DE1942936A1 - Method and device for mixing powdery material with a liquid - Google Patents
Method and device for mixing powdery material with a liquidInfo
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Description
dr. ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · D ι PL.- ph υ s. W. SCHMITZdr. ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · D ι PL.- ph υ see W. SCHMITZ
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Califprnia, 9Ο8Ο5 / USACalifprnia, 9Ο8Ο5 / USA
_ , ,HAMBURG, 21; AUgUSt 1969_,, HAMBURG, 21; AUgUSt 1969
Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von pulverförmigem Material mit einer FlüssigkeitMethod and apparatus for mixing powdery material with a liquid
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von pulverförmigem Material mit einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung eignet sich besonders zum Aufbereiten von Bohrschlamm bzw. Versetzen des Bohrschlamms mit geringen Mengen an pulverformigen Materialien oder Chemikalien. The invention relates to a method and an apparatus for mixing powdered material with a Liquid. The device is particularly suitable for processing drilling mud or moving the drilling mud with small amounts of powdered materials or chemicals.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Mischen von pulverförmigem Material mit einer Flüssigkeit, das eine • rasche und vollständige Vermischung des Pulvers mit der Flüssigkeit gewährleistet, und eine Vorrichtung zum Durchführen des oben erwähnten Verfahrens zu schaffen·It is the object of the invention to provide a method for mixing of powdery material with a liquid, which allows a • rapid and complete mixing of the powder with the Liquid ensured, and to provide an apparatus for performing the above-mentioned method
Weiterhin soll eine derartige Vorrichtung geschaffen werden, · bei der das Mischen durch Flüssigkeitsdynamik und nicht . jäurch die Einwirkung von beweglichen Ballteilen bewerkstellitgt *ird. 009811/1292 Furthermore, such a device is to be created in which the mixing is carried out by fluid dynamics and not by fluid dynamics. due to the action of moving parts of the ball . 009811/1292
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Weitere Erfindungsmerkmale werden spater deutlich. Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Mischen von pulverförmigem Material mit einer Flüssigkeit, die Düseneinrichtungen zum Erzeugen eines ringförmigen Flüssigkeitsstromes, eine Düse zum gleichzeitigen Einführen von pulverförmigem Material in den Hohlraum des ringförmigen Stromes, und eine Gasstrahldüse in der Düse für das pulverförmige Material zum Blasen des pulverförmigen Materials aus der Düse in den Hohlraum aufweist·Further features of the invention will become clear later. The invention provides an apparatus for mixing powdery material with a liquid, the nozzle devices for generating an annular flow of liquid, a nozzle for the simultaneous introduction of powdery material into the cavity of the annular Stream, and a gas jet nozzle in the nozzle for the powdery material for blowing the powdery material from the nozzle into the cavity
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Mischen von pulverförmigem Material mit einer Flüssigkeit zeichnet sich dadurch aus, daß ein ringförmiger Flüssigkeitsstrom erzeugt und pulverförmiges Material in den Hohlraum des ringförmigen Stroms geblasen wird.The method according to the invention for mixing powdery material with a liquid is characterized in that that creates an annular flow of liquid and powdery material into the cavity of the annular flow is blown.
In den Zeichnungen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, ist:In the drawings depicting a preferred embodiment of the invention is:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung^ mit zugehöriger Ausrüstung, wobei Teile zwecks Darstellung der Innenkonstruktion wegge— brochen sind; * ;Fig. 1 is a side view of a mixing device according to the invention ^ with associated equipment, with parts removed for the purpose of showing the internal construction. are broken; *;
Fig. 2 ein Axialschnitt, im vergrößerten Maßstab, durch * die Mischvorrichtung nach Fig. 1, undFig. 2 is an axial section, on an enlarged scale, through * the mixing device according to FIG. 1, and
Fig. 3 ein Schnitt auf der Linie 3-3 in Fig. 2, in Richtung der Pfeile gesehen. ORIGINAL INSPECTED 009811/1292 Fig. 3 is a section on the line 3-3 in Fig. 2, seen in the direction of the arrows . ORIGINAL INSPECTED 009811/1292
- 3—- 3—
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere aufWith reference to the drawings and in particular to
Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen konischen 10Fig. 1, the device according to the invention has a conical 10
!Trichter/auf, der mit einer Flüssigkeit zu mischendes pulver-! A funnel / that holds powdery powder to be mixed with a liquid
• ·• ·
förmiges Material 11 enthält· Der !Trichter hat einen Deckel 12 und ein Einlaßrohr 15« durch das das pulverförmlge Material in den !Trichter eingeführt wird· Das pulverförmige Material läßt sich durch einen durch das Rohr 15 fliesaendtn-Luftstrom in den (Trichter befördern·shaped material 11 contains · The! funnel has a lid 12 and an inlet pipe 15 "through which the powder form Material is introduced into the funnel into the (funnel
Am Boden des Trichtere 10 befindet sich ein Speiser der trockenes Material aus dem Trichter in ein Ausflußrohr 15 dosiert abgibt. Das*Material wird aus dem Trichter durch ein Sternrad 16 abgegeben, das von einer Welle 17 gedreht wird. Der Speiser 1st von bekannter Art und braucht hier nicht näher beschrieben su werden.At the bottom of the funnel 10 there is a feeder for the dry material from the funnel into a spout 15 dispenses dosed. The * material will flow through the funnel a star wheel 16 is delivered, which is rotated by a shaft 17 will. The feeder is of a well-known type and does not need to be described in detail here.
Das Ausflußrohr.45 besitzt einen sich nach unten verjüngenden Endteil 18, an dem eine allgemein mit '19 bezeichnete Mischvorrichtung befestigt ist. Feststoffpartikel werden in die Mischvorrichtung aus dem verjüngten Teil 18 des Ausflußrohre eingeführt. Die Flüssigkeit, mit der das pulverförmige Material zu mischen ist, wird durch eine Flüssigkeitszufuhrleitung 21 eingeführt. Luft oder anderes Gas wird in die Mischvorrichtung durch eine Gaszufuhrleitung 22 unter Steuerung eines Ventils 23 eingeleitet·The Ausflussrohr.45 has a downward tapering End portion 18 to which a mixing device generally designated '19 is attached. Solid particles become into the mixing device from the tapered part 18 of the spout introduced. The liquid with which the powdery material is to be mixed is through a liquid supply pipe 21 introduced. Air or other gas is taken into the mixing device through a gas supply line 22 Control of a valve 23 initiated
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 besteht die Mischvorrichtung 19 aus einem oberen Teil 24, der gelegentlich alsReferring to Figures 2 and 3, there is the mixing device 19 from an upper part 24, which is occasionally called
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-4- . . 19*2936-4-. . 19 * 2936
Verteiler bezeichnet wird, einem mittleren Teil 25» der gelegentlich als Mischkammer oder -rohr bezeichnet wird, und einem unteren Teil 26, der gelegentlich als Düsenkörper bezeichnet wird.Distributor is referred to, a middle part 25 »the is sometimes referred to as a mixing chamber or tube, and a lower portion 26, sometimes referred to as the nozzle body.
Der obere Teil oder Verteiler weist eine kreisförmige Deckplatte 27 auf, die an den verjüngten Endteil 18 angeschweißt ist. Eine Einblasdüse 2ß für das pulverförmige Material ist in eine öffnung 29 in der Deckplatte 27 eingepaßt. Die Düse W 28 hat einen zylindrischen Oberteil 31» der in einen sich nach unten verjüngenden Zwischenteil 32 übergeht, der seinerseits in einen zylindrischen Hals oder Unterteil 33 ausläuft* Der Boden der Einblasdü-se 28 endet in einer zugeschärften Kante 34.The upper part or manifold has a circular cover plate 27 which is welded to the tapered end part 18. An injection nozzle 23 for the powdery material is fitted into an opening 29 in the cover plate 27. The nozzle W 28 has a cylindrical upper part 31 »which merges into an intermediate part 32 which tapers downwards and which in turn terminates in a cylindrical neck or lower part 33.
Eine Έlüssigkeitseinspritzdüse 35 umgibt die Einblasdüse 28 für das pulverförmige Material und verläuft mit letzterer koaxial. Die Düse 35 hat einen oberen zylindrischen Teil 36» .· der mit seiner Oberkante in einer kreisförmigen Nut 37 aufgenommen ist, die- in die Unterseite der Deckplatte 27 eingeschnitten ist. Der obere Teil geht in einen sich nach unten verjüngenden, im wesentlichen konischen Zwischenteil 38 über, der ungefähr die gleiche Konizität wie der Zwischenteil 32 der'Düse 28 aufweist. Die Flüssigkeitseinspritzdüse 35 läuft an ihrem unteren Ende in einen zylindrischen Ausflußteil 39 aus.A liquid injection nozzle 35 surrounds the injection nozzle 28 for the powdery material and runs coaxially with the latter. The nozzle 35 has an upper cylindrical part 36 'which is received with its upper edge in a circular groove 37 which is cut into the underside of the cover plate 27. The upper part merges into a downwardly tapering, essentially conical intermediate part 38 which has approximately the same conicity as the intermediate part 32 of the nozzle 28. The liquid injection nozzle 35 runs out at its lower end into a cylindrical outflow part 39.
Der Ausflußteil 39 erstreckt sich durch eine öffnung 41 inThe outflow part 39 extends through an opening 41 in FIG
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einer kreisförmigen Bodenplatte 42, die durch ein an der Deckplatte 27 befestigtes zylindrisches Gehäuse 43 getragen wird. Ein Flüssigkeitsfüllansatz 44 leitet Flüssigkeit in eine Druckkammer 45 in dem zylindrischen Gehäuse 43.a circular bottom plate 42, which by a on the Cover plate 27 fixed cylindrical housing 43 carried will. A liquid filler neck 44 directs liquid into a pressure chamber 45 in the cylindrical housing 43.
Eine Vielzahl von Fenstern oder Flüssigkeitskanälen 46 ist in dem oberen Teil der Flüssigkeitseinspritzdüse 35 vorgesehen. Die Flüssigkeit fließt durch diese Fenster aus der Druckkammer 45 in den sich nach unten verjüngenden Flüssigkeitsdurchflußringraum 47 zwischen den Düsen 28 und 35·A plurality of windows or liquid channels 46 are provided in the upper part of the liquid injection nozzle 35. The liquid flows through these windows from the pressure chamber 45 into the downwardly tapering liquid flow annulus 47 between nozzles 28 and 35
Die Gaszuführleitung 22 erstreckt sich radial durch Öffnungen in dem zylindrischen Gehäuse 43, der Flüssigkeitseinspritzdüse 35 und der Einblasdüse 28 für das pulverförmige Material und ist an ihrem inneren Ende nach unten gebogen, so daß. ein sich axial erstreckender Endteil 48 gebildet wird. Der Endteil ist bei 49 mit einem Gewinde zur Befestigung einer Gasdüse 51 versehen, die eine Mündungsfläche 52 zum Leiten eines Gasstroms axial nach unten durch die Einblasdüse 28 für das pulverförmige Material und nach außen durch den Hals 33 der Düse 28 und durch den Ausflußteil 39 der Flüssigkeitseinspritzdüse 35 aufweist. The gas supply line 22 extends radially through openings in the cylindrical housing 43, the liquid injection nozzle 35 and the injection nozzle 28 for the powdery material and is bent down at its inner end so that. an axially extending end portion 48 is formed. The end part is provided at 49 with a thread for attaching a gas nozzle 51 which has an orifice surface 52 for guiding a gas flow axially down through the injection nozzle 28 for the powdered material and out through the throat 33 of the nozzle 28 and through the outflow part 39 of the liquid injection nozzle 35.
Ein Rohransatz 53 ist an der Unterseite der Bodenplatte 42 angeschweißt. .Dieser Ansatz umgibt den Ausflußteil 39 der Flüssigkeitseinspritzdüse 35 und verläuft koaxial mit dem Ausflußteil. Auf den Ansatz ist eine Muffe 54 aufgeschraubt.A pipe extension 53 is welded to the underside of the base plate 42. .This approach surrounds the outflow part 39 of the Liquid injection nozzle 35 and is coaxial with the Outflow part. A sleeve 54 is screwed onto the approach.
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Ein Düsenrohr 55 mit einem verengten Ausflußteil 56 an seinem unteren Ende ist in den Bodenteil der Muffe 54· geschraubt. Durch diese Konstruktion wird eine Mischkammer 57 zwischen dem Ausflußteil 39 und dem verengten Auslaß 56 des Düsenrohrs 55 geschaffen.A nozzle tube 55 with a narrowed outflow part 56 on its lower end is in the bottom part of the sleeve 54 screwed. This construction creates a mixing chamber 57 between the outflow part 39 and the narrowed outlet 56 of the nozzle tube 55 is created.
Die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung wird im folgenden an dem Beispiel des Zusatzes von pulverförmigem Baryt (Schwerspat), einem Beschwerungsmittel, zum Bohrschlamm: zur Erhöhung seiner Dichte beschrieben. Bei einer derartigen Anwendung wird die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung über eine nicht dargestellte Sauggrube oder einem Bohrschlamm enthaltenden oben offenen Behälter angeordnet. Das Düsenrohr 55 wird so ausgerichtet, daß das aus ihm austretende Flüssigkeitsgemisch in die Seugg-Krube geschleudert wird. Schlamm wird aus der Sauggrube abgezogen und durch die Flüssigkeitszufuhrleitung 21 in den Verteiler 24 und nach unten durch die Mischvorrichtung 19 wieder in die Sauggrube gepumpt, } in der er sich mit dem in der Sauggrube befindliehen Bohrschlammsumpf vermischt. Aus der Gas zuführleitung 22 wird Druck luft durch Öffnen des Ventils 23 in die Gasdüse 5I geleitet. Die Luft tritt aus der Gasdüsenmündungsfläche 52 als ein nach unten gerichteter Gasstrom aus.The method of operation of the device shown is in the following using the example of the addition of powdery Barite (barite), a weighting agent, for drilling mud: described to increase its density. With such a The device shown in FIG. 1 is used via a suction pit (not shown) or a drilling mud containing open-topped container arranged. The nozzle tube 55 is aligned so that the liquid mixture emerging from it is thrown into the Seugg-Krube. mud is withdrawn from the suction pit and through the liquid supply line 21 into the manifold 24 and down through the mixing device 19 is pumped back into the suction pit, } in which he is with the drilling mud sump located in the suction pit mixed. From the gas supply line 22, compressed air is passed into the gas nozzle 5I by opening the valve 23. The air emerges from the gas nozzle orifice surface 52 as a follow-up gas flow directed downwards.
Pulverförmiger Baryt 11, der in dem Sriehter 10 enthalten ist, wird aus dem !Trichter durch Brehung der Welle "I? mit ' ihrem Sternrad 16 zugeführt. Der pulverförmige Baryt fall'sPowdered barite 11 contained in the sriehter 10 is, the funnel becomes "I? with" by turning the shaft 'fed to their star wheel 16. The powdery barite falls
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von dem Sternrad in Form von Einzelteilchen, die durch den verjüngten Teil 18 in die Einblasdüse 28 für das pulverförmige Material geführt werden. Die Barytteilchen werden von dem aus der Gasdüse 51 austretenden Gasstrom erfaßt und nach unten und aus dem Hals 33 der Einblasdüse für das pulverförmige Material heraus geblasen.of the star wheel in the form of individual particles produced by the Tapered part 18 are guided into the injection nozzle 28 for the powdery material. The barite particles will detected by the gas flow emerging from the gas nozzle 51 and blown down and out of the throat 33 of the injection nozzle for the powdery material.
Flüssiger ScHaam aus der Sauggrube, der durch die Flüssigkeit szuführleitung 21 gepximpt wird, füllt die Druckkammer und gelangt durch die Fenster 46 in den Flüssigkeitsdurchflußringraum 47. Der Schlamm fließt in dem Flüssigkeitsdurchflußringraum nach unten und tritt aus dem Ringraum an der · Bodenkante 34 der Einblasdüse 28 für das pulverförmige Material als ein nach unten fließender ringförmiger Strom aus, der einen Hohlraum mit einem Durchmesser aufweist, der im wesentlichen dem Durchmesser der Bodenkante 34 der Einblasdüse 28 entspricht. Ber Außendurehmesser des ringförmigen Schlammstromes wird, wie sich ohne weiteres bei einer Betrachtung der Fig. 2 ergibt, von dem Innendurchmesser des Ausflußteils 39 der Flüssigkeitseinspritzdüse 35 bestimmt und entspricht dem'Innendurchmesser dieses Ausflußteiles. Eine gleichförmige (laminare) Strömung des ringförmigen Schlämmstromes tritt in dem Bereich zwischen der BodenkanteLiquid shaam from the suction pit that flows through the liquid szuführleitung 21 is pximpt, fills the pressure chamber and passes through windows 46 into the liquid flow annulus 47. The sludge flows in the liquid flow annulus downwards and emerges from the annular space at the bottom edge 34 of the injection nozzle 28 for the powdery Material as a downwardly flowing annular stream having a cavity with a diameter equal to essentially the diameter of the bottom edge 34 of the injection nozzle 28 corresponds. About the outer diameter of the ring-shaped Sludge flow is, as is readily apparent when looking at FIG. 2, of the inner diameter of the Outflow part 39 of the liquid injection nozzle 35 and corresponds to the internal diameter of this outflow part. A uniform (laminar) flow of the annular slurry flow occurs in the area between the bottom edge
34 der Einblasdüse 28 für das pulverförmige Material und dem Boden des Ausflußteils 39 der Flüssigkeitseinspritzdüse34 of the injection nozzle 28 for the powdery material and the bottom of the outflow part 39 of the liquid injection nozzle
35 auf. Hach Verlassen des Bodens des Ausflußteils 39 fließt der ringförmige Schlamms tr om durch die Llischkammer 57» in der der im wesentlichen laminare dcnlammstrom in eine35 on. After leaving the bottom of the outflow part 39 the ring-shaped mud stream flows through the llish chamber 57 » in which the essentially laminar lamb flow into a
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turbulente Strömung umgewandelt wird. Bei Erreichen und Durchfließen des verengten Auslasses 56 des Düsenrohres wandelt sich die Strömungsweise des Schlammstroms weitestgehend wieder in eine laminare Strömung um und tritt aus dem verengten Auslaß als ein nach unten gerichteter Strom von hoher Geschwindigkeit aus, der in den Schlainmsumpf in der Sauggrube unter dem Düsenrohr 55 eintritt und sich mit diesem vermischt.turbulent flow is converted. Upon reaching and Flow through the narrowed outlet 56 of the nozzle tube the mode of flow of the sludge stream changes as much as possible again into a laminar flow and emerges from the narrowed outlet as a downward flow from high speed, which enters the sump in the suction pit under the nozzle pipe 55 and is with this mixed.
Der Luftstrom aus der Gasdüse 5^ "blaßt den pulverförmigen Baryt mit hoher Geschwindigkeit in den Schlamm, der an dem Hals der Einblasdüse für das pulverförmige Material vorbeifließt, und in den turbulenten Schlammstrom, der durch die Mischkammer 57 fließt. Der Luftstrom aus der Gasdüse unterstützt die Einlagerung des Baryts in den Schlamm. Dieser Luftstrahl oder -strom verringert auch die Möglichkeit, daß der pulverförmige Baryt eine Brücke im Innern der Einblasedüse bildet. Die Anwendung eines Gasstroms aus der Gasdüse· gestattet es, daß trockenes Material in geringen Mengen in die Einblasdüse für das pulverförmige Material eingeführt werden kann·The air flow from the gas nozzle 5 ^ "pales the powdery Baryta at high speed in the mud that is attached to the Throat of the injection nozzle for the powdery material flowing by, and into the turbulent mud flow that flows through the Mixing chamber 57 flows. The air flow from the gas nozzle supports the storage of the barite in the sludge. This Air jet or stream also reduces the possibility of the powdered barite bridging the interior of the injection nozzle forms. The application of a gas stream from the gas nozzle allows dry material to be applied in small quantities can be inserted into the injection nozzle for the powdery material
Die dargestellte und beschriebene Vorrichtung dient lediglich zur*Erläuterung der Erfindung, die im Rahmen der folgenden Ansprüche ausgelegt werden sollte.The device shown and described serves only to explain the invention, which is part of the following Claims should be interpreted.
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