CN100441264C - 筛网及其框架 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种框架，将在该框架上拉伸编织金属丝网，并将该编织金属丝网紧固到该框架，以便形成筛网，该框架可用于从钻探石油或天然气时从井下回收的钻探泥浆中筛选出固体。该框架是一个直线型模制塑料框架，通过其边缘区域，可将该框架紧固到振动器中的适当位置。在该框架内，有多个由交叉肋条的正交阵列形成的直线型窗口，其中这些肋条也是由模制塑料材料制成。其中一些肋条在内部由刚性金属部件加固，这些刚性金属部件在中空箱形截面部件之间正交延伸，这些中空箱形截面部件界定了用于加固该框架的四个边缘区域的子框架。这些子框架部件的端部在子框架的四个拐角处接合。这样，不仅框架的边缘区域在内部得到加固，而且其中一些正交交叉的肋条也在内部得到加固，从而制得用于筛网的刚性框架。那些将被加固的肋条的内部加固可包括中空箱形截面金属部件，这些部件的横截面可与子框架部件的横截面相似；或者，那些将被加固的肋条的内部加固包括金属I-梁横截面部件，这些部件的高度通常与形成子框架的箱形截面部件的高度相同。
Description
技术领域
本发明涉及诸如装配在振动器中用以从液体中分离固体的筛网，具体来说，本发明涉及从钻探石油或天然气时从井下引出的液态钻探泥浆中分离固体。
背景技术
过去，已经通过在金属框架上拉伸编织金属丝网薄片并且利用聚合物粘合剂将这些薄片紧固到这些金属框架上，来构造这样的筛网。通常，框架大体为矩形，并且界定了一个或多个矩形开口，在这些开口上拉伸金属丝网。
通常，将两层或两层以上具有不同网格大小的金属丝网紧固到每个金属框架上。一个网的经线和纬线中的张力通常大于另一个网中的相应经线和纬线张力。
框架形态
这样的构造往往会使筛网相对较重，并且因为它们通常是通过人工推动到适当位置，所以本申请人公司在几年以前引入了一种新的框架设计。它主要是通过GRP聚合物模塑法构造而成，其中，在模制过程中加入金属丝框架，以便加固最终结构并引入足够大的刚性，使得不仅在金属丝网中包含并保持张力，而且还能确保框架在使用中在组成钻探泥浆的相对稠密的浆料的重量下以及随着固体积聚在筛网上不会发生弯曲。
该筛网设计理想地适用于多种振动器，例如由Rig TechnologyLtd.ofAberdeen，Scotland，UK提供的VSM范围内的振动器。
振动筛的产量至少部分地由使用中用于沉积钻探泥浆的筛网的面积决定。因为每个矩形框架的面积部分地由最终筛网的最大允许重量决定，所以通过在具有用于搁置筛网边缘的边缘支撑件的直线型刚性篮筐中边对边邻接地布置两个或四个筛网，从而形成大于单个筛网的过滤面积。通过夹具将筛网固定在适当位置，优选地，采用充气夹持机制来将筛网边缘夹在刚性篮筐的边缘支撑件上。该充气夹持还确保筛网边缘周围具有良好的液密密封。
还开发了其它容纳较大面积但支撑不太好的筛网的振动器，并且提出使用经金属丝框架加固的GRP框架来构造这些筛网，但在测试原型后发现，它们不具有足以现场执行的硬度。
特定来说，通过观察发现，这些较大面积的GRP金属丝框架加固筛网会在没有得到支撑的跨度中心周围剧烈地抖动。由此导致筛网与边缘支撑件分离，而在使用中的所有时间，筛网本应始终保持密封在边缘支撑件上。这会使得浆料绕过筛网而降落到为过滤后的液体准备的水坑中。
另外，筛网的边缘区域在边缘支撑件上抖动会对筛网框架的下侧造成损坏。
而且，过度抖动会使浆料大量溅在篮筐壁上并溅到安装振动器的地面上。组成泥浆的化学物质不应茫然倾倒，更不用说会造成相对昂贵的钻探泥浆的损耗了。因此，如果不正确收集及处置任何这样的溢出物，那么任何这样的飞溅都可能造成环境污染以及对钻探设备操作员的严重处罚，所有这些都会增加处理及回收井下泥浆的成本。
已经提出为这样的筛网构造加固结构，其中金属丝在由金属箱形截面的长度制成的矩形子框架的上下面之间延伸，并被紧固至上下面，从而增加筛网边缘的刚性。但是，这种布置并不适合所有的筛网设计，尤其是那些子框架的深度受到限制，而这又使得加固金属丝之间的间距减小，从而减少了肋条的弯曲运动的筛网设计。
因此，本发明的目标是提供一种经过改进的相对轻质的框架构造形态，其刚性足够大而不至于在使用中过度抖动，并且它可跨过的筛网面积大于之前制造的金属丝加固的GRP框架筛网，而且还可以用于那些筛网深度不允许通过在端部接合到边界子框架的隔开的平行金属丝对来可靠加固肋条的振动器。
发明内容
根据本发明，提供一种框架，将在该框架上拉伸编织金属丝网，并将该编织金属丝网紧固到该框架，从而形成可用于从钻探石油或天然气时从井下回收的钻探泥浆中筛选出固体的筛网，该框架包括一个直线型模制塑料框架，通过其边缘区域，可将该框架紧固到振动器中的适当位置，该框架界定了多个由交叉肋条的正交阵列形成的直线型窗口，这些肋条也是由模制塑料材料制成，其中一些肋条在内部由刚性金属部件加固，这些刚性金属部件在中空箱形截面部件之间正交延伸，这些中空箱形截面部件界定了用于加固该框架的四个边缘区域的子框架，这些正交部件的端部紧固到子框架，且这些中空箱形截面部件的端部在子框架的四个拐角处接合，使得不仅边缘区域在内部得到加固，而且其中一些正交交叉的肋条也在内部得到加固，从而制得用于筛网的刚性框架。
在一个实施例中，用于那些将被加固的肋条的内部加固包括中空箱形截面金属部件。这些部件的横截面与子框架部件的横截面相似。
在另一个实施例中，那些将被加固的肋条的内部加固包括金属I-梁横截面部件。通常，这些I-梁部件的高度与形成子框架的箱形截面部件的高度相同。
周边加固框架的箱形截面部件可具有正方形或矩形横截面。
优选地，将子框架包封在与形成交叉肋条的模制正交阵列的塑料材料相同的塑料材料中。
通过用箱形截面金属形成筛网框架的矩形周边，使得所得筛网不仅具有足够大的刚性以使其在振动器中震动使用时不会抖动，而且还足够强以抵抗由网金属丝张力引起的弯曲或变形，并且它可以跨过的面积大于之前为Rig Techno1ogy的VSM振动器系列开发的加固GRP筛网，但是已发现，与采用金属丝加固时对所有肋条加固相比，通过为正交肋条使用刚性金属加固，只需加固其中一些肋条。
本发明还在于这样一种用于振动器的筛网，它是通过以下方法构造而成：在如前所述的框架加固结构周围模制GRP材质的框架，然后在该框架的上表面上拉伸至少一层编织金属丝并将该层编织金属丝紧固到该上表面，使得在制造过程结束时在金属丝布内保留有张力。
在使用中，将筛网的周边密封在振动器篮筐内的直线型底座上，以便防止液体在其周围渗出。箱形截面边缘区域加固提供了足够大的强度以消除可能由于抖动而在框架和底座之间发生的分离，且因而将解决流体绕过和密封损坏的问题。刚性周边还充当用于正交肋条的内部加固的额外支撑件，并且这将交叉肋条网格的相对偏斜减少至使得过度飞溅即使没有消除也将减少的程度。
本发明还在于装配在振动器中时的前述筛网，其中通过使用气动密封，或者通过将楔子打入从振动器篮筐的内部突出的桥台与筛网边缘区域的上表面之间的适当位置，将筛网夹在振动器篮筐中的适当位置。
现将参照附图举例说明本发明，附图中：
图1是已知筛网的部分的分解透视图；
图2是该已知框架中的交叉肋条阵列中的一个肋条的上端的剪帖截面，其示出了包埋在模制GRP材料中的加固金属丝；
图3是用于制造该已知筛网的焊接金属丝加固网格的透视图；
图4是图1中的一个肋条的横截面，其示出了上金属丝和下金属丝；
图5是根据本发明一个实施例构造的整个由箱形截面零件形成的加固结构的透视图；
图6是在用GRP覆盖框架并且模制中间肋条使其在被覆盖的框架部件之间延伸后的与图5类似的图，其中截去了最近一侧拐角，以便展现箱形截面框架部件；
图7是图6中的被GRP覆盖的子框架的放大比例的横截面。
图8是在将图6中的框架包封在GRP材料中后的成品筛网的类似图；
图9是其中内部加固框架部分地由箱形截面零件且部分地由I-梁截面零件形成的筛网的透视图；
图10是图8中的筛网的中间肋条的放大图；
图11和图12示出了如何将中间I-梁横截面部件装配在一起。
图13和图14示出了如何在模具中支撑箱形截面零件；以及
图15示出了一种用于将筛网紧固在振动器篮筐内的技术。
在图1中，示出了一种已知支撑框架，其包括包埋在模制直线型结构中的加固金属丝焊接网格(大致表示为10，最好参见图3)，该模制直线型结构界定了外部直线型凸缘12和正交交叉肋条网格，其中两个肋条由图1中的14、16表示。多层编织金属丝网(如19、21、23)铺设在框架上方，经拉紧，并且采用本身已知的方式紧固到框架。
肋条14、16的上边缘的横截面是三角形，这最好参见图2，该图示出了包埋上层金属丝中的一个金属丝20的塑料材质的内核18和塑料材质的光滑耐磨外皮22。
最好参见图1，两个金属丝，即上金属丝20和平行的下金属丝24，延伸穿过每个肋条。
下金属丝(如24)沿加固框架的两个长边中的每个长边(但未在图3中示出)在每个金属丝行程的相对两端上向上弯曲并焊接到上金属丝。已发现，伸入最终框架的端侧凸缘中的金属丝的双重厚度为诸如用于Rig Technology Ltd的VSM范围的振动器中的较小面积筛网的凸缘提供了足够大的刚性。
图4是图1中的肋条16的横截面。
图5-7示出了如何用根据本发明一个方面的箱形截面加固框架来代替图1-4中的金属丝加固结构。金属箱形截面32可以是如图所示的正方形，但也可以是其它横截面形状，如矩形或三角形。箱形截面加固部件34、36A-36C、38、40A-40C形成筛网的刚性非挠曲子框架。该子框架的端部由三个交错长度的箱形截面(如36A、36B和36C)形成，从而在最终筛网中形成把柄。
箱形截面子框架的拐角是经过焊接的对接接头。
诸如42和44的中间交叉部件从由箱形截面部件34、36A-36C、38、40A-40C形成的矩形子框架的边到边、端到端拉伸。这些中间交叉部件和子框架部件焊接或胶合在一起，以便形成如图5所示的结构。
包含根据图5-7构造的加固框架的筛网是通过以下方法形成：将该框架插入模具中；并在压力下将GRP材料注入该工具中，以便将该框架包封在该塑料材料中，从而形成诸如如图8所示的成品框架。图6中示出了包封后的组件，其中截去了一部分，以便展现加固部件34、36A、42和44。
图9示出了如何用诸如46、48的I-梁横截面部件来代替中间箱形截面交叉部件42、44。
I-梁截面部件的端部焊接或胶合到箱形截面零件34、36等。
如图11和图12所示，通过切除46中的47和48中的49来形成对搭接，从而插入I-梁部件。
如同图5-7中的筛网，模制未经加固的GRP肋条50、52等，使得它们在框架的端部和诸如46的平行隔开的肋条之间延伸。
包封后的箱形截面零件34、36等形成有诸如图7中的33、35所示的平行隔开的三角形隆脊。
沿诸如图6中的43和图9中的53等的经加固的模制肋条的上表面形成有类似的平行隔开的隆脊。这些隆脊在图9中标识为55，并且沿未经加固的肋条(例如，图6中的45和图9中的50、52)中的每个肋条的上边缘形成的单个肋条如图9中的57所示。
在筛网制造过程中熔化GRP材质的隆脊，以便将多层编织金属丝布紧固到适当位置。
因为将用塑料材料来包封箱形截面子框架和箱形截面或I-梁中间部件，所以必须至少将箱形截面子框架与模具内侧隔开，为此，将诸如100的C形夹子装配在箱形截面零件的周围的某些点，如图13和图14所示。另外，如图14所示，在进行模制之前，先用塞子102塞住箱形截面的开口端。塞子102可以是塑料材料或金属。可将支座加入模具的顶部和底部，以便将中间部件和工具隔开。
图15中以图解法示出了用于将筛网紧固到振动器篮筐内的方法。
这里，将筛网58的两个相对侧边36’和40’示为夹在形成筛网边缘的底座的下支撑结构(如虚线59A、59B和59C所示)和两个挡块64、66之间。将两个楔子60、62打入适当位置，并将其楔进从振动器篮筐的内部侧面68、70突出的挡块64、66的下方，以便将筛网紧固到合适位置。
篮筐的后壁如72所示，而减小高度的前臂则如74所示。后者提供对筛网的其中一个长边的支撑，而底座部分59B则提供对筛网的另一个长边的支撑。
楔子60、62确保将筛网的侧边密封到底座部分59A、59B上，但是除非筛网结构的刚性足够大至防止挠曲和抖动，否则筛网的长边和前后底座部分74、59B之间的密封可能会在使用中遭到破坏。由此使得流体在筛网长边周围渗出。讨论中的其中两个边缘之间的接合如图15中的76所示。
Claims (11)
1.一种框架，在所述框架上拉伸和紧固编织金属丝网，以便形成可用于在钻探石油或天然气时从井下回收的钻探泥浆中筛选出固体的筛网，所述框架包括直线型模制塑料框架，所述框架可通过其边缘区域紧固到振动器中的适当位置，所述框架界定了多个由交叉肋条的正交阵列形成的直线型窗口，所述肋条也是由模制塑料材料制成，其中所述肋条中的一些肋条在内部由刚性金属部件加固，所述刚性金属部件在位于所述框架的周边的中空箱形截面部件之间正交延伸，所述中空箱形截面部件一起形成了子框架，所述正交延伸的刚性金属部件的端部紧固到所述中空箱形截面部件，且所述中空箱形截面部件的端部在所述子框架的四个拐角处接合，使得不仅形成所述框架的周边的所述边缘区域在内部得到加固，而且所述正交交叉肋条中的一些肋条也在内部得到了加固，从而制得用于所述筛网的刚性框架。
2.如权利要求1所述的框架，其特征在于，所述刚性金属部件包括中空箱形截面金属部件。
3.如权利要求2所述的框架，其特征在于，所述中空箱形截面金属部件的横截面与所述中空箱形截面部件的横截面相似。
4.如权利要求1所述的框架，其特征在于，所述刚性金属部件包括金属I-梁横截面部件。
5.如权利要求4所述的框架，其特征在于，所述I-梁横截面部件的高度与所述中空箱形截面部件的高度相同。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的框架，其特征在于，所述框架的所述中空箱形截面部件具有矩形横截面。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的框架，其特征在于，所述子框架包封在与形成所述模制交叉肋条正交阵列的塑料材料相同的塑料材料中。
8.一种振动器筛网，其包括如权利要求1至7中任一权利要求所述的框架，其具有利用模具围绕框架周围模制的GRP材料和至少一层在所述框架上拉伸并且紧固在其上的编织金属丝网。
9.如权利要求8所述的振动器筛网，其特征在于，在将中空箱形截面部件插入所述模具中之前将C形夹子装配到所述中空箱形截面部件上，从而所述中空箱形截面部件与模具内部隔开，以允许在模制处理期间使GRP材料包封所述中空箱形截面部件。
10.如权利要求9所述的振动器筛网，其特征在于，在所述框架被插入模具中之前所述中空箱形截面部件的开口端中用金属材料或者塑料材料插塞。
11.一种振动器和如权利要求8所述的振动器筛网的组合，其特征在于，通过使用气动密封，或者通过将楔子打入从振动器篮筐的内部突出的桥台与所述筛网的边缘区域的上表面之间的适当位置，将所述筛网夹在形成所述振动器的一部分的篮筐中。
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