一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的装置和方法

摘要

本发明公开了一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的装置和方法，包括脉冲功率源,脉冲功率源通过高压同轴电缆连接冲击波发生器，所述冲击波发生器外安装有橡胶套，橡胶套内壁不与所述冲击波发生器的外壁接触以形成注水腔室，所述注水腔室内注满淡水，冲击波发生器先在橡胶套内的淡水中产生高功率冲击波，再透过橡胶套将该高功率冲击波耦合到周围的液态强导电介质中，在液态强导电介质中产生强度相等的高功率冲击波。

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲功率领域，具体的说是一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的装置和方法。

背景技术

高功率冲击波的运用广泛，可以用于海洋中驱逐蛙人和鱼群，清除附着在船只、管道上的有害生物，化工、冶金领域非永久失活的固体催化剂的清洗除垢，稀贵金属的提取，以及高纯石英砂的清洗。

以液电效应或金属丝电爆炸方式产生高功率冲击波，必须在弱导电性的淡水中才能实现。因此，目前在油田油水井、地面煤层气井和页岩气井储层改造中所使用的冲击波技术，都是以淡水作为介质而工作的。如果井内淡水的离子深度增加，则冲击波作业的效果将大幅度减小甚至没有效果。

水下驱逐技术所使用的冲击波装置如果直接放入海水中使用，由于海水为强导电体，高压电流可不经过电极直接通过海水回到脉冲功率源，不仅无法产生冲击波，还有可能损坏脉冲功率源。

化工、冶金领域经常需要使用大量的固体催化剂。固体崔化剂在使用一段时间后会因表面或孔隙中结垢而失活，非永久失活的固体催化剂经过处理后可以回复活性重复使用。固体催化剂常用的处理方法为用强酸或强碱清洗，这种方法不仅效果不好，还严重污染环境。单独的水下冲击波技术也可用于固体非永久失活催化剂的处理，但效果很差，更没有经济价值。将化学方法（酸洗、碱洗）与冲击波技术相结合，可以大幅度提高处理效果，同时还能够降低处理成本、减少环境污染。但是，酸液、碱液是强导电体，冲击波发生器无法在酸液、碱液中工作，必须采取有效的方法，先在淡水中产生高功率冲击波，再通过耦合作用将淡水中的高功率冲击波传递到酸液或碱液中，作用于非永久失活固体催化剂。

高纯石英砂生产工艺中，需要用强酸清洗石英砂表面和石英晶体内部微小缝隙中附着的有害金属和非金属杂质。如果在酸洗过程中施加高功率冲击波，可以使石英砂表面和晶体缝隙中的杂质更容易脱落、溶解，从而提高石英砂的纯度，同时能够提高清洗效率。

稀贵金属（铀、稀土等）的提取工艺中也要用到大量的酸，环境污染严重。如果在提取工艺中叠加高功率冲击波技术，不仅能够大幅度减少酸的用量，还可提高提取效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对目前冲击波技术只能应用于弱电介质的缺点，提出了一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的装置和方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的装置，包括脉冲功率源,脉冲功率源通过高压同轴电缆连接冲击波发生器，所述冲击波发生器外安装有橡胶套，橡胶套内壁不与所述冲击波发生器的外壁接触以形成注水腔室，所述注水腔室内注满淡水。

进一步地，所述冲击波发生器的顶端中心位置处安装有螺栓，且螺栓的轴向上设有一处通孔。

进一步地，所述螺栓外安装有与其相互配合的密封螺母，拧紧密封螺母将所述橡胶套开口处压在所述冲击波发生器的顶端。

进一步地，所述通孔用于高压同轴电缆穿过并与所述冲击波发生器连接。

进一步地，所述冲击波发生器包括高压电极和地电极，高压电极与所述高压同轴电缆连接。

进一步地，所述地电极与高压电极位于一条直线上，高压电极与地电极之间设有负载体。

进一步地，所述负载体或为淡水，或为爆炸丝。

进一步地，所述橡胶套为高柔韧性的软橡胶。

本发明一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的方法，包括以下步骤：

S1:提供橡胶套，并注满淡水，将冲击波发生器置入到橡胶套内并密封；

S2:淡水区，冲击波发生器先在橡胶套内的淡水中产生高功率冲击波；

S3:液态强导电介质区，在淡水区中产生高功率冲击波透过橡胶套将该高功率冲击波耦合到其周围的液态强导电介质中，在液态强导电介质中产生强度相等的高功率冲击波。

进一步地，所述橡胶套应根据液态强导电介质的酸碱性选择相应的耐酸或耐碱材料进行制作。

本发明有益效果如下：

1、本冲击波装置扩大了冲击波技术的应用领域，使其可以应用于所有液态介质，其简单易用，制造成本低，经济效益好，其中橡胶套的设置提高了冲击波的稳定性。

2、在冲击波技术提取稀贵金属、清洗固体催化剂或高纯石英砂时，本系统橡胶套的设置固体颗粒不会运移到冲击波发生器的电极之间，避免冲击波发生器的放电回路发生短路。

3、在冲击波技术对于半液态介质进行处理时，本系统橡胶套的设置避免含有微小颗粒的半液态介质充满冲击波发生器的电极之间，从而使冲击波发生器的放电回路不会发生短路。

附图说明

图1所示为本发明冲击波装置模块示意图；

图2所示为本发明冲击波发生器结构示意图。

附图标记：1-脉冲功率源，2-高压同轴电缆，3-冲击波发生器，4-橡胶套，5-淡水，6-液态强导电介质，11-螺栓，12-密封螺母，13-高压电极，14、地电极。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1至2所示一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的装置，包括脉冲功率源1,脉冲功率源1通过高压同轴电缆2连接冲击波发生器3，所述冲击波发生器3外安装有橡胶套4，橡胶套4内壁不与所述冲击波发生器3的外壁接触以形成注水腔室，所述注水腔室内注满淡水5，且不能留有空隙，启动脉冲功率源1，冲击波发生器3先在橡胶套4内的淡水中产生高功率冲击波，再透过橡胶套4将该高功率冲击波耦合到周围的液态强导电介质6中，在液态强导电介质6中产生强度相等的高功率冲击波。

冲击波发生器3的顶端中心位置处安装有螺栓11，且螺栓11的轴向上设有一处通孔，且螺栓11外安装有与其相互配合的密封螺母12，拧紧密封螺母12将所述橡胶套4开口处压在所述冲击波发生器3的顶端，使得注水腔室内的淡水5与橡胶套4外的液态强导电介质6隔离。

其中通孔用于高压同轴电缆2穿过并与所述冲击波发生器3连接，冲击波发生器3包括高压电极13和地电极14，高压电极13与所述高压同轴电缆2连接，所述地电极14与高压电极13位于一条直线上，高压电极13与地电极14之间设有负载体，负载体以淡水为介质时，以液电效应为原理产生强冲击波，负载体以爆炸丝为介质时，爆炸丝采用金属丝，以金属丝电爆炸原理产生高功率冲击波。

本发明实施例的一种在液态强导电介质中产生高功率冲击波的方法，包括以下步骤：

S1:提供橡胶套4，并注满淡水，将冲击波发生器3置入到橡胶套4内并密封；

S2:淡水区，冲击波发生器3先在橡胶套4内的淡水中产生高功率冲击波；

S3:液态强导电介质区，在淡水区中产生高功率冲击波透过橡胶套4将该高功率冲击波耦合到其周围的液态强导电介质中，在液态强导电介质中产生强度相等的高功率冲击波。

橡胶套4为高柔韧性的软橡胶。橡胶套4根据液态强导电介质的酸碱性选择相应的耐酸或耐碱材料进行制作。

工作流程：先将橡胶套4内注满淡水5，再将将冲击波发生器3放入橡胶套4内，拧紧密封螺母12，这样确保橡胶套4内的淡水5是注满的，不会出现空隙，通过高压同轴电缆2连接脉冲功率源1和冲击波发生器3，将橡胶套4连同冲击波发生器3放置于需要处理的液态强导电介质6中，启动脉冲功率源1，冲击波发生器3先在橡胶套4内的淡水5中产生高功率冲击波，再透过橡胶套4将该高功率冲击波耦合到周围的液态强导电介质6中，在液态强导电介质6中产生强度相等的高功率冲击波。