CN105521720B - 一种泡沫发生器 - Google Patents

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Abstract

一种泡沫发生器,根据泡沫发生原理，在空气进入泡沫发生器腔体后，为了尽可能的避免起泡剂单相流出、发泡不均匀情况的发生，先利用腔体配置喷嘴结构更大程度的将入口起泡剂溶液的压能转化为动能，起泡剂溶液喷出后被雾化器分散雾化，压缩空气与雾化后的起泡剂溶液充分混合后流向泡沫发生器的泡沫出口，泡沫出口处设置的细密的金属滤网，保证发泡效果进一步提高，不存在空气或者起泡剂单相流出泡沫发生器的问题。

Description

一种泡沫发生器
【技术领域】
本发明涉及一种泡沫发生器，特别是一种油田泡沫驱油和泡沫钻井用的气体泡沫发生器。
【背景技术】
采油进行泡沫钻井、泡沫驱和其他一些作业中需要用到泡沫发生器，常用的泡沫发生器一般有涡轮式、螺旋式和孔隙式，通过发泡剂液体和气体进入空腔内充分混合，最终形成泡沫流体。当发泡剂的来液量变化比较大、气量不稳定时，经常会出现泡沫质量不稳定、单纯出气和发泡剂溶液的现象，增加了管理难度,延长了措施时间,浪费了发泡剂。
【发明内容】
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种泡沫发生器，该泡沫发生器的泡沫质量稳定。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种泡沫发生器，包括壳体，所述壳体的一端设置有压缩空气入口，壳体的另一端设置有泡沫出口，壳体上还设置有使起泡剂溶液进行加速的起泡剂溶液入口，所述的起泡剂溶液入口与壳体的内腔相通；在壳体的内部设置有雾化器，所述的雾化器设置在与起泡剂溶液入口相对的位置及压缩空气从压缩空气入口流入的路径上，雾化器使从起泡剂溶液入口进入壳体内腔的起泡剂溶液雾化，雾化了的起泡剂溶液与吹入的压缩空气充分混合；在壳体的内腔设置有滤网，所述的滤网设置在起泡剂溶液与压缩空气的混合流体流出的路径上并靠近泡沫出口，滤网使起泡剂溶液与压缩空气的混合流体在经过滤网后形成稳定泡沫。
所述的起泡剂溶液入口的出口端设置有喷嘴，喷嘴用于使起泡剂溶液加速流入壳体的内腔并与雾化器接触。
所述的起泡剂溶液入口的内腔开设为具有缓冲作用的缓冲腔体的结构，所述的缓冲腔体选用球形缓冲腔体。
所述的缓冲腔体内部设置有单向阀球和多孔隔板，所述的单向阀球的直径大于缓冲腔体入口的直径，单向阀球的直径小于缓冲腔体的直径，缓冲腔体入口的内侧开设为圆弧结构，单向阀球的球面与该圆弧结构相匹配用于防止壳体内腔中的流体从起泡剂溶液入口向外流出；所述的多孔隔板设置在单向阀球与缓冲腔体的出口之间，多孔隔板用于防止单向阀球堵住缓冲腔体的出口和保证起泡剂溶液有足够的流量从缓冲腔体中流出。
所述的壳体的内腔设置有用于扰动流体使得压缩空气与起泡剂溶液能够充分混合的挡板，所述的挡板包括第一档板和第二挡板，所述的第一档板设置在压缩空气入口与起泡剂溶液入口之间，所述的第二档板设置在起泡剂溶液入口与滤网之间。
所述的挡板设置在壳体的内腔后其自由端的高度稍高于壳体内腔高度的一半，所述的第一档板与雾化器同侧设置，其自由端向雾化器倾斜一定角度，第一档板使从压缩空气入口进入的压缩空气经第一档板扰动后与雾化了的起泡剂溶液充分混合；第二档板设置在与雾化器相对的一侧并与壳体垂直，第二档板使压缩空气与起泡剂溶液在流动路径上充分混合。
所述的第一档板设置在雾化器与压缩空气入口之间的中间位置，所述的第二档板设置在起泡剂溶液入口与滤网之间的中间位置。
所述的雾化器正对所述喷嘴的出口，在雾化器至喷嘴的方向上，雾化器的顶部位于高于壳体高度的一半的位置。
所述的压缩空气入口与泡沫出口同轴并分别设置在所述壳体两端端面的中心位置，所述的起泡剂溶液入口设置在壳体的中部位置，并且起泡剂溶液入口的轴心与压缩空气入口与泡沫出口所在的轴心垂直。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
进入到本发明泡沫发生器内的发泡剂，经过发泡剂溶液入口后能够将压能转化为动能，使得发泡剂溶液高速喷出，喷出后的发泡剂溶液经雾化器转化为高度分散液滴，从压缩空气入口进入的压缩空气与雾化后的发泡剂溶液充分混合，靠近泡沫出口设置的滤网使得发泡剂溶液与气体的混合流体形成稳定的泡沫，形成的泡沫从泡沫出口流出，本发明的泡沫发生器产生的泡沫质量稳定。
进一步的，起泡剂溶液入口的出口端设置的喷嘴有利于对起泡剂溶液进行加速，使加速后的起泡剂溶液与雾化器接触进行雾化，使雾化效果更好，进而有利于压缩空气与起泡剂溶液进行更充分的混合。
进一步的，起泡剂溶液入口的内腔开设为具有缓冲作用的球形缓冲腔体，使得起泡剂溶液能够以较为稳定的流量喷出，进而使本发明的发生器具有稳定的泡沫量。
进一步的，缓冲腔体内部设置的单向阀球和多孔隔板既能防止壳体内腔中的流体从起泡剂溶液入口向外流出，而且还能保证起泡剂溶液有足够的流量从缓冲腔体中流出。
进一步的，在壳体内设置挡板能够对壳体内腔中的流体进行扰动，使得压缩空气与起泡剂溶液能够充分的混合。
【附图说明】
图1是本发明的泡沫发生器的纵剖面结构示意图。
其中：1-压缩空气入口；2-第一挡板；3-起泡剂溶液入口；4-单向阀球；5-缓冲腔体；6-多孔隔板；7-喷嘴；8-雾化器；9-第二挡板；10-壳体；11-滤网；12-泡沫出口。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种泡沫发生器，包括壳体10，所述壳体10的一端设置有压缩空气入口1，壳体10的另一端设置有泡沫出口12，壳体10上还设置有使起泡剂溶液进行加速的起泡剂溶液入口3，所述的起泡剂溶液入口3与壳体10的内腔相通；在壳体10的内部设置有雾化器8，所述的雾化器8设置在与起泡剂溶液入口3相对的位置及压缩空气从压缩空气入口1流入的路径上，雾化器8使从起泡剂溶液入口3进入壳体10内腔的起泡剂溶液雾化，雾化了的起泡剂溶液与吹入的压缩空气充分混合；在壳体10的内腔设置有滤网11，所述的滤网11设置在起泡剂溶液与压缩空气的混合流体流出的路径上并靠近泡沫出口12，滤网11使起泡剂溶液与压缩空气的混合流体在经过滤网11后形成稳定泡沫。
所述的起泡剂溶液入口3的出口端设置有喷嘴7，喷嘴7用于使起泡剂溶液加速流入壳体10的内腔并与雾化器8接触。
所述的起泡剂溶液入口3的内腔开设为具有缓冲作用的缓冲腔体5的结构，所述的缓冲腔体5选用球形缓冲腔体。
所述的缓冲腔体5内部设置有单向阀球4和多孔隔板6，所述的单向阀球4的直径大于缓冲腔体5入口的直径，单向阀球4的直径小于缓冲腔体5的直径，缓冲腔体5入口的内侧开设为圆弧结构，单向阀球4的球面与该圆弧结构相匹配用于防止壳体10内腔中的流体从起泡剂溶液入口3向外流出；所述的多孔隔板6设置在单向阀球4与缓冲腔体5的出口之间，多孔隔板6用于防止单向阀球堵住缓冲腔体5的出口和保证起泡剂溶液有足够的流量从缓冲腔体5中流出。
所述的壳体10的内腔设置有用于扰动流体使得压缩空气与起泡剂溶液能够充分混合的挡板，所述的挡板包括第一档板2和第二挡板9，所述的第一档板2设置在压缩空气入口1与起泡剂溶液入口3之间，所述的第二档板9设置在起泡剂溶液入口3与滤网11之间。
所述的挡板设置在壳体10的内腔后其自由端的高度稍高于壳体10内腔高度的一半，所述的第一档板2与雾化器8同侧设置，其自由端向雾化器8倾斜一定角度，第一档板2使从压缩空气入口1进入的压缩空气经第一档板2扰动后与雾化了的起泡剂溶液充分混合；第二档板9设置在与雾化器8相对的一侧并与壳体10垂直，第二档板9使压缩空气与起泡剂溶液在流动路径上充分混合。
所述的第一档板2设置在雾化器8与压缩空气入口1之间的中间位置，所述的第二档板9设置在起泡剂溶液入口3与滤网11之间的中间位置。
所述的雾化器8正对所述喷嘴7的出口，在雾化器8至喷嘴7的方向上，雾化器8的顶部位于高于壳体10高度的一半的位置。
所述的压缩空气入口1与泡沫出口12同轴并分别设置在所述壳体10两端端面的中心位置，所述的起泡剂溶液入口3设置在壳体10的中部位置，并且起泡剂溶液入口3的轴心与压缩空气入口1与泡沫出口12所在的轴心垂直。
本发明的一种泡沫发生器，根据气体泡沫发泡原理，在发泡剂溶液和气体进入泡沫发生器内腔后，为了尽可能的避免泡沫质量不稳定情况的发生，先利用喷嘴结构更大程度的将发泡剂溶液入口3的发泡剂溶液的压能转化为动能，高速喷出的发泡剂溶液通过雾化器后被充分分散雾化，雾化了的起泡剂溶液与注入的压缩空气充分混合后流向泡沫出口12，在靠近泡沫出口12处放置的滤网11将起泡剂溶液与压缩空气的混合流体剪切成为质量稳定的泡沫。
下面对本发明的泡沫发生器的使用作出进一步的说明。
请参阅图1所示，本发明的泡沫发生器包括：壳体10，该壳体10的两端端面开设有压缩空气入口1，另外一侧开设有泡沫出口12，壳体10的顶部开设有起泡剂溶液入口3，所示起泡剂溶液入口3位于壳体10的中部位置；在该壳体10的内腔设置有第一挡板2、第二挡板9和雾化器8，在雾化器8至喷嘴7的方向上，雾化器8的顶部高于壳体10高度的一半；所述第一挡板2和第二挡板9把壳体分为第一部分、第二部分和第三部分，所示雾化器8设置在喷嘴7的正下方，与喷嘴7处于同一轴线上，雾化器8处于壳体的第二部分，第一档板2的顶部与壳体10的顶部留有一定的距离，供压缩空气入口1进来的气体从壳体10的第一部分流入第二部分，气体与起泡剂溶液在第二部分开始混合，所述第二档板9下部与壳体10的底部留有一定的距离用于让从壳体10的第二部分的混合流体通过进入第三部分；在壳体10的第三部分设置有滤网11，滤网11选用细密的金属滤网，以提高对起泡剂溶液与压缩空气的混合流体的剪切作用，第二部分的混合流体进入第三部分后再通过金属滤网将该混合流体剪切成为质量稳定的泡沫，然后泡沫从泡沫出口12流出壳体10。
所述第一挡板2位于压缩空气入口1和雾化器8之间的二分之一处，所述挡板2与壳体10的中心线呈45°角，所述第二挡板9位于泡沫出口12和雾化器8之间的二分之一处。
所述喷嘴7为一缩颈广口状结构，所述喷嘴7位于球形缓冲腔体5的下端。
所述缓冲腔体5入口的内侧开设为圆弧结构，当单向阀球4上升时刚好与圆弧形结构相匹配，将壳体10内的流体堵住不让从起泡剂溶液入口流出。
本发明的一种泡沫发生器的工作过程：压缩气体从压缩空气入口1进入到壳体10后，首先利用第一挡板2的遮挡作用使气体形成上倾运动，发泡剂溶液进入缓冲腔体5，然后由喷嘴7加速喷出，喷出后的起泡剂溶液和雾化器8发生撞击后雾化；压缩气体流经雾化8器时与雾化的起泡剂溶液充分混合，混合流体继续向前流动，经过金属滤网后充分剪切形成均匀的泡沫，泡沫最终从泡沫出口12排出壳体10。
进入到本发明泡沫发生器内的发泡剂溶液，经过发泡剂溶液入口后能够将压能转化为动能，使得发泡剂溶液高速喷出，喷出后的发泡剂溶液经雾化器转化为高度分散液滴。从压缩空气入口注入气体流经第一挡板后与雾化后的发泡剂溶液成分混合，出口端设置的滤网能够使得发泡剂溶液与气体混合均匀，起泡剂溶液入口的单向阀球能够防壳体中的流体进入发泡剂流程，本发明的泡沫发生器产生的泡沫质量稳定。

Claims (7)

1.一种泡沫发生器，其特征在于，包括壳体(10)，所述壳体(10)的一端设置有压缩空气入口(1)，壳体(10)的另一端设置有泡沫出口(12)，壳体(10)上还设置有使起泡剂溶液进行加速的起泡剂溶液入口(3)，所述的起泡剂溶液入口(3)与壳体(10)的内腔相通，起泡剂溶液入口(3)的内腔开设为具有缓冲作用的缓冲腔体(5)的结构，所述的缓冲腔体(5)选用球形缓冲腔体，缓冲腔体(5)内部设置有单向阀球(4)和多孔隔板(6)，所述的单向阀球(4)的直径大于缓冲腔体(5)入口的直径，单向阀球(4)的直径小于缓冲腔体(5)的直径，缓冲腔体(5)入口的内侧开设为圆弧结构，单向阀球(4)的球面与该圆弧结构相匹配用于防止壳体(10)内腔中的流体从起泡剂溶液入口(3)向外流出；所述的多孔隔板(6)设置在单向阀球(4)与缓冲腔体(5)的出口之间，多孔隔板(6)用于防止单向阀球堵住缓冲腔体(5)的出口和保证起泡剂溶液有足够的流量从缓冲腔体(5)中流出；在壳体(10)的内腔设置有雾化器(8)，所述的雾化器(8)设置在与起泡剂溶液入口(3)相对的位置及压缩空气从压缩空气入口(1)流入的路径上，雾化器(8)使从起泡剂溶液入口(3)进入壳体(10)内腔的起泡剂溶液雾化，雾化了的起泡剂溶液与吹入的压缩空气充分混合；壳体(10)的内腔设置有滤网(11)，所述的滤网(11)设置在起泡剂溶液与压缩空气的混合流体流出的路径上并靠近泡沫出口(12)，滤网(11)使起泡剂溶液与压缩空气的混合流体在经过滤网(11)后形成稳定泡沫。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫发生器，其特征在于，所述的起泡剂溶液入口(3)的出口端设置有喷嘴(7)，喷嘴(7)用于使起泡剂溶液加速流入壳体(10)的内腔并与雾化器(8)接触。
3.根据权利要求1所述的一种泡沫发生器，其特征在于，所述的壳体(10)的内腔设置有用于扰动流体使得压缩空气与起泡剂溶液能够充分混合的挡板，所述的挡板包括第一档板(2)和第二挡板(9)，所述的第一档板(2)设置在压缩空气入口(1)与起泡剂溶液入口(3)之间，所述的第二档板(9)设置在起泡剂溶液入口(3)与滤网(11)之间。
4.根据权利要求3所述的一种泡沫发生器，其特征在于，所述的挡板设置在壳体(10)的内腔后其自由端的高度稍高于壳体(10)内腔高度的一半，所述的第一档板(2)与雾化器(8)同侧设置，其自由端向雾化器(8)倾斜一定角度，第一档板(2)使从压缩空气入口(1)进入的压缩空气经第一档板(2)扰动后与雾化了的起泡剂溶液充分混合；第二档板(9)设置在与雾化器(8)相对的一侧并与壳体(10)垂直，第二档板(9)使压缩空气与起泡剂溶液在流动路径上充分混合。
5.根据权利要求3所述的一种泡沫发生器，其特征在于，所述的第一档板(2)设置在雾化器(8)与压缩空气入口(1)之间的二分之一处，所述的第二档板(9)设置在起泡剂溶液入口(3)与滤网(11)之间的中间位置。
6.根据权利要求2所述的一种泡沫发生器，其特征在于，所述的雾化器(8)正对所述喷嘴(7)的出口，在雾化器(8)至喷嘴(7)的方向上，雾化器(8)的顶部位于高于壳体(10)高度的一半的位置。
7.根据权利要求1所述的一种泡沫发生器，其特征在于，所述的压缩空气入口(1)与泡沫出口(12)同轴并分别设置在所述壳体(10)两端端面的中心位置，所述的起泡剂溶液入口(3)设置在壳体(10)的中部位置，并且起泡剂溶液入口(3)的轴心与压缩空气入口(1)与泡沫出口(12)所在的轴心垂直。
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