CN2286665Y

CN2286665Y - 同旋同测动力密封混浆装置

Info

Publication number: CN2286665Y
Application number: CN 96240955
Authority: CN
Inventors: 陈问湘; 江越
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-07-29
Anticipated expiration: 2006-09-26

Abstract

本实用新型是一种混浆装置,它是通过回流混浆,将粉状固相物与清水同向旋流、均匀混合,配制成大流量高密度浆液的同旋式混浆装置。主要特征是:混合器是一种四头两管不汇交进灰,液和灰同向旋流的同旋混合器;泥浆池是一种同步监测水泥浆密度,使密度均化稳定,继续混合水化的L形泥浆池;回流灌注泵是一种背叶片副叶轮为动力轴密封的回流灌注泵。本同旋式混浆装置,能配制符合施工要求的大流量、高密度、流量和密度稳定、混合水化充分、气泡少、无油污染的水泥浆。

Description

同旋同测动力密封混浆装置

本实用新型是一种混浆装置，它足通过回流混浆，将粉状固相物与清水同向旋流均匀混合，配制成大流量、高密度浆液的同旋式混浆装置。

油田水泥固井施工对水泥浆有数量和质量两方面要求：数量上要求大流量和高密度；质量上要求水泥浆流量和密度稳定，混合水化充分(水化是灰粉颗粒表面积与水接触的程度)，水泥浆中气体逸出充分，且不受污染。向混浆装置供应粉状固相物——干水泥灰的任务由气动下灰车承担。单台车的下灰流量是有限的，不够稳定的；在下灰后期，车上灰罐内气多灰少，下灰流量不稳定；当施工要求配制大流量高密度水泥浆时，需多台下灰车联合供灰，此时各下灰车运行工况不同，彼此干扰，使下灰更不稳定。混浆装置应全面实现施工对水泥浆量和质的要求，同时下灰不稳定与水泥浆量质要求之间的矛盾，也应由混浆装置来解决。

下面对已有的混浆装置进行分析。

我国油田在1986年从美国道威尔公司引进CPT 986水泥固井车，该车有一套混浆装置，图1是该混浆装置流程原理图(资料来源CPT 986水泥固井车操作手册英文版103页)。

该混浆装置工作流程如下：回流灌注泵(1.10)从梯形泥浆池(1.9)吸入混合好的水泥浆，从该泵排出。安放在排出管系(1.12)上的密度计(1.11)监测水泥浆密度。水泥浆通过排出管系(1.12)，从(c)处流出一部分，进入三缸柱塞泵(图中未画出)吸入口，再由该泵向油井井筒压注水泥浆，用于固井；另一部分水泥浆首先回流到(d)处。清水泵(1.1)在(e)处从水柜(图中未画出)吸入清水，泵出后经止回阀(1.2)、快速停水阀(1.3)、水量控制阀(1.4)，在(d)处与回流水泥浆汇合，相互混合后称为回流液体，流入混合器(1.8)进液口(a)。气动下灰车供应的干水泥灰从进灰口(f)进入，通过快速停灰阀(1.6)、灰量控制阀(1.7)进入混合器(1.8)进灰口(b)。回流液体和干水泥灰在混合器(1.8)内混合，然后排入梯形泥浆池(1.9)，被回流灌注泵(1.10)再次吸入，重复上述过程，达到配制水泥浆的目的。当回流灌注泵(1.10)进口因故被稠水泥浆堵塞时，开启解堵阀(1.5)，来自清水泵(1.1)的清水稀释稠水泥浆，使泵恢复正常工作。

经检索，美国道威尔公司于1987年在我国申请了名为《混料器》发明专利，专利号为CN 87103998A。图1中的混合器(1.8)就是这种《混料器》，它实质上是一种单旋(指液体在旋转)混合器。我们把含有单旋混合器的混浆装置，称为单旋式混浆装置。

经检索，兰州矿场机械研究所在美国道威尔混浆装置的基础上于1993年申请了名为《逆向旋流多蜗壳混合器》实用新型专利，专利号为ZL93219881.3。图3是该专利总结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。它由逆旋(指液体和灰粉在逆向旋转)混合器(3.1)和马鞍形泥浆池(3.2)组成。我们把含有《逆向旋流多蜗壳混合器》的混浆装置，称为逆旋式混浆装置，该装置流程原理图同图1。

不论是单旋式混浆装置(内含《混料器》发明专利)，还是逆旋式混浆装置(内含《逆向旋流多蜗壳混合器》实用新型专利)，都存在有不足之处。下面按照混浆装置中的混合器、密度监测、泥浆池、回流灌注泵的顺序依次叙述。

第一是混合器。

图6是单旋混合器结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图，a为进液口，b为进灰口。该混合器存在不足如下：

1、图1中混合器(1.8)只有一个进灰口(f)，只能由一台下灰车供干水泥灰，由前述下灰车性能可知，这是一种小流量不稳定下灰，混合器配制不出大流量高密度、流量与密度稳定的水泥浆。现场为达到大流量供灰，在进灰口(f)处加一个三通汇流管，同时联接两台下灰车供灰。三通汇流管是一种管线汇交结构，在两台下灰车的工况不断变化的过程中，此种结构会造成汇交流量干扰，汇交后的总供灰量既达不到单车供灰流量的二倍(严重时其中一台车不供灰)，又不稳定，混合器仍然配制不出大流量高密度、流量和密度稳定的水泥浆。

2、图6中液体从进液口(a)流入进液蜗壳(1.8.1)，在蜗壳作用下形成旋流，经锥管(1.8.3)加速旋流后进入混合管(1.8.4)，与从进灰口(b)流入，经输料管(1.8.2)流出的无旋流干水泥灰，在混合管(1.8.4)内混合。液旋灰不旋，两者综合，旋流速度下降，旋流强度弱，相互掺入混合不好，混合水化效果不够理想，特别是配制大流量高密度水泥浆时，供灰量大，会发生“液包灰”现象，混合水化效果差。

综上所述，单旋混合器达不到水泥浆量质要求。

逆旋混合器结构分两种：图7是双蜗壳混合器结构示意图，图8是三蜗壳混合器结构示意图。在图7和图8中，(a)为主视图，(b)为俯视图。图8中的三蜗壳混合器与图7中双蜗壳混合器相比，不同点是在进灰蜗壳(3.1.5)的同轴上方再增加一个进灰蜗壳(3.1.6)，其旋向与前者相同，同时还增加一个旋喷灰管(3.1.7)，其余零件与图7相同(名称、标记和数量都相同)。

逆旋混合器经实践存在不足如下：

1、图7中双蜗壳混合器只有一个进灰口(b)，与图1中的混合器(1.8)一样，是一种小流量不稳定下灰，混合器配制不出大流量高密度、流量与密度稳定的水泥浆。

图8中的三蜗壳混合器有两个进灰口(b)，可以同时联接两台下灰车供灰，但在旋喷灰管(3.1.7)出口(e)处，仍然是一种管线汇交结构，存在汇交流量干扰，汇交后总供灰流量既达不到单车供灰流量的二倍(严重时其中一台车不供灰)，又不稳定。混合器配制不出大流量高密度、流量与密度稳定的水泥浆。

2、图7中液体从进液口(a)流入进液蜗壳(3.1.1)，经锥管(3.1.3)加速旋流后进入混合管(3.1.4)。干水泥灰从进灰口(b)流入进灰蜗壳(3.1.5)，经旋喷灰管(3.1.2)进入混合管(3.1.4)。液和灰都旋转进入混合管，但旋向相反，液灰相遇后发生碰撞，既使液和灰不易相互掺入混合，又使液灰两者能量相减，总旋流强度降低。液和灰混合方法不合理，混合水化不好，不能保证水泥浆的质量要求。

图8中液体从进液口(a)流入进液蜗壳(3.1.1)，经锥管(3.1.3)进入混合管(3.1.4)。干水泥灰的第一路，从一个进灰口(b)流入进灰蜗壳(3.1.5)后，再到达(e)处环形截面；第二路从另一个进灰口(b)流入进灰蜗壳(3.1.6)，经旋喷灰管(3.1.7)到达圆形出灰口(e)，两路汇合流入旋喷灰管(3.1.2)，经出灰口(c)旋入混合管(3.1.4)。在混合管内，液和灰旋向相反，混合水化不好，不能保证水泥浆的质量要求。

3、逆旋混合器是逆向旋流混浆，液和灰发生碰撞飞溅，水泥浆容易粘附在图7和图8中的旋喷灰管(3.1.2)的出口(c)，使下灰不够畅通。图7和图8中的进灰蜗壳(3.1.5和3.1.6)的流道平台容易产生干水泥灰堆积现象，特别是图8中进灰蜗壳(3.1.5)的流道积灰，无法清洗。

综上所述，逆旋混合器达不到水泥浆的量质要求。

第二是密度监测。

在图1中密度计(1.11)安放在回流灌注泵(1.10)排出管系(1.12)上。梯形泥浆池(1.9)有一定容量，从混合器(1.8)排出的水泥浆，经梯形泥浆池(1.9)、回流灌注泵(1.10)到达密度计(1.11)需要一定时间，密度计(1.11)的数值不反映混合器(1.8)刚刚排出的水泥浆密度值，经计算有10秒左右的滞后时间(梯形泥浆池容积V＝0.45M³，回流灌注泵流量Q＝3m³/mim；滞后时间T＝V/Q＝0.45/3×60＝9秒)。水泥浆密度监测滞后，操作也滞后，流量与密度调控不及时，既使其不稳定，又使调控前产生密度不合格的水泥浆很多，影响水泥浆的质量。

第三是泥浆池。

图4是单旋式混浆装置的梯形泥浆池(1.9)结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为右视图，(c)为俯视图。经实践使用。有如下缺点：

1、梯形泥浆池箱体(1.9.1)容量较小(仅为0.45M³)，从混合器(1.8)排出的水泥浆在池中停留时间短而水化效果不好。因密度监测滞后产生的较多的密度不合格的水泥浆出现时，所占体积比例大，又没有更多的时间进行流动均化而不能稳定密度(均化是密度趋向均匀的过程)。泥浆池容积小，对流量的缓冲作用小，稳定流量的作用不大。

2、图4中，混合器(1.8)的混合管(1.8.4)与回流灌注泵(图1中的1.10)的吸浆弯管(1.9.3)之间距离很近，二者间仅有一块低隔板(1.9.2)隔开，混合管(1.8.4)排出的含气水泥浆，气体来不及流动逸出，就被回流灌注泵吸走，含气水泥浆会影响固井质量。

3、泥浆池容积小，调控水泥浆流量时，液面波动大，易溢出或吸干，操作紧张。

图3是逆旋式混浆装置的马鞍形泥浆池(3.2)结构示意图。该泥浆池的排浆池(3.2.1)和吸浆池(3.2.3)分别位于两端，中间有溢流槽(3.2.2)相连接。从混合器(3.1)排出的水泥浆中气体会充分逸出，提高固井质量。但该泥浆池容量仅为0.5M³，前述的图4中梯形泥浆池的其他缺点，马鞍形泥浆池(3.2)仍无法克服。

第四是回流灌注泵。

图1中的回流灌注泵(1.10)的轴密封是填料密封，其结构如图5所示(资料来源于CPT 986固井水泥车操作手册英文版55页)，其中(a)为泵结构示意图，(b)为该泵填料轴密封结构示意图。该泵由泵体(1.10.1)、叶轮(1.10.2)、泵盖(1.10.3)、悬架(1.10.4)、泵轴(1.10.5)、填料轴密封(1.10.6)等组成。填料轴密封(1.10.6)由填料函(1.10.6.1)、油封环(1.10.6.2)、填料压盖(1.10.6.3)、油封接管(1.10.6.4)组成。通过填料压盖(1.10.6.3)将填料函(1.10.6.1)压紧在泵轴(1.10.5)上实现轴密封。压力油通过油封接管(1.10.6.4)和油封环(1.10.6.2)来润滑和冷却填料函(1.10.6.1)，这种结构有如下缺点：

1、压力油通过填料函(1.10.6.1)流入泵体(1.10.1)而污染水泥浆，这种含油的水泥浆会影响固井质量。

2、压力油必须有一个油泵来产生油压，因而设备复杂。

3、压力油会泄漏泵外，污染环境。

通过上述四方面分析，已有的单旋式混浆装置和逆旋式混浆装置均不能满足施工对水泥浆量和质的要求，也不能解决下灰不稳定与水泥浆量质要求之间的矛盾。

本实用新型的目的是要提供一种改进的液灰同向旋流混合、同步监测混浆密度以及回流灌注泵为背叶片付叶轮动力轴密封的同旋式混浆装置，它能配制出符合施工要求的大流量、高密度、流量和密度稳定、混合水化充分、气泡少、无油污染的水泥浆，有效地解决已有混浆装置不能按量按质为施工提供合格水泥浆的问题。

图2是本实用新型同旋式混浆装置流程原理图。该装置由清水泵(2.1)、回流灌注泵(2.9)、混合器(2.6)、泥浆池(2.7)、密度计(2.8)、止回阀(2.2)、快速停水阀(2.3)、水量控制阀(2.4)、解堵阀(2.5)和管系(2.10)组成。图2中的进灰汇流管(2.6.2.7)、快速停灰阀(2.6.2.8)和灰量控制阀(2.6.2.9)是混合器(2.6)中进灰旋流器(图9中2.6.2)的组成部分(后有说明)。

本同旋式混浆装置的工作流程，即清水、干水泥灰、配制的水泥浆的流动走向与图1一样。

本同旋式混浆装置是对已有的单旋式混浆装置和逆旋式混浆装置的主要部分——混合器、泥浆池、密度计安放位置和回流灌注泵轴密封作了改进，下面依次进行介绍。

本同旋式混浆装置的混合器(2.6)是一种四头两管不汇交进灰，液和灰同向旋流的同旋混合器。它是对《混料器》发明专利和《逆向旋流多蜗壳混合器》实用新型专利中的逆旋混合器缺点的改进。

下面结合实施例及其附图对同旋混合器作详细说明。

图9是同旋混合器结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。它由进液蜗壳(2.6.1)、进灰旋流器(2.6.2)、导轮喷嘴(2.6.3)、混合管(2.6.4)组成。从上到下同轴排列的顺序是：进灰旋流器、进液蜗壳、导轮喷嘴和混合管。进灰旋流器的旋喷料管(2.6.2.4)从中心穿过进液蜗壳和导轮喷嘴，其出口与导轮喷嘴出口在同一平面上。

进灰旋流器(2.6.2)由两个进灰管(2.6.2.1)、圆筒(2.6.2.2)、锥形筒体(2.6.2.3)、旋喷料管(2.6.2.4)、筒盖(2.6.2.5)、铰链(2.6.2.6)，以及图2中两个进灰汇流管(2.6.2.7)、两个快速停灰阀(2.6.2.8)和两个灰量控制阀(2.6.2.9)组成。两个进灰管(2.6.2.1)分布在圆筒(2.6.2.2)侧壁不同的高度上，每管一端与圆筒相切，切入旋向与进液蜗壳(2.6.1)相同；另一端依次连接有灰量控制阀(2.6.2.9)、快速停灰阀(2.6.2.8)和进灰汇流管(2.6.2.7)，每个进灰汇流管有两个进灰口。锥形筒体(2.6.2.3)大端与同轴上方的圆筒(2.6.2.2)相连，小端与同轴下方的旋喷料管(2.6.2.4)相连。筒盖(2.6.2.5)在圆筒上方，铰链(2.6.2.6)将筒盖和圆筒法兰相连，筒盖借助活节螺栓和螺母固定在圆筒法兰上。

图10是导轮喷嘴(2.6.3)结构示意图，它由轮缘(2.6.3.1)、轮毂(2.6.3.2)和若干枚轴向导叶(2.6.3.3)组成。轴向导叶的出口安放角比进口安放角小。

混合管(图9中的2.6.4)是由漏斗锥管和圆管组成。

干水泥灰是依次经进灰旋流器(2.6.2)的进灰汇流管(2.6.2.7)、快速停灰阀(2.6.2.8)、灰量控制阀(2.6.2.9)、进灰管(2.6.2.1)进入圆筒(2.6.2.2)的。两个进灰管出口位于一个有足够大容积、内部压力一致的圆筒体的侧壁上，两管出口中心间有一定的距离，这种管线不汇交进入等压区的结构，避免了管线汇交结构带来的汇交流量干扰，供灰总流量等于各管线流量相加，使下灰既大流量又稳定。进灰旋流器(2.6.2)的每个进灰管(2.6.2.1)通过进灰汇流管(2.6.2.7)与两台下灰车联接，一台车工作下灰，另一台车待用，进灰旋流器可同时联接四台下灰车。混合器工作时，两台车下灰，当下灰后期时，等待的相应下灰车加入工作，使下灰既大流量又稳定。这种四头联接两管不汇交进灰的新结构，实现了大流量稳定下灰，能配制出大流量同时又高密度的水泥浆，稳定了流量和密度(这是结构带来的稳定，第一次流量和密度稳定)，保证了水泥浆的性能参数和质量。

切向进入圆筒(2.6.2.2)的干水泥灰，在圆筒内向下旋流，其旋向与液体在进液蜗壳(2.6.1)内的旋流方向是相同的，称两者是同旋。干水泥灰通过锥形筒体(2.6.2.3)后，旋流加速，经旋喷料管(2.6.2.4)旋喷排出，进入混合管(2.6.4)。液体在进液蜗壳(2.6.1)内旋流，从其环形出口流入导轮喷嘴(2.6.3)，导轮喷嘴内的轴向导叶(2.6.3.3)的安放角逐渐减小，既使液体旋流加速，又使旋流角减小，然后旋喷排出进入混合管(2.6.4)。分别加强了旋流程度的液和灰在混合管内同旋相遇的方式，既使液灰容易相互掺入混合，又使液灰两者的能量相加，水泥浆的混合方式合理了，旋流强度增强了，混合路程因旋流角减小增加了，其混合水化充分了(第一次水化)，保证了水泥浆的质量要求。

同向旋流混浆，不产生飞溅碰撞，不粘附旋喷料管(2.6.2.4)出口，下灰畅通。锥形筒体(2.6.2.3)的锥角为干水泥灰自由流动角，加之旋流，不会产生干水泥灰堆积现象。筒盖(2.6.2.5)可以快速打开，清洗进灰旋流器和混合管方便。

单旋混合器和逆旋混合器没有上述特点，它们对我国油田固井施工的适应性较差。

本同旋式混浆装置的泥浆池(2.7)是一种同步监测水泥浆密度，使密度均化稳定，继续混合水化的L形泥浆池。它是对道威尔公司梯形泥浆池和兰州矿场机械研究所马鞍形泥浆池缺点的改进。

下面结合实施例及其附图对L形泥浆池作详细说明。

图11是L形泥浆池结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为俯视图。它由同步监测器(2.7.1)、后池(2.7.2)和均化管(2.7.3)组成。

同步监测器(2.7.1)由前池(2.7.1.1)、高隔板(2.7.1.2)和测量管(2.7.1.3)组成。前池为方形，一侧有高隔板，高隔板上沿低于前池顶部，高隔板另一侧是后池(2.7.2)。前池顶部安放混合器(2.6)，混合器的混合管(2.6.4)出口(a)插入前池接近底部，在偏离混合管中心一段距离处，池底上有一孔(b)，此孔下方接测量管(2.7.1.3)入口(c)。测量管为4英寸，入口处有一滤网，出口(d)为收缩锥管，锥管小端为2英寸，水平直管部分安放密度计(2.8)。

后池(2.7.2)由方形竖长的吸入池(2.7.2.4)、水平槽(2.7.2.5)、竖滤网(2.7.2.1)、水平滤网(2.7.2.2)、现察口(2.7.2.3)组成。水平槽一端与吸入池一侧联结，使后池在俯视和正视方向上均为L形，水平槽另一端紧靠前池一侧的高隔板(2.7.1.2)，前后池拼合后，正视方向仍为L形。后池顶部有敞开的L形观察口(2.7.2.3)，池内安放有竖滤网(2.7.2.1)和水平滤网(2.7.2.2)。前后池总容积为1.0M³。

均化管(2.7.3)是由吸浆弯管(2.7.3.1)(6英寸)和比例管(2.7.3.2)(2英寸)组成的三通汇流管。比例管出口(e)接在吸浆弯管中部，两管的管径比为3∶1。均化管有两个入口：第一是吸浆弯管入口(f)，位于后池(2.7.2)底部，两个L形的末端处；第二是比例管入口(d)，接测量管(2.7.1.3)出口。均化管出口即吸浆弯管出口(g)，接回流灌注泵(图2中的2.9)的入口。

混合器(2.6)混合管(2.6.4)的出口(a)，距测量管入口(c)很近，新配制的水泥浆很快流入测量管(2.7.1.3)，被密度计(2.8)测出密度。同步监测器实现了同步监测功能，使流量和密度调控及时，既使其稳定(这是调节带来的稳定，第二次流量和密度稳定)，又使调节前产生密度不合格的水泥浆很少。

从混合器(2.8)旋喷排出的水泥浆，在前池(2.7.1.1)中作强旋流喷射，并旋转上升，在方形四角的湍流作用下，水泥浆进一步混合水化。当少量密度不合格水泥浆排入前池后，因湍流作用而分散出去，使密度均化而达到稳定。前池(2.7.1.1)的少数水泥浆流入测量管(2.7.1.3)，绝大部分溢过高隔板(2.7.1.2)流入后池(2.7.2)，这是同步监测器的流量分配功能，这一特点为水泥浆密度的均化稳定提供了方便。

池内流动的水泥浆，与高隔板(2.7.1.2)上沿和两个滤网(2.7.2.1和2.7.2.2)作机械碰撞，以及在后池(2.7.2)L形形状和吸浆弯管(2.7.3.1)入口(f)位置的引导下，在吸入池(2.7.2.4)内旋转下降，都受到强烈的湍流作用，多次水化均化。

由于L形泥浆池容积为1.0M³，比梯形池(图1中的1.9)或马鞍形池(图3中的3.2)增加一倍，当少量密度不合格的水泥浆出现时，所占体积比例小，经过前后池的流动均化而密度稳定。

综上所述，L形泥浆池具有以形状和体积来均化稳定密度的功能(这是均化带来的稳定，第三次密度稳定)。

均化管的吸浆弯管(2.7.3.1)(6英寸)和比例管(2.7.3.2)(2英寸)的管径比为3∶1，其并联的流量比为9∶1，即使流入测量管(2.7.1.3)的水泥浆密度不合格，经过掺混均化而密度稳定，均化管具有以比例掺混来均化稳定密度的功能(属第三次密度稳定)。

同步监测密度与均化稳定密度的功能，已有的两种泥浆池均没有。

密度均化过程同时也是混合水化过程，L形泥浆池使水泥浆水化进一步充分(第二次水化)。

L形泥浆池容量大，其缓冲作用使水泥浆流量稳定(这是缓冲带来的稳定，第三次流量稳定)。

水泥浆在池中经过长路程流动碰撞，又流过了一个有足够大面积的液面，其中气体充分逸出，气泡少，提高了水泥浆质量。

当施工要求增大或减小流量，水、灰控制阀又未调整到位时，还是因为泥浆池的容积大、液面面积大，使液面的波动比前两种泥浆池小，做到泥浆池不溢不干，使操作不紧张、方便。

本同旋式混浆装置的回流灌注泵(2.9)是一种背叶片付叶轮为动力轴密封的回流灌注泵。它是对道威尔公司CPT 986固井水泥车的填料轴密封回流灌注泵不足的改进。

下面结合实施例及其附图对背叶片付叶轮为动力轴密封的回流灌注泵作详细说明。

图12是该泵结构示意图，其中(a)为泵示意图，(b)为背叶片付叶轮动力轴密封结构图。它由泵体(2.9.1)、带背叶片的叶轮(2.9.2)、泵盖(2.9.3)、减压盖(2.9.4)、付叶轮动力轴密封(2.9.5)、悬架(2.9.6)、泵轴(2.9.7)等组成。背叶片付叶轮动力轴密封由叶轮的数枚背叶片(2.9.5.1)、付叶轮(2.9.5.2)、自润滑柔性石墨盘根(2.9.5.3)、盘根压盖(2.9.5.4)和清洗接管(2.9.5.5)组成。

在图12(b)中，叶轮(2.9.2)后盖板上带有数枚背叶片(2.9.5.1)，通过它的作用，在叶轮轮毂处的液体压力大大降低，再通过付叶轮(2.9.5.2)的作用，将流向盘根(2.9.5.3)的泄漏液体全部堵回去，使盘根处无泄漏。自润滑柔性石墨盘根在盘根压盖(2.9.5.4)预紧力下，泵运转时，防止大气进入泵内，停泵时防止泵内水泥浆向外泄漏。清洗泵时，来自清水泵(图2中的2.1)的清水由清洗接管(2.9.5.5)进入，将滞留在付叶轮和背叶片上的水泥浆冲洗干净，防止水泥浆凝固，以便下次启动泵。

这种运转时动力轴密封，停泵时静力轴密封的结构，取消了用油(或水)冷却和润滑盘根。油的污染(或水的稀释)均影响水泥浆的质量。本动力轴密封回流灌注泵克服了道威尔公司填料轴密封回流灌注泵的缺点。

本实用新型同旋式混浆装置与已有的两种混浆装置相比，有下列好效果：

1、本装置同旋混合器具有大流量稳定下灰、混合水化充分、容易清洗的优点。

2、本装置L形泥浆池具有同步监测密度、均化稳定密度、缓冲稳定流量、混合水化充分、浆中气体逸出充分、操作方便的优点。

3、本装置背叶片付叶轮为动力轴密封的回流灌注泵具有自润滑、无泄漏、不污染浆液的优点。

综上所述，本同旋式混浆装置能提供大流量和高密度的水泥浆，并使水泥浆流量和密度稳定、水化充分、气泡少、无油污染，保证了对水泥浆数量和质量的要求。

Claims

1、同向旋流混合、同步监测密度及付叶轮动力轴密封的混浆装置，是一种通过回流混浆，将粉状固相物与清水同向旋流均匀混合，配制成大流量、高密度浆液的同旋式混浆装置。该装置由清水泵、回流灌注泵、混合器、泥浆池、密度计、各种阀和管系组成。

其特征是：

混合器(2.6)是一种四头两管不汇交进灰，液和灰同向旋流的同旋混合器：

泥浆池(2.7)是一种同步监测水泥浆密度，使密度均化稳定，继续混合水化的L形泥浆池；

回流灌注泵(2.9)是一种背叶片付叶轮为动力轴密封的回流灌注泵。

2、根据权利要求1所述的同旋混合器，其特征是：

它由进液蜗壳(2.6.1)、进灰旋流器(2.6.2)、导轮喷嘴(2.6.3)、混合管(2.6.4)组成。从上到下同轴排列的顺序是：进灰旋流器、进液蜗壳、导轮喷嘴和混合管。进灰旋流器的旋喷料管(2.6.2.4)从中心穿过进液蜗壳和导轮喷嘴，其出口与导轮喷嘴出口在同一平面上。

进灰旋流器(2.6.2)由两个进灰管(2.6.2.1)、圆筒(2.6.2.2)、锥形筒体(2.6.2.3)、旋喷料管(2.6.2.4)、筒盖(2.6.2.5)、铰链(2.6.2.6)、两个进灰汇流管(2.6.2.7)、两个快速停灰阀(2.6.2.8)和两个灰量控制阀(2.6.2.9)组成。两个进灰管(2.6.2.1)分布在圆筒(2.6.2.2)侧壁不同高度上，每管一端与圆筒相切.切入旋向与进液蜗壳(2.6.1)相同；另一端依次连接有灰量控制阀(2.6.2.9)、快速停灰阀(2.6.2.8)和进灰汇流管(2.6.2.7)，每个进灰汇流管有两个进灰口。锥形筒体(2.6.2.3)大端与同轴上方的圆筒(2.6.2.2)相连，小端与同轴下方的旋喷料管(2.6.2.4)相连。筒盖(2.6.2.5)在圆筒上方，铰链(2.6.2.6)将筒盖和圆筒法兰相连，筒盖借助活节螺栓和螺母固定在圆筒法兰上。

导轮喷嘴(2.6.3)由轮缘(2.6.3.1)、轮毂(2.6.3.2)和若干枚轴向导叶(2.6.3.3)组成。轴向导叶的出口安放角比进口安放角小。

混合管(2.6.4)是由漏斗锥管和圆管组成。

3、根据权利要求1所述的L形泥浆池，其特征是：

它由同步监测器(2.7.1)、后池(2.7.2)和均化管(2.7.3)组成。

同步监测器(2.7.1)由前池(2.7.1.1)、高隔板(2.7.1.2)和测量管(2.7.1.3)组成。前池为方形，一侧有高隔板，高隔板上沿低于前池顶部，高隔板另一侧是后池(2.7.2)。前池顶部安放混合器(2.6)，混合器的混合管(2.6.4)出口(a)插入前池接近底部，在偏离混合管中心一段距离处，池底上有一孔(b)，此孔下方接测量管(2.7.1.3)入口(c)。测量管为4英寸，入口处有一滤网，出口(d)处为收缩锥管，锥管小端为2英寸，水平直管部分安装密度计(2.8)。

后池(2.7.2)由方形竖长的吸入池(2.7.2.4)、水平槽(2.7.2.5)、竖滤网(2.7.2.1)、水平滤网(2.7.2.2)和观察口(2.7.2.3)组成。水平槽一端与吸入池一侧联结，使后池在俯视和正视方向上均为L形，水平槽另一端紧靠前池一侧的高隔板(2.7.1.2)，前后池拼合后，正视方向仍为L形。后池顶部有敞开的L形观察口(2.7.2.3)，池内安放有竖滤网(2.7.2.1)和水平滤网(2.7.2.2)。前后池总容积为1.0M³。

均化管(2.7.3)是由吸浆弯管(2.7.3.1)(6英寸)和比例管(2.7.3.2)(2英寸)组成的三通汇流管。比例管出口(e)接在吸浆弯管中部，两管的管径比为3∶1。均化管有两个入口：第一是吸浆弯管入口(f)，处在后池(2.7.2)的底部，两个L形的末端处；第二是比例管入口(d)，接测量管(2.7.1.3)出口。均化管出口即吸浆弯管出口(g)，接回流灌注泵(2.9)的入口。

4、根据权利要求1所述的动力轴密封回流灌注泵，它由泵体、叶轮、泵盖、减压盖、轴密封、悬架和泵轴等组成，其特征是：

轴封是背叶片付叶轮动力轴密封，它由叶轮的数枚背叶片(2.9.5.1)、付叶轮(2.9.5.2)、自润滑柔性石墨盘根(2.9.5.3)、盘根压盖(2.9.5.4)和清洗接管(2.9.5.5)组成。