CN1917930B - 框架、用于加固框架的框架结构和由框架构造成的筛网 - Google Patents
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Abstract
一种框架，在框架上拉伸和固定编织金属丝网，以便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，框架包括直线型模制塑料框架，通过其边缘区域，可将框架紧固到振动器中的适当位置。在框架中界定了多个由交叉肋条的正交阵列形成的直线型窗口，肋条也是由模制塑料材料制成。肋条中的一些肋条在内部由一种结构加固，该结构包括正交交叉的间隔开的金属丝的两个间隔开的阵列，其在肋条之内平行于框架的直线形状的长度和宽度延伸，用于提高它们的刚性。框架的边缘区域通过在它们的四个角部处连接的并且限定了周边加固的金属箱形截面部件从内部进行加固并且所述金属丝的端部被固定到箱形截面部件上。后者包封在与用于模制正交阵列的交叉肋条的塑料材料相同的塑料材料中。交替的肋条没有用金属丝加固并且没有加固的肋条在框架的上表面和下表面之间只延伸了部分距离。被弯曲而形成间隔件并且适合装配在肋条加固结构的上金属丝和下金属丝之间的金属丝的长度被连接到上金属丝和下金属丝上，从而在其之间延伸和在塑料包封/模制处理中保持两层金属丝的要求的分离。
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，例如由英国苏格兰阿伯丁郡的Rig Technology Ltd.公司提供的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，采用充气夹持机构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。
因此，本发明的目的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。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种框架，其上要拉伸和固定编织金属丝网以便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，其中肋条在内部由一种结构加固，该结构包括两个间隔开的阵列的正交交叉的间隔开的金属丝，其在肋条之内平行于框架的直线形状的长度和宽度延伸，用于提高它们的刚性，边缘区域通过在它们的四个角部处连接的金属箱形截面部件从内部进行加固，并且金属丝的端部固定到箱形截面部件上。
优选地，箱形截面部件包封在与形成模制的正交阵列的交叉肋条的塑料材料相同的塑料材料中。
在一个优选的设置中，交替的肋条没有用金属丝加固并且在框架的上表面和下侧面之间只延伸了较短的距离，通常为一般的距离，并且被称为半高肋条。
被弯曲而形成间隔件并且适合装配在肋条加固结构的上金属丝和下金属丝之间的金属丝的长度可以焊接或者以其它方式连接到上金属丝和下金属丝上，从而在其之间延伸和在塑料包封/模制处理中保持两层金属丝的要求的分离。在包封/模制处理中，间隔件完全包含在形成肋条的塑料材料中。
因此形成的筛网的矩形周边大致是刚性结构，其在振动器中震动使用时不会抖动并且足够结实以抵抗由于网金属丝张力产生的弯曲和变形并且它可跨过的面积大于之前为Rig Technology公司的VSM系列振动器开发的加固GRP筛网。
在使用中，将筛网的周边密封在振动器内的直线型底座上，以便防止液体在其周围渗出。箱形截面的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内部金属丝网格结构的上和下金属丝的额外支撑件，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。
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，两层金属丝的端部固定到正方形或矩形横截面的周边加固的上表面和下表面上。
本发明还在于一种用于加固塑料材料的框架的框架结构，在该框架上要张拉和连接编织的金属网，用于形成筛网，该框架结构包括两层间隔开的正交交叉的间隔开的金属丝，其在肋条之内平行于框架的直线形状的长度和宽度延伸，和在它们的四个角部处连接的金属箱形截面部件的直线连接的子框架，并且其上固定了金属丝的端部。
在该框架结构中，位于一层中的金属丝的端部被固定到子框架部件的上表面上，位于另一层中的金属丝的端部被固定到子框架部件的下侧面上。
本发明还在于由前述框架构造成的筛网，具有至少一层编织金属丝拉伸在并且固定到框架的上表面上，使得在制造过程结束时在金属丝布内保留有张力。
这种筛网通常利用气封或者楔子而夹持在振动器篮筐中的适当位置上，其中楔子被打入从振动器篮筐内部突出的对接部分和筛网的边缘区域的上表面之间的适当位置处。
本发明还在于装配在振动器中时的前述筛网，其中通过使用气封或者通过将楔子打入从振动器篮筐的内部突出的对接部分与筛网边缘区域的上表面之间的适当位置，将筛网夹持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刮开截面图，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是根据本发明的一个第一方面构造的框架的外周边的截面图，其中箱形截面是方形的；
图6示出了一种用于将大面积筛网紧固在振动器中的技术。
图7是实施本发明的金属加固结构的透视图，其中周边加固框架是矩形的箱形截面，金属丝在框架的相对侧边之间延伸；
图8是包封在GRP材料中后的成品筛网的类似的视图，其中近侧角部被切去，以展示加固金属丝和箱形截面周边加固；
图9是与图7类似的视图，其显示了金属丝的端部可以弯曲而包围箱形截面以便焊接到箱形截面上的情况；
图10是图7中的加固结构的一个角部的放大图；
图11示出了箱形截面是如何通过C形夹子支撑在模具中的；
图12示出了如何能够在模制之前将箱形截面的敞开端部封闭的情况；
图13是图9的加固结构的平面图；
图14是图13中AA线的截面图，示出了各位置上的金属丝间隔件；
图15是间隔件的细节图；
图16是图13中B-B线的截面图；
图17是框架在模制到GRP中之后而在将金属丝网施加到其上之前的一部分的俯视图；
图18是图17的部分截面图；
图19是图18左侧端C部的放大图；
图20是图18的D区的放大图；
图21是图17的BB线的部分截面图；
图22是图21的F区的放大图。
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根金属丝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，如26所示。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示出了如何用根据本发明的箱形截面加固框架代替凸缘12的情况。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。箱形截面加固的外框架部件形成筛网的刚性非挠曲的周边。
图6中以图解法示出了用于将筛网紧固到振动器篮筐46内的方法。这里，所示的筛网52的两个相对侧边48和50夹在形成筛网边缘的底座的如虚线54、56和58所示的下支撑结构和两个从振动器篮筐的侧壁68，70的内面沿横向向内凸入的挡块64、66之间。将两个楔子60、62打入适当位置，并将其楔入在挡块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56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54、58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、56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6中的76所示。
图10中示出了具有按照本发明构造的加固框架的筛网。在该框架中，平行的上阵列和下阵列的正交金属丝如75，77延伸在由四个零件78，80，82，84组成的矩形的金属箱形截面连接件的四个边之间。金属丝的端部焊接到箱形截面零部件78-84上。
在合适的工具中模制以后，金属丝和连接件杯包封在塑料材料中，优选是玻璃加固的塑料材料，以便形成产品框架，如图11所示的那种。如图所示，框架被部分切去，以显示出箱形截面连接件的金属丝和零件78和80。
图9和10示出了金属丝的端部可以弯曲从而叠置在箱形截面的上表面和下表面上。图10中用86，88表示出两个这种金属丝，其弯曲的端部用90，92表示。
该端部焊接到箱形截面，如94处所示。
箱形截面部件的角部是焊接起来的对接接头，如图10中的96处和图9中的98处所示。
由于箱形截面要用塑料材料包封，因此必须使其与模具内侧隔开，为此在箱形截面零件78，80等周围的某些点处装配了诸如100的C形夹子，如图11和图12所示。另外，如图12所示，在进行模制之前用塞子102塞住箱形截面的开口端。塞子可以是塑料材料或金属。
图13是图19的加固结构比例缩小的顶视平面图，图14是图19的AA处的截面图，其示出了设在上金属丝108和下金属丝110之间的并且焊接到其上的两个金属丝间隔件104，106。该间隔件防止插件108，110在模制压力下发生翘曲和下垂，并且可以沿着与108，110平行的所有金属丝对设置或者仅沿着所选的金属丝对设置。
图16示出了一种设置，其中间隔件仅设在在第三对、第六对、第九对等等金属丝之间。
图17示出了在金属丝和箱形截面零件通过模制被包封在GRP中之后可能的一部分框架的顶部。沿着框架的箱形截面加固的每个边缘的上表面形成了隆脊112，114，116，118，其中在制造的下个阶段中包埋金属网，以便将框架转变成筛网。
在图18和19中也可以看到一些隆脊，如也可以沿着肋条如122的上边缘设置的隆脊如120，其中也在将金属网包埋在隆脊112，114等中的同时包埋了金属网。
图19也示出了通过在全高肋条如122，126之间设置非加固的半高肋条如124可以节省材料和降低重量的情况。
图20示出了可以用相对表面上的斜凸起130，132形成中间肋条120的支脚的情况。类似的凸起可以设置在框架的两个端部的每个的内表面上，其中之一示于图19的134处，其凸起用136表示。
图21是图17的成品模制框架的另一个截面图，但是与图18的成直角，其示出了所有模制的肋条138，140等(其与肋条如122正交)是全高和完全加固的。图22只示出了左手侧的端部区域，用F表示的更详细的视图。
包围箱形截面零件的包封材料可以在图19和22中的142和144处看见。
Claims (10)
1.一种框架，在所述框架上拉伸和固定编织金属丝网，以便形成能够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，所述框架包括直线型模制塑料框架，通过其边缘区域，能够将所述框架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，其中所述肋条中的至少一些肋条在内部由一种肋条加固结构加固，该肋条加固结构包括正交交叉的间隔开的金属丝的上间隔层和下间隔层，其在肋条之内平行于框架的直线形状的长度和宽度延伸，用于提高它们的刚性，其中：
1)所述框架的边缘区域通过在它们的四个角部处连接的并且限定了周边加固件的金属箱形截面部件从内部进行加固，以及
2)所述金属丝的端部被固定到所述金属箱形截面部件上。
2.如权利要求1所述的框架，其特征在于，金属箱形截面部件包封在与用于模制交叉肋条的正交阵列的塑料材料相同的塑料材料中。
3.如权利要求1或2所述的框架，其特征在于，交替的交叉肋条没有用金属丝加固。
4.如权利要求3所述的框架，其特征在于，没有加固的交叉肋条在框架的上表面和下表面之间只延伸了部分距离。
5.如权利要求1所述的框架，其特征在于，金属丝间隔件适合装配在肋条加固结构的上间隔层和下间隔层中的金属丝之间，并连接到上间隔层和下间隔层中的金属丝上，从而在上间隔层和下间隔层中的金属丝之间延伸并且在塑料包封或者模制处理中保持上间隔层和下间隔层的期望的分离。
6.如权利要求5所述的框架，其特征在于，所述金属丝间隔件被焊接到所述金属丝上。
7.如权利要求1所述的框架，其特征在于，周边加固件的金属箱形截面部件具有矩形横截面。
8.如权利要求1所述的框架，其特征在于，金属丝的上间隔层的端部被固定到周边加固件的上表面上，金属丝的下间隔层的端部被固定到周边加固件的下表面上。
9.一种用于加固塑料材料构成的框架的框架结构，在所述框架上要张拉和连接编织的金属丝网，用于形成筛网，所述框架结构包括两个间隔开的金属丝层，其中每个金属丝层包括间隔开的正交交叉的金属丝，其平行于框架的直线形状的长度和宽度延伸，和在它们的四个角部处连接的金属箱形截面部件的直线连接子框架，并且其上固定了金属丝的端部，其中位于一层中的金属丝的端部被固定到子框架部件的上表面上而位于另一层中的金属丝的端部被固定到子框架部件的下侧面上。
10.一种筛网，其由如权利要求1至8中任一项所述的框架和至少一个编织金属丝层构造而成，所述至少一层编织金属丝拉伸在并且固定到所述框架的上表面上，使得在制造过程结束时在编织金属丝层内保留有张力。
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