耐酸碱快速混配液体应用分样装置及方法与流程

本发明属于采油工程技术领域，具体涉及一种耐酸碱快速混配液体应用分样装置及方法，用于油田化学产品检测和液体混配。

背景技术：

在油气田开采及开发相关领域中，大规模应用到液体类化学品，例如油田用完井液（射孔液），压裂液以及具有强酸强碱性等工业用液体类产品。以上液体均含待溶固体物质，在理论中视不均匀溶液，此类产品混配或产品分样检测时，通常采用晃动装有溶液容器或摇摆设备而达到液体混配均匀，后倾倒出入待测容器中，此类缺点为操作时因人员误差不同，液体混均并不统一，对检测结果准确度造成较大影响；对于强酸或强碱液体的混配及分样过程，当容器进行较强烈晃动或摇摆分样时，易存在液体溅溢或容器坠落地面等安全隐患及危险，影响实验室正常管理与企业生产运行。

技术实现要素：

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种耐酸碱快速混配液体应用分样装置及方法，其能够解决酸碱溶液的混配和分样问题，利用流体力学实现了静态的液体混配和分样。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种耐酸碱快速混配液体应用分样装置，包括：上料部，用于盛装待混配溶液；混配部，其设置在所述上料部的底部，并用于对待混配溶液进行均匀混配；以及储液分样部，其设置在所述混配部的底部，并用于储存混配后的溶液和分组采样；其中，所述混配部包括第一混配单元、第二混配单元和/或第三混配单元；所述第一混配单元包括第一腔体、设置在所述第一腔体内的支撑轴、以及设置在所述支撑轴上的第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和所述第二叶片的旋向相反设置；所述第二混配单元包括第二腔体和设置在所述第二腔体内的多道导流叶片，多道所述导流叶片倾斜交错设置；所述第三混配单元包括第三腔体和布设在所述第三腔体的内壁上的多个阻流柱。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，所述上料部包括：装料漏斗，其与所述混配部的进料口对应设置；以及第一阀体，其设置在所述装料漏斗的底部，用于控制所述装料漏斗底部的开合。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，所述储液分样部包括：储液罐，其连接设置在所述混配部的出料口底部；第二阀体，其设置在所述储液罐的出料口上，用于实现所述储液罐的出料口的开合；以及分样盘，其设置在所述储液罐的出料口的底部。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，所述储液罐上还设置有第三阀体，所述第三阀体连接有真空单元。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，所述第二阀体包括双孔拨片阀门和/或四孔拨片阀门；所述分样盘为四口分样盘。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，还包括主壳体，所述上料部固定设置在所述主壳体的顶部，所述储液分样部固定设置在所述主壳体的底部，所述混配部匹配套设在所述主壳体内部；所述主壳体外侧设置有支撑架。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，在所述混配部中，相邻的混配单元之间通过企口插接连接，且在各混配单元的底部设置呈收敛口状的汇流盘；在所述第三混配单元底部的汇流盘上还设置有半球形的阻水漏。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，所述上料部与所述主壳体之间、主壳体与所述储液分样部之间、主壳体与所述支撑架之间均通过螺纹连接固定。

根据本发明耐酸碱快速混配液体应用分样装置，优选地，所述上料部、混配部和储液分样部均采用4cr13不锈钢材质，在与混配溶液接触的各部件内壁上涂有防腐涂层ptfe。

一种耐酸碱快速混配液体应用分样方法，具体包括以下步骤：

根据待混配溶液的性质，选择混配部的组合形式，并配置如上述的耐酸碱快速混配液体应用分样装置；

将待混配溶液置入所述上料部中，直至达到设定的体积；

将上料部内的待混配溶液注入所述混配部中，待混配溶液依次流经各混配单元，实现溶液的均匀混配，并流入所述储液分样部中；

对所述储液分样部中混配后的溶液进行多组采样。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请整体结构设计合理，其能够应用于黏度小于200mpa.s强酸或强碱等液体，整体装置内部无电子驱动组件，利用流体力学原理，实现静态的液体混配与分样装置。

本发明采用4cr13不锈钢内部加防腐涂层ptfe制作装料漏斗、主壳体、各腔体、储液罐、四口分样盘等部件，能使本申请整体耐酸碱能力比普通材料更好，摩阻系数更小，使液体流动性更好。通过三组可供选择的混配单元的部件结构设计，可以随意拆装并相互连接，达到混配的效果。

本申请的三组混配单元中，第一混配单元采用悬空扇叶状加长叶片，缓冲液体流下后造成冲击压力，使液体产生涡旋状态，达到混配均匀的效果，有正相和反相设置的两组叶片，实现了更高强度的扰动，具有打散和涡流的双重效果；第二混配单元采用的多层半圆形挡板，形成多道倾斜交错设置的导流板，缓冲液体流下后造成冲击压力，改变流向，使液体产生湍动状态，达到混配均匀的效果；第三混配单元采用双半叶状中空球，利用水流的惯性形成冲击压力，使液滴相互撞击，产生溅射状态，通过水流的冲击配合阻流柱的外形特征实现流体的混合和流体的扰动，达到混配均匀的效果。

本申请中阻流柱的截面呈椭圆形，且阻流柱的截面面积由大到小变化，多个阻流柱圆周均布设置，从而使得相邻两阻流柱之间形成一定形状的流道，不仅能够在此形成冲击混配效果，而且能够实现流体的汇流，配合半球形的阻水漏，避免发生离析现象，保障了混配的效果。

本申请的第二阀门采用拨片式阀门，其材质为高温陶瓷，能够增加阀门的使用次数。第三阀门的设置，能够连通真空负压设备，使得设备内腔中形成一定的负压状态，不仅能够更进一步的实现设备的应用方位，而且能沟通提高混配的效率和效果。

本申请通过对主壳体内三组混配单元的任意调节，结合第二阀门的双孔拨片和四孔拨片结构，对黏度小于200mpa.s液体可以依据需求均分两份或四份，本申请能承受-1mpa压力，具有携带方便、易打开、易清洗、操作方便简单等优点；对于黏度大于200mpa.s的液体也能够保障其混配的效率和效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例耐酸碱快速混配液体应用分样装置的结构示意图，其示出了各部件的相对位置关系。

图2根据本发明实施例的双孔拨片阀门的结构示意图。

图3根据本发明实施例的四孔拨片阀门的结构示意图。

图中序号：

100为装料漏斗、101为第一阀体；

200为主壳体、210为第一腔体、211为第一叶片、212为第二叶片、220为第二腔体、221为导流叶片、230为第三腔体、231为阻流柱、240为汇流盘、250为阻水漏；

300为储液罐、301为第二阀体、3011为双孔拨片阀门、3012为四孔拨片阀门、302为四口分样盘、303为第三阀体；

400为支撑架。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，a和/或b可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；具体的，本文中“第一混配单元、第二混配单元和/或第三混配单元”，包含了第一混配单元、第二混配单元、第三混配单元三者中的任一种、任两种、三种同时存在的各种不同组合。

参见图1-图3，本申请公开了一种耐酸碱快速混配液体应用分样装置，包括上料部、混配部和储液分样部，上料部用于盛装待混配溶液；混配部设置在所述上料部的底部，并用于对待混配溶液进行均匀混配；储液分样部设置在所述混配部的底部，并用于储存混配后的溶液和分组采样；所述混配部包括第一混配单元、第二混配单元和/或第三混配单元；所述第一混配单元包括第一腔体210、设置在所述第一腔体210内的支撑轴、以及设置在所述支撑轴上的第一叶片211和第二叶片212，所述第一叶片211和所述第二叶片212的旋向相反设置；所述第二混配单元包括第二腔体220和设置在所述第二腔体内的多道导流叶片221，多道所述导流叶片221倾斜交错设置；所述第三混配单元包括第三腔体230和布设在所述第三腔体的内壁上的多个阻流柱231。

对于上述混配部的结构，可以根据需求进行随意选择搭配，具体的工作原理是：第一混配单元采用悬空扇叶状加长叶片，缓冲液体流下后造成冲击压力，使液体产生涡旋状态，达到混配均匀的效果，有正相和反相设置的两组叶片，实现了更高强度的扰动，具有打散和涡流的双重效果；第二混配单元采用的多层半圆形挡板，形成多道倾斜交错设置的导流板，缓冲液体流下后造成冲击压力，改变流向，使液体产生湍动状态，达到混配均匀的效果；第三混配单元采用双半叶状中空球，利用水流的惯性形成冲击压力，使液滴相互撞击，产生溅射状态，通过水流的冲击配合阻流柱的外形特征实现流体的混合和流体的扰动，达到混配均匀的效果。

其中，上料部包括装料漏斗100和第一阀体101，装料漏斗100与混配部的进料口对应设置；第一阀体101设置在装料漏斗100的底部，用于控制所述装料漏斗底部的开合，本实施例中附图所示的第一阀体101采用开合盖结构，其可以为抽拉结构、或者翻转结构均可。

本申请中的储液分样部包括储液罐300、第二阀体301和分样盘，储液罐连接设置在所述混配部的出料口底部；第二阀体设置在所述储液罐的出料口上，用于实现所述储液罐的出料口的开合；分样盘设置在所述储液罐的出料口的底部，用于分组取样，具体地，第二阀体301包括双孔拨片阀门3011和/或四孔拨片阀门3012；分样盘为四口分样盘302。

储液罐300上还设置有第三阀体303，第三阀体303连接有真空单元，当液体黏度大于200mpa.s时，可以利用第三阀体303，通过真空单元抽负压，从而使得整个内部的混配腔和储液罐300内形成负压，对于所形成的负压的大小，根据液体的黏度的大小决定，从而保障混配的效率和效果。

本申请还包括主壳体200，其能够使得整个设备实现一体化；具体地，上料部固定设置在所述主壳体200的顶部，储液分样部固定设置在主壳体200的底部，混配部匹配套设在主壳体200内部；主壳体200外侧设置有支撑架400。对于各部件之间的连接关系，由于其需要进行组配，方便拆卸组装，因此在混配部中，相邻的混配单元之间通过企口插接连接，且在各混配单元的底部设置呈收敛口状的汇流盘240，在所述第三混配单元底部的汇流盘240上还设置有半球形的阻水漏250；上料部与所述主壳体200之间、主壳体200与所述储液分样部之间、主壳体200与所述支撑架400之间均通过螺纹连接固定。

本实施例中的装料漏斗100、主壳体200、第一腔体210、第二腔体220、第三腔体230、储液罐300均采用4cr13不锈钢材质，在与混配溶液接触的各部件内壁上涂有防腐涂层ptfe，支撑架400采用45号钢，第二阀门301采用的是拨片是阀门，其材质为高温陶瓷。

本实施例的附图中所选用的混配部的结构为三者均存在的情况，且第一腔体、第二腔体和第三腔体由上向下依次布置的结构形式，对于上述结构的具体连接关系，进行以下详细描述：

混配部进行组配时，先依次将第三混配单元、第二混配单元和第一混配单元依次放入主壳体内，并进行企口对接连接；再关闭主壳体上端部开合盖，装料漏斗与主壳体采用压缩式螺纹连接结构连接，支撑架与主壳体之间通过卡凸式螺纹结构连接，第二阀体与储液罐采用卡套式螺纹连接，分样盘在安装完成第二阀体后，再与储液罐进行卡套式螺纹连接，至此完成设备的组配。

混配过程中，将上述装置水平放置，向装料漏斗中导入设定量的分样液体，本实施例中，根据适配的装料漏斗的大小，倒入的液体高度为3/4装料漏斗的高度。然后开启上部的第一阀体，即开合盖，使得待混配的液体依次经过第一混配单元、第二混配单元和第三混配单元，最终流入储液罐中；依据需要选择拨片式阀门（即第二阀体）的双孔与四孔阀门，通过四口分样盘将液体均匀的分组完毕。如进行二组分样，则将双孔与四孔阀门拨至左侧，左右通道完全开启；如进行四组分样，则将双孔与四孔阀门拨至右侧，对称四通道完全开启。

在上述的混配过程中，当液体黏度相对较大时，需要利用第三阀体，使得其接通真空负压设备，对其内部进行抽真空，形成负压环境，从而提高待混配液体由上向下流动的流畅性，提高混配的效率和效果。

根据待混配液体的特性和性质，可以选用的混配部的组合形式多种多样，其还可以为某一种混配单元进行多次设置，如在主壳体内设置四个混配单元，其中第一混配单元为两组，其排布形式为第一混配单元、第二混配单元、第一混配单元和第三混配单元，由此通过混配单元的布设形式的变化，进一步的提高液体在整个混配部中的混配效果，根据各混配单元的特性和待混配液体的特性，决定其布置的形式和搭配的数量。

本申请还公开了一种耐酸碱快速混配液体应用分样方法，具体包括以下步骤：

根据待混配溶液的性质，选择混配部的组合形式，并配置如上述的耐酸碱快速混配液体应用分样装置；

将待混配溶液置入所述上料部中，直至达到设定的体积；

将上料部内的待混配溶液注入所述混配部中，待混配溶液依次流经各混配单元，实现溶液的均匀混配，并流入所述储液分样部中；

对所述储液分样部中混配后的溶液进行多组采样。

对于上述分样方法中的具体细节，在针对设备的描述中有详细的说明，故不再重述。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。