一种卧式双喷嘴液体静态混合器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种卧式双喷嘴液体静态混合器，用于石油工程中的钻井液混合均 匀、两种钻井液或钻井液与水的快速混合，也适用于化工、环保、医药、食品等行业的流体混 合过程。
【背景技术】
[0002] 在石油与天然气钻井工程中，应用到大量的钻井液。钻井液组份复杂，密度和黏度 变化有一定范围，工业应用要求实现大排量高效率的连续混合。钻井液的混合技术经历过 射流枪混合、循环混合、机械搅拌器混合，目前正广泛采用的正是机械搅拌器混合方式，混 合的均匀性不太好。静态混合器混合钻井液技术起于美国，在美国已推广工业应用。国外 公司基于自己的发明专利，生产出钻井液静态混合器产品用于钻井液多组份快速均匀混合 和促进钻井液中加入材料的水化作用。
[0003] 液体快速混合设备是当今海上钻井的新增配套装置，在海上表层钻进过程中，采 用液体快速混合设备实时调节钻井液密度以满足井筒压力控制需求，避免钻井事故发生， 提高钻井效率、降低钻井成本。国外公司基于自己的发明专利，生产出钻井液静态混合器产 品已用于海上钻井过程和陆上钻井液的混配过程。
[0004] 在化工、环保、医药、食品等行业的流体混合过程中，现有多种静态混合器在应用， 但都仅适用于低剪切速率和低流量下的混合过程。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种卧式双喷嘴液体静态混合器，可设计实现不同需求流量混合，提 高流体混合过程的剪切速率，实现即混即用。
[0006] 本发明采用的技术方案如下：
[0007] 一种卧式双喷嘴液体静态混合器，包括混合桶体，在腔体上设置有喷嘴、进液口和 出液口。
[0008] 所述混合桶体为横卧的圆桶形，两端封闭。
[0009] 所述喷嘴设计有两个，分别位于混合桶体靠近两端且相对的两个对角位置，喷嘴 出口流道与混合桶体的内壁面相切，且两个喷嘴的入口与泵送液管线连接，两个喷嘴出口 喷出液体的流动在桶内总是旋向相反，使流体分别从混合桶体两端切线进入，在圆桶壁面 引导下旋转，沿桶内壁面形成旋向相反的两股旋转流动；在混合桶体内，桶两端部呈较高压 力区，桶中部呈低压力区，由于不断入流的挤压使旋转流动向混合桶体中部推进。
[0010] 所述进液口为圆形，设计在混合桶体中部，与泵送液管线连接；所述出液口为圆 形，设计在混合桶体中部，与液体排出管连接；进液口圆心与出液口圆心的连线是圆桶的一 条直径线，具体是处于混合桶体长度1/2处的圆桶截面内的一条直径线。
[0011] 所述进液口和两个喷嘴通过泵送进液，两个喷嘴进一种流体，进液口进另一种流 体，在混合腔体内进行混合；或者同一种均匀性不太好的混合液体分别从进液口和两个喷 嘴进入混合腔体做进一步混合，从而提高混合液体的混合效果。
[0012] 所述由两个喷嘴进入的流体从左右两侧对从进液口进入的流体进行挤压和剪切 混合作用，最后三股进入腔体的流体通过汇集从低压出口流出，得到混合良好的混合液体。
[0013] 所述喷嘴的设计满足以下公式：
【主权项】
1. 一种卧式双喷嘴液体静态混合器，包括混合桶体，在桶体上设置有喷嘴、进液口和出 液口；其特征在于： 所述混合桶体为横卧的圆桶形，两端封闭； 所述喷嘴设计有两个，分别位于混合桶体靠近两端且相对的两个对角位置，喷嘴出口 流道与混合桶体的内壁面相切，且两个喷嘴入口与泵送液管线连接，两个喷嘴出口喷出液 体的流动在桶内总是旋向相反，使流体分别从混合桶体两端切线进入，在混合桶体壁面引 导下旋转，沿桶内壁面形成旋向相反的两股旋转流动，在混合桶体内，桶两端部呈较高压力 区，圆桶中部呈低压力区，由于不断入流的挤压使旋转流动向混合桶体中部推进； 所述进液口为圆形，设计在混合桶体中部，与泵送液管线连接；所述出液口为圆形，设 计在混合桶体中部，与液体排出管连接；进液口圆心与出液口圆心的连线是处于混合桶体 长度1/2处的圆桶截面内的一条直径线； 所述进液口和两个喷嘴通过泵送进液，两个喷嘴进一种流体，进液口进另一种流体，在 混合腔体内进行混合；或者同一种均匀性不太好的混合液体分别从进液口和两个喷嘴进入 混合腔体做进一步混合，从而提高混合液体的混合效果； 所述由两个喷嘴进入的流体从左右两侧对从进液口进入的流体进行挤压和剪切混 合作用，最后三股进入混合桶体的流体通过汇集从低压出口流出，得到混合良好的混合液 体； 所述喷嘴的设计满足以下公式：
式中，C为喷嘴流量系数；P为液体密度，kg/m3;p 2为喷嘴压力降，Pa ;Q为通过喷嘴的 液体流量，m3/s Λ为喷嘴出口截面积，m2。
2. 根据权利要求1所述的卧式双喷嘴液体静态混合器，其特征在于：所述混合桶体的 长度要满足从喷嘴进入流体推进到达桶中部时还具有足够的动能，喷嘴入口轴线到与出液 口圆边界线相切的桶圆截面间距离应大于4倍的喷嘴出口直径，以确保喷嘴进液沿圆桶内 壁面形成旋转流动。
3. 根据权利要求1或2所述的卧式双喷嘴液体静态混合器，其特征在于：混合桶体的 直径要满足流体在喷嘴出口具有一定的流速和旋转流动到达中部与另一流体接触时具有 一定的剪切速率，以利于两种流体的混合，通常设计混合桶体的直径约为喷嘴出口直径的 7-10 倍。
4. 根据权利要求3所述的卧式双喷嘴液体静态混合器，其特征在于：一个喷嘴位于混 合桶体的右上角，喷嘴出口流道与混合桶体内壁面相切；另一个喷嘴位于混合桶体的左下 角，喷嘴出口流道与混合桶体内壁面相切。
5. 根据权利要求3所述的卧式双喷嘴液体静态混合器，其特征在于：一个喷嘴位于混 合筒体的右下角，喷嘴出口流道与混合筒体内壁面相切；另一个喷嘴位于混合筒体的左上 角，喷嘴出口流道与混合筒体内壁面相切。
【专利摘要】本发明涉及一种卧式双喷嘴液体静态混合器，包括横卧的混合桶体，在桶体上设置有两个喷嘴、进液口和出液口。喷嘴分别位于混合桶体靠近两端且相对的两个对角位置，喷嘴出口流道与混合桶体的内壁面相切，使流体分别从混合桶体两端切线进入，在混合桶体壁面引导下旋转，沿桶内壁面形成旋向相反的两股旋转流动。进液口和出液口为圆形，设计在混合桶体中部，进液口圆心与出液口圆心的连线是处于混合桶体长度1/2处的圆桶截面内的一条直径线。由两个喷嘴进入的流体从左右两侧对从进液口进入的流体进行挤压和剪切混合作用，最后三股进入混合桶体的流体通过汇集从低压出口流出，可以得到混合良好的混合液体。本发明可用于石油工程中的钻井液混合均匀、两种钻井液或钻井液与水的快速混合，也适用于化工、环保、医药、食品等行业的流体混合过程。
【IPC分类】B01F5-20
【公开号】CN104741012
【申请号】CN201510175324
【发明人】龙芝辉, 齐成伟, 刘继林, 郭晓乐, 苏堪华
【申请人】重庆科技学院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月14日