SU1662342A3

SU1662342A3 - Смеситель жидкости и твердых частиц

Info

Publication number: SU1662342A3
Application number: SU874202207A
Authority: SU
Inventors: Шервуд Рональд
Original assignee: Компани Де Сервис Довель Шлюмберже (Фирма)
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1991-07-07
Also published as: EP0239148B1; NO871264L; BR8701382A; DE3778407D1; CN87102245A; CA1295608C; NO170261B; AR244572A1; US4834542A; IN169404B; FR2596291B1; EP0239148A1; FR2596291A1; JPS631507A; NO871264D0; CN1011488B; NO170261C; JPH0533092B2

Abstract

Изобретение относитс к смесител м жидкости с твердыми частицами и позвол ет повысить эффективность работы при использовании мелкодисперсного порошка путем его подачи в область пониженного давлени . Смеситель содержит корпус с высокоскоростным ротором 2 на валу 3, состо щим из двух жестко соединенных между собой горизонтальных импеллеров 4 и 5. Загрузочное устройство дл твердых частиц расположено в полости 8, образованной крышкой 9 корпуса и верхним импеллером. Загрузочное устройство снабжено регулируемым клапаном 10. Загрузочное устройство может быть выполнено в виде цилиндрического патрубка, установленного под углом к оси вала ротора или параллельно ей, а также в виде цилиндрической трубы, установленной коаксиально ротору 2. Цилиндрическа труба снабжена выпускным участком в виде конуса 14, соединенного с ней меньшим основанием. В корпусе выполнены вентил ционные отверсти 15. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

грузочное устройство дл твердых частиц расположено в полости 8, образованной крышкой 9 корпуса и верхним импеллером. Загрузочное устройство снабжено регулируемым клапаном 10. Загрузочное устройство может быть выполнено в виде цилиндрического патрубка , установленного под углом к оси

вала ротора или параллельно ей, а также в виде цилиндрической трубы, установленной коаксиально ротору 2. Цилиндрическа труба снабжена выпускным участком в виде конуса 14, соединенного с ней меньшим основанием. В корпусе выполнены вентил ционные отверсти 15. 5 э.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс к устройствам дл смешивани порошкообразного материала с жидкостью, главным образом порошкообразного цемента и воды дл цементировани нефт ных газовых сквакин.

Цель изобретени - повышение эффективности работы устройства при использовании мелкодисперсного порошка за счет его подачи в область пониженного давлени .

На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство, на фиг.2 - то усе, с загрузочным устройством в виде трубы, коаксиально ротору, на фиг.З - загрузочное устройство в виде патрубка, расположенного под углом к оси ротора.

Смеситель жидкости и твердых частиц содержит корпус 1 с высокоскоростным ротором 2 на валу 3, состо щим из двух жестко соединенных между собой горизонтальных импеллеров 4 и 5, загрузочное устройство дл твердых частиц , размещенное над верхним импеллером 4, устройство 6 дл откачки готовой смеси и устройство 7 дл подачи жидкости. Загрузочное устройство дл твердых частиц расположено в полости 8, образованной крышкой 9 корпуса 1 и верхним импеллером 4.

Загрузочное устройство снабжено регулируемым клапаном 10. Оно может быть выполнено в виде цилиндрического патрубка 11, установленного под углом к оси вала ротора (фиг.З) или параллельного ей патрубка 12 (фиг. 1), а также н виде цилиндрической трубы 13, установленной коаксиально ротору 2 (фиг.2). Цилиндрическа труба снабжена выпускным участком в виде конуса 14, соединенного с ней меньшим основанием . В корпусе выполнены вентил ционные отверсти 15.

Смеситель работает следующим образом .

0

5

0

5

0

5

0

5

Ротор 2 вращаетс от двигател 16. Нижний импеллер 5 имеет такую конструкцию , что его вращение образует вихрь, который, в свою очередь, образует зону 17 всасывани в области отверсти 18, расположенного в центре дница 19. Устройство 7 дл подачи воды или любого потока жидкости, возможно сатурированной или содержащей присадки, монтируетс у этого отверсти . Вода всасываетс и импеллером 5 направл етс в направлении периферической зоны ротора и большей частью распредел етс по всей периферической зоне 20 смесител .

Верхн (разбрасывающа ) торцова поверхность 21 импеллера 4 по существу ориентируетс в поперечном радиальном направлении, т.е. перпендикул рно валу 3. Эта поверхность вл етс тороидальной, вогнутой и направленной к крышке 9 корпуса. В этом импеллере могут успешно примен тьс вертикальные лопатки (не показаны). Центрирующа поверхность импеллера рассчитываетс так, чтобы принимать порошкообразный материал из загрузочного устройства и при вращении продвигать его под действием центробежной силы в направлении периферической зоны импеллера и далее в периферическую зону 20 смесител . Наход ща с под давлением смесь, состо ща из жидкости и порошка, откачиваетс чет рез устройство 6, распололоженное в периферической зоне смесител .

Смеситель объедин етс в смешивающую систему, состо щую из резервуара 22 дл используемой при получении смеси воды, котора поступает через устройство 7 в нижнюю часть смесител , питающего бункера 23 с порошкообразным материалом, который подаетс в смеситель описываемой ниже системы, насоса 24 высокого давлени , который принимает смесь,поданную от устройства 6, например шлакоцемепт, и подает ее к рабочему участку (например, нефт ной скважине дл цементировани ).

Полость 8 содержит в себе внутренний карман, подверженный действию атмосферного давлени и окруженный зоной относительно высокого давлени . Размеры и относительное расположение этих зон завис т от геометрии смесител (в частности, формы ротора 2) и высоты полости 8, а также скорости вращени . Тем не менее, когда смеситель имеет нормальное рабочее число оборотов, этот карман большей частью ограничиваетс самой центральной частью полости 8эа периферическа зона высокого давлени начинаетс очень близко к центру.

Н полости 8 существуют следующие влени : жидкость и тверда фаза привод тс во вращение с высокой скоростью при большой тангенциальной составл ющей , определ емой направлением вращени ротора. Центробежный радиальный поток 25 существует в непосредственной близости от верхнего импеллера 4, непосредственно создаваемый вращением последнего, и радиальный центростремительный поток 26 в области крышки 9 корпуса, ссГздавае- мый реакцией на центробежный поток 23. В направлении центра зоны высокого давлени этот поток имеет вертикально убывающую составл ющую скорости 27,

котора св зывает потоки 25 и 26. i

Согласно конструкции загрузочное

устройство выполнено в виде цилиндрического патрубка, установленного в крышке 9. Патрубок 11 может устанавливатьс под углом к оси вала с наклоном относительно потока. Патрубок 12 также может устанавливатьс параллельно оси вала перпендикул рно к крышке. Этот патрубок крепитс к крышке 9 зажимом или сваркой и сообщаетс с нижней частью питающего бункера , поток из бункера регулируетс клапаном 10, например дроссельным клапаном, или шибером.

На фиг.З показана функци патрубка 1 1 . Этот патрубок создает локальное возмущение в потоке. На определенном рассто нии позади патрубка поток не подвергаетс никакому возмущению .

Внутри ограниченной возмущенной зоны это возмущение может анализироватьс следующим образом.

0

5

0

5

Поток входит в упом нутый объем согласно лини м, показанным параллельными зоне 28. Вследствие выступа, образованного патрубком 12 и его передней кромкой 29, линии тока постепенно группируютс в направлении зон 30 и 31, поскольку одинаковый поток должен проходить через меньший объем, скорость потока увеличиваетс , достига максимума в зоне 31, граничащей с передней кромкой. Затем этот поток расходитс , создава возмущенную зону низкого давлени , непосредственно ниже по потоку передней кромки. Затем он стабилизируетс до тех пор, пока он полностью не оставит возмущенную зону. Зона 32 низкого давлени сообщаетс через патрубок 12 с питающим бункером 23 или по меньшей мере с сечением клапана 10 и всасывает порошок , который затем вт гиваетс вместе с потоком жидкости и материала непосредственно в зону 32. Это не только улучшает смешивание, но и способствует более эффективному отделению порошка от захваченного воздуха. Воздух выходит из смесител через отверстие 15.

Любой воздух, который не в состо нии выходить из порошка во врем первоначального смешивани , при поступлении порошка отдел етс во врем последующего смешивани в зоне 20 и выходит через каналы 33, соедин ющие эту зону с полостью 8 через верхний

импеллер 4.

i

Клапан 10 может быть клапаном любого типа, преимущественно его выполнение в форме кольцеобразной пластины 34, установленной заподлицо с крышкой 9, образу часть этой крышки. Эта пластина содержит отверстие 35, кольцеобразный сегмент, которое закрыва- 5 етс шибером 36, более крупным кольцеобразным сегментом,, перемещающимс в кольцеобразной дорожке 37.

Также возможно устанавливать ма- гистраль 38 циркул ции между устройством 7 дл откачки смеси и насосом 24, обеспечива , таким образом, возможность возвращени смеси к началу цикла, либо потому, что она не достигла требуемой плотности, либо дл того, чтобы обеспечить измерение плотности в магистрали 38 возврата посредством измерител 39 плотности.

Во врем , например, цементировани нефт ной скважины или аналогичной ра-

0

5

0

боты объем цемента, доставл емый насосом 24, вл етс посто нным и определ етс быстродействием насоса. Объемна скорость отвода смешанного материала через устройство 6 вл етс по- сто нкой или может легко поддерживатьс такой. В качестве результата предшествующего аргумента и вследствие , схемы потока смесител вход щий поток воды представл ет непосредственную, функцию вход щего потока порошка, который может легко контролироватьс и регулироватьс клапаном 10.

Возможно регулировать поток цемента , а не поток воды, поскольку подача цемента за счет создаваемого эффекта всасывани и силы т жести вл етс принудительной в то врем , как подача воды не вл етс такой. Таким образом , поток цемента имеет приоритет над потоком воды. Все это значительно упрощает проводимые на месте работ операции, необходимые дл точного

контрол плотности шлакоцемента..

« Изобретение позвол ет приводить в деи-

ствие клапан 11, подача воды автоматически регулируетс . При этом легко поддерживать плотность цемента близкой к оптимальной в течение всего, процесса приготовлени смеси. Питаю- щий бункер 23 может быть гравитационным или пневматическим.

В другом варианте выполнени загрузочного устройства имеетс коаксиальна ротору цилиндрическа труба 13 с верхней конической секцией 40, открывающейс вверх дл разгрузки порошка , подаваемого из бункера 23 через клапан, и выпускным участком в виде конуса 14.

Нижн кромка конуса 14 достигает практически нижней части полости 8, как и нижн кромка патрубка 12 и ее радиальное рассто ние от оси вала в1 . Смеситель жидкости и твердых частиц, содержащий.корпус с высокоскоростным ротором на валу, состо щим из двух жестко соединенных между собой горизонтальных импеллеров, загрузочное устройство дл твердых частиц , размещенное над верхним импеллером , устройства дл подачи жидкости и откачки готовой смеси, отличающийс тем, что, с целью повышени эффективности в работе при использовании мелкодисперсного порошка путем его подачи в область понил етс таким, чтобы помещать ее внут-45 женного давлени , загрузочное устройрн периферической зоны высокого давлени объема, а не в кармане.

Центростремительный поток 26 и вертикальный падающий поток материала соудар ютс внутри, конуса 14, создава зону отрицательного давлени выше по потоку кромки конуса, это означает , что порошок подаетс непосредственно в зону турбулентного смешивани . Воздух в процессе смешивани может выходить через отверстие 15.

Вследствие предложенной системы подачи порошкообразного материала процесс смешивани может регулиро50

55

ство дл твердых частиц расположено в полости, образованной крышкой корпуса и верхним импеллером.

2.Смеситель по п,1, отличающийс тем, что загрузочное устройство снабжено регулируемым клапаном .

3.Смеситель по пп. t и 2, отличающийс Тем, что загрузочное устройство выполнено в виде цилиндрического патрубка, установленного под углом к оси вала ротора или параллельно с ней.

0

5

5 0

0

35 40

ватьс одним параметром, например объемной скоростью подачи порошкообразного материала. Следовательно, . возможно примен ть полностью автома- тизированные технические средства к мешалке дл цементного раствора.

Предложенное устройство обеспечивает производство смесей более высокого качества. Система непосредственно использует силы и скорости потоков , существующие внутри смесител , дл всасывани (вт гивани ) порошкообразного материала, который вводитс непосредственно в зону высокой степени турбулентности, где смешивание вл етс наиболее эффективным. Таким образом, этот материал становитс

способным тер ть основную часть захваченного воздуха.

В качестве примера зона отрица „ тельного давлени могла бы быть при давлении 0,6 бар, между тем как, существующее внутри зоны давление ниже 2,5 бар, это отрицательное давление обеспечивает возможность использовани различных систем подачи порошкообразных материалов, включа пневматическую или гравитационную подачи.

Формула изобретени

1. Смеситель жидкости и твердых частиц, содержащий.корпус с высокоскоростным ротором на валу, состо щим из двух жестко соединенных между собой горизонтальных импеллеров, загрузочное устройство дл твердых частиц , размещенное над верхним импеллером , устройства дл подачи жидкости и откачки готовой смеси, отличающийс тем, что, с целью повышени эффективности в работе при использовании мелкодисперсного порошка путем его подачи в область пони45 женного давлени , загрузочное устрой0

5

А. Смеситель по пп. 1 и 2, о т - л и ч а ю .щ и и с тем, что загрузочное устройство выполнено в виде цилиндрической трубы, установленной коаксиально ротору.

5. Смеситель по п.4, отличающийс тем, что цилиндри24

О О О

22

ческа труба снабжена выпускным участком в виде конуса, соединенного с ней меньшим основанием.,

I

6. Смеситель по пп. 1-5, о т л и- чающийс тем, что в корпусе выполнены вентил ционные отверсти .

16Фиг .1

Риг.З

32

Claims

Формула изобретения

1. Смеситель жидкости и твердых частиц, содержащий.корпус с высокоскоростным ротором на валу, состоящим из двух жестко соединенных между собой горизонтальных импеллеров, загрузочное устройство для. твердых частиц, размещенное над верхним импеллером, устройства для подачи жидкости и откачки готовой смеси, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения, эффективности в работе при использовании мелкодисперсного порошка путем его подачи в область пониженного давления, загрузочное устройство для твердых частиц расположено в полости, образованной крышкой корпуса и верхним импеллером.
2. Смеситель по п,1, о т л и - ч а ю щи й с я тем, что загрузочное устройство снабжено регулируемым клапаном.
3. Смеситель по пп. 1. и 2, отличающийся Тем, что загрузочное устройство выполнено в виде цилиндрического патрубка, установленного под углом к оси вала ротора или параллельно с ней.
4. Смеситель по пп. 1 и 2, отл и ч а ю,щ и й с я тем, что загрузочное устройство выполнено в виде цилиндрической трубы, установленной коаксиально ротору.
5. Смеситель по п.4, отличающийся тем, что цилиндри- ческая труба снабжена выпускным участком в виде конуса, соединенного с ней меньшим основанием. ,
6. Смеситель по пп. 1-5, отличающийся тем, что в корпусе выполнены вентиляционные отверстия.

Фиг.1 ]