CN111514781A

CN111514781A - 一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构

Info

Publication number: CN111514781A
Application number: CN202010377674.9A
Authority: CN
Inventors: 刘伯韬; 褚朝兵; 褚朝芳
Original assignee: Beijing Huaruiguodun Information Technology Co ltd
Current assignee: Renqiu Hongyun Petrochemical Co.,Ltd.
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2040-05-07
Also published as: CN111514781B

Abstract

本发明公开了一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，包括中心转轴，所述中心转轴上沿着轴向布置有多个搅拌组件，各所述搅拌组件均包括弹性件以及两片搅拌叶，两片所述搅拌叶以长边相转动连接，所述弹性件的两端分别连接两所述搅拌叶；两所述搅拌叶受到周向压力时相互贴合运动。本发明提供的钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，搅拌组件自身为可以变形的结构，其两个搅拌叶在周向压力下会相互贴合从而减小受到的压力，对钻井液润滑剂制备过程中的粘稠度的逐渐变化做到很好的被动适应，从而延长整个驱动***的使用寿命。

Description

一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构

技术领域

本发明涉及化工设备，具体涉及一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构。

背景技术

钻井液润滑剂(Lubricant for drilling fluid)主要用来降低钻井液的流动阻力和滤饼摩阻系数。公知的，钻井液润滑剂制备时的主要工序为加热搅拌，在加热机构控制温度的情况下依次加入各类组分进行搅拌即可得到相应的成品，如申请公布号为CN108949123A，名称为《钻井液润滑剂及其制备方法和应用》，其提供的钻井液润滑剂，包括：菜籽油、聚醚、酯类基础油、Span-80山梨糖醇酐油酸酯、EL-40聚氧乙烯蓖麻油、硫代磷酸咪唑盐极压抗磨剂和消泡剂。制备时，在可以加热、搅拌的反应釜中，首先加入菜籽油25.0千克，聚醚25.0千克和酯类基础油(三羟甲基丙烷油酸酯)25.0千克，搅拌加热至55℃，加入Span-80山梨糖醇酐油酸酯10.0千克、EL-40聚氧乙烯蓖麻油12.0千克、硫代磷酸咪唑盐极压抗磨剂2.5千克，搅拌1小时，最后加入甲基硅油0.5千克，继续搅拌1小时，得浅黄色粘稠状液体，即为钻井液润滑剂。又如申请公布号为CN105567177A以及CN104419387A的发明专利，提供的均是类似的钻井液润滑剂。

现有技术中，润滑剂基本在可以加热、搅拌的反应釜中一次性制备完成，在其制备过程中，具有多次的加热搅拌过程，而且，每次搅拌的液体的粘稠度不同，这带来了一个技术问题，不同粘稠度的液体对搅拌叶的阻力不同，因此高粘稠度的液体对搅拌叶的阻力较大，给驱动电机以及传动机构带来损伤。为解决该问题，现有技术中设计有多档转速以及专门针对高粘稠度的搅拌设备，如授权公告号为CN206701135U的实用新型专利，其就提供了一种针对高粘稠度胶水的搅拌桶，又如授权公告号为CN207769700U的实用新型专利，其提供了用于低粘稠度溶液的磁力搅拌装置，再如授权公告号为CN207970855U的实用新型专利，其提供了一种可根据物料粘稠度改变搅拌频率的酚醛树脂胶粘剂反应釜。现有技术通过种种不同的方式来应对这种粘稠度的变化。

现有技术的不足之处，钻井液润滑剂的粘稠度是实时变化的，其一道反应工序在一个小时左右，在这个时间段，液体的粘稠度逐渐变化，因此无论是上述哪一种解决方案，比如两级或者多级搅拌速度的搅拌釜，也无法完全适应这种粘稠度逐渐变化的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，包括中心转轴，所述中心转轴上沿着轴向布置有多个搅拌组件，

各所述搅拌组件均包括弹性件以及两片搅拌叶，两片所述搅拌叶以长边相转动连接，所述弹性件的两端分别连接两所述搅拌叶；

两所述搅拌叶受到周向压力时相互贴合运动。

上述的剪切搅拌机构，所述弹性件有多个，多个所述弹性件沿着所述搅拌叶的长边布置。

上述的剪切搅拌机构，所述弹性件的连接有板状件，所述弹性件通过所述板状件抵接所述搅拌叶。

上述的剪切搅拌机构，所述弹性件为扭簧，所述扭簧的两个末端分别抵接两个所述搅拌叶。

上述的剪切搅拌机构，所述弹性件为弧形弹性伸缩结构，所述弧形弹性伸缩结构包括弧形伸缩杆以及外套或者内套于所述弧形伸缩杆上的弹性结构。

上述的剪切搅拌机构，所述弧形伸缩杆的两端设置有径向膨大部，所述弹性结构为弹簧，所述弹簧外套于所述弧形伸缩杆上且两端分别抵接两个所述径向膨大部。

上述的剪切搅拌机构，所述搅拌组件包括转动轴，所述转动轴转动连接于所述中心转轴上，两片搅拌叶中的至少一者转动连接于所述中心转轴上。

上述的剪切搅拌机构，还包括加热机构，所述中心转轴的底端设置有垂直输送叶片，所述垂直输送叶片用于将液流定向的输送向下方的所述加热机构。

上述的剪切搅拌机构，所述垂直输送叶片的末端为斜向下延伸的导向部，所述导向部的边缘设置有凸起状的径向阻挡片。

上述的剪切搅拌机构，所述加热部为盘状的加热网。

在上述技术方案中，本发明提供的钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，搅拌组件自身为可以变形的结构，其两个搅拌叶在周向压力下会相互贴合从而减小受到的压力，对钻井液润滑剂制备过程中的粘稠度的逐渐变化做到很好的被动适应，从而延长整个驱动***的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例提供的钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构的第一状态下的结构示意图；

图2为本发明一种实施例提供的剪切搅拌机构的第二状态下的结构示意图；

图3为本发明另一种实施例提供的搅拌组件的第一状态下的结构示意图；

图4为本发明另一种实施例提供的搅拌组件的第二状态下的结构示意图；

图5为本发明再一种实施例提供的搅拌组件的第一状态下的结构示意图；

图6为本发明再一种实施例提供的搅拌组件的第二状态下的结构示意图；

图7为本发明再一种实施例提供的剪切搅拌机构的结构示意图；

图8为本发明再一种实施例提供的剪切搅拌机构的结构示意图；

图9为本发明再一种实施例提供的剪切搅拌机构的结构示意图；

图10为本发明再一种实施例提供的垂直输送叶片的结构示意图；

图11为本发明再一种实施例提供的剪切搅拌机构的结构示意图。

附图标记说明：

1、中心转轴；2、搅拌叶；2.1、轴向间隙；3、弹性件；3.1、弧形伸缩杆；3.2、弹簧；4、板状件；5、转动轴；6、垂直输送叶片；6.1、导向部；6.2、径向阻挡片；7、加热机构；8、限位加热筒；9、极限位置定义件；10、支撑片。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明各实施例中，轴向、径向、周向、上、下等等方位词均以制备设备的中心转轴1为基准，对于一根直轴而言，上述方位词均有公知的含义，如轴向指的是中心转轴1的中心转轴1线方向，径向指的是中心转轴1的直径方向，也即与中心转轴1线相垂直的方向，而周向则是环绕中心转轴1线的环绕方向，其它的依次类推，不再赘述。

如图1-11所示，本发明实施例提供的一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，包括中心转轴1，所述中心转轴1上沿着轴向布置有多个搅拌组件，各所述搅拌组件均包括弹性件3以及两片搅拌叶2，两片所述搅拌叶2以长边相转动连接，所述弹性件3的两端分别连接两所述搅拌叶2；两所述搅拌叶2受到周向压力时相互贴合运动。

具体的，本实施例提供了一种用于搅拌设备如搅拌釜的剪切搅拌机构，本实施例中国，搅拌组件有多个，如三个、四个乃至更多，多个搅拌组件在中心转轴1上的轴向不同位置布置，如四个搅拌组件交错布置于中心转轴1上，各搅拌组件均包括弹性件3以及两片搅拌叶2，搅拌叶2均为长条状的片状结构，其一般包括长边、宽边以及后边三种边棱，搅拌时，搅拌叶2主要依靠长边和宽边组成的面进行搅拌，本实施例中，两个搅拌叶2依靠长边相转动连接，如两个搅拌叶2均转动连接于一个转动轴5上，转动轴5固接于中心转轴1上，又或者两个搅拌叶2直接转动连接，一个搅拌叶2转动连接于另一个搅拌叶2上，而其中一个搅拌叶2转动连接于中心转轴1上，或者两个搅拌叶2均转动连接于中心上，也即两个搅拌叶2间具有诸多不同的相同位置，如两者呈180度，此时两者共面，也可以转动后两者呈钝角、直角以及锐角等等。同时，弹性件3的两端分别连接两片搅拌叶2；两片搅拌叶2受到周向压力时相互贴合运动，周向压力为搅拌组件搅拌时持续受到的液流压力，显然的，此时受到外力时，两片搅拌叶2会挤压弹性件3以相互贴合运动，由此在搅拌时，搅拌叶2搅拌液体使得其受到周向液流的挤压，此时，在该周向压力下其转动以朝着相互贴合的运动方向运动，如图1-6所示，在图1、3以及5的状态下，两片搅拌叶2间受到的液流压力较小，此时液流的粘稠度较小，两者的夹角较大，其搅拌作用较大，而在图2、4以及6的状态下，两片搅拌叶2间受到的液流压力较大，此时液流的粘稠度较大，两者的夹角较小，其搅拌作用较小。

本实施例提供的剪切搅拌机构，在搅拌过程中，由于粘稠度发生变化，在相同的转速下，粘稠度越大，液流给搅拌叶2带来的阻力越大，在本实施例中，由于搅拌叶2自身可活动，且活动过程中其在受到的周向压力(液流压力)和弹性件3的弹性力两个相对作用力，如此在粘稠度发生变化的过程中，随着周向压力的变大，搅拌叶2通过弹性件3配合活动以自动调节受到的压力，如粘稠度变大搅拌叶2受到压力变大时，其转动以减小在中心转轴1线面上的投影面积，从而减小受到的压力，反之亦然，如此在粘稠度实时变化的过程中，搅拌组件受到的阻力没有发生大的变化，从而减小对驱动***的磨损，延长驱动***的使用寿命。

本发明实施例提供的钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，搅拌组件自身为可以变形的结构，其两个搅拌叶2在周向压力下会相互贴合从而减小受到的压力，对钻井液润滑剂制备过程中的粘稠度的逐渐变化做到很好的被动适应，从而延长整个驱动***的使用寿命。

本发明提供的另一个实施例中，优选的，所述弹性件3有多个，弹性件3可以是弹簧3.2、扭簧或者片簧等等，多个所述弹性件3沿着所述搅拌叶2的长边布置，多个弹性件3较为均匀的承受变形压力。

本发明提供的再一个实施例中，如图3-4所示，所述弹性件3的连接有板状件4，所述弹性件3通过所述板状件4抵接所述搅拌叶2，板状件4用于提供一个较大的支撑面，如此降低搅拌叶2在持续液流压力的冲击下发生变形的概率。

本发明提供的再一个实施例中，如图1-6所示，搅拌组件包括转动轴5，所述转动轴5转动连接于所述中心转轴1上，两片搅拌叶2中的至少一者转动连接于所述中心转轴1上，也即搅拌组件相对中心转轴1可以整体的发生转动，如此使得搅拌组件整体可以更加适应液流的冲击，降低局部应力过大发生变形的概率。

本发明提供的再一个实施例中，如图3-4所示，所述弹性件3为弧形弹性伸缩结构，所述弧形弹性伸缩结构包括弧形伸缩杆3.1以及外套或者内套于所述弧形伸缩杆3.1上的弹性结构，弧形伸缩杆3.1如多个弧形空心段依次套接，弧形空心段内部设置有弹性结构，如弹性压缩橡胶；也可以弧形伸缩杆3.1的外部套接一个弹簧3.2，弧形弹性伸缩结构的两端各抵接一个搅拌叶2，如此通过弧形弹性伸缩结构的伸缩实现对搅拌叶2的支撑，可选的，此时弹性件3还可以是片簧。

进一步的，所述弧形伸缩杆3.1的两端设置有径向膨大部，所述弹性结构为弹簧3.2，所述弹簧3.2外套于所述弧形伸缩杆3.1上且两端分别抵接两个所述径向膨大部。径向膨大部也即板状件4，用于提升接触面积，同时也用于传动，当弹簧3.2伸长时，弹簧3.2挤压径向膨大部，从而使得径向膨大部拉动弧形伸缩杆3.1以使得伸长。

本发明提供的再一个实施例中，如图5-6所示，所述弹性件3为扭簧，所述扭簧的两个末端分别抵接两个所述搅拌叶2，两片搅拌叶2通过转动轴5相互转动连接，扭簧套接在转动轴5上，显然的，搅拌叶2的转动压缩或伸展扭簧，通过扭簧实现搅拌叶2转动的驱动，对于转动连接，扭簧的弹性效果更好。

本发明各实施例中，当钻井液润滑剂的粘稠度过大时，可能发生搅拌仅停留在搅拌组件所在的位置，其它部分几乎没有运动的情况，此时带来两个问题，其一，搅拌不充分使得搅拌时间过长，其二，加热机构7局部加热过度导致反应失效，为解决这些问题，本发明提供的再一个实施例中，如图9-10所示，还包括加热机构7，所述中心转轴1的底端设置有垂直输送叶片6，所述垂直输送叶片6用于将液流定向的输送向下方的所述加热机构7。垂直输送叶片6用于垂直向下的输送液流，而所述加热机构7包括环状布置的加热部，所述加热部位于所述垂直输送叶片6的下方，所述垂直输送叶片6用于将液流定向的输送向所述加热部，优选的，加热部为盘状的加热网，如此增加加热部区域的液流运动速度，防止出现局部过热导致制备失败。本实施例中，一般而言，类似于风扇外形的搅拌叶2都具有垂直输送的效果，但优选的，如图10所示，垂直输送叶片6的末端为斜向下延伸的导向部6.1，如此具有导向效果，通过斜向下延伸的导向部6.1将液流斜向下引流，所述导向部6.1的边缘设置有凸起状的径向阻挡片6.2，如周向延伸或者垂直于导向部6.1的径向阻挡片6.2，如此防止液流径向外流而是轴向向下，从而最大概率的将液流引向下方，定向的输送给加热网。

此时，更进一步的，可以在导向部6.1的末端直接设置垂直向下的导流结构，如并列设置的多个垂直向下的凹槽，如此通过这些凹槽直接将液流垂直的导向下方。

本发明中，针对上述问题，在另一个解决方案中，如图11所示，本实施例提供的剪切搅拌机构还包括一个圆筒状的限位加热筒8，其上下开口，搅拌组件位于限位加热筒8中，而且限位加热筒8的材质为导热金属，如铝合金，加热机构7用于加热限位加热筒8，如加热机构7包括多个加热电阻丝，其均匀的布置于限位加热筒8的内侧或者外侧，如此设置同时实现了多个技术效果的和谐统一：其一，导热的限位加热筒8面积极大，可以有效的避免出现局部加热过度的效果，其二，限位加热筒8形成了导向作用，使得搅拌组件搅拌的液流在限位加热筒8内必须由上到下或者由下到上的运动，强迫液流在限位加热筒8的内外循环，极大的降低了大粘稠度时仅局部搅拌的现象，其三，由于液流在限位加热筒8的内外循环，其提升了限位加热筒8的散热效果，两者实现了有效的结合。

在再一个解决方案中，如图7-8所示，搅拌叶2包括多段，相邻两段之间设置有轴向间隙2.1，每一段通过单独的弹性件3连接另一个搅拌叶2，如此设置有多个好处，由于设置有轴向间隙2.1，在相同搅拌面积的前提下，搅拌叶2可以设置的更宽，从而搅拌更大面积的液流，在粘稠度较大时降低局部循环的概率，同时，由于每段搅拌叶2单独布置弹性件3，单个弹性件3失效并不影响搅拌叶2整体的搅拌效果。

在其中一个实施例中，如图7所示，两个搅拌叶2上均设置有轴向间隙2.1，如图8所示，其中一个搅拌叶2上设置有轴向间隙2.1，而另一个没有，此时两个搅拌叶2的宽度可有所不同，此时，既可以实现低粘稠度时有效的搅拌，也可以在高粘稠度时实现有效的搅拌，防止局部搅拌。

本发明提供的再一个实施例中，如图5-6所示，还包括支撑片10，支撑片10连接于转动轴5上，或者说转动轴5为支撑片10的一部分，为其长边，即两个搅拌叶2均转动连接于支撑片10上，支撑片10上设置有极限位置定义件9，极限位置定义件9可以是一个块体，也可以是一个加强肋，还可以是一个支架结构，其作用在于用于定义搅拌叶2的极限运动位置，在所述极限运动位置，所述搅拌叶2抵接于极限位置定义件9上，也即两个搅拌叶2的转动极限位置不是相互贴合，而是抵接到极限位置定义件9上，如极限位置定义件9的顶面的倾斜度为15度(高度适应性配合)，那搅拌叶2极限转动的角度即为15度，通过极限位置定义件9限定极限运动位置从而控制最小的搅拌效果，防止搅拌叶2过度转动失去搅拌效果，而且极限位置定义件9以及支撑片10整体提升搅拌叶2的强度，防止在过于粘稠的液流中发生变形并维持搅拌效果。

同时，如图3-4所示，也可以在搅拌叶2的内侧设置一个极限位置定义件9，如一个梯形结构，其同样可以限位两个搅拌叶2的极限位置，极限位置定义件9可以固定在其中一个搅拌叶2上。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims

1.一种钻井液润滑剂生产的剪切搅拌机构，包括中心转轴，所述中心转轴上沿着轴向布置有多个搅拌组件，其特征在于，

两所述搅拌叶受到周向压力时相互贴合运动。

2.根据权利要求1所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述弹性件有多个，多个所述弹性件沿着所述搅拌叶的长边布置。

3.根据权利要求2所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述弹性件的连接有板状件，所述弹性件通过所述板状件抵接所述搅拌叶。

4.根据权利要求2所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述弹性件为扭簧，所述扭簧的两个末端分别抵接两个所述搅拌叶。

5.根据权利要求2所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述弹性件为弧形弹性伸缩结构，所述弧形弹性伸缩结构包括弧形伸缩杆以及外套或者内套于所述弧形伸缩杆上的弹性结构。

6.根据权利要求5所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述弧形伸缩杆的两端设置有径向膨大部，所述弹性结构为弹簧，所述弹簧外套于所述弧形伸缩杆上且两端分别抵接两个所述径向膨大部。

7.根据权利要求1所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述搅拌组件包括转动轴，所述转动轴转动连接于所述中心转轴上，两片搅拌叶中的至少一者转动连接于所述中心转轴上。

8.根据权利要求1所述的剪切搅拌机构，其特征在于，还包括加热机构，所述中心转轴的底端设置有垂直输送叶片，所述垂直输送叶片用于将液流定向的输送向下方的所述加热机构。

9.根据权利要求8所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述垂直输送叶片的末端为斜向下延伸的导向部，所述导向部的边缘设置有凸起状的径向阻挡片。

10.根据权利要求8所述的剪切搅拌机构，其特征在于，所述加热机构为盘状的加热网。