CN209653990U - 喷射式高速剪切混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了喷射式高速剪切混合器，包括漏斗和T形管，所述漏斗的竖管与T形管的中间管道连通，在T形管的横管的中心孔进料端安装有喷嘴，所述喷嘴上的喷孔为锥形孔，其小径端朝向T形管的中间部位，在所述喷孔的孔壁上靠近小径端的一侧设置有多个通槽，所述通槽的轴线平行于喷孔的轴线。当高速流体进入横管的进料端，然后经过喷嘴的挤压后喷出，会形成冲击力更大的流体；同时，由于通槽的设置，以使喷嘴喷出的高速流体的侧壁上的表面积更大，喷嘴喷射出的高速流体外表面为非圆结构，即凹凸不平的波纹结构，从而增大了从喷嘴喷出的高速流体与混合室中的物料的接触面，以增大物料的分散和混合速度，提高物料混合的均匀性。

Description

喷射式高速剪切混合器

技术领域

本实用新型涉及石油领域，具体涉及喷射式高速剪切混合器。

背景技术

在石油钻井作业中，提供高密度的钻井液时，需往钻井液中添加大量的加重材料添加物。该工作如依靠人为作业，不但劳动强度大，粉尘挥散多，在造成环境污染的同时，还危害操作者的身体健康。此外，在发生井喷的紧急情况下，需要在最短的时间内，均匀的混合大量上述添加物。

为了解决上述技术问题，设计出了各种喷射式混合器。喷射式混合器是油田钻井液固控系统的重要组成部分，是一种配液装置。在发生井喷的紧急情况下，可以利用钻井液喷射式混合器在最短的时间内，均匀的混合大量的加重材料。混合器包括依次连通的漏斗和T 形管，漏斗与T形管的中间管道连通。液体、粉状或颗粒添加剂等混合物料或者其他流体通过管线进入漏斗。然后将漏斗与T形管中间连接部位上的蝶阀打开，混合物料或其他流体随着手动蝶阀的打开进入T形管中间部位的混合室，T形管的横管的一端接入高速液流，高速液流在经过T形管中间部位时，便创建了一个相对较低气压，从而使T形管的中间部位靠近中间管的一侧形成负压，以将混合物料或液体药品吸入混合室中。

现有技术CN206477810U公开了一种喷射式混合器，其包括依次连接的漏斗和下连接管总成，漏斗通过蝶阀与V型结构的变径接管上端相连接，变径接管下端焊接在下连接管总成的顶部连接管上，下连接管总成由管道、射流嘴总成和剪切管组成，顶部连接管设置在射流嘴总成和剪切管之间的管道顶部并与管道相连通，射流嘴总成右端通过固定板设置在靠近进液端的管道内部，射流嘴总成左端设置在靠近顶部连接管中心线位置，射流嘴总成右端内径尺寸大于左端内径尺寸，剪切管设置在出液端的管道内部，剪切管右端内部设置有倒角，自倒角向左内径尺寸依次增大。这种现有技术中，在将物料加入漏斗中，物料通过蝶阀后，会在混合室中进行混合。但是现有技术中所采用的喷嘴为常规喷嘴，其喷出的流体为一个圆柱体，混合物料的效果差、分散和混合速度均不高。

并且由于此现有技术中，喷嘴位于用于混合物料的混合室中，喷嘴处于悬空状态，会有一部位物料移动到喷嘴的外壁上且靠近喷嘴的进料端，导致物料累积在此处，不利于物料的传送；并且长期下来，会在此处产生淤堵，增加后期维护成本。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供了喷射式高速剪切混合器，解决了现有的混合器的混合效果差、分散和混合速度均不高的问题。本实用新型所设计的喷射式高速剪切混合器，更改了现有混合器中的喷嘴的喷射端结构，以使喷嘴喷射出的液体外表面为非圆结构，为凹凸不平的波纹结构，从而增大了从喷嘴喷出的高压液体与混合室中的物料的接触面，以增大物料的分散和混合速度，提高物料混合的均匀性。

本实用新型采用的技术方案如下：

喷射式高速剪切混合器，包括漏斗和T形管，所述漏斗的竖管与T形管的中间管道连通，在T形管的横管的中心孔进料端安装有喷嘴，所述喷嘴上的喷孔为锥形孔，其小径端朝向T形管的中间部位，在所述喷孔的孔壁上靠近小径端的一侧设置有多个通槽，所述通槽的轴线平行于喷孔的轴线。

当高速流体进入横管的进料端，然后经过喷嘴的挤压后喷出，会形成冲击力更大的流体；同时，由于通槽的设置，以使喷嘴喷出的高速流体的侧壁上的表面积更大，喷嘴喷射出的高速流体外表面为非圆结构，即凹凸不平的波纹结构，从而增大了从喷嘴喷出的高速流体与混合室中的物料的接触面，以增大物料的分散和混合速度，提高物料混合的均匀性。

具体地，液体通过管线进入漏斗，在漏斗中沿着漏斗的内壁进行第一次混合；接着经过第一次混合的混合液流从漏斗的小径端流入T形管的中间管道，随着蝶阀的打开，并在来自喷嘴的高速流体的带动下，来自漏斗中的混合液流被快速“吸入”T形管的中间部位，并在来自喷嘴的高速且侧壁不规则的流体冲击下进行第二次混合，混合液流进行变速、紊乱，在T形管的中间部位创建更多的混合和回流区；然后混合液流在来自喷嘴的高速流体的推动下进入T形管的横管的另一端的管道，进一步地扩散，并进一步加速、紊乱、回流，最终促进混合。

本实用新型所设计的喷射式高速剪切混合器主要用在钻井的过程中，根据钻井工艺的需要配制或增加钻井液的总量改变钻井也的密度、粘度、失水等。在配制钻井液材料和相应的化学添加剂时，喷射式高速剪切混合漏斗能够避免造成大量沉淀或成块状，并得到很好的分散。特别是在可能发生井喷的紧急情况下，需要在短时间内均匀的混合大量的加重材料，喷射混合漏斗发挥的作用更明显。本混合器具有结构紧凑、布局合理、性能稳定、处理量大、处理质量高、使用寿命长，同时它的安装、维修、保养简单方便。

由于采用了本技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型喷射式高速剪切混合器，当高速流体经过喷嘴的挤压后喷出，会形成冲击力更大的流体；同时，由于通槽的设置，以使喷嘴喷出的高速流体的侧壁上的表面积更大，喷嘴喷射出的高速流体外表面为非圆结构，即凹凸不平的波纹结构，从而增大了从喷嘴喷出的高速流体与混合室中的物料的接触面，以增大物料的分散和混合速度，提高物料混合的均匀性；

2.本实用新型喷射式高速剪切混合器，等径孔的设置，以使被喷孔向中间挤压的流体在等径孔的部位得到调整，以使被喷嘴喷出的高速流体的主要方向为喷嘴的轴线方向，利于将高速流体的主要冲击力作用在T形管中间部位；

3.本实用新型喷射式高速剪切混合器，将槽底设置成弧形，不仅能够改善喷嘴的工作环境，还能减小高速流体在通槽中的阻力，利于保证喷嘴喷出的高速流体的能量。

4.本实用新型喷射式高速剪切混合器，将槽底设置成弧形，在配制钻井液材料和相应的化学添加剂时，喷射式高速剪切混合漏斗能够避免造成大量沉淀或成块状，并得到很好的分散；特别是在可能发生井喷的紧急情况下，需要在短时间内均匀的混合大量的加重材料，喷射混合漏斗发挥的作用更明显；本混合器具有结构紧凑、布局合理、性能稳定、处理量大、处理质量高、使用寿命长，同时它的安装、维修、保养简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型的侧视图；

图4是T形管的剖视图；

图5是内衬管的结构示意图；

图6是喷嘴的结构示意图；

图7是喷嘴的端面结构示意图；

图8是漏斗的结构示意图；

附图中标号说明：

1-喷嘴，2-喷孔，3-通槽，4-导向孔，5-漏斗，6-T形管7-套管，8-混合孔，9-连接孔，10-内衬管，11-大径段，12-中径段，13-小径段，14-混合孔，15-左通孔，16-右通孔，17- 左管，18-右管，19-压力表，20-真空负压表，21-滤网，22-安装管，23-顶板，24-支撑腿， 25-底板，26-连接梁，27-U形固定卡环，28定位管卡，29-4＂卡箍蝶阀(手柄对夹式)，30-4＂快换卡箍，31-DH20内螺纹针型阀J13，32-进液压力表接头，33-螺栓，61-中间管，62-横管，81-中间孔，82-变径孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1-图8对本实用新型作详细说明。

实施例1

如图1-图8所示，本实用新型喷射式高速剪切混合器，包括漏斗5和T形管6，所述漏斗5的竖管与T形管6的中间管道61连通，在T形管6的横管62的中心孔进料端安装有喷嘴1，所述喷嘴1上的喷孔2为锥形孔，其小径端朝向T形管14的中间部位，在所述喷孔2的孔壁上靠近小径端的一侧设置有多个通槽3，所述通槽3的轴线平行于喷孔2的轴线。

当高速流体进入横管62的进料端，然后经过喷嘴的挤压后喷出，会形成冲击力更大的流体；同时，由于通槽3的设置，以使喷嘴喷出的高速流体的侧壁上的表面积更大，喷嘴喷射出的高速流体外表面为非圆结构，即凹凸不平的波纹结构，从而增大了从喷嘴喷出的高速流体与混合室中的物料的接触面，以增大物料的分散和混合速度，提高物料混合的均匀性。

具体地，液体通过管线进入漏斗，在漏斗中沿着漏斗的内壁进行第一次混合；接着经过第一次混合的混合液流从漏斗的小径端流入T形管的中间管道，随着蝶阀的打开，并在来自喷嘴1的高速流体的带动下，来自漏斗中的混合液流被快速“吸入”T形管的中间部位，并在来自喷嘴1的高速且侧壁不规则的流体冲击下进行第二次混合，混合液流进行变速、紊乱，在T形管的中间部位创建更多的混合和回流区；然后混合液流在来自喷嘴的高速流体的推动下进入T形管的横管的另一端的管道，进一步地扩散，并进一步加速、紊乱、回流，最终促进混合。

本实用新型所设计的喷射式高速剪切混合器主要用在钻井的过程中，根据钻井工艺的需要配制或增加钻井液的总量改变钻井也的密度、粘度、失水等。在配制钻井液材料和相应的化学添加剂时，喷射式高速剪切混合漏斗能够避免造成大量沉淀或成块状，并得到很好的分散。特别是在可能发生井喷的紧急情况下，需要在短时间内均匀的混合大量的加重材料，喷射混合漏斗发挥的作用更明显。本混合器具有结构紧凑、布局合理、性能稳定、处理量大、处理质量高、使用寿命长，同时它的安装、维修、保养简单方便。

实施例2

本实施例是对喷孔2的结构做出进一步地实施说明。

如图6所示，本实用新型中，在所述喷孔2的孔壁上靠近小径端的一侧设置有导向孔4，所述导向孔4的轴线与喷孔2的轴线重合，其孔径与喷孔2小径端的孔径一致，且通槽3均位于导向孔4的孔壁上。

导向孔4的设置，以使被喷孔2向中间挤压的流体在导向孔4的部位得到调整，以使被喷嘴喷出的高速流体的主要方向为喷嘴的轴线方向，利于将高速流体的主要冲击力作用在T形管中间部位。

实施例3

本实施例是对通槽3的结构做出进一步地实施说明。

如图6所示，本实用新型中，所述通槽3的槽底内凹成圆弧形。将槽底设置成弧形，不仅能够改善喷嘴的工作环境，还能减小高速流体在通槽3中的阻力，利于保证喷嘴喷出的高速流体的能量。

优选地，所述通槽3的横截面中，槽底所对的圆心角为180°，从而使通槽3两侧的槽壁均与槽底相切，以使槽壁与槽底平滑连接，进一步地降低高速流体在通槽3中的阻力。

实施例4

本实施例是对通槽3的设置做出进一步地实施说明。

如图6所示，本实用新型中，所述通槽3优选地有八个。所述通槽3沿喷孔2的轴线中心对称。

实施例5

本实施例是对喷嘴1的结构进一步地实施说明。

如图7所示，本实用新型中，所述喷嘴1为三级阶梯轴，其轴线与喷孔2的轴线重合，且喷嘴1的外圆上靠近喷孔2大径端的一侧为大径段11，靠近喷孔2小径端的一侧为小径段13，连接大径段和小径段的外圆为中径段12。

喷嘴在实际安装时，需要轴向定位地固定在T形管的横向管道中，因此在喷嘴的外圆上设置成多级阶梯轴的结构，以便于对其进行轴向顶紧。

实施例6

本实施例是对喷嘴1做出进一步地实施说明。

如图7所示，本实用新型中，所述喷嘴1由橡胶材料制成。喷嘴还可以采用金属制成，其具体所采用的材料根据使用环境以及本领域技术进行自主选择即可。

实施例7

本实施例是对横管的出料端做出实施说明。

如图1-图5所示，本实用新型中，在所述横管62的出料端设置有轴线与横管62的轴线重合的左管17，所述左管17的一端通过定位管卡与横管62的出料端连接，在左管17中设置有轴线与左管17的轴线重合的套管7，所述套管7的中心孔包括混合孔8，所述混合孔8包括中间孔81以及分别设置在中间孔81两端的两个变径孔82，所述变径孔82为锥形孔，其小径端均与中间孔81连接。

中间孔81两端的两个变径孔82中，靠近喷嘴1的一个为第一变径孔，另一个为第二变径孔，第一变径孔的大径端作为进料端，便于来自中间管道61和喷嘴的流体进入套管7，接着在等径段的中间孔81中进行导向、收拢，接着在第二变径孔中进行扩散，以进一步的增大物料的混合。

进一步地，所述混合孔8有两个，并通过连接孔9连接，且混合孔8和连接孔9的轴线彼此重合。

设置多个混合孔，能增大物料混合的均匀性，加速物料混合。

实施例8

本实施例是对T形管的中间部位做出实施说明。

如图1-图5所示，本实用新型中，在所述喷嘴1和套管7之间设置有轴线与横管62的轴线重合的内衬管10，所述内衬管10的两端分别与套管7和喷嘴1接触，且内衬管10的中心孔包括混合孔14以及分别设置在混合孔14两端的左通孔15和右通孔16，所述左通孔 15和右通孔16为等径孔，所述混合孔14为锥形孔，其侧壁与中间管道61连通，其大径端通过过左通孔15与变径孔82的大径端连通，所述喷嘴1的喷射端插入右通孔16中，且左通孔15的孔径与变径孔82的大径端的孔径一致，所述喷嘴的喷射端的外径与右通孔16的孔径一致。

内衬管10采用耐磨特种聚胺酯材料，具有良好的耐流体冲刷和抗腐蚀性能。

通过内衬管10将喷嘴1的喷射端和横管的出料端连接起来，以使喷嘴喷射出的高速流体能集中地作用在来自中间管道的混合液流上；并且喷嘴1直接从混合孔14的小径端喷射高速流体，将混合液流推送到横管62的出料端，不会产生部分物料盘旋在喷嘴周围而产生淤堵的情况，降低了本实用新型后期维护的频率，降低了维护成本。

实施例9

本实施例是对喷嘴1做出实施说明。

如图1-图5所示，本实用新型中，所述喷嘴1为三级阶梯轴，其轴线与喷孔2的轴线重合，且喷嘴1的外圆上靠近喷孔2大径端的一侧为大径段11，靠近喷孔2小径端的一侧为小径段13，连接大径段11和小径段13的外圆为中径段12，小径段13插入右通孔16中，且中径段12上远离大径段11的一端与内衬管10的端部接触.

实施例10

本实施例是对喷嘴的固定做出实施说明。

如图1-图6所示，本实用新型中，在所述横管62的进料端设置有轴线与横管62的轴线重合的右管18，所述右管8的一端通过定位管卡与横管62的进料端连接，且大径段11 的外缘插入横管62和右管18之间。

喷嘴通过定位管卡等部件和结构固定在本实用新型中，便于后期的维护，利于快速更换受损的喷嘴。

实施例11

本实施例是对本实用新型主要环节的参数监控做出实施说明。

如图1-图6所示，本实用新型中，在所述右管8上设置有压力表19，所述压力表19的感应端插入右管8中。

压力表19可感应的压力值为0～1.6MPa，压力表19的型号优选为YTF-100。

在右管8上设置有安装管22，安装管22与右管8的中心孔连通，压力表的采集端穿过安装管22的中心孔后插入右管8中，压力表19固定在安装管22上。

压力表19的设置，便于及时了解喷头1的流体供给情况，以保证本实用新型正常工作。

进一步地，在所述中间管道61上设置有真空负压表20，所述真空负压表20采集中间管道61内部靠近横管62一侧的流体压力值。

真空负压表10用于采集中间管道61上靠近横管62一侧的压力值，以便于及时了解混合孔上侧的负压情况，以保证本实用新型处于正常工作状态。

真空负压表10的检测范围为0～0.1MPa，其型号优选为FTP-100。

实施例12

本实施例是对漏斗5做出实施说明。

如图1-图6所示，本实用新型中，所述漏斗5的内壁为坡圆锥形，坡圆锥是指漏斗5的内壁向外凸。在所述漏斗5中设置有滤网21。

实施例13

本实施例是对本实用新型做出进一步地说明。

优选地漏斗5的出料管道的口径为45mm，漏斗的进液管线为152mm，左管17的内径为152mm。具体地混合步骤如下：

S1、液体通过152mm的管线进入漏斗，漏斗喷嘴将其流体压缩到45mm的口径,并通过漏斗5的内壁为坡圆锥形的一次混合室；

S2、混合物料或其他流体进入一次混合室随着手动蝶阀的打开，并在来自喷嘴1所述喷射的高速液流创造的一个相对较低气压作用下，来自漏斗的混合物料或液体药品被吸入T 形管的中间部位；此时，位于漏斗中的粉状物料在高速液流的作用下并呈几何扩散，并促进湍流混合；同时，然后液流通过扩散体出口流入混合孔，进行再次的变速混合，在喷嘴1喷射的高速流体作用下，在混合孔中创建更多的混合和回流区；

S3、在喷嘴1的喷射下，混合液流进入横管上的152mm的管道扩散体，并进一步加速，紊乱，回流最终促进混合。

在整个混合过程，所有物质都有效地夹带混合在流体中。

本实用新型装配后保证各卡箍连接处可靠密封，不泄漏；整机装配毕按SY/T5612-2007 标准进行水密性试验：用清水以1.5倍的工作压力、连续稳压20min后，无泄漏。

实施例14

本实用新型在使用时，还配备有支撑机构。

支撑机构包括顶板23、支撑腿24、底板25和连接梁26，所述顶板23位于漏斗上方，其上设置有安装通孔，所述漏斗5的顶部插入安装通孔中；顶板23通过四根支撑腿24支撑在地面上，所述底板15位于T形管下方，并通过四根连接梁26分别各与一个支撑腿24 连接，左管和右管分别各通过一个U形固定卡环固定在底板25上。

铭牌通过铆钉固定在顶板23的侧壁上。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.喷射式高速剪切混合器，包括漏斗(5)和T形管(6)，所述漏斗(5)的竖管与T形管(6)的中间管道(61)连通，在T形管(6)的横管(62)的中心孔进料端安装有喷嘴(1)，其特征在于：所述喷嘴(1)上的喷孔(2)为锥形孔，其小径端朝向T形管(6)的中间部位，在所述喷孔(2)的孔壁上靠近小径端的一侧设置有多个通槽(3)，所述通槽(3)的轴线平行于喷孔(2)的轴线。

2.根据权利要求1所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：在所述横管(62)的出料端设置有轴线与横管(62)的轴线重合的左管(17)，所述左管(17)的一端通过定位管卡与横管(62)的出料端连接，在左管(17)中设置有轴线与左管(17)的轴线重合的套管(7)，所述套管(7)的中心孔包括混合孔(8)，所述混合孔(8)包括中间孔(81)以及分别设置在中间孔(81)两端的两个变径孔(82)，所述变径孔(82)为锥形孔，其小径端均与中间孔(81)连接。

3.根据权利要求2所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：所述混合孔(8)有两个，并通过连接孔(9)连接，且混合孔(8)和连接孔(9)的轴线彼此重合。

4.根据权利要求2所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：在所述喷嘴(1)和套管(7)之间设置有轴线与横管(62)的轴线重合的内衬管(10)，所述内衬管(10)的两端分别与套管(7)和喷嘴(1)接触，且内衬管(10)的中心孔包括混合孔(14)以及分别设置在混合孔(14)两端的左通孔(15)和右通孔(16)，所述左通孔(15)和右通孔(16)为等径孔，所述混合孔(14)为锥形孔，其侧壁与中间管道(61)连通，其大径端通过过左通孔(15)与变径孔(82)的大径端连通，所述喷嘴(1)的喷射端插入右通孔(16)中，且左通孔(15)的孔径与变径孔(82)的大径端的孔径一致，所述喷嘴的喷射端的外径与右通孔(16)的孔径一致。

5.根据权利要求4所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：所述喷嘴(1)为三级阶梯轴，其轴线与喷孔(2)的轴线重合，且喷嘴(1)的外圆上靠近喷孔(2)大径端的一侧为大径段(11)，靠近喷孔(2)小径端的一侧为小径段(13)，连接大径段(11)和小径段(13)的外圆为中径段(12)，小径段(13)插入右通孔(16)中，且中径段(12)上远离大径段(11)的一端与内衬管(10)的端部接触。

6.根据权利要求5所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：在所述横管(62)的进料端设置有轴线与横管(62)的轴线重合的右管(18)，所述右管(18)的一端通过定位管卡与横管(62)的进料端连接，且大径段(11)的外缘插入横管(62)和右管(18)之间。

7.根据权利要求6所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：在所述右管(18)上设置有压力表(19)，所述压力表(19)的感应端插入右管(18)中。

8.根据权利要求1所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：在所述中间管道(61)上设置有真空负压表(20)，所述真空负压表(20)采集中间管道(61)内部靠近横管(62)一侧的流体压力值。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：所述漏斗(5)的内壁为坡圆锥形。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的喷射式高速剪切混合器，其特征在于：在所述漏斗(5)中设置有滤网(21)。