CN106761409A - 一种石油钻井用粒子注入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油钻井用粒子注入装置，其技术方案是包括粒子举升灌装***、压力补偿***、双罐注入***、防堵混合***和电路控制***，属于石油钻井工程技术领域，适用于粒子冲击钻井中粒子的连续注入，压力补偿***可将粒子注入罐中的压力预先升至工作压力；双罐注入***由可交替使用的双罐并联，保证粒子连续注入；防堵混合***在避免粒子堵塞的同时，可使粒子可控可调的注入混合腔，与钻井液充分混合。本发明可实现粒子冲击钻井时粒子的连续注入，可长时间连续工作，保证了粒子浓度可控可调，避免了粒子堵塞事故的发生，且粒子与钻井液混合均匀；结构合理紧凑，使用安全可靠，可大幅缩短钻井周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻井工程技术，特别涉及一种石油钻井用粒子注入装置。
背景技术
粒子冲击钻井技术是提高深井/超深井及硬地层钻井速度的有效途径之一，而粒子注入装置是粒子冲击钻井技术实现的前提和关键，从根本上讲，粒子注入装置研究的核心是如何将钢质粒子以一定的速率，连续地注入到高压钻井液中。
目前，国内外已有的粒子注入装置尚不能真正的实现粒子的连续注入，即使采用双注入管注入装置，应用中也存在着明显的弊病。在两管交替时，低压管有一个升压过程，当刚接通低压管时，因压力大幅下降而无法正常进行喷射作业，而低压管压力升至稳定工作压力需要一段时间，使喷射作业存在间断，不能保证粒子冲击钻井***始终连续地工作。
当***正常工作时，高压罐中的粒子以一定的速度自下料管进入混合腔，当粒子截止阀突然关闭时，由于惯性的作用，粒子仍然下落，导致粒子在下料管中压实，之后，***的压力降低，由于容积效应，高压罐和其内部的水恢复弹性变形，即高压罐体积收缩而水的体积膨胀，使得整个高压罐的空间减小，导致下料管中粒子持续压实，最终导致下料管的严重堵塞，且固体粒子自身流动性不良，很容易发生粒子出料口堵塞的事故，且解堵困难。所以，在***停止工作时，应及时将高压罐中的压力卸掉，避免产生容积效应，而安装泄压阀是不可取的，这样不仅造成操作的不便，而且使得高压罐在释放数十兆帕压力时产生事故隐患。
在粒子冲击钻井过程中，要求粒子必须以固定的体积比例均匀的注入高压主管汇，且粒子的浓度能够连续可调，常用的螺杆挤压式注入方式因螺杆挤压器的密封性较差，且磨损严重，而限制了其推广应用。上述局面严重制约了粒子冲击钻井技术的商业化进程，粒子注入装置存在的问题急需解决。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种石油钻井用粒子注入装置，通过设计粒子举升灌装***、压力补偿***、双罐注入***和防堵混合***，真正实现粒子连续注入、防堵且粒子浓度连续可调的目的，并通过电路控制***实现操作的远程控制，解决现有技术中存在的问题。
本发明提到的一种石油钻井用粒子注入装置，包括粒子举升灌装***（1）、压力补偿***（2）、双罐注入***（3）、防堵混合***（4）和电路控制***（5），粒子举升灌装***（1）与双罐注入***（3）的入口连接，且双罐注入***（3）的侧壁连通压力补偿***（2），在双罐注入***（3）的底部连接防堵混合***（4），一侧安设电路控制***（5）；所述的粒子举升灌装***（1）将粒子举升至双罐注入***（3）中；所述的压力补偿***可对双罐注入***（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入***（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合***（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制***（5）可实现操作的远程控制。
上述的粒子举升灌装***（1）包括储料箱（1-1）、垂直螺旋输送机（1-2）、电机（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌装阀（1-5）；垂直螺旋输送机（1-2）在顶部电机（1-3）的带动下，将储料箱（1-1）中的粒子举升到设备的最高处，灌入到料斗（1-4）中；通过启闭粒子灌装阀（1-5），将粒子注入左右两个粒子注入罐（3-1）中。
上述的压力补偿***（2）包括升压管线（2-1）、升压用泥浆阀（2-2）；所述的升压管线（2-1）为高压主管线的一个分支，通过打开升压用泥浆阀（2-2）向粒子注入罐（3-1）内输入高压钻井液，将粒子注入罐（3-1）升压至工作压力，完成预升压过程，并完成粒子与钻井液的初级混合，形成粒子混浆，避免粒子注入罐（3-1）接通高压管汇后升压出现压力下降和管汇中粒子间断现象的发生。
上述的双罐注入***（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程。
上述的防堵混合***（4）包括引射器（4-1）和防堵喷头（4-2）；引射器（4-1）位于粒子注入罐（3-1）的底部，包括两向阀（4-1-1）、粒子浓度调节机构（4-1-2）、下料管（4-1-3）和混合腔（4-1-4），粒子混浆通过下料管（4-1-3）和粒子截止阀的圆柱孔（3-2-1）注入混合腔（4-1-4）中；两向阀（4-1-1）包括阀门体（4-1-1-1）、单向开关（4-1-1-2）和拉伸弹簧（4-1-1-3），当粒子注入罐（3-1）中的压力低于高压主管汇的压力时，两向阀（4-1-1）在压差的作用下向上运动，平衡两者的压力，在粒子连续注入装置停止工作后，粒子注入罐（3-1）中的压力高于高压主管汇的压力，单向开关（4-1-1-2）向下运动，对粒子注入罐自动泄压，设置阶梯孔防止拉伸弹簧（4-1-1-3）被过渡拉伸，泄压后，在拉伸弹簧的作用下，单向开关回位。
上述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带动第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）同轴转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）啮合，从而带动第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）下端为第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），通过第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）的异向运动，第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。
上述的防堵喷头（4-2）包括顶部尖帽（4-2-1）、防堵喷嘴（4-2-2）和滤砂网（4-2-3），底部车有螺纹，可方便的旋拧在粒子注入罐（3-1）底部；顶部尖帽（4-2-1）可减少粒子的堆积对防堵喷头产生的压实作用；所述的防堵喷嘴（4-2-2）前后、左右对称布置在防堵喷头本体上，喷嘴向下倾斜20°，每列4个；滤砂网（4-2-3）是不锈钢丝编织平纹编织网或斜纹编织网，基本孔径0.5mm。
本发明提到的一种石油钻井用粒子注入装置的注入方法，具体的操作步骤如下：
第一步：打开垂直螺旋输送机（1-2）顶部的电机（1-3），将粒子从储料箱（1-1）垂直举升至料斗（1-4），备用；
第二步：此时粒子注入罐（3-1）中装满粒子，打开第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10），钻井泵（7）通过管线（8）从泥浆池（6）中向外输送钻井液，钻井液进入引射器（4-1）中，一股喷射入粒子注入罐（3-1）底部，另一股通过粒子浓度调节机构（4-1-2）的孔口，在混合腔（4-1-4）中产生压降，打开粒子截止阀（3-2），粒子进入混合腔（4-1-4），与钻井液充分混合后，由通道口（16）进入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14），注入井筒；
第三步：当粒子注入罐（3-1）中的粒子行将用尽时，调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子注入罐（3-1）的粒子注入量减少，同时打开第三泥浆阀（11）、第四泥浆阀（12）和粒子截止阀（3-2），使得料子注入罐（3-1）连入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14）中，调节引射器（4-1）中的粒子浓度调节机构（4-1-2），使整个高压主管汇中粒子的浓度保持不变；
第四步：关闭第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10）和粒子截止阀（3-2），调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子浓度保持不变，继续钻进；
第五步：打开粒子注入阀（1-5），向粒子注入罐（3-1）中注满粒子后，关闭粒子注入阀（1-5）；
第六步：打开加压用泥浆阀（2-2），通过加压管线（2-1）向粒子注入罐（3-1）中输入高压钻井液，使升压速度略大于粒子注入罐（3-1）的粒子注入速度，当粒子注入罐（3-1）内压力升至工作压力，关闭加压用泥浆阀（2-2），完成预升压过程，备用；
之后，又可重复上述六个流程，便可实现连续、均匀地将粒子注入到高压主管汇中，注入井筒。
本发明的有益效果是：通过设计粒子举升灌装***、压力补偿***、双罐注入***和防堵混合***，真正实现粒子连续注入、防堵且粒子浓度连续可调的目的，并通过电路控制***实现操作的远程控制；在不改变高压主管汇压力的条件下，管汇中始终保持有固定浓度的粒子，真正的实现粒子连续注入，可长时间连续工作，提高工作效率；具有良好的防堵效果；粒子浓度可连续的调节；粒子与钻井液两级混合，更加均匀；可实现操作的远程控制；其结构合理紧凑，使用安全可靠，可大幅缩短钻井周期。
附图说明
图1为本发明的整体装置工作示意图；
图2为本发明的整体装置右侧视图；
图3为图1中A处局部放大图；
图4为图2中B处局部放大图；
图5为本发明的防堵混合***外部视图；
图6为本发明的防堵混合***俯视图；
图7为本发明的防堵混合***局部剖视图；
图8为图6中C-C剖视图；
图9为本发明的两向阀的俯视图；
图10为图9中D-D剖视图；
图11为图7中E处放大图；
图12为本发明的防堵喷头的示意图；
图13为本发明的粒子截止阀示意图；
上图中：粒子举升灌装***1、压力补偿***2、双罐注入***3、防堵混合***4和电路控制***5、泥浆池6、钻井泵7、管线8、第一泥浆阀9、第二泥浆阀10、第三泥浆阀11、第四泥浆阀12、第一高压主管汇13、第二高压主管汇14，
储料箱1-1、垂直螺旋输送机1-2、电机1-3、料斗1-4和粒子灌装阀1-5，升压管线2-1、升压用泥浆阀2-2，粒子注入罐3-1、粒子截止阀3-2，圆柱孔3-2-1，粒子截止阀本体3-2-2，引射器4-1和防堵喷头4-2，两向阀4-1-1、粒子浓度调节机构4-1-2、下料管4-1-3和混合腔4-1-4，阀门体4-1-1-1、单向开关4-1-1-2和拉伸弹簧4-1-1-3，外部大齿轮4-1-2-1、第一外部小齿轮4-1-2-2和第二外部小齿轮4-1-2-3、第一内部小齿轮4-1-2-4和第二内部小齿轮4-1-2-5、第一齿条4-1-2-6、第二齿条4-1-2-7、第一半圆球形阀4-1-2-8、第二半圆球形阀4-1-2-9，顶部尖帽4-2-1、防堵喷嘴4-2-2、滤砂网4-2-3。
具体实施方式
结合附图1-13，对本发明作进一步的描述：
本发明提到的一种石油钻井用粒子注入装置，包括粒子举升灌装***（1）、压力补偿***（2）、双罐注入***（3）、防堵混合***（4）和电路控制***（5），粒子举升灌装***（1）与双罐注入***（3）的入口连接，且双罐注入***（3）的侧壁连通压力补偿***（2），在双罐注入***（3）的底部连接防堵混合***（4），一侧安设电路控制***（5）；所述的粒子举升灌装***（1）将粒子举升至双罐注入***（3）中；所述的压力补偿***可对双罐注入***（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入***（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合***（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制***（5）可实现操作的远程控制。
上述的粒子举升灌装***（1）包括储料箱（1-1）、垂直螺旋输送机（1-2）、电机（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌装阀（1-5）；垂直螺旋输送机（1-2）在顶部电机（1-3）的带动下，将储料箱（1-1）中的粒子举升到设备的最高处，灌入到料斗（1-4）中；通过启闭粒子灌装阀（1-5），将粒子注入左右两个粒子注入罐（3-1）中。
上述的压力补偿***（2）包括升压管线（2-1）、升压用泥浆阀（2-2）；所述的升压管线（2-1）为高压主管线的一个分支，通过打开升压用泥浆阀（2-2）向粒子注入罐（3-1）内输入高压钻井液，将粒子注入罐（3-1）升压至工作压力，完成预升压过程，并完成粒子与钻井液的初级混合，形成粒子混浆，避免粒子注入罐（3-1）接通高压管汇后升压出现压力下降和管汇中粒子间断现象的发生。
上述的双罐注入***（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程。
上述的防堵混合***（4）包括引射器（4-1）和防堵喷头（4-2）；引射器（4-1）位于粒子注入罐（3-1）的底部，包括两向阀（4-1-1）、粒子浓度调节机构（4-1-2）、下料管（4-1-3）和混合腔（4-1-4），粒子混浆通过下料管（4-1-3）和粒子截止阀的圆柱孔（3-2-1）注入混合腔（4-1-4）中；两向阀（4-1-1）包括阀门体（4-1-1-1）、单向开关（4-1-1-2）和拉伸弹簧（4-1-1-3），当粒子注入罐（3-1）中的压力低于高压主管汇的压力时，两向阀（4-1-1）在压差的作用下向上运动，平衡两者的压力，在粒子连续注入装置停止工作后，粒子注入罐（3-1）中的压力高于高压主管汇的压力，单向开关（4-1-1-2）向下运动，对粒子注入罐自动泄压，设置阶梯孔防止拉伸弹簧（4-1-1-3）被过渡拉伸，泄压后，在拉伸弹簧的作用下，单向开关回位。
上述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带动第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）同轴转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）啮合，从而带动第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）下端为第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），通过第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）的异向运动，第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。
上述的防堵喷头（4-2）包括顶部尖帽（4-2-1）、防堵喷嘴（4-2-2）和滤砂网（4-2-3），底部车有螺纹，可方便的旋拧在粒子注入罐（3-1）底部；顶部尖帽（4-2-1）可减少粒子的堆积对防堵喷头产生的压实作用；所述的防堵喷嘴（4-2-2）前后、左右对称布置在防堵喷头本体上，喷嘴向下倾斜20°，每列4个；滤砂网（4-2-3）是不锈钢丝编织平纹编织网或斜纹编织网，基本孔径0.5mm。
本发明提到的一种石油钻井用粒子注入装置的注入方法，具体的操作步骤如下：
第一步：打开垂直螺旋输送机（1-2）顶部的电机（1-3），将粒子从储料箱（1-1）垂直举升至料斗（1-4），备用；
第二步：此时粒子注入罐（3-1）中装满粒子，打开第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10），钻井泵（7）通过管线（8）从泥浆池（6）中向外输送钻井液，钻井液进入引射器（4-1）中，一股喷射入粒子注入罐（3-1）底部，另一股通过粒子浓度调节机构（4-1-2）的孔口，在混合腔（4-1-4）中产生压降，打开粒子截止阀（3-2），粒子进入混合腔（4-1-4），与钻井液充分混合后，由通道口（16）进入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14），注入井筒；
第三步：当粒子注入罐（3-1）中的粒子行将用尽时，调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子注入罐（3-1）的粒子注入量减少，同时打开第三泥浆阀（11）、第四泥浆阀（12）和粒子截止阀（3-2），使得料子注入罐（3-1）连入第一高压主管汇（13）、第二高压主管汇（14）中，调节引射器（4-1）中的粒子浓度调节机构（4-1-2），使整个高压主管汇中粒子的浓度保持不变；
第四步：关闭第一泥浆阀（9）和第一泥浆阀（10）和粒子截止阀（3-2），调节粒子浓度调节机构（4-1-2），使粒子浓度保持不变，继续钻进；
第五步：打开粒子注入阀（1-5），向粒子注入罐（3-1）中注满粒子后，关闭粒子注入阀（1-5）；
第六步：打开加压用泥浆阀（2-2），通过加压管线（2-1）向粒子注入罐（3-1）中输入高压钻井液，使升压速度略大于粒子注入罐（3-1）的粒子注入速度，当粒子注入罐（3-1）内压力升至工作压力，关闭加压用泥浆阀（2-2），完成预升压过程，备用；
之后，又可重复上述六个流程，便可实现连续、均匀地将粒子注入到高压主管汇中，注入井筒。
以上所述仅为本发明最具代表性的实施方式，凡依据本发明申请专利范围内所做的均等变化与修饰，均应属于本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种石油钻井用粒子注入装置，其特征是包括粒子举升灌装***（1）、压力补偿***（2）、双罐注入***（3）、防堵混合***（4）和电路控制***（5），粒子举升灌装***（1）与双罐注入***（3）的入口连接，且双罐注入***（3）的侧壁连通压力补偿***（2），在双罐注入***（3）的底部连接防堵混合***（4），一侧安设电路控制***（5）；所述的粒子举升灌装***（1）将粒子举升至双罐注入***（3）中；所述的压力补偿***可对双罐注入***（3）的粒子注入罐（3-1）预升压至工作压力，并完成粒子与钻井液的初级混合；所述的双罐注入***（3）可通过两个粒子注入罐的交替使用将粒子连续的注入到高压管汇中；所述的防堵混合***（4）可防止堵塞事故的发生，实现粒子浓度的可控可调，并完成粒子与钻井液的两级混合；所述的电路控制***（5）可实现操作的远程控制；
所述的双罐注入***（3）包括粒子注入罐（3-1）和粒子截止阀（3-2）；所述的粒子注入罐为左右并联的双罐，将罐中粒子通过压差引射的方式注入到连接高压主管汇的混合腔（4-1-4）中；所述的粒子截止阀（3-2）通过粒子截止阀本体（3-2-2）在90°内旋转，使得圆柱孔（3-2-1）与下料管（4-1-3）正对或正交启闭粒子注入混合腔（4-1-4）的过程；
所述的防堵喷头（4-2）包括顶部尖帽（4-2-1）、防堵喷嘴（4-2-2）和滤砂网（4-2-3），底部车有螺纹，可方便的旋拧在粒子注入罐（3-1）底部；顶部尖帽（4-2-1）可减少粒子的堆积对防堵喷头产生的压实作用；所述的防堵喷嘴（4-2-2）前后、左右对称布置在防堵喷头本体上，喷嘴向下倾斜20°，每列4个；滤砂网（4-2-3）是不锈钢丝编织平纹编织网或斜纹编织网，基本孔径0.5mm。
2.根据权利要求1所述的石油钻井用粒子注入装置，其特征是：所述的粒子举升灌装***（1）包括储料箱（1-1）、垂直螺旋输送机（1-2）、电机（1-3）、料斗（1-4）和粒子灌装阀（1-5）；垂直螺旋输送机（1-2）在顶部电机（1-3）的带动下，将储料箱（1-1）中的粒子举升到设备的最高处，灌入到料斗（1-4）中；通过启闭粒子灌装阀（1-5），将粒子注入左右两个粒子注入罐（3-1）中。
3.根据权利要求1所述的石油钻井用粒子注入装置，其特征是：所述的压力补偿***（2）包括升压管线（2-1）、升压用泥浆阀（2-2）；所述的升压管线（2-1）为高压主管线的一个分支，通过打开升压用泥浆阀（2-2）向粒子注入罐（3-1）内输入高压钻井液，将粒子注入罐（3-1）升压至工作压力，完成预升压过程，并完成粒子与钻井液的初级混合，形成粒子混浆，避免粒子注入罐（3-1）接通高压管汇后升压出现压力下降和管汇中粒子间断现象的发生。
4.根据权利要求1所述的石油钻井用粒子注入装置，其特征是：所述的粒子浓度调节机构（4-1-2）包括外部大齿轮（4-1-2-1）、第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）、第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）、第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）以及第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），外部大齿轮（4-1-2-1）与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）啮合，旋转外部大齿轮（4-1-2-1），同时带动第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一外部小齿轮（4-1-2-2）和第二外部小齿轮（4-1-2-3）同轴转动，第一内部小齿轮（4-1-2-4）和第二内部小齿轮（4-1-2-5）分别与第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）啮合，从而带动第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）在竖直方向异向运动；第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）下端为第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9），通过第一齿条（4-1-2-6）和第二齿条（4-1-2-7）的异向运动，第一半圆球形阀（4-1-2-8）和第二半圆球形阀（4-1-2-9）的间距增大或者缩小，从而调节了孔口的开启度。
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