一种挤压摩擦式压裂砂生产装置

技术领域

本发明涉及石英砂加工技术领域，具体为一种挤压摩擦式压裂砂生产装置。

背景技术

压裂砂是一种高纯度的石英砂，经过精细加工而成，具有很强的抗压性和磨圆度，这种压裂砂常用于石油工业领域，作石油支撑剂使用，是一种不可或缺的物质。石英压裂砂以其低廉的价格、良好的使用性能，在国内外油田生产中的用量居首位，但市场上大多数的石英压裂砂的生产设备，结构复杂、生产效率低，如：传统撞击式压裂砂生产设备不仅生产效率低，而且形成的压裂砂具有棱角、裂缝，严重影响压裂砂质量，不能满足油田的使用要求。因此，发明一款能够生产出球形、无裂缝的压裂砂，以压裂砂增强抗压能力，同时提高生产压裂砂标准成功率、稳定提升压裂砂质量的压裂砂生产装置具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产石油、页岩气开发过程中所需压裂砂的生产设备，能够实现大规模工业化生产，提高压裂砂生产效率和质量，以及实现自动化操作的油田专用的压裂砂生产设备。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种挤压摩擦式压裂砂生产装置。其特征在于：包括动力机构、压裂砂生产机构以及用于安装各作业部件的机架组成。所述动力机构采用变频电机提供动力，通过皮带传动装置将动力传输给压裂砂生产机构；所述压裂砂生产机构进料斗设置在上盖轴承座的上端，用于装填矿石，中部圆筒中心轴上错位安装有四个四齿转子、两个六齿转子和耐磨头与锤坨组成的可调节的锤坨转子，圆筒内层的齿板上设有齿槽，下端盖板底座分别与圆筒和底板相连接，出料斗设置在底板下方；所述机架主要用于承载动力机构和压裂砂生产机构。

所述动力机构的变频电机安装在支撑板上，通过皮带传动装置将变频电机输出的动力传输给圆筒中心轴，以驱动中心轴旋转，从而带动锤坨转子转动，实现压裂砂的生产作业。

进一步，所述皮带传动装置包括主动轮、皮带和从动轮，主动轮安装在变频电机的输出轴上，从动轮安装在中心轴的上端，主动轮和从动轮之间通过五根皮带传输动力。

作为优选，所述压裂砂生产机构上端的上盖轴承座通过轴承安装在中心轴上，外部边缘设置有固紧螺孔，两侧设有长方形孔隙用于与下料斗的两脚相互配合，让放入下料斗的矿石分别从两侧进入圆筒内部。

作为优选，所述压裂砂生产机构的中间部分是压裂砂生产的作业部位，圆筒外侧设有活动窗口以便于维修，圆筒内层的齿板上设有齿槽，在齿板齿槽和多个锤坨转子共同作用下，使压裂砂摩擦挤压，形成更高质量、球形率更高的压裂砂。

进一步，所述锤坨转子安装在所述压裂砂生产机构的中心轴上，在变频电机的驱动下多个锤坨转子随中心轴一起旋转，其旋转速度可根据所需压裂砂的目数和质量进行调节。

作为优选，所述压裂砂生产机构的下端设置有下盖板底座，其内圈圆柱孔隙和轴承B安装在中心轴上，所述下盖板底座通过下端螺孔固定在底板上，所述底板安装在机架上。

进一步，所述底板下方设置有出料斗，并设计成半球形，以减小压裂砂落到地面时的缓冲力。

进一步，所述下盖板底座内圈与外圈之间均匀设置了有八个出料斗孔隙，并用挡板隔开，以实现加工完成后压裂砂的分散下落。

作为优选，所述法兰A安装在上盖轴承座的下方，法兰B安装在下盖板底座的上方，外侧边缘处均设置有螺孔，以实现上盖轴承座和下盖板底座与圆筒的固紧连接。

作为优选，所述中心轴上从上到下依次安装有从动轮、固紧圈A、轴承A、固紧圈B、锤坨转子以及轴承B，各部件分别与其余部件连接、配合。

作为优选，所述锤坨转子包括四齿转子、六齿转子与锤坨，锤坨通过螺栓B固定在四齿转子的齿脚上，锤坨转子安装在中心轴上并随中心轴旋转，矿石等材料在不断摩擦、挤压作用下实现压裂砂的高质量生产。

进一步，锤坨转子在中心轴上采用错位安装，以保证每个方向上均有锤坨，并且设计的六个锤坨转子上下相邻两个之间存在微小间隙，防止生产过程中相互干扰以及发生堵塞。

作为优选，所述机架采用槽钢制成，机架左上方设有支撑座，用于安装变频电机，右下方设有底板，用于承载整个压裂砂生产机构的质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的基于挤压摩擦成型原理的压裂砂生产装置，结构新颖、操作简单，通过调节变频电机转速，可以制成75～150目数甚至与更高目数的压裂砂；并且采用这种摩擦挤压式压裂砂生产装置生产的压裂砂无裂缝、棱角，达到压裂砂标准成功率高达80％，相对于传统冲击式设备制砂效率提升了近一倍，便于工业化生产应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明另一个视角结构示意图；

图3为本发明压裂砂生产机构的结构示意图；

图4为本发明压裂砂生产的内部展开结构示意图；

图5为本发明圆筒中心轴上机构的结构示意图；

图6为本发明锤坨转子的结构正视图；

图7为本发明六齿转子的结构正视图；

图中：1、机架；2、支撑座；3、变频电机；4、皮带；5、上盖轴承座；6、下料斗；7、圆筒；8、活动盖板；9、下盖板底座；10、下料口；11、齿板；12、从动轮；13、主动轮；14、螺栓A；15、支撑滑块；16、法兰A；17、螺孔A；18、法兰B；19、螺孔B；20、底板；21、中心轴；22、轴承A；23、长方形孔隙；24、分料口；25、固紧圈A；26、稳定圈A；27、锤坨转子；28、固紧圈B；29、轴承B；30、稳定圈B；31、圆柱形孔隙；32、四齿转子；33、锤坨；34、螺栓B；35、耐磨头；36、六齿转子。

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，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种挤压摩擦式压裂砂生产装置。包括动力机构、压裂砂生产机构以及用于安装各作业部件的机架组成。所述动力机构采用变频电机提供动力，通过皮带传动装置将动力传输给压裂砂生产机构；所述压裂砂生产机构进料斗设置在上盖轴承座的上端，用于装填矿石，中部圆筒中心轴上错位安装有四个四齿转子、两个六齿转子和耐磨头与锤坨组成的可调节的锤坨转子，圆筒内层的齿板上设有齿槽，下端盖板底座分别与圆筒和底板相连接，出料斗设置在底板下方；所述机架主要用于承载动力机构和压裂砂生产机构。

如图1、2、4所示，所述动力机构中的变频电机3安装在支撑座2上，通过皮带传输装置将变频电机3输出动力传输给压裂砂生产机构，所述皮带传输装置中的主动轮13安装在变频电机3输出轴上，从动轮12安装在中心轴21上，皮带4则用于连接主动轮13和从动轮12，以传输变频电机3的输出动力。

本实例中，所述变频电机3通过螺栓A14固定在支撑座2的滑块上，所述支撑座2安装在机架1上。

如图1、3、4所示，所述压裂砂生产机构的上端设置有下料斗6和上盖轴承座5，其中下料斗6的两脚与上盖轴承座5左右两端长方形孔隙23相互配合，上盖轴承座5通过轴承A22安装在中心轴21上，其边缘处设有螺孔17，下料斗6中的矿石分别从上盖轴承座5左右两端长方形孔隙23中进入圆筒7中。

如图1、2、5所示，所述压裂砂生产机构的中端外部壳体主要起保护作用，并设有活动盖板8，内侧设置有齿板11，与锤坨转子27和耐磨头35共同作用下实现压裂砂高目数、高质量生产。

本实例中，圆筒7内部的中心轴21上设置有六个锤坨转子27，并在整个圆周上进行错位安装；所述中心轴21通过变频电机3传输的动力实现旋转，同时带动锤坨转子27旋转，从而让矿石在锤坨转子27、耐磨头35和齿板11齿槽的作用下进行压裂砂的生产。

如图1、3、5和7所示，所述压裂砂生产机构的下端的下盖板底座9与轴承B29同轴心，并通过其边缘处的螺孔17A固定在底板20上；所述底板20则安装在机架1上，以承载整个压裂砂生产机构的质量。

本实例中，所述底板20的下端设有出料斗10，并将出料斗10的形状设置成半球形，下盖板底座9内圈与外圈之间平均设有八个出料口孔隙，用以导出生产好的压裂砂以及减小压裂砂落到地面的缓冲力。

本实例中，所述法兰A16安装在上盖轴承座5的下方，法兰B安装在下盖板底座9的上端，并通过外侧边缘处的螺孔固紧。所述锤坨转子27上的锤坨33通过螺栓B34固定在四齿转子32和六齿转子36的齿脚上，锤坨转子27安装在中心轴21上并随中心轴旋转，在不断旋转的锤坨转子27、耐磨头35以及齿板11齿槽相互作用下，矿石等材料不断发生摩擦、挤压，从而实现压裂砂的高质量生产。

如图1、3所示，所述机架1均采用槽钢制成，以增加其硬度和承载力，机架1左右两端分别设有支撑座2和底板20，用于安装变频电机3以及下盖板底座9，用于承载整个装置所有部件的质量。

在本发明中，需要解释的是，“上”、“下”等为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。