Установка для приготовления бурового раствора

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„М162З (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 26.03 ° 79 (2l) 2737002/29-33 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23 ° 04 ° 82 ° Бюллетень М 15 (5 l ) M. Кл.

Ркуаарставиный кемнтет

СССР ао делам взебретений н открытий

В 02 С 17/16

В 02 С 23/06 (53) УДК 621.926. .5 (088.8) Дата опубликования описания 25.04.82 (72) Авторы изобретения

С.А. Алехин, A.8. Марков, P.È. Борн, В.М

-ВАЗааадцн

1 (71) Заявитель

Среднеазиатский научно-исследовательский природного газа (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ бУРОВОГО РАСТВОРА

Изобретение относится к устройствам для получения тонкодиспергированных растворов и предназначено для использования в различных отраслях промышленности, включая производство буровых работ.

Известна установка аналогичного назначения, выполненная по схеме двухступенчатого измельчения, содержащая дисковую и бисерную мельницы П1 .

Недостатком известной установки является ограниченная производительность и возможность использования в основном для мокрого измельчения только органических материалов.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является установка для приготовления бурового раствора, содержащая устройство предварительного измельчения минеральных компонентов в жидкости, выводной патрубок которого соединен с входным па труб ком бисерной мельницы.

В указанной установке в качестве аппарата предварительного измельчения применена шаровая мельница с промежуточной сборной емкостью, снаб. женной мешалкой (2) .

Эта установка хотя и обеспечивает получение конечного продукта с

10 заданной степенью измельчения одю нако ее аппаратурное оформление требует дополнительной рециркуляции суспенэии по контуру шаровая мельница - сборная емкость, что повыша-ет энергетические затраты.

Цель изобретения " повышение качества диспергирования и снижение энергетических затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для приготовления бурового раствора, содержащей устройство предварительного измельчения минеральных компонентов в жидкости, 3 9216 2 выводной патрубок которого соединен с входным патрубком бисерной мельницы, устройство для предварительного измельчения выполнено в виде роторнопульсационного аппарата с последовательно расположенными ступенями грубого, среднего и тонкого измельчения, а бисерная мельница выполнена с последовательно расположенными ступенями среднего, тонкого и сверх- 10 тонкого измельчения и посредством трубопроводов соединенными со ступенями роторно-пульсационного аппарата в следующем порядке: ступень среднего измельчения соединена со ступенью 1З грубого измельчения, ступень тонкого измельчения - со ступенью среднего измельчения и ступень сверхтонкого измельчения — со ступенью тонкого измельчения, при этом размольная камера бисерной мельницы может быть выполнена в виде сопряженных основаниями двух конусов, в которых смонтирована мешалка с перфорированными дисками, а привод последней выполнен в виде закрепленного на валу в месте сопряжения конусов турбинного колеса, при этом окно для входного патрубка расположено на уровне турбинного колеса.

На чертеже схематически показана установка для приготовления бурового раствора, общий вид, Установка состоит из роторнопульсационного аппарата 1 и бисерной мельницы 2. Роторно-пульсационный аппарат (РПА) 1 содержит входной патрубок 3, входную камеру 4 и ступени 5-7 соответственно грубого, среднего и тонкого измельчения. Каждая из ступеней содержит статоры

8-10 и коаксиально расположенные им роторы 11-13. Статоры и роторы имеют выступы 14 и щели (не показаны).

Внешние стороны каждого ротора

11-13 снабжены лопатками 15-17,. разворачивающимися от центра к периферии по спирали Архимеда в сторону вращения. о

Статоры 8-10 смещены относительно друг друга так, что в момент полного перекрытия щелей статоров выступами

14 ротора одной секции щели статора другой секции полностью открыты.

Для создания разрежения во входной 5 камере 4 служит лопатка 18. Для создания разрежения ступени 5 служит лопатка 19, ступени б - лопатка 20, а ступени 7 — лопатка 21, которая одновременно создает напор раствора

l на выходе из РПА. Лопатка 21 смонтирована на одном валу с роторами. Лопатки 18-20 установлены на внутренней стороне роторов 11-13. Отработанный раствор выходит через патрубок 22, соединенный с бисерной мельницей 2 трубопроводом 23.

Корпус раэмольной камеры бисерной мельницы 2 выполнен из двух конусов

24 и 25, соединенных большими основаниями. В центре конуса размещено турбинное колесо 26 с смонтированным на нем по обе стороны валом 27»

На валу 27 укреплены диски (в обоих конусах 24 и 25) 28-31, разделяющие размольную камеру на .секции

32-34. В дисках выполнены отверстия

35, причем диаметр отверстий в дисках 28 больше диаметров отверстий в дисках 29, которые меньше диаметров отверстий дисков 30 и 31, т.е. уменьшаются по мере уменьшения конусности.

Такое выполнение позволяет увеличить время контакта твердых частиц с мелющими телами 36. Размеры мелющих тел 36 также уменьшаются от секции к секции по мере уменьшения конусности.

Секция 34 бисерной мельницы соединена трубопроводом 37 со ступенью

РПА 1.

Секция 33 соединена трубопроводом

38 со ступенью 6 РПА, а секция 32 трубопроводом 39 соединена со ступенью 7 PllA. В местах соединения трубопроводов 37-39 с секциями 34, 33 и 32 установлены сетки 40.

Обработанный в бисерной мельнице раствор по трубопроводу 41 поступает в приемную емкость 42.

Устройство работает следующим образом.

Водосмесевая пульпа, содержащая твердую фазу различного фракционного состава и различной прочности, поступает через входной патрубок 3 во входную камеру 4. За счет разрежения, создаваемого лопаткой 18, .пульпа засасывается в ступень 5, где происходит измельчение твердой фазы благодаря возникающей в РПА при перемещении ротора относительно статора пульсации потока пульпы, которая возбуждает акустические коЛЬбания, приводящие к кавитацион-, ным эффектам, турбулизации, гидравли"

5 9216 ческому перетиру и другим явлениям, способствующим активному диспергирующему воздействию на твердую фазу.

Порция водоглинистой суспензии, Формула изобретения поступив в ступень 5, равномерно 5 перемешивается лопаткой 15 ротора 11, разворачивающейся от центра к периферии по спирали Архимеда в сторону вращения. Лопатка 15 создает направленное от оси движение суспенэии для 1р поступления на всасывание лопаткой

19, а благодаря изменению радиуса лопатки 15 и трению суспензии движе:ние это будет турбулентным. Слои жид1 ! кости по сечению потока будут двигаться с различной скоростью и с постоянным изменением направления- движения. При этом одни слои будут проникать в другие, смешиваясь друг с другом. Обработанный таким образом раст- р вор поступает затем в ступень 6 и т.д.

Прошедшая все ступени 5-7 РПА 1 суспензия при помощи лопатки 21 подается на выход в выпускной патрубок 22.

Однако даже при многократной циркуляции суспензии через РПА невозможно добиться ультратонкого измельчения всей твердой фазы до коллоидной величины, т.е. до размера частиц твердой фазы менее 5 мкм.

Кроме того, лопатка 21, предназначенная для создания разрежения е в корпусе РПА, одновременно создает

35 напор на выходе из аппарата достаточно большой величины, в котором нет практической необходимости, в результате чего энергия напора в известных РПА расходуется напрасно 4р

Для осуществления ультратонкого диспергирования твердой фазы, а также для утилизации. напора выходящей из РПА суспензии последняя на" правляется по трубопроводу 23 в би45 серную мельницу 2 на турбинное коле " со 26, заставляя его вращаться и приводить во вращение вал 27 с диэками

28-31.

Поток суспензии распределяется на обе половины бисернои мельницы 2.

so

Суспензия поступает в секцию 32 размольной камеры через отверстия 35 в диске 28, где частицы твердой фазы подвергаются ударному и перетирающему воздействию со стороны мелющих тел 36 °

Частицы твердой фазы, измельченные до размеров, позволяющих проходить

23 6 им вместе с суспензией через отверс1 тия 35 в диске 29, поступают в секцию 33, где подвергаются диспергирующему воздействию со стороны мелющих тел 36, пока большая часть их не достигнет размера, меньшего диаметра отверстий следующего диска 30, Недоизмельченные частицы твердой фазы, отброшенные к стенкам раэмольной камеры секции 32, под действием напора потока суспензии, а также под воздействием мелющих тел 36 выводят" ся через сетку 40 с небольшой частью суспензии в перепускной трубопровод

39 и поступают в ступень 7 РПА для . повторного диспергирования.

Аналогично непродиспергированные частицы из секции 33 поступают по трубопроводу 38 в ступень 6 РПА, а частицы из секции 34 по трубопроводу

37 — в ступень 5 РПА для повторного

11змельчения.

Поступлению непродиспергированных бисерной мельнице частиц в соответ:твующие ступени аппарата 1 способ:твует наличие на роторах ll-13 ,оответственно спиралеобразных лопаток 15-17, которые в момент прохождения зоны сообщения указанных перепускных трубопроводов с соответствующими ступенями РПА создают в перепускных трубопроводах разрежение, приводящее к подсасыванию суспензии с непродиспергированными частицами твердой фазы. Чем меньше величина частицы, тем больше энергии диспергирующего воздействия-требуется для ее дальнейшего измельчения.

Поэтому наиболее мелкие частицы, не измельченные до заданного размера в бисерной мельнице 2, при возврате в аппарат 1 проходят все его ступени диспергирования. Чем крупнее частицы, тем меньше количество ступеней аппарата 1 они проходят.

Продиспергированные до заданных размеров частицы твердой фазы в потоке суспензии в виде бурового раство.ра через трубопровод 41 поступают в приемную емкость 42.

Установка позволяет существенно улучшить качество готового оуроаого раствора.

1. Установка для приготовления бурового раствора, содержащая устройство предварительного измельчения ми921623 неральных компонентов в жидкости, выводной патрубок которого соединен с входным патрубком бисерной мельницы, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества диспергирования и снижения энергетических затрат, устройство для предварительного измельчения выполнено в виде роторно-пульсационного аппарата с последовательно расположенными ступенями грубого, среднего и тонкого измельчения, а бисерная мельница выполнена с последовательно расположенными ступенями среднего, тонкого и сверхтонкого измельчения и посредством трубопроводов соединенными со сту енями роторно-пульсационного аппарата в следующем порядке: сту" пень среднего измельчения соединена со ступенью грубого измельчения, ступень тонкого измельчения - Go ступенью среднего измельчения и сту пень сверхтонкого измельчения - со ступенью тонкого измельчения.

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что размольная камера бисерной мельницы выполнена в виде сопряженных основаниями двух конусов, в которых смонтирована мешалка с перфорированными дисками, а привод последней выполнен в виде закрепленного на валу в месте сопряжения конусов турбинного колеса, при этом окно для входного патрубка расположено на уровне турбинного колеса.

1S

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1. Giersiepen G . .Schwedes J. Le

broyage amide. "Infomations chi1в mie", 1976, tP 154, 189-193.

2 Патент США Ф 3731882 кл.241-46.15, 1973.