CN102089087B - 改进的细分筛 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筛屏框架，该筛屏框架被适配为在一个振动器中使用以便从一种液体/固体混合物中分离出固体物并且该筛屏框架上有待附装编织的金属丝网，该筛屏框架包括一个外部周边以及多个肋材，这些肋材在该周边的相对区域之间延伸，这些肋材定义了一个上水平面，一个筛屏有待附装在这个上水平面上，其中至少一个肋材以偏离垂直方向的一个角度从这个上表面向下延伸，并且本发明涉及一种振动器，该振动器包括至少一个此类筛屏框架。

Description

改进的细分筛

技术领域

本发明涉及细分筛，这些细分筛在使用时被安装在一个振动器上以便从液体中分离出固体物，并且具体是在钻探石油或天然气时从井下带上的液体钻探泥浆中分离出固体物。

背景技术

从液体中有效地分离出固体物是一个普通性的技术问题。做到这种点的最实用且最鲁棒的方法之一仍然是使用筛子、或筛屏将固体物从从液体和固体的混合物中筛出。

当钻探石油和/或天然气时，使用合成的钻井液或泥浆。由于这些泥浆的制造是相对昂贵的，一旦经过使用，典型地讲它们在一个过程中回收，这个过程包括从泥浆中筛出岩石、页岩以及其他杂物。这涉及了使用所谓振动器，这种振动器上安装了一个或多个细分筛，这种细分筛由一个筛屏框架组成，该筛屏框架上展开并固定了一层或多层的编织金属丝网或筛屏。在使用中，振动器是这个或这些细分筛振动，以便帮助筛分过程。

为了使这些细分筛能够经受这种过程的严苛情况，它们必须具有一定的刚性并且是很难磨损的。这已经导致一种细分筛的设计，该细分筛具有一种筛屏框架，该筛屏框架具有多个加强“肋材”。筛屏框架的一种常见的设计是矩形的，它包括一个外部矩形周边，该周边的每一边通过多个肋材连接到它的对侧从而共同形成了一个上表面和一个下表面。这样的一种设计导致了多个矩形开口。典型地，筛屏不仅被附装到矩形周边上并且还附装到这些肋材上，以此提供筛屏到框架上的更好的附着并且延长它的寿命。上表面和下表面是水平的并且彼此平行，这些肋材在与这两个面正交(即垂直)的面之间向下延伸。

鉴于事实上细分筛是被人工操作进入位置的，此类筛屏框架已经有一段时间是由塑料材料制成的以便减轻重量。一种常见的塑料筛屏框架设计是通过包括一种金属丝的结构来进行加强的，该金属丝结构被嵌入塑料矩形周边以及肋材安排之中。

然而，尽管采取了这些措施来提供足够的刚性，诸位发明人已经发现在振动器中典型涉及的振动运动并没有通过该筛屏框架成功地传输到所附着的筛屏上。已经观察到了筛屏的过度运动(被称为“抖动”)，它能够导致不稳定的固体运输和过早的筛屏损坏。

发明内容

本发明涉及一种筛屏框架，该筛屏框架被适配为在一个振动器中使用以便从一种液体/固体混合物中分离出固体物并且该筛屏框架上有待附装编织的金属丝网，该筛屏框架包括一个外部周边以及多个肋材，这些肋材在该周边的相对区域之间延伸，这些肋材定义了一个上水平面，该上水平面上有待附装一个筛屏，其中至少一个肋材以偏离垂直方向的一个角度从该上水平面向下延伸。

当该框架被安装在一个特定类型的振动器上、并且安装为正确的朝向时，在该周边的至少两边上将它夹持。在使用中，引发该框架与上水平面成一个角度而振动，肋材的这种成角度的性质增强了该框架的刚性并且因为该框架的成角度的性质并没有必然地增加重量。优选地将其装配为以一个特定的朝向安装在该振动器上以防止它被错误地安装。

优选地，该框架具有由四条直边组成的一个周边，例如是矩形的，这些肋材在相对区域的两个对之间延伸，从而形成了多个矩形开口，并且这些上下表面是彼此平行的。

在一个优选实施方案中，该筛屏框架具有附装在其上的一个金属丝网，该金属丝网包括一个正交金属丝的网络，这些正交金属丝的间隔远小于在该多个肋材之间的间隔。

在使用中，根据本发明的框架被其中安装了该框架的振动器强迫以一种上下的方式(即，与该上表面正交)振动。然后，有待被分离的液体/固体混合物穿过至少一个根据本发明的框架，通常从该矩形周边的一侧到其对侧。这种垂直振动运动通常还伴有在该液体/固体混合物的穿行方向上的侧向运动。这种侧向运动可以是与垂直运动同相的以便产生该框架的一个斜向运动，从而当该框架向上移动时使该框架以与穿行的液体/固体混合物的方向总体上相同的方向移动。可替代地，该侧向运动可以与该垂直运动不同相，例如，以便提供该框架的一种椭圆运动。因此，当框架向下移动时，该框架以与穿行的液体/固体混合物总体上相反的方向移动。这种运动具有的作用是输送这些固体穿越该框架的表面。

该筛屏框架被安排成使得至少一个成角度的肋材与该侧向运动的方向基本上横交，并且从垂直方向成角度地离开以便更接近地与该斜向运动的方向对齐。

诸位发明人已经观察到横向肋材的刚性是取决于这些肋材在斜向运动方向上的惯性。通过使至少一个横向肋材成角度这样使它更接近地与该斜向运动对齐提供了增加的惯性，并且因此提供了增加的刚性，而没有增加重量。

这种框架被优选地安排使得该至少一个成角度的肋材在该周边的区域之间延伸，这些区域有待在该振动器上被夹持在位。如果该框架是矩形的，那么为了增加刚性，优选地将它沿其长边夹持。同样有可能将矩形框架的所有四条边都夹持住。

最常见地是在使用中该框架的侧方向的振动运动是与该矩形框架的被夹持的边平行的，这样使得固体的流动也是平行于这些被夹持的边。然而，还有可能在使用中使该侧方向的振动与这些被夹持的边正交。

这个周边优选地由塑料(例如GRP塑料)制成，并且具有一定厚度，该厚度从3厘米到8厘米垂直延伸。为了简单起见，这些肋材优选地由与该周边相同的材料制成，并且优选地同样具有基本上相同的厚度，从而为该框架提供一个明确限定的上表面，典型地还有一个下表面。

当该周边是矩形时，它可以包括具有(例如)从40厘米到100厘米长度的长边以及具有(例如)从20到70厘米长度的短边、并且将尺寸选择为以便合适地安装到将它进行适配而在其中使用的特定的振动器中。

已经发现具有更多成角度的肋材给出了增加的刚性。因此，该筛屏优选地包括多个成角度的肋材，并且在一个优选实施方案中，基本上所有的横向肋材都是成角度的肋材。

理想地，这些肋材将是成角度的，这样使得它们与斜向运动的方向相一致。因此，优选地，该至少一个成角度的肋材以小于30°的一个角度面对斜向的运动方向，优选地以小于20°，更优选地以小于10°并且理想地是0°。

最常见的是该斜向运动将与该上表面的平面近似成45°角。因此，优选地，该至少一个成角度的肋材从垂直方向(对于上表面和下表面是法向的)以从15°到75°成角度地离开，优选地从25°到65°，更优选地从35°到55°并且理想地是45°。

为了进一步增加它的刚性，该筛屏框架还可以包括在该周边的相对的被夹持的区域之间延伸的至少一个金属肋材。

已经发现具有更多的金属肋材给出了增加的刚性，然而是以增加的重量。

因此，优选地，该框架包括一到五个金属肋材，优选地为二到四个金属肋材。已经发现三个金属肋材提供了一个最佳的刚性并且没有过度增加重量。

这些金属肋材的末端理想地被定位于该周边材料上或在其内以给出最佳的刚性。然而，如果采用了另一种材料来将这些金属肋材连接到周边上，这些末端可以比周边短一小段距离。总体上，该至少一个金属肋材将横越它在其间延伸的这些相对区域间距离的至少90％。

该至少一个金属肋材同样从上表面向该下表面延伸。优选地，该至少一个金属肋材延伸从上表面到下表面的距离的从50％到100％，更优选地从60％到90％。

该至少一个金属肋材典型地是直的并且具有一个恒定的矩形截面。在该上下表面之间延伸的该矩形截面的边的长度优选地远远大于该矩形截面的短边。在截面中具有短的边，或者“薄”的肋材，减轻了重量而并没有显著地减小刚性。典型地，该至少一个金属肋材在厚度上小于1.0厘米。

因此，本发明中使用的的一个金属肋材的典型尺寸是50厘米x5厘米x0.5厘米。

该至少一个金属肋材能够以其本身的形式来使用，或者优选地，它可以被周围的塑料材料包覆。优选地，它被与形成了这些塑料肋材的相同的塑料材料所包覆并且这样使得被包覆的金属肋材的尺寸基本上、或者精确地与这些塑料肋材的尺寸相同。

优选地，该至少一个金属肋材具有多个孔。这不仅减轻了重量而没有显著地影响刚性，而且如果希望的话，还在包覆这些金属肋材时帮助熔化的塑料通过。该至少一个金属肋材可以由任何适当的金属制成，例如钢。

优选地，这些肋材由塑料制成并且这些塑料肋材中的一些或全部是用内部的金属丝加强的。优选地，这些金属丝在这些肋材的内部全长延伸，而结束在该周边处或该周边内。这些金属丝的末端可以被穿过周边材料的一个另外的金属丝连接，从而形成被包覆在塑料肋材和周边材料中的一个金属丝网结构。

在另一个改进中，该金属丝网可以具有一个第二层的金属丝网结构，这样使得两条金属丝穿过至少一些肋材，一条金属丝在另一条之上。如果存在的话，该第二层位于该第一层上方并且典型地刚性连接到其上。将多段金属丝长度弯曲以便形成隔离件并且被适配为安装在上下金属丝结构之间，它们可以被焊接或以别的方式结合到该上下金属丝上，以便在其间延伸并且维持这两层金属丝的所希望的分离。这些隔离件优选地完全包含在形成这些肋材的塑料材料之中。

在一个优选实施方案中，该第一和第二金属丝网结构各自是一个金属丝的正交阵列，该阵列被安排为彼此相对地水平位移，这样使得当包覆在塑料中时，多个加强的肋材在该周边之间延伸并且以偏离垂直方向的一个角度从上表面向下延伸。

在另一个方面中，本发明涉及一个振动器，该振动器包括至少一个根据本发明的、被夹持在适当位置中的筛屏框架。

本发明还涉及从一种液体/固体混合物中分离出固体物的一种方法，该方法包括使用至少一个根据本发明的、被夹持在一个振动器的适当位置上的筛屏框架。

现在将通过举例参照以下附图对本发明进行说明，在附图中：

图1是一个已知筛屏的一部分的分解透视图。

图2是被夹持在适当位置中的一个已知筛屏的透视图。

图3是根据本发明的一个筛屏框架的透视图。

图4是一个示意性的部分截面视图，它以截面示出一个已知筛屏框架的横向肋材。

图5是一个示意性的部分截面视图，它示出根据本发明的一个筛屏框架的成角度的横向肋材。

图6是一个另外的部分截面视图，它示出根据本发明的一个筛屏框架的成角度的横向肋材。

详细说明

图1示出一个已知的筛屏框架10，示出了三层编织的金属丝网12的分解图。框架10包括多个塑料肋材14的一个正交阵列，这些塑料肋材利用两层金属丝16进行加强。这些肋材与矩形周边18的一部分整体地形成。

图2示出一个已知的筛屏框架20，该筛屏框架包括一个塑料周边22以及多个塑料肋材24的一个正交阵列。周边22沿它的长端被夹具26夹持。这些肋材共同形成了一个定义明确的上水平面和下水平面(未示出)。这些肋材以一个垂直方向从上面到下面向下延伸。

在使用中，夹具26沿箭头28表示的方向振动并且伴有向上和向下(即与上下表面正交)的同相运动，这样使得该框架以与箭头28的朝向成45°角振动，或者伴有一个不同相的侧方向运动从而提供了椭圆运动，该椭圆运动的长轴与箭头28的朝向成45°角。

图3示出根据本发明的一个筛屏框架30，该筛屏框架包括一个周边32以及一个由纵向肋材34和横向肋材36组成的塑料肋材的正交阵列。这些肋材共同形成了一个上水平面，该上水平面上附装了一个筛屏。纵向肋材34以垂直方向向下延伸而横向肋材36以与垂直面成大约45°角的角度向下延伸。

在使用中，多个夹具(未示出)沿箭头38表示的方向振动，并且伴有一个向上和向下(即与上下表面正交)的同相运动，这样使得该框架以与箭头38的朝向成45°角的朝向振动，或者伴有一个不同相的侧方向运动从而提供了椭圆运动，该椭圆运动的长轴与箭头38的朝向成45°角。因此，横向肋材36与框架30的运动朝向对齐。

图4示出从图2中方向I-I的一个示意性部分截面视图。在使用中，该筛屏框架的运动朝向由双头箭头40表示。如果从上表面到下表面肋材的高度是1.0个单位，那么在运动方向的朝向上该肋材的长度是1/√2，或者说是约0.7个单位。换言之，仅有它们高度的70％对该筛屏的刚性做出了贡献。

图5示出与图2所示的筛屏框架类似的一个筛屏框架的示意性部分截面视图，但是其中横向肋材52与运动方向50是对齐的。因此，这些肋材长度的100％对该筛屏的刚性做出了贡献，从而在图2所示的筛屏框架上给出了刚性方面的一个显著改进而没有增加重量。

图6示出从图3中II-II方向的示意性部分截面视图。与图5中一样，横向肋材52与运动方向50是对齐的。然而，这些肋材比图5中的那些长，从而在该周边的上下区域之间全长地延伸(未示出)。如果图5中的肋材42的长度是1.0，那么图6中的肋材52的长度是√2，或者说是大约1.4，它们100％地对该框架的刚性做出了贡献。因此根据本发明的这些成角度的肋材52的刚性是如图4中所示的现有技术中的那些肋材刚性的2倍(1.4与0.7相比)。

Claims (10)

1.一种振动器，其包括筛屏框架，该筛屏框架用于从一种液体/固体混合物中分离出固体物，该筛屏框架包括一个外部周边以及多个肋材，这些肋材在该周边的相对区域之间延伸，这些肋材定义了一个上水平面，该上水平面附装有一个筛屏，其中至少一个肋材以偏离竖直方向的一个角度从该上水平面向下延伸，

其中，所述筛屏框架被适配为以一个特定的朝向安装到所述振动器上，这样使得在使用中该振动器适于与上水平面成一个角度而振动，并且该至少一个成角度的肋材与振动的侧方向是横交的并且与从该上水平面竖直延伸的一个想象的肋材相比更接近地与振动的实际方向对齐。

2.根据权利要求1所述的振动器，其中该框架具有一个矩形的周边，这些塑料的肋材在两对相对区域之间延伸，因此形成了多个矩形开口。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的振动器，该筛屏框架被适配为安装在一个特定类型的振动器中并且在该周边的至少两侧上被夹持。

4.根据权利要求3所述的振动器，其中该至少一个成角度的肋材在该周边的多个区域之间延伸，这些区域在该振动器的适当位置上被夹持。

5.根据权利要求4所述的振动器，该筛屏框架包括多个成角度的肋材，这些肋材基本上彼此平行。

6.根据权利要求5所述的振动器，其中处于一个特定朝向中的所有肋材都是成角度的肋材。

7.根据权利要求6所述的振动器，其中该至少一个成角度的肋材以一个小于30°的角度面对该振动方向。

8.根据权利要求7所述的振动器，其中该至少一个成角度的肋材以一个小于20°的角度面对该振动方向。

9.根据权利要求8所述的振动器，其中该至少一个成角度的肋材与竖直方向是处于15°到75°之间的角度。

10.根据权利要求9所述的振动器，其中该至少一个成角度的肋材与竖直方向是处于25°到65°之间的角度。