CN86102661A - 用于把固体颗粒与一种流体混合物混合的机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于将固体与流体混合的机器，在一典型工作过程中，砂子与一种凝胶体混合物混合，得到一种流体混合物，这种混合物用于石油和天然气井的增产处理。该机器包括一个曲面形状的抛掷件和一个涡流形状的推进件，该推进件紧固在该抛掷件的底部。在这个机器中所夹带的空气由砂子带入该流体相，但是该空气随后就可以经过设置在该机器中的内部和外部的空气排放通道和空间从该砂子-凝胶体混合物中排出。

Description

一般来说，本发明所涉及的是一种用于连续把固体颗粒与一种流体混合物混合的机器。更具体的讲，这种机器是一种搅拌机，在该搅拌机中砂子或类似砂子的颗粒与一种凝胶体混合物混合或搅拌，同时所得到的这种泥浆由该搅拌机本身予以加压。一般来讲，这种泥浆在石油回收过程中用于处理油井。

公开在美国专利4，453，829中的Althouse搅拌机是现在用于石油或天然气回收过程中的典型的常用搅拌机。这种机器具有一个抛掷件，该抛掷件具有一个上凹表面之凹面形状。若干个直立的叶片元件安装在这个抛掷件的凹面上，并且在该抛掷件的底侧安装有一个推进件。该抛掷件和该推进件被封入一个壳体中，并且它们被固定在一个驱动轴的一端上，该驱动轴由一个马达驱动，该马达安装在该壳体的上方。一个料斗安装在该壳体顶部的一个进料口的上方，该料斗用于把砂子或其它固体颗粒输入到该壳体中。在该壳体的底面有一个吸入口，它用于把流体吸入到壳体中，同时所得到的流体与砂子的混合物经过该壳体上的一个排料口排出。

在上述搅拌机的操作过程中，砂子以一个连续的粒流排出该料斗，并经过该壳体上的进料口流到旋转着的该抛掷件上。由于该推进件和该抛掷件以相同的速度旋转，该推进件的涡流作用就会产生一个吸力，该吸力则把该凝胶体混合物经过该吸入口吸入该壳体中。在该凝胶体被吸入该壳体中时，它就会由该推进件予以加压，同时它会与砂子完全混合，该砂子是由该抛掷件的离心作用向外抛出的。然后，在压力作用下该砂子与凝胶体的混合物就会经过该排料口连续排出，从该排料口处该混合物就被送到一个泵装置中，进而注入到一个油井中。

Althouse搅拌机有一个主要缺欠，这个缺点使这种搅拌机很难于把一种颗粒物料（比如砂子）与一种流体（比如一种凝胶体混合物）完全混合成泥浆，这个问题是由夹带在该砂子中的空气引起的，在混合过程中，该空气则夹带在该流体中。例如在一个典型的混合过程中，该抛掷件和推进件的转速高达1000rpm。在这样高的速度下，该抛掷件的离心作用就会使砂粒从该抛掷件上向外甩到该旋转的泥浆中，该泥浆处在该抛掷件一推进件和该壳体之间并位于该推进件之下。

在该旋转的泥浆中的离心力产生了一个径向压力梯度，同时由于该空气的密度远远小于该泥浆混合物的密度，该空气就被迫挤向该泥浆的中部。因此，任何由砂子带入的位于该抛掷件上缘下面的空气都不能抵着该压力梯度向外运动来返回该抛掷件的上部区域。换句话说，一旦该空气从该抛掷件向下运动，它就不能改变其方向，而从该泥浆混合物中经该壳体顶部的进料口“逃逸”。同样也，当空气要逃离该抛掷件与推进件的接触面时，由于该推进件在直径上的增大，空气就不可能从该接触面向下移动，移向该推进件的底侧。由于Althouse搅拌机没有排出该空气的通道，因此该空气就聚集在该抛掷件与推进件的接触面上了。由于该抛掷件的直径比该推进件的直径大，聚集的该空气就从该接触面“逃出”，进入该推进件下面的区域。结果，一些空气就聚集在该推进件中心的下面而形成一个“眼”。由于该推进件不能泵出空气，该Althouse搅拌机就迅速失去了其吸入力，同时就停止了经该壳体中的排料口泵出该泥浆混合物。

本发明基于所发现的上述问题，试图以一种简单的方法消除这种“夹带”空气，并且不仅仅在Althouse搅拌机中解决这个问题，而且还可以在任何类型的离心式搅拌机中解决这个问题，以消除这种夹带空气。

本发明是对Althouse搅拌机的一种改进，它解决了空气夹带问题。在本发明的机器中，夹带在泥浆混合物中的空气可以通过某些内部的和外部的空气排放空间及通道逃出该流体相，这些空气及通道是装在改进的该搅拌机结构上的。

本发明所设计的搅拌机特别适用于把固体颗粒（比如砂子）与一种流体混合物（比如凝胶体）进行混合。该固体颗粒容纳在一个料斗中，该料斗它装在一个壳体部件的进料口的上方。该料斗的排料端位于该进料口的上方，在该搅拌机的这个位置处用以提供一个外部的空气排放空间。该壳体封闭着一个抛掷件和一个推进件，该推进件被紧固在该抛掷件的底表面上。

该推进件和抛掷件共同紧固在该驱动轴的底端，该驱动轴向上延伸穿过该壳体的进料口连接在一个马达上，该马达用于驱动该驱动轴。该抛掷件具有一个上凹表面之曲面形状，该上凹表面面对着该壳体的顶面。该抛掷件的底面上具有一个位于其上的凹槽，该凹槽在该抛掷件和该推进件之间限定了一个内部的空气排放空间。在该抛掷件上也具有一个或多个内部的空气排放通道，该通道从介于该抛掷件和推进件之间的该空气排放空间向上延伸到该抛掷件的上表面。

在混合过程中，该砂子夹带着空气进入该流体混合物，随后该空气参合在该砂子-凝胶体混合物之流体相中。该夹带空气则通过内部的空气排放空间、内部的空气排放通道及外部的空气排放空间排出该混合物。

如上所述，本发明还包括了上述空气排放装置或其等同物在任何种类的所谓“离心”或“涡流”混合机或搅拌机中的应用，因此本发明可以应用到各种离心搅拌机中，在搅拌机中所夹带的空气允许经过上述类型的一个空气排放装置逃逸。

下面将说明应用在Althouse离心搅拌机中的各种改进。

本发明只用来做为一个实例，并不具有任何限制性。

图1为本发明搅拌机的一个实施例的正视图，其中绝大部分予以剖开;

图2为沿图1的2～2线截取的该搅拌机抛掷件的一个平面图;

图3为本发明搅拌机的第二个实施例的部分正视图，其中绝大部分予以剖开。

图1中示出了本发明搅拌机的一个实施例。在图1中一般该搅拌机由字母B指出。在该搅拌机的顶部是一个料斗10，该料斗为固体颗粒、比如砂子（没有示出）提供了一个容器。在这个实施例中，该料斗10安装在一个壳体11的顶部，并通过支撑10a保持在位。如图所示，该料斗的底部为排料端12，该排料端恰恰位于壳体11的进料口13的上方。从该料斗漏出的砂子或其它固体颗粒经过该进料口落入该壳体中。把排料端12恰恰安放在进料口13的上方，这样就在该料斗的排料端和该壳体的进料口之间提供了一个外部空气排放空间14。

一个驱动轴15位于料斗10的内部，这样该驱动轴的底端就延伸穿过进料口13进入壳体11中。该驱动轴由一个位于其顶端的马达16驱动，该马达由支撑杆17支撑，该支撑杆则紧固在壳体11上。该搅拌机的搅拌件是由一个抛掷件18和一个推进件19组成，该抛掷件和推进件封闭在该壳体中，并在该壳体中旋转。该抛掷件的表面比该推进件的表面要大，该推进件由一个螺杆紧固件20固定在驱动轴15的底端。该抛掷件的底面上有一个凹槽，这样当把推进件19紧固到该抛掷件上时，就在该抛掷件的底面和该推进件的顶面之间限定了一个内部空气排放空间21。

在抛掷件18上具有一个中心开口（没有示出），这个中心开口使该抛掷件装配在驱动轴15的底端上，位于螺栓紧固件20之上。该抛掷件具有一个凹面形状，其中包括一个凹面，该凹面面对壳体11的顶面。在该抛掷件上还包括有至少一个内部空气排放通道22，该通道最好至少为四个，它们对顶着延伸穿过该抛掷件的本体。每一个通道的一端都与内部的空气排放空间21连通，而其另一端则与该抛掷件的上面连通。该推进件具有一个涡流形状，其下表面呈凹面，该凹面面对该壳体的底面。

在图1所示实施例中，抛掷件18的上凹表面由几个叶片元件18a阻断。该叶片元件可以是直立的，每个叶片的高度就是每个叶片的上边缘到最低点的线性距离。介于每个叶片元件的所述上边缘和该壳体的平缓表面上最近的相对点之间的线性距离在该抛掷件和该壳体之间确定了一个适当的空隙，并且所述适当空隙的线性距离是处在从大约每个叶片的一半的高度到大约两倍于每个叶片高度的范围。壳体11封闭着抛掷件18和推进件19，并且该壳体包括一个排料口23，用于从该壳体排放物料。一个进料管道24的一端与壳体11内部连通，而该管道的另一端则与一种流体混合物（比如一种凝胶体）的供给源连通。在混合过程中，该流体混合物经过进料管道24和一个在壳体11底面上的吸入口25被吸入到壳体11中。

在本发明搅拌机的一个典型工作过程中，砂子与一种凝胶体混合物混合来获得一种流体混合物，这种流体混合物用于注入地壳断口中，以促进石油或天然气的回收。在该混合过程开始时，电机16带动驱动轴15、抛掷件18和推进件19转动。随着抛掷件和推进件的转动，一定量的砂子注入到料斗10中，这样砂子就会以一个连续粒流经过进料口13落在转动着的抛掷件19上。当砂子落在该抛掷件上时，砂子就被向外甩射到壳体11中。随着该涡流推进件以与该抛掷件相同的速度旋转时，该推进件的涡流作用在该壳体中产生了一个吸力，同时这个力就把该凝胶体混合物经过吸入口25吸入该壳体。

当该凝胶体被吸入壳体11中时，该凝胶体就由该推进件予以加压，并与从抛掷件18上向外甩出的砂子接触，其结果就得到了该固体颗粒与凝胶体混合物的一个完全混合，所得到的这种混合物在压力作用下经过排料口23连续排出。从排料口23处，该砂子-凝胶体混合物就被导入一个泵装置中，进而再注入到一个油井口中并灌入该井道中。该泵装置，井口和井道没有表明在附图中。

如上所述，在该混合过程中，夹带在该砂子颗粒中的空气被带入了该流体相中，但是，在本发明的实施例中，内部的空气排放空间21及内部的空气排放通道22与外部的空气排放空间14一起允许了该空气从该流体相中逃逸，而并没有夹带在该流体中。

现参照图3，本实施例的搅拌机除了设置在该结构中的空气排放装置之外其余部分与图1所示实施例相同。因此，在图1和图3所示的每个搅拌机结构中相同的零件由相同的参考数字表示。在示于图3的结构中，一个内部的空气排放装置为所设置的一个或多个空气排放通道26。每个通道26的底端都位于该抛掷件18的周边上，并靠近该抛掷件和推进件19的交界处，每个通道26的另一端或上端都位于该抛掷件的上凹表面上并靠近该表面的中心部位。因此，在工作过程中，由该砂子带入到该流体相中的空气就会向上穿过通道26并通过进料口13和外部的空气排放空间14“排出”。在本发明的这个实施例中，可以使用一个空气排放通道26，但是最好是在该搅拌机结构中设置两个或多个这种通道。

由于本发明之搅拌机是对美国专利4，453，829中所述的Althouse搅拌机的一种改进，因此这个专利中的一般知识均可参考在本说明书中。

Claims (4)

1、一种用于把固体颗粒与一种流体混合物混合的机器，其中包括用于排放夹带在该固体颗粒和流体混合物中的空气的装置，该机器包括：

一个用于容纳该固体颗粒的料斗，该料斗具有一个排料端，该排料端位于一个壳体的进料口的上方，这样就在该料斗的排料端和该壳体的进料口之间提供了一个外部空气排放空间；

一个驱动轴，该驱动轴穿过该进料口延伸进入该壳体中。

一个抛掷件，该抛掷件紧固在该驱动轴上，该抛掷件呈曲面形状，具有一个上凹表面，该上凹表面面对着该壳体的顶面，该抛掷件的底面上具有一个位于其上的凹槽。

该抛掷件的上表面由若干个叶片元件阻断，每个叶片的高度就是从每个叶片的上边缘到最低点的线性距离。介于每个叶片元件的所述上边缘和该壳体的平缓表面上最近的相对点之间的线性距离在该抛掷件和该壳体之间确定了一个适当的空隙，并且所述适当空隙的线性距离是处在大约每个叶片的一半的高度到大约两倍于每个叶片高度的范围；

一个推进件，该推进件紧固在该抛掷件的底表面上，并紧固在该驱动轴上，这样在该抛掷件上的凹槽就在该抛掷件的底面和该推进件的顶面之间限定了一个内部排放空间。

该抛掷件还包括至少一个内部空气排放通道，该空气排放通道从该内部空气排放空间延伸到该抛掷件的上表面；

该推进件具有一个涡流形状，其下表面呈凹面，该凹面面对该壳体的底面；

该抛掷件的表面比该推进件的表面要大；

该抛掷件和推进件封闭在该壳体中，并在该壳体中旋转；

一个驱动装置，该驱动装置用于驱动该转轴，抛掷件和该推进件；

一个进料管道24，该管道一端与该壳体内部连通，另一端则与一个流体混合物的供给源连通；

一个排料口设置在该壳体中，它用来从该壳体排放该固体颗粒和流体的混合物。

由此，在该流体混合物和固体颗粒在该壳体里的混合过程中，夹带在该固体颗粒中的空气就会经过内部空气排放空间、内部空气排放通道以及外部空气排放空间排出该混合物。

2、权利要求1中的机器，其中该抛掷件包括至少四个空气排放通道，并且每一个通道都从该内部空气排放空间延伸到该抛掷件的上表面。

3、一种用于把固体颗粒与一种流体混合物混合的机器，其中包括用于排放夹带在该固体颗粒和流体混合物中的空气的装置，该机器包括：

一个用于容纳该固体颗粒的料斗，该料斗具有一个排料端，该排料端位于一个壳体的进料口的上方，这样就在该料斗的排料端和该壳体的进料口之间提供了一个外部空气排放空间;

一个驱动轴，该驱动轴穿过该进料口延伸进入该壳体中。

一个抛掷件，该抛掷件紧固在该驱动轴上，该抛掷件呈曲面形状，具有一个上凹表面，该上凹表面面对着该壳体的顶面，该抛掷件的底面上具有一个位于其上的凹槽。

该抛掷件的上表面由若干个叶片元件阻断，每个叶片的高度就是从每个叶片的上边缘到最低点的线性距离。介于每个叶片元件的所述上边缘和该壳体的平缓表面上最近的相对点之间的线性距离在该抛掷件和该壳体之间确定了一个适当的空隙，并且所述适当空隙的线性距离是处在大约每个叶片的一半的高度到大约两倍于每个叶片高度的范围;

一个推进件，该推进件紧固在该抛掷件的底表面上，并紧固在该驱动轴上;

该抛掷件还包括至少一个内部空气排放通道，该通道有一个底端和一个上端，该底端位于该抛掷件的周边上，并靠近该抛掷件和推进件的交界处，而其上端则位于该抛掷件的上凹表面上并靠近该表面的中心部位。

该推进件具有一个涡流形状，其下表面呈凹面，该凹面面对该壳体的底面;

该抛掷件的表面比该推进件的表面要大;

该抛掷件和推进件封闭在该壳体中，并在该壳体中旋转;

一个驱动装置，该驱动装置用于驱动该转轴，抛掷件和该推进件;

一个进料管道24，该管道一端与该壳体内部连通，另一端则与一个流体混合物的供给源连通;

一个排料口设置在该壳体中，它用来从该壳体中排放该固体颗粒和流体的混合物。

由此，在该流体混合物和固体颗粒在该壳体里的混合过程中，夹带在该固体颗粒中的空气就会经过该内部空气排放空间、内部空气排放通道以及外部空气排放空间排出该混合物。

4、权利要求3中的机器，其中该抛掷件包括至少四个空气排放通道，并且每一个空气排放通道有一个底端和一个上端，该底端位于抛掷件的周边上，并靠近该抛掷件和推进件的交界处，而其上端则位于该抛掷件的上凹表面上，并靠近该表面的中心部位。

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