[发明专利]一种使粉末物料与液体(基本上是水泥和水)或两相液体相混合的混合器

说明书

本发明涉及一种使粉末状物料与液体相混合的混合器，它基本上是用于粉末状的水泥与水的混合。本申请特别适用于油井、气井、地热井或其他井的水泥灌浆。

很久以来一直具有这样的混合器，例如，1922年的美国专利US-A-1486883。为提高混合质量和改进生产工艺，这期间具有大量的申请，其中最为显著的是美国专利US-A-4453829。

上述发明公开了一种混合器，该混合器的壳体内具有两个相联的转子，一个上转子在其中心部位接受由简单的重力供料提供的粒状物料，这些物料是通过壳体上部的中心孔供入的。该转子将物料甩向四周。液体从下转子下部的中心孔流入，流过该转子的中心孔，在离心力作用下被输送至转子四周。颗粒物料和液体在两转子之间的周围区域进行混合，由一套合适的出料系统将混合物从壳体内抽出。当颗状物料是沙子，液体是一种凝胶时，上述混合器的运转是十分令人满意的。

但是，当非常细的粉末，例如水泥，与水混合时，上述混合器的效果就不理想了。

首先，细粉末夹带了大量的空气，这些空气在设备四周的区域中被放出。空气不能由上转子使之产生离心作用，所以也就不能从壳体中将它们与混合后的混合物一起排出，它们在上述区域进行聚集，逐渐使混合器不能进行正确的操作。

其次，沙子那样的物料非常适合于使用重力供料使之进入上转子，但是，由于细粉末的密度低，所以容易在上述区域形成压力不平衡，这样也就不适于进行重力供料了。

此外，上述设备不能容易地调节所获得混合物的密度，而实际上，精确、容易地控制所使用水泥的密度，是油井水泥灌浆成功的保证。

本发明目的在于提供一种混合器，该混合器甚至在进行细粉末的混合时，也能以十分令人满意的方式进行运转。

本发明在此尤其想要提供一种特别适用于水泥粉末的混合器，使用它可以方便地进行精确的密度控制。

本发明混合器是“旋转”或“离心”型的，其壳体内包括有下列组件：一个用于甩出粉末物料（或第二种液体）的离心转子，相对于壳体的一个壁，所述转子的离心表面是位于径向的（优先选用的生产方法是，使转子朝向上壁弯曲）;转子的表面和壳体的壁，加上壳体的侧壁确定了一个“混合区”，在压力条件下，液流（混合过的或未混合过的）在该区内做自由循环;一套加压液体进料系统，它将液体输送至转子四周的一个环形区域中;和一套粉末进料系统，它包括有一个直接与所述混合区相联的贮料器。

本发明允许对粉末物料进行压力进料，它是通过在混合区的高压环形区内形成一定的负压（相当高）的形式实现的。

上述目的是借助于一个部分地位于高压环形区中的粉末进料装置来实现的。该进料装置包括有一个从壳体壁伸出一段距离的边缘，用于在液流中形成局部扰动，以便在边缘下游处获得一个负压区，该负压区与粉末物料的贮料器相联。

下游的负压区通过一个可调的阀直接与所述贮料器相联将是十分有益的。

“扰动器”其一种设计是，它由一个基本上为圆柱形且偏心于转子转轴而设置的管组成。

“扰动器”另一种设计是，它由一个同轴于转子的环形管（管套）组成，该管其端部最好向下逐渐变大。

混合器中具有从壳体中排出空气的装置，在优先选用的形式中，本发明所详述的混合器是一种美国专利US-A-4453829所描述的普通型混合器，该混合器也装有一个与粉末物料甩出转子相联的液体离心转子。

但是，本发明适合于所有的液体与固体颗粒相混合的混合器，这些混合器包括：一个壳体，壳体内装有一个高速转子，转子具有一个用于输送液体的开孔;一套固体颗粒进料系统和一个出料导管，在大于常压条件下，液体-固体颗粒的混合物被由该管抽出。按照本发明，固体颗粒进料系统从壳体壁伸入到混合器中，并且进料系统伸入的区域，由于转子的作用，其液体是以高速转动的。本发明也包括两相液体的混合和固体颗粒与饱和液体的混合。

由于本发明包括了粉末物料的进料系统，它可以仅通过调节一个参数来调节混合过程，例如，粉末物料进料速度。因此，首先水泥混合就有可能使用全自动技术。

与已有混合器相比，本发明的进料系统得到了高质量的混合，并且由于下述原因它提高了效率。

首先，上述系统直接应用了混合器中液流的力量和速度，来吸入粉末物料。

此外，粉末物料被直接加入到一个具有高混合效率的强湍流区。这样，物料能够脱去大部分所夹带的空气。

例如，在一个2.5巴压力的区域中能够具有-0.6巴的负压区，该负压区使得能够使用各种粉末进料系统，包括气动的或重力的进料。

从下面参照附图所进行的描述中将可看到本发明的其他优点和特征。