一种自稳定弹簧增压粉水混合器的制作方法

本实用新型涉及混合器技术领域，尤其涉及一种自稳定弹簧增压粉水混合器。

背景技术：

在油气开采过程中，一般将水基压裂液(携沙液)和支撑剂(如沙子)混匀后的混合剂由泵进油气井里，使地层裂开，达到提高原油或天然气的产量的目的。水基压裂液是通过混合胍胶粉和清水来制备的。混配时，粉水混合器是其中的核心设备。当混配压力过小时，粉粉与清水不能充分溶胀而在水中结块，于是产生“水包粉”现象；当混配压力过大时，胍胶粉和清水虽能充分混合，但需要很大的功率，在大排量混配上需要更大的混配功率。理想的混配压力为3～5㎏/㎝2。而现有的混合器因混配压力不能人工控制，存在不能克服“水包粉”现象及喷射通道固定不能调节而导致的混配流量不能变化的缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种自稳定弹簧增压粉水混合器，能够自动的使混配压力保持为恒定的预设值。

本实用新型的实施例提供一种自稳定弹簧增压粉水混合器，包括插头部分和插座部分，所述插头部分包括移动管套及位于所述移动管套相对两端的对外接头和锥形喷嘴，还包括径向向外延伸的固定法兰；所述插座部分包括筒状的外部壳体和设于所述外部壳体一端的喷射腔，所述插头部分可相对移动的插入所述插座部分，且插入时，所述锥形喷嘴伸入至所述喷射腔内；所述喷射腔的内壁与所述锥形喷嘴的外壁之间的间隙为喷射通道，所述外部壳体上设有清水接口，所述清水接口可通过所述喷射通道与所述喷射腔连通；一活塞设于所述移动管套和所述外部壳体之间且固定于所述移动管套，所述活塞的一端朝向所述清水接口，所述外部壳体与所述固定法兰弹性连接，向所述清水接口注流体时，所述插头部分和插座部分可在流体压力和所述外部壳体与固定法兰之间的弹性阻力的作用下通过所述活塞发生相对移动来调整所述喷射通道的开度。

进一步地，所述外部壳体包括本体和套在所述移动管套外侧的本体法兰，所述本体法兰的一侧与所述本体面对面的接触，通过螺栓固定，另一侧通过弹簧与所述固定法兰连接，所述清水接口设于所述本体。

进一步地，由所述本体、本体法兰、活塞和移动管套围成的腔体为稳定腔，所述活塞上设有连通所述清水接口和所述稳定腔的引流槽，所述稳定腔上设有排水口，所述排水口处设有流量调节阀，通过所述流量调节阀调节所述排水口的排水流量来调整所述插头部分和插座部分之间的相对移动速度。

进一步地，所述引流槽为自所述活塞外侧面向内凹设的凹槽，所述引流槽的宽度和深度均为1-2毫米，所述引流槽的数量为4-8个，这些引流槽均匀的沿圆周分布。

进一步地，所述活塞通过轴向卡簧固定于所述移动管套，所述活塞与所述移动管套的接触面之间、所述本体法兰与所述移动管套的接触面之间和所述本体与所述本体法兰的接触面之间均设有密封圈。

进一步地，一调节螺栓可沿轴向伸缩的安装于所述固定法兰，所述弹簧通过所述调节螺栓连接于所述固定法兰，可通过调节所述调节螺栓在轴向的伸缩量来调整所述弹簧的最初拉伸量；所述弹簧的数量为4-8个，采用圆周的形式均匀分布，安装后弹簧的形变轴线与该圆周的中心轴线平行。

进一步地，所述插头部分还包括与所述移动管套共轴线的中心吸粉管，所述锥形喷嘴包括相互连接锥台部和圆台部，所述圆台部固定于所述移动管套内，所述锥台部伸入所述喷射腔中，所述中心吸粉管的一端与所述圆台部螺纹连接，另一端与所述对外接头固定连接，一喷孔穿过所述锥台部和所述圆台部从而连通所述中心吸粉管内部和所述喷射腔；所述中心吸粉管通过固定螺栓固定于所述移动管套。

进一步地，所述对外接头位于所述移动管套之外，用于与传输粉料的软管连接；所述圆台部与所述移动管套的接触面设有密封圈，所述喷射腔亦为锥台形结构，其锥度小于所述锥台部的锥度。

进一步地，所述喷射腔背向所述插头部分的一侧连接有一混合腔，所述混合腔为倒锥台形结构。

进一步地，所述清水接口的底部为清水水压腔，所述清水水压腔连接所述喷射通道并正对所述活塞。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型所述的自稳定弹簧增压粉水混合器，能够通过调节所述外部壳体与所述固定法兰之间的弹力大小来调节预期的混配压力，通过所述流量调节阀调节来调节所述稳定腔的排水速度来达到调整所述插头部分和插座部分之间的相对移动速度的效果。所述锥形喷嘴在移动过程中调整了所述喷射通道的开度，从而实现了调节混合清水流量大小的功能。本发明能够用弹性控制混配清水压力，合适压力的喷射水在锥形喷嘴处产生很强负压，带动空气沿中心吸粉管流动，将所述软管中的粉料吸入到混合腔与清水混合。

附图说明

图1是本实用新型自稳定弹簧增压粉水混合器的示意图。

其中，1.混合腔，3.喷射腔，4.外部壳体，4-1.清水接口，4-2.本体法兰，5.清水水压腔，6.密封圈，7.密封圈，8.活塞，9.轴向卡簧，10.引流槽，11.密封圈，12.密封圈，13.锥形喷嘴，14.固定螺栓，15.调节螺栓,16.稳定腔，16-1.排水口，17.中心吸粉管，17-1.对外接头，17-2.固定法兰，18.弹簧，19.流量调节阀，20.移动管套。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种自稳定弹簧增压粉水混合器，包括插头部分和插座部分，所述插头部分包括移动管套20及位于所述移动管套20相对两端的对外接头17-1和锥形喷嘴13，还包括径向向外延伸的固定法兰17-2；所述插座部分包括筒状的外部壳体4和设于所述外部壳体4一端的喷射腔3，所述插头部分可相对移动的插入所述插座部分，且插入时，所述锥形喷嘴13伸入至所述喷射腔3内；所述喷射腔3的内壁与所述锥形喷嘴13的外壁之间的间隙为喷射通道，所述外部壳体4上设有清水接口4-1，所述清水接口4-1可通过所述喷射通道与所述喷射腔3连通；一活塞8设于所述移动管套20和所述外部壳体4之间且固定于所述移动管套20，所述活塞8的一端连接所述清水接口4-1，所述外部壳体4与所述固定法兰17-2弹性连接，向所述清水接口4-1注流体时，所述插头部分和插座部分可在流体压力和所述外部壳体4与固定法兰17-2之间的弹性阻力的作用下通过所述活塞8发生相对移动来调整所述喷射通道的开度。

所述外部壳体4包括本体和套在所述移动管套外侧的本体法兰4-2，所述本体法兰4-2的一侧与所述本体固定连接，另一侧通过弹簧18与所述固定法兰17-2连接，所述清水接口4-1设于所述本体。一调节螺栓15可沿轴向伸缩的安装于所述固定法兰17-2，所述弹簧18通过所述调节螺栓17-2连接于所述固定法兰17-2，可通过调节所述调节螺栓15在轴向的伸缩量来调整所述弹簧18的最初拉伸量。由所述本体、本体法兰4-2、活塞8和移动管套20围成的腔体为稳定腔16，所述活塞8上设有连通所述清水接口4-1和所述稳定腔16的引流槽10，所述稳定腔16上设有排水口16-1，所述排水口16-1处设有流量调节阀19，通过所述流量调节阀19调节所述排水口16-1的排水流量来调整所述插头部分和插座部分之间的相对移动速度。所述弹簧18具有多个，优选数量为4-8个，采用圆周的形式均匀分布，安装后弹簧18的形变轴线与该圆周的中心轴线平行。

所述引流槽10为自所述活塞8外侧面向内凹设的凹槽，所述引流槽10的宽度和深度均为1-2毫米，所述引流槽10的数量为4-8个，这些引流槽10均匀的沿圆周分布。所述活塞8通过轴向卡簧9固定于所述移动管套20。所述活塞8与所述移动管套20的接触面之间、所述本体法兰4-2与所述移动管套20的接触面之间和所述本体与所述本体法兰4-2的接触面之间均设有密封圈11、6、7。

所述插头部分还包括与所述移动管套20共轴线的中心吸粉管17，所述锥形喷嘴13包括相互连接锥台部和圆台部，所述圆台部固定于所述移动管套20内，所述锥台部伸入所述喷射腔3中，所述中心吸粉管17的一端与所述圆台部螺纹连接，另一端与所述对外接头17-1固定连接，一喷孔穿过所述锥台部和所述圆台部从而连通所述中心吸粉管17内部和所述喷射腔3；所述中心吸粉管17通过固定螺栓14固定于所述移动管套20。

所述对外接头17-1位于所述移动管套20之外，用于与传输粉料的软管连接；所述圆台部与所述移动管套20的接触面设有密封圈12，所述喷射腔3亦为锥台形结构，其锥度小于所述锥台部的锥度。所述喷射腔3背向所述插头部分的一侧连接有一混合腔1，所述混合腔1为倒锥台形结构，粉料和清水在所述混合腔1发生混合。

所述清水接口4-1的底部为清水水压腔5，所述清水水压腔5连接所述喷射通道并正对所述活塞8。

使用时：通过调节所述调节螺栓15在轴向的伸缩量来调整所述弹簧18的最初拉伸量(拉伸量包括拉伸长度和压缩长度)，使所述弹簧18处于最大弹力时能够对抗压力值为3～5㎏/㎝²(或者其他预设的压力值)混配压力；向所述清水接口4-1注入高压清水，在清水压力和弹簧18弹力对活塞8的共同作用下，所述活塞8会携带整个所述插头部分相对所述插座部分向弹簧8所在方向或者向背向弹簧8所在方向移动(优选，所述插座部分始终保持静止，但不以此为限)，直至所述活塞18所受的清水压力与弹簧的弹力相互平衡，这时，所述活塞8将会停止移动并保持静止。为了使移动稳定，可以通过所述流量调节阀19调节所述排水口16-1的排水流量来调整所述插头部分和插座部分之间的相对移动速度。

所述插头部分和插座部分发生相对移动时，所述喷射通道的开度随之发生变化：当所述插头部分相对所述插座部分向弹簧18所在方向移动时，所述喷射通道的开度逐渐变大，所述喷射通道的水流量也逐渐变大，从而能够减小所述清水压腔内的水压，直至在水压和弹力相互平衡后，所述喷射通道的开度才不再继续变大，而是保持不变；当所述插头部分相对所述插座部分向背向弹簧18所在方向移动时，所述喷射通道的开度逐渐变小，所述喷射通道的水流量也逐渐变小，从而能够增大所述清水压腔内的水压，直至在水压和弹力相互平衡后，所述喷射通道的开度才不再继续变小，而是保持不变。通过本实用新型所述的自稳定弹簧增压粉水混合器，能为粉水混合提供一个稳定的期望清水压力值3～5㎏/㎝²，从而达到消除“水包粉”问题，同时锥形喷嘴13采用特殊材料制造而成，具有不粘性，能够解决粉料在喷嘴出口遇水结块，堵塞进粉通道的难题。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。