УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ УРОВНЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО МАТЕРИАЛА В ЗАГРУЗОЧНОЙ ВОРОНКЕ

Полезная модель относится к устройствам для обеспечения регулируемой подачи порошкообразных материалов, в том числе в загрузочную воронку, для последующего использования в процессах приготовления буровых и тампонажных растворов при строительстве и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин. Стабилизация является частным случаем регулирования.
Известны устройства, позволяющие равномерно осуществлять подачу сыпучих грузов из емкости, с возможностью обеспечения равномерности подачи груза и регулирования производительности устройства, например шнековый питатель (Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах /И.В.Горюшинский, И.И.Кононов, В.В.Денисов, Е.В.Горюшинская, Н.В.Петрушкин/ Учебное пособие. - Самара: СамГАПС, 2003. - с.120-121), который состоит из бункера, кожуха с винтовым шнеком. Производительность шнековых питателей регулируют, изменяя частоту вращения шнека. По конструктивному исполнению и материалоемкости он близок к разрабатываемому устройству, но отличается принципом действия.
Имеются конструкторские разработки, направленные на решения данной задачи (Мамврийский А.С., Лапченко A.M., Храпоненко А.Н., Самойлов В.И. Исследование работы гидровакуумсмесительных устройств для тампонажных растворов // «Нефтяное хозяйство», 1971, №9, с.36-40.). В работе предлагается оборудовать загрузочную воронку смотровым стеклом, а частоту вращения загрузочных винтовых шнеков регулировать вручную управляющим акселератором двигателя. Недостатком данного устройства является необходимость постоянного пребывания наблюдающего за процессом подачи порошка в загрузочную воронку, а сама подача порошка должна осуществляется с применением цементосмесительных машин типа 2СМН-20.
Задачей полезной модели является повышение производительности автономных блоков приготовления растворов за счет получения раствора заданной плотности за один цикл смешения. На фиг.1 представлен автономный блок приготовления растворов, комплектуемый предлагаемым устройством. Над загрузочной воронкой 9 устанавливается устройство для стабилизации уровня порошкообразного материала 7, оборудованное поворотной стенкой 12. Питательный насос 8 подает жидкость затворения на рабочую насадку гидроэжекторного смесителя 3. Порошкообразный материал поступает из загрузочной воронки 9 через сифонный патрубок 10 по всасывающей линии 4 в зону смешения гидроэжекторного смесителя 3. Компоненты перемешиваются и через дегазатор-диспергатор циклонного типа 2 поступают в осреднительную емкость 1, в которой доводятся до кондиции перемешивателями 11. Нагнетательная линия оборудована регулирующей задвижкой 6 и манометром 5.
Автономный блок без предлагаемого устройства защищен патентом РФ №98221, бюл. №28 от 10.10.10.
Техническим результатом является стабилизация уровня порошка в загрузочной воронке гидроэжекторного смесителя, работающего от питательного насоса низкого давления (до 0,35 МПа) для получения раствора заданной плотности.
Технический результат достигается тем, что устройство для стабилизации уровня порошкообразного материала представляет собой бункер трапецевидной формы с расположенным в верхней части загрузочным люком. Задняя и боковые стенки бункера неподвижные, а передняя наклонная стенка бункера выполнена поворотной с жесткой фиксацией в пазах боковых стенок угла наклона, соответствующего углу естественного откоса используемого порошкообразного материала. Основание бункера снабжено со стороны наклонной стенки отверстием в виде выходного окна с питательной поворотной заслонкой, а на остальной части основания бункера установлен ворошитель, приводимый в действие для полной очистки бункера путем вращения ручки.
Подача порошкообразного материала предлагаемым устройством в загрузочную воронку гидроэжекторного смесителя обеспечивает равномерный пневмотранспорт порошкообразного материала в зону смешивания и, следовательно, постоянную заданную плотность приготавливаемого раствора на протяжении всего цикла затворения. Схема использования предлагаемого устройства представлена на фиг.2.
Сущность полезной модели состоит в том, что при подаче материала в загрузочную воронку угол конуса перемещения материала поддерживается постоянным поворотной стенкой предлагаемого устройства равным углу естественного откоса, не зависимо от высоты заполнения бункера устройства. Именно поэтому прекращается поступление материала в загрузочную воронку, когда уровень материала в ней достигает основания конуса естественного откоса.
Устройство для стабилизации уровня порошкообразного материала в загрузочной воронке включает: выходное подающее окно 1; поворотную стенку 2, фиксируемую под необходимым углом к горизонту в пазах боковых стенок бункера 10; загрузочный люк 3; бункер 4; ворошитель 5; ручку ворошителя 6; основание бункера 7 с питательной поворотной заслонкой 9, поджатой к основанию бункера 7 калиброванной подпорной пружиной 8.
Устройство работает следующим образом. Устанавливают поворотную стенку 2 под углом к горизонту, равным углу естественного откоса (3 конкретного порошкообразного материала, и фиксируют ее в пазах боковых стенок бункера 10 гайками-барашками (на фиг.2 не показаны). Загружают бункер 4 через загрузочный люк 3 порошкообразным материалом, под действием силы тяжести которого открывается питательная поворотная заслонка 9, в результате чего из бункера 4 в загрузочную воронку гидроэжекторного смесителя через выходное подающее окно 1 ссыпается порошкообразный материал. Как только уровень порошка в воронке достигнет выходного подающего окна 1, питательная поворотная заслонка 9 перекроет его и поступление порошка в воронку прекратится, так как результирующее давление на заслонку со стороны порошка окажется равным нулю и на нее будет действовать только сила калиброванной подпорной пружины 8. Включением рабочего насоса запускают в работу гидроэжекторный смеситель, начинается пневмотранспорт материала. Малейшее уменьшение уровня в воронке приведет к открытию питательной поворотной заслонки 9 и вызовет подачу материала из бункера 4, чем будет обеспечен стабильный уровень порошка в приемной воронке, а соответственно и плотность приготавливаемого раствора.
На фиг.2 также указаны рабочие диапазоны изменения уровня порошкообразного материала в загрузочной воронке: min - именно такой уровень устанавливается при полностью открытой питательной поворотной заслонке 9; max - уровень порошка в загрузочной воронке при полностью закрытой питательной поворотной заслонке 9.
Для полной очистки бункера 4 после окончания процесса затворения применяется ворошитель 5, который приводится в движение путем вращения ручки 6.
Основным регулирующим элементом данного устройства является поворотная стенка 2, которая устанавливается под углом к горизонту, равным углу естественного откоса используемого порошкообразного материала, который зависит от минералогического и дисперсного состава, влажности, склонности частиц к консолидации, порозности, объемной плотности и т.д., и вспомогательным элементом - питательной поворотной заслонкой 9.
Значения угла естественного откоса выбираются из справочных данных (таблица 1) для конкретного порошкообразного материала или измеряются на месте перед применением при помощи специального устройства.
Таблица 1
- Значение угла естественного откоса для конкретных порошкообразных материалов
№ п/п
Материал
Угол естественного откоса, град.
1
Гипс
40,5
2
Глина
37
3
Известь
42
4
Зола
44
5
Порошкообразный барит
36
6
Мел
45
7
Цемент
42
8
Сода кальцинированная
43
9
Песок
42