本實用新型涉及一種電能機械能轉(zhuǎn)換裝置，特別涉及高壓脈沖液體放電領(lǐng)域?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成機械能的放電結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1955 年，前蘇聯(lián)工程師尤特金發(fā)現(xiàn)大電流脈沖液體放電可以產(chǎn)生巨大的機械效應(yīng)，并將其命名為液電效應(yīng)（《液電效應(yīng)》，科學出版社，1962）。液電效應(yīng)在工業(yè)領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景，實現(xiàn)液電效應(yīng)需要大電流脈沖發(fā)生裝置。該裝置可以用于油水井解堵、頁巖氣增滲、脈沖鉆孔技術(shù)、巖石破碎、管道除垢等基于“液電效應(yīng)”原理的領(lǐng)域（《脈沖電流技術(shù)》，西安交通大學出版社，2008）。而放電電極是大電流脈沖發(fā)生裝置關(guān)鍵部件之一，將儲存的電能通過在液體中瞬間放電轉(zhuǎn)化為沖擊波。能量轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了能量轉(zhuǎn)換效率，電極使用壽命，放電穩(wěn)定性。

能量轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)、尺寸、電極間隙距離等都直接影響到產(chǎn)生沖擊波的參數(shù)，由于是對徑向方向井壁上的射孔進行解堵，沖擊波應(yīng)盡量作用于徑向方向。中國專利（申請?zhí)枺?5103629）設(shè)計了一種鐘罩型同軸放電電極，工作電壓15千伏。中國專利（申請?zhí)枺?00820029050.2）放電電極為尖-板形式，其中尖為圓柱形電極，工作電壓可達30千伏。中國專利（申請?zhí)枺?01620323228.9）設(shè)計了一種包括兩組放電電極和兩個以上承力支架的電火花震源發(fā)射電極頭。上述應(yīng)用屬于電弧放電，上訴專利中，放電都集中在一點，放電電極燒蝕較快，設(shè)計電極結(jié)構(gòu)時未充分考慮到電極形狀對能量使用效率的影響，軸向沖擊波能量被浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決電極材料燒蝕問題，提高電極使用壽命以及能量使用效率，本實用新型提出了一種用于油井解堵的電脈沖放電電極。具有一個高壓電極和一個低壓電極。本實用新型能夠在較高電壓等級（30kV以下）、較高電流等級（20kA）下穩(wěn)定工作。放電通道在高低壓電極上的不同凸點間隨機形成，解決了放電集中的問題，延長了電極使用壽命。電極的半球形構(gòu)造和下絕緣端蓋的鏤空處理可使本實用新型具有較高的電能轉(zhuǎn)換效率，使盡可能多的能量作用于徑向方向上的射孔中。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本實用新型包括四個組成部分：高壓電極、低壓電極、上絕緣端蓋、下絕緣端蓋。四部分采用同軸結(jié)構(gòu)，高壓電極通過螺紋與上絕緣端蓋連接為一體，低壓電極通過螺紋與下絕緣端蓋連接為一體，兩絕緣端蓋通過螺栓連接。高壓電極和低壓電極采用銅鎢合金制成。上絕緣端蓋和下絕緣端蓋采用環(huán)氧材料。

將儲存在脈沖電容器中的電量通過放電開關(guān)、放電電極快速在液體中釋放，將液體瞬間氣化形成真空腔，向四周產(chǎn)生巨大的沖擊波，以解除油井射孔堵塞。電極不僅起著轉(zhuǎn)換電能的作用，在發(fā)生放電后，更要將沖擊波最大限度釋放到徑向垂直井壁方向，以提高能量利用率。本實用新型將電極形狀設(shè)計成半球型，可以將沖擊波更好地反射出去，沖擊波的徑向分量可以直接傳送到井壁上，軸向分量會通過半球形電極反射到徑向方向，充分提高了能量有效率。由于一對高低壓半球型電極的放電會集中在兩個球面的頂點處，電極磨損速率較大，因此，在表面設(shè)置了若干凸起，凸起的頂點與球面頂點在同一平面，這些凸起和球面頂點隨機發(fā)生放電，大幅度增加電極壽命，且不影響沖擊波的傳播，當某個凸點磨損嚴重時，該凸點的放電概率就會下降，增加了放電穩(wěn)定性。且電極間隙可以調(diào)節(jié)，以便產(chǎn)生不同強度的能量，適應(yīng)油井解堵實際所需能量。

本實用新型的有益效果是：1.半球型電極形狀，有利于將沖擊波反射到垂直井壁方向，以及下絕緣端蓋鏤空處理，能夠大幅度提高能量有效利用率；2.電極表面設(shè)置凸起的小銅柱，有利于分散放電位置，避免放電只發(fā)生在兩半球電機的頂點部位，延長電極使用壽命，還能自動剔除已損壞的放電位置。3.電極間隙能自由調(diào)節(jié)，可以產(chǎn)生不同強度的能量，適應(yīng)實際。4.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，使用穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本實用新型電脈沖放電電極結(jié)構(gòu)示意圖，圖中：1螺栓與螺母，2上絕緣端蓋，3高壓電極，4下絕緣端蓋，5低壓電極，6凸起銅柱。

圖2為本實用新型半球型電極立體圖，圖中：5低壓電極，6凸起銅柱，7半球頂點的切面。凸起的銅柱與半球頂點等高。

圖3為本實用新型工作現(xiàn)場圖，8車載大功率高壓直流發(fā)生裝置，9儲能電容器，10三電極開關(guān)，11放電電極，12觸發(fā)脈沖。

圖4為本實用新型工作原理圖，8高壓直流電流源，13同軸鎧裝傳輸電纜，9儲能電容器，10三電極開關(guān)，12觸發(fā)脈沖，11放電電極。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式詳細說明本實用新型的內(nèi)容。

如圖1所示：本實用新型包括高壓電極3、低壓電極5、上絕緣端蓋2、下絕緣端蓋4。四部分采用同軸結(jié)構(gòu)，高壓電極3通過螺紋與上絕緣端蓋2連接為一體，通過螺紋可以實現(xiàn)電極的上下移動。低壓電極5通過螺紋與下絕緣端蓋4連接為一體，兩絕緣端蓋通過螺栓連接。高壓電極3和低壓電極5采用耐高溫、耐腐蝕的金屬材料，如銅鎢合金制成。上絕緣端蓋2和下絕緣端蓋4采用絕緣材料，如環(huán)氧材料。

圖2為本實用新型的低壓電極結(jié)構(gòu)示意圖，所述低壓電極5為帶有凸起的半球型電極，電極一端為圓柱體，另一端為半球體，半球體表面有若干凸起圓柱體6，凸起的頂點與半球頂點的切面7重合，凸起圓柱體6與電極一次成型加工。兩電極居中對齊安裝，間隙可隨實際使用情況調(diào)節(jié)。

圖3為本實用新型的工作現(xiàn)場圖，車載大功率高壓直流電流發(fā)生裝置8置于工程車內(nèi)，通過3km左右同軸電纜將電能輸送到井下射孔區(qū)域處，通過放電電極11瞬間放電導通，在油水混合物中產(chǎn)生約20kA左右的強電流，放電區(qū)域瞬間形成真空腔，通過本實用新型放電電極11向井壁發(fā)射沖擊波，達到油井解堵作用。待該小段射孔區(qū)域解堵完成后，升高放電電極11在井中位置，對下一段射孔區(qū)域重復解堵，直至整口油井解堵成功。

圖4為本實用新型工作原理圖。高壓直流電源8對儲能電容器9進行充電，待充電電壓達到預(yù)設(shè)電壓時，觸發(fā)脈沖12使三電極開關(guān)10導通，放電電極11發(fā)生放電，產(chǎn)生熱、光、力等形式的能量。通過本實用新型特殊的電極形狀，將大部分能量沿徑向方向發(fā)射出去，對射孔進行解堵作用。

本實用新型可應(yīng)用于由于射孔堵塞而發(fā)生產(chǎn)油量下降的油井中，也可以直接或適當改造用于頁巖氣增滲、脈沖鉆孔技術(shù)、巖石破碎、管道除垢等基于“液電效應(yīng)”原理的領(lǐng)域。

通過本實施例的電極結(jié)構(gòu)，能使電弧放電后，更多的沖擊波能量作用到井壁，延長電極使用壽命，自動剔除已損壞的放電位置，可以產(chǎn)生不同強度的能量，適應(yīng)實際需求。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，使用穩(wěn)定。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。