DE69506738T2

DE69506738T2 - Verbesserungen in und bezüglich zu vibrationssiebmaschinen

Info

Publication number: DE69506738T2
Application number: DE69506738T
Authority: DE
Inventors: Marshall Graham Banchory Kincardineshire Ab31 3Py Bailey
Original assignee: Rig Technology Ltd
Current assignee: Varco IP Inc
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2015-09-13
Also published as: EP0825895A1; AU707680B2; EP0825895B1; AU3479595A; DK0825895T3; WO1996008301A1; DE69506738D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vibrationssieb-Einrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Bohrrückständen aus einem Gemisch von Bohrschlamm und Abfall.

Hintergrund der Erfindung

Vibrationssieb-Einrichtungen werden üblicherweise für ablandige Bohrinseln oder Plattformen verwendet, um Bohrspäne aus dem Bohrschlamm zu entfernen, der bei den Bohrvorgängen als Schmiermittel, als Abdichtmittel, um den Druck im Bohrloch aufrecht zu erhalten, als Kühlmittel für Bohrer und als hydraulischer Träger für die beim Bohrvorgang anfallenden Späne verwendet wird.
Eine derartige Einrichtung verwendet ein Filtersieb aus einem Gitterdrahtnetz, das in einem Behälter aufgenommen ist, welches in Vibrationen versetzt wird, wenn ein Gemisch aus Schlamm und Spänen auf das Sieb aufgebracht wird. Der Schlamm kann durch das Gitter gelangen, während Späne, die für die Gitterabmessungen zu groß sind, auf dem Sieb verbleiben. Diese Späne werden aufgrund der Vibrationen an den Rand des Siebes befördert, von wo sie in eine Späneabführung fallen.
Wenn das Gemisch der Einrichtung mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die größer ist als die Geschwindigkeit, mit der die Einrichtung das Gemisch verarbeiten kann, wird die Einrichtung überlastet, was zu einem Verlust an Schlamm (ein teures Produkt) durch Spillage führt. Dieses Problem kann durch die Bereitstellung größerer Einrichtungen reduziert werden. Eine derartige Einrichtung wäre jedoch unwirksam, wenn sie Gemisch mit geringeren Raten verarbeiten müßte, und zwar in Hinblick auf die Energie, die erforderlich ist, um das verhältnismäßig große Sieb der Einrichtung in Vibrationen zu versetzen.
Zusätzlich kann die Leistung der Einrichtung nachteilig durch Agglomerationen von Spänen (bekannt als "Pats") beeinflußt werden, die an dem Gitter des Siebes verhaken. Diese Ansammlungen verringern nicht nur die Fläche des Siebes, durch das Schlamm hindurchtreten kann, sondern behindern auch das Wandern anderer Späne über das Sieb, und tragen dazu bei, daß weitere Ansammlungen auftreten.
GB-A- 20 84 257, eine bekanntgemachte UK-Patentanmeldung, zeigt verschiedene Arten von Einrichtungen zum Entwässern von Kohlebrei und zum Trennen von feinen und groben Partikeln in dem Brei, einschließlich einer Einrichtung mit einer Folge von Klassierbecken, durch die der Brei geführt wird. Keine dieser Einrichtungen, die in der vorgenannten Veröffentlichung dargestellt sind, ist jedoch in der Lage, Schwankungen in der erforderlichen Verarbeitungsgeschwindigkeit des Breies oder den möglichen Problemen, die durch Agglomerationen auftreten, zu beheben.
GB 832 041 zeigt eine Entwässerungseinrichtung, die ein Vibrationssieb verwendet, es werden jedoch die vorstehend geschilderten Probleme nicht angesprochen.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vibrationssieb-Filtereinrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus einem Gemisch von Flüssigkeit und Feststoffen vorgeschlagen, die aufweist eine Mehrzahl von Vibrationssieb-Einheiten mit je einem Filtersieb und eine Vibrationsvorrichtung, um das Sieb in Vibrationen zu versetzen, eine gemeinsame Einlaßvorrichtung, die so einstellbar ist, daß die relativen Zuführraten des Gemisches zu den Sieben einstellbar ist, eine Sensorvorrichtung für die Überwachung der Menge an Gemisch an jedem Sieb, und eine Steuervorrichtung, die in Abhängigkeit von Signalen aus der Sensorvorrichtung und Daten der gewünschten Verarbeitungsrate des Gemisches betätigbar ist, um die relativen Gemischanteile, die den Siebeinheiten zugeführt werden, und den Betrieb dieser Einheiten zu steuern, damit die gewünschte Verarbeitungsrate erreicht wird.
Wenn somit das Gemisch mit einer niedrigen Rate zu verarbeiten ist, kann die Steuervorrichtung nur eine der Vibrationssieb-Einheiten aktivieren, und die Einlaßvorrichtung kann so eingestellt werden, daß das gesamte Gemisch auf die eine in Betrieb genommene Einheit strömt. Wenn die gewünschte Verarbeitungsgeschwindigkeit des Gemisches größer ist als die maximale Rate, mit der eine einzelne Einheit das Gemisch verarbeiten kann, können ein oder mehrere weitere Einheiten aktiviert werden, und das Gemisch kann auf alle aktiven Einheiten, die parallel arbeiten, verteilt werden. Somit kann die Einrichtung ein Gemisch mit einer verhältnismäßig großen Rate und auch ein Gemisch mit einer verhältnismäßig kleinen Rate effektiv verarbeiten, da in letzterem Fall nur ein Sieb in Vibrationen versetzt werden muß.
Wenn einige, jedoch nicht alle der Siebeinheiten arbeiten und die Sensorvorrichtung anzeigt, daß die Menge an Gemisch auf jedem Sieb der Arbeitseinheiten einem vorbestimmten Maximum entspricht, kann vorzugsweise die Steuereinheit so betrieben werden, daß weitere Einheiten in Abhängigkeit von einer Erhöhung der Zuführgeschwindigkeit des Gemisches in die Einrichtung vergrößert werden.
Zusätzlich kann die Steuervorrichtung vorzugsweise so betrieben werden, daß in Abhängigkeit von einer Anzeige einer Erhöhung der Menge des Gemisches an der Einlaßvorrichtung die Zuführgeschwindigkeit des Gemisches zu einer der Arbeitseinheiten vergrößert wird, dessen angezeigte Menge an Gemisch auf dem Sieb kleiner als ein Maximum ist.
Des weiteren kann die Einlaßvorrichtung einen Vorratsbehälter für das Gemisch und ein Gatter bzw. eine Durchlaßsperrvorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit, mit der das Gemisch aus dem Vorratsbehälter auf die Siebe der Siebeinheiten übertragen wird, aufweisen. In diesem Fall weist die Einrichtung einen weiteren Sensor auf, der so betrieben wird, daß er die Tiefe des Gemisches in dem Vorratsbehälter überwacht, wobei der weitere Sensor die Geschwindigkeit steuert, mit der das Gemisch auf dem zu bestimmenden Sieb abgelegt wird.
Die weitere Sensorvorrichtung ist zweckmäßigerweise so betätigbar, daß die entsprechende Tiefe des Vorratsbehälters an jedem von mindestens zwei voneinander beabstandeten Bereichen festgestellt wird.
Damit können Änderungen der Tiefe des Gemisches an diesen Bereichen vorgenommen werden, die beispielsweise durch das Neigen oder Schlingern einer Plattform, auf der die Einrichtung installiert ist, identifiziert und berücksichtigt werden können.
Hierzu weist die weitere Sensorvorrichtung vorzugsweise zwei Tiefensensoren auf, deren jeder über einem entsprechenden Bereich des Vorratsbehälters angeordnet ist.
Wenn die Einlaßvorrichtung so geformt ist, daß der Vorratsbehälter länglich ist, sind die Tiefensensoren vorzugsweise jeweils über einem entsprechenden Endbereich des Vorratsbehälters positioniert.
Die Sensorvorrichtung kann ferner eine Mehrzahl von Pegelsensoren aufweisen, von denen jeder einer entsprechenden Einheit zugeordnet und jeder so angeordnet ist, daß der Pegel des Gemisches auf dem Sieb der jeweiligen Einheit festgestellt wird. In diesem Fall ist die Steuervorrichtung so betätigbar, daß die Ausgänge aus den Pegelsensoren der Sensorvorrichtung miteinander verglichen werden, um Änderungen in den Ausgängen dieser Sensoren, die beispielsweise durch Neigen oder Schlingern einer Plattform, auf der die Einrichtung installiert ist, kompensiert werden.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von Feststoffen aus einem Gemisch von Feststoffen und Flüssigkeiten mit einer gewünschten, variierbaren Geschwindigkeit vorgeschlagen, das darin besteht, daß das Gemisch auf einer oder mehreren einer Mehrzahl von Vibrationssieb-Einheiten abgelegt wird, deren jede ein entsprechendes Filtersieb und Mittel aufweist, die das Sieb in Vibrationen versetzen, die Menge an Gemisch auf dem Sieb einer jeden in Betrieb befindlichen Filtereinheit überwachen, die Arbeitsweise der Einheiten steuern und die Zuführrate des Gemisches zu mindestens einer der im Betrieb befindlichen Einheiten einstellen, der art, daß Änderungen in der gewünschten Verarbeitungsrate des Gemisches berücksichtigt werden.
Des weiteren kann die Steuervorrichtung ausgewählte Siebeinheiten aktivieren und deaktivieren, und die Frequenz der Betriebsweise mindestens einer der Einheiten durch Vergrößern oder Verkleinern der letzteren in ein oder mehreren kleinen Frequenzschritten variieren.
Man hat festgestellt, daß ein die Frequenz verringernder Schritt ebenso effektiv sein kann wie ein die Frequenz erhöhender Schritt.
Beispielsweise kontrolliert die Steuervorrichtung die Vibrationsfrequenz in der Weise, daß jeder Frequenzschritt mindestens 5 Hz beträgt.
Die Steuervorrichtung kann im Betrieb die Vibrationsfrequenz dadurch ändern, daß abwechselnde "die Frequenz erhöhende" und "die Frequenz verkleinernde" Schritte durchgeführt werden.
Die Vibrationsfrequenzen können dabei im Bereich zwischen 24 und 33 Hz liegen.
Des weiteren kann die Steuervorrichtung die Vibrationsfrequenz des Siebes in der Weise steuern, daß die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Schritten variiert werden.
Beispielsweise kann eine Siebvorrichtung zu Beginn mit einer höheren Frequenz arbeiten, die dann um eine Frequenz in Schritten von 5 Hz auf eine niedrigere Frequenz reduziert wird, bei der das Sieb eine bestimmte Zeitdauer zwischen einer Sekunde und drei Minuten vibriert, bevor ein die Frequenz erhöhender Schritt durchgeführt wird.
Die Steuervorrichtung kann auch so betrieben werden, daß die Frequenzschritte in willkürlichen Intervallen oder in Intervallen, die durch einen Algorithmus festgelegt sind, auftreten.
Andererseits oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung so betrieben werden, daß die die Frequenz ändernden Schritte in Abhängigkeit von Signalen aus der Sensorvorrichtung ausgelöst werden.
Beispielsweise kann eine Erhöhung des Pegels des Gemisches auf dem Sieb einer bestimmten Einheit, die nicht von einer Erhöhung der Geschwindigkeit begleitet ist, bei der das Gemisch auf das Sieb aufgebracht wird, eine Reduzierung der Geschwindigkeit anzeigen, bei der die Einheit das Gemisch verarbeiten kann, und mindestens einen die Frequenz ändernden Schritt auslösen.
Die Sensorvorrichtung kann zweckmäßigerweise einen Vibrationssensor enthalten, der die Vibrationsfrequenz des Siebes überwacht.
Des weiteren kann jede Siebeinheit ein sekundäres Vibrationssieb aufweisen, das unterhalb des anderen Vibrationssiebes positioniert ist, und das durch pneumatische Klemmvorrichtungen in Position gehalten wird, und die Einrichtung kann Sensoren zur Anzeige des Druckes der Luft, die den Klemmvorrichtugnen zugeführt wird, aufweisen, wobei die Einrichtung eine Verriegelung zur Verhinderung der Betätigung der Einrichtung besitzt, wenn der Luftdruck nicht ausreichend hoch ist, um das sekundäre Sieb in seiner Position festzuklemmen.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Vibrations-Siebeinrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus einem Gemisch einer Flüssigkeit und festen Stoffen vorgeschlagen, die ein Vibrationsfilter-Sieb, eine Vibrationsvorrichtung, die das Sieb in Vibrationen versetzt, und eine Steuervorrichtung, die mit der Vibrationsvorrichtung verbunden ist und so betätigbar ist, daß sie die Frequenz der Vibrationen des Siebes steuert, aufweist, wobei die Steuervorrichtung im Betrieb die Vibrationsfrequenz des Siebes so variiert, daß der Transport von Feststoffen über das Sieb vereinfacht und Agglomerationen der Feststoffe auf dem Sieb aufgebrochen werden.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von Feststoffen aus einem Flüssig-Feststoff-Gemisch, insbesondere von Bohrspänen aus einem Gemisch von Bohrschlamm und Späneteilen vor dem erneuten Verwenden des Schlammes vorgeschlagen, das darin besteht, daß das Gemisch auf einem Filtersieb plaziert wird, durch das der Schlamm an eine Abführvorrichtung geführt wird, während die Späne auf dem Sieb verbleiben, und das Sieb so in Vibrationen versetzt wird, daß die Späne längs des Siebes an eine Abgabevorrichtung für die Späne bewegt werden, wobei die Vibrationsfrequenz des Siebes variiert wird, um Agglomerationen von im Sieb steckengebliebenen Spänen aufzubrechen.
Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht auf Bohrspäne und Bohrschlamm beschränkt, sondern allgemein anwendbar.
Vorzugsweise wird die Vibrationsfrequenz um einen oder mehrere, die Frequenz erhöhende oder die Frequenz verringernde Schritte variiert.
Die Frequenz wird dabei durch sich ändernde, die Frequenz erhöhende und die Frequenz verringernde Schritte variiert.
Die Vibrationsfrequenz kann zweckmäßigerweise im Bereich von 24-33 Hz liegen, und jeder die Frequenz erhöhende oder verringernde Schritt beträgt vorzugsweise mindestens 5 Hz. Die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Schritten können in willkürlicher Weise variieren.
Alternativ oder zusätzlich können die die Frequenz ändernden Schritte in Abhängigkeit von Signalen aus einer Signalvorrichtung der vorbeschriebenen Art zum Überwachen der Leistung der Einrichtung auftreten.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung wird eine Vibrationssieb-Einrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus einem Gemisch von festen Stoffen und Flüssigkeit vorgeschlagen, die aufweist ein Filtersieb, eine Vibrationsvorrichtung, die das Sieb in Vibrationen versetzt, eine Einlaßvorrichtung, aus der im Betrieb das Gemisch auf das Sieb gebracht wird, eine Sensorvorrichtung zur Überwachung einer oder mehrerer Eigenschaften, die dem Betrieb der Einrichtung zugeordnet sind, und eine Steuervorrichtung, die so betätigbar ist, daß ein oder mehrere Betriebsparameter der Einrichtung in Abhängigkeit von Signalen aus der Sensorvorrichtung gesteuert werden.
Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung wird eine Mehrzahl von Vibrationssieb- Einheiten vorgeschlagen, deren jede eine Einrichtung nach dem fünften Aspekt der Erfindung aufweist, wobei die Einheiten sich eine gemeinsame Einlaßvorrichtung teilen, die so einstellbar ist, daß die relativen Mengen des Gemisches, das auf die Siebe aufgebracht wird, variiert werden, und die Steuervorrichtung die relativen Mengen des Gemisches, das auf die Siebe aufgebracht wird, in Abhängigkeit von Daten steuert, die die gewünschte Verarbeitungsgeschwindigkeit des Gemisches betreffen, und Informationen aus der Sensorvorrichtung über die Menge des Gemisches abgeleitet werden, die von jeder Einheit verarbeitet werden, so daß eine gewünschte Gesamtgeschwindigkeit der Verarbeitung des Gemisches erreicht werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Eine Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Einrichtung, die drei Vibrationssieb-Einheiten umfaßt,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer der Einheiten,
Fig. 3 eine teilweise aufgeschnitte Seitenansicht der Einheit,
Fig. 4 eine Aufsicht auf die Einheit, bei der der Einfachheit wegen das Filtersieb der Einheit weggelassen ist, und
Fig. 5 eine Endansicht der Einheit, gesehen in der Pfeilrichtung A nach Fig. 2.

Detaillierte Figurenbeschreibung

Nach Fig. 1 weist die Einrichtung einen länglichen Verteilertank 100 auf, der als Reservoir bzw. Behälter für ein Gemisch aus Bohrschlamm und Bohrspänen 102 wirkt, aus denen der Schlamm für eine Wiederverwendung getrennt werden soll. Der Tank besitzt drei Öffnungen, an denen drei Beschickungsrinnen 104, 106 und 108 befestigt sind, deren jede über einer entsprechenden von drei Vibrationssieb-Einheiten 110, 112 und 114 positioniert ist.
Die Auslässe für den Tank 100 können selektiv vollständig oder teilweise durch Verschlußvorrichtungen bzw. Gatter 116, 118 und 120 blockiert sein. Jede Verschlußvorrichtung ist gleitend im entsprechenden Auslaß befestigt und kann durch einen von drei pneumatischen Betätigungszylindern 122, 124 und 126 angehoben und abgesenkt werden. In voll abgesenktem Zustand blockiert jede Verschlußvorrichtung ihren entsprechenden Auslaß vollständig, wodurch die Abgabe von Gemisch durch die zugeordnete Rinne verhindert wird. Jeder Pneumatikzylinder ist so betätigbar, daß er die entsprechende Verschlußvorrichtung zwischen der voll geschlossenen Position und der voll geöffneten Position verschiebt, in der der entsprechende Auslaß vollständig unblockiert ist, und die Fließgeschwindigkeit des Gemisches durch diesen Auslaß somit durch die Höhe des Gemisches im Tank bestimmt ist.
Das Niveau des Gemisches im Tank 100 wird durch einen Fluidpegelsensor 128 überwacht, der im Falle des Ausführungsbeispiels nach der Erfindung ein Endress und Hauser FLT 365 Sensor (eingetragenes Warenzeichen) oder ein FLT 366 Sensor (eingetragenes Warenzeichen) ist, und der mit dem Tank 100 verbunden ist.
Bei einer modifizierten Form der Einrichtung weist der Tank einen weiteren ähnlichen Flüssigpegel-Sensor auf, der auf der entgegengesetzten Seite der Rinne 106 in bezug auf den Sensor 128 angeordnet ist.
Jede der Siebeinheiten 110, 112 und 114 nimmt einen entsprechenden der drei Flüssigpegel-Sensoren 130, 132 und 134, z.B. einen KDG Mobrey MSP 100 Tiefensensor (eingetragenes Warenzeichen) auf, der die "Pond"-Tiefe (d.h. den Pegel des Gemisches) auf einem Sieb der Einheit feststellt.
Die Einrichtung umfaßt ferner drei Paare von Einlaß-Verschlußsensoren (nicht dargestellt), von denen jeder zwei Stahl 8064-21-120-10000 Sensoren (eingetragenes Warenzeichen) für jede der Verschlußvorrichtungen 116, 118 und 120 aufweist. Ein jedes dieser Sensorpaare stellt fest, ob die entsprechende Einlaß-Verschlußvorrichtung vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist. Der Sensor zum Feststellen, ob die Verschlußvorrichtung vollständig geöffnet ist, ergibt eine Anzeige, daß die maximale Geschwindigkeit der Abgabe des Gemisches durch den zugeordneten Auslaß erreicht worden ist, während der andere Sensor eine Bestätigung der Verschluß-Position aus Sicherheitsgründen liefert.
Alle Sensoren, die vorstehend erwähnt sind, sind mit einer Steuereinheit 136 verbunden, die Steuersignale für die Einheiten 110, 112 und 114 und für die Zylinder 122, 124 und 126 liefert, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Einheiten 110, 112 und 112 sind identisch, so daß nur die Einheit 114 im einzelnen in Verbindung mit den Fig. 2-5 beschrieben wird.
Wie sich aus den Fig. 2, 3 und 4 ergibt, ist die Einheit 140 an dem Tank 100 unmittelbar unterhalb der Beschickungsrinne 104 befestigt. Die Einheit 114 weist eine Basis 1 auf, an der ein Behälter 2 über vier Druckfedern befestigt ist, von denen zwei mit 4 und 6 bezeichnet sind. Die anderen beiden Federn sind in ähnlichen Positionen auf der entgegengesetzten Seite des Behälters 2 angeordnet. Eine der beiden anderen Federn ist die Feder 5, die in Fig. 1 sichtbar ist. Der Behälter 2 wirkt als Abstützung für ein oberes Maschensieb 8 (Fig. 3), das als vorläufiges Spülsieb wirkt. Das Sieb 8 ist unmittelbar über einem zweiten Sieb 12 angeordnet, das einen im wesentlichen horizontalen Teil 14 und einen geneigten Teil 16 am rechten Ende aufweist, wie in den Fig. 2-5 dargestellt.
Jedes der Teile 14 und 16 ist aus einem entsprechenden Paar von rechteckförmigen Siebtafeln gebildet, deren jede sich über die Hälfte des Behälters 2 erstreckt.
Die Tafeln sind auf Seitenschienen 7, 9 an dem Behälter 2 und an einem zentralen Längsträger 13, der mit dem Behälter 2 verbunden ist, abgestützt. Die Tafeln werden lösbar in ihrer Position mit Hilfe einer pneumatischen Klemmvorrichtung (nicht dargestellt) gehalten, das den Schienen und dem Träger zugeordnet ist.
Jede Tafel des Siebes 12 weist zwei Lagen eines Maschennetzes auf; eine obere Lage des Maschennetzes, die feiner ist als das Maschennetz des Siebes 8, und eine untere Lage, die gröber ist als die obere Lage, und die letztere abstützt.
Der Behälter 2 nimmt ein Kopfteil 16 auf, auf dem zwei Elektromotoren 17, 19 befestigt sind. Jeder Motor treibt eine entsprechende Welle an, die mit einem Exzentergewicht verbunden ist. Im Betrieb geben die Motoren die erzeugten Vibrationen an den Behälter 2 und damit an die Siebe 8 und 12 weiter.
Die vorgenannen Merkmale der Einheit 114 sind ähnlich den entsprechenden Merkmalen des VSM 100 Schiefer-Rüttlers der Rig Technology.
Die Rinne 104 ist direkt über dem Sieb 12 angeordnet und weist einen perforierten Boden 25 auf, der sehr grobes Material ausfiltert und sicherstellt, daß das Gemisch aus dem Kasten 20 gleichmäßig über das obere Sieb 8 verteilt wird.
Das Sieb 8 sortiert Schneidspäne aus dem Bohrschlamrn und kleineren Schneidabfällen aus, die zu groß sind und die nicht durch das Maschengitter dieses Siebes gelangen; dieser Schneidschlamm geht durch das Sieb 8 und gelangt auf das Sieb 12, das eine ähnliche Funktion ausführt, nämlich kleinere Schneidalbfälle von dem Bohrschlamm abzutrennen. Der Schlamm, der die Einrichtung aus dem Sieb 12 verläßt, wird über den Auslaß 26 abgegeben und ist zur Wiederverwendung geeignet.
Die dem Behälter 2 durch die Motoren auf dem Kopfteil 16 erteilten Vibrationen bewirken, daß die Späne auf den Sieben gegen die Ränder der Siebe entfernt von der Rinne 24 wandern und anschließend von diesen Enden der Siebe abgegeben werden (wie durch Pfeile B und C gezeigt) und in einen entsprechenden Auslaß (nicht dargestellt) gelangen.
Ein Bewegungssensor 31 ist auf dem Kopfteil 16 befestigt und erzeugt ein Ausgangssignal, das der Vibrationsfrequenz des Behälters 2 entspricht. Der Zustand des pneumatischen Klemmsystems, das das Sieb 12 in Position hält, wird von einem Druckluftsensor 33, z.B. dem KDG Mobrey Series 4301 Sensor (eingetragenes Warenzeichen) überwacht.
Die Sensoren 31 und 33 sind ebenfalls mit der Steuereinheit 136 verbunden, die auf einer zentralen Prozessoreinheit, z.B. einem Mitsubishi AlSJ CPU (eingetragenes Warenzeichen) basiert. Die Steuereinheit 136 weist Ausgänge auf, die entsprechend mit dem Betätigungsmechanismus für das Einlaßgatter und einem Inverter verbunden sind. Der Inverter liefert den elektrischen Strom für den Antrieb der Motoren im Kopfteil 16. Dieser Strom kann in Abhängigkeit von Signalen aus der Einheit 136 variiert werden, wodurch die Vibrationsfrequenz des Behälters bzw. Korbes 2 gesteuert wird.
Die Steuereinheit 136 ist so betätigbar, daß sie den Behälter 2 mit einer konstanten Frequenz in Vibrationen versetzt oder die Arbeitsgeschwindigkeit der Motoren 17 und 19 so variiert, daß die Vibrationsfrequenz des Behälters 2 in Stufen von 5 Hz alternativ erhöht oder reduziert wird. Der Behälter 2 wird normalerweise mit einer Frequenz im Bereich von 24-33 Hz in Vibrationen versetzt. Wenn beispielsweise der Behälter 2 zu Beginn mit einer Frequenz von 33 Hz oszilliert, führt anschließend die Steuereinheit 136 die Vibrationsfrequenz rasch auf 28 Hz zurück. Der Behälter führt dann Vibrationen bei 28 Hz über eine Zeitperiode aus, die willkürlich gewählt werden kann und die im Bereich von zwei Sekunden bis drei Minuten liegt. Nach dieser Zeitdauer wird die Vibrationsfrequenz rasch um 5 Hz auf 33 Hz erhöht; diese Frequenz wird fünf Minuten lang aufrecht erhalten und anschließend wird die Frequenz erneut gesenkt und der Zyklus wiederholt.
Die Frequenz wird so rasch wie möglich erhöht und gesenkt, und zwar innerhalb der Begrenzungen, die durch die Trägheit der Motoren, der zugeordneten exzentrischen Gewichte und des Behälters 2 festgelegt sind.
Die Frequenzschritte treten auf, wenn die Steuereinheit: 136 eine Reduzierung der Geschwindigkeit feststellt, mit der die Einrichtung das Gemisch aus Schlamm und Spänen verarbeitet. Ein Zeichen für eine solche Reduzierung ist eine Erhöhung der Pondtiefe, die von dem Sensor 130 gemessen wird, und die auftritt, wenn keine entsprechende Erhöhung der Geschwindigkeit vorliegt, die aus den Ausgängen des Sensors 128 und der Position des Einlaß-Gatters 116 berechnet wird.
Wenn trotz der vorerwähnten Frequenzschritte die Pondtiefe weiter zunimmt, ergreift die Einheit 136 Maßnahmen, um zu vermeiden, daß ein Verspritzen von Schlamm aus der Einrichtung auftritt. Dies kann das Erhöhen der mittleren Vibrationsfrequenz des Behälters bedeuten, bis ein optimaler Pegel entsprechend dem maximalen Durchsatz erreicht ist.
Der Tank 100 nimmt das Gemisch von Schneidspänen und Bohrschlamm auf, das verarbeitet werden soll, bevor das Gemisch den Sieben zugeführt wird, und wirkt als Puffer gegen geringe Schwankungen in der Zuführgeschwindigkeit dieses Gemisches (diese Schwankungen können sich beispielsweise aus dem Neigen und Heben von schwimmenden Anlagen ergeben).
Wenn der Tank 120 zwei Fluidpegelsensoren aufweist, werden die Ausgänge dieser beiden Sensoren durch die Steuereinheit so analysiert, daß die Änderungen in dem Sensorausgang identifiziert werden, der durch ein Rollen der Plattform um eine Achse senkrecht zur Längsachse des Reservoirs und nicht durch eine Änderung im Gesamtvolumen des Gemisches im Reservoir verursacht wird.
Ein einfaches Beispiel einer solchen Analyse ist die Addition der beiden Sensorausgänge. Diese Form der Analyse kann wirksam sein, weil eine Abnahme der Tiefe, die durch einen Sensor festgestellt wird, durch eine entsprechende Vergrößerung der Tiefe, die von dem anderen Sensor festgestellt wird, begleitet ist. Alternativ können die Sensorausgänge anderen analytischen Techniken unterzogen werden, z.B. einer Auto- Korrelation oder einer Spektraldichte-Funktionsanalyse.
Die Rollbewegung der Einrichtung beeinflußt auch die Verteilung des Gemisches auf jedem der Siebe und damit die festgestellten Pondtiefen.
Der zulässige Grenzwert der Verschiebung der Plattform (auf der die Einrichtung installiert ist) für fortgesetzte Operationen beträgt im allgemeinen 3º zur Horizontalen. Wenn die Einrichtung auf die Peripherie der Plattform zu installiert wird, und zwar in einigem seitlichem Abstand von der Schwerpunktebene, kann dieses Kippen in eine große räumliche Vertikalverschiebung übergehen. Soweit es sich um Fluidmaterialien handelt, ist die tatsächliche Verschiebung auf die begrenzt, die durch die Dimensionen des Containers zugelassen werden. Im Falle einer Änderung von 3º, die einem Container mit den Dimensionen von 1 m · 1 m aufgegeben wird, wird diese in periodische Änderungen in der Tiefe der Flüssigkeit an einer gegebenen Stelle im Container von etwa 50 mm umgesetzt.
Die Bewegung der Plattform hat auch Einfluß auf die Ausgänge der Sensoren 130, 132 und 134. Da diese Änderungen jedoch zyklisch sind, kann dieser Einfluß erforderlichenfalls kompensiert werden durch ähnliche analytische Techniken im Vergleich zu denen, die für die Ausgänge der Pegelsensoren an dem Tank 110 verwenden werden. Alternativ kann der Sensor 132 einer von zwei solchen Sensoren sein, von denen jeweils einer auf einer Seite des Behälters der Einheit 112 befestigt ist. Ein Vergleich der Ausgänge dieser Sensoren dient dann mit Hilfe einer Nachschlagetabelle dazu, den Einfluß der Plattformbewegung auf die festgestellten Pondtiefen für alle Einheiten 110, 112 und 114 abzuleiten.
Eine Thule Rigtech PD 50 Einheit (eingetragenes Warenzeichen) kann verwendet werden, um Proben aus dem Schneidspäne/Schlamm-Gemisch, das dem Tank 100 zuge führt wird, und aus dem Auslaß 26 zu verwenden, um die Effizienz zu erreichen, mit der die Einrichtung zu überwachende Schneidspäne entfernt.
Im Betrieb strömt das Gemisch von Schneidspänen und Bohrschlamm, das verarbeitet werden soll, in den Tank 100. Zu Beginn ist eine der Siebeinheiten aktiv, und die Gatter 116, 118 und 120 nehmen alle ihre Geschlossen-Posionen ein; dies führt dazu, daß der Pegel des Gemisches im Tank steigt. Dieser Pegel wird duch die Steuereinheit 136 unter Verwendung des Sensors 128 überwacht.
Wenn der Pegel des Gemisches im Tank 100 einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wie in Fig. 1 gezeigt, aktiviert die Steuereinheit 136 die Motoren, um den Behälter 2 der Einheit 114 in Vibrationen zu versetzen, und betätigt die Zylinder 122 so, daß das Gatter 116 angehoben und Gemisch von dem Tank 100 auf die Siebe der Einheit 114 über die Rinne 104 abgegeben werden kann.
Die Abgabe des Gemisches auf die Einheit 114 bewirkt, daß ein Pond 150 von Schneidspänen und Fluid sich auf dem Sieb 12 ansammelt. Der Klarheit wegen ist der Pond 150 in Fig. 1 dem Behälter 2 überlagert dargestellt. Die Tiefe des Ponds wird von der Steuereinheit 136 unter Verwendung des Sensors 130 überwacht.
Die Einheit 136 fährt fort, den Pegel des Gemisches im Tank 100 und die Tiefe des Ponds 150, sowie Versuche, den Pegel des Gemisches im Tank 100 durch Steuerung der Position des Gatters 116 aufrecht zu erhalten, zu überwachen. Wenn der vorbestimmte Pegel im Tank 100 überschritten wird, aktiviert die Steuereinheit 136 eine Alarmvorrichtung, die ein mögliches Überfließen des Tankes 100 anzeigt.
Wenn andererseits der Pegel des Gemisches im Tank 100 wesentlich unterhalb des vorbestimmten Pegels liegt, wird das Steuergatter 116 geschlossen und die Siebeinheit 114 deaktiviert. Damit versucht die Steuereinheit 136, einen konstanten Fluidpegel hinter den Zuführgattern 116, 118 und 120 und damit die Beziehung zwischen der Position eines gegebenen Zuführgatters und der Geschwindigkeit, mit der das Gemisch durch die zugeordnete Rinne abgegeben wird, aufrecht: zu erhalten.
Wenn die Tiefe des Ponds 150 an der Einheit 114 über den vorbestimmten maximalen Pegel ansteigt, wie in Fig. 1 gezeigt, aktiviert die Steuereinheit 136 die Einheit 112 und öffnet das Gatter 118 unter der Wirkung des Zylinders 124. Die Steuereinheit 136 überwacht dann die Abgabe dieses Sensors 132 und damit die Tiefe des Ponds 152, der an dem Behälter der Einheit 112 entsteht. Die Steuereinheit 136 steuert auch die Positionen der Gatter 116 und 118, damit der Pegel des Gemisches im Tank 100 aufrecht erhalten wird. Damit werden Schwankungen in der Flußrate des Gemisches zum Tank 100 durch Einstellungen der Positonen der Gatter 116 und 118 aufgenommen.
Wenn die Pondtiefe in jeder der Einheiten 112 und 114 das vorbestimmte Maximum erreicht, öffnet die Steuereinheit 136 das Gatter 120 und aktiviert die Einheit 110, und überwacht dann die Tiefe des Ponds 154, der an der Einheit 110 ausgebildet ist. Wenn die Ponds 150, 152 und 154 alle ihre maximale Tiefe haben, aktiviert die Steuereinheit 136 eine Alarmvorrichtung, die anzeigt, daß das System überlastet ist. In diesem Fall kann zusätzlicher Schlamm über das Ende der einen oder mehrerer der Einheiten 110, 112 und 114 fließen.
Wenn das Zufluß des Gemisches in den Tank 100 so weit reduziert wird, daß zwei Siebeinheiten das Gemisch mit der nötigen Geschwindigkeit verarbeiten können, wird die Einheit 110 abgeschaltet und das Gatter 120 geschlossen. Wird der Zufluß des Gemisches in den Tank weiter reduziert, und zwar so weit, daß nur eine Einheit benötigt wird, wird die Einheit 112 abgeschaltet und das Gatter 118 geschlossen.
Wenn somit die Einrichtung nicht überlastet ist, betreibt die Steuereinheit 136 zu einer bestimmten Zeit nur eine ausreichende Anzahl von Siebeinheiten, die erforderlich sind, um das Gemisch mit der gewünschten Geschwindigkeit zu verarbeiten.
Ist nur eine der Einheiten 114 und 112 in Betrieb, und ist der Zufluß in den Tank 100 so groß, daß eines dieser Rüttelsiebe vollständig beladen ist, d. h. der Pond an diesem Rüttelsieb die maximale Tiefe hat, das andere jedoch nicht, stellt die Steuereinheit 136 die relativen Positionen der Gatter 116 und 118 so ein, daß der Fluß des Gemisches auf die Rüttelsiebe 114 und 112 ausgeglichen wird. Um dies zu erreichen, werden die Gatter 116 und 118 so gesteuert, daß der Pegel des Gemisches im Tank 100 aufrecht erhalten wird, während die Steuereinheit die mittlere Pondtiefe in den Einheiten 114 und 112 berechnet, und progressiv die relativen Positionen der Zuführgatter 118 und 116 so einstellt, daß die Pondtiefe in jedem der Rüttelsiebe 112 und 114 sich auf den berechneten Mittelwert zu bewegt. Dieser Vorgand wird kontinuierlich wiederholt, so daß die Pondtiefen in den Einheiten 114 und 112 im wesentlichen gleich sind.
Wenn alle drei Siebeinheiten 110, 112 und 114 im Betrieb sind, die erforderliche Verarbeitungsgeschwindigkeit des Fluids jedoch kleiner ist als die maximale, für diese Einrichtung vorgesehene Geschwindigkeit, kann der Fluß des Gemisches in alle drei Siebeinheiten in ähnlicher Weise ausgeglichen werden wie der Vorgang, der zum Ausgleich des Flusses zwischen zwei Einheiten verwendet wird.
Somit wird die Menge an Fluid auf jedem in Betrieb befindlichen Rüttelsieb stets auf den optimalen Wert eingestellt, Fluidverluste aus der Einrichtung werden eliminiert oder es wird ein Verlustalarm aktiviert, der einer Bedienungsperson die Möglichkeit gibt, einzugreifen. Ferner wird die Zeitdauer, während der ein Betreiber das Gerät beobachten muß und den Dämpfen aus der Bohrflüssigkeit ausgesetzt ist, verkürzt. Ferner kann die Steuerung über die Belastung der Siebeinheiten 110, 112 und 114 sich auf die Lebensdauer der Siebe dieser Einheiten erstrecken.
Vorstehend ist eine Einrichtung mit drei Siebeinheiten beschrieben, die Erfindung ist jedoch auch auf eine Einrichtung mit zwei, vier oder mehr Siebeinheiten anwendbar.

Claims

1. Vibrationssieb-Filtereinrichtung zum Entfernen von Feststoffen aus einem Gemisch von Flüssigkeit und Feststoffen, mit einer Mehrzahl von Vibrationssieb-Einheiten (110, 112, 114), deren jede ein Filtersieb (8, 12) und eine Vibrationsvorrichtung (16, 17, 19) aufweist, um das Sieb in Vibrationen zu versetzen, einer gemeinsamen Einlaßvorrichtung (100), die so einstellbar ist, daß die relativen Zuführraten des Gemisches zu den Sieben einstellbar ist, einer Sensorvorrichtung (130, 132, 134) für die Überwachung der Menge an Gemisch auf jedem Sieb, und einer Steuervorrichtung (136), die in Abhängigkeit von Signalen aus der Sensorvorrichtung und Daten der gewünschten Verarbeitungsrate des Gemisches betätigbar ist, um die relativen Gemischanteile, die den Siebeinheiten zugeführt werden, und den Betrieb dieser Einheiten zu steuern, damit die gewünschte Verarbeitungsrate erreicht wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der eine weitere Sensorvorrichtung (128) zur Überwachung der Menge an Gemisch an der Einlaßvorrichtung vorgesehen ist, um diese Daten auf der gewünschten Verarbeitungsrate zu halten.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinheit so betätigbar ist, daß sie weitere Einheiten in Abhängigkeit von einer Erhöhung der Zuführrate des Gemisches in die Einrichtung aktiviert wird, wenn einige, jedoch nicht alle der Siebeinheiten arbeiten, und die Sensorvorrichtung anzeigt, daß die Menge an Gemisch auf jedem Sieb einem vorbestimmten maximalen Wert für dieses Sieb entspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Steuervorrichtung in Abhängigkeit von der Anzeige einer Erhöhung der Menge an Gemisch an der Einlaßvorrichtung betätigbar ist, um die Zuführrate des Gemisches zu einer Betriebseinheit zu erhö hen, wenn die Menge an Gemisch auf dem Sieb geringer ist als das Maximum.

5. Einrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Sensorvorrichtung eine Mehrzahl von Pegel-Meßfühlern (130, 132, 134) aufweist, deren jeder einer entsprechenden Einheit zugeordnet ist, und deren jeder so angeordnet ist, daß et den Pegel des Gemisches auf dem Sieb seiner Einheit detektiert.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, bei der die Einlaßvorrichtung einen Sammelbehälter mit einer Mehrzahl von Auslässen (104, 106, 108), deren jeder einer entsprechenden Siebeinheit zugeordnet ist, und eine Mehrzahl von Verschlußvorrichtungen bzw. Gattern (116, 118, 120), deren jedes so betätigbar ist, daß die Rate gesteuert wird, mit der das Gemisch durch einen entsprechenden Auslaß geführt wird, aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der die weitere Sensorvorrichtung (128) einen oder mehrere Pegel-Meßfühler zum Überwachen des Pegels des Gemisches im Vorratsbehälter aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der die weitere Sensorvorrichtung zwei Sensoren aufweist, die an beabstandeten Bereichen am Vorratsbehälter angeordnet sind, und die Steuervorrichtung so betätigbar ist, daß sie Signale aus den Sensoren vergleicht, um Änderungen im Sensorausgang zu kompensieren, die durch Kippen der Einrichtung verursacht sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, bei dem der Sammelbehälter ein Tank ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 5, bei dem die Steuervorrichtung (136) so betätigbar ist, daß sie die Ausgänge aus den Pegelsensoren der Sensorvorrichtung vergleicht, um Änderungen in den Ausgängen dieser Sensoren, die durch Kippen der Einrichtung verursacht werden, zu kompensieren.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, bei der eine Alarmvorrichtung vorgesehen ist, und die Steuervorrichtung so betätigbar ist, daß sie die Alarmvorrichtung auslöst, wenn alle Siebeinheiten im Betrieb sind, wobei die Menge an Gemisch auf dem Schirm einer jeden Einheit ein Maximum oder ein angenähertes Maximum ist, und die gewünschte Rate der Verarbeitung des Gemisches zunimmt.

12. Einrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Steuervorrichtung so betätigbar ist, daß sie die Vibrationsfrequenz des Siebes verändert.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, bei der die Steuervorrichtung so betätigbar ist, daß sie die Frequenz in einer Reihe von abwechselnder, größer und kleiner werdenden Schritten verändert.

14. Verfahren zum Entfernen von Feststoffen aus einem Gemisch aus Feststoffen und Flüssigkeiten mit einer gewünschten Rate, die variieren kann, das Gemisch auf einer oder mehreren einer Mehrzahl von Vibrations-Siebeinheiten abgelegt wird, deren jede ein entsprechendes Filtersieb aufweist, das oder jedes Sieb in Vibrationen versetzt wird, die Menge an Gemisch auf dem Sieb einer jeden im Betrieb befindlichen Filtereinheit überwacht wird, die Arbeitsweise der Einheiten gesteuert und die Zuführrate des Gemisches zu mindestens einer der im Betrieb befindlichen Einheiten eingestellt wird, derart, daß Änderungen in der gewünschten Verarbeitungsrate des Gemisches aufgenommen werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Steuerung der Siebeinheiten aktivierende und deaktivierende, ausgewählte Einheiten aufweist, so daß Vergrößerungen und Verkleinerungen in den gewünschten Raten entsprechend angepaßt werden.