NO180000B

NO180000B - Process and apparatus for mixing solids and fluids

Info

Publication number: NO180000B
Application number: NO910936A
Authority: NO
Inventors: James J Althouse Iii; Robert Hitt
Original assignee: Pumptech Nv
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1996-10-21
Also published as: CN1030692C; DE69115308T2; JPH04271821A; EP0445875A1; CA2037797C; NO910936L; JP2662104B2; CN1066804A; DE69115308D1; BR9100951A; NO180000C; NO910936D0; EP0445875B1; RU2079353C1; CA2037797A1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat for kontinuerlig blanding av faste partikler med en væskesammensetning, og særlig for kontinuerlig blanding av sementpartikler med blandingsvann eller blandingsfluid i olje, gass eller geotermiske industrier, for sementering av borete brønner. The present invention relates to a method and an apparatus for continuous mixing of solid particles with a liquid composition, and in particular for continuous mixing of cement particles with mixing water or mixing fluid in oil, gas or geothermal industries, for cementing drilled wells.

Metoder for sammenblanding av materialer har lenge vært delt i to hovedgrupper. Med den første av disse, satsblandemetodene, blir blandingens komponenter i nødvendige mengder anbrakt i en beholder. Komponentene omrøres eller sirkulerer i beholderen, for tilbereding av en spesiell blandingsmengde. Ved blandingsmetodene av den andre hovedgruppe, nemlig kontinuerlige blandemetoder, blir de nødvendige komponenter i . blandingen oppmålt i spesielle mengder i en blandingssone. Her sammenblandes komponentene, og den tilberedte blanding avledes innkommende komponenter. Blandingssonene består ofte av en helt enkel omrøringsbeholder, men det er også kjent ulike former for ejektorer, dyseblandere o.l., hvori blan-dingsprosessen foregår ved utstøting. Methods for mixing materials have long been divided into two main groups. With the first of these, batch mixing methods, the components of the mixture are placed in the required quantities in a container. The components are stirred or circulated in the container, to prepare a particular amount of mixture. In the mixing methods of the second main group, namely continuous mixing methods, the necessary components become in . the mixture measured in specific quantities in a mixing zone. Here the components are mixed together, and the prepared mixture is diverted from incoming components. The mixing zones often consist of a very simple stirring container, but various forms of ejectors, nozzle mixers etc. are also known, in which the mixing process takes place by ejection.

Behovet for kontinuerlige blandemetoder, og fordelene ved disse, jevnført med satsblandemetodene, i mange tilfeller vil være kjent for fagkyndige. Av fordelene kan nevnes muligheten til kontinuerlig endring av blandingens spesielle proporsjoner under blandeprosessen, unødvendigheten av å oppbevare eller lagre blandet materiale på forhånd innen ytterligere trinn i en seksvensvis prosess, og muligheten til å anvende en stor kraftmengde til en liten blandingsmengde, slik at komponentene sammenblandes mer effektivt. The need for continuous mixing methods, and the advantages of these, on par with the batch mixing methods, will in many cases be known to those skilled in the art. Among the advantages may be mentioned the possibility of continuously changing the particular proportions of the mixture during the mixing process, the needlessness of storing or storing mixed material in advance within further steps of a six-step process, and the possibility of applying a large amount of force to a small amount of mixture, so that the components are mixed together more effective.

En vesentlig ulempe ved kontinuerlige blandemetoder har også vært kjent i lengre tid. Konvensjonelle metoder for kontinuerlig blanding krever samtidig regulering av den enkelte komponents innstrømningsmengde, utstrømningen av den tilberedte blanding og proporsjonene av de respektive komponenter. Hvis det f.eks. bestemmes en endring av forholdstallet mellom to komponenter, er det ikke tilstrekkelig at bare den ene komponents innstrømningsmengde i blanderen forandres, for å oppfylle kravet. Blandingens utstrømningshastighet må samtidig forandres. I motsatt fall vil blandingssonen oversvømmes eller tømmes og den kontinuerlige blandeprosess avbrytes. Hvis det for etterfølgende trinn i en sekvensvis prosess kreves at en blanding tilføres i et spesielt tempo, slik det ofte er tilfelle når kontinuerlige blandingsmetoder er å foretrekke, må de enkelte komponenters innstrømmingshastigheter endres samtidig for at såvel de spesifiserte proporsjoner som den spesifiserte utstrømningshastighet fra blanderen skal kunne oppnås. Kravet om samtidig kontrollering av flere variabler resulterer i kompliserte proporsjoneringskontrollsystemer, hvorved fordelene ved kontinuerlige metoder oppveies av ulempene grunnet høy pris og upålitelighet. A significant disadvantage of continuous mixing methods has also been known for a long time. Conventional methods of continuous mixing require simultaneous regulation of the inflow amount of the individual component, the outflow of the prepared mixture and the proportions of the respective components. If it e.g. if a change in the ratio between two components is determined, it is not sufficient that only one component's inflow quantity in the mixer is changed, in order to fulfill the requirement. The flow rate of the mixture must be changed at the same time. Otherwise, the mixing zone will be flooded or emptied and the continuous mixing process will be interrupted. If, for subsequent steps in a sequential process, a mixture is required to be fed at a particular rate, as is often the case when continuous mixing methods are preferred, the inflow rates of the individual components must be changed simultaneously so that both the specified proportions and the specified outflow rate from the mixer must be achievable. The requirement for simultaneous control of several variables results in complicated proportioning control systems, whereby the advantages of continuous methods are outweighed by the disadvantages due to high price and unreliability.

Fra US-patentskrift 3 256 181 (1966) er det kjent en metode hvorved mange av fordelene ved kontinuerlig blanding bevares og de ovennevnte ulemper kan avhjelpes. Fremgangsmåten er basert på et trykkbalanseringsprinsipp. Væske fremfø-res under trykk til en blandingssone og omvirvles, slik at et "øye" åpnes mot ytterluften midt i blandingssonen. Ved rotasjon av en ringformet fluidmasse vil det ved dennes ytterkant opprettes et trykk som utjevner trykket fra det tilførte fluid. Væske kan ikke innstrømme i øyet og ledes ut fra blandingssonen. Heller ikke kan ytterluft krysse den roterende, ringformete væskemasse og nå blandingssonen. Når en spesifisert materialmengde (vanligvis av en antatt egenvekt som er større enn væskens) oppmåles i øyet, vil den grunnet rotasjonen drives ut til den trykkpåvirkete væske, og blandes med denne, hvoretter den tilberedte blanding utstrømmer under trykk fra blandingssonen. From US Patent 3,256,181 (1966) a method is known by which many of the advantages of continuous mixing are preserved and the above-mentioned disadvantages can be remedied. The procedure is based on a pressure balancing principle. Liquid is advanced under pressure to a mixing zone and swirled, so that an "eye" is opened to the outside air in the middle of the mixing zone. During the rotation of an annular fluid mass, a pressure will be created at its outer edge which equalizes the pressure from the supplied fluid. Liquid cannot flow into the eye and is led out from the mixing zone. Nor can outside air cross the rotating, ring-shaped liquid mass and reach the mixing zone. When a specified amount of material (usually of an assumed specific gravity that is greater than that of the liquid) is measured in the eye, due to the rotation, it will be driven out into the pressure-affected liquid, and mixed with this, after which the prepared mixture flows out under pressure from the mixing zone.

Ved typiske versjoner av den ovennevnte metode blir væsken som fremføres til blandekammeret, brakt under trykk under påvirkning av skovlhjulet i en sentrifugalpumpe. Disse anord-ninger danner en type av kontinuerlige "konstantvolum"-blandere. Hvis komponentforholdet ønskes endret, er det tilstrekkelig å forandre innstrømmingsmengden av den komponent som inn-føres i øyet i blandingssonen. En endring av materialinn-strømningen i øyet vil medføre en nettoforandring av trykket i blandingssonen. Denne trykkendring vil forårsake en motsatt In typical versions of the above method, the liquid fed to the mixing chamber is pressurized under the action of the impeller of a centrifugal pump. These devices form a type of continuous "constant volume" mixers. If the component ratio is to be changed, it is sufficient to change the inflow amount of the component that is introduced into the eye in the mixing zone. A change in the material inflow into the eye will result in a net change in the pressure in the mixing zone. This pressure change will cause an opposite

(volumetrisk) forandring i væskestrømmen fra sentrifugalpum-pen, for opprettholdelse av trykkbalansen i blandingssonen. Reguleringen av komponentproporsjonene i blandingen vil følge-lig forenkles. (volumetric) change in the liquid flow from the centrifugal pump, to maintain the pressure balance in the mixing zone. The regulation of the component proportions in the mixture will therefore be simplified.

Det fremgår ikke av ovennevnte patentskrift at hovedfor-delen ved en av metodens versjoner kan være den lettvinte regulering. Metodens potensielle verdi er bare blitt erkjent ved senere utøving og ytterligere utvikling av metoden. It does not appear from the above-mentioned patent document that the main advantage of one of the versions of the method may be the easy regulation. The method's potential value has only been recognized through later practice and further development of the method.

Ved etterfølgende bruk og ytterligere utvikling av den ovennevnte metode for tilblanding av et spesielt materiale og en pumpbar væske er det videre konstatert at metoden ikke kan utnyttes under mange bruksforhold som er av interesse i dagens situasjon. Når volummengden av faste partikler i forhold til væsken økes, vil det ved bruk av den ovennevnte metode produ-seres en gradvis mindre brukbar blanding eller slamvelling. Det dannes en luftinneholdende suspensjon av sammenklumpete partikler. Blandingen kan ikke anvendes i denne form. Den medførte luft vil dessuten forårsake betydelig trykktap i blandingssonen, hvorved virkningsgraden blir dårlig ved utø-velse av fremgangsmåten. In subsequent use and further development of the above-mentioned method for mixing a special material and a pumpable liquid, it has further been established that the method cannot be utilized under many conditions of use which are of interest in the current situation. When the volume amount of solid particles in relation to the liquid is increased, using the above-mentioned method will produce a gradually less usable mixture or slurry. An air-containing suspension of agglomerated particles is formed. The mixture cannot be used in this form. The entrained air will also cause a significant pressure loss in the mixing zone, whereby the efficiency becomes poor when carrying out the method.

Den eventuelle, lave virkningsgrad var ikke erkjent på det tidspunkt da ovennevnte metode ble beskrevet. Metoden var opprinnelig ment anvendt for tilbereding av en velling av sand eller sandliknende partikler og en gelforbindelse, som benyttes for behandlinger som skal øke jordbrønners produksjons-evne. På det tidspunkt da metoden ble beskrevet, var et volumforhold av 1:10 mellom partikler og væske vanlig. Blandingsforhold opptil 1:4 var kjent, men disse representerte eksepsjonelt høye faststoffinnhold og ble benyttet for å finne grensene for datidens vanlige fremgangsmåte. En større for-ståelse for prosessene i forbindelse med behandlingen av jord-brønner, og forbedringer i gelsammensetning og tilhørende utstyr, har ført til bruk av slamvellinger med volumetrisk forhold over 1:1 ved moderne behandlinger. Ved disse høye, volumetriske forhold vil det ved anvendelse av den ovennevnte metode ofte frembringes en luftinneholdende slamvelling som er uegnet for bruk. The possible low efficiency was not recognized at the time when the above method was described. The method was originally intended to be used for the preparation of a slurry of sand or sand-like particles and a gel compound, which is used for treatments to increase the production capacity of earthen wells. At the time the method was described, a volume ratio of 1:10 between particles and liquid was common. Mixing ratios of up to 1:4 were known, but these represented exceptionally high solids contents and were used to find the limits of the usual process at the time. A greater understanding of the processes in connection with the treatment of soil wells, and improvements in gel composition and associated equipment, have led to the use of slurry slurry with a volumetric ratio above 1:1 in modern treatments. At these high volumetric conditions, the application of the above-mentioned method will often produce an air-containing slurry which is unsuitable for use.

Slamvelling av portlandsement er et andre eksempel på et væske-partikkelsystem, hvor anvendelse av ovennevnte fremgangsmåte ikke gir et brukbart produkt. Pumpbare slamvellinger av portlandsement injiseres i jordbrønner, for å fastgjøre en rørledning eller et brønnrør til fjellsiden i brønnkaneilen. Disse slamvellinger har ofte volumetriske forhold mellom partikler og væske av mer enn 1:1. Ved bruk av ovennevnte metode fremkommer et meget sammenklumpet, luftinfiltrert slam av meget dårlig kvalitet. Andre eksempler på systemer som krever høye, volumetriske forhold mellom partikler og væske, vil være åpenbare for fagkyndige. Sludge slurry of Portland cement is another example of a liquid-particle system, where application of the above method does not yield a usable product. Pumpable mud slurry of Portland cement is injected into earthen wells to secure a pipeline or well pipe to the rock face of the well bore. These sludge slurries often have volumetric ratios of particles to liquid of more than 1:1. Using the above-mentioned method results in a very clumped, air-infiltrated sludge of very poor quality. Other examples of systems requiring high volumetric particle to liquid ratios will be apparent to those skilled in the art.

Det er en mangel ved ovennevnte metode at den ikke gjør det mulig å regulere andelen av de innstrømmende materialer i kontaktsonen. Selv om totalforholdet mellom partikler og væske kan kontrolleres, er dette umulig under den innledende sammenblanding. Metoden forutsetter innføring av partiklene i væsken i et ukontrollert volumforhold som alltid er meget høyere enn som angitt for den ferdige blanding. Resultatet er en luftinneholdende pasta eller masse av agglomerater som ikke lett lar seg dispergere til en ensartet slamvelling av akseptabel kvalitet. Dette er en nødvendig konsekvens av den benyttete fremgangsmåte og grunnen til at dette er en uoverstigelig vanskelighet i forbindelse med nevnte metode, kcin best forklares ved betrakting av de ulike former for apparatur som har vært anvendt under utøving av metoden. It is a shortcoming of the above-mentioned method that it does not make it possible to regulate the proportion of the inflowing materials in the contact zone. Although the overall particle to liquid ratio can be controlled, this is impossible during the initial mixing. The method requires the introduction of the particles into the liquid in an uncontrolled volume ratio which is always much higher than that specified for the finished mixture. The result is an air-containing paste or mass of agglomerates that cannot easily be dispersed into a uniform slurry of acceptable quality. This is a necessary consequence of the method used and the reason why this is an insurmountable difficulty in connection with the aforementioned method, which is best explained by considering the various forms of equipment that have been used during the exercise of the method.

I stedet for det blanderapparat som er beskrevet i US-patentskrift 3 326 536 (1967) anvendes i dag det apparat som først ble beskrevet i US-patentskrift 4 453 829 (1984). Begge disse er kontinuerligprosess-blandere hvori væske og tørrstof-fer innføres med forholdsvis stor hastighet gjennom en relativt liten blandingsmengde. Blandingsvolumet holdes stort sett konstant ved hydrodynamiske gradienter som fremkalles av anordningene. Ifølge den ovennevnte, beskrevne metode (1966) vil et roterende element virke som et sentrifugalpumpe-skovlhjul og fremkalle en strøm av væske og slamvelling gjennom et ytterhus. Ved hjelp av et andre, roterende element eller en "slynger" åpnes et atmosfærisk øye øverst i blanderen, hvor faststoffer kan innføres direkte. Det opprettes hydraulisk balanse mellom disse to roterende elementer, slik at enhver endring i tørrstoffstrømmen gjennom slyngeren kompenseres dynamisk ved en endring i væskestrømmen som fremkalles av skovlhjulet. Følgelig vil blandingsmengden, selv om den er liten i forhold til materialstrømningsmengden gjennom blanderen, opprettholdes praktisk talt konstant. Det anvendes ingen ytre midler for volum- eller væskestrømregulering. Instead of the mixer apparatus described in US patent 3,326,536 (1967), the apparatus first described in US patent 4,453,829 (1984) is used today. Both of these are continuous process mixers in which liquid and solids are introduced at a relatively high speed through a relatively small amount of mixture. The mixing volume is kept largely constant by hydrodynamic gradients induced by the devices. According to the method described above (1966), a rotating element will act like a centrifugal pump impeller and induce a flow of liquid and slurry slurry through an outer casing. By means of a second, rotating element or a "slinger", an atmospheric eye is opened at the top of the mixer, where solids can be introduced directly. Hydraulic balance is created between these two rotating elements, so that any change in the dry matter flow through the impeller is dynamically compensated by a change in the liquid flow induced by the impeller. Accordingly, the mixing amount, although small in relation to the material flow rate through the mixer, will be maintained practically constant. No external means are used for volume or liquid flow regulation.

Betydelige ulemper ved maskiner som omtalt i US-patentskrift 4 453 829 og 3 326 536, er beskrevet i litteraturen. Forbedrete versjoner, basert på slynger-skovlhjulbalanseprin-sippet er kjent fra US-patentskrift 4 614 435 (1986) og 4 671 665 (1987). Det er i disse patentskrifter omtalt et middel for selvavlufting fra maskinhusene av denne type. Forbedringen ble begrunnet med den iakttagelse, at maskiner av denne type har en begrenset kapasitet m.h.t. faststoffstrøm. Denne strømningshastighet når en viss verdi som synes å være Considerable disadvantages of machines as described in US patents 4,453,829 and 3,326,536 are described in the literature. Improved versions, based on the pulley-paddle balance principle, are known from US Patents 4,614,435 (1986) and 4,671,665 (1987). These patents describe a means of self-venting from the machine housings of this type. The improvement was justified by the observation that machines of this type have a limited capacity in terms of solids flow. This flow rate reaches a certain value that seems to be

en funksjon av slyngerstørrelsen, vil skovlhjulet tape kraft og opphøre å fungere som en effektiv sentrifugalpumpe. Maskinhuset oversvømmes med tørrstoffer og blandeprosessen må avbrytes. Ved typisk bruk av en kontinuerlig oljefelt-blander kan uventet avstenging medføre et kostbart gjenopprettings-arbeid og ofte representere en alvorlig sikkerhetsrisiko. a function of impeller size, the impeller will lose power and cease to function as an efficient centrifugal pump. The machine housing is flooded with dry substances and the mixing process must be interrupted. In typical use of a continuous oilfield mixer, unexpected shutdown can entail costly recovery work and often represent a serious safety risk.

I de ovennevnte patentskrifter av 1986 og 1987 antas kapasitetsbegrensningen å skyldes medført luft i den innløpe-nde faststoffstrøm som oppstår under påvirkning av sentri-fugalkrefter i maskinhuset. Denne medførte luft kan ledes til skovlhjulsinntaket, med derav følgende krafttap. Skovlhjulet vil ikke lenger kunne levere trykkfluid til blandingssonen, og prosessen må avbrytes. Det beskrives et middel for tilbakefø-ring av denne luft til atmosfæren innen den når skovlhjulets innsugingssone. In the above-mentioned patents from 1986 and 1987, the capacity limitation is assumed to be due to entrained air in the incoming solids flow which occurs under the influence of centrifugal forces in the engine housing. This entrained air can be directed to the impeller intake, with consequent power loss. The impeller will no longer be able to deliver pressure fluid to the mixing zone, and the process must be interrupted. A means for returning this air to the atmosphere before it reaches the impeller's suction zone is described.

I den beskrevne utførelsesform innbefatter anordningen ifølge ovennevnte patentskrifter av 1986 og 1987 intet annet luftstrøm-avledingsmiddel enn den radiale trykkgradient som opprettes i maskinhuset. Når den medførte luft er tilstrekkelig finfordelt og blandingen i maskinhuset tilstrekkelig vis-køst, kan luft strømme til skovlhjulsinntaket på tross av anordningen for avlufting. Disse forhold er vanlige i praksis, og forverres ved en økning i blandingens faststoff-væske-forhold. In the described embodiment, the device according to the above-mentioned patents of 1986 and 1987 includes no other air flow diverting means than the radial pressure gradient created in the machine housing. When the entrained air is sufficiently finely divided and the mixture in the machine housing sufficiently viscous, air can flow to the impeller intake despite the device for venting. These conditions are common in practice, and worsen with an increase in the mixture's solid-liquid ratio.

I stedet for å strømme til skovlhjulsinntaket kan luften ledes til avtrekket på forskjellige måter som vil fremstå for fagkyndige. En enkel løsning vil være å anbringe sentrifugalpumpe-skovlhjulet i et separat pumpehus, som beskrevet for den foretrukne versjon av apparatet ifølge ovennevnte US-patentskrift 3 326 536 (1967). Ingen av de foreslåtte løsninger kan imidlertid avhjelpe en annen vanskelighet, nemlig at den med-førte luft også kan stamme fra blanderen. Blandere av denne type blir typisk benyttet for fremføring av slamvelling under trykk til stempelpumper. En luftholdig slamvelling er relativt elastisk, og på grunn av dens komprimerbarhet vil stem-pelpumpenes virkningsgrad nedsettes betydelig. Videre blir tørrstoffstrømmen til blanderen vanligvis regulert ved til-bakekopling fra et instrument eller "densimeter" som benyttes for å måle tettheten av slamvellingen ved blanderutløpet. Tettheten av en luftholdig slamvelling kan ikke sammenholdes med et innstillingspunkt eller en ønsket tetthet på passende måte. Et reguleringssystem av denne type vil alltid være mer eller mindre unøyaktig. Instead of flowing to the impeller inlet, the air can be directed to the exhaust in various ways that will appear to those skilled in the art. A simple solution would be to place the centrifugal pump impeller in a separate pump housing, as described for the preferred version of the apparatus according to the above-mentioned US patent 3,326,536 (1967). However, none of the proposed solutions can remedy another difficulty, namely that the entrained air can also originate from the mixer. Mixers of this type are typically used for conveying slurry slurry under pressure to piston pumps. An air-containing sludge slurry is relatively elastic, and due to its compressibility, the efficiency of the piston pumps will be significantly reduced. Furthermore, the dry matter flow to the mixer is usually regulated by feedback from an instrument or "densimeter" which is used to measure the density of the slurry slurry at the mixer outlet. The density of an aerated slurry cannot be conveniently related to a set point or a desired density. A regulatory system of this type will always be more or less inaccurate.

Problemet på grunn av luftmedføring ved høy tørrstoffs-strømningshastighet skyldes en feil ved de maskiner som er basert på metoden ifølge ovennevnte US-patentskrift 3 256 181 The problem due to air entrainment at a high dry matter flow rate is due to an error in the machines based on the method according to the above-mentioned US patent document 3,256,181

(1966). Patentskriftets forklaring av årsaken til vanskelig-heten er ufullstendig, og forbedringen er bare rettet mot et utslag av det virkelige problem. Alle maskiner som utnytter slynger-, skovlhjulsbalanseprinsippet som opprinnelig er beskrevet i det ovennevnte patentskrift av 1966, bringer faste partikler i kontakt med en væskeblanding under en sekvens som er kjent som den minst mulige effektive. De fysiske egenskaper hos blandinger av faste partikler i væsker vil i høy grad påvirkes av forholdet mellom de to bestanddeler i blandingen. En tommelfinger-regel tilsier at partikkelstoffet alltid bør innføres i ønsket mengde i fluidet, slik at faststoffkonsentrasjonen bringes opp til det ønskete nivå ved gradvis tilsetting av tørrstoffer, ikke omvendt. Tanken bak denne regel er at den tilsynelatende viskositet hos en slamvelling av partikler i væske øker langsomt ved tilsetting av partikler, til en kritisk verdi er nådd, hvoretter blandingen endres fra et fluid til en pasta eller en masse av delvis fuktete agglomerater. Ved dispergering av strømbare partikler i et slam med-går en energimengde som er mange stør-relsesordener mindre enn ved dispergering av en pasta i en væske. Størrelsen av det respektive energibehov (ved samme tørrstoff-væskeforhold) bestemmes hovedsakelig av partikkel-størrelsen. Grovsand i relativt liten konsentrasjon vil ikke danne stabile agglomerater. Meget fine partikler i likhet med portlandsement vil lett danne en tungbearbeidbar pasta. Hvis det blandes mot regelen, vil kvaliteten av det blandete produkt i stor grad avhenge av de fysiske egenskaper og blan-dingsforholdet for komponentene i blandingen. I blandere basert på metoden som er beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 3 256 181, blir tørrstoffene alltid innført i en delvis eller fullstendig tilberedt slamvelling, hvorved det dannes en pasta med høytetthet og luftinnhold av unormal størrelse. Under vanlig drift er blanderen i stabil tilstand. Dens utstrømshastighet er fastlagt ved passende, ut-vendig regulering, vanligvis ved innstilling av hastigheten av stempelpumpene som forsynes av blanderen. Tettheten og konsi-stensen av den utstrømmende slamvelling reguleres i avhengighet av tørrstoffinnstrømningen og blir likeledes fastlagt ved tilbakekoplingskontroll fra et densimeter. Hovedmengden av slamvellingen i ytterhuset har nødvendigvis samme tetthet og konsistens som den utstrømmende slamvelling. Tørrstoffer tilsettes kontinuerlig i vellingen ved slyngeren, hvor det dannes en lokal slam- eller pastamengde som er tyngre enn ønsket. Væske fremføres kontinuerlig ved skovlhjulet, hvor det dannes en lokal slammengde som er lettere enn ønsket. Hver av disse to slamvellinger tilføres i den resirkulerende slamvelling i ytterhuset, omblandes til ønsket tetthet og bringes atter i resirkulasjon. Slamvellingen som er tyngre enn ønsket og som dannes ved slyngeren, har egenskaper som vil nedsette hele systemets ytelse. Den agglomererte pasta må dispergeres i foruttilblandet slamvelling og suppleringsvæske, for å danne en blanding av riktig tetthet og konsistens innen den forlater ytterhuset. Energien som medgår for dispergering av pastaen, vil med mange størrelsesordener overstige den som kreves for dispergering av tørrstoffpartikler i ny væske i ønsket blandingsforhold. Da energitilførselen til blanderen er relativt konstant, vil produktkvaliteten synke hurtig når tørrstoff-væskeforholdet økes. Ved høye tørrstoffstrømningshastigheter foregår disper-geringen gjennom hele blanderen (ikke bare i slyngesonen) slik at luft som medføres i agglomeratene, kan nå skovlhjulsinntaket. Ved ennu høyere tørrstoffstrømningshastigheter vil blanderen mangle tilstrekkelig kraft for fullstendig dispergering av disse agglomerater som derved utpumpes gjennom utløpet, hvilket resulterer i et usammenhengende, luftholdig slaia av meget dårlig kvalitet. En annen alvorlig ulempe ved blandere basert på slynger-skovlhjulbalanseprinsippet er at de, ved høye gjennomstjrøm-ningskapasiteter, fylles med luft. Størrelsen av luftøyet i slyngeren bestemmes av en balanse mellom slyngerens tilbake-holdingstrykk og slyngerens utstøtingstrykk, slik det fremgår av det ovennevnte patentskrift av 1984. Hvis blanderens kapasitet økes, vil skovlhjulets utstøtingstrykk synke av to grunner. For det første vil en fluidstrøm gjennom et sentrifugal-skovlhjul medføre en nettominskning i fluidhastighet i forhold til den tangensiale fluidhastighet som oppretter utstøtings-trykket i ytterhuset. For det andre vil en kapasitetsøkning medføre at fluidfriksjonstapene i blanderens tilførselsledning øker. Disse tap resulterer i et minsket, absolutt trykk i ytterhuset. Det er det absolutte ytterhustrykk som balanseres av slyngeren og "tilbakeholdes" for opprettelse av et øye hvori tørrstoffene tilsettes. Når blanderkapasiteten økes blir luftøyet i slyngeren større. I en ideell maskin kan øyets radius ikke overstige slyn-geradien så lenge trykket i blandingssonen er større enn atmosfæretrykket. I de virkelige maskiner som er konstruert som beskrevet i ovennevnte patentskrift av 1966, er væsketil-førselstrykket større enn atmosfæretrykket. I prinsippet vil følgelig luft aldri kunne nå blandingssonen. I praksis er imidlertid dette mulig. Grunnen fremgår av det etterfølgende. Årsakene til den ovennevnte øyeutvidelse oppstår vanligvis i forening og samvirker i tillegg. Ved høye kapasiteter blir øyet såvidt stort at den ringformete masse av roterende væske og innstrømmende partikler blir meget tynn. Hovedmassen av de innstrømmende tørrstoffer vil dessuten følge baner langs forkanten av slyngebladene. "Veggen" som hindrer luft i å inntrenge i blandingssonen, blir ustabil og øyet meget uregel-messig. Luft utenfra overskrider slyngerytterkanten og fyller ytterhuset. Blanderen påføres derved et katastrofalt krafttap og svikter under drift. Ved typisk bruk av blanderen tilføres suppleringsfluid fra en lagertank. Når nivået i tanken synker under en igang-værende, kontinuerlig blandeprosess, vil det tilgjengelige, hydrostatiske trykk ved skovlhjulets væskeinnløp avta. Luft-øyet utvides derved ytterligere grunnet det reelle tap av absolutt ytterhustrykk i blanderen. I de ovennevnte patentskrifter av 1966 og 1967 er det beskrevet en magasintank med konstant nivå for motvirking av dette uønskete beteende, men denne løsning krever en ekstra utstyrsdel og er aldri tatt i bruk i større utstrekning. I praksis vil forringelsen av produktkvaliteten og risikoen for krafttap på grunn av følsom-heten hos blandere, basert på slynger-skovlhjulbalanseprinsip-pet, overfor det absolutte trykk ved innløpet. Den selvluftende anordning som er beskrevet i ovennevnte patentskrifter av 1986 og 1987, vil i realiteten øke risikoen for luftoppfylling av ytterhuset. Når blanderen er i drift, vil det dannes en grenseflate for slam og ytterluft ved eller nær avtrekkskanalperiferien. Dette innebærer at avtrekks-kanalen vil bevirke at det åpnes et luftøye meget likt det som åpnes av slyngeren. Størrelsen av dette lufteøye bestemmes av de samme regler som gjelder for slyngeren. Når ytterhustryk-ket synker vil følgelig den atmosfæriske grenseflate ved avtrekket øke i størrelse radialt utad. Ved høy blanderkapasi-tet vil denne grenseflate få en øket størrelse som nesten tilsvarer skovlhjulsdiameteren, og luft vil strømme over skovl-hjulskanten fra avtrekket. Blanderen vil sannsynligvis påfø-res et øyeblikkelig og katastrofalt krafttap, oversvømmes av faststoffer og bringes ut av funksjon. Det er et hovedformål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret blandemetode og et apparat for kontinuerlig og hurtig sammenblanding av en væske og faststoffer i partikkelform, særlig ved høy faststoffkonsentrasjon og spesielt når faststoffene består av finpartikler. Et annet formål ved oppfinnelsen er å frembringe en forbedret blander som kan drives innenfor et vidstrakt, dynamisk strømningsområde for faststoffer og væsker, med nedsatt risiko for uforutsette driftsavbrudd og uønskete variasjoner i blan-d ingskva1itet. Et annet formål er å frembringe en forbedret blander som er komplett i seg selv, og hvor materialmengdene som blandes, hurtig kan endres under opprettholdelse av komponentenes for-utbestemte blandingsforhold. Et annet formål er å frembringe en forbedret blander, hvor det i den blandete slamvelling opprettes et positivt strømningstrykk for videreføring av denne til annet utstyr, uten behov for en pumpe e.l. Et annet formål er å frembringe en forbedret, kontinuerlig blander hvori mekanismen fortsatt kan være i funksjon, selv om tilførselsledningen fra blanderen er avstengt eller avsperret på annen måte. Et annet formål er å frembringe en forbedret blander for kontinuerlig tilbereding av en væske-faststoffblanding av forutbestemt tetthet. Et annet formål er å frembringe en forbedret blander, særlig for sammenblanding av sementpartikler og vann innen oljefeltindustrien, hvor sementve11ingen inneholder lite eller ingen luft og derved muliggjør nøyaktig tetthetsmå1ing. Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte og et apparat som angitt i de etterfølgende patentkrav. Fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende beskrivelse er ikke beheftet med noen av ulempene i tilknytning til de tidligere kjente prinsipper og anvendelsen av disse, men har som formål å opprette et enkelt, kontinuerlig virkende blandingssystem for konstant volum. Fremgangsmåten er basert på oppfinnelsen av et middel som muliggjør innføring av faste partikler i innstrømmende, ny væske innen denne væske tilbake-føres i slamvelling av ønsket tetthet i et ytterhus. Hydraulisk balanse opprettholdes basert på et annet prinsipp enn det tidligere benyttete. Fremgangsmåten og apparatet har også andre fordeler, jevnført med de hittil benyttete, som nærmere omtalt i den følgende, spesielle del av beskrivelsen. Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 viser et fremre enderiss, hovedsakelig i snitt, av blanderapparatet ifølge oppfinnelsen. (1966). The patent's explanation of the cause of the difficulty is incomplete, and the improvement is only aimed at an outcome of the real problem. All machines utilizing the sling, paddle wheel balance principle originally described in the above 1966 patent bring solid particles into contact with a liquid mixture during a sequence known to be the least efficient. The physical properties of mixtures of solid particles in liquids will be greatly affected by the ratio between the two components in the mixture. A rule of thumb dictates that the particulate matter should always be introduced in the desired amount into the fluid, so that the solids concentration is brought up to the desired level by gradual addition of dry matter, not the other way around. The idea behind this rule is that the apparent viscosity of a slurry of particles in liquid increases slowly with the addition of particles, until a critical value is reached, after which the mixture changes from a fluid to a paste or a mass of partially wetted agglomerates. When dispersing flowable particles in a slurry, an amount of energy is involved which is many orders of magnitude less than when dispersing a paste in a liquid. The size of the respective energy requirement (at the same dry substance-liquid ratio) is mainly determined by the particle size. Coarse sand in a relatively small concentration will not form stable agglomerates. Very fine particles such as Portland cement will easily form a hard-to-work paste. If it is mixed against the rule, the quality of the mixed product will largely depend on the physical properties and the mixing ratio of the components in the mixture. In mixers based on the method described in the above-mentioned US Patent 3,256,181, the solids are always introduced into a partially or fully prepared slurry, whereby a paste of high density and abnormally large air content is formed. During normal operation, the mixer is in a stable state. Its outflow rate is determined by suitable external regulation, usually by setting the speed of the piston pumps supplied by the mixer. The density and consistency of the flowing sludge slurry is regulated depending on the dry matter inflow and is likewise determined by feedback control from a densimeter. The main amount of slurry in the outer housing necessarily has the same density and consistency as the flowing slurry. Dry substances are continuously added to the gruel at the slinger, where a local amount of sludge or paste is formed that is heavier than desired. Liquid is continuously advanced by the paddle wheel, where a local amount of sludge is formed that is lighter than desired. Each of these two sludge slurry is fed into the recirculating sludge slurry in the outer housing, re-mixed to the desired density and recirculated. The slurry which is heavier than desired and which forms at the impeller has properties which will reduce the performance of the entire system. The agglomerated paste must be dispersed in premixed slurry slurry and make-up fluid to form a mixture of the correct density and consistency before it leaves the outer casing. The energy required for dispersing the paste will by many orders of magnitude exceed that required for dispersing dry matter particles in new liquid in the desired mixing ratio. As the energy input to the mixer is relatively constant, the product quality will drop rapidly when the dry substance-liquid ratio is increased. At high dry matter flow rates, the dispersion takes place throughout the mixer (not just in the sling zone) so that air entrained in the agglomerates can reach the impeller inlet. At even higher dry matter flow rates, the mixer will lack sufficient power to completely disperse these agglomerates which are thereby pumped out through the outlet, resulting in an incoherent, air-containing slurry of very poor quality. Another serious disadvantage of mixers based on the sling-blade wheel balance principle is that, at high throughput capacities, they are filled with air. The size of the air eye in the impeller is determined by a balance between the impeller retention pressure and the impeller ejection pressure, as stated in the above-mentioned 1984 patent. If the capacity of the mixer is increased, the impeller ejection pressure will decrease for two reasons. Firstly, a fluid flow through a centrifugal impeller will result in a net reduction in fluid velocity in relation to the tangential fluid velocity which creates the ejection pressure in the outer housing. Secondly, an increase in capacity will cause the fluid friction losses in the mixer's supply line to increase. These losses result in a reduced, absolute pressure in the outer housing. It is the absolute outer house pressure that is balanced by the slinger and "held back" to create an eye into which the dry substances are added. When the mixer capacity is increased, the air hole in the impeller becomes larger. In an ideal machine, the radius of the eye cannot exceed the jet radius as long as the pressure in the mixing zone is greater than atmospheric pressure. In the actual machines constructed as described in the above-mentioned 1966 patent, the liquid supply pressure is greater than the atmospheric pressure. In principle, therefore, air will never be able to reach the mixing zone. In practice, however, this is possible. The reason is apparent from the following. The causes of the above-mentioned eye dilation usually occur in unison and interact in addition. At high capacities, the eye becomes so large that the ring-shaped mass of rotating liquid and inflowing particles becomes very thin. The main mass of the inflowing dry matter will also follow paths along the leading edge of the scroll blades. The "wall" that prevents air from entering the mixing zone becomes unstable and the eye very irregular. Air from outside exceeds the sling rider edge and fills the outer housing. The mixer is thereby subjected to a catastrophic loss of power and fails during operation. In typical use of the mixer, supplementary fluid is supplied from a storage tank. When the level in the tank drops during an ongoing, continuous mixing process, the available hydrostatic pressure at the impeller liquid inlet will decrease. The air eye is thereby further expanded due to the real loss of absolute outer housing pressure in the mixer. In the above-mentioned patents of 1966 and 1967, a magazine tank with a constant level is described for counteracting this undesirable behavior, but this solution requires an additional piece of equipment and has never been used to a greater extent. In practice, the deterioration of product quality and the risk of power loss due to the sensitivity of mixers, based on the impeller-blade balance principle, to the absolute pressure at the inlet. The self-ventilating device described in the above-mentioned patents of 1986 and 1987 will in reality increase the risk of air filling the outer housing. When the mixer is in operation, an interface between sludge and outside air will be formed at or near the exhaust duct periphery. This means that the exhaust duct will cause an air eye to be opened very similar to that opened by the slinger. The size of this air hole is determined by the same rules that apply to the sling. When the outer house pressure drops, the atmospheric boundary surface at the exhaust will consequently increase in size radially outwards. With a high mixing capacity, this boundary surface will have an increased size that almost corresponds to the paddle wheel diameter, and air will flow over the paddle wheel edge from the exhaust. The mixer is likely to suffer an instantaneous and catastrophic loss of power, be flooded with solids and be put out of action. It is a main purpose of the invention to provide an improved mixing method and an apparatus for continuous and rapid mixing of a liquid and solids in particle form, especially at high solids concentration and especially when the solids consist of fine particles. Another purpose of the invention is to produce an improved mixer that can be operated within a wide, dynamic flow range for solids and liquids, with a reduced risk of unforeseen interruptions in operation and unwanted variations in mixing quality. Another purpose is to produce an improved mixer which is complete in itself, and where the quantities of material being mixed can be quickly changed while maintaining the predetermined mixing ratio of the components. Another purpose is to produce an improved mixer, where a positive flow pressure is created in the mixed sludge slurry for forwarding this to other equipment, without the need for a pump or the like. Another object is to provide an improved continuous mixer in which the mechanism can still function even if the supply line from the mixer is shut off or otherwise blocked. Another object is to provide an improved mixer for the continuous preparation of a liquid-solid mixture of predetermined density. Another purpose is to produce an improved mixer, particularly for mixing cement particles and water within the oil field industry, where the cement mixture contains little or no air and thereby enables accurate density measurement. These purposes are achieved according to the invention by a method and an apparatus as stated in the subsequent patent claims. The method and the apparatus according to the present description are not affected by any of the disadvantages associated with the previously known principles and their application, but aim to create a simple, continuously acting mixing system for constant volume. The method is based on the invention of an agent which enables the introduction of solid particles into the inflowing, new liquid before this liquid is returned to slurry of the desired density in an outer housing. Hydraulic balance is maintained based on a different principle than previously used. The method and apparatus also have other advantages, on a par with those previously used, as discussed in more detail in the following, special part of the description. In the following, the invention will be described in more detail with reference to the drawings, where: Figure 1 shows a front end view, mainly in section, of the mixer apparatus according to the invention.

Figur 2 viser et overside-planriss av blanderen. Figure 2 shows a top plan view of the mixer.

Figur 3 viser et fremre enderiss, hovedsakelig i snitt, av en turbin som inngår i en modifisert versjon av oppfinnelsen. Figur 4 og 5 viser fremre enderiss, hovedsakelig i snitt, av to blandere ifølge oppfinnelsen, særlig for anvendelse på oljefelt. Figure 3 shows a front end view, mainly in section, of a turbine which forms part of a modified version of the invention. Figures 4 and 5 show front end views, mainly in section, of two mixers according to the invention, particularly for use in oil fields.

I overensstemmelse med oppfinnelsens hovedprinsipp skal en ringformet væskemasse omvirvles i et ytterhus ved hjelp av en turbin eller et skovlhjulelement. På grunn av rotasjons-bevegelsen opprettes økende radialhastighet og trykkgradienter i væsken. Ved en endelig innerradius antas det absolutte trykk å ha en minimumsverdi. Ved en endelig ytterradius er det absolutte trykk det trykk som utvikles ved rotasjonen av den ringformete væskemasse mellom disse radier pluss trykket ved innerradien. Fødevæske innføres i den virvlende væskemasse over en ringformet seksjonn hvis innerradius er større enn den roterende væskemasses og hvis ytterradius er mindre enn den roterende væskemasses." In accordance with the main principle of the invention, an annular liquid mass is to be swirled in an outer housing by means of a turbine or a paddle wheel element. Due to the rotational movement, increasing radial velocity and pressure gradients are created in the liquid. At a finite inner radius, the absolute pressure is assumed to have a minimum value. At a finite outer radius, the absolute pressure is the pressure developed by the rotation of the annular fluid mass between these radii plus the pressure at the inner radius. Feed liquid is introduced into the swirling liquid mass over an annular section whose inner radius is greater than that of the rotating liquid mass and whose outer radius is smaller than that of the rotating liquid mass."

Innerradien av den roterende væskemasse avgrenser et "øye". Ytterhuset er åpent mot ytterluften over den sirkulære øyeseksjon, og det råder derfor atmosfæretrykk ved innerradien av den roterende, ringformete væskemasse. Fødevæske innføres med en større radius enn øyets og ved et trykk litt over atmosfæretrykket. Trykkgradienten i den roterende væskemasse vil derfor ikke forstyrres og systemet opprettholdes i balanse. Fødevæske kan ikke fylle øyet og utstrømmer fra ytterhuset til atmosfæren, og ytterluft kan heller ikke nå føde-væskekilden eller innføres i blandingen. The inner radius of the rotating fluid mass defines an "eye". The outer housing is open to the outside air above the circular eye section, and atmospheric pressure therefore prevails at the inner radius of the rotating, annular liquid mass. Nutrient fluid is introduced with a larger radius than that of the eye and at a pressure slightly above atmospheric pressure. The pressure gradient in the rotating liquid mass will therefore not be disturbed and the system will be maintained in balance. Nutrient fluid cannot fill the eye and escapes from the outer housing into the atmosphere, nor can outside air reach the nutritive fluid source or be introduced into the mixture.

Faststoffpartikler o.l. kan innføres i øyet, hvor de bringes i kontakt med fødevæsken som innstrømmer over den ringformete seksjon. Kraftig omrøring finner sted i den roterende væskemassen hvor faststoffer og innstrømmende føde-væske bringes i nær kontakt med hverandre. Solid particles, etc. can be introduced into the eye, where they are brought into contact with the feeding fluid that flows in over the annular section. Vigorous stirring takes place in the rotating liquid mass where solids and inflowing feed liquid are brought into close contact with each other.

Innstrømmende fastpartikler og væske bringes i uavbrutt, innbyrdes kontakt i de riktige blandingsforhold eller det fastsatte forhold mellom blandingens komponenter. Faststoffer tilbakeføres ikke til den ferdigblandete slamvelling, hvorved dannelsen av agglomerater unngås. Inflowing solid particles and liquid are brought into uninterrupted mutual contact in the correct mixing conditions or the determined ratio between the components of the mixture. Solids are not returned to the pre-mixed slurry, whereby the formation of agglomerates is avoided.

Væske eller slam avledes fra ytterhuset på grunn av den ringformete blandingsmasses rotasjonsbevegelse i turbinen. Liquid or sludge is diverted from the outer casing due to the rotational movement of the annular mixture in the turbine.

Det behøves derved bare ett middel for rotering av væskemassen for å innføre faststoffene i fødevæsken og sammenblande komponentene, og for å bringe slammet under trykk for utstøting fra ytterhuset. Only one means of rotating the liquid mass is thereby required to introduce the solids into the feed liquid and mix the components, and to bring the sludge under pressure for ejection from the outer casing.

Bortsett fra som angitt, er det som vist i figur 1 frem-brakt et apparat M ifølge oppfinnelsen. Except as indicated, as shown in Figure 1, an apparatus M according to the invention has been produced.

Ovennevnte blander er i form av en beholder eller silo 10. Beholderen tjener for opptaking av fastpartikler, og er utstyrt med en strømningsregulator (ventil 1) 12 for fastpartikler som styrer innstrømningen av fastpartikler i en trakt 16 i blanderen. The above-mentioned mixer is in the form of a container or silo 10. The container serves for collecting solid particles, and is equipped with a flow regulator (valve 1) 12 for solid particles which controls the inflow of solid particles into a funnel 16 in the mixer.

En drivaksel 18 er slik innmontert i faststoff-innløps-trakten 16 at drivakselens nedre ende strekker seg gjennom et faststoffinnløp 17 i blanderen og inn i et blanderhus 20. Drivakselen 18 er koplet til et rotasjons-driwerk (ikke vist) som eventuelt eller ikke er forbundet med et innmontert element i blanderen. Blandings-trykkopprettelseselementet i blanderen består av en turbin 22 som gjennom en boltforbindel-se 24 er fastgjort til underenden av drivakselen 18. A drive shaft 18 is installed in the solids inlet funnel 16 in such a way that the lower end of the drive shaft extends through a solids inlet 17 in the mixer and into a mixer housing 20. The drive shaft 18 is connected to a rotary drive (not shown) which may or may not be connected to a built-in element in the mixer. The mixing pressure creation element in the mixer consists of a turbine 22 which is attached to the lower end of the drive shaft 18 through a bolt connection 24.

Turbinen 22 er innmontert i blandehuset 20, og aksialt med husets lengdeakse. Turbinen har en innsats 26 med et antall fastgjorte blader 28. Disse blader som strekker seg innad i radialretning langs oversiden av innsatsen 26, har en radius som tilnærmelsesvis tilsvarer eller er litt større enn radien 30 (figur 2) av luftøyet i blanderen under "nominelle tilstander" som angitt i det etterfølgende. Luftøyet danner et stort sett sylindrisk rom som avgrenses av grenseflaten 32 mellom ytterluften og fluidsammensetningen i blanderen. Grenseflaten er i figur 2 vist som en bølget linje, for å indikere at den i praksis aldri er fullstendig jevn eller sylindrisk. I den foretrukne utførelsesform vil bladene ikke strekke seg helt inn i øyet, for ikke å innvirke forstyrrende på faststoffinnstrømningen i turbinen. The turbine 22 is installed in the mixing housing 20, and axially with the longitudinal axis of the housing. The turbine has an insert 26 with a number of attached blades 28. These blades extending radially inward along the upper side of the insert 26 have a radius approximately equal to or slightly greater than the radius 30 (Figure 2) of the air eye in the mixer under "nominal conditions" as stated below. The air eye forms a largely cylindrical space which is delimited by the interface 32 between the outside air and the fluid composition in the mixer. The interface is shown in Figure 2 as a wavy line, to indicate that in practice it is never completely smooth or cylindrical. In the preferred embodiment, the blades will not extend all the way into the eye, so as not to interfere with the solids inflow into the turbine.

Bladene 28 strekker seg også innad i radialretning langs undersiden av innsatsen 26 til en innerradius som bestemmes som beskrevet i det etterfølgende. The blades 28 also extend inwards in a radial direction along the underside of the insert 26 to an inner radius which is determined as described below.

Det velges en "nominell øyediameter" med en tverrsnittsflate som er tilstrekkelig for å oppta den maksimale tørr-stof f strøm som tilføres under normaldrift. A "nominal eye diameter" is chosen with a cross-sectional area that is sufficient to absorb the maximum dry matter f current supplied during normal operation.

Det velges en turbindiameter og en driftshastighet som er tilstrekkelig for utvikling av et spesifisert utstøtingstrykk, jevnført med det forutsatte atmosfæretrykk ved øyeradien. Turbinens ytterradius bør normalt utgjøre omtrent det dobbelte av den nominelle øyeradius. A turbine diameter and an operating speed are selected that are sufficient for developing a specified exhaust pressure, equalized with the assumed atmospheric pressure at the eye radius. The outer radius of the turbine should normally be approximately twice the nominal eye radius.

Trykket ved ytterveggen av turbininnsatsen 36 må aldri være mindre enn atmosfæretrykket, da luft ellers vil få adgang til turbinens innsugingssone. En slik ugunstig tilstand kan forebygges ved at innerkanten av bladene i innsugingssonen 34 har en radius som er mindre enn periferiradien av innsatsen 36. For å bestemme det nøyaktige forhold, må det spesifiseres et positivt nettoinnsugingstrykk av minimumsstørrelse (NPSHA). Trykket som ved den spesifiserte rotasjonshastighet av turbinen utvikles i den ringformete fluidmasse mellom radien ved 34 og radien ved 36, bør overstige differansen mellom atmosfæretrykket og det ventete minimums-NPSHA. The pressure at the outer wall of the turbine insert 36 must never be less than the atmospheric pressure, as otherwise air will gain access to the turbine's suction zone. Such an adverse condition can be prevented by the inner edge of the blades in the suction zone 34 having a radius smaller than the peripheral radius of the insert 36. To determine the exact ratio, a minimum magnitude net positive suction pressure (NPSHA) must be specified. The pressure which, at the specified rotational speed of the turbine, develops in the annular fluid mass between the radius at 34 and the radius at 36 should exceed the difference between the atmospheric pressure and the expected minimum NPSHA.

Det må deretter spesifiseres et maksimums-NPSHA. Når apparatet drives under slike forhold, vil det absolutte trykk ved periferien av innsatsen 36 bestå av nevnte maksimums-NPSHA med tillegg av differansen mellom atmosfæretrykk og minimums-NPSHA. Dette trykk vil utjevnes av trykket som oppstår i den ringformete fluidmasse mellom den faktiske øyeradius og periferien av innsatsen 36 med tillegg av atmosfæretrykket. Innsatsradien bestemmes basert på den nominelle øyenradius. Deretter beregnes sugebladkantenes innerradius.- Hvis bladene har en stigning som vist i figur l, benyttes en hydraulisk middel-verdi. Det bør også bemerkes at hvis innsatsradien utgjør mer enn ca. 75% av turbinens, kan det være nødvendig å justere A maximum NPSHA must then be specified. When the apparatus is operated under such conditions, the absolute pressure at the periphery of the insert 36 will consist of said maximum NPSHA with the addition of the difference between atmospheric pressure and minimum NPSHA. This pressure will be equalized by the pressure arising in the annular fluid mass between the actual eye radius and the periphery of the insert 36 with the addition of the atmospheric pressure. The insert radius is determined based on the nominal eye radius. The inner radius of the suction blade edges is then calculated. - If the blades have a pitch as shown in figure l, a hydraulic mean value is used. It should also be noted that if the investment radius amounts to more than approx. 75% of the turbine, it may be necessary to adjust

noen av spesifikasjonene. some of the specifications.

Det vil videre være åpenbart for fagkyndige at hensikts-messige sikkerhetsfaktorer bør inngå i alle beregninger. Det påpekes også at dimensjonsberegningene kan gjøres mer nøyaktig i avhengighet av den spesielle turbinart eller -type som velges for en spesiell anvendelse. It will also be obvious to experts that appropriate safety factors should be included in all calculations. It is also pointed out that the dimensional calculations can be made more accurately depending on the particular type of turbine chosen for a particular application.

For å oppnå en jevn strøm, er det anordnet en fortsettelse av blandehuset 20, og innsatsen 26 er slik utformet at det dannes et mellomliggende, ringformet turbininnløp 40. Innlø-pets tverrsnittsstørrelse bør velges slik at fluidet ikke akselereres ved innsugingen, i overensstemmelse med god, hydraulisk praksis. Turbininnløpet 40 er forbundet direkte og glatt med fluidinntaket 42 som også er anordnet mellom innsatsen 26 og blandehusets innervegg. Statorblader 44 som motvir-ker fluid-forrotering og gjør blanderytelsen mer forutsigbar, bør installeres i fluidinntaket ved fastgjøring til husinnerveggen. Det ringformete innsugingsinntak går jevnt over i en sirkelformet seksjon ved fluidinntaket til blanderen 46. Gjennom en manifold eller fluidtilførselsledning 48 fremføres væske fra et væskereservoar 49. In order to achieve a uniform flow, a continuation of the mixing housing 20 is arranged, and the insert 26 is designed in such a way that an intermediate, ring-shaped turbine inlet 40 is formed. The inlet's cross-sectional size should be chosen so that the fluid is not accelerated during the intake, in accordance with good , hydraulic practice. The turbine inlet 40 is connected directly and smoothly to the fluid inlet 42 which is also arranged between the insert 26 and the inner wall of the mixing housing. Stator blades 44, which counteract fluid rotation and make the mixing performance more predictable, should be installed in the fluid intake when attached to the housing inner wall. The annular suction inlet transitions smoothly into a circular section at the fluid inlet of the mixer 46. Through a manifold or fluid supply line 48, liquid is fed from a liquid reservoir 49.

Turbinbladene 28 strekker seg utad i radialretning til turbinperiferien og er krummet i overensstemmelse med prinsip-pene for god turbomaskin-utforming. I den foretrukne og viste versjon er det montert en øvre skjerm 50 på turbinen mellom innerkanten av bladene 38 og turbinperiferien. Skjermen 50 avgrenser et antall strømningskanaler 52 mellom bladene og forhindrer at bladenes overkanter og innerveggen av blandehuset 20 eroderes av innstrømmende faststoffer. Høyden av disse kanaler bør være konstant slik at den utstrømmende blanding i turbinen retarderes i aksialretning. Retardasjonen minsker de utstøtningsvirkninger som kan forårsake luftmedfø-ring. Det er som vanlig anordnet et antall motpumpe-skovler 54 som skal forebygge materialtilbakestrømning i den spalte mellom skjermen og husinnerveggen, som også tjener for luftut-strømning. The turbine blades 28 extend outwards in a radial direction to the turbine periphery and are curved in accordance with the principles of good turbomachine design. In the preferred and shown version, an upper screen 50 is mounted on the turbine between the inner edge of the blades 38 and the turbine periphery. The screen 50 delimits a number of flow channels 52 between the blades and prevents the upper edges of the blades and the inner wall of the mixing housing 20 from being eroded by inflowing solids. The height of these channels should be constant so that the flowing mixture in the turbine is decelerated in the axial direction. The retardation reduces the exhaust effects that can cause air entrainment. As usual, a number of counter pump vanes 54 are arranged to prevent material backflow in the gap between the screen and the housing inner wall, which also serves for air outflow.

Utløpsstrømmen fra turbinen 22 ledes over turbinperiferien til et opptakerkammer 55 som dannes av en fortsettelse av blanderommet 20. I den foretrukne versjon er opptakerkammeret 55 "halv-spiralsnodd". Kammerets tverrsnittsflatestørrelse, sett vinkelrett mot blandings-tangensialstrømmen i blandehuset øker i retning fra en kant 56 (figur 2) umiddelbart foran ut-løpet 58. Økningsgraden er i overensstemmelse med god, hydraulisk praksis og bør være proporsjonal med avstanden langs blandeperiferien mot utløpet. Den totale tverrsnittsflate må imidlertid alltid være tilstrekkelig stor med henblikk på resirkulering av blandingen til opptakerkammeret 55. Derved utjevnes eventuelle uregelmessigheter i faststoffstrømmen til blanderen, med derav følgende, nøyaktigere kontroll av blan-dingskvaliteten. Generelt bør tverrsnittsflaten ikke på noe sted være mindre enn tverrsnittsstørrelse av utløpet 58 som bestemmes i overensstemmelse med vanlig, hydraulisk praksis. The outlet flow from the turbine 22 is led over the turbine periphery to a receiver chamber 55 which is formed by a continuation of the mixing chamber 20. In the preferred version, the receiver chamber 55 is "semi-spiral nodule". The cross-sectional surface area of the chamber, seen perpendicular to the mixing tangential flow in the mixing housing increases in the direction from an edge 56 (figure 2) immediately in front of the outlet 58. The degree of increase is in accordance with good hydraulic practice and should be proportional to the distance along the mixing periphery towards the outlet. However, the total cross-sectional area must always be sufficiently large with a view to recirculation of the mixture to the recorder chamber 55. Thereby any irregularities in the solids flow to the mixer are smoothed out, resulting in more accurate control of the mixture quality. In general, the cross-sectional area should not at any point be less than the cross-sectional size of the outlet 58 as determined in accordance with normal hydraulic practice.

I den viste utførelsesform er blandehuset spiralsnodd i blanderens lengderetning. Denne utforming foretrekkes av to grunner fremfor de vanlige, radial-spiralsnodde versjoner. For det første vil det, rett overfor turbinutløpet, opprettholdes en hastighet og følgelig et trykk av relativt konstant størrelse, øyet bibeholdes derfor symmetrisk med faststoff-innløpet, og forebygger derved risikoen for fluidsprøyting tvers over et innløpssegment. For det andre fremkommer en anordning av mindre totaldiameter, hvilket er mer praktisk og regningssvarende. In the embodiment shown, the mixer housing is spirally twisted in the mixer's longitudinal direction. This design is preferred for two reasons over the usual, radial-spiral twisted versions. Firstly, directly opposite the turbine outlet, a velocity and consequently a pressure of a relatively constant magnitude will be maintained, the eye is therefore maintained symmetrically with the solids inlet, thereby preventing the risk of fluid spraying across an inlet segment. Secondly, a device with a smaller overall diameter is produced, which is more practical and cost-effective.

For ytterligere fukting og bedre kontroll om nødvendig, kan en viss del av den utstrømmende blanding tilbakeføres eller resirkuleres fra utløpet av blanderen 58 til væsketil-førselsrøret for blanderen 48, gjennom en resirkulasjonsled-ning 60. Resirkulasjonsgraden er proporsjonal med den valgte størrelse for denne rørledning og kan bestemmes ved bruk av regler og prinsipper som vil være kjent for fagkyndige. Det er anordnet en ventil 62 (ventil 2) slik at blanderen kan drives direkte eller resirkulerende, alt etter de beskrevne forhold. For additional wetting and better control if necessary, a certain portion of the flowing mixture can be returned or recycled from the outlet of the mixer 58 to the liquid supply pipe of the mixer 48, through a recirculation line 60. The degree of recirculation is proportional to the selected size of this pipe. and can be determined using rules and principles that will be known to those skilled in the art. A valve 62 (valve 2) is arranged so that the mixer can be operated directly or recirculating, depending on the conditions described.

Den nøyaktige utforming av turbinen 22 avhenger av den ønskete ytelse av en foretrukket versjon. Figur 1 og 2 viser en turbin av radialtype som er særlig egnet for lav egenhas-tighet. Denne turbin kan komme til anvendelse dersom det kreves et relativt høyt utløpstrykk i forhold til kapasiteten. Ved høyere egenhastigheter dersom kapasitet er viktigere enn utløpstrykk, vil en francisturbin være egnet. En virvelstrøm-turbin er vist i figur 3, hvor delenes betegnelser og henvisningstall er beholdt. Denne type kan f.eks. foretrekkes for behandling av meget slipende faststoffer, hvor snevre klarin-ger i faststoff- eller slamstrømningsbanene er særlig uøn£5ket. The exact design of the turbine 22 depends on the desired performance of a preferred version. Figures 1 and 2 show a turbine of the radial type which is particularly suitable for low self-speed. This turbine can be used if a relatively high outlet pressure is required in relation to the capacity. At higher inherent speeds, if capacity is more important than outlet pressure, a Francis turbine will be suitable. An eddy current turbine is shown in Figure 3, where the names and reference numbers of the parts have been retained. This type can e.g. is preferred for the treatment of highly abrasive solids, where narrow clearances in the solids or sludge flow paths are particularly undesirable.

Bladenes forlengelse inn i den ringformete innsugingss-sone, for regulering av fødevæsketrykket, inngår i den foretrukne versjon, på grunn av sin enkelthet. Det vil også være åpenbart for fagkyndige at forskjellige, vanlig kjente midler for regulering av trykket i den innstrømmende fødevæske, likeledes kan benyttes. Således kan en regulert lavtrykks-hjelpe-pumpe innkoples i ledningen mellom væskereservoaret 49 og fluidtilførselsledningen 48. En slik anordning og andre av liknende art kan også velges i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. The extension of the blades into the annular suction zone, for regulating the feed liquid pressure, is included in the preferred version, due to its simplicity. It will also be obvious to those skilled in the art that different, commonly known means for regulating the pressure in the inflowing feed liquid can also be used. Thus, a regulated low-pressure auxiliary pump can be connected to the line between the liquid reservoir 49 and the fluid supply line 48. Such a device and others of a similar nature can also be selected in accordance with the method according to the invention.

Oppfinnelsen kan illustreres ved beskrivelse av en typisk prosess hvorved portlandsement blandes med vann, for frembrin-gelse av en sementvelling som er egnet for innpumping i en brønn for opprettelse av en hydraulisk avtetning mellom brønn-røret og de tilgrensende klippeformasjoner. The invention can be illustrated by describing a typical process whereby portland cement is mixed with water to produce a cement slurry which is suitable for pumping into a well to create a hydraulic seal between the well pipe and the adjacent rock formations.

Prosessen innledes ved at en drivmekanisme bringer drivakselen 18 og turbinen 22 i rotasjon. Når turbinen er igang, fremføres vann til innløpet av blanderen 48. Vannet innstrøm-mer i turbinen gjennom den væskeinnløpskanal som dannes av blanderens væskeinntak 46, væskeinnsugingsinnløpet 42 og det ringformete turbininnløp 40. Vannet bringes i rotasjon av turbinen, og utvikler trykk og hastighet under utstrømningen til blanderhusets opptakerkammer 55. Luft i blanderen avledes gjennom spalten mellom den øvre turbinskjerm 50 og den direkte overforliggende innervegg av ytterhuset 20. Blanderen kan derfor oppfylles selv om det er gunstig at dens utløp 58 holdes stengt. Under pumping etter å være oppfylt på denne måte, vil blanderen fortsatt holdes fylt, selv om det absolutte trykk langs væskeinnløpsbanen skulle synke under atmosfæretrykk. The process begins with a drive mechanism bringing the drive shaft 18 and the turbine 22 into rotation. When the turbine is running, water is fed to the inlet of the mixer 48. The water flows into the turbine through the liquid inlet channel formed by the mixer's liquid inlet 46, the liquid suction inlet 42 and the annular turbine inlet 40. The water is brought into rotation by the turbine, and develops pressure and velocity during the outflow to the mixer housing's recorder chamber 55. Air in the mixer is diverted through the gap between the upper turbine screen 50 and the directly opposite inner wall of the outer housing 20. The mixer can therefore be filled even if it is advantageous that its outlet 58 is kept closed. During pumping after being filled in this way, the mixer will still be kept filled, even if the absolute pressure along the liquid inlet path should drop below atmospheric pressure.

Etter at blanderen er oppfylt, tilmåles sementpulver i turbinen gjennom den faststoff-innløpsbane som dannes av strømningsregulatoren 12, faststoff-innløpstrakten 16, faststoff innløpet 17 og luft-væskegrenseflaten 32. Vannet og sementpartiklene bringes i kontakt med hverandre'i denne sone. Komponentene føres deretter gjennom kanalene i turbinen 52, hvor de blandes og bringes under trykk som en slamvelling. Blanderen drives derved for resirkulering, med ventilen 62 åpen. Når vellingens tetthet har nådd den ønskete verdi, bestemt ved hjelp av en måler, åpnes utløpet og slamvellingen strømmer under trykk til en høytrykkspumpe, for videreinnfø-ring i en brønn. After the mixer is filled, cement powder is metered into the turbine through the solids inlet path formed by the flow regulator 12, the solids inlet funnel 16, the solids inlet 17 and the air-liquid interface 32. The water and the cement particles are brought into contact with each other in this zone. The components are then passed through the channels in the turbine 52, where they are mixed and brought under pressure as a slurry. The mixer is thereby operated for recirculation, with the valve 62 open. When the density of the slurry has reached the desired value, determined with the help of a meter, the outlet is opened and the slurry flows under pressure to a high-pressure pump, for further introduction into a well.

Når pumpingen innledes, vil sementpulver fortsatt strømme langs faststoff-innløpsbanen. Vann innsuges i blanderen gjennom væskeinnløpsbanen, for opprettelse av en volumetrisk balanse som tilsier at den innstrømmende vannmengde tilsvarer den utstrømmende slammengde, fratrukket den innstrømmende sementmengde. Følgelig kan slamtettheten kontrolleres ved å regulere strømmen av sementpulver til blanderen, eller ved å regulere slamutstrømningen fra blanderen, i forening eller hver for seg. Flere reguleringsprosesser er ikke nødvendig. Når blanderen befinner seg i stabil tilstand, kan resirkula-sjonsventilen stenges. Dette er ønskelig hvis blanderen skal drives med tilnærmet maksimal kapasitet, og strømtapene må reduseres. Under drift ved lavere kapasitet bør ventilen være åpen, med henblikk på nøyaktigere kontroll av slamtettheten. When pumping is initiated, cement powder will still flow along the solids inlet path. Water is sucked into the mixer through the liquid inlet path, in order to create a volumetric balance which indicates that the inflowing amount of water corresponds to the outflowing amount of sludge, minus the inflowing amount of cement. Consequently, the slurry density can be controlled by regulating the flow of cement powder to the mixer, or by regulating the slurry outflow from the mixer, jointly or individually. More regulation processes are not necessary. When the mixer is in a stable state, the recirculation valve can be closed. This is desirable if the mixer is to be operated at approximately maximum capacity, and power losses must be reduced. During operation at lower capacity, the valve should be open, with a view to more accurate control of the mud density.

En modifisert versjon av blanderen ifølge oppfinnelsen, særlig for fortløpende tilbereding av sementvellinger for olje-, gass- eller jordvarmeindustriene, for sementering av borete brønner, er vist i figur 4 og 5. A modified version of the mixer according to the invention, particularly for continuous preparation of cement slurry for the oil, gas or geothermal industries, for cementing drilled wells, is shown in figures 4 and 5.

I figur 1-5 har samme henvisningstall samme betydning. In Figures 1-5, the same reference number has the same meaning.

Som vist i figur 4, er en turbin 22 med blader 28 innmontert i turbinhuset 20 i blanderen M. Fra den ikke viste trak-ten 10 innstrømmer sementpartiklene i faststoffinntaket 16, 17. Vann eller vannbasert fluid med de sementeringstilsetnin-ger som vanligvis benyttes på oljefelt, innføres gjennom inn-løpet 46, 48, enten ved falltilførsel eller gjennom en føde-pumpe, fra et fluidreservoar under atmosfæretrykk. As shown in Figure 4, a turbine 22 with blades 28 is installed in the turbine housing 20 in the mixer M. From the funnel 10, not shown, the cement particles flow into the solids intake 16, 17. Water or water-based fluid with the cementing additives that are usually used on oil field, is introduced through the inlet 46, 48, either by drop supply or through a feed pump, from a fluid reservoir under atmospheric pressure.

En stator 80 som forhindrer omvirvling av det innstrøm-mende fluid, muliggjør opprettelse av et konstant trykk i kammeret 82 umiddelbart under turbinen 22. A stator 80 which prevents swirling of the inflowing fluid enables the creation of a constant pressure in the chamber 82 immediately below the turbine 22.

Aller helst er opptakerkammeret 55 avgrenset utad ved en stort sett sylindrisk vegg 81 og slamutløpet 58 plassert bak veggen, som vist i figur 4 og 5. Most preferably, the recording chamber 55 is bounded externally by a largely cylindrical wall 81 and the sludge outlet 58 is located behind the wall, as shown in Figures 4 and 5.

En horisontal plate 83 er anbrakt ovenfor turbinen 22 og overlapper delvis bladene 28, som vist i figur 4. Selv om det ikke er avgjørende for blanderens funksjon, er denne platen meget foretrukket, da den forhindrer utstrømmende faststoff-støv i å inntrenge gjennom luftavtrekket 84. A horizontal plate 83 is placed above the turbine 22 and partially overlaps the blades 28, as shown in Figure 4. Although not essential to the function of the mixer, this plate is highly preferred, as it prevents the outflowing solid dust from entering through the air exhaust 84 .

Bladene 28 kan om ønskelig strekke seg nedad og danne en skovl 85, hvis formål er å holde maskinen oppfylt selv ved lavt trykk og særlig hvis hele blanderen M er av en skrånende konstruksjonsform, ved å medvirke til at det innstrømmende fluid tvinges oppad. The blades 28 can, if desired, extend downwards and form a vane 85, the purpose of which is to keep the machine filled even at low pressure and particularly if the entire mixer M is of an inclined construction shape, by contributing to the inflowing fluid being forced upwards.

Maskinen ifølge figur 4 og 5 har fordelen av et meget stabilt øye, hvilket er en viktig betingelse for å oppnå, de ovennevnte oppfinnelsesformål. Den horisontale plate 86 ved undersiden av turbinen vil i denne forbindelse være bestemmen-de for plasseringen av øyet eller grenseflaten 32 ved et gitt vann- eller fluidtrykk ved inntaket 46. The machine according to figures 4 and 5 has the advantage of a very stable eye, which is an important condition for achieving the above-mentioned invention purposes. The horizontal plate 86 at the underside of the turbine will in this connection be decisive for the location of the eye or interface 32 at a given water or fluid pressure at the intake 46.

Slike maskiner er spesielt egnet for kontinuerlig blanding av sementpartikler med blandevann eller blandefluid i oljefeltindustrien og den oljetilknyttete industri, med meget nøyaktig kontrollering og overvåking av tettheten hos den frembrakte slamvelling. Such machines are particularly suitable for continuous mixing of cement particles with mixing water or mixing fluid in the oilfield industry and the oil-related industry, with very precise control and monitoring of the density of the produced slurry.

Figur 5 viser en annen versjon av maskinen ifølge figur 4, hvor vann- eller fluidinntaket 46, 48 er anordnet ovenpå turbinhuset 20. Vann eller fluid vil tilstrømme enten ved falltilførsel fra en tank 49 under atmosfæretrykk eller gjennom en fødepumpe. Figure 5 shows another version of the machine according to Figure 4, where the water or fluid intake 46, 48 is arranged on top of the turbine housing 20. Water or fluid will flow either by drop supply from a tank 49 under atmospheric pressure or through a feed pump.

Det foretrekkes helst at vannet innføres i blanderens øvre, sylindriske kammer 90 som avgrenses av den øvre seksjon av turbinhuset 20 og en mellomliggende, horisontal vegg 91. Den øvre seksjon av turbinhuset 20 og den horisontale veggen 91 avgrenser i forening en midtåpning som vist i figur 5, som skal gi plass for luftavtrekket 84 og fastpartikkel-inntaket It is most preferred that the water is introduced into the mixer's upper cylindrical chamber 90 which is delimited by the upper section of the turbine housing 20 and an intermediate horizontal wall 91. The upper section of the turbine housing 20 and the horizontal wall 91 together delimit a central opening as shown in figure 5, which will provide space for the air exhaust 84 and the solid particle intake

16. Det bør bemerkes at innerenden av den horisontale platen 91 i viss grad overlapper turbinbladene 28, mens den øvre seksjon av turbinhuset 20 strekker seg innad forbi innerenden av platen 91, slik at øyet (luft/slamgrenseflaten) kan opprettes og stabiliseres i en posisjon midt mellom de to innergrenser av henholdsvis den øvre seksjon av turbinhuset 20 og platen 91. 16. It should be noted that the inner end of the horizontal plate 91 overlaps the turbine blades 28 to some extent, while the upper section of the turbine housing 20 extends inwards past the inner end of the plate 91, so that the eye (air/mud interface) can be created and stabilized in one position midway between the two inner boundaries of the upper section of the turbine housing 20 and the plate 91, respectively.

Ved en foretrukket utførelsesform er et fiksert bladsys-tem 92 innmontert i den ovennevnte midtåpning, for å forhindre virveldannelse i det innstrømmende vann i kammeret 90. In a preferred embodiment, a fixed sheet ice tem 92 is fitted in the above-mentioned central opening, to prevent vortex formation in the inflowing water in the chamber 90.

Hovedformålet med oppfinnelsen er oppnådd fordi proporsjonene mellom komponentene i blandingen aldri tillates å overstige de nominelle eller ønskete proporsjoner i noen del av apparatet under typiske og vidt forskjellige driftsbetin-gelser. The main purpose of the invention has been achieved because the proportions between the components in the mixture are never allowed to exceed the nominal or desired proportions in any part of the apparatus under typical and widely different operating conditions.

Tilblandingen av portlandsementvelling er benyttet som eksempel for å illustrere prosessen ifølge oppfinnelsen, fordi det er kjent at en slik sementvelling vanskelig kan tilberedes som spesifisert. I maskiner av hittil kjente typer vil sementpulver tilsettes i slamvelling som på forhånd er blandet til ønsket tetthet. Sementve11inger for bruk på oljefelter blandes imidlertid til ønsket tetthet, slik at "fritt vann" finnes i en minimal mengde. Dette innebærer at forholdet mellom pulver og væske er spesifisert for å gi et minimum av overskuddsvann utover det som kreves for fukting av pulveret. Enhver ekstramengde av sementpulver utover dette "frittvann-punkt" resulterer i en viskøs pasta eller agglomerater av delvis fuktete og generelt luftholdige faststoffer. Disse kan vanskelig reduseres til en ensartet, pumpbar og luftfri velling på regningssvarende måte. Blanderen som er beskrevet i det ovenstående, er ikke beheftet med slike mangler. Sementpulver tilsettes direkte i vannet innen blandingen er brakt under vesentlig trykk ved hjelp av turbinen. Sementvelling av høy kvalitet kan følgelig leveres av blanderen, uten behov for ytterligere behandlingstrinn. The addition of Portland cement slurry is used as an example to illustrate the process according to the invention, because it is known that such a cement slurry can hardly be prepared as specified. In machines of hitherto known types, cement powder will be added to slurry which has been mixed in advance to the desired density. However, cement weights for use on oil fields are mixed to the desired density, so that "free water" is present in a minimal amount. This means that the ratio between powder and liquid is specified to provide a minimum of excess water beyond what is required for wetting the powder. Any additional amount of cement powder beyond this "free water point" results in a viscous paste or agglomerates of partially wetted and generally air-containing solids. These can hardly be reduced to a uniform, pumpable and air-free slurry in a cost-effective manner. The mixer described above is not affected by such defects. Cement powder is added directly to the water before the mixture has been brought under significant pressure by means of the turbine. High quality cement slurry can therefore be delivered by the mixer, without the need for further processing steps.

Noen uventete fordeler er oppnådd i forbindelse med en blander basert på fremgangsmåten for sug-trykkbalanse i en enkelt turbin, i motsetning til den utløps-trykkbalanse mellom en slynger og et skovlhjul, som inngår i den kjente teknikk. Turbinen kan være konstruert i overensstemmelse med kjente prinsipper for turbomaskineri. Bladene kan være bakoverbøyd med henblikk på best mulig virkningsgrad hos maskinen. Ero-sjon grunnet slipende faststoffer reduseres i betydelig grad. Some unexpected advantages have been achieved in connection with a mixer based on the method of suction-pressure balance in a single turbine, in contrast to the discharge-pressure balance between a impeller and a paddle wheel, which is included in the prior art. The turbine can be constructed in accordance with known principles for turbomachinery. The blades can be bent backwards for the best possible efficiency of the machine. Erosion due to abrasive solids is significantly reduced.

Da alt fluidet strømmer som pumpbar velling gjennom turbinen, kan den hydrauliske virkningsgrad økes i overensstemmelse med moderne praksis for turbomaskiner. Skovlelementet av kjent type kan være av en standardkonstruksjon med høy virkningsgrad. Slyngeren som er beskrevet i forbindelse med den kjente teknikk, fungerer imidlertid som en "tilbakehol-der" -innretning. Den forbruker motorkraft til liten, synlig nytte. Slamvellingen i turbinhuset befinner seg i en "inne-stengt" tilstand med lav, hydraulisk virkningsgrad. Den lille økningen i utløpstrykk som er omtalt i det førnevnte patentskrift av 1966, skyldes at slyngerens periferihastighet nød-vendigvis er større enn skovlhjulets, og denne "overskuddshas-tighet" kan gjenvinnes ved anvendelse av en egnet diffusor. Effekten er imidlertid alltid liten og dens bidrag til de kjente anordningers totale virkningsgrad er i realiteten ube-tydelig. En slynger forbruker kraft som verken utnyttes for pumping eller blanding men går direkte tapt som varme. Ved blanderen ifølge oppfinnelsen blir ikke en ineffektiv slynger stilt opp mot et potensielt effektivt skovlhjul. Det normale utløpstrykkfall ved øket kapasitet representerer en positiv fordel i stedet for en uoverstigelig, prinsippiell hindring. Under jevnførbare driftsforhold vil blanderen kreve ca. halv-parten av den kraft som må tilføres maskiner av hittil kjente typer. As all the fluid flows as pumpable slurry through the turbine, the hydraulic efficiency can be increased in accordance with modern practice for turbo machines. The vane element of a known type can be of a standard construction with a high degree of efficiency. However, the sling described in connection with the prior art functions as a "retainer" device. It consumes engine power for little, visible benefit. The slurry in the turbine housing is in a "closed-in" state with a low hydraulic efficiency. The small increase in outlet pressure mentioned in the above-mentioned 1966 patent is due to the fact that the impeller's peripheral speed is necessarily greater than that of the impeller, and this "excess speed" can be recovered by using a suitable diffuser. However, the effect is always small and its contribution to the total efficiency of the known devices is in reality negligible. A slinger consumes power that is neither used for pumping nor mixing but is directly lost as heat. With the mixer according to the invention, an inefficient impeller is not pitted against a potentially efficient paddle wheel. The normal outlet pressure drop at increased capacity represents a positive advantage instead of an insurmountable, principled obstacle. Under stable operating conditions, the mixer will require approx. half of the power that must be supplied to machines of hitherto known types.

Det er en annen fordel ved fremgangsmåten at det kan velges en turbinkonstruksjon fra en større gruppe av standard-typer, enn det som er mulig for maskiner som er basert på de kjente prinsipper. Det kan velges en turbinkonstruksjon fra et spektrum hvis grenseområde strekker seg fra "radialstrøm"-til "blandingsstrøm"-typer. En "virvelstrøm<11-> eller "forsenket skovlhjul"-konstruksjon kan også velges i overensstemmelse med oppfinnelsen. Another advantage of the method is that a turbine construction can be selected from a larger group of standard types than is possible for machines based on the known principles. A turbine design can be selected from a spectrum whose boundary range extends from "radial flow" to "mixed flow" types. An "eddy current<11->" or "recessed impeller" construction may also be selected in accordance with the invention.

Det er også en fordel at det beskrevne apparat ifølge oppfinnelsen er mindre og billigere enn maskiner av hittil kjente typer. It is also an advantage that the described device according to the invention is smaller and cheaper than machines of hitherto known types.

En annen fordel er at apparatet ifølge oppfinnelsen kan anvendes på forskjellige måter på oljefelt. Den beskrevne innblanding av sementpulver tjener som detaljert illustrasjon til apparatets virkemåte, fordi sementvellingen er vanskelig å blande. Blanderne av kjente typer er utelukkende ment brukt som sandblandere. De kan i mange tilfeller ikke tilberede sementvelling av godtakbar kvalitet. Sementpartiklene ville danne pastaer og agglomerater som, på grunn av den lille par-tikkelstørrelse, vanskelig lar seg dispergere til en homogen velling. Blanderne av kjente typer kan heller ikke tilberede akseptabel gel- eller polymerløsning. Vannløselige polymerer er også vanskelig å dispergere i vandige media. Mange av polymerene kan i realiteten ikke dispergeres i et medium som allerede inneholder oppløst polymer. En blander hvori poly-merpulver ikke bringes umiddelbart i direkte kontakt med et ferskt, vandig medium, vil frembringe produkt av lav kvalitet. Another advantage is that the device according to the invention can be used in different ways in oil fields. The described mixing of cement powder serves as a detailed illustration of how the device works, because the cement slurry is difficult to mix. The mixers of known types are exclusively intended for use as sand mixers. In many cases, they cannot prepare cement slurry of acceptable quality. The cement particles would form pastes and agglomerates which, due to the small particle size, are difficult to disperse into a homogeneous slurry. The mixers of known types also cannot prepare acceptable gel or polymer solution. Water-soluble polymers are also difficult to disperse in aqueous media. Many of the polymers cannot in reality be dispersed in a medium that already contains dissolved polymer. A mixer in which polymer powder is not immediately brought into direct contact with a fresh, aqueous medium will produce a low quality product.

I blanderen ifølge oppfinnelsen vil faststoffpartikler bringes In the mixer according to the invention, solid particles will be brought

i kontakt med nytt suppleringsfluid i det riktige faststoff-væskeforhold, og dette forhold opprettholdes under passeringen gjennom innretningen. Det vil derfor uansett frembringes sement-, gel- eller sandvelling av høy kvalitet. in contact with new supplemental fluid in the correct solid-liquid ratio, and this ratio is maintained during the passage through the device. A high-quality cement, gel or sand slurry will therefore be produced in any case.

En annen fordel er at blanderen ifølge oppfinnelsen kan behandle en stor strøm av faststoffpartikler av mindre tetthet enn væsken som også inngår i blandingen. Maskiner av kjente typer kan behandle lavtetthets-f aststof f er i mindre andelejr, grunnet resirkulering av blanding i de kamre som dannes av slyngerbladene, men de stopper ved typisk høyere blandingsforhold. Da blanderen ifølge oppfinnelsen bringer innstrømmende partikler i kontakt med hele innstrømningsmengden av fersk suppleringsvæske ved luft-væskegrenseflaten, er sammenblanding av faststoffer og væske med store andeler av lavtetthetspar-tikler ikke utelukket. Another advantage is that the mixer according to the invention can process a large stream of solid particles of lower density than the liquid which is also included in the mixture. Machines of known types can process low-density solids in smaller fractions, due to recirculation of mixture in the chambers formed by the impeller blades, but they stop at typically higher mixing ratios. As the mixer according to the invention brings inflowing particles into contact with the entire inflow quantity of fresh supplementary liquid at the air-liquid interface, mixing of solids and liquid with large proportions of low-density particles is not excluded.

Claims

1. Method for mixing a pumpable liquid and a particulate material, characterized in that it comprises

(a) swirling a liquid mass about an axis by means of a turbine device, so that a vortex or an eye is formed whose interface between the liquid and the outside air is substantially coaxial with the axis of rotation of the liquid mass, and so that an increasing radial pressure gradient is created from interface to the outer periphery of the fluid mass, (b) adjusting the pressure in a make-up liquid to a level above the minimum pressure and below the maximum pressure in the swirling liquid mass, (c) introducing a supply of a make-up liquid into the swirling liquid mass over an annular section whose inner radius is greater than the radius of the eye and whose outer radius is less than the radius of the swirling fluid mass, (d) introduction of particulate matter into the eye, and ejection of the particles through the interface into the supplemental fluid, where the two are mixed, and (e) diversion of the mixture of the two components at a radius greater than the swirling liquid mass.

2. Method according to claim 1, characterized in that the pressure in the supplementary liquid is regulated by turning the turbine.

3. Method according to claim 2, characterized in that fresh supplementary liquid is supplied at an absolute pressure between the vapor pressure of the supplementary liquid and an absolute pressure of 1.5 atmospheres.

4. Method according to claim 1, characterized in that the particulate matter consists of cement and that the liquid is an aqueous composition.

5. Method according to claim 1, characterized in that the particulate matter is a soil formation sealing agent and that the liquid is a gel composition.

6. Method according to claim 1, characterized in that the particulate matter consists of hydrate-forming polymer and that the liquid is an aqueous composition.

7. Apparatus for mixing liquid and solid particles, characterized in that it comprises (a) a casing or a closed housing (20) with a largely circular peripheral wall, an upper end, a lower end and a mixing outlet (58) which is connected to the peripheral wall, a solid particle inlet channel (17) centrally located at the upper end, a liquid inlet (46) centrally located at the lower end, (b) a rotatable turbine (22) located in the housing (20) at a distance from the peripheral wall, and whose axis of rotation is coaxial with the longitudinal axis of the housing (20), the turbine comprising an open portion facing the solid particle inlet channel, and an annular open portion (26) facing the liquid inlet, (c) a extension of the casing or housing (20) which together with the annular open part (26) of the turbine forms an inlet zone (40) situated below the circumferential part of the turbine, (d) means for turning the turbine (18).

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the turbine (22) is equipped with blades (28) which extend into the annular liquid inlet.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the liquid inlet is equipped with stator blades (44).

10. Apparatus according to claim 7, characterized in that the turbine (22) is of a construction selected from a group comprising radial flow turbines, Francis turbines and mixed flow turbines.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the turbine (22) is provided with an upper screen (50) with re-pumping blades.

12. Apparatus according to claim 7, characterized in that the turbine (22) is of the vortex or recessed impeller type.

13. Apparatus according to claim 7, characterized in that the housing (20) is spirally twisted in the axial direction.