CN101497217B - 用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器及其搅拌方法 - Google Patents

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Abstract

用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器及其搅拌方法。一种水泥搅拌方法和在该方法中使用的搅拌器，其中该方法在对油井套筒进行水泥灌浆中使用以搅拌水泥。该搅拌器使用直的散装水泥入口，五个环状再循环喷口和位于所述再循环喷口下游的五个环状水喷口，从而所有的喷口以一角度向搅拌室排出并且来自水喷口的排出与来自再循环喷口的流体相交。这五个喷口相交流体设计允许水泥粉末更加彻底的湿润，且具有较小、较轻、较便宜和更耐用的搅拌器，其不易被堵塞并且容易清洁。

Description

用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器及其搅拌方法
技术领域
本发明涉及一种高效、高能泥浆搅拌器，主要用于在对油和气井中的套管进行水泥灌浆的再循环系统中搅拌油田水泥。水泥搅拌器搅拌干燥粉末和水以及再循环的水泥浆以建立水泥混合物。水泥搅拌器使用直通式设计，其比现有技术更容易清洁，且其可以在干燥粉末入口处的连接从搅拌器移除时可以直通地观察。该水泥搅拌器还具有增加数量和体积的环形水流开口和再循环开口，其与现有技术设计相比允许更多的水和水泥浆并对搅拌器表面的磨损更少。现有技术设计并不允许更多的再循环和喷水口因为没有用于增加他们的空间。该新设计允许搅拌器表面可以使用较为廉价的材料制成而不会损害性能和寿命，由此降低设备的成本。本设计消除了早先设计中经受的大部分磨损问题，导致设备将持续更长时间才需要维修或替换。 
背景技术
本讨论涉及在美国专利No.6749330中的技术，因此其内容在此并入作为参考。美国专利No.6749330中教导的水泥搅拌器设计具有几个问题。首先，早先的搅拌器不是直通式的。早先的搅拌器在中央再循环管线54中包括第一和第二弯头(涉及该专利中的参考标号114和116)，并包括弯曲的入口52用于干燥散装水泥。由于这样的设计，难以对搅拌器的内部进行冲洗和清洁。此外，还不能通过打开在入口52处的管道连接直通地观察搅拌器，由此使得更难在维护时观察搅拌器内部以查找故障或确定其是否干净。 
此外，早先搅拌器的中央再循环管线仅仅是一附加表面，其可以被容纳在其中的再循环腐蚀性水泥浆所腐蚀。 
此外，早先搅拌器中的四个环形喷水口具有较小的流动容量，导致搅拌器腔室中的液体流的较高速度以获得可比的流速并由此由于脏的搅拌水中的腐蚀性沙导致的腐蚀而更加腐蚀内部搅拌器表面，。此外，早先的搅拌器使用具有多个通道的较为复杂的设计，所有这些通道都容易受到脏搅拌水的腐蚀。该腐蚀将导致更多的设备维护和更短的设备寿命。在期望保护早先的 搅拌器不受腐蚀的尝试中，一些表面被涂覆硬化涂层或由热处理不锈钢构成，这都增加了设备的成本。 
发明内容
本发明致力于解决上述每一个问题。 
本发明的一个目的是提供一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，该水泥搅拌器包括：粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与出口连通，环形地设置的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，环形地设置的水喷口，以使得它们排水到再循环喷口下游的所述搅拌室中，所述水喷口直接向内无偏斜地指向所述搅拌室内部。 
本发明的一个目的是提供一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其包括：粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与设置在搅拌器的相对端的出口连通，环形地设置的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，环形地设置的水喷口，以使得它们不需要偏斜地排放到所述搅拌室中，所述水喷口直接向内且以一角度指向所述搅拌室内部，以将混合流体迫向出口。 
本发明的一个目的是提供一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，包括：粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与设置在搅拌器的相对端的出口连通，设置在搅拌器中的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，和环形地设置的水喷口，以使得它们排水到再循环喷口下游的所述搅拌室中，所述水喷口直接向内无偏斜地指向所述搅拌室内部， 
本发明的一个目的是提供一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，包括：粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与设置在搅拌器的相对端的出口连通，环形地设置的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，水喷口，设置为使得它们排水到再循环喷口下游的所述搅拌室中，所述水喷口直接向内无偏斜地指向所述搅拌室内部，和 所述再循环喷口最内边界延伸到散粒入口腔室中。 
本发明的一个目的是提供一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，包括：将干燥粉末引入干燥粉末腔室中，将干燥粉末传递到搅拌室中，在那里来自多个环形再循环喷口的再循环浆体首先与该粉末相交以形成湿润粉末浆体，和湿润粉末浆体与再循环喷口下游的多个环形水喷口相交。 
本发明的一个目的是提供一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，包括：将干燥粉末引入浆体搅拌器的搅拌室内，从多个环形再循环喷口排放再循环浆体到搅拌室内，以使得再循环浆体与干燥粉末相交以形成湿润粉末浆体，和从再循环喷口下游的多个环形水喷口排放水，以使得水与湿润粉末浆体相交以形成混合浆体。 
本发明的一个目的是提供一种直通式设计，其没有任何在内部中央定位的再循环或水喷管，这种设计与现有设计相比不宜堵塞且易于清洁。此外，该直的设计允许可以在干燥粉末入口处的连接被断开时观察本发明的搅拌室。 
本发明的第二目的是通过使用更多的环状喷口在搅拌室更完全地覆盖从而消除对于中央再循环管线的需求。 
本发明的又一目的是提供一种搅拌器，其使用位于水喷口上游的再循环喷口。 
本发明搅拌器的又一目的是增加环状水流开口的数量和容量由此允许更多的水以较小的速度流动。再循环和水流动的路径被设置为他们并不直接冲击搅拌器侧面，由此与现有技术相比导致对搅拌器的表面较少的磨损。本发明的又一目的是提供具有较少内部腐蚀的高性能搅拌器。 
本发明的又一目的是提供一种搅拌器，其可以使用较为廉价的材料制成由此降低搅拌器的制造成本。 
本发明的又一目的是提供一种搅拌器，其设计上比较简单，且由此降低制造成本并简化维护。 
本发明的又一目的是提供一种搅拌器，其由于降低了磨损与现有技术相比将具有较长的寿命和需要较少的维护。此外这种设计的拆卸和维修也大为简化。 
本发明的又一目的是提供一种较小、更紧凑和更轻的水泥搅拌器。 
本发明的还一目的是提供一种五喷口设计，其与现有技术相比允许更多再循环喷口和更多水喷口，导致对水泥粉末的更彻底的搅拌和更好的湿润。 
另一目的是具有延伸到干燥粉末腔室中的再循环喷口，从而在散粒入口腔室中形成星形，其有助于打碎或分散进入的干燥粉末。 
通过进一步观察这些附图、详细描述和所附权利要求，这些和其他目的将会变得更加明显。 
本发明是一种水泥搅拌方法和搅拌器，在油井套筒的水泥灌浆中用于搅拌水泥。该搅拌器是“再循环”式的且具有可变的高压水喷口。一般地，这种类型的搅拌器从其出口排出端并进入扩散器并随后进入搅拌槽。再循环泵连接到该搅拌槽并将其中已搅拌的水泥浆再循序到设置在搅拌器上的再循环流体入口以提供更多搅拌能量并提供采样水泥浆密度的可能。且，一般搅拌水泵连接到搅拌水供给器并将搅拌水泵浦到设置在搅拌器上的搅拌水入口。搅拌水入口将搅拌水供应到搅拌器中的水喷口。水喷口控制搅拌速度和增加搅拌能量。散装水泥在搅拌器的干燥散装水泥入口加入。总体上，大部分当前使用的水泥浆搅拌器具有上述特性，某一些比其他的更好。使用本发明的搅拌器的环境和装置在美国专利No.6749330中有所教导，且与相关装置有关的教导由此被并入作为参考。 
从搅拌器上游端的入口端开始并移向搅拌器下游的出口端，搅拌器在其入口端设置有直的散装水泥入口用于接收干燥粉末水泥进入到位于搅拌器壳体内部中的搅拌室中。 
在干燥散装水泥入口的下游和附近，搅拌器设置有两个再循环流体入口，其都与再循环歧管连通。再循环歧管供应再循环水泥浆到五个环状再循环喷口，其位于散粒入口腔室下游的搅拌室的内侧周围。为了简洁起见，搅拌器的内部将分为两部分描述：散粒入口腔室和搅拌室。第一区域是散粒入口腔室，其从所述入口延伸到再循环喷口。第二区域是搅拌室，其从再循环喷口延伸到搅拌器的出口。每一个再循环喷口和出口都由搅拌器中的两个结构部所限定。一个结构部是公用壁，其将散粒入口腔室从再循环喷口隔离，且另一结构部是将再循环喷口和搅拌水歧管分离的公用壁。再循环出口以一角度向内排出到搅拌室中。 
在再循环入口附近，搅拌器设置有搅拌水入口。搅拌水入口与水歧管连通，该水歧管供应水到设置在搅拌室中再循环喷口下游的五个环状水喷口。 搅拌水歧管由三个结构部所限定。一个结构部是将再循环歧管从搅拌水歧管隔离的公用壁。第二结构部是搅拌器的外部壳体，且第三结构部是水调节阀的可旋转流量调节板。凹槽设置在与可旋转水调节阀元件附近的表面中以容纳压力面密封件以保持搅拌水歧管中的水压。凹槽设置在固定孔板中，以用于径向密封件以将固定孔板固定到搅拌器壳体从而流体不会在固定孔板固定到壳体的接头处泄漏到搅拌室外部。 
如图3所示，在厚度上稍大于可旋转流量调节板的隔板设置在可旋转流量调节板周围以允许调节板在水歧管的壁和固定孔板之间具有足够的间隙，从而该流量调节板可以旋转。搅拌器设置有搅拌水调节输入装置，其包括包含环状水喷口的固定孔板和具有贯穿的切除开口的可旋转或移动的水调节阀元件或流量调节板。可移动流量调节板位于固定孔板附近且在水歧管和固定孔板之间。可移动流量调节板设置有用于相对于固定孔板旋转可移动流量调节板的把手。 
固定孔板和可旋转流量调节板协作以控制通过水喷口的水流量。通过更完全地对准可移动流量调节板的切除口和固定孔板的调节槽，或替代地，通过将开口更加移动偏离槽，可移动流量调节板相对于固定孔板的位置控制通过五个环状水喷口的水流量。当可移动流量调节板沿逆时针转动时，可移动流量调节板的切除口移动从而他们沿搅拌器纵向地更完全地对准设置在固定孔板中的相应的环状水喷口，以允许更多的水从水歧管通过可移动和固定孔板中的开口和槽，并离开环状水喷口进入搅拌器的搅拌室。替代地，当可移动流量调节板沿孙顺时针转动时，可移动流量调节板的切除口移动从而沿搅拌器纵向偏离在固定孔板中的相应的环状水喷口的对准，以允许更少的水从水歧管通过可移动流量调节板和固定孔板，并离开环状水喷口进入搅拌器的搅拌室。 
水喷口成角地指向从而它们的排出向内指向搅拌室。所有现有技术中的环状可调节孔都是沿轴向对准。这些轴向设计要求流动方向被“改变”或偏斜超出喷口以撞击期望的搅拌室位置。该高速流动的转向导致搅拌器部件的高磨损。 
此外，水喷口位于再循环喷口的轴向下游。这允许更紧凑的结构，更低的生产成本以及更容易维护。 
五个环状再循环喷口轴向地位于搅拌室中相对于五个环状水喷口的上 游，从而再循环喷口排出到搅拌室中环状水喷口排出的上游。该五喷口设计与现有技术相比允许更多的再循环喷口和水喷口，导致更彻底的搅拌(粉末更好的湿润)。 
搅拌器使用相同数量的再循环喷口和水喷口，且从而每一种类型的喷口的数量是平衡的。尽管优选设置奇数个再循环和水喷口，也可以是偶数个喷口。 
均匀间隔的水喷口环状地输送搅拌水到搅拌室中，这在再循环喷口输送再循环流体到搅拌室中的位置的下游。该布置是重要的，因为下列几个理由。水喷口的位置倾向于与从上游引入搅拌室的水泥浆相交并进一步搅拌，由此增强搅拌。具有环状可调整口的现有技术交替流动而不是与来自再循环的排出相交。此外，再循环喷口下游的水喷口的位置倾向于保护搅拌室内表面不受从再循环喷口排出的再循环水泥浆中的砂砾或当水源不干净时从水喷口流出的不干净的水中的沙的磨损。 
最后，搅拌器的出口设置在搅拌器的出口端。水泥混合物通过该出口离开搅拌器的搅拌室。 
附图说明
图1是根据本发明的优选实施例构成的水泥搅拌器的入口端视图； 
图2是图1的水泥搅拌器的右侧视图； 
图3是沿图1中的3-3线取的横截面视图； 
图4是从图3的4-4线取的横截面视图，示出了搅拌水歧管和从该透视图观察时再循环喷口的星形外观； 
图5是从图3的5-5线取的横截面视图，示出了可旋转地流量调整盘。 
具体实施方式
参考附图，首先参考图2和3，本发明涉及水泥搅拌方法和在该方法中用于搅拌水泥的搅拌器20，被搅拌的水泥将用于油井水泥灌浆。总体典型地系统和设备在美国专利No.6749330中有所教导，其中使用搅拌器20。该教导由此被并入作为参考。 
如美国专利No.6749330的详细说明，一般水泥搅拌器从其出口端排出并进入扩散器(diffuser)并随后进入搅拌槽。再循环泵连接到该搅拌槽并将 搅拌槽中的东西再循环到设置在搅拌器上的再循环流体入口。且，一般搅拌水泵连接到搅拌水供给器并将搅拌水泵浦到设置在搅拌器上的搅拌水入口。此外，散装水泥被气动地输送到搅拌器上的干燥散装水泥入口。本发明的目标是水泥搅拌器20。本发明的优选实施例在附图中示出并在随后更详细的描述。 
参考图3，搅拌器20以横截面视图示出。为了简洁起见，搅拌器20的内部将被分为两个区域来描述：散粒入口腔室(bulk inlet chamber)19、和搅拌室6。第一区域是散粒入口腔室19其从入口1延伸到再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E。散粒入口腔室19从入口1接收干燥粉末水泥并将其输送到搅拌室6所处的第二区域。没有搅拌发生在散粒入口腔室19中。搅拌室6从再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E延伸到搅拌器20的出口7，且在搅拌室6中水泥粉末和再循环水泥浆和搅拌水混合到一起。 
搅拌器20在其入口端15设置有直的散装水泥入口1以用于允许干燥粉末水泥进入整体地位于搅拌器壳体13中的散粒入口腔室19中，然后进入也整体地位于搅拌器壳体13中的搅拌室6。靠近干燥水泥入口1的是两个再循环流体入口2A和2B，其都与再循环歧管10相通，该再循环歧管供应再循环的水泥浆到环形地位于搅拌腔6内的五个环形再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E。靠近再循环流体入口2A和2B的是搅拌水入口11，其与搅拌水歧管4连通，该搅拌水歧管4供应水到搅拌室6中设置在五个环形再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E下游的五个环状水喷口或喷孔5A，5B，5C，5D，和5E。 
水歧管4具有搅拌水调整输出装置，该装置包括具有环状水喷口5A，5B，5C，5D，和5E的固定孔板14以及可旋转或可移动的水调节阀元件或流量调节板8，该水调节阀元件或流量调节板8具有贯穿的切除口12A，12B，12C，12D，和12E。可移动流量调节板8设置有把手9以用于旋转该可移动流量调节板8以便于控制穿过五个环状水喷口5A，5B，5C，5D，和5E的搅拌水流量。在搅拌器20的出口端16处的是出口7，其将水泥混合物从搅拌器20的搅拌室6中排出。所有这些特征在下文从搅拌器20的入口端15开始移向相对的搅拌器20的出口端来进行更详细地描述。 
从搅拌器20的入口端15开始，搅拌器20设置有直的散装水泥入口1，用于允许粉末水泥进入位于搅拌器壳体13内部的搅拌室6中。直的散装水 泥入口1允许当通常与入口1连接的管道从入口处断开时可以非破坏地观察搅拌器20的散粒入口腔室19和搅拌室6内部，或穿过它们观察，如图1最佳地所示。此外，直的设计允许更容易地清洁和检查散粒入口腔室19和搅拌室6两者。 
现在参考附图1，2和3，在干燥散装水泥入口1附近，搅拌器20设置有两个再循环流体入口2A和2B，其都与再循环歧管10连通。再循环歧管10供应再循环水泥浆到位于搅拌室6内部周围的五个环形再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E。每一个再循环喷口或出口3A，3B，3C，3D，和3E被搅拌器20中的两个结构部17和18所限定。第一结构部是公用壁17，其将散粒入口腔室19从再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E分开，而第二结构部是公用壁18，其将再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E从搅拌水歧管4分开。再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E以角度A排料到搅拌室6中。 
参考图3和图4，在再循环流体入口2A和2B附近，搅拌器20设置有搅拌水切向入口11。重要的是，入口11相对于水歧管4相切地布置，水于是被切向地供应到水歧管4。搅拌水入口11与水歧管4连通，水歧管4供应水到设置在搅拌室6中的五个环状水喷口5A，5B，5C，5D，和5E。通过将水切向地供应到水歧管4，水被如此供应从而水以均匀的方式抵达调节开口和调节槽12A-E和5A-E，即沿相同方向，由此对于所有调节开口和调节槽12A-E和5A-E建立穿过其中的相同的流量特性。 
参考图3和5，搅拌水歧管4由搅拌器20中的三个结构部18、13和8所限定。第一结构部是共用壁18，其将再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E从搅拌水歧管4分开。第二结构部是用于搅拌器20的外部搅拌器壳体13，且第三结构部是可旋转流量调整板8。凹槽21和22设置在可旋转水调节阀元件8附近的表面中以容纳压力面密封件23和24以保持搅拌水歧管4中的水压。凹槽25设置在固定孔板14中，以用于径向密封件26以将固定孔板14密封到搅拌器20的壳体13从而流体不会在固定孔板14和壳体13之间泄漏到搅拌室6外部。 
如图3和5所示，搅拌器20设置有搅拌水调整输入装置，包括固定孔板14和可旋转或可移动的水调节阀元件或流量调节板8，该固定孔板14具有环状水喷口5A，5B，5C，5D和5E，该水调节阀元件或流量调节板8具有贯穿的切除口12A，12B，12C，12D和12E。该可移动流量调节板8位于 固定孔板14附近并位于水歧管4和固定孔板14之间。如图3所示，在宽度上稍大于可旋转流量调节板8的隔板28设置在可旋转流量调节板8周围以允许调节板8在水歧管4的壁和固定孔板14之间具有足够的间隙，从而该流量调节板8可以旋转。可移动流量调节板8设置有用于相对于固定孔板14旋转可移动流量调节板8的把手9。 
固定孔板14和可旋转流量调节板8相互协作以控制通过水喷口5A，5B，5C，5D和5E的水流量。通过将可移动流量调节板8的切除口12A，12B，12C，12D和12E更完全地对准固定孔板14的调节槽5A，5B，5C，5D和5E，或替代地通过移动切除口12A，12B，12C，12D和12E偏离与槽5A，5B，5C，5D和5E的更完全对准，可移动流量调节板8相对于固定孔板的位置控制通过五个环状水喷口5A，5B，5C，5D和5E的水流量。当可移动流量调节板8沿逆时针方向旋转，如图4中的箭头B所示，可移动流量调节板8的切除口12A，12B，12C，12D，和12E移动从而沿着搅拌器20的纵向更完全地对准设置在固定孔板14中并与它们相应的环状水喷口5A，5B，5C，5D和5E。这允许更多的水从水歧管4通过开口12A，12B，12C，12D和12E以及槽5A，5B，5C，5D和5E的对准部分并进入搅拌室6。替代地，当可移动流量调节板8沿顺时针方向旋转时，如图4中的箭头C所示，可移动流量调节板8的切除口12A，12B，12C，12D和12E移动，从而沿着搅拌器20的纵向更加偏离与它们相应的环状水喷口5A，5B，5C，5D，和5E的对准。这允许更少的水从水歧管4通过可移动流量调节板和固定孔板8和14流出进入搅拌腔6。水喷口5A，5B，5C，5D和5E以角度D朝搅拌室6中排水。 
五个环状再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E位于搅拌室6中相对于五个环状水喷口5A，5B，5C，5D和5E的纵向上游，致使再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E排料到搅拌室6中，该搅拌室在从水喷口5A，5B，5C，5D和5E的排水的上游。均匀间隔的水喷口5A，5B，5C，5D和5E环形地输送搅拌水到搅拌室6中，这发生在均匀间隔的再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E环形地输送再循环流体到搅拌室6中的位置的下游。该布置是重要的，这是由于几个原因。水喷口5A，5B，5C，5D，和5E的位置倾向于与引入搅拌室6上游的水泥浆相交并进一步搅拌，由此增强混合。使用环状可调整孔板的现有技术与来自再循环喷射流的排放交替而不是与来自再循 环喷射流的排放相交。此外，水喷口5A，5B，5C，5D和5E处于再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E的下游也是为了保护搅拌室6的内表面不受从再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E流出的再循环水泥浆中的砂砾和粗砂或在水源不干净时从水喷口5A，5B，5C，5D和5E流出的不干净的水中的砂的磨损。参考图1、3和4，五个再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E以这样的方式布置以致其在内部套筒17中形成“星形”布置，该内部套筒17是散粒入口腔室19和五个再循环喷口3A，3B，3C，3D，和3E之间的共用壁。通过使得内部套筒17为“星形”布置并向内部和向内延伸超过通常平行壁套筒ID，其在图中示出为标号27，这有助于将干燥散装粉末的构造，在其流动通过散粒入口腔室19并进入搅拌室6时，与来自再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E的流体相遇之前，重新成形为“星”形。由此导致的粉末流的“星”形有助于使通过套筒ID的干燥散装水泥流分裂或破裂，由此增强散装水泥的润湿性。 
最后，如图2和3所示，搅拌器20的出口7设置在搅拌器20的出口端16处。水泥混合物通过出口7离开搅拌器20的搅拌室6。 
尽管本发明被描述为具有五个再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E，和五个水喷口5A，5B，5C，5D和5E，但本发明并不局限于此。实际上本发明可以仅设置有三个再循环喷口和仅三个水喷口，或替代地，各具有七个。本发明可以替代地设置有偶数个再循环喷口和水喷口。重要的是水喷口在搅拌室6中位于相关的再循环喷口的下游，从而来自水喷口的流体与来自相关再循环喷口的流体相交。优选的布置是再循环喷口数量与水喷口相同，且各类型的喷口为奇数个，即，三个、五个、七个等等。例如，较小的搅拌器可以仅仅具有三个再循环喷口和三个水喷口，而较大的搅拌器可以具有七个再循环喷口和七个水喷口。 
操作 
干燥散装水泥在直的干燥散装水泥入口1处被气动地直吹入搅拌器20中。当干燥散装水泥通过搅拌器的内部散粒入口腔室19并随后进入搅拌室6时，其与流自五个再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E的再循环水泥浆相交。该干燥散装水泥与再循环水泥浆的相交是湿润干燥水泥粉末的第一步。很短的距离之后(在时间上为几毫秒)且在搅拌室6中的下游处，五个水喷口5A，5B，5C，5D和5E与部分湿润的水泥相交。由再循环喷口3A，3B，3C，3D， 和3E，以及水喷口5A，5B，5C，5D和5E传递的搅拌能量是非常高的。所有十个喷口的高能量，即五个再循环喷口3A，3B，3C，3D和3E，以及五个水喷口5A，5B，5C，5D和5E，建立很好的混合水泥浆，其中所有的颗粒都被湿润。再循环速度是恒定的，一般为每分钟20bb1。水流量通过旋转流量调节板8而被调节。图4示出了具有切除口12A，12B，12C，12D和12E和调节槽5A，5B，5C，5D和5E的流量调节板8。当流量调节板8逆时针移动时，即沿着由箭头B所示的方向，调节槽5A，5B，5C，5D和5E未被覆盖从而液体流过。流动速度大致正比于流量调节板8的旋转。一般压力是125psi，而最大流量可以在每分钟10bb1的范围。完全湿润和混合的水泥浆经由出口7离开搅拌室13并流到搅拌槽，如上文所述的一般的装置布置。 
尽管本发明已经被描述用于搅拌水泥以用于油或气井，本发明并不局限于此，且可以用于将各种散装粉末搅拌为溶液。此外，本发明的使用也不局限于油气工业，而是可以用于需要将干燥散装粉末搅拌为溶液的其他工业，例如食品加工业。 
尽管本发明已经通过一定程度的特定实例进行描述，显然可以对组件的布置和构造的细节进行很多修改而不会背离本公开的精神和范围。可以理解本发明并不局限于文中的实施例，这些实施例仅仅是作为示例性目的示出，本发明仅由所附权利要求的范围所限定，包括完整范围的等价物，其中每一个元件都被保护。 
附图标记列表 
1   干燥散装水泥入口 
2A和B再循环流体入口 
3A-E再循环喷口 
4   搅拌水歧管 
5A-E水喷口，孔或调节槽 
6   搅拌室 
7   搅拌器出口 
8   孔板 
9   用于旋转孔板8的把手 
10  再循环歧管 
11    搅拌水入口 
12A-E    孔板8中的切除口 
13    搅拌器壳体 
14    固定板 
15    20的入口端 
16    20的出口端 
17    6和3A-E之间的公用壁 
18    3A-E和4之间的公用壁 
19    散粒入口腔室 
20    水泥搅拌器 
21和22  分别用于密封件23和24的8中的槽 
23和24  表面密封件 
25    14中的用于密封件16的槽 
26    径向密封件 
27    外壳或壳体ID 
28    隔板 
A-用于3A-E的排出角度 
B-图4中沿逆时针方向的箭头 
C-图4中沿顺时针方向的箭头 
D-用于5A-E的排出角度 
相关申请 
本申请是2008年1月29日提交关于直通式水泥搅拌器(straight through cement mixer)的美国专利申请No.12/021415的部分连续申请。申请人是2004年6月15日颁发的关于用于油井水泥灌浆的水泥搅拌器的美国专利No.6749330的唯一发明人。申请人还是1996年11月5日颁发的关于用于油井水泥灌浆的水泥搅拌和强度仿真器和控制系统和装置的美国专利No.5571281的唯一发明人，1994年10月18日颁发的关于评价油或气井流体工艺的方法的美国专利No.5355951的共同发明人之一；且是1991年9月10日颁发的关于搅拌器装置的美国专利No.5046855的共同发明人之一。 

Claims (47)

1.一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，该水泥搅拌器包括：
粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与出口连通，
环形地设置的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，
环形地设置的水喷口，以使得它们排水到再循环喷口下游的所述搅拌室中，所述水喷口直接向内无偏斜地指向所述搅拌室内部。
2.如权利要求1所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，散粒入口腔室和再循环歧管之间具有共用边界。
3.如权利要求1所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述再循环喷口以会聚的方式不从其它表面偏斜地以一角度排料到搅拌室，且使得该排料是朝向搅拌器出口。
4.如权利要求3所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口被环形地相等地间隔。
5.一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，其包括：
粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与设置在搅拌器的相对端的出口连通，
环形地设置的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，
环形地设置的水喷口，以使得它们不需要偏斜地排放到所述搅拌室中，所述水喷口直接向内且以一角度指向所述搅拌室内部，以将混合流体迫向出口。
6.如权利要求5所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，散粒入口腔室和再循环歧管之间具有共用边界。
7.如权利要求6所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述再循环喷口最内边界延伸到散粒入口腔室内，且再循环喷口以会聚的方式不从其它表面偏斜地以一角度排料到搅拌室内且所述角度使 得该排料朝向搅拌器出口。
8.如权利要求5所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述水喷口设置在再循环喷口的下游。
9.如权利要求5所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，还包括：
所述入口是直的，以使得其形成从所述干燥散装粉末入口通到所述散粒入口腔室中、通到所述搅拌室中且通到所述出口中的直的路径。
10.如权利要求9所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于还包括：再循环喷口的最内边界延伸到散粒入口腔室内，且再循环喷口以会聚的方式不从其它表面偏斜地以一角度排料到搅拌室中，且所述角度使得该排料朝向搅拌器出口。
11.如权利要求10所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，散粒入口腔室和再循环歧管之间具有共用边界。
12.如权利要求10所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述再循环喷口最内边界延伸到散粒入口腔室中。
13.如权利要求10所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述再循环喷口在所述搅拌室中向内且以一角度会聚并与通过入口进入的干燥散装粉末相交并彻底湿润和搅拌任何引入到搅拌室内的干燥散装粉末，使得再循环喷口的排料形成朝向搅拌室出口的流体。
14.如权利要求10所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，至少两个再循环喷口环形地设置以使得它们排料到所述搅拌室中。
15.如权利要求10所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于还包括：
环形地设置的水喷口，以使得它们排水到所述搅拌室中，所述水喷口位于再循环喷口下游以使得来自水喷口的搅拌水流与来自再循环喷口的再循环湿润粉末混合物的流体相交。
16.如权利要求15所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述水喷口是可调节的且向内指向以使得来自所述可调节水喷口的搅拌水流在所述搅拌室中向内会聚以与来自再循环喷口的流体相交，以搅拌和湿润被引入搅拌室的任何散装粉末。 
17.如权利要求15所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，环形地设置有至少两个可调节水喷口，以使得它们排水到所述搅拌室中。
18.如权利要求15所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于还包括：
旋转流量调节板，设置在所述搅拌器中并通过附连的把手可旋转，所述旋转流量调节板设置有贯穿的切除口，
固定孔板，设置在所述搅拌器中，且该固定孔板设置有贯穿的喷口，以使得设置在旋转流量调节板中的切除口和设置在固定孔板中的喷射开口协作以调节来自可调节水喷口的流量。
19.如权利要求1所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述水喷口是可调节的。
20.如权利要求19所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述水喷口可以通过相对于设置在搅拌器上的固定孔板旋转设置在所述搅拌器上的可动流量调节板来调节，且该固定孔板设置为接近所述搅拌器上的所述可动流量调节板。
21.一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，包括：
粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与设置在搅拌器的相对端的出口连通，
设置在搅拌器中的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，和
环形地设置的水喷口，以使得它们排水到再循环喷口下游的所述搅拌室中，所述水喷口直接向内无偏斜地指向所述搅拌室内部。
22.如权利要求8所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，还包括：
连接到所述水喷口且供应水到所述水喷口的水歧管。
23.如权利要求22所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，还包括：
连接到所述水歧管且供应水到所述水歧管的切向水入口。
24.如权利要求1所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口被设置为使得来自再循环喷口的再循环湿润粉末混合 物的流体相对于搅拌器的轴线以一角度进入搅拌室。
25.一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，包括：
粉末搅拌器，具有设置在搅拌器一端的干燥散装粉末入口，所述入口与设置在该粉末搅拌器中的散粒入口腔室和随后的搅拌室连通，所述搅拌室与设置在搅拌器的相对端的出口连通，
环形地设置的再循环喷口，以使得它们排料到所述搅拌室中，
水喷口，设置为使得它们排水到再循环喷口下游的所述搅拌室中，所述水喷口直接向内无偏斜地指向所述搅拌室内部，和
所述再循环喷口最内边界延伸到散粒入口腔室中。
26.如权利要求1所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，还包括：
所述入口是直的，以使得其形成从所述干燥散装粉末入口通到所述散粒入口腔室中、通到所述搅拌室中且通到所述出口中的直的路径。
27.如权利要求2所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环歧管与搅拌器结构是整体的且提供一装置以分配从多个再循环入口到多个再循环喷口中的流体，且其中，再循环歧管为散粒入口腔室提供结构支撑。
28.如权利要求1所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述再循环喷口的最内边界延伸到散粒入口腔室中。
29.如权利要求3所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口形成“星形”构造。
30.如权利要求5所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，所述再循环喷口以会聚的方式不从其它表面偏斜地以一角度排料到搅拌室中，且所述角度使得该排料朝向搅拌器出口。
31.如权利要求30所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口被环形地相等地间隔。
32.如权利要求31所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口形成“星形”构造。
33.如权利要求6所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环歧管与搅拌器结构是整体的，其提供一装置以分配从两个再循环入口到多个再循环喷口的流体，且所述再循环歧管还为散粒入口腔室 提供结构支撑。
34.如权利要求7所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口被环形地相等地间隔。
35.如权利要求7所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口形成“星形”构造。
36.如权利要求10所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口被环形地相等地间隔。
37.如权利要求36所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器，其特征在于，再循环喷口形成“星形”构造。
38.一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，包括：
将干燥粉末引入干燥粉末腔室中，
将干燥粉末传递到搅拌室中，在那里来自多个环形再循环喷口的再循环浆体首先与该粉末相交以形成湿润粉末浆体，和
湿润粉末浆体与再循环喷口下游的多个环形水喷口相交。
39.如权利要求38所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，水喷口被向内且无偏斜地指向搅拌室内，其方式是会聚在湿润粉末浆体上且与该湿润粉末浆体相交。
40.如权利要求38所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，再循环喷口被向内无偏斜地指向搅拌室内，其方式是会聚在干燥散装粉末上且与该干燥散装粉末相交。
41.如权利要求40所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，再循环喷口在散粒入口腔室的端部处排放流体，导致干燥散粒流体的打断分离以使得其容易被湿润，且导致干燥散装粉末在其进入搅拌室时速度增加以降低干燥散粒入口腔室内堵塞的可能性。
42.如权利要求38所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，混合发生在搅拌器结构内，该搅拌器结构建立穿过搅拌器的直的混合路径，其起始于干燥散粒入口且在终止于搅拌器出口前连续穿过散粒入口腔室和搅拌室。
43.一种用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，包括： 
将干燥粉末引入浆体搅拌器的搅拌室内，
从多个环形再循环喷口排放再循环浆体到搅拌室内，以使得再循环浆体与干燥粉末相交以形成湿润粉末浆体，和
从再循环喷口下游的多个环形水喷口排放水，以使得水与湿润粉末浆体相交以形成混合浆体。
44.如权利要求43所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，水喷口被向内无偏斜地指向搅拌室内，其方式是会聚在湿润粉末浆体上且与该湿润粉末浆体相交。
45.如权利要求43所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，再循环喷口被向内无偏斜地指向搅拌室，其方式是会聚在干燥散装粉末上且与该干燥散装粉末相交。
46.如权利要求45所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，再循环喷口延伸到位于搅拌室的流动路径中的上游的散粒入口腔室内，其将流体指向为使得流体在散粒入口腔室的端部处射出，导致干燥散装粉末的打断分离以使得其容易被湿润，且导致干燥散装粉末流体在其进入搅拌室时速度增加以降低干燥散粒入口腔室内堵塞的可能性。
47.如权利要求43所述的用于将干燥粉末和液体搅拌的水泥搅拌器的搅拌方法，其特征在于，混合发生在直通搅拌器结构内，该搅拌器结构建立穿过搅拌器的直的混合路径，其起始于干燥散粒入口且连续流动穿过散粒入口腔室和搅拌室和搅拌器出口。 
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