CN210888849U - 离心式泥浆净化一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种离心式泥浆净化一体机，包括叶片轴、螺旋叶片、转鼓，和控制系统，主电机带动转鼓旋转的同时也带动了差速器外壳的旋转，使差速器能按一定的速比将扭矩传递给叶片轴。泥浆从进料管进入叶片轴的内腔，离心力将比重大的固体颗粒沉积在转鼓内壁，螺旋叶片将转鼓固体颗粒推向排渣口，分离的废液由转鼓大端的出液口排出。叶片轴的内腔的筒壁上开有返液口，从进料管和叶片轴间隙反向进入内腔的返流泥浆在离心力作用下从返液口被甩出。离心式泥浆净化一体机净化效果好，净化效率高，维修成本低，能耗低，且结构紧凑，安装方便。

Description

离心式泥浆净化一体机

技术领域

本实用新型涉及石油钻井设备领域，具体地涉及一种离心式泥浆净化设备。

背景技术

钻井液固相控制系统主要包括钻井液循环设备、钻井液净化处理设备、电器控制设备。其中钻井液净化处理设备用于分离、处理钻井液中岩屑、泥沙等颗粒，维持钻井液的性能，在钻井作业中起着非常重要的作用。钻井液净化处理设备主要有：振动筛、除砂器、除泥器、离心机、砂泵、搅拌器和混合器等。

在钻井固相控制五级净化系统中，当振动筛安装160目筛网时，只能清除钻井泥浆中＞105µm的固相颗粒，而＜105µm的固相颗粒重新返回泥浆体系中，这部分＜105µm的振动筛泥浆筛下物经过除砂器和除泥器的处理时，除砂器清除＞74µm的固相颗粒，除泥器清除＞44µm的固相颗粒，泥浆中仍含有大量的＜44µm的有害固相颗粒。钻井液中残留的固相颗粒，会在钻井液中水化分散，再通过机械破碎愈变愈细，表面积无限增大，一方面造成机器和钻头的严重磨损，另一方面使固相控制设备的除砂效果越来越差。

因此，固相控制设备引起行业内的高度重视，开发除砂效果更好、成本更低、更集成化的固相控制设备的任务非常紧迫。

实用新型内容

为了解决现有技术的缺点或不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一体化的固相控制设备，具有更好的除砂效果，且安装维修更方便。

为解决上述技术问题，本实用新型具有如下构成：

离心式泥浆净化一体机，包括机架上水平设置的叶片轴、叶片轴上安装的螺旋叶片、套装在螺旋叶片外部的转鼓、差速器、和控制系统；叶片轴为圆筒体，内部的长圆孔用于安装进料管，长圆孔与两端的圆柱形内腔组成内腔a，长圆孔右边通向内腔b，内腔b的腔壁上开有进液口；转鼓也为圆筒体，中间一段为圆锥形，圆锥的小端位于左侧，转鼓内壁与叶片轴外壁之间的区域形成内腔c，转鼓的圆锥形小端左侧的筒壁上开有排渣口，转鼓的大端开有出液口；螺旋叶片外缘与转鼓间有间隙；差速器设置于设备右侧，转鼓通过转鼓大法兰与差速器外壳连接，叶片轴与差速器输入轴连接，主电机带动转鼓旋转的同时带动差速器外壳旋转，经差速器按一定的速比将扭矩传递给叶片轴，转鼓与叶片轴同向高速旋转，差速器使叶片轴的转速小于转鼓转速；叶片轴的内腔a的筒壁上开有返液口，从进料管和叶片轴间隙反向进入内腔a的返流泥浆在离心力作用下从返液口被甩出。

螺旋叶片采用双导程螺旋叶片。

叶片轴的长圆孔与外壁之间为中空结构，叶片轴的内腔b由内锥孔和右侧一段圆柱形腔体组成，内锥孔左侧小端与长圆孔相接。

差速器为行星齿轮差速器。

转鼓与叶片轴密封端外侧的转鼓腔体壁上开溢液口。

转鼓的排渣口处加装可更换式硬质合金套。

螺旋叶片与叶片轴之间采用高硬度碳化钨硬质合金等离子堆焊。

叶片轴的转速比转鼓转速小1%~2%。

离心式泥浆净化一体机还包括安全保护装置，安全保护装置包括过载保护装置，功率控制、电器联锁装置，过载保护装置安装在差速器右侧的轴端。

离心式泥浆净化一体机还包括罩壳，叶片轴、转鼓置于罩壳内，罩壳下方与转鼓排渣

口对应位置设置出料筒，在罩壳下方右侧设置出液筒。

与现有技术相比，本实用新型的离心式泥浆净化一体机优点在于：

螺旋叶片采用双导程螺旋叶片，有效增加设备排渣能力，且分离能力高、分离粒度范围广，生产效率高，在清除有害固相、降低泥浆比重等方面取得很好的效果。为减轻离心机的负荷，预防离心机超负荷疲劳运转，防止离心机卡机抱死起到重要作用。

从缝隙进入叶片轴内腔a的返流泥浆被离心力从返液口甩出，消除了返流泥浆沉积所带来的不利影响。

螺旋叶片采用高硬度碳化钨硬质合金等离子堆焊，转鼓的排渣口采用可更换式硬质合金套，提高了关键部件的耐磨性和耐冲击性，延长设备使用寿命，减少维修保养成本。

控制系统采用先进的变频调速技术，能耗低。

具有齐全可靠的安全保护装置，能有效排除或减少突发故障对机器造成的损害。

离心式泥浆净化一体机集除泥器、除砂器、离心机的功能为一体，功能上实现三合一，节约泥浆净化成本。而且设备结构紧凑，体积小，安装维修更方便。

本实用新型的离心式泥浆净化一体机净化效果好，净化效率高，维修成本低，能耗低，且结构紧凑，安装方便。

附图说明

图1：本实用新型的主视图；

图2：本实用新型的左视图；

图3：本实用新型的图2左视图的A-A剖面图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

如图1、图2所示，本实用新型的离心式泥浆净化一体机主要包括机架21上水平设置的叶片轴1、螺旋叶片2、转鼓3、差速器4、进料管5。

如图3所示，叶片轴1为轴线水平布置的圆筒体，圆筒体的内部有一段小的长圆孔结构，用于安装进料管5，长圆孔与外壁之间为中空结构，长圆孔与两端的圆柱内腔组成内腔a8，长圆孔右边通向内腔b9，内腔b9由长圆孔相接的内锥孔和一段圆柱腔体组成，此段圆柱腔体壁开有进液口11。叶片轴1右端与差速器输入轴15端部相连。

转鼓3也为圆筒体，包括左侧一段圆柱形筒壁，中间一段圆锥形和右侧一段圆柱形筒壁。转鼓3套装于叶片轴1外部，轴线与叶片轴1轴线重合。转鼓3与叶片轴1的左侧端面采用迷宫密封，转鼓3内壁与叶片轴1外壁之间的区域形成内腔c10。转鼓3左侧由转鼓轴7支撑，转鼓轴7与传动机构连接，主电机通过传动机构带动转鼓轴7和转鼓3高速旋转。转鼓3通过转鼓大法兰16与差速器外壳连接。转鼓3的圆锥段小端的左侧的筒壁上开有排渣口12，用于排出固相颗粒；转鼓3的大端开有出液口13，排出固相分离后的废液。

叶片轴1外表面安装螺旋叶片2，螺旋叶片2轴向分布于内腔c10中，螺旋叶片2外缘与转鼓3内壁有间隙，螺旋叶片2的大小根据转鼓3的形状确定。

差速器4设置于右侧，转鼓3通过转鼓大法兰16与差速器外壳连接，叶片轴1与差速器输入轴15连接，主电机带动转鼓3旋转的同时带动差速器外壳旋转，经差速器4按一定的速比将扭矩传递给叶片轴1。所以叶片轴1与转鼓3同向高速旋转，但差速器4使叶片轴1和转鼓3差速运动，叶片轴1的转速比转鼓3转速小1%~2%。

本实施例的差速器4选用机械差速器，更具体地，使用机械差速器中的行星齿轮差速器。因为行星齿轮差速器承载能力高、体积小、重量轻、结构紧凑、差速比大、传动效率高。

机器的最外侧安装罩壳6，叶片轴1、转鼓置于罩壳6内。罩壳6下方与转鼓3的排渣口12对应位置设置出料筒19，罩壳6下方右侧设置出液筒20，分别排出固相颗粒和废液。

如图1所示，上述零部件有机架21支撑，机架21下方设置减震器22。

离心式泥浆净化一体机工作时，泥浆从长管状的进料管5左端进入叶片轴1的内腔b9，再经过进液口11进入内腔c10，转鼓3和叶片轴1同向高速旋转，且有一定差转速，离心力将比重大的固体颗粒甩离轴线而沉积在转鼓3的内壁上，即利用离心沉降原理将泥浆中悬浮固体颗粒进行分离，同时螺旋叶片2转动，将转鼓3内壁的固体颗粒推向转鼓3圆锥小端左侧的排渣口12，固相颗粒继而进入排渣口12外侧的固相液收集腔17，再从罩壳6上的出料筒19排出。而分离的废液由转鼓3右侧的出液口13和罩壳6上的出液筒20排出。

当泥浆从进料管5带压输送，通过叶轮轴上的进液口11进入内腔c10时，部分泥浆会从进料管5与叶片轴1内孔的间隙中反向进入内腔a8，并沉积在内腔a8中无法排出，这样会增加叶轮轴的重量，降低叶轮轴工作效率，而且泥浆中的固体颗粒在离心力下会加剧研磨叶轮轴内壁，损坏叶轮轴。本实施例在叶片轴1的内腔a8的筒壁上开有两个返液口14，进入内腔a8的返流泥浆会被离心力从返液口14甩出至内腔c10。消除了返流泥浆沉积所带来的不利影响。同理，当螺旋叶片2将固相泥浆推向排渣口12时，也会有少量固相泥浆从迷宫密封处泄露进入迷宫左侧的转鼓空腔内，本实施例在此处腔壁开溢液口18，在离心力作用下这些少量固相泥浆被甩出此空腔，避免沉积在此空腔内的固相泥浆降低转鼓3工作效率，以及对转鼓3内壁产生不必要的磨损。

螺旋叶片2采用双导程螺旋叶片，有效增加设备排渣能力，生产效率高；且分离能力高、分离粒度范围广，可去除钻井液中直径10~74µm固相颗粒，在清除有害固相、降低泥浆比重等方面取得很好的效果。为减轻离心机的负荷，预防离心机超负荷疲劳运转，防止离心机卡机抱死起到重要作用。

螺旋叶片2与叶片轴1之间采用高硬度碳化钨硬质合金等离子堆焊，具有高抗磨损性。转鼓3使用耐磨抗腐蚀的不锈钢材质。转鼓3的排渣口12处加装可更换式硬质合金套，硬度达到HRA92.5，既耐磨又抗冲击。以上关键部件所使用的材质和工艺，有效延长了设备使用寿命，减少维修保养成本。

本实用新型的离心式泥浆净化一体机采用机械式离心力方法，离心力与转速的平方成正比，转速越高离心力越大，受钻井液粘度影响较小。

对转鼓3和叶片轴1转速进行调节的控制系统采用变频调速系统，能耗低。

本离心式泥浆净化一体机还包括安全保护装置，安全保护装置由过载保护装置23，功率控制、电器联锁装置等组成，过载保护装置23安装在差速器4右侧的轴端，能有效排除或减少突发故障对机器造成的损害。

离心式泥浆净化一体机集除泥器、除砂器、离心机的功能为一体，实现三合一，节约泥浆净化成本。而且设备结构紧凑，体积小，安装维修方便。

本实用新型的离心式泥浆净化一体机净化效果好，生产效率高，维修成本低，能耗低，且结构紧凑，安装方便。能有效地控制钻井液的体积密度和黏度，稳定钻井液的性能，节约化学物料和加重物料，从而提高机械钻速、保护油层结构、减少钻井液污染、获得更高的经济效益和社会效益。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合，修改或者等同置换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种离心式泥浆净化一体机，其特征在于，包括机架（21）上水平设置的叶片轴（1）、所述叶片轴（1）上安装的螺旋叶片（2）、套装在所述螺旋叶片（2）外部的转鼓（3）、差速器（4）、和控制系统；

所述叶片轴（1）为圆筒体，内部的长圆孔用于安装进料管（5），长圆孔与两端的圆柱形内腔组成内腔a（8），长圆孔右边通向内腔b（9），所述内腔b（9）的腔壁上开有进液口（11）；

所述转鼓（3）为圆筒体，中间一段为圆锥形，圆锥的小端位于左侧，所述转鼓（3）内壁与所述叶片轴（1）外壁之间的区域形成内腔c（10），所述转鼓（3）的圆锥形的小端左侧的筒壁上开有排渣口（12），所述转鼓（3）的大端开有出液口（13）；

所述螺旋叶片（2）外缘与所述转鼓（3）间有间隙；

所述差速器（4）位于设备右侧，所述转鼓（3）通过转鼓大法兰（16）与差速器外壳连接，所述叶片轴（1）与差速器输入轴（15）连接，主电机驱动所述转鼓（3）旋转的同时，带动差速器外壳旋转，经所述差速器（4）按一定的速比将扭矩传递给所述叶片轴（1），所述转鼓（3）与所述叶片轴（1）同向高速旋转，所述差速器（4）使所述叶片轴（1）的转速小于所述转鼓（3）转速；

所述叶片轴（1）的所述内腔a（8）的筒壁上开有返液口（14），从所述进料管（5）和所述叶片轴（1）间隙反向进入所述内腔a（8）的返流泥浆在离心力作用下从所述返液口（14）被甩出。

2.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，所述螺旋叶片（2）采用双导程螺旋叶片。

3.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，所述叶片轴（1）的长圆孔与外壁之间为中空结构，所述叶片轴（1）的所述内腔b（9）由内锥孔和右侧一段圆柱形腔体组成，内锥孔左侧小端与长圆孔相接。

4.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，所述差速器（4）为行星齿轮差速器。

5.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，所述转鼓（3）与所述叶片轴（1）密封端外侧的转鼓腔体壁上开溢液口（18）。

6.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，所述转鼓（3）的所述排渣口（12）处加装可更换式硬质合金套。

7.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，所述螺旋叶片（2）与所述叶片轴（1）之间采用高硬度碳化钨硬质合金等离子堆焊。

8.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，所述叶片轴（1）的转速比所述转鼓（3）转速小1%~2%。

9.根据权利要求1所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，还包括安全保护装置，安全保护装置包括过载保护装置（23），功率控制、电器联锁装置，所述过载保护装置（23）安装在所述差速器（4）右侧的轴端。

10.根据权利要求1至9任一所述的离心式泥浆净化一体机，其特征在于，还包括罩壳（6），所述叶片轴（1）、所述转鼓（3）置于所述罩壳（6）内，所述罩壳（6）下方与所述转鼓（3）所述排渣口（12）对应位置设置出料筒（19），在所述罩壳（6）下方右侧设置出液筒（20）。

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