噴射出來的衝擊液流速低，能量少，鑽井效率受到嚴重限制。脈衝射流鑽頭可以形成不連續的脈衝射流，從而克服了現有連續射流噴嘴能量小的缺點，提高了射流的瞬時打擊力。由於動靜閥盤配合時噴嘴形成不同的出流面積，每時刻脈衝射流的總流量不斷變化，這將導致高壓泵運行工況不穩定、鑽井工具的水力損失增大。因此，設計等流量脈衝射流鑽頭裝置可進一步提高鑽井效率，改善高壓泵的運行工況。

公開號為CN202788631U的中國實用新型專利，公開了一種水力噴射鑽頭，包括空腔鑽頭體，鑽頭體上設有噴水孔，噴水孔包括主噴水孔和輔助噴水孔，主噴水孔設在鑽頭體的前端平面上，在背向鑽頭體軸線方向上向外傾斜，以鑽頭體軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線方向形成順時針傾角，輔助噴水孔包括中間孔和後端斜孔，中間孔設在鑽頭體中部外壁上沿圓周徑向均布，與鑽頭體空腔連通，中間孔軸線與鑽頭體軸線垂直，後端斜孔均布於鑽頭體後部同一圓周上，與空腔連通並向空腔中心傾斜。該專利解決了噴水孔眼小，噴孔易發生堵塞的問題。

公開號為CN102667047A的中國實用新型專利，公開了一種鑽井方法，該方法包括：將鑽柱設置在井眼中，該鑽柱包括磨料噴射鑽頭，該磨料噴射鑽頭包括噴射噴嘴，該鑽柱為流體提供了通到噴射噴嘴的通道；將供給流體混合物經由鑽柱供應到磨料噴射鑽頭，該供給流體混合物包括供給濃度的磨料顆粒；在噴射噴嘴處產生噴射流體混合物的磨料射流以便將侵蝕動力噴到井眼的衝擊區域上，該噴射流體混合物包括噴射濃度的磨料顆粒，其中該噴射濃度取決於供給濃度；以及調整磨料顆粒的噴射濃度；其中，調整供給流體混合物中磨料顆粒的供給濃度以便調整磨料射流中的噴射濃度。該專利採用的噴射鑽井系統，可以調整磨料射流中的噴射濃度。

公開號為CN202970480U的中國實用新型專利，公開了一種超高壓鑽井用單牙輪鑽頭，包括鑽頭體、鑽井液流道、牙輪、超高壓噴嘴、軸頸、超高壓鑽井液流道。所述鑽頭體內腔設有鑽井液流道，鑽頭體內腔和牙輪上設有超高壓鑽井液流道，該超高壓鑽井液流道上安裝有超高壓噴嘴。超高壓噴嘴距井底近，淹沒非自由射流狀態下能量損失小，實現了超高壓鑽井液與常壓鑽井液的有效隔離，鑽柱下部的增壓泵提供的超高壓鑽井液通過超高壓鑽井液流道到超高壓噴嘴，由超高壓噴嘴噴出，起到清洗井底和輔助破巖功能。

公開號為US20140054092A1的美國專利，公開了一種噴氣式鑽井和清洗用旋轉射流鑽頭，固定的環罩來維持噴嘴旋轉，透平控制噴嘴及旋轉軸的旋轉速率，增加噴射鑽頭實現噴頭和不同旋轉刀具共同作業。

以上各專利中，鑽頭井底射流流場勻稱，沒有實現等流量脈衝射流。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於，克服現有技術中存在的問題，提供一種等流量脈衝射流鑽頭裝置，可以提高清洗井底的效果和水力破巖的能力，並且可以保證高壓泵的運行工況穩定。

為解決以上技術問題，本實用新型的一種等流量脈衝射流鑽頭裝置，包括共軸線的雙母套筒、鑽頭接頭和鑽頭本體，所述雙母套筒的下端與所述鑽頭接頭的上端相旋接，所述鑽頭接頭的下端與所述鑽頭本體的上端相旋接，所述鑽頭本體的下端安裝有刀翼，所述鑽頭本體的上端設有沿軸線向下延伸的鑽頭水腔，所述鑽頭水腔的底壁上分布有多個鑽頭水眼，各鑽頭水眼以軸線為中心均勻分布在同一個圓周上，各鑽頭水眼分別向下延伸且分別與鑽頭本體下端面的噴孔相通；所述雙母套筒和所述鑽頭接頭的中心設有與所述鑽頭水腔相通的中心水道，所述鑽頭水腔的底壁上安裝有與所述鑽頭本體共軸線的靜閥盤，所述靜閥盤上分布有靜閥盤水孔，各所述靜閥盤水孔與所述鑽頭水眼的孔徑相同且分別與所述鑽頭水眼一一對應貫通，所述靜閥盤的上方覆蓋有與之共軸線的動閥盤，所述動閥盤可繞自身軸線旋轉；所述動閥盤上設有軸向貫通的動閥盤水孔，當所述動閥盤旋轉時，所述動閥盤水孔與所述靜閥盤水孔沿軸線方向的過流面積為恆定值。

相對於現有技術，本實用新型取得了以下有益效果：⑴當鑽井液通過上部的鑽柱、雙母套筒和鑽頭接頭到達鑽頭本體的鑽頭水腔時，被動閥盤阻擋；由於靜閥盤固定不動，當動閥盤轉動時，動閥盤上的各動閥盤水孔和靜閥盤上的各靜閥盤水孔出現周期性的貫通或關閉。⑵當某個動閥盤水孔和某個靜閥盤水孔重合時，鑽井液流入相應的鑽頭水眼，從相應鑽頭噴嘴噴出的射流速度高、衝擊力大，射流對井底的清洗效果好；其它不重合的動閥盤水孔和靜閥盤水孔，則鑽井液無法進入相應的鑽頭水眼。⑶隨著動閥盤的旋轉，鑽井液被周期性分配到不同的鑽頭水眼中，形成脈衝射流直接作用於井底；一方面提高清巖破巖能力，另一方面在鑽頭附近形成低壓區，減少環空液柱對井底巖石的壓持效應，提高機械鑽速。⑷動閥盤旋轉一周，則每個噴嘴輪流噴出最強勁的射流且輪流關閉，達到最佳的脈衝效果。由於動閥盤水孔與靜閥盤水孔的過流面積為恆定值，每時刻脈衝射流的總流量保持不變，確保了高壓泵的運行工況穩定，鑽井工具的水力損失小，鑽井效率高，大大降低了設備故障率。

作為本實用新型的優選方案，所述動閥盤的中心固定在閥杆的下端，所述閥杆的上端沿軸線向上延伸至所述雙母套筒的中心水道中，所述閥杆的上端安裝有槳葉，所述閥杆的中上部通過軸承裝置支撐在所述雙母套筒的內壁。當鑽井液從雙母套筒的中心水道中流過時，將驅動槳葉連續旋轉，槳葉帶動閥杆進而動閥盤轉動，無需外部動力即可實現動閥盤上的動閥盤水孔和靜閥盤上的靜閥盤水孔周期性的貫通或關閉，且可以根據現場鑽井液流量需要選擇不同規格的槳葉，使動閥盤具有需要的轉速，脈衝的發生頻率直接由鑽井液來控制，無需外來動力；槳葉尺寸小，製造成本低，且更換方便快捷，利用雙母套筒原有的內腔空間，對原鑽具的改造量小。

作為本實用新型的優選方案，所述靜閥盤水孔為圓孔，所述動閥盤水孔為扇形環孔，所述扇形環孔的圓心落在所述鑽頭本體的軸線上，所述扇形環孔兩圓弧之間的徑向距離L與所述靜閥盤水孔的孔徑相同，且所述扇形環孔的中心圓與所述靜閥盤水孔的各圓心位於同一個圓周上。扇形環孔具有兩個指向動閥盤圓心的徑向邊，在動閥盤順時針旋轉的情況下，扇形環孔的第二徑向邊與靜閥盤水孔的第一切線重合時，扇形環孔即將與靜閥盤水孔逐步進入重合；隨著動閥盤的繼續旋轉，扇形環孔與靜閥盤水孔的重合度越來越大直至靜閥盤水孔完全過流，當扇形環孔的第二徑向邊與靜閥盤水孔的第二切線重合時，扇形環孔即將與靜閥盤水孔逐步退出重合；當扇形環孔的第一徑向邊與靜閥盤水孔的第二切線重合時，扇形環孔與靜閥盤水孔完全不重合；通過扇形環孔與圓孔的配合，動閥盤旋轉時可以使靜閥盤水孔在最大過流下保持一段時間，使相應鑽頭噴嘴噴出的射流速度高、衝擊力大，提高射流對井底的清洗效果。

作為本實用新型進一步的優選方案，所述靜閥盤水孔在所述靜閥盤上設有n個，所述扇形環孔在所述動閥盤上設有m個，且m<n，m與n奇偶搭配。避免多個靜閥盤水孔與動閥盤水孔同步進入重合或不重合，引起過流面積的突變，從而導致高壓泵波動，且不利於增大某個鑽頭水眼的脈衝射流衝擊力。

作為本實用新型進一步的優選方案，經過所述靜閥盤圓心和某個靜閥盤水孔相切的第一切線與第二切線之間的夾角為β，且。使得相鄰兩靜閥盤水孔保留一定的夾角，以便完全容納未進入重合的扇形環孔，避免扇形環孔的兩側同時與靜閥盤水孔出現較大的重合，即多個靜閥盤水孔同時出現過流，降低了脈衝射流的衝擊力。

作為本實用新型進一步的優選方案，所述扇形環孔的圓心角大於β且小於360/n。扇形環孔的圓心角大於β可以保證扇形環孔可以滿足一個靜閥盤水孔的完全過流，扇形環孔的圓心角小於360/n可以避免一個扇形環孔出現超過一個靜閥盤水孔全面積的過流，保證脈衝效果及射流的衝擊力。

作為本實用新型進一步的優選方案，所述靜閥盤水孔的個數n為3個，所述扇形環孔的個數m為2個，第一動閥盤扇形環孔A1的圓心角為Φ1，第二動閥盤扇形環孔A2的圓心角為Φ2；當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線相外切時，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第二切線相內切，此時第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第一切線之間的夾角為θ1，第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第一切線之間的夾角為θ2，所述第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與所述第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊之間的夾角為τ1，所述第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊與所述第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊之間的夾角為τ2；所述第一靜閥盤水孔B1、第二靜閥盤水孔B2和第三靜閥盤水孔B3的各切線均經過所述靜閥盤的圓心；以上各夾角之間滿足如下關係：。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線相外切時，即第一動閥盤扇形環孔A1與第一靜閥盤水孔B1剛剛完全脫離重合時，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3 的第二切線相內切，即第二動閥盤扇形環孔A2與第三靜閥盤水孔B3剛剛完全進入重合，此時，第三靜閥盤水孔B3完全過流，第一靜閥盤水孔B1與第二靜閥盤水孔B2完全不通，該狀態繼續保持的相位角為θ1。

動閥盤繼續旋轉θ1後，第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第一切線重合，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第二切線重合，第一動閥盤扇形環孔A1與第二靜閥盤水孔B2 的過流面積逐步增大，第二動閥盤扇形環孔A2與第三靜閥盤水孔B3的過流面積逐步減小，兩者的過流總面積始終與一個靜閥盤水孔的面積相等，此時第一靜閥盤水孔B1仍完全不通。

動閥盤繼續旋轉至第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第二切線重合時，第二靜閥盤水孔B2完全過流，第一靜閥盤水孔B1 與第三靜閥盤水孔B3完全不通。

動閥盤繼續旋轉至第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第一靜閥盤水孔B1的第一切線重合時，第一靜閥盤水孔B1逐步進入過流且過流面積逐步增大，第二靜閥盤水孔B2的過流面積逐步減小。

動閥盤繼續旋轉至第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第一靜閥盤水孔B1的第二切線重合時，第一靜閥盤水孔B1完全過流，第二靜閥盤水孔B2及第三靜閥盤水孔B3不通；如此循環。

作為本實用新型進一步的優選方案，所述靜閥盤水孔的個數n為4個，所述扇形環孔的個數m為3個，第一動閥盤扇形環孔A1的圓心角為Φ1，第二動閥盤扇形環孔A2的圓心角為Φ2，第三動閥盤扇形環孔的圓心角為Φ3；當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線相外切時，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第二切線相內切，此時第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第一切線之間的夾角為θ1，第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第一切線之間的夾角為θ2，第三動閥盤扇形環孔A3的第一徑向邊與第四靜閥盤水孔B4的第一切線之間的夾角為θ3，第三動閥盤扇形環孔A3的第二徑向邊與第一靜閥盤水孔B1的第一切線之間的夾角為θ4，第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊之間的夾角為τ1，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三動閥盤扇形環孔A3的第一徑向邊之間的夾角為τ2，第三動閥盤扇形環孔A3的第二徑向邊與第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊之間的夾角為τ3，所述第一靜閥盤水孔B1、第二靜閥盤水孔B2、第三靜閥盤水孔B3和第四靜閥盤水孔B4的各切線均經過所述靜閥盤的圓心；以上各夾角之間滿足如下關係：

。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊順時針轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線重合時，第一靜閥盤水孔B1完全關閉，第三靜閥盤水孔B3完全過流，第二靜閥盤水孔B2和第四靜閥盤水孔B4合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊繼續轉動至與第二靜閥盤水孔B2的第一切線重合時，第二靜閥盤水孔B2 完全過流，第四靜閥盤水孔B4關閉，第一靜閥盤水孔B1和第三靜閥盤水孔B3 合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊繼續轉動至與第三靜閥盤水孔B3的第一切線重合時，第一靜閥盤水孔B1 完全過流，第三靜閥盤水孔B3完全關閉，第二靜閥盤水孔B2和第四靜閥盤水孔B4合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊繼續轉動至與第二靜閥盤水孔B2的第二切線重合時，第二靜閥盤水孔B2完全關閉，第四靜閥盤水孔B4完全過流，第一靜閥盤水孔B1和第三靜閥盤水孔B3 合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明，附圖僅提供參考與說明用，非用以限制本實用新型。

圖1為本實用新型等流量脈衝射流鑽頭裝置的結構示意圖。

圖2為圖1中E部位的放大圖。

圖3為圖1中導流板及上部花籃的主視圖。

圖4為圖3的俯視圖。

圖5為圖4中沿F-F的剖視圖。

圖6為動閥盤與靜閥盤第一種實施方式的過流示意圖。

圖7為動閥盤與靜閥盤第二種實施方式的過流示意圖。

圖中：1.雙母套筒；2.鑽頭接頭；3.鑽頭本體；3a.刀翼；3b.鑽頭水腔；3c.鑽頭水眼；4a.連接杆；4b.固定圈；5.導流板；5a.導流孔；6.槳葉；7.槳葉鎖緊螺母；8.閥杆；9.動閥盤；A.動閥盤水孔；10.靜閥盤；B.靜閥盤水孔；11.軸承座；12.隔套；13.推力軸承；14.軸承蓋；15.油封；16a.上密封套；16b.下密封套；17a.上定位套；17b.下定位套。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，本實用新型等流量脈衝射流鑽頭裝置包括共軸線的雙母套筒1、鑽頭接頭2和鑽頭本體3，雙母套筒1的下端與鑽頭接頭2的上端相旋接，鑽頭接頭2的下端與鑽頭本體3的上端相旋接，鑽頭本體3的下端安裝有刀翼3a，鑽頭本體3的上端設有沿軸線向下延伸的鑽頭水腔3b，鑽頭水腔3b的底壁上分布有多個鑽頭水眼3c，各鑽頭水眼3c以軸線為中心均勻分布在同一個圓周上，各鑽頭水眼3c分別向下延伸且分別與鑽頭本體3下端面的噴孔相通；雙母套筒1和鑽頭接頭2的中心設有與鑽頭水腔3b相通的中心水道，鑽頭水腔3b的底壁上安裝有靜閥盤10，靜閥盤10上設有靜閥盤水孔B，各靜閥盤水孔B與鑽頭水眼3c的孔徑相同且分別與鑽頭水眼3c一一對應貫通，靜閥盤10的上方覆蓋有可繞軸線轉動的動閥盤9，動閥盤9可繞自身軸線旋轉；動閥盤9上設有軸向貫通的動閥盤水孔A，當動閥盤9旋轉時，動閥盤水孔A與靜閥盤水孔B沿軸線方向的過流面積為恆定值。

當鑽井液通過上部的鑽柱、雙母套筒1和鑽頭接頭2到達鑽頭本體3的鑽頭水腔3b時，被動閥盤9阻擋；由於靜閥盤10固定不動，當動閥盤9轉動時，動閥盤9上的動閥盤水孔A和靜閥盤10上的靜閥盤水孔B出現周期性的貫通或關閉。

當動閥盤水孔A和靜閥盤水孔B的重合度高時，鑽井液流經靜閥盤水孔B進入鑽頭水眼3c的流量大，從鑽頭噴嘴噴出的射流速度高、衝擊力大，射流對井底的清洗效果好。當動閥盤水孔A和靜閥盤水孔B的重合度低時，鑽井液流經靜閥盤水孔B進入鑽頭水眼3c的流量小，從鑽頭噴嘴噴出的射流速度低、衝擊力小，射流對井底的清洗效果差。隨著動閥盤9的旋轉，鑽井液被周期性分配到不同的鑽頭水眼3c中，形成脈衝射流直接作用於井底；一方面提高清巖破巖能力，另一方面在鑽頭附近形成低壓區，減少環空液柱對井底巖石的壓持效應，提高機械鑽速。

當只有一隻動閥盤水孔A和靜閥盤水孔B完全重合，其餘均不通時，鑽頭水腔全截面上鑽井液的能量全部集中於某一隻鑽頭水眼3c中，從該鑽頭噴嘴噴出的射流速度最高、衝擊力極大；動閥盤9旋轉一周，則每個噴嘴輪流噴出最強勁的射流且輪流關閉，達到最佳的脈衝效果。

軸承裝置包括固定在雙母套筒1的內孔臺階上的軸承座11，軸承座11的內孔軸向中部安裝有隔套12，隔套12的上下兩端分別安裝有推力軸承13，推力軸承13的外側分別安裝有密封套，上密封套16a的頂部與槳葉鎖緊螺母7之間支撐有上定位套17a，下密封套16b的底部與閥杆8的軸肩之間支撐有下定位套17b；軸承座11的上下端面的中心分別安裝有軸承蓋14，上密封套16a和下密封套16b分別從軸承蓋14的中心孔中穿過。軸承蓋14的法蘭邊與軸承座11的端面之間分別安裝有O形圈，軸承蓋14的中心分別設有穹窿形油封腔，油封腔中分別設有油封15。採用雙推力軸承13支撐，可以使閥杆8的轉動更加靈活穩定；採用隔套12、上定位套17a、下定位套17b、上密封套16a和下密封套16b可以使閥杆8得到很好的軸向定位。O形圈及油封15可以阻止鑽井液進入軸承空間，保證軸承潤滑良好。

動閥盤9的中心固定在閥杆8的下端，閥杆8的上端沿軸線向上延伸至雙母套筒1的中心水道中，閥杆8的上端頭設有螺紋且安裝有槳葉6，槳葉6的上下兩端分別旋接有槳葉鎖緊螺母7將槳葉6固定在閥杆8上，閥杆8的中上部通過軸承裝置支撐在雙母套筒1的內壁。當鑽井液從雙母套筒1的中心水道中流過時，將驅動槳葉6連續旋轉，槳葉6帶動閥杆8進而動閥盤9轉動，無需外部動力即可實現動閥盤9上的動閥盤水孔A和靜閥盤10上的靜閥盤水孔B周期性的貫通或關閉，且可以根據現場鑽井液流量需要選擇不同規格的槳葉6，使動閥盤9具有需要的轉速。

如圖1、圖3至圖5所示，槳葉6的上方設有導流板5，導流板5的下端支撐在雙母套筒1的內壁臺階上，導流板5的上下端面之間設有斜向的導流孔5a，各導流孔5a以軸線為中心均勻分布。鑽井液從導流板5上斜向的導流孔5a流過，將由垂直射流轉變為旋轉射流，併集中鑽井液的水力能量，以較大的射流衝擊力衝擊在槳葉6上，使槳葉6的旋轉更加輕盈靈活。

導流板5的上端面的圓周上均勻連接有至少三根連接杆4a，各連接杆4a相互平行且沿軸向向上延伸，各連接杆4a的上端連接在固定圈4b的下端面上，固定圈4b的上端面設有向外周翻出的凸緣，凸緣壓在雙母套筒1的上端母螺紋下方的臺階上，連接杆4a、固定圈4b與導流板5連為一體。連接杆4a與固定圈4b形成花籃結構，導流板5固定在花籃下方且抵靠在雙母套筒1的內壁臺階上，當雙母套筒1的上端母螺紋與鑽柱連接時，鑽柱可以壓住固定圈4b的上端面，使導流板5、連接杆4a與固定圈4b得以固定，防止脈衝壓力上返時，波動壓力推動導流板5上移。連接杆4a、固定圈4b與導流板5連為一體以使三者之間具有更好的剛性且安裝更加方便。

靜閥盤水孔B在靜閥盤10上設有n個，扇形環孔在動閥盤9上設有m個，且m<n，m與n奇偶搭配。避免多個靜閥盤水孔B與動閥盤水孔A同步進入重合或不重合，引起過流面積的突變，從而導致高壓泵波動，且不利於增大某個鑽頭水眼的脈衝射流衝擊力。

經過靜閥盤圓心和某個靜閥盤水孔相切的第一切線與第二切線之間的夾角為β，且。使得相鄰兩靜閥盤水孔保留一定的夾角，以便完全容納未進入重合的扇形環孔，避免扇形環孔的兩側同時與靜閥盤水孔出現較大的重合，即多個靜閥盤水孔同時出現過流，降低了脈衝射流的衝擊力。

扇形環孔的圓心角大於β且小於360/n。扇形環孔的圓心角大於β可以保證扇形環孔可以滿足一個靜閥盤水孔的完全過流，扇形環孔的圓心角小於360/n可以避免一個扇形環孔出現超過一個靜閥盤水孔全面積的過流，保證脈衝效果及射流的衝擊力。

如圖6所示，作為本實用新型的第一種實施方式，靜閥盤水孔的個數n為3個，扇形環孔的個數m為2個，第一動閥盤扇形環孔A1的圓心角為Φ1，第二動閥盤扇形環孔A2的圓心角為Φ2；當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線相外切時，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第二切線相內切，此時第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第一切線之間的夾角為θ1，第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第一切線之間的夾角為θ2，第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊之間的夾角為τ1，第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊與第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊之間的夾角為τ2；第一靜閥盤水孔B1、第二靜閥盤水孔B2和第三靜閥盤水孔B3的各切線均經過靜閥盤的圓心；以上各夾角之間滿足如下關係：。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線相外切時，即第一動閥盤扇形環孔A1與第一靜閥盤水孔B1剛剛完全脫離重合時，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3 的第二切線相內切，即第二動閥盤扇形環孔A2與第三靜閥盤水孔B3剛剛完全進入重合，此時，第三靜閥盤水孔B3完全過流，第一靜閥盤水孔B1與第二靜閥盤水孔B2完全不通，該狀態繼續保持的相位角為θ1。

動閥盤繼續旋轉θ1後，第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第一切線重合，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第二切線重合，第一動閥盤扇形環孔A1與第二靜閥盤水孔B2 的過流面積逐步增大，第二動閥盤扇形環孔A2與第三靜閥盤水孔B3的過流面積逐步減小，兩者的過流總面積始終與一個靜閥盤水孔的面積相等，此時第一靜閥盤水孔B1仍完全不通。

動閥盤繼續旋轉至第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第二切線重合時，第二靜閥盤水孔B2完全過流，第一靜閥盤水孔B1 與第三靜閥盤水孔B3完全不通。

動閥盤繼續旋轉至第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第一靜閥盤水孔B1的第一切線重合時，第一靜閥盤水孔B1逐步進入過流且過流面積逐步增大，第二靜閥盤水孔B2的過流面積逐步減小。

動閥盤繼續旋轉至第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第一靜閥盤水孔B1的第二切線重合時，第一靜閥盤水孔B1完全過流，第二靜閥盤水孔B2及第三靜閥盤水孔B3不通；如此循環。

如圖7所示，作為本實用新型的第二種實施方式，靜閥盤水孔的個數n為4個，扇形環孔的個數m為3個，第一動閥盤扇形環孔A1的圓心角為Φ1，第二動閥盤扇形環孔A2的圓心角為Φ2，第三動閥盤扇形環孔的圓心角為Φ3；當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線相外切時，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第二切線相內切，此時第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二靜閥盤水孔B2的第一切線之間的夾角為θ1，第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊與第三靜閥盤水孔B3的第一切線之間的夾角為θ2，第三動閥盤扇形環孔A3的第一徑向邊與第四靜閥盤水孔B4的第一切線之間的夾角為θ3，第三動閥盤扇形環孔A3的第二徑向邊與第一靜閥盤水孔B1的第一切線之間的夾角為θ4，第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊與第二動閥盤扇形環孔A2的第一徑向邊之間的夾角為τ1，第二動閥盤扇形環孔A2的第二徑向邊與第三動閥盤扇形環孔A3的第一徑向邊之間的夾角為τ2，第三動閥盤扇形環孔A3的第二徑向邊與第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊之間的夾角為τ3，第一靜閥盤水孔B1、第二靜閥盤水孔B2、第三靜閥盤水孔B3和第四靜閥盤水孔B4的各切線均經過靜閥盤的圓心；以上各夾角之間滿足如下關係：

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當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊順時針轉動至與第一靜閥盤水孔B1的第二切線重合時，第一靜閥盤水孔B1完全關閉，第三靜閥盤水孔B3完全過流，第二靜閥盤水孔B2和第四靜閥盤水孔B4合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第一徑向邊繼續轉動至與第二靜閥盤水孔B2的第一切線重合時，第二靜閥盤水孔B2 完全過流，第四靜閥盤水孔B4關閉，第一靜閥盤水孔B1和第三靜閥盤水孔B3 合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊繼續轉動至與第三靜閥盤水孔B3的第一切線重合時，第一靜閥盤水孔B1 完全過流，第三靜閥盤水孔B3完全關閉，第二靜閥盤水孔B2和第四靜閥盤水孔B4合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

當第一動閥盤扇形環孔A1的第二徑向邊繼續轉動至與第二靜閥盤水孔B2的第二切線重合時，第二靜閥盤水孔B2完全關閉，第四靜閥盤水孔B4完全過流，第一靜閥盤水孔B1和第三靜閥盤水孔B3 合併的過流面積等於一個靜閥盤水孔的全面積。

以上所述僅為本實用新型之較佳可行實施例而已，非因此局限本實用新型的專利保護範圍。除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍內。本實用新型未經描述的技術特徵可以通過或採用現有技術實現，在此不再贅述。