[实用新型]一种用于高密度窄级别的粒子分级装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种粒子分级设备，适用于高密度窄级别粒子分级。

背景技术：

在粒子冲击钻井技术中，将在0.5～3mm之间的钢球粒子中任意选择一种直径的粒子作为钻井时使用的粒子。从井底返回的钢球粒子会有一部分表面破损，因此需要把破损的粒子和完好的粒子分离，以便将破损粒子剔除，使完好粒子重新进入钻井循环系统。但是要将破损粒子中体积不足完好粒子体积1/2的破损粒子和完好粒子分离却是一个非常难的工作。目前，粒子分离通常有以下3种方法：

(1)振动筛分分离：振动筛是依靠颗粒直径大小来分离的，由于从井底返回的破损粒子中的表面破损体积不足完好粒子体积1/2的粒子的最大截面直径和完好粒子的截面直径是相同的，因此不适合振动筛分离。

(2)离心或重力分离：如旋流器、离心机等是依靠颗粒在流体中受到的离心力大小不同来进行分离的，而重力分离设备是依靠颗粒密度不同或大小不同在流体中的沉降速度不同来实现分级的。但是粒子冲击钻井用的粒子是钢质粒子，其密度是相同的，它们在离心或重力分级设备中不能被流体有效的拖动，因此分级就难以实现。

(3)惯性分级：一般的惯性分级装置是根据颗粒的质量不同，运动惯性不同，当受到外力作用运动轨迹不同来分级的，由于我们要分离的粒子之间差别微小，单纯使用此方法也难以有效的分级。

实用新型内容：

本实用新型的目的是要提供一种用于高密度窄级别的粒子分级装置，用于解决粒子冲击钻井过程中具有相同直径的完好钢粒子和表面破损体积不足完好钢粒子体积1/2的钢粒子的分级问题，并同样适用于其他高密度窄级别颗粒的分级。

本实用新型为达上述目的所采用的技术方案是：在由接料斗、流量调节板和进料筒构成的进料装置下方安装一个圆锥形分级锥面，在圆锥形分级锥面上用支撑架固定圆锥形的分料盘，圆锥形分级锥面的下方连接空心转轴，该转轴通过皮带与电动机连接。在空心转轴下端通过轴承再连接一个空心钢管。并在空心钢管的一侧连接引风机，空心钢管的下端插入集料水池中。所述圆锥形分级锥面与水平面的夹角为30°～60。圆锥形分级锥面和分料盘的垂直距离为A，分料盘与进料筒的距离为B，距离A和B保持相等，其大小是所分离的粒子直径的2～5倍。

本实用新型的有益效果是：待分离的好坏粒子混合物在分级锥面上主要受到离心力和由于引风机的作用沿斜面向下的气流的拖拽力的作用。大颗粒即完好颗粒将从斜面向上，而小颗粒也即破损颗粒将沿斜面向下，实现好坏颗粒的分离。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为粒子在分级锥面上的受力示意图。

图3为粗料集中装置的顶视图。

图4为粗料挡板的底视图。

图5为支撑座的顶视图。

图6为支架的底视图。

具体实施方式：

下面结合附图来详细说明本实用新型。

图1所示，由接料斗1、控制粒子流量的流量调节板2和进料筒3构成的进料装置的下方安装一个圆锥形分级锥面5，在圆锥形分级锥面上用支撑架20固定圆锥形分料盘4，圆锥形分级锥面5的下方连接空心转轴7，该空心转轴7通过皮带8与电动机10连接。法兰套筒16通过轴承9与空心转轴7连接，同时被紧固在支撑座12上面。在空心转轴7下端通过轴承9再连接一个空心钢管15，处在支撑座12下部空心钢管15的一侧连接引风机13，空心钢管15的下方插入破损粒子集料水池14中。圆环形完好粒子集中装置6通过支撑杆11焊接在支撑座12上，完好粒子集中装置6的下方设置完好粒子集料筒17，空心转轴7的内部为破损粒子出口18，支撑座12上焊接有用于固定进料装置的支架19，防止完好粒子飞出的完好粒子挡圈21通过支架19的凸起柱体22和支架19焊接在一起。工作时，完好钢粒子和表面破损体积小于1/2的钢粒子由分级机的接料斗1进入分级机，并落在分料盘4上，在分料盘4的旋转作用下，实现物料的分散和离心作用后冲到分级锥面5上，此时，在分级锥面5上将受到复杂的作用力。图2所示；主要包括重力G、锥面对钢粒子的支持力N、离心力f以及摩擦力。进行力的分解后，在平行锥面方向上，受到离心力分力fa，重力分力Gsina，引风机气流拖拽力f1，以及摩擦力(可忽略不计)。由于所要分级的粒子的最大直径是相同的，即它们的截面积可以认为是相同的，所以它们所受到的气流的拖拽力也是相同的。粒子的分级完全依靠沿斜面上下两个方向的力的大小来分级。

大于临界质量的钢粒子，如完好粒子由于沿斜面向上的离心力分力大于气流的拖拽力和重力的分力，因此将沿斜面向上移动被收集。