CS198074B1 - Homogenizační souprava - Google Patents

Abstract

Homogenizačni souprava pro přípravu cementační směsi. Účelem vynálezu je odstranit mrtvá, klidová místa ve velkokapacitních homogenizačních nádržích. Souprava sestává z ejektorového směáovače vody s cementem, dávkovacího čerpadla a homogenizační nádrže s vířidly. Vtokové hrdlo a výpusť homogenizačni nádrže jsou propojeny cirkulačním potrubím, ve kterém je zařazeno oběhové Čerpadlo. Vynález je využitelný v oboru hlubinného vrtání, při cementaci a tamponáži vrtů a v oboru zákládání staveb, při injektáži a utěsňování hornin.

Description

Předmětem vynálezu je homogenizační souprava pro přípravu cementační směsi, sestávající z ejektorového směěovaěe vody s cementem, z dávkovacího čerpadla a homogenizační nádrže, v níž je uspořádáno alespoň jedno vířidlo a která je opatřena vtokovým hrdlem a výpustí.

Cementační směs, např. pro utěsněni hlubinných vrtů, se připravuje v zásadě dvojím způsobem, a to kontinuálním nebo vsázkovým. Při kontinuálním způsobu přípravy cementační směsi se užívá cyklonů nebo vířivých nádrži, recirkulačních zařízení nebo turbulentních trysek. Při vsázkovém způsobu se používá stacionárních nádrží s vířidly, oběžnými koly, vrtulemi, pneumatickými mixéry, apod. nebo rotačních nádrží s lopatkami. Homogenizační soupravy pro přípravu cementové směsi kontinuálním způsobem jsou ve srovnání s homogenizačními soupravami vsázkového typu hmotnostně i rozměrově menší, avšak cementová směs v nich připravená není tak homogenní, jako cementová směs připravená vsázkovým způsobem. Homogenizační souprava podle vynálezu je určena pro vsázkový způsob přípravy cementační směsi.

Dosud známé homogenizační soupravy vsázkového typu jsou dvoustupňové. Prvý stupeň tvoří kontinuální směšovač vody s cementem, zpravidla ejektorový směšovač,a druhý stupeň homogenizační nádrž s vířidly. V homogenizační nádrži se intenzivním mícháním destruují hrudky cementu, aby byl cement lépe využit, zlepšují reologické vlastnosti suspenze a snižuje její viskozita. Poněvadž cementační proces ve vrtu nelze přerušit, mají homogenizační

O nádrže relativně velkou kapacitu - až 20 n ,

Nevýhody známých homogenizačních souprav vyplývají z účinnosti vířidel. Velká kapacita homogenizační nádrže vyžaduje použití několika vířidel vedle sebe. Při turbulentním proudění cementační směsi uvnitř homogenizační nádrže vznikají v prostoru mezi vířidly mrtvá mista, kde cementační směs uzavřená mezními vrstvami turbulentních proudů zůstává v klidu. Narušují se reologické vlastnosti směsi a její viskozita není jednotná.

Uvedené nevýhody odstraňuje homogenizační souprava pro přípravu cementové směsi, sestávající z ejektorového směšovače a homogenizační nádrže opatřené vtokovým hrdlem a výpustí, homogenizační souprava podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vtokové hrdlo a výpusí homogenizační nádrže jsou propojeny cirkulačním potrubím, ve kterém je zařazeno oběhové čerpadlo.

Výhodou homogenizační soupravy podle vynálezu je dokonalé promíchávání veškeré cementové suspenze, nacházející se v homogenizační nádrži a korigování parametrů cementové suspenze aditivy nebo cementem, přitom aditiva mohou být jak v práškovém, tak i v tekutém stavu. Oběhové čerpadlo sáním vyvolává v homogenizační nádrži příčné proudění cementové suspenze, které narušuje její mezní vrstvy turbulentních proudů, působených vířidly. Tím jsou odstraněna mrtvá místa v míchacím prostoru a veškerá suspenze je ve stálém pohybu. Při vlastni cementaci je oběhové čerpadlo využito k nucenému plněni vysokotlakového vtlačného čeř198 074 padla čímž se dosáhne plynulosti dodávky cementové směsi do vrtu. Zvláětě při aplikaci hustých cementových směsi se tim vyloučí nebezpečí trhání sloupce cementové suspenze a vzniku vzduchových polštářů, narušujících kvalitu cementového kamene.

Příklad konkrétního provedení homogenizační soupravy podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese, kde je schéaa jejího hydraulického zapojeni.

Na vstup ejektorového směéovače 2 s násypkou £ je zapojeno vodní čerpadlo 1 a na jeho výstup dávkovači čerpadlo 4,které je spojovacím potrubím 5 připojeno přes vtokový kohout 6 k cirkulačnímu potrubí 8. Cirkulační potrubí 8, ve kterém je zařazeno oběhové čerpadlo J, trojcestný kohout 9 a odběrový kohout 15, ústí vtokovým hrdlem 10 do homogenizační nádrže 12. V homogenizační nádrži 12, v níž je upraven otvor i§« je uspořádáno prvé Vířidlo 11 a druhé vířidlo 21. K výpusti 13 homogenizační nádrže 12 je připojeno přes výpusťový kohout 14 cirkulační potrubí 8, spojené přes trojcestný kohout 9 β výstupním potrubím 18. ve kterém je zařazeno vtlačné čerpadlo 16 a které ústí do cementačni hlavy 17.

Proud vody přicházející z vodního čerpadla 1 do ejektorového směéovače 2 strhává cenient z násypky 3 a vzniká cementová suspenze, kterou dávkovači čerpadlo 4 dodává spojovacím potrubím 5 přes vtokový kohout 6 do cirkulačního potrubí g. V této fázi přípravy cementové suspenze je výpusťový kohout 14 uzavřen a trojcestný kohout 9 je nastaven tak, že výstupní potrubí 18 je uzavřeno a cirkulační potrubí 8 je průchodné. Oběhové čerpadlo 7 vhání cementovou směs cirkulačním potrubím g do homogenizační nádrže 12, kde je směs domlchávána vířidly 11. 21. Po naplnění nebo dodání zvoleného množství cementové směsi do homogenizační nádrže 12 je uzavřen vtokový kohout 6 a otevřen výpustóvý kohout 14. Oběhové čerpadlo. 7 nasává cementačni směs z homogenizační nádrže 12 výpustí 13 a vtokovým hrdlem 10 ji vrací zpět do homogenizační nádrže 12. Kombinaci vířivých a cirkulačních proudů se cementačni směs dokonale homogenizuje, získá žádoucí Teologické vlastnosti, klesne její viskozita, takže směs je dobře Čerpatelná, způsobilá pro vtláčeni do hlubinného vrtu a pro tvorbu kvalitního cementového kamene.

Vlastnosti cementové směsi se zjišťují na vzorcích, odebíraných otevřením odběrového .kohoutu 15 nebo přes otvor 19. Po dokončení homogenizace cementové směsi se přestaví trojcestný kohout 9 do polohy, při níž se otevře výstupní potrubílg a přehradí cirkulační potrubí 8. Oběhové čerpadlo 7 naplňuje cementačni směsi vtlačné čerpadlo 16. které vtláčí cementovou směs přes cementačni hlavu 17 upevněnou na ústi hlubinného vrtu, na výkrese nezakresleno, do hlubinného vrtu.

Proces homogenizace s cirkulací cementové směsi lze uskutečňovat již při plnění homogenizační nádrže 12 tim, že zůstane otevřen kromě vtokového kohoutu g i výpusťový kohout 14. Oběhové čerpadlo 7 je pak jednak naplňováno cementovou směsi dodávanou dávkovsoim čerpadlem 4, jednak si přisává cementačni směs z homogenizační nádrže 12.

Podle kapacity a výkonnosti homogenizační soupravy podle vynálezu může být tato sou·

198 07 prava vybavena větším počtem ejektorových směěovačů 2 s vodními čerpadly £ a dávkovacími čerpadly J, jakož i větším počtem vířidel 11. 21. Dávkovači čerpadla 4, po jejich odpojení od ejektorových sméáovačů ji, mohou být využita i jako vtlačná čerpadla 16 a spojovací potrubí 5, po zapojení na trojcestný ventil 9, jako výstupní potrubí 18. Případná aditiva do cementačnl směsi a přídavky cementu še dávkuji bučí přes vtokový kohout 6, nebo otvorem iS.

Claims (1)

1. Homogenizační souprava pro přípravu cementační směsi, sestávající z ejektorového smě šovače vody s cementem, z dávkovaciho čerpadla a homogenizační nádrže, v níž je uspořádáno alespoň jedno viřidlo a která je opatřena vtokovým hrdlem a výpustí, vyznačená tím, že vtokové hrdlo (10) a výpusť (13) homogenizační nádrže (12) jsou propojeny cirkulačním potrubím (8), ve kterém je zařazeno oběhové čerpadlo (7).