CN210918941U - 防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，包括储浆罐和进液管；进液管中，第一管道出液口设置在第二管道的侧壁上且与第二管道流体导通连接，第二管道一端安装有排水与检修用阀门，第二管道另一端与第三管道缩口端流体导通连接，第三管道扩口端分别与第四管道和第五管道扩口端固定连接且流体导通，第四管道下端与第五管道扩口端固定连接且流体导通，第五管道缩口端与第六管道进液端流体导通连接。本实用新型利用缓冲腔消除了涌动对储浆罐内泥浆中泥砂沉淀的影响，改善了进液管中流体长时间涌动下的储浆罐内固液分离状况，同时还避免了第二管道出现泥砂沉积，延长了设备持续工作时间。

Description

防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置

技术领域

本实用新型涉及承压水地层钻孔施工技术领域的设备。具体地说是一种防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置。

背景技术

为了避免市政隧道、深基坑等建设施工中位于地下水位以下或者开孔位置位于承压水地层中的工作面出现涌水或涌砂等事故，人们采用一系列方式来减缓或避免钻孔施工对原有地层的扰动影响，以期减少水土流失。发明专利CN106761499A中公开了承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，实现了利用泥浆与地层的水土压力平衡减缓或避免钻孔施工对原有地层的扰动影响。但在对发明专利CN106761499A所公开的固液分离装置进行模拟使用过程中，发现第一管道中泥浆流体发生涌动时，储浆罐里的固液分离状况较差，而且长时间使用直管段会因为泥浆中泥砂沉淀出现缩颈，即直管段管径随着泥砂在直管段的沉积变小，影响了泥浆的循环使用，以致于需要使用一段时间就得对直管段进行疏通。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，利用缓冲腔消除了涌动对储浆罐内泥浆中泥砂沉淀的影响，改善了进液管中流体长时间涌动下的储浆罐内固液分离状况，同时还避免了第二管道出现泥砂沉积，延长了设备持续工作时间。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，包括：

储浆罐，用以暂时存放含砂泥浆并为含砂泥浆中固液分离提供场所；

进液管，用以将含砂泥浆输送至所述储浆罐内；所述进液管包括第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道和第六管道，所述第二管道和第六管道为直管道，所述第三管道和所述第五管道为中孔为锥形孔的管道，所述第四管道为球形壳体；所述第一管道出液口设置在所述第二管道的侧壁上且与所述第二管道流体导通连接，所述第二管道一端安装有排水与检修用阀门，所述第二管道另一端与所述第三管道缩口端流体导通连接，所述第三管道扩口端分别与所述第四管道和所述第五管道扩口端固定连接且流体导通，所述第四管道下端与所述第五管道扩口端固定连接且流体导通，所述第五管道缩口端与所述第六管道进液端流体导通连接；所述第三管道、所述第四管道和所述第五管道围成弯管部，所述弯管部内侧空腔为缓冲腔；所述第三管道、所述第四管道、所述第五管道和所述第六管道分别设置在所述储浆罐内；所述第一管道内径为D₁，所述第二管道内径为D₂，所述第三管道扩口端内径为D₃，所述第四管道半径为R，所述第六管道内径为D₄，D₃≥2D₄≥3D₂≥5D₁，2R≥D₃≥R；

所述储浆罐顶壁上安装有通过泥浆输出管与所述储浆罐流体导通的可调自动泄压阀，所述泥浆输出管侧壁上安装有通过支管与所述泥浆输出管流体导通的排气阀与压力表；所述储浆罐底壁上设置有与所述储浆罐流体导通的排渣管，所述排渣管正下方设有储渣槽；邻近所述储浆罐底部的所述储浆罐侧壁上设有支撑脚。

上述防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述进液管还包括第七管道和第八管道，所述第七管道和第八管道均为中孔为锥形孔的管道，所述第六管道下端与所述第七管道缩口端固定连接且流体导通，所述第七管道扩口端与所述第八管道扩口端固定连接且流体导通。

上述防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述第七管道与所述第八管道之间通过鼓形管连接。

上述防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述缓冲腔内设有防涌动板，所述防涌动板第一端设置在所述第二管道内，所述防涌动板第二端通过转轴固定安装在所述第三管道内，所述防涌动板第二端位于所述防涌动板第一端上方；所述防涌动板在外力作用下绕所述转轴转动。

上述防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述防涌动板第一端下方安装有支脚，所述支脚将所述防涌动板第一端下板面与所述第二管道内壁底部隔开。

上述防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述防涌动板第一端端头安装有向上弯曲的弧形板。

上述防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述储浆罐包括上端封端的直筒段和下端封端的锥形筒段，所述直筒段的下端与所述锥形筒段的上端固定同轴连接，所述锥形筒段内径由上至下逐渐增大。

上述防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，所述锥形筒段锥度为30～60°。

本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1.本实用新型利用近球形缓冲腔消除管道流体涌动对下输水管道内流体流动的影响，从而消除流体涌动对储浆罐内固液分离的影响，有利于储浆罐内固液分离。

2.本实用新型利用锥形管与第二管道衔接，在减少第二管道长度的基础上可以进一步减少泥沙在第二管道底壁上沉积，避免泥沙沉积在第二管道内壁上形成对第二管道的堵塞。

3.本实用新型中的防涌动板可以有效缓解大幅度涌动对输入储浆罐内流体的影响。

4.利用锥形筒段作为泥砂沉降主要场所，不仅可以有效地避免泥沙向直筒段移动，还可以促进泥砂与泥浆的分离。

附图说明

图1为本实用新型防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置的结构示意图；

图2为本实用新型防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置的进液管的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-储浆罐；2-进液管，2-1-第一管道，2-2-第二管道，2-3-第三管道，2-4-第四管道，2-5-第五管道，2-6-第六管道，2-7-第七管道，2-8-第八管道，2-9-防涌动板，2-10-转轴，2-11-支脚，2-12-弧形板；3-泥浆输出管；4-可调自动泄压阀；5-泥浆输送管；6-排气阀与压力表；7-支管；8-储渣槽；9-排渣管；10-截止阀；11-支撑脚；12-排水与检修用阀门。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，包括用以暂时存放含砂泥浆并为含砂泥浆中固液分离提供场所的储浆罐1和用以将含砂泥浆输送至所述储浆罐1内的进液管2。其中，所述进液管2包括第一管道2-1、第二管道2-2、第三管道2-3、第四管道2-4、第五管道2-5和第六管道2-6，所述第二管道2-2和第六管道2-6为直管道，所述第三管道2-3和所述第五管道2-5为中孔为锥形孔的管道，所述第四管道2-4为球形壳体；所述第一管道2-1出液口设置在所述第二管道2-2的侧壁上且与所述第二管道2-2流体导通连接，所述第二管道2-2一端安装有排水与检修用阀门12，所述第二管道2-2另一端与所述第三管道2-3缩口端流体导通连接，所述第三管道2-3扩口端分别与所述第四管道2-4和所述第五管道2-5扩口端固定连接且流体导通，所述第四管道2-4下端与所述第五管道2-5扩口端固定连接且流体导通，所述第五管道2-5缩口端与所述第六管道2-6进液端流体导通连接；所述第三管道2-3、所述第四管道2-4和所述第五管道2-5围成弯管部，所述弯管部内侧空腔为缓冲腔；所述第三管道2-3、所述第四管道2-4、所述第五管道2-5和所述第六管道2-6分别设置在所述储浆罐1内；所述第一管道2-1内径为D₁，所述第二管道2-2内径为D₂，所述第三管道2-3扩口端内径为D₃，所述第四管道2-4半径为R，所述第六管道2-6内径为D₄，D₃≥2D₄≥3D₂≥5D₁，2R≥D₃≥R；所述储浆罐1包括上端封端的直筒段和下端封端的锥形筒段，所述直筒段的下端与所述锥形筒段的上端固定同轴连接，所述锥形筒段内径由上至下逐渐增大，所述锥形筒段锥度为30～60°。所述储浆罐1顶壁上安装有通过泥浆输出管3与所述储浆罐1流体导通的可调自动泄压阀4，所述泥浆输出管3侧壁上安装有通过支管7与所述泥浆输出管3流体导通的排气阀与压力表6；所述储浆罐1底壁上设置有与所述储浆罐1流体导通的排渣管9，所述排渣管9正下方设有储渣槽8；邻近所述储浆罐1底部的所述储浆罐1侧壁上设有支撑脚11；所述排渣管9上设有截止阀10；所述可调自动泄压阀出液端通过泥浆输送管5与泥浆池流体导通连接。

由于所述第二管道2-2内径比所述第一管道2-1内径大，因而，当所述第一管道2-1内携带泥砂的泥浆进入所述第二管道2-2后，泥浆流速变慢，而当泥浆流入内部空间尺寸更大的所述缓冲腔内时，泥浆流速进一步变慢，使得泥浆中携带的泥砂开始与泥浆进行初步分离，而由于泥浆向下流动，泥砂也向下沉降，所以二者分离不明显，而当泥浆进入所述储浆罐1内后受所述储浆罐1罐底的阻挡而向上流动时，泥砂继续向下沉降，这时候实现了固液分离。利用管道输送固液混合流体时，有固液混合流体密度不均匀，输送的流体容易出现波动，在管道内体现为涌动，即管道内流体会出现忽快忽慢的流动现象。而当所述第一管道2-1内泥浆发生涌动时，涌动传递到所述第二管道2-2时，由于场地环境以及设备规模等因素的限制，所述第二管道2-2内径D₂与所述第一管道2-1内径D₁之比不可能设置成较大比值，即所述第一管道2-1内径和所述第二管道2-2内径大小是受限，故而在涌动传递到所述第二管道2-2内之后，所述第二管道2-2内的泥浆会将涌动下一传递到下一输送泥浆的管路内，而所述缓冲腔可以进一步减缓或者消除所述第一管道2-1内流体发生涌动对本实用新型的影响。

本实施例中，所述进液管2还包括第七管道2-7和第八管道2-8，所述第七管道2-7和第八管道2-8均为中孔为锥形孔的管道，所述第六管道2-6下端与所述第七管道2-7缩口端固定连接且流体导通，所述第七管道2-7扩口端与所述第八管道2-8扩口端通过鼓形管固定连接且流体导通。

并且，在所述缓冲腔内设有防涌动板2-9，所述防涌动板2-9第一端设置在所述第二管道2-2内，所述防涌动板2-9第二端通过转轴2-10固定安装在所述第三管道2-3内，所述防涌动板2-9第二端位于所述防涌动板2-9第一端上方；所述防涌动板2-9在外力作用下绕所述转轴2-10转动。所述防涌动板2-9第一端下方安装有支脚2-11，所述支脚2-11将所述防涌动板2-9第一端下板面与所述第二管道2-2内壁底部隔开。所述防涌动板2-9第一端端头安装有向上弯曲的弧形板2-12。

而当所述第一管道2-1内携带泥沙的泥浆发生涌动时，涌动传递到所述第二管道2-2内之后，泥浆被所述防涌动板2-9分割成两股泥浆，两股泥浆在所述缓冲腔内汇合成一股泥浆。所述第一管道2-1内泥浆发生涌动时，发生涌动的泥浆进入所述第二管道2-2时受到所述第二管道2内壁的阻挡向下翻转，然后托起所述防涌动板2-9第一端，此时，经位于所述防涌动板2-9下方的空隙流过的泥浆量增加，而经由所述防涌动板2-9上方的空隙流过的泥浆量减少，从所述防涌动板2-9下方流过的泥浆用以维持所述第八管道2-8出液口的泥浆流速稳定，而从所述防涌动板2-9上方流过的泥浆进入所述缓冲腔内后则会补入流速较慢的泥浆流体内，进而可以减少长时间流速波动性较大的泥浆涌动对所述储浆罐1内固液分离的影响。

相较于本实用新型而言，发明专利CN106761499A中的固液分离装置，虽然可以使得携带泥砂的泥浆在所述储浆罐1实现固液分离，但在由于携带泥砂的泥浆在直管段流速变缓之后，泥砂会有部分沉积在直管段内壁底部，致使直管段有效管径变小，尤其是在为了提高固液分离效果而扩大直管段与第一管道之间管径比的情况下，以致于使用一段时间就需要对直管段进行疏通。而本实用新型中的所述第二管道2-2和所述第一管道2-1之间的管径比可以控制在5:3，不仅可以使泥浆流速得到初步放缓，同时还能保证泥浆具有一定的冲刷力，不至于泥浆中的泥砂在所述第二管道2-2内壁上沉积，同时利用所述缓冲腔的缓冲作用使泥浆流速快速放缓，进而可以使得进入所述储浆罐1内的泥浆流速能够在所述储浆罐1内得到进一步放缓，从而有利于泥浆中的泥砂沉积下来，进而实现固液分离，而且本实用新型中的所述锥形筒段可以使向上流动的泥浆在所述锥形筒段筒壁约束下向中间靠拢，同时还能够阻挡所述储浆罐1罐底的泥砂在泥浆的冲击下向上浮动，从而更有利于泥浆中的泥砂沉积。故而，相对于发明专利CN106761499A中的固液分离装置，不仅本实用新型中的所述进液管2不容易被堵，有利于延长本实用新型的连续工作时间，而且在控制设备规模的情况下，本实用新型的固液分离效果更好。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (8)

1.防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，包括：

储浆罐(1)，用以暂时存放含砂泥浆并为含砂泥浆中固液分离提供场所；

进液管(2)，用以将含砂泥浆输送至所述储浆罐(1)内；所述进液管(2)包括第一管道(2-1)、第二管道(2-2)、第三管道(2-3)、第四管道(2-4)、第五管道(2-5)和第六管道(2-6)，所述第二管道(2-2)和第六管道(2-6)为直管道，所述第三管道(2-3)和所述第五管道(2-5)为中孔为锥形孔的管道，所述第四管道(2-4)为球形壳体；所述第一管道(2-1)出液口设置在所述第二管道(2-2)的侧壁上且与所述第二管道(2-2)流体导通连接，所述第二管道(2-2)一端安装有排水与检修用阀门(12)，所述第二管道(2-2)另一端与所述第三管道(2-3)缩口端流体导通连接，所述第三管道(2-3)扩口端分别与所述第四管道(2-4)和所述第五管道(2-5)扩口端固定连接且流体导通，所述第四管道(2-4)下端与所述第五管道(2-5)扩口端固定连接且流体导通，所述第五管道(2-5)缩口端与所述第六管道(2-6)进液端流体导通连接；所述第三管道(2-3)、所述第四管道(2-4)和所述第五管道(2-5)围成弯管部，所述弯管部内侧空腔为缓冲腔；所述第三管道(2-3)、所述第四管道(2-4)、所述第五管道(2-5)和所述第六管道(2-6)分别设置在所述储浆罐(1)内；所述第一管道(2-1)内径为D₁，所述第二管道(2-2)内径为D₂，所述第三管道(2-3)扩口端内径为D₃，所述第四管道(2-4)半径为R，所述第六管道(2-6)内径为D₄，D₃≥2D₄≥3D₂≥5D₁，2R≥D₃≥R；

所述储浆罐(1)顶壁上安装有通过泥浆输出管(3)与所述储浆罐(1)流体导通的可调自动泄压阀(4)，所述泥浆输出管(3)侧壁上安装有通过支管(7)与所述泥浆输出管(3)流体导通的排气阀与压力表(6)；所述储浆罐(1)底壁上设置有与所述储浆罐(1)流体导通的排渣管(9)，所述排渣管(9)正下方设有储渣槽(8)；邻近所述储浆罐(1)底部的所述储浆罐(1)侧壁上设有支撑脚(11)。

2.根据权利要求1所述的防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，所述进液管(2)还包括第七管道(2-7)和第八管道(2-8)，所述第七管道(2-7)和第八管道(2-8)均为中孔为锥形孔的管道，所述第六管道(2-6)下端与所述第七管道(2-7)缩口端固定连接且流体导通，所述第七管道(2-7)扩口端与所述第八管道(2-8)扩口端固定连接且流体导通。

3.根据权利要求2所述的防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，所述第七管道(2-7)与所述第八管道(2-8)之间通过鼓形管连接。

4.根据权利要求1～3任一所述的防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，所述缓冲腔内设有防涌动板(2-9)，所述防涌动板(2-9)第一端设置在所述第二管道(2-2)内，所述防涌动板(2-9)第二端通过转轴(2-10)固定安装在所述第三管道(2-3)内，所述防涌动板(2-9)第二端位于所述防涌动板(2-9)第一端上方；所述防涌动板(2-9)在外力作用下绕所述转轴(2-10)转动。

5.根据权利要求4所述的防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，所述防涌动板(2-9)第一端下方安装有支脚(2-11)，所述支脚(2-11)将所述防涌动板(2-9)第一端下板面与所述第二管道(2-2)内壁底部隔开。

6.根据权利要求5所述的防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，所述防涌动板(2-9)第一端端头安装有向上弯曲的弧形板(2-12)。

7.根据权利要求1～3任一所述的防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，所述储浆罐(1)包括上端封端的直筒段和下端封端的锥形筒段，所述直筒段的下端与所述锥形筒段的上端固定同轴连接，所述锥形筒段内径由上至下逐渐增大。

8.根据权利要求7所述的防堵式承压水地层钻孔施工泥浆保压条件下固液分离装置，其特征在于，所述锥形筒段锥度为30～60°。

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