JPS61501683A - 流体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 辞　体　離　装　百 本発明は流体・流体分離装置、特に、排他的ではないが、油・気体分離装置に関 する。この発明の分離装置は、油井のウェルヘッド等で油を高圧気体から分離す るのに使用される。

英国特許出願第８２１７７９８号（２１０１４９６）には、油井ヘッドに取付け られ、螺旋外側通路を有する心を囲繞する円筒状有孔スリーブを有する油・気体 分離装置が記載されている。油・気体混合体は、気体がスリーブの開口を通って 逃げるように、螺旋流路に沿って通路を流通する。一実施例では、円筒状スリー ブの片側に沿って囲まれる大体三角形横断面（この断面は心軸を含む平面にある ）を有する通路を有する。この実施例のスリーブは、気体を排出するため、三角 形の頂部狭小端近くに穴を有する。

本発明によれば、螺旋状またはその反対に軸線に沿いかつそれを中心に延長する 少なくとも１つの混合体流路を形成する手段を含み、さらに軽流体用流路からの 複数個の出口を含み、前記出口は流路に沿って間隔をおきざらに流路の横断面の 半径方向最内部分から案内されている。密度の異なる流体をその混合体より分離 する分離装置を提供する。

本発明によれば、流路を通過した流体混合体は遠心力により、半径方向に外方で ある重部分と、半径方向に内方でありかつ出口より除去される軽部分とに分離す る。軽部分の除去は流路に沿う地点で行う。重部分は通常、分離装置の端部の流 路から流出する。

なるべく、出口は半径方向最内部分外方から流路の外部へ延長する通路である。

このようにして、軽部分は重部分の流路の外部へ除去される。捕取時、軽部分は 重部分の流路を横断しないで案内され、このことは、重部分が任意の粒子を同伴 する場合特に重要である。

好ましい形式では、流路の横断面は大体三角形である。

三角形は１つの半径方向に延長する例と、典型的に前記軸線に平行する外側と、 前記軸線にだいし傾斜する第３側とを有する。分離装置が、例えば軸線が水平で あるため、必ずしも必要ではないが、なるべく、垂直な軸線に使用される場合、 半径側はなるべく三角形の底辺である。従って、流路の半径方向最内部は通路の 内端にあり、出口はそこから案内され、なるべく、底辺の下に形成される通路形 状である。好ましい実施例によれば、リップにより囲まれる流路に通路を有する 。混合体が流路に沿って進行するに伴い、軽部分は通路内を通る。出口は設置通 路から案内される。

なるべく、流路の長手に沿う軽部分排出の輪郭が調整されるように、各出口は調 節可能な程度まで密閉される。分離装置はスリーブにより囲繞される心を有する 。この心は、１つまたは複数個の流路を形成すべく切り込まれた１つまたは複数 個の通路を有する。なるべく、流路を螺旋状にするように、スリーブは円筒状に する。スリーブは内外スリーブとして形成され、各スリーブは開口を有しかつ、 相対的に回転して開口の重合度を調節する。

流路からの付加出口を、例えば三角形横断面を採用したとき、三角形の頂部に、 狭小部分を設ける。このことは、清掃液体等の液体を排出するのに有用である。

さらにもう１組の出口を、所望により全流体を排出するのに有用な、流路の中広 部分に設けられる。

記載のように、軽部分の出口は、分離装置の外側、なるべく、分離装置が収容さ れるハウジング内に開口し、捕取する。適当な構成は上記英国特許出願に開示さ れている。

本発明は特に、ウェルヘッドにおける気体と油を分離するのに適している。少な くとも、これらの流体について、混合体が、軸線を中心とする２回以上の回転、 なるべく、２１／２回以上を行う通路に従う場合に、効果的分離が達成されるこ とが判明した。また、通路が軸線にだいし２５〜４０度、なるべく３２度傾斜し ている場合、良好な結果が得られるが、変型が可能なことは自明であり、一定の 混合体、圧力、流量および流路半径にたいしては、角度を異ならせて最適にする ことができる。単心について流路数は任意でよいが、現在、５個または６個が最 良である。

流路を上昇する際、混合体は遠心力を受け、この遠心力により全流体を外方に、 軽流体を内方に付勢させる。断面を三角形にしたので、少なくとも、その形状に より軽部分を半径方向最内部中に降下させ、そこから出口により流体を外部に案 内する。重部分は２つの外側隅の下部の方へ向う。中間型部分があれば、これは 三角形の上頂部における重部分の上方にある。

本発明の利益は泡立ちの減少にある。流路に泡が生じないように圧力は出口で制 御でき、気体が存在しないと、重部分が分離装置を離れる際その重部分の泡を減 少させる。

主として油・気体分離装置を描いているが、本発明は、例えば酪農または食品産 業において、流体同伴石炭粒子の脱ガスまたは単に封部装置に、また液体よりの 脱気および（または）流体から流体の蒸気の泡を除去する際、多くの他の流体混 合体に適用できる。

本発明は、添付図面を参照して例示実施例についての以下の説明よりさらに明確 に理解される。

第１図は本発明による分離装置の一部破所外面図である。

第２図は第１図の■−■線の平面で破断した部分断面図である。

第３図は他の実施例の、第２図と同様な斜視断面図である。

第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線で破断した螺旋心の拡大横断面図である。

まず、第１図には、壁部に螺旋列の開口を有する大体円筒状外スリーブ４１が示 されている。これら開口は６組７０．７１，７２．７３，７４．７５に配置され 、各組は１対の列としてスリーブ９１の表面周囲に螺旋状に延長し、これら６組 は軸方向に段設されている。

スリーブ９１内に心７９を有し、この心は、夫々６組の開ロア０〜７５の下に位 置する６つの螺旋溝８０，８１゜８２．８３．８４．８５を有する。これら溝の うち１つは第２図に詳細に示され、すなわち、溝８３はスリーブ９１の１組の開 ロア３の下に位置している。第２図にみられるように、螺旋溝８３は、スリーブ ９１の内面と、大体半径方向第２側と、軸線にだいし鋭角に延長する第３側９２ とにより形成される大体三角形横断面を有する。この第３側は溝の傾斜内面にな っている。

側面７７が傾斜側面９２に達する三角形横断面の半径方向最内隅部には弓状接合 部７８があり、溝７６が形成される。

開ロア３の穴は２列の穴７３ａ　、７３ｂである。第１列７３ａの開口は、傾斜 壁９２がスリーブ９１の円筒状面の内面に接する地点に近接して、横断面が半径 方向に狭くなっている溝８３の三角形横断面の上限に隣接している。第２列の開 ロア３ｂは、底壁７７に平行しかつ半径方向内隅の溝７６に開口する孔９３と連 通ずる。この孔の内端は溝７６の壁にあり、この壁はその頂縁にリップを有し、 この頂縁で溝は事実上終端し、溝の主部が始まる。

分離装置の使用に際し、気体と油の混合体はスリーブ９１の内面の内方に心７９ の溝８０〜８５内に導入されて流れる。軸方向力と遠心力の組合せ力により、重 流体、たとえば油を、第２図の点線部分で示し符号９４を付した溝の半径方向外 側部分に達する。溝部の残余部分に軽流体、たとえば、圧力気体が充てんされ、 これが、第２図にみられるように、通路９３を介して開ロア３ｂと連通する。従 って、気体等経流体は外部に案内され、重流体は頂部へ連続し溝より出る。

円筒状スリーブ９１の外周には、（図示せざる）適当なフィルタとじゃま板が設 けられて、気体ないし軽流体部分と共に同伴する油ないし他の重流体をさらに分 離させる。

このような同伴はごくわずかであり、事実、９２パーセントまでの分離度は、縮 尺減試験装置を使用して達せられている。

油・気体混合体は含水することもある。油・気体分離装置の作動において、気体 ・油混合体に同伴する水も、溝８０〜８５を介して混合体の螺旋運動によって半 径方向外方に投げられるが、油よりも密度が大きいので、外側で底部、すなわち 半径面７７上に蓄積しやすい。この水を逃がすため、壁７７の真上に第３列の開 ロア３Ｃを設ける。このような配置は第３図の実施例に示されている。出ロア３ ａは実際には通常閉じられており、事実、これは重要ではないが、溝に清掃流体 を流すとき、清掃用としては有益である。

本装置をざらに制御するため、第２図および第３図に示すように、外装９１ａに より囲繞される内側スリーブ９１ｂを有する２部分にスリーブ９１を形成する。

スリーブと外装における第２図の実施例では開ロア３ａ　、７３ｂの、また第３ 図の実施例では７３ａ　、７３ｂ　、７３ｃの部分は、所望により、せいぜい開 口自身の直径と等しいだけの量（これらは必ずしも必要としないすべて同径であ る）、２つのスリーブ部分９１ａ　、９１ｂの相対的軸方向移動によるかまたは ２つのスリーブの相対的回転によって、互いに段設させる。さらに、制御が行わ れるのは、列状開口が、規則的に間隔をおいていないで、大きな回動と、全開口 面積の微制御が行えるように外装９１ａと内側スリーブ９１ｂが異なる斬増減間 隔で間隔をおいている場合である。

これにより、油と気体の逃げ面積を調整しかつ、油・気体混合体の入来圧力を変 化させて溝８０〜８５の内部内の状態を入来圧力の変動に拘らず正常にすること ができる。

また、開ロア３ａ　、７３ｂ　、７３ｃを螺旋列に沿って千鳥状にして、溝８０ 〜８５の単位長さ当りの開口面積を分離スリーブの軸長に沿って変化させるが、 これは、たとえば、装置の底部に入る気体・油混合体が開口を介し徐々に逃げて 、装置の上部の圧力が装置の下部よりも低くなることを考慮するためである。

第２図には左ねじの螺旋が示されているが、左または右ねじ螺旋が使用でき、第 ３図には右ねじ螺旋が示されている。第３図は、溝８３１通路７６、これら通路 ７６間で連通する孔９３．外側スリーブ９１の開ロア３ｂの夫々形式第４図は心 ７９の横断面形状を示し、さらに、溝８０〜８５の形式と、各通路の半径方向最 内部に形成される通路７６の形式をも示している。

本発明の分離装置は流体内の密度が異なる固体粒子を分離するにも使用できる。

第４図 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔ’ＨＸ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＦ、　 ＲＥ？ＯＲＴ　ＯＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）螺旋状またはその反対に軸線に沿いかつそれを中心に延長する少なくとも １つの混合体流路（８０〜８５）を形成する手段を含み、さらに軽流体用流路か らの複数個の出口（７３ｂ）を含み、前記出口は流路に沿って間隔をおきさらに 流路の横断面の半径方向最内部分から案内されている、密度の異なる流体をその 混合体より分離する分離装置。 （２）前記出口は、前記半径方向最内部分から外方に通路の外部へ延長する通路 （９３）である、特許請求の範囲第１項に記載の分離装置。 （３）前記軸線を含む平面で破断した流路（８０〜８５）の横断面は大体三角形 である、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の分離装置。 （４）前記横断面は、大体半径方向の一側（７７）と、前記軸線と実質的に平行 な最外側（９１）と、前記軸線にたいし傾斜している第３側（９２）とを有する 、特許請求の範囲第３項に記載の分離装置。 （５）三角形の頂点が最上にあり、前記出口（７３ｂ）は底部にある、実質的に 垂直な前記軸線について使用されるようにした、特許請求の範囲第３項または第 ４項に記載の分離装置。 （６）半径方向最内部分における流路の通路部分（７６）と、通路（７６）を囲 むリップとを含む前記各特許請求の範囲に記載の分離装置。 （７）各出口に調節可能な止め員を設けて流路に沿う圧力を調整できるようにし た、前記各特許請求の範囲に記載の分離装置。 （８）流路からの複数個の第２出口（７３ａ）を、それに沿って間隔をおきかつ 、流路の横断面が狭い位置に設けた、前記各特許請求の範囲に記載の分離装置。 （９）流路からの複数個の第３出口（７３ｃ）を、それに沿って間隔をおきかつ 、流路の横断面が広い位置に設けた、前記各特許請求の範囲に記載の分離装置。 （１０）１つまたは複数個の流路形成通路（８０〜８５）を形成した心（７９） と、流路の最外壁を形成する囲繞スリーブ（９１）とを有し、このスリーブは、 少なくとも前記第１の複数出口、任意的に、前記第２および（または）第３の係 数出口に相当する複数個の開口（７０〜７５）を備える１つまたは２つのスリー ブ部材（９１ａ，９１ｂ）を備える、前記各特許請求の範囲に記載の分離装置。