Гидроэжекторный смеситель



Гидроэжекторный смеситель
Гидроэжекторный смеситель
Гидроэжекторный смеситель

 


Владельцы патента RU 2442686:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU)

Изобретение относится к устройствам для смешивания порошкообразного материала и жидкости затворения растворов и может использоваться в нефтегазодобывающей промышленности при приготовлении буровых промывочных и тампонажных растворов, а также в других областях при смешивании разнофазных потоков. Гидроэжекторный смеситель состоит из приемной камеры (4), рабочей насадки (5), камеры смешения (1), всасывающего патрубка (3). Внутренний диаметр камеры смешения составляет 4-5 внутренних диаметров выходного сечения рабочей насадки, длина камеры смешения составляет 20-35 ее диаметров, а расстояние Z от выходного сечения рабочей насадки до входного сечения камеры смешения составляет 2-6 диаметров камеры смешения. Изобретение позволяет увеличить плотность аэрозольного потока на всасывающей линии смесителя, обеспечить достаточную степень диспергации приготавливаемого раствора, сократить время приготовления рабочей смеси. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для смешивания порошкообразного материала (бентонитовый глинопорошок, цемент, барит и др.) и жидкости затворения растворов. Изобретение может использоваться в нефтегазодобывающей промышленности при приготовлении буровых промывочных и тампонажных растворов, а также в других областях при смешивании разнофазных потоков.

Аналогом изобретения является смеситель СГМ-100, выпускаемый компанией «Техномехсервис» (материалы сайта www.tmc.su, найдено 21.04.2010 г.). Смеситель СГМ-100 предназначен для приготовления, обработки, утяжеления и предварительного диспергирования буровых растворов на водной основе и углеводородных эмульсий путем смешения порошкообразных материалов (барита, глинопорошка и химических реагентов) с жидкостью в высокотурбулентном потоке. Приготовление буровых растворов может производиться как от центробежного насоса типа 6Ш8-2, так и от цементировочного агрегата при условии смены сопла.

Относительные размеры проточной части смесителя: внутренний диаметр камеры смешения составляет от 1,6 до 2,7 внутренних диаметров выходного сечения рабочей насадки; длина камеры смешения составляет не менее 9,8 ее диаметров, а расстояния от выходного сечения рабочей насадки до входного сечения камеры смешения составляет 3 диаметра камеры смешения.

Недостатками аналога являются низкий коэффициент эжекции порошкообразного материала; неудовлетворительное смешение разнофазных потоков - порошок и вода лишь соединяются в камере смешения, а достаточная степень диспергации достигается уже с применением лопастных перемешивателей; невозможность эжекции влажных, слежавшихся порошкообразных материалов-утяжелителей.

Прототип изобретения выявлен в патенте RU 2206706 С1 (Заявка 2000123973/03, 18.09.2000, авторы Логвиненко С.В., Вяхирев В.И., Шаманов С.А., Рогов А.А.) в виде устройства, включающего гидросмеситель струйного типа, содержащий приемную и смесительную камеры. Сопло гидросмесителя установлено с возможностью регулирования зазора в проходном сечении эжектора. Для подачи жидкости через эжектор служит ниппель. Осреднительная емкость связана гидроэлеватором со смесительной камерой гидросмесителя. Рециркуляционная линия имеет кран и выполнена с возможностью соединения с агрегатом, обеспечивающим отбор из осреднительной емкости раствора с плотностью ниже расчетной. При перекрытом кране агрегат подает раствор пониженной плотности через рециркуляционную линию и сопло в гидросмеситель.

Недостатком представленного прототипа является то, что технический результат - повышение эффективности смешения жидкой и твердой фаз, возможность широкого варьирования величиной плотности в процессе приготовления раствора - достигается за счет дополнительно комплектуемого в обвязку оборудования: рециркуляционной линии, гидроэлеватора, осреднительных и промежуточных емкостей, запорно-регулирующей арматуры, насосов высокого давления, обеспечивающих давление нагнетания от 80×105 до 120×105 Па.

Задачей настоящего изобретения является повышение коэффициента эжекции по порошкообразному материалу до максимального значения при снижении гидравлической мощности центробежного насоса, а также интенсификация процесса смешения активной и эжектируемой сред.

Техническим результатом является увеличение плотности аэрозольного потока на всасывающей линии смесителя, обеспечение достаточной степени диспергации приготавливаемого раствора, сокращение времени приготовления рабочей смеси.

Технический результат достигается тем, что внутренний диаметр камеры смешения составляет 4-5 внутренних диаметров выходного сечения рабочей насадки, длина камеры смешения составляет 20-35 ее диаметров, а расстояние Z от выходного сечения рабочей насадки до входного сечения камеры смешения составляет 2-6 диаметров камеры смешения.

Выполненный таким образом гидроэжекторный смеситель позволяет при работе обеспечить в единицу времени максимальное количество порошкообразного материала при минимальном значении транспортирующего его воздуха, и соответственно чем будет выше коэффициент эжекции по порошкообразному материалу, тем выше плотность аэрозоля.

Сокращение времени приготовления раствора достигается за счет однократной циркуляции через смеситель приготавливаемого раствора и доведения его до необходимой степени диспергации в отличие от существующей технологии многократного циркулирования смеси.

Поставленный технический результат был получен в ходе проведения экспериментальных исследований на модели гидроэжекторного смесителя, полностью отвечающей условиям геометрического, гидродинамического и силового подобия натурному образцу.

Графически результаты экспериментов представлены на фиг.1, в виде зависимостей коэффициента эжекции uo от геометрического параметра (dкс/dн)2 при давлении рабочей жидкости на насадке рр. Подробный анализ кривых убеждает, что своего максимума функция uomax=f((dкс/dн)2) достигает при давлении на насадке, равном 3×105 Па. Коэффициент эжекции максимален при значении основного геометрического параметра (dкс/dн)2, равном 16÷25 или dкс/dн=4÷5. Абсолютные размеры насадки не оказывают влияния на uo при одинаковых давлениях на насадке и отношениях dкс/dн.

По выявленному экстремуму функции uomax=f((dкс/dн)2) для каждой кривой, рассчитывались скорости истечения жидкости из насадки.

На фиг.2 графически представлена функция uomax=f(v).

Анализируя полученную кривую, можно сделать вывод, что с увеличением скорости истечения из насадки коэффициент эжекции увеличивается по степенной зависимости. Очевидно, что в процессе работы смесителя целесообразно создание скоростей истечения из насадки более 20 м/с.

При расстоянии Z от выхода струи из рабочей насадки до входа в камеру смешения, в относительных величинах равном 6 dкс, был достигнут максимальный коэффициент эжекции.

Расстояние Z конструктивно следует выбирать не менее двух диаметров камеры смешения (2 dкс), но не более 6 dкс, так как только в этом случае удастся избежать обратных токов и разбрызгивания струи.

Для выявления наиболее эффективной длины камеры смешения был проведен следующий анализ. Увеличение длины камеры смешения до (14÷20) dкс приводит к увеличению uo примерно в два раза. Наибольшая прибавка uo происходит при увеличении длины камеры смешения в диапазоне от 14 dкс до 18 dкс. Максимального значения коэффициент подсоса uo достигает при lкc=(20-35)dкс. При увеличении lкс свыше (40÷48)dкс коэффициент подсоса снова уменьшается до значений, соответствующих lкс=14dкс.

На фиг.3 представлен общий вид гидроэжекторного смесителя.

Конструкция включает приемную камеру 4, выполненную в виде тонкостенного полого цилиндра, к которому приварен конфузор 2 для осуществления плавного перехода от приемной камеры 4 к камере смешения 1. В приемной камере 4 на резьбе закреплена рабочая насадка 5 диаметром dн. С конфузором стыкуется камера смешения 1 внутренним диаметром dкс и длиной lкс. Заканчивается камера смешения 1 сливным патрубком 6. Расстояние между выходным отверстием рабочей насадки 5 и входом в камеру смешения 1 составляет значение Z. Под углом 60° к приемной камере 4 приварен всасывающий патрубок 3 диаметром D для подвода порошкообразного материала.

Гидроэжекторный смеситель работает следующим образом: жидкость затворения подают на рабочую насадку 5 гидроэжекторного смесителя. Из рабочей насадки 5 вылетающая струя с большой скоростью и давлением более низким, чем в приемной камере 4, увлекает пассивный (эжектируемый) поток воздуха, который начинает поступать в результате действующего перепада давлений из всасывающего патрубка 3. Поток воздуха транспортирует порошкообразный материал через всасывающий патрубок 3. В камере смешения 1 происходит смешение разнофазных потоков, достигается достаточная степень диспергации порошкообразного материала (равномерное распределение дисперсной фазы в дисперсионной среде), приготовленная смесь сбрасывается через сливной патрубок 6.

Гидроэжекторный смеситель, состоящий из приемной камеры, рабочей насадки, камеры смешения, всасывающего патрубка, отличающийся тем, что внутренний диаметр камеры смешения составляет 4÷5 внутренних диаметров выходного сечения рабочей насадки, длина камеры смешения составляет 20÷35 ее диаметров, а расстояние Z от выходного сечения рабочей насадки до входного сечения камеры смешения составляет 2÷6 диаметров камеры смешения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам приготовления армированной ячеистобетонной смеси. .

Изобретение относится к устройствам для механоактивации строительной смеси и может быть использовано в энергетике, строительной, горнорудной, металлургической, химической промышленности, в медицине и других отраслях при производстве высококачественной продукции, а также для получения тонкодисперсных многокомпонентных смесей различных минералов, полимеров и порошков.

Изобретение относится к области строительной техники и может быть использовано, в частности, для улучшения ячеистых смесей и их транспортировки к месту укладки в теплоизоляционные конструкции зданий и сооружений, а также для производства стеновых блоков, перекрытий и монолитного строительства.

Изобретение относится к области строительной промышленности и может быть использовано, в частности, для улучшения ячеистых смесей и их транспортировки к месту укладки в теплоизоляционные конструкции здании и сооружений, а также для производства стеновых блоков, перекрытий и монолитного строительства.

Изобретение относится к области строительной техники и может быть использовано, в частности, для получения ячеистых смесей с целью изготовления теплоизоляционных конструкций зданий и сооружений, а также для производства стеновых блоков, плит перекрытий и монолитного строительства.

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для приготовления пенобетона. .

Изобретение относится к области изготовления строительных материалов. .

Изобретение относится к области строительной техники и может быть использовано, в частности, для получения ячеистых смесей и их транспортировки к месту укладки в теплоизоляционных конструкциях зданий и сооружений, а также для производства стеновых блоков, плит перекрытий и монолитного строительства.

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям пеногенераторов при производстве пенобетона. .

Изобретение относится к устройствам для очистки загрязненного газового потока с помощью форсунки, распыляющей пароводяную смесь, и может использоваться на предприятиях, работа которых связана с загрязнением атмосферного воздуха.

Изобретение относится к устройству для пропитки полимерного расплава текучей средой, которая предусмотрена в качестве вспенивающего агента или присадки, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к технике диспергирования газожидкостной смеси и может использоваться в различных областях техники. .

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии и устройствам для обработки спиртосодержащих жидкостей. .

Изобретение относится к способам и устройствам для перемешивания текучих жидких сред таких, например, как спиртосодержащие смеси, топливные или масляные смеси, краски, фруктовые напитки и т.д., и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к химической промышленности, а более конкретно к трубным узлам ввода циклогексаноноксима в перегруппированный продукт процесса получения капролактама.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания моторных топлив в резервуарах и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и на нефтебазах.

Изобретение относится к микробиологической и пищевой отраслям промышленности и, в частности, к аппаратам для проведения аэробного культивирования хлебопекарных дрожжей и иных одноклеточных микроорганизмов.

Изобретение относится к способу эффективного смешивания двух или более текучих средств, в частности, текучих сред в разных фазах. .

Изобретение относится к технологии смешивания газов и жидкостей, а более конкретно к устройствам для получения твердеющей пены из композиции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ.

Изобретение относится к системам газификации и может быть использовано в химических реакторах и системах трубопроводов для инжекции сырья. Инжекторная система подачи сырья содержит несколько кольцевых каналов 314, 316, 318, размещенных в концентрической конфигурации вокруг продольной оси, и несколько спиральных элементов 312, проходящих в тракт для прохода текучей среды. Спиральные элементы 312 выполняют с возможностью перемещения в осевом направлении в кольцевом канале. По меньшей мере один спиральный элемент 312 содержит несколько лопастей, установленных по винтовой траектории и отстоящих друг от друга. При этом один из спиральных элементов 312 выполняют с возможностью сообщения первого кругового вращения потоку текучей среды, а другой из спиральных элементов 312 выполняют с возможностью сообщения противоточного кругового вращения. Изобретение позволяет измельчить и перемешать сырье, увеличить время его пребывания в устройстве и повысить эффективность проведения процесса. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх