CN115958695A - 一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于油井固井技术领域的一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***。其中，水泥浆配制输入***包括高能混合器、水泥浆驱动振动搅拌装置和导管；水泥浆驱动振动搅拌装置分别与高能混合器、导管通过螺纹连接；混浆池搅拌***包括复合振动搅拌装置、第一锥齿轮、第二锥齿轮、传动轴、减速器、电机和混浆池平台；混浆池平台上设置有水泥浆输出管道、电机支架、混浆池；隔振装置包括固井水泥浆撬平台、隔振弹簧和弹簧导向杆；固井水泥浆撬平台的上端面沿竖直方向设置使弹簧导向杆在其内部相滑动的圆柱凹槽。本发明提高了搅拌效率与质量，使搅拌更加充分；充分利用了水泥浆自身的势能，减少了电能消耗。

Description

一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***

技术领域

本发明涉及油井固井技术领域，尤其涉及一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***。

背景技术

固井是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节。向井内下入套管，并将井眼和套管之间的环形空间注入水泥浆的施工作业称为固井。随着油气开发逐渐朝着深井、超深井的发展，优异的固井质量是确保钻井安全和高效的关键环节。水泥浆混配***作为固井撬上的核心部件，其出口水泥浆的均匀度直接决定了固井质量。目前所研制的混配***虽取得了较大的进步，但仍存在水泥浆固相沉积、混配密度不均匀，混浆能力不足等问题，因此，需要设计一种复合振动的水泥浆混配***，进一步排除水泥浆内部气泡，提高水泥浆混合均匀性和混合效率，具有十分可观的经济价值和重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***。

一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述***包括水泥浆配制输入***、混浆池搅拌***和隔振装置；

所述水泥浆配制输入***包括第一高能混合器、第一水泥浆驱振搅拌器和第一导管；第一水泥浆驱振搅拌器分别与第一高能混合器、第一导管通过螺纹连接；

所述混浆池搅拌***包括第一复合振动搅拌装置、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一传动轴、第一减速器、第一电机和第一混浆池平台；其中，第一混浆池平台上设置有第一水泥浆输出管道、第一电机支架、混浆池；第一复合振动搅拌装置和第一锥齿轮通过键连接，第一锥齿轮和第二锥齿轮通过锥齿轮配合，第二锥齿轮和第一传动轴通过键连接，第一传动轴和第一减速器通过联轴器连接，第一减速器和第一电机通过外置联轴器连接；第一电机与第一电机支架面接触，混浆池与第一复合振动搅拌装置通过螺栓连接；

所述隔振装置包括第一固井水泥浆撬平台、第一隔振弹簧和第一弹簧导向杆；第一固井水泥浆撬平台的上端面沿竖直方向设置使第一弹簧导向杆在其内部相滑动的圆柱凹槽；第一弹簧导向杆的上端面固连在混浆池底部，下端面与第一固井水泥浆撬平台的上端面的圆柱凹槽接触，第一隔振弹簧套接于第一弹簧导向杆外部。

所述第一高能混合器包括第一清水雾化喷枪、第一进灰管道和第一混合腔；

第一进灰管道侧壁设置有圆形通孔；第一清水雾化喷枪的外圆柱面和第一进灰管道的圆形通孔内圆柱面接触，并***第一进灰管道内部与第一混合腔相通。

所述第一水泥浆驱振搅拌器包括第一套筒外壳、第一上支撑板、第一搅拌轴、第一偏心叶片、第一下支撑板；

第一套筒外壳内壁两侧分别设置上、下环形支撑凸台，第一上支撑板、第一下支撑板上均设置圆形通孔；第一套筒外壳与第一混合腔通过螺纹连接，第一上支撑板的上端面与第一混合腔的下端面接触，第一上支撑板的下端面与第一套筒外壳上环形支撑凸台的上端面接触，第一搅拌轴通过滚动轴承分别与第一上支撑板、第一下支撑板连接，且第一搅拌轴上焊接不同质量的第一偏心叶片，第一下支撑板的上端面与第一套筒外壳下环形支撑凸台的上端面接触，下端面与第一导管接触。

所述第一复合振动搅拌装置包括第一阶梯传动轴、第一固定导轨架、第一水泥浆搅拌器、第一超声振子、第一螺纹端盖；

第一阶梯传动轴上对称设置有矩形滑槽，第一固定导轨架内壁设置有波浪形曲线滑槽，第一水泥浆搅拌器上端沿径向对称设置有圆柱滑块，内部为中空结构，下端设置有不同质量的偏心叶片；第一阶梯传动轴和第一锥齿轮通过键连接，第一阶梯传动轴的阶梯面和第一固定导轨架的上端面接触，第一固定导轨架与混浆池通过螺栓固定连接；第一水泥浆搅拌器上的圆柱滑块与第一阶梯传动轴上的矩形滑槽滑动连接，第一水泥浆搅拌器上的圆柱滑块与波浪形曲线滑槽滑动连接；第一超声振子与第一水泥浆搅拌器通过螺纹连接，第一超声振子的连接线通过第一阶梯传动轴的上端孔引出，第一螺纹端盖与第一水泥浆搅拌器通过螺纹连接。

所述第一超声振子包括螺杆、后盖板、陶瓷片、铜电极、前盖板、大双头螺柱、变幅杆、小双头螺柱；

后盖板和前盖板均与螺杆通过螺纹连接，陶瓷片与铜电极均套接于螺杆外部，且铜电极和前盖板均与陶瓷片面接触；大双头螺柱与前盖板通过螺纹连接，大双头螺柱和小双头螺柱均与变幅杆通过螺纹连接，且小双头螺柱与第一水泥浆搅拌器的内壁通过螺纹连接。

一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

步骤1：将超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***进行装配；

步骤2：第一进灰管道将干水泥灰输送到第一混合腔并和第一清水雾化喷枪高压喷出的水泥浆液在第一混合腔混合；

步骤3：第一上支撑板与第一下支撑板通过与第一搅拌轴之间的配合，将第一搅拌轴同心限位于第一套筒外壳内部，第一搅拌轴与不同质量的第一偏心叶片形成偏心叶轮，并通过第一高能混合器中喷入的高压水泥浆驱动偏心叶轮转动，进而偏心叶轮带动管道内部的水泥浆振动，实现进一步混浆；第一导管将水泥浆导入混浆池中；

步骤4：启动第一电机与第一超声振子，第一电机通过联轴器将动力传递至第一减速器，第一减速器通过第一传动轴将动力传递至第二锥齿轮，第二锥齿轮通过第一锥齿轮将动力传递至第一复合振动搅拌装置，第一复合振动搅拌装置通过自身转动实现对水泥浆的搅拌，铜电极通过接入高频交变电流产生高频交变电压，进而与陶瓷片共同作用产生高频机械振动，变幅杆将产生的高频机械振动扩大并通过小双头螺柱将振动传递至第一水泥浆搅拌器；第一阶梯传动轴转动带动第一水泥浆搅拌器沿第一阶梯传动轴上的矩形滑槽滑动，实现第一水泥浆搅拌器沿轴向滑动，同时第一阶梯传动轴带动第一水泥浆搅拌器沿波浪形曲线滑槽滑动，实现第一水泥浆搅拌器绕自身轴线转动；第一水泥浆搅拌器通过转动与轴向滑动，带动其上面的偏心叶轮振动，进而将低频振动传递至水泥浆上，实现对水泥浆自身低频振动与搅拌；第一超声振子通过与第一水泥浆搅拌器接触将振动传递至叶片上，进而将高频振动传递至水泥浆上，同时实现水泥浆的低频振动与高频振动，使水泥浆混合更加均匀；

步骤5：第一水泥浆输出管道将搅拌均匀的水泥浆运输至注水泥浆泵的入口，同时第一隔振弹簧通过沿第一弹簧导向杆滑动进行振动能量的消耗来实现隔振。

一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述***包括水泥浆配制输入***、混浆池搅拌***和隔振装置；

水泥浆配制输入***包括第二高能混合器、第二导管；第二高能混合器与第二导管通过螺纹连接；

混浆池搅拌***包括第二水泥浆驱振搅拌器、第二复合振动搅拌装置、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二传动轴、第二减速器、第二电机和第二混浆池平台；第二混浆池平台上设置有第二水泥浆输出管道、第二电机支架、上混浆池、下混浆池，上混浆池的中心设置有圆锥形凸台；第二水泥浆驱振搅拌器的上端面、下端面分别与上混浆池、下混浆池固定连接；第二复合振动搅拌装置和第三锥齿轮通过键连接，第三锥齿轮和第四锥齿轮通过锥齿轮配合，第四锥齿轮和第二传动轴通过键连接，第二传动轴和第二减速器通过联轴器连接，第二减速器与第二电机通过外置联轴器连接，第二电机与第二电机支架面接触，下混浆池与第二复合振动搅拌装置通过螺栓连接；

隔振装置包括第二固井水泥浆撬平台、第二隔振弹簧和第二弹簧导向杆，第二固井水泥浆撬平台上端面沿竖直方向设置使第二弹簧导向杆在其内部相滑动的圆柱凹槽；第二弹簧导向杆上端面固连在下混浆池底部，下端面与第二固井水泥浆撬平台上端面的圆柱凹槽接触；第二隔振弹簧套接于第二弹簧导向杆外部。

所述第二水泥浆驱振搅拌器包括第二套筒外壳、第二上支撑板、第二搅拌轴、第二偏心叶片、第二下支撑板和连接螺钉；第二套筒外壳侧壁沿径向设置螺纹通孔，第二上支撑板、第二下支撑板沿轴向均匀分布若干圆形通孔，且其侧壁沿径向设置螺纹槽；

第二套筒外壳的上端面、下端面分别与上混浆池、下混浆池焊接，第二上支撑板、第二下支撑板均通过连接螺钉与第二套筒外壳连接，第二搅拌轴通过滚动轴承与第二上支撑板、第二下支撑板连接，不同质量的第二偏心叶片焊接在第二搅拌轴上。

一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

步骤B1：装配超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***；

步骤B2：第二高能混合器高压喷入水泥浆液，水泥浆液和干水泥灰初步混浆，再由第二导管将水泥浆导入上混浆池中；

步骤B3：第二上支撑板与第二下支撑板通过与第二搅拌轴之间的配合，将第二搅拌轴同心限位于第二套筒外壳内部，第二搅拌轴与不同质量的第二偏心叶片形成偏心叶轮，第二水泥浆驱振搅拌器通过上混浆池中进入的水泥浆驱动偏心叶轮转动，实现管道内部偏心振动，从而带动水泥浆振动进行进一步混浆；

步骤B4：水泥浆进入下混浆池，第二电机接电启动，通过联轴器将动力传递至第二减速器，再通过第二传动轴将动力传递至第四锥齿轮，第四锥齿轮通过第三锥齿轮将动力传递至第二复合振动搅拌装置，通过第二水泥浆搅拌器的偏心振动及上下移动与第二超声振子产生的超声振动对水泥浆进行振动搅拌；

步骤B5：第二水泥浆输出管道将搅拌均匀的水泥浆运输至注水泥浆泵的入口；第二隔振弹簧通过沿第二弹簧导向杆滑动进行振动能量的消耗实现隔振。

本发明的有益效果在于：

本发明通过在搅拌轴内设置若干超声振子以及使用偏心叶轮，使其在搅拌过程中振动，提高了搅拌效率与质量；搅拌器在转动的同时沿轴向移动，使搅拌更加充分；设置水泥浆驱动搅拌装置，充分利用了水泥浆自身的势能，可减少电能消耗；隔振装置可减少本***的振动对固井水泥浆撬平台的影响。

附图说明

图1是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案一整体结构图。

图2是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案一搅拌器初始位置整体结构图。

图3是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案一搅拌器搅拌过程中的整体结构图。

图4是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案一水泥浆配制输入***局部剖视图。

图5是复合振动搅拌装置的剖视图。

图6是复合振动搅拌装置的装配图。

图7是固定导轨架剖视图。

图8是超声振子剖视图。

图9是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案二整体结构图。

图10是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案二搅拌器初始位置整体结构图。

图11是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案二搅拌器搅拌过程中整体结构图。

图12是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案二水泥浆配制输入***局部剖视图。

图13是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案二水泥浆驱动振动搅拌装置局部剖视图。

具体实施方式

本发明提出一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

图1、图2、图3分别是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案一整体结构图、搅拌器初始位置整体结构图、搅拌器搅拌过程中的整体结构图，该***包括水泥浆配制输入***、混浆池搅拌***和隔振装置；

水泥浆配制输入***包括第一高能混合器1、第一水泥浆驱振搅拌器2和第一导管3；第一高能混合器1与第一水泥浆驱振搅拌器2通过螺纹连接，第一水泥浆驱振搅拌器2和第一导管3通过螺纹连接；第一高能混合器1可通过水泥浆液的高压喷入实现水泥浆液和干水泥灰的初步混浆，第一水泥浆驱振搅拌器2通过第一高能混合器1中的高压水泥浆驱动偏心叶轮的转动，实现管道内部偏心振动，进而实现水泥浆的进一步均匀混浆，第一导管3将水泥浆导入混浆池中。

混浆池搅拌***包括第一复合振动搅拌装置4、第一锥齿轮5、第二锥齿轮6、第一传动轴7、第一减速器8、第一电机9和第一混浆池平台10，第一混浆池平台10上设置有第一水泥浆输出管道1001、第一电机支架1002、混浆池1003；第一复合振动搅拌装置4和第一锥齿轮5通过键连接，第一锥齿轮5，第二锥齿轮6通过锥齿轮配合，第二锥齿轮6和第一传动轴7通过键连接，第一传动轴7和第一减速器8通过联轴器连接，第一减速器8与第一电机9通过外置联轴器连接，第一电机9与第一电机支架1002面接触，混浆池1003与第一复合振动搅拌装置4通过螺栓连接；第一电机9通过接电启动开始转动，并通过联轴器将动力传递至第一减速器8，第一减速器8通过第一传动轴7将动力传递至第二锥齿轮6，第二锥齿轮6通过第一锥齿轮5将动力传递至第一复合振动搅拌装置4，第一复合振动搅拌装置4通过自身转动实现对水泥浆的搅拌，第一水泥浆输出管道1001将搅拌均匀的水泥浆运输至注水泥浆泵的入口；

隔振装置包括第一固井水泥浆撬平台11、第一隔振弹簧12和第一弹簧导向杆13，第一固井水泥浆撬平台11上端面沿竖直方向设置可使第一弹簧导向杆13在其内部相滑动的圆柱凹槽；第一弹簧导向杆13上端面固连在混浆池1003底部，下端面与第一固井水泥浆撬平台11上端面凹槽接触，第一隔振弹簧12套接于弹簧导向杆外部；第一隔振弹簧12通过沿第一弹簧导向杆13滑动进行振动能量的消耗实现隔振；

图4是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案一水泥浆配制输入***局部剖视图。

其中包括第一清水雾化喷枪101、第一进灰管道102和第一混合腔103，第一进灰管道102侧壁设置有圆形通孔；

第一清水雾化喷枪101外圆柱面和第一进灰管道102圆形通孔内圆柱面接触，并***第一进灰管道102内并与第一混合腔103相通；

第一清水雾化喷枪101将水泥浆液高压喷出进入第一混合腔103，第一进灰管道102将干水泥灰输送到第一混合腔103并和第一清水雾化喷枪101喷出的水泥浆液在第一混合腔103混合。

水泥浆配制输入***局部剖视图还包括第一套筒外壳201、第一上支撑板202、第一搅拌轴203、第一偏心叶片204、第一下支撑板205；所述第一套筒外壳201内壁两侧分别设置环形支撑凸台，第一上支撑板202、第一下支撑板205上均布若干圆形通孔；

第一套筒外壳201与第一混合腔103通过螺纹连接，第一上支撑板202上端面与第一混合腔103下端面接触，下端面与第一套筒外壳201上环形支撑凸台上端面接触，第一搅拌轴203通过滚动轴承与第一上支撑板202连接，质量不同的第一偏心叶片204分布在第一搅拌轴203上，并通过焊接与第一搅拌轴203固定连接，第一下支撑板205与第一搅拌轴203通过滚动轴承连接，第一下支撑板205上端面与第一套筒外壳201下环形支撑凸台上端面接触，下端面与第一导管3接触；

第一上支撑板202与第一下支撑板205通过与第一搅拌轴203之间的配合，将第一搅拌轴203同心限位于第一套筒外壳201内部，第一搅拌轴203与质量不同的第一偏心叶片204形成偏心叶轮，并通过第一高能混合器1中喷入的高压水泥浆驱动偏心叶轮的转动，进而实现偏心叶轮带动管道内部的水泥浆振动，实现进一步混浆。

图5、图6分别是复合振动搅拌装置的剖视图、装配图。图7是固定导轨架剖视图，其中国包括第一阶梯传动轴401、第一固定导轨架402、第一水泥浆搅拌器403、第一超声振子404、第一螺纹端盖405；第一阶梯传动轴401上对称设置有矩形滑槽，第一固定导轨架402内壁设置有波浪形曲线滑槽40201，第一水泥浆搅拌器403上端沿径向对称设置有圆柱滑块，内部为中空结构，下端设置有质量不同的叶片偏心分布；

第一阶梯传动轴401和第一锥齿轮5通过键连接，第一阶梯传动轴401阶梯面和第一固定导轨架402上端面接触，第一固定导轨架402与混浆池1003通过螺栓固定连接，第一水泥浆搅拌器403上圆柱滑块与第一阶梯传动轴401上矩形滑槽滑动连接，第一水泥浆搅拌器403上圆柱滑块与波浪形曲线滑槽40201滑动连接，第一超声振子404与第一水泥浆搅拌器403通过螺纹连接，第一超声振子404连接线穿过第一阶梯传动轴401上端通孔引出，第一螺纹端盖405与第一水泥浆搅拌器403通过螺纹连接；

第一阶梯传动轴401转动带动第一水泥浆搅拌器403沿第一阶梯传动轴401上矩形滑槽滑动，实现第一水泥浆搅拌器403沿轴向滑动，同时带动第一水泥浆搅拌器403沿波浪形曲线滑槽40201滑动，实现第一水泥浆搅拌器403绕自身轴线转动，第一水泥浆搅拌器403通过转动与上下移动，带动偏心叶片振动，进而将低频振动传递至水泥浆上，实现对水泥浆同时进行自身低频振动与搅拌，第一超声振子404通过与第一水泥浆搅拌器403接触将振动传递至叶片上，进而将高频振动传递至水泥浆上，实现水泥浆低频振动同时高频振动，进而使水泥浆混合更加均匀；

图8是超声振子剖视图。其中包括螺杆40401、后盖板40402、陶瓷片40403、铜电极40404、前盖板40405、大双头螺柱40406、变幅杆40407、小双头螺柱40408；

后盖板40402与螺杆40401通过螺纹连接，陶瓷片40403套接于螺杆40401外部，铜电极40404套接于螺杆40401外部，铜电极40404与陶瓷片40403通过面接触，前盖板40405与螺杆40401通过螺纹连接，前盖板40405与陶瓷片40403面接触，大双头螺柱40406与前盖板40405通过螺纹连接，变幅杆40407与双头螺柱一40406通过螺纹连接，变幅杆40407与小双头螺柱40408通过螺纹连接，小双头螺柱40408与第一水泥浆搅拌器403内壁通过螺纹连接；

铜电极40404通过接入高频交变电流产生高频交变电压，进而与陶瓷片40403共同作用产生高频机械振动，变幅杆40407将产生的振动扩大并通过小双头螺柱40408将振动传递至第一水泥浆搅拌器403。

方案一超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***的使用方法包括以下步骤：

步骤一：将上述装置进行装配；

步骤二：启动第一电机9与第一超声振子404，进行干水泥灰的下料与水泥浆液的泵入；

步骤三：干水泥与水泥浆液通过第一高能混合器1进行混合并通过高压水泥浆驱动偏心叶轮的转动进行第一次振动搅拌；

步骤四：水泥浆输送至混浆池1003并通过第一水泥浆搅拌器403产生的偏心振动及上下移动与第一超声振子404产生的超声振动对水泥浆进行第二次振动搅拌；

最终水泥浆通过第一水泥浆输出管道1001输出至注水泥浆泵入口，输出的水泥浆通过多次偏心振动搅拌与超声振动搅拌已得到充分混合，提高了搅拌效果，使水泥浆质量更好。

图9、图10、图11分别是超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***方案二整体结构图、搅拌器初始位置整体结构图、搅拌器搅拌过程中整体结构图。其中包括水泥浆配制输入***、混浆池搅拌***和隔振装置；

水泥浆配制输入***包括第二高能混合器A1、第二导管A3；第二高能混合器A1与第二导管A3通过螺纹连接；第二高能混合器A1可通过水泥浆液的高压喷入实现水泥浆液和干水泥灰的初步混浆，第二导管A3将水泥浆导入上混浆池A1003中。

混浆池搅拌***包括第二水泥浆驱振搅拌器A2、第二复合振动搅拌装置A4、第三锥齿轮A5、第四锥齿轮A6、第二传动轴A7、第二减速器A8、第二电机A9和第二混浆池平台A10，第二复合振动搅拌装置A4包括第二阶梯传动轴A401、第二固定导轨架A402、第二水泥浆搅拌器A403、第二超声振子A404、第二螺纹端盖A405；第二混浆池平台A10上设置有第二水泥浆输出管道A1001、第二电机支架A1002、上混浆池A1003、下混浆池A1004，上混浆池A1003中心设置有圆锥形凸台；第二水泥浆驱振搅拌器A2上下两端面分别与上混浆池A1003、下混浆池A1004固定连接，第二复合振动搅拌装置A4和第三锥齿轮A5通过键连接，第三锥齿轮A5，第四锥齿轮A6通过锥齿轮配合，第四锥齿轮A6和第二传动轴A7通过键连接，第二传动轴A7和第二减速器A8通过联轴器连接，第二减速器A8与第二电机A9通过外置联轴器连接，第二电机A9与第二电机支架A1002面接触，下混浆池A1004与第二复合振动搅拌装置A4通过螺栓连接；第二水泥浆驱振搅拌器A2通过上混浆池A1003中进入的水泥浆驱动偏心叶轮转动，实现管道内部偏心振动，从而带动水泥浆振动，进一步混浆；第二电机A9通过接电启动开始转动，并通过联轴器将动力传递至第二减速器A8，第二减速器A8通过第二传动轴A7将动力传递至第四锥齿轮A6，第四锥齿轮A6通过第三锥齿轮A5将动力传递至第二复合振动搅拌装置A4，第二复合振动搅拌装置A4通过自身转动实现对水泥浆的搅拌，第二水泥浆输出管道A1001将搅拌均匀的水泥浆运输至注水泥浆泵的入口。

隔振装置包括第二固井水泥浆撬平台A11，第二隔振弹簧A12和第二弹簧导向杆A13，第二固井水泥浆撬平台A11上端面沿竖直方向设置可使第二弹簧导向杆A13在其内部相滑动的圆柱凹槽；第二弹簧导向杆A13上端面固连在下混浆池A1004底部，下端面与第二固井水泥浆撬平台A11上端面凹槽接触，第二隔振弹簧A12套接于第二弹簧导向杆A13外部；第二隔振弹簧A12通过沿弹簧导向杆A13滑动进行振动能量的消耗实现隔振。

图12、图13分别是方案二水泥浆配制输入***、水泥浆驱动振动搅拌装置局部剖视图，其中包括第二清水雾化喷枪A101、第二进灰管道A102和第二混合腔A103；还包括第二套筒外壳A201、第二上支撑板A202、第二搅拌轴A203、第二偏心叶片A204、第二下支撑板A205和连接螺钉A206；第二套筒外壳A201侧壁沿径向设置螺纹通孔，第二上支撑板A202、第二下支撑板A205沿轴向均布若干圆形通孔，其侧壁沿径向设置螺纹槽；

第二套筒外壳A201上、下端面分别与上混浆池A1003、下混浆池A1004通过焊接固定连接，第二上支撑板A202与第二套筒外壳A201通过连接螺钉A206连接，第二搅拌轴A203通过滚动轴承与上支撑板A202连接，质量不同的第二偏心叶片A204分布在第二搅拌轴A203上，并通过焊接与第二搅拌轴A203固定连接，第二下支撑板A205与第二套筒外壳A201通过连接螺钉A206连接，第二下支撑板A205与第二搅拌轴A203通过滚动轴承连接；

第二上支撑板A202与第二下支撑板A205通过与第二搅拌轴A203之间的配合，将第二搅拌轴A203同心限位于第二套筒外壳A201内部，第二搅拌轴A203与质量不同的第二偏心叶片A204形成偏心叶轮，并通过上混浆池A1003中进入的水泥浆驱动偏心叶轮的转动，进而实现偏心叶轮带动管道内部的水泥浆振动，实现进一步混浆；

方案二超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***的使用方法包括以下步骤：

步骤一：将上述装置进行装配；

步骤二：启动第二电机A9与第二超声振子A404，进行干水泥灰的下料与水泥浆液的泵入；

步骤三：干水泥与水泥浆液通过第二高能混合器A1进行混合并通过第二导管A3输送至上混浆池A1003；

步骤四：水泥浆进入第二水泥浆驱振搅拌器A2通过驱动偏心叶轮的转动进行第一次振动搅拌；

步骤五：水泥浆进入下混浆池A1004并通过第二水泥浆搅拌器A403产生的偏心振动及上下移动与第二超声振子A404产生的超声振动对水泥浆进行第二次振动搅拌；

最终水泥浆通过第二水泥浆输出管道A1001输出至注水泥浆泵入口，输出的水泥浆通过多次偏心振动搅拌与超声振动搅拌已得到充分混合，提高了搅拌效果，使水泥浆质量更好。

本实施例两个方案均提高了搅拌效率与质量，使搅拌更加充分；充分利用了水泥浆自身的势能，减少了电能消耗。

Claims (9)

1.一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述***包括水泥浆配制输入***、混浆池搅拌***和隔振装置；

所述水泥浆配制输入***包括第一高能混合器(1)、第一水泥浆驱振搅拌器(2)和第一导管(3)；第一水泥浆驱振搅拌器(2)分别与第一高能混合器(1)、第一导管(3)通过螺纹连接；

所述混浆池搅拌***包括第一复合振动搅拌装置(4)、第一锥齿轮(5)、第二锥齿轮(6)、第一传动轴(7)、第一减速器(8)、第一电机(9)和第一混浆池平台(10)；其中，第一混浆池平台(10)上设置有第一水泥浆输出管道(1001)、第一电机支架(1002)、混浆池(1003)；第一复合振动搅拌装置(4)和第一锥齿轮(5)通过键连接，第一锥齿轮(5)和第二锥齿轮(6)通过锥齿轮配合，第二锥齿轮(6)和第一传动轴(7)通过键连接，第一传动轴(7)和第一减速器(8)通过联轴器连接，第一减速器(8)和第一电机(9)通过外置联轴器连接；第一电机(9)与第一电机支架(1002)面接触，混浆池(1003)与第一复合振动搅拌装置(4)通过螺栓连接；

所述隔振装置包括第一固井水泥浆撬平台(11)、第一隔振弹簧(12)和第一弹簧导向杆(13)；第一固井水泥浆撬平台(11)的上端面沿竖直方向设置使第一弹簧导向杆(13)在其内部相滑动的圆柱凹槽；第一弹簧导向杆(13)的上端面固连在混浆池(1003)底部，下端面与第一固井水泥浆撬平台(11)的上端面的圆柱凹槽接触，第一隔振弹簧(12)套接于第一弹簧导向杆(13)外部。

2.根据权利要求1所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述第一高能混合器(1)包括第一清水雾化喷枪(101)、第一进灰管道(102)和第一混合腔(103)；

第一进灰管道(102)侧壁设置有圆形通孔；第一清水雾化喷枪(101)的外圆柱面和第一进灰管道(102)的圆形通孔内圆柱面接触，并***第一进灰管道(102)内部与第一混合腔(103)相通。

3.根据权利要求1所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述第一水泥浆驱振搅拌器(2)包括第一套筒外壳(201)、第一上支撑板(202)、第一搅拌轴(203)、第一偏心叶片(204)、第一下支撑板(205)；

第一套筒外壳(201)内壁两侧分别设置上、下环形支撑凸台，第一上支撑板(202)、第一下支撑板(205)上均设置圆形通孔；第一套筒外壳(201)与第一混合腔(103)通过螺纹连接，第一上支撑板(202)的上端面与第一混合腔(103)的下端面接触，第一上支撑板(202)的下端面与第一套筒外壳(201)上环形支撑凸台的上端面接触，第一搅拌轴(203)通过滚动轴承分别与第一上支撑板(202)、第一下支撑板(205)连接，且第一搅拌轴(203)上焊接不同质量的第一偏心叶片(204)，第一下支撑板(205)的上端面与第一套筒外壳(201)下环形支撑凸台的上端面接触，下端面与第一导管(3)接触。

4.根据权利要求1所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述第一复合振动搅拌装置(4)包括第一阶梯传动轴(401)、第一固定导轨架(402)、第一水泥浆搅拌器(403)、第一超声振子(404)、第一螺纹端盖(405)；

第一阶梯传动轴(401)上对称设置有矩形滑槽，第一固定导轨架(402)内壁设置有波浪形曲线滑槽(40201)，第一水泥浆搅拌器(403)上端沿径向对称设置有圆柱滑块，内部为中空结构，下端设置有不同质量的偏心叶片；第一阶梯传动轴(401)和第一锥齿轮(5)通过键连接，第一阶梯传动轴(401)的阶梯面和第一固定导轨架(402)的上端面接触，第一固定导轨架(402)与混浆池(1003)通过螺栓固定连接；第一水泥浆搅拌器(403)上的圆柱滑块与第一阶梯传动轴(401)上的矩形滑槽滑动连接，第一水泥浆搅拌器(403)上的圆柱滑块与波浪形曲线滑槽(40201)滑动连接；第一超声振子(404)与第一水泥浆搅拌器(403)通过螺纹连接，第一超声振子(404)的连接线通过第一阶梯传动轴(401)的上端孔引出，第一螺纹端盖(405)与第一水泥浆搅拌器(403)通过螺纹连接。

5.根据权利要求4所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述第一超声振子(404)包括螺杆(40401)、后盖板(40402)、陶瓷片(40403)、铜电极(40404)、前盖板(40405)、大双头螺柱(40406)、变幅杆(40407)、小双头螺柱(40408)；

后盖板(40402)和前盖板(40405)均与螺杆(40401)通过螺纹连接，陶瓷片(40403)与铜电极(40404)均套接于螺杆(40401)外部，且铜电极(40404)和前盖板(40405)均与陶瓷片(40403)面接触；大双头螺柱(40406)与前盖板(40405)通过螺纹连接，大双头螺柱(40406)和小双头螺柱(40408)均与变幅杆(40407)通过螺纹连接，且小双头螺柱(40408)与第一水泥浆搅拌器(403)的内壁通过螺纹连接。

6.一种权利要求1～5任一项所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

步骤1：将超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***进行装配；

步骤2：第一进灰管道(102)将干水泥灰输送到第一混合腔(103)并和第一清水雾化喷枪(101)高压喷出的水泥浆液在第一混合腔(103)混合；

步骤3：第一上支撑板(202)与第一下支撑板(205)通过与第一搅拌轴(203)之间的配合，将第一搅拌轴(203)同心限位于第一套筒外壳(201)内部，第一搅拌轴(203)与不同质量的第一偏心叶片(204)形成偏心叶轮，并通过第一高能混合器(1)中喷入的高压水泥浆驱动偏心叶轮转动，进而偏心叶轮带动管道内部的水泥浆振动，实现进一步混浆；第一导管(3)将水泥浆导入混浆池(1003)中；

步骤4：启动第一电机(9)与第一超声振子(404)，第一电机(9)通过联轴器将动力传递至第一减速器(8)，第一减速器(8)通过第一传动轴(7)将动力传递至第二锥齿轮(6)，第二锥齿轮(6)通过第一锥齿轮(5)将动力传递至第一复合振动搅拌装置(4)，第一复合振动搅拌装置(4)通过自身转动实现对水泥浆的搅拌，铜电极(40404)通过接入高频交变电流产生高频交变电压，进而与陶瓷片(40403)共同作用产生高频机械振动，变幅杆(40407)将产生的高频机械振动扩大并通过小双头螺柱(40408)将振动传递至第一水泥浆搅拌器(403)；第一阶梯传动轴(401)转动带动第一水泥浆搅拌器(403)沿第一阶梯传动轴(401)上的矩形滑槽滑动，实现第一水泥浆搅拌器(403)沿轴向滑动，同时第一阶梯传动轴(401)带动第一水泥浆搅拌器(403)沿波浪形曲线滑槽(40201)滑动，实现第一水泥浆搅拌器(403)绕自身轴线转动；第一水泥浆搅拌器(403)通过转动与轴向滑动，带动其上面的偏心叶轮振动，进而将低频振动传递至水泥浆上，实现对水泥浆自身低频振动与搅拌；第一超声振子(404)通过与第一水泥浆搅拌器(403)接触将振动传递至叶片上，进而将高频振动传递至水泥浆上，同时实现水泥浆的低频振动与高频振动，使水泥浆混合更加均匀；

步骤5：第一水泥浆输出管道(1001)将搅拌均匀的水泥浆运输至注水泥浆泵的入口，同时第一隔振弹簧(12)通过沿第一弹簧导向杆(13)滑动进行振动能量的消耗来实现隔振。

7.一种超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述***包括水泥浆配制输入***、混浆池搅拌***和隔振装置；

水泥浆配制输入***包括第二高能混合器(A1)、第二导管(A3)；第二高能混合器(A1)与第二导管(A3)通过螺纹连接；

混浆池搅拌***包括第二水泥浆驱振搅拌器(A2)、第二复合振动搅拌装置(A4)、第三锥齿轮(A5)、第四锥齿轮(A6)、第二传动轴(A7)、第二减速器(A8)、第二电机(A 9)和第二混浆池平台(A 10)；第二混浆池平台(A 10)上设置有第二水泥浆输出管道(A1001)、第二电机支架(A1002)、上混浆池(A1003)、下混浆池(A1004)，上混浆池(A1003)的中心设置有圆锥形凸台；第二水泥浆驱振搅拌器(A2)的上端面、下端面分别与上混浆池(A1003)、下混浆池(A1004)固定连接；第二复合振动搅拌装置(A4)和第三锥齿轮(A5)通过键连接，第三锥齿轮(A5)和第四锥齿轮(A6)通过锥齿轮配合，第四锥齿轮(A 6)和第二传动轴(A7)通过键连接，第二传动轴(A7)和第二减速器(A 8)通过联轴器连接，第二减速器(A 8)与第二电机(A 9)通过外置联轴器连接，第二电机(A9)与第二电机支架(A1002)面接触，下混浆池(A1004)与第二复合振动搅拌装置(A4)通过螺栓连接；

隔振装置包括第二固井水泥浆撬平台(A11)、第二隔振弹簧(A12)和第二弹簧导向杆(A13)，第二固井水泥浆撬平台(A11)上端面沿竖直方向设置使第二弹簧导向杆(A13)在其内部相滑动的圆柱凹槽；第二弹簧导向杆(A13)上端面固连在下混浆池(A1004)底部，下端面与第二固井水泥浆撬平台(A11)上端面的圆柱凹槽接触；第二隔振弹簧(A12)套接于第二弹簧导向杆(A13)外部。

8.根据权利要求7所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***，其特征在于，所述第二水泥浆驱振搅拌器(A2)包括第二套筒外壳(A201)、第二上支撑板(A 202)、第二搅拌轴(A203)、第二偏心叶片(A 204)、第二下支撑板(A205)和连接螺钉(A 206)；第二套筒外壳(A201)侧壁沿径向设置螺纹通孔，第二上支撑板(A202)、第二下支撑板(A205)沿轴向均匀分布若干圆形通孔，且其侧壁沿径向设置螺纹槽；

第二套筒外壳(A201)的上端面、下端面分别与上混浆池(A1003)、下混浆池(A1004)焊接，第二上支撑板(A202)、第二下支撑板(A 205)均通过连接螺钉(A206)与第二套筒外壳(A201)连接，第二搅拌轴(A 203)通过滚动轴承与第二上支撑板(A202)、第二下支撑板(A205)连接，不同质量的第二偏心叶片(A204)焊接在第二搅拌轴(A203)上。

9.一种权利要求7或8所述超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

步骤B1：装配超声机械复合振动的水泥浆搅拌混配***；

步骤B2：第二高能混合器(A1)高压喷入水泥浆液，水泥浆液和干水泥灰初步混浆，再由第二导管(A3)将水泥浆导入上混浆池(A1003)中；

步骤B3：第二上支撑板(A202)与第二下支撑板(A205)通过与第二搅拌轴(A203)之间的配合，将第二搅拌轴(A203)同心限位于第二套筒外壳(A201)内部，第二搅拌轴(A203)与不同质量的第二偏心叶片(A204)形成偏心叶轮，第二水泥浆驱振搅拌器(A2)通过上混浆池(A1003)中进入的水泥浆驱动偏心叶轮转动，实现管道内部偏心振动，从而带动水泥浆振动进行进一步混浆；

步骤B4：水泥浆进入下混浆池(A1004)，第二电机(A9)接电启动，通过联轴器将动力传递至第二减速器(A8)，再通过第二传动轴(A7)将动力传递至第四锥齿轮(A6)，第四锥齿轮(A6)通过第三锥齿轮(A 5)将动力传递至第二复合振动搅拌装置(A 4)，通过第二水泥浆搅拌器(A403)的偏心振动及上下移动与第二超声振子(A404)产生的超声振动对水泥浆进行振动搅拌；

步骤B5：第二水泥浆输出管道(A1001)将搅拌均匀的水泥浆运输至注水泥浆泵的入口；第二隔振弹簧(A12)通过沿第二弹簧导向杆(A13)滑动进行振动能量的消耗实现隔振。

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