專利名稱:用于把固體顆粒與一種流體混合物混合的機器的制作方法
一般來說，本發(fā)明所涉及的是一種用于連續(xù)把固體顆粒與一種流體混合物混合的機器。更具體的講，這種機器是一種攪拌機，在該攪拌機中砂子或類似砂子的顆粒與一種凝膠體混合物混合或攪拌，同時所得到的這種泥漿由該攪拌機本身予以加壓。一般來講，這種泥漿在石油回收過程中用于處理油井。
公開在美國專利4，453，829中的Althouse攪拌機是現(xiàn)在用于石油或天然氣回收過程中的典型的常用攪拌機。這種機器具有一個拋擲件，該拋擲件具有一個上凹表面之凹面形狀。若干個直立的葉片元件安裝在這個拋擲件的凹面上，并且在該拋擲件的底側安裝有一個推進件。該拋擲件和該推進件被封入一個殼體中，并且它們被固定在一個驅動軸的一端上，該驅動軸由一個馬達驅動，該馬達安裝在該殼體的上方。一個料斗安裝在該殼體頂部的一個進料口的上方，該料斗用于把砂子或其它固體顆粒輸入到該殼體中。在該殼體的底面有一個吸入口，它用于把流體吸入到殼體中，同時所得到的流體與砂子的混合物經(jīng)過該殼體上的一個排料口排出。
在上述攪拌機的操作過程中，砂子以一個連續(xù)的粒流排出該料斗，并經(jīng)過該殼體上的進料口流到旋轉著的該拋擲件上。由于該推進件和該拋擲件以相同的速度旋轉，該推進件的渦流作用就會產(chǎn)生一個吸力，該吸力則把該凝膠體混合物經(jīng)過該吸入口吸入該殼體中。在該凝膠體被吸入該殼體中時，它就會由該推進件予以加壓，同時它會與砂子完全混合，該砂子是由該拋擲件的離心作用向外拋出的。然后，在壓力作用下該砂子與凝膠體的混合物就會經(jīng)過該排料口連續(xù)排出，從該排料口處該混合物就被送到一個泵裝置中，進而注入到一個油井中。
Althouse攪拌機有一個主要缺欠，這個缺點使這種攪拌機很難于把一種顆粒物料(比如砂子)與一種流體(比如一種凝膠體混合物)完全混合成泥漿，這個問題是由夾帶在該砂子中的空氣引起的，在混合過程中，該空氣則夾帶在該流體中。例如在一個典型的混合過程中，該拋擲件和推進件的轉速高達1000rpm。在這樣高的速度下，該拋擲件的離心作用就會使砂粒從該拋擲件上向外甩到該旋轉的泥漿中，該泥漿處在該拋擲件一推進件和該殼體之間并位于該推進件之下。
在該旋轉的泥漿中的離心力產(chǎn)生了一個徑向壓力梯度，同時由于該空氣的密度遠遠小于該泥漿混合物的密度，該空氣就被迫擠向該泥漿的中部。因此，任何由砂子帶入的位于該拋擲件上緣下面的空氣都不能抵著該壓力梯度向外運動來返回該拋擲件的上部區(qū)域。換句話說，一旦該空氣從該拋擲件向下運動，它就不能改變其方向，而從該泥漿混合物中經(jīng)該殼體頂部的進料口“逃逸”。同樣也，當空氣要逃離該拋擲件與推進件的接觸面時，由于該推進件在直徑上的增大，空氣就不可能從該接觸面向下移動，移向該推進件的底側。由于Althouse攪拌機沒有排出該空氣的通道，因此該空氣就聚集在該拋擲件與推進件的接觸面上了。由于該拋擲件的直徑比該推進件的直徑大，聚集的該空氣就從該接觸面“逃出”，進入該推進件下面的區(qū)域。結果，一些空氣就聚集在該推進件中心的下面而形成一個“眼”。由于該推進件不能泵出空氣，該Althouse攪拌機就迅速失去了其吸入力，同時就停止了經(jīng)該殼體中的排料口泵出該泥漿混合物。
本發(fā)明基于所發(fā)現(xiàn)的上述問題，試圖以一種簡單的方法消除這種“夾帶”空氣，并且不僅僅在Althouse攪拌機中解決這個問題，而且還可以在任何類型的離心式攪拌機中解決這個問題，以消除這種夾帶空氣。
本發(fā)明是對Althouse攪拌機的一種改進，它解決了空氣夾帶問題。在本發(fā)明的機器中，夾帶在泥漿混合物中的空氣可以通過某些內部的和外部的空氣排放空間及通道逃出該流體相，這些空氣及通道是裝在改進的該攪拌機結構上的。
本發(fā)明所設計的攪拌機特別適用于把固體顆粒(比如砂子)與一種流體混合物(比如凝膠體)進行混合。該固體顆粒容納在一個料斗中，該料斗它裝在一個殼體部件的進料口的上方。該料斗的排料端位于該進料口的上方，在該攪拌機的這個位置處用以提供一個外部的空氣排放空間。該殼體封閉著一個拋擲件和一個推進件，該推進件被緊固在該拋擲件的底表面上。
該推進件和拋擲件共同緊固在該驅動軸的底端，該驅動軸向上延伸穿過該殼體的進料口連接在一個馬達上，該馬達用于驅動該驅動軸。該拋擲件具有一個上凹表面之曲面形狀，該上凹表面面對著該殼體的頂面。該拋擲件的底面上具有一個位于其上的凹槽，該凹槽在該拋擲件和該推進件之間限定了一個內部的空氣排放空間。在該拋擲件上也具有一個或多個內部的空氣排放通道，該通道從介于該拋擲件和推進件之間的該空氣排放空間向上延伸到該拋擲件的上表面。
在混合過程中，該砂子夾帶著空氣進入該流體混合物，隨后該空氣參合在該砂子-凝膠體混合物之流體相中。該夾帶空氣則通過內部的空氣排放空間、內部的空氣排放通道及外部的空氣排放空間排出該混合物。
如上所述，本發(fā)明還包括了上述空氣排放裝置或其等同物在任何種類的所謂“離心”或“渦流”混合機或攪拌機中的應用，因此本發(fā)明可以應用到各種離心攪拌機中，在攪拌機中所夾帶的空氣允許經(jīng)過上述類型的一個空氣排放裝置逃逸。
下面將說明應用在Althouse離心攪拌機中的各種改進。
本發(fā)明只用來做為一個實例，并不具有任何限制性。
圖1為本發(fā)明攪拌機的一個實施例的正視圖，其中絕大部分予以剖開;
圖2為沿圖1的2～2線截取的該攪拌機拋擲件的一個平面圖;
圖3為本發(fā)明攪拌機的第二個實施例的部分正視圖，其中絕大部分予以剖開。
圖1中示出了本發(fā)明攪拌機的一個實施例。在圖1中一般該攪拌機由字母B指出。在該攪拌機的頂部是一個料斗10，該料斗為固體顆粒、比如砂子(沒有示出)提供了一個容器。在這個實施例中，該料斗10安裝在一個殼體11的頂部，并通過支撐10a保持在位。如圖所示，該料斗的底部為排料端12，該排料端恰恰位于殼體11的進料口13的上方。從該料斗漏出的砂子或其它固體顆粒經(jīng)過該進料口落入該殼體中。把排料端12恰恰安放在進料口13的上方，這樣就在該料斗的排料端和該殼體的進料口之間提供了一個外部空氣排放空間14。
一個驅動軸15位于料斗10的內部，這樣該驅動軸的底端就延伸穿過進料口13進入殼體11中。該驅動軸由一個位于其頂端的馬達16驅動，該馬達由支撐桿17支撐，該支撐桿則緊固在殼體11上。該攪拌機的攪拌件是由一個拋擲件18和一個推進件19組成，該拋擲件和推進件封閉在該殼體中，并在該殼體中旋轉。該拋擲件的表面比該推進件的表面要大，該推進件由一個螺桿緊固件20固定在驅動軸15的底端。該拋擲件的底面上有一個凹槽，這樣當把推進件19緊固到該拋擲件上時，就在該拋擲件的底面和該推進件的頂面之間限定了一個內部空氣排放空間21。
在拋擲件18上具有一個中心開口(沒有示出)，這個中心開口使該拋擲件裝配在驅動軸15的底端上，位于螺栓緊固件20之上。該拋擲件具有一個凹面形狀，其中包括一個凹面，該凹面面對殼體11的頂面。在該拋擲件上還包括有至少一個內部空氣排放通道22，該通道最好至少為四個，它們對頂著延伸穿過該拋擲件的本體。每一個通道的一端都與內部的空氣排放空間21連通，而其另一端則與該拋擲件的上面連通。該推進件具有一個渦流形狀，其下表面呈凹面，該凹面面對該殼體的底面。
在圖1所示實施例中，拋擲件18的上凹表面由幾個葉片元件18a阻斷。該葉片元件可以是直立的，每個葉片的高度就是每個葉片的上邊緣到最低點的線性距離。介于每個葉片元件的所述上邊緣和該殼體的平緩表面上最近的相對點之間的線性距離在該拋擲件和該殼體之間確定了一個適當?shù)目障?，并且所述適當空隙的線性距離是處在從大約每個葉片的一半的高度到大約兩倍于每個葉片高度的范圍。殼體11封閉著拋擲件18和推進件19，并且該殼體包括一個排料口23，用于從該殼體排放物料。一個進料管道24的一端與殼體11內部連通，而該管道的另一端則與一種流體混合物(比如一種凝膠體)的供給源連通。在混合過程中，該流體混合物經(jīng)過進料管道24和一個在殼體11底面上的吸入口25被吸入到殼體11中。
在本發(fā)明攪拌機的一個典型工作過程中，砂子與一種凝膠體混合物混合來獲得一種流體混合物，這種流體混合物用于注入地殼斷口中，以促進石油或天然氣的回收。在該混合過程開始時，電機16帶動驅動軸15、拋擲件18和推進件19轉動。隨著拋擲件和推進件的轉動，一定量的砂子注入到料斗10中，這樣砂子就會以一個連續(xù)粒流經(jīng)過進料口13落在轉動著的拋擲件19上。當砂子落在該拋擲件上時，砂子就被向外甩射到殼體11中。隨著該渦流推進件以與該拋擲件相同的速度旋轉時，該推進件的渦流作用在該殼體中產(chǎn)生了一個吸力，同時這個力就把該凝膠體混合物經(jīng)過吸入口25吸入該殼體。
當該凝膠體被吸入殼體11中時，該凝膠體就由該推進件予以加壓，并與從拋擲件18上向外甩出的砂子接觸，其結果就得到了該固體顆粒與凝膠體混合物的一個完全混合，所得到的這種混合物在壓力作用下經(jīng)過排料口23連續(xù)排出。從排料口23處，該砂子-凝膠體混合物就被導入一個泵裝置中，進而再注入到一個油井口中并灌入該井道中。該泵裝置，井口和井道沒有表明在附圖中。
如上所述，在該混合過程中，夾帶在該砂子顆粒中的空氣被帶入了該流體相中，但是，在本發(fā)明的實施例中，內部的空氣排放空間21及內部的空氣排放通道22與外部的空氣排放空間14一起允許了該空氣從該流體相中逃逸，而并沒有夾帶在該流體中。
現(xiàn)參照圖3，本實施例的攪拌機除了設置在該結構中的空氣排放裝置之外其余部分與圖1所示實施例相同。因此，在圖1和圖3所示的每個攪拌機結構中相同的零件由相同的參考數(shù)字表示。在示于圖3的結構中，一個內部的空氣排放裝置為所設置的一個或多個空氣排放通道26。每個通道26的底端都位于該拋擲件18的周邊上，并靠近該拋擲件和推進件19的交界處，每個通道26的另一端或上端都位于該拋擲件的上凹表面上并靠近該表面的中心部位。因此，在工作過程中，由該砂子帶入到該流體相中的空氣就會向上穿過通道26并通過進料口13和外部的空氣排放空間14“排出”。在本發(fā)明的這個實施例中，可以使用一個空氣排放通道26，但是最好是在該攪拌機結構中設置兩個或多個這種通道。
由于本發(fā)明之攪拌機是對美國專利4，453，829中所述的Althouse攪拌機的一種改進，因此這個專利中的一般知識均可參考在本說明書中。
權利要求
1.一種用于把固體顆粒與一種流體混合物混合的機器，其中包括用于排放夾帶在該固體顆粒和流體混合物中的空氣的裝置，該機器包括一個用于容納該固體顆粒的料斗，該料斗具有一個排料端，該排料端位于一個殼體的進料口的上方，這樣就在該料斗的排料端和該殼體的進料口之間提供了一個外部空氣排放空間；一個驅動軸，該驅動軸穿過該進料口延伸進入該殼體中。一個拋擲件，該拋擲件緊固在該驅動軸上，該拋擲件呈曲面形狀，具有一個上凹表面，該上凹表面面對著該殼體的頂面，該拋擲件的底面上具有一個位于其上的凹槽。該拋擲件的上表面由若干個葉片元件阻斷，每個葉片的高度就是從每個葉片的上邊緣到最低點的線性距離。介于每個葉片元件的所述上邊緣和該殼體的平緩表面上最近的相對點之間的線性距離在該拋擲件和該殼體之間確定了一個適當?shù)目障?，并且所述適當空隙的線性距離是處在大約每個葉片的一半的高度到大約兩倍于每個葉片高度的范圍；一個推進件，該推進件緊固在該拋擲件的底表面上，并緊固在該驅動軸上，這樣在該拋擲件上的凹槽就在該拋擲件的底面和該推進件的頂面之間限定了一個內部排放空間。該拋擲件還包括至少一個內部空氣排放通道，該空氣排放通道從該內部空氣排放空間延伸到該拋擲件的上表面；該推進件具有一個渦流形狀，其下表面呈凹面，該凹面面對該殼體的底面；該拋擲件的表面比該推進件的表面要大；該拋擲件和推進件封閉在該殼體中，并在該殼體中旋轉；一個驅動裝置，該驅動裝置用于驅動該轉軸，拋擲件和該推進件；一個進料管道24，該管道一端與該殼體內部連通，另一端則與一個流體混合物的供給源連通；一個排料口設置在該殼體中，它用來從該殼體排放該固體顆粒和流體的混合物。由此，在該流體混合物和固體顆粒在該殼體里的混合過程中，夾帶在該固體顆粒中的空氣就會經(jīng)過內部空氣排放空間、內部空氣排放通道以及外部空氣排放空間排出該混合物。
2.權利要求
1中的機器，其中該拋擲件包括至少四個空氣排放通道，并且每一個通道都從該內部空氣排放空間延伸到該拋擲件的上表面。
3.一種用于把固體顆粒與一種流體混合物混合的機器，其中包括用于排放夾帶在該固體顆粒和流體混合物中的空氣的裝置，該機器包括一個用于容納該固體顆粒的料斗，該料斗具有一個排料端，該排料端位于一個殼體的進料口的上方，這樣就在該料斗的排料端和該殼體的進料口之間提供了一個外部空氣排放空間;一個驅動軸，該驅動軸穿過該進料口延伸進入該殼體中。一個拋擲件，該拋擲件緊固在該驅動軸上，該拋擲件呈曲面形狀，具有一個上凹表面，該上凹表面面對著該殼體的頂面，該拋擲件的底面上具有一個位于其上的凹槽。該拋擲件的上表面由若干個葉片元件阻斷，每個葉片的高度就是從每個葉片的上邊緣到最低點的線性距離。介于每個葉片元件的所述上邊緣和該殼體的平緩表面上最近的相對點之間的線性距離在該拋擲件和該殼體之間確定了一個適當?shù)目障?，并且所述適當空隙的線性距離是處在大約每個葉片的一半的高度到大約兩倍于每個葉片高度的范圍;一個推進件，該推進件緊固在該拋擲件的底表面上，并緊固在該驅動軸上;該拋擲件還包括至少一個內部空氣排放通道，該通道有一個底端和一個上端，該底端位于該拋擲件的周邊上，并靠近該拋擲件和推進件的交界處，而其上端則位于該拋擲件的上凹表面上并靠近該表面的中心部位。該推進件具有一個渦流形狀，其下表面呈凹面，該凹面面對該殼體的底面;該拋擲件的表面比該推進件的表面要大;該拋擲件和推進件封閉在該殼體中，并在該殼體中旋轉;一個驅動裝置，該驅動裝置用于驅動該轉軸，拋擲件和該推進件;一個進料管道24，該管道一端與該殼體內部連通，另一端則與一個流體混合物的供給源連通;一個排料口設置在該殼體中，它用來從該殼體中排放該固體顆粒和流體的混合物。由此，在該流體混合物和固體顆粒在該殼體里的混合過程中，夾帶在該固體顆粒中的空氣就會經(jīng)過該內部空氣排放空間、內部空氣排放通道以及外部空氣排放空間排出該混合物。
4.權利要求
3中的機器，其中該拋擲件包括至少四個空氣排放通道，并且每一個空氣排放通道有一個底端和一個上端，該底端位于拋擲件的周邊上，并靠近該拋擲件和推進件的交界處，而其上端則位于該拋擲件的上凹表面上，并靠近該表面的中心部位。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種用于將固體與流體混合的機器，在一典型工作過程中，砂子與一種凝膠體混合物混合，得到一種流體混合物，這種混合物用于石油和天然氣井的增產(chǎn)處理。該機器包括一個曲面形狀的拋擲件和一個渦流形狀的推進件，該推進件緊固在該拋擲件的底部。在這個機器中所夾帶的空氣由砂子帶入該流體相，但是該空氣隨后就可以經(jīng)過設置在該機器中的內部和外部的空氣排放通道和空間從該砂子-凝膠體混合物中排出。
文檔編號B01F5/00GK86102661SQ86102661
公開日1986年12月24日 申請日期1986年3月20日
發(fā)明者威廉姆·R·姆辛蒂里, 羅思·舍伍德 申請人:多威爾·施魯姆伯格公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan