RU2228842C2

RU2228842C2 - Mixing device

Info

Publication number: RU2228842C2
Application number: RU2002120347/03A
Authority: RU
Inventors: В.М. Васин (RU); В.М. Васин; Р.Е. Газаров (RU); Р.Е. Газаров
Original assignee: Ооо "Нтф Унисон"
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-05-20
Also published as: RU2002120347A

Abstract

FIELD: solution preparation equipment, particularly used in oil and gas industry, namely in plants for hydraulic bed separation and for civil and industrial structures building. SUBSTANCE: mixing device has working vessel with loading windows for receiving liquid and solid substances to be mixed, unloading window communicating working vessel with receiving chamber, loading and unloading means. Executive unit for substances mixing and container with liquid volume meter are installed into working vessel. Executive unit has drive arranged from vessel outside. Container with liquid volume meter is connected to side surface of working vessel and communicates therewith by upper liquid overflow channel and by lower channel. Lower channel is formed as branch pipe having rotating shutter with drive. Branch pipe is connected with annular chamber located from working chamber outside and communicated by annular orifice with receiving chamber. EFFECT: increased reliability and productivity, reduced power consumption for mixing substances of different aggregate state. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для приготовления растворов и предназначено преимущественно для использования в нефтяной и газовой промышленности, в частности в установках для гидроразрыва пластов, а также при строительстве различного вида объектов гражданского и промышленного назначения.The invention relates to a device for the preparation of solutions and is intended primarily for use in the oil and gas industry, in particular in installations for hydraulic fracturing, as well as in the construction of various types of civil and industrial applications.

Известен реактор-смеситель, содержащий резервуар, внутри которого расположен рабочий орган для перемешивания веществ, с приводом его перемешивания, расположенным снаружи резервуара. Резервуар имеет загрузочные и разгрузочные окна, причем разгрузочное окно соединено с патрубком, в котором расположено шнековое устройство для дозированной подачи готовой смеси /1/.Known reactor-mixer, containing a reservoir, inside of which there is a working body for mixing substances, with the drive of its mixing, located outside the tank. The tank has loading and unloading windows, and the unloading window is connected to the pipe, in which there is a screw device for dosed supply of the finished mixture / 1 /.

Данное устройство предназначено для проведения реакций полимеризации и использование его в нефтяной и газовой промышленности без необходимых изменений для смешивания веществ с различным агрегатным состоянием (жидкость - сыпучий материал) является малоэффективным.This device is intended for polymerization reactions and its use in the oil and gas industry without the necessary changes for mixing substances with different state of aggregation (liquid - bulk material) is ineffective.

Известно техническое решение, согласно которому смесительная установка содержит резервуар с загрузочными окнами для приема жидкой и твердой фракции смешиваемых веществ и разгрузочное окно, внутри резервуара расположен рабочий орган для перемешивания смеси с приводом, расположенным снаружи резервуара, и резервуар с измерителем объема жидкости /2 - прототип/.A technical solution is known, according to which the mixing installation contains a tank with loading windows for receiving the liquid and solid fractions of the mixed substances and an unloading window, inside the tank there is a working body for mixing the mixture with a drive located outside the tank, and a tank with a liquid volume meter / 2 - prototype /.

Недостатком известного технического решения является сложность достижения необходимого соотношения компонентов в связи с тем, что используется эжекционный способ подачи твердой фракции, а также сложность обеспечения автоматического режима работы в процессе приготовления смеси. Причем использование вакуумного способа подачи сыпучих материалов повышает энергозатраты установки в целом.A disadvantage of the known technical solution is the difficulty in achieving the necessary ratio of components due to the fact that the ejection method of supplying the solid fraction is used, as well as the difficulty of ensuring automatic operation during the preparation of the mixture. Moreover, the use of a vacuum method for supplying bulk materials increases the energy consumption of the installation as a whole.

Предложенное техническое решение направлено на повышение надежности, производительности и уменьшение энергозатрат устройства для смешивания веществ с различным агрегатным состоянием путем оптимизации работы приводов подачи жидких и сыпучих веществ и повышения автоматизации работы устройства в целом.The proposed technical solution is aimed at improving the reliability, performance and reducing the energy consumption of the device for mixing substances with different state of aggregation by optimizing the operation of the drives for supplying liquid and granular substances and improving the automation of the device as a whole.

Указанный единый технический результат достигается тем, что смесительная установка содержит рабочую емкость с загрузочными окнами для приема жидкой твердой фракции смешиваемых веществ и разгрузочное окно, средства их подачи и выгрузки, внутри рабочей емкости расположен рабочий орган для перемешивания смеси с приводом, расположенным снаружи рабочей емкости, и резервуар с измерителем объема жидкости, причем резервуар с измерителем объема жидкости расположен на боковой поверхности рабочей емкости и связан с ним верхним и нижним каналами, при этом нижний канал выполнен в виде патрубка с расположенной в нем заслонкой, снабженной приводом ее поворота.The specified technical result is achieved by the fact that the mixing unit contains a working tank with loading windows for receiving a liquid solid fraction of the mixed substances and an unloading window, means for feeding and unloading them; a working body is located inside the working tank for mixing the mixture with a drive located outside the working tank, and a tank with a liquid volume meter, and the tank with a liquid volume meter is located on the side surface of the working tank and is connected with the upper and lower channels and, while the lower channel is made in the form of a pipe with a shutter located in it, equipped with a drive for its rotation.

Средство подачи твердой фракции выполнено в виде установленного в бункере шнека с приводом его вращения, шнек расположен в желобе, снабженным в нижней части заслонкой подачи сыпучего вещества с соответствующим приводом ее поворота, а верхняя часть желоба соединена с соответствующим загрузочным окном рабочей емкости.The means of supplying the solid fraction is made in the form of a screw installed in the hopper with a drive for its rotation, the screw is located in the trench, equipped with a bulk material shutter with a corresponding drive for its rotation in the lower part, and the upper part of the chute is connected to the corresponding loading window of the working tank.

При этом резервуар с измерителем объема жидкости снабжен электрическим индикатором уровня жидкости, выход которого связан с входом блока управления, а выходы блока управления связаны с входами исполнительных элементов клапана управления системы подачи воды и приводов поворота заслонки резервуара с измерителем объема жидкости и заслонки подачи сыпучего вещества.In this case, the tank with the liquid volume meter is equipped with an electric liquid level indicator, the output of which is connected to the control unit input, and the control unit outputs are connected to the inputs of the actuating elements of the control valve of the water supply system and rotary actuators of the tank flap with the liquid volume meter and the bulk material shutter.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах для объекта-устройства, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующими признаками идентичными всем существенным признакам заявленного объекта-устройства.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues for the device object, made it possible to establish that the applicant did not find any analogues characterizing the features identical to all the essential features of the claimed device object.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволяет выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем единому техническому результату, отличительных признаков для заявленного объекта, изложенных в независимом пункте формулы изобретения.The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features, allows you to identify the set of essential, in relation to the perceived by the applicant a single technical result, distinctive features for the claimed object set forth in the independent claim.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованию “новизна” по действующему законодательству.Therefore, the claimed object meets the requirement of "novelty" under the current law.

Для проверки соответствия заявленного объекта требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от выбранного прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.To verify the conformity of the claimed object with the requirement of an inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the selected prototype, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “изобретательский уровень” по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

Изобретение поясняется схемой, представленной на фиг.1; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.The invention is illustrated by the scheme shown in figure 1; figure 2 is a section aa in figure 1.

Смесительная установка (фиг.1) содержит рабочий резервуар 1 с загрузочными окнами для приема жидкой 2 и твердой 3 фракции смешиваемых веществ соответственно и разгрузочное окно 4, соединяющее рабочую емкость 1 с емкостью 5 сбора готовой смеси.The mixing unit (Fig. 1) contains a working tank 1 with loading windows for receiving liquid 2 and solid 3 fractions of the mixed substances, respectively, and an unloading window 4 connecting the working tank 1 with the capacity 5 for collecting the finished mixture.

Внутри рабочего резервуара 1 расположен рабочий орган 6 для перемешивания смеси с приводом, расположенным снаружи рабочей емкости 1. Измерительный резервуар 7 с измерителем объема жидкости расположен на боковой поверхности рабочего резервуара 1 и связан с ним верхним и нижним каналами, при этом нижний канал выполнен в виде патрубка 8 с расположенным в нем заслонкой 9, снабженной приводом ее поворота 10. Патрубок 8 соединяет резервуар 7 с измерителем объема жидкости с кольцевой полостью 11, охватывающей нижнюю часть рабочего резервуара 1 и соединенной кольцевым отверстием, охватывающим разгрузочное окно 4, с приемной камерой 5 (фиг.2).A working body 6 is located inside the working tank 1 for mixing the mixture with a drive located outside the working tank 1. A measuring tank 7 with a liquid volume meter is located on the side surface of the working tank 1 and is connected with the upper and lower channels, while the lower channel is made in the form a pipe 8 with a shutter 9 located therein, provided with a drive for its rotation 10. A pipe 8 connects the tank 7 to the liquid volume meter with an annular cavity 11, covering the lower part of the working tank 1 and an annular hole covering the discharge window 4, with the receiving chamber 5 (figure 2).

Средство подачи жидкой фракции выполнено в виде гидронасоса 12, гидравлически связанного через двухпозиционный золотник 13 с соответствующим загрузочным окном 2 рабочей емкости 1.The means for supplying the liquid fraction is made in the form of a hydraulic pump 12, hydraulically connected through a two-position spool 13 with the corresponding loading window 2 of the working tank 1.

Средство подачи твердой фракции выполнено в виде установленного в бункере 14 шнека 15 с приводом его вращения. Шнек 15 расположен в желобе 16, снабженным в нижней части заслонкой 17 подачи сыпучего вещества с соответствующим приводом 18 ее поворота, а верхняя часть желоба 14 соединена с соответствующим загрузочным окном 3 рабочего резервуара 1.The means of supplying the solid fraction is made in the form of a screw 15 installed in the hopper 14 with its rotation drive. The screw 15 is located in the chute 16, equipped in the lower part with a valve 17 for supplying granular material with a corresponding drive 18 for its rotation, and the upper part of the chute 14 is connected to the corresponding loading window 3 of the working tank 1.

Средство разгрузки готовой смеси включает в себя гидронасос высокого давления 19, связанный с помощью соответствующего трубопровода с приемной камерой 5 для сбора готовой смеси, обеспечивающей подачу смеси в скважину.Means for unloading the finished mixture includes a high pressure hydraulic pump 19, connected through a suitable pipe to a receiving chamber 5 for collecting the finished mixture, which provides the mixture in the well.

Резервуар 7 снабжен электрическим индикатором уровня жидкости 20, выход которого связан с входом блока управления 21, а выходы блока управления 21 связаны с входами исполнительных элементов двухпозиционных клапанов 13 подачи жидкой фракции (системы подачи воды) и двухпозиционных клапанов 22 и 23 приводов 10 и 18 поворота заслонки 9 измерительного резервуара 7 с измерителем объема жидкости и заслонки 17 подачи сыпучего вещества соответственно.The tank 7 is equipped with an electric liquid level indicator 20, the output of which is connected to the input of the control unit 21, and the outputs of the control unit 21 are connected to the inputs of the actuating elements of the on-off valves 13 for supplying a liquid fraction (water supply system) and on-off valves 22 and 23 of the rotation drives 10 and 18 flaps 9 of the measuring tank 7 with a liquid volume meter and flaps 17 for supplying granular matter, respectively.

Смесительная установка работает следующим образом.The mixing plant operates as follows.

По сигналу с блока управления 21 осуществляется включение в работу средств подачи жидкой фракции в рабочий резервуар 1. Одновременно включается в работу привод вращения шнека 15 - происходит подача твердой фракции - сыпучего материала и включается привод рабочего органа 6 - происходит перемешивание смеси, которая поступает в приемную камеру 5 и с помощью насоса высокого давления 19 далее в скважины.According to the signal from the control unit 21, the means for supplying the liquid fraction to the working tank 1 are turned on. At the same time, the screw rotation drive 15 is turned on; the solid fraction is fed in bulk material and the working body 6 is turned on; the mixture is mixed into the receiving chamber 5 and using a high pressure pump 19 further into the well.

При повышении уровня в рабочей емкости выше номинальной жидкость переливается в резервуар 7. При достижении уровня жидкости в резервуаре 7, достаточного для замыкания контактов электрического индикатора уровня жидкости 20, блок управления 21 подает сигнал на управляющие элементы двухпозиционных золотников 13 и 23. Прекращается подача воды и сыпучего материала в рабочую емкость 1. Одновременно подается сигнал на исполнительное устройство двухпозиционного золотника 22, который включает привод 10 поворота заслонки 9. Открывается патрубок 8. За счет ижекционного эффекта, а именно разряжения, создаваемого работой насоса 19 в приемной камере 5, жидкость из резервуара 7 поступает в кольцевую полость 11, далее в приемную камеру 5 и, перемешиваясь с основным потоком смеси, к насосу высокого давления 19. Камера 7 освобождается от находившейся в ней жидкости, контакты электрического индикатора жидкости размыкаются и система приходит в исходное рабочее положение.When the level in the working tank rises above the nominal level, the liquid is poured into the tank 7. When the liquid level in the tank 7 is sufficient to close the contacts of the electric liquid level indicator 20, the control unit 21 sends a signal to the control elements of the on-off spools 13 and 23. The water supply stops and bulk material in the working tank 1. At the same time, a signal is sent to the actuator of the on-off slide valve 22, which includes the actuator 10 of the rotation of the valve 9. The pipe 8 opens. There is an injection effect, namely the vacuum created by the operation of the pump 19 in the receiving chamber 5, the liquid from the reservoir 7 enters the annular cavity 11, then into the receiving chamber 5 and, mixing with the main flow of the mixture, to the high pressure pump 19. The chamber 7 is freed from the fluid contained in it, the contacts of the electrical fluid indicator open and the system returns to its original operating position.

Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность работы устройства с одновременным повышением его производительности.The proposed technical solution allows to increase the reliability of the device while increasing its performance.

Таким образом, для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждается возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов с получением ожидаемого технического результата.Thus, for the claimed invention in the form described in the independent clause of the claims below, the possibility of its implementation using the means and methods described above and known prior to the priority date with the expected technical result is confirmed.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованию “промышленная применимость” по действующему законодательству.Therefore, the claimed facility meets the requirement of “industrial applicability” under applicable law.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ № 2011409, кл. В 01 F, опубл. 30.04.94.1. RF patent No. 2011409, cl. B 01 F, publ. 04/30/94.

2. Патент РФ № 2150381, кл. В 28 С, опубл. 10.06.2000.2. RF patent No. 2150381, cl. At 28 C, publ. 06/10/2000.

Claims

1. A mixing unit containing a working tank with loading windows for receiving liquid and solid fraction of the mixed substances and an unloading window connecting the working tank with a receiving chamber, means for feeding and discharging them, having a drive outside the working tank, a working body for mixing the mixture, located inside working tank, and a tank with a liquid volume meter, characterized in that the tank with a liquid volume meter is located on the side surface of the working tank and is connected with it by an overflow a fluid channel and a lower channel, made in the form of a pipe with a shutter located therein, having a drive for its rotation, and the pipe is connected to an annular chamber located outside the working vessel and communicated with an annular hole with a receiving chamber.

2. The mixing plant according to claim 1, characterized in that the means for supplying the solid fraction is made in the form of a screw installed in the hopper with a drive for its rotation, the screw is located in a groove having a flap for feeding granular material with a drive for turning in the lower part, the upper part the gutters are connected to the corresponding loading window of the working tank.

3. The mixing plant according to claim 1 or 2, characterized in that the tank with a liquid volume meter is equipped with an electric liquid level indicator, the output of which is connected to the input of the control unit, and the outputs of the control unit are connected to the inputs of the actuating elements of the water supply system valves and rotation drives tank shutters with a liquid volume meter; and bulk material shutters.