NO149641B - Fremgangsmaate og apparat for aa oppfange en fluidstraale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår oppfanging av fluidstråler

under trykk, fortrinnsvis væskestråler under høyt trykk (f.eks. 70 kp/cm 2 og høyere, og gjelder særlig (men ikke utelukkende) oppfanging av oppoverrettede oljestråler som fremkommer ved utblåsning av oljeboringsrigger.

01jeutblåsning kan føre til betraktelig forurensning lik-

som store produksjonstap.

Foreliggende oppfinnelse gjelder også andre anvendelser

enn oppfanging av høytrykkstråler, f.eks.:

a) oppsamling av olje og/eller gass fra en borerigg,

b) utveksling av varme og/eller trykk,

c) adskillelse av væsker med forskjellige tettheter fra en væskeblanding, og

d) oppfanging av væskestråler med lavt trykk (f.eks.

2

mindre enn 70 kp/cm ).

Med uttrykket "oppfanging" menes i denne forbindelse ab-

sorbering av energi fra vedkommende væskestråle, mens ut-

trykket "olje" i denne forbindelse omfatter blandinger av olje, væsker og gasser.

Videre omfatter uttrykket "væske" slik det er anvendt her,

vann, olje og halvfaste materialer, slik som mudder og slam.

Foreliggende oppfinnelse har således som formål å frem-

bringe et apparat for å fange opp en væskestråle under trykk ved hjelp av en væskemengde som er anordnet i væskestrålens bane, således at en vesentlig del av strålens energi absorberes av og går over i bevegelser i oppfangingsvæsken.

Oppfinnelsen gjelder således et apparat for å oppfange en fluidstråle under trykk og absorbere en vesentlig av fluidstrålens energi ved å danne virvler i en væskemengde som

inneholdes i en beholder av hovedsakelig konisk form.

På denne bakgrunn av kjent teknikk som fremgår av US-patent-skrift nr. 3.548.605, har da apparatet som særtrekk i henhold til oppfinnelsen at beholderen.har sidevegger som danner en mellomliggende vinkel på mindre enn 25°, mens et

innløp er anordnet for å føre fluidstrålen inn i beholderens smaleste ende.

Oppfinnelsen gjelder også en fremgangsmåte for å oppfange en fluidstråle under trykk, og absorbere en vesentlig del av

strålens energi ved frembringelse av virvler i en væskemengde, idet fremgangsmåtens særtrekk i henhold til oppfinnelsen består i at væskemengden anordnes i en konusformet beholder med konusvinkler mindre enn 25° og strålen føres inn gjennom beholderens smaleste ende.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser en sideprojeksjon, delvis i aksialsnitt, av den øvre del av en oljerigg med påmontert apparat i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 viser mer detaljert og i forstrørret målestokk en del av fig. 1, Fig. 3 er en skisse av samme art som vist i fig. 1 og viser apparatet i drift, Fig. 4 er en planskisse som viser en utførelsevariant, Fig. 5 er en skisse av samme art som vist i fig. 3, og angir en utførelsevariant, Fig. 6 er en sideprojeksjon i aksialsnitt som viser en modifisert oppfangings-tank, Fig. 7 er en sideprojeksjon som anskueliggjør en annen utførelsevariant, Fig. 8 viser mer detaljert og i forstørret målestokk en del av fig. 7, Fig. 9 er en sideprojeksjon av samme art som vist i fig. 5, og angir en ytterligere utførelsevariant, Fig. 10 er en sideprojeksjon i aksialsnitt og som anskue-liggjør hvorledes styring av oppfangningsapparatet kan utføres, Fig. 11, 12 og 13 er sideprojeksjoner i aksialsnitt av apparater for tankfylling og varme/trykk-utvéksling, og Fig. 14 til 17 er sideprojeksjoner i aksialsnitt av detal-jer som viser forskjellige utførelsevarianter.

I alle figurer angir samme henvisningstall tilsvarende komponenter.

I fig. 1 er det vist en oljerigg 1 for utvinning av olje til sjøs og som omfatter en brønnhode-plattform 2 samt et utløpsrør 3 for oljen. Vanlig manifold-utstyr med regu-lerings- og isolasjonsventiler for overføring av olje til forskjellige mottagerstasjoner, pluss andre komponenter ville normalt være montert på den øvre ende av røret 3, men er utelatt i fig. 1 for oversiktens skyld.

Plattformen 2 bærer apparater 10 for oppfanging av en oljestråle under høyt trykk i tilfelle denne skulle unnslippe i retning oppover fra røret 3.

Apparatet 10 omfatter en beholder i form av en tank 11 som rommer en vannmengde 12, idet det hele er anordnet slik at den frigjorte oljestråle kan trenge inn i tanken 11 neden-fra, således at en vesentlig del av stråleenergien kan opp-tas av stråledrevet bevegelse av den vannmengde som opp-fanger strålen. Dette vil bli nærmere forklart i det følgende.

i

Tanken 11 har form av en avskåret kjegle med den smale ende nederst, hvilket vil si nærmest røret 3. Tanken 11 understøttes på oversiden av plattformen 2 av fire bærende ben 13 i samme innbyrdes avstand. Bunnen av tanken 11 er gjennomhullet av en sentralt anordnet åpning 14 på linje med røret 3, men avstengt av en enveisventil 15 av klaff-type. Ventilen 15 er vist i stiplede linjer.

En rørkonstruksjon 20 er anordnet sentralt inne i tanken 11 i opprettstående stilling. Utboringén i konstruksjonen 20 har noe større diameter enn åpningen 14. Den øvre ende av rørkonstruksjonen 20 er glidbart anordnet i en rørformet føring 21 som bæres av midtområdet av en skjermplate 23, hvis omkrets er festet til veggen av tanken 11. Skjermplaten 23, som har stumpkonisk form, er gjennomhullet av små hull 24.

En annen skjermplate 30, som også har stumpkonisk form,

er anordnet i tanken 11 med sin nedre omkrets tilsluttet

tankveggen. Skjermplaten 30, som også er gjennomhullet

av hull 25, har en midtåpning 31 hvis omkrets ligger i en viss avstand fra rørkonstruksjonen 20. Den nedre ende av rørkonstruksjonen 20 er åpen, mens dens øvre ende er lukket av en skive 32.

Kanaler 36, 37 og 38 som er anordnet i forskjellig høyde-nivåer, forbinder tanken 11 med ventilutløp (ikke vist), som kan styres fra steder i avstand fra brønnhodet.

Som vist i fig. 2, hviler den nedre ende av rørkonstruk-sjonen 20 på en flensring 40. Omkretsen av klaffventilen 15 er festet til bunnen av tanken ved hjelp av flensen på ringen 40.

En rørformet tetning 41 strekker seg mellom den nedre ende av rørkonstruksjonen 20 og ringen 40, for å dekke til skjøten mellom disse deler og hindre utslipp av vann. Ytterendene av den rørformede tetning 41, som er av lett formbart material, slik som tekstilvev, er festet til rørkonstruksjonen 2 0 og ringen 4 0 ved hjelp av rørklemmer 42, 43.

Klaffventilen 15 består av flere segmenter som er ført konvergerende sammen i midten, slik som vist i fig. 2.

I fig. 3 er den situasjon som vil opptre ved utblåsning antydet, idet f.eks. vanskeligheter som oppstår under overhaling av manifold-utstyret ved øverenden av oljerøret 3, fører til at en oljestråle 50 under høyt trykk utløses i retning oppover fra røret 3.

Oljestrålen 50 vil da trenge inn i tanken 11 gjennom åpningen 14 ved at strålen presser segmentene av ventilen 15 utover og derved kan passere gjennom utboringen i rør-konstruks jonen 20 inntil den slår an mot skiven 32.

Rørkonstruksjonen 20 tjener innledningsvis som en barriere-innretning for å avgrense vannmengde 12 fra oljestrålen 50. Trykket fra oljestrålen 50 mot undersiden av skiven 32 vil imidlertid kaste rørkonstruksjoner 20 bort fra tanken 11, idet det forholdsvis svake material i tetningen 41 brytes. Fjerning av den barriere som utgjøres av konstruksjonen 20 fører til at vannmengden 12 trenger inn i utblåsningsbanen for oljestrålen 50, således at strålens energi absorberes av strømningsbevegelser i vannet, på grunn av at strålen frembringer og driver hvirvelbevegelser inne i tanken 11. Tilstrekkelig energi kan på denne måte absorberes av vannmengden 12 for oppfanging av strålen og samtidig forhindre tap av olje og vann fra tanken 11.

Det tomrom som etterlates av rørkonstruksjonen 20 når

den kastes ut av tanken 1.1 må fylles meget raskt av vann

12. Oljestrålen vil ellers kunne passere gjennom tanken

og trekke vann med seg, således at tanken tømmes på meget kort tid. Det ovenfor beskrevne utstøtningssystem fører imidlertid til at konstruksjonen 20 støtes ut med tilstrekkelig høy hastighet til at sådan uttrekning av vann kan hindres.

Såsnart oljestrålen 50 trenger inn i vannmengden 12, åpnes ventilene i utløpene gjennom en eller flere av kanalene 36, 37 og 38, således at overstrømning av tanken 11 for-hindres. Vannmengden 12 i tanken 11 erstattes meget raskt av olje fra strålen 50, og den olje som strømmer ut fra tanken 11 kan føres inn i lagringstanker eller tankskip inntil oljeutblåsningen stoppes.

Kanalene 36, 37 tjener som overløpskanaler og opprett-holder hovedsakelig konstant væskevolum i tanken 11. Væskemengden i tanken 11 fanger opp oljestrålen 50 i sådan grad at væskenivået bare heves til en pukkel i midten av tanken. Skjermplaten 23 tjener til "avkapping" og av-grensning av pukkelen, mens hullene 24 i skjermplaten tillater gass å slippe ut fra tanken 11. Skjermplaten 30 tjener til å nedsette enhver tendens til at strålens ned-trekningsvirkning frembringer uønskede hvirvler, som i dette tilfelle kan føre til væsketap fra tanken 11.

Anvendelse av skjermplaten 30 er imidlertid bare påkrevet

i det tilfelle det anvendes en tank med stort volum og det anvendes en tilsvarende stor væskemengde for å absorbere energien i en stråle. Ved anvendelse av tanker med mindre volum fremmes heller hvirveldannelser.

i

Dempning og oppfanging av strålen 50 forhondrer forurensning og tap av verdifull olje samt tillater reparasjonsmannskap å komme frem til brønnhodet. Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen uten risiko for brann.

Utførte prøver angir at en tank med nedre sidedeler som skråner innover i retning nedover er å foretrekke, da ellers den innstrømmende oljestråle 50 vil ha en tendens til å kaste ut væske fra tanken. Tankens omkretsform er ikke kritisk. Den viste tverrsnittform for tanken 11 er i form av en sirkel, men andre tverrsnittsformer, f.eks. rektangel-form, kan også anvendes.

Det vil forstås at den viste anordning i fig. 1, 2 og 3 ikke er tegnet i riktig størrelses-forhold. I det foreliggende utførelseeksempel har røret 3 i virkeligheten en diameter på omkring 120 cm, mens tanken 11 har en øvre diameter på omkring 9 m, en nedre diameter på omkring 6 m og en dybde på omkring 3 m. Bunnen av tanken 11 vil være plassert omkring 3 m over plattformen 2. Utboringen i rørkonstruksjon 20 har en diameter på omkring 60 cm. De forskjellige dimen-sjoner vil naturligvis variere etter behov innenfor de forskjellige anvendelsesområder.

Ventilen 15 er utført slik at ventilsegmentene holdes åpne av den innkommende stråle 50 i sådan grad at olje kan trenge inn i tanken 11 uten vesentlig væskeutslipp fra tanken.

Tanken 11 kan være permanent eller halv-permanent inn-stallert, eller den kan, som vist i fig. 4, være utført i fire eller flere samvirkende, segment-lignende seksjoner lia, som hver er utstyrt med et tilsvarende segment av rørkonstruksjon 20a samt hensiktsmessige vanntetninger. Tanken kan da sammenstilles etter at en oljeutblåsning

har funnet sted. En sådan sammenstilling kan imidlertid være

farefylt og en halv-permanent eller permanent innstallasjon er å foretrekke.

En permanent innstallasjon kan også anvendes i kontinuerlig drift for oljeoppsamling, således at det vanlige manifold-utstyr på brønnhodet kan utelates. Sådanne driftsforhold er faktisk å betrakte som en permanent "utblåsning".

Olje eller andre væsker, innbefattet slam, kan anvendes istedet for vannmengden-12.

i

Apparatet 10 kan bygges uten store omkostninger. Glassfiberarmert plastmaterial kan f.eks. anvendes i tanken 11 og rørkonstruksjonen 20. Alt som kreves av tanken 11 er at den inneholder tilstrekkelig væskevolum. Den vil ikke være utsatt for noen vesentlig dynamisk belastning.

Istedet for det utstøtningssystem som er beskrevet ovenfor, kan en rask, fjernstyrt løfteanordning anvendes for å

løfte rørkonstruksjonen 20 i tilstrekkelig grad til at den ikke hindrer oppfangingen av oljestrålen 50 av væskemengden i tanken 11.

Tanken 11 er utført slik at den inneholder stort nok væskevolum (vann, olje etc.) til at tilstrekkelig energi absorberes av strømningsbevegelser i væsken, og således hindrer en oljestråle fra i vesentlig grad å bryte igjennom væskemengdens fri overflate.

I tillegg til utløpskanalene 36, 37 og 38 kan en eller

flere utløp være anordnet på sådan måte at faste eller halvfaste legemer som trenger inn i tanken 11 sammen med oljestrålen 50 effektivt kan fjernes.

Oppsamling av gass, som.f.eks. følger med en oljeutblåsning, kan være like viktig som å hindre oljespill, og fig. 5

viser et modifisert apparat som er egnet for dette formål.

I fig. 5 er det vist en apparatutførelse 10a hvori en tank lia hovedsakelig er av samme konstruksjon som tanken 11

i fig. 3, men er utstyrt med en sylinderformet forlengelse 51 av tankveggen. Den øvre ende av forlengelsen 51 er forsynt med en klokkeformet munning.

Apparatet 10a, som kan samle opp olje så vel som gass, har en hette 52 som senkes ned på plass etter at den komponent som tilsvarer rørkonstruksjonen 20 i fig. 1 er utstøtt,

idet hetten er glidbart anordnet innvendig i den sylinder-formede forlengelse 51. Hetten 52, som fortrinnsvis er utført i plastmaterial for å unngå gnistdannelser og idet den bare forventes å bli utsatt for meget lavt arbeidstrykk, har en øvre kuppelformet del samt et sylinderformet skjørt. Et ringformet lodd 57 er festet til den nedre omkrets av skjørtet.

Den kuppelformede øvre ende av hetten 52, som gjør tjeneste som et ikke-stasjonært deksel for tanken lia, er forsynt en ventilasjonskanal 53 for utslipp av gass til den omgivende atmosfære. Et fritt rom 59 for den gass som skilles ut av apparatet befinner seg over væskemengden 12a. En ventil 54 er innpasset i ventilasjonskanalen 53 for å regulere utslipp av gass gjennom kanalen. Minst en kanal 55 strekker seg gjennom sideveggen av tanken lia og er ført oppover, gjennom væsken 12a for å endre i det frie rom 59. Kanalen 55, som er utstyrt med en ytre regulerings-ventil 58, utgjør et nedoverrettet utslipp for gass fra det frie rom 59 når ventilen 58 er åpen og ventilen 54 er lukket. Gass som fjernes fra det frie rom 59 kan da samles opp ved utløpsenden av kanalen 55.

Den veivede øvre ende av hetten 52 er utstyrt med en ut-løsningsventil 56 for gasstrykket. Kanaler 36a, 37a og 38a er anordnet for oppsamling av henholdsvis olje, vann og slam.

Hetten 52 og veggforlengelsen 51 samvirker ved hjelp av en teleskopisk sammenføyning på lignende måte som i en beholder for bygass.

For å opprettholde tetning rundt den nedre ende av hetten, er det nødvendig å tillate væsken i tanken å ligge på et høyere nivå enn det som er vist i fig. 1.

For å utgjøre en permanent, kontinuerlig virkende opp-samlingsinnstallasjon, kan tanken lia være forbundet direkte med den øvre ende av røret 3 ved hjelp av en forlengelse av dette rør for å nedsette oljeutslippet til et minimum.

Den væskemengde som er påkrevet for å fange opp en høy-trykksstråle kan reduseres vesentlig i volum ved å gjøre beholderen for oppfanging av væsken hovedsakelig trekantet i vertikalt snitt. En sådan beholder kan utgjøres av den hovedsakelig koniske tank 60 som er vist i fig. 6.

I fig. 6 er det vist at tanken 60 i apparatet 10b faktisk har avskåret kjegleform med veggdeler som danner en indre vinkel i aksialsnitt som er mindre enn 25°. Fluid fra røret 3 trenger inn gjennom den smaleste ende av tanken 60.

Ved en utført prøve fanget en konisk tank med sirkulært tverrsnitt og en toppvinkel på 10° mellom motstående veggdeler effektivt opp en vannstråle med et trykk på

4,2 kp/cm 2 uten indre skjermplater og med sma tegn til "pukkel" på den fri væskeflate.

En typisk innstallasjon i full størrelse konstruert på grunnlag av dette modellforsøk ville føre til en konisk tank med en øvre diameter på omkring 1,05 m og en høyde på 4,8 m.

Andre tankformer er også funnet å være effektive, f.eks. tanker med rektangulært projeksjon i grunnplanet og med skrånende vegger som gir"tanken et trekant-formet•verti-kalt tverrsnitt. Modellforsøk i liten målestokk utført med tanker som har skrånende vegger for å gi trekantformet vertikalt tverrsnitt, viser at kraftige hvirvler frem-bringes i væsken méd innføring av en stråle under trykk, således at energi trekkes ut av strålen. Disse hvirvler frembringer effektiv blanding av den innfallende stråle med den omgivende væske.

Oppfangingstanker i henhold til oppfinnelsen kan ha sirku-lær eller rektangulær grunnplanform. For å oppnå hensiktsmessig virveldannelse er det vesentlig at åpnings-vinklen mellom tankens sidevegger er mindre' enn 25°. Forsøk har vist at et lite tverrgap kan være påkrevet mellom tankens indre veggflater ved tankbunnen og den innfallende stråle på dette sted.

En væskestråle som oppfanges ved anvendelse av en tank med trekantformet vertikalsnitt kan utløses ved å opprette en luftlekkasje inn i bunnen av tanken i nærheten av den innfallende stråle. Strålen kan så oppfanges på nytt

ved å tillate rask tilførsel av væske til tanken, f.eks. gjennom regulerte åpninger.

Figurene 7 og 8 viser et apparat 10c hvori reguleringsåpninger anvendes for innføring av en væskemengde for oppfanging av en fluidstråle. Figurene viser en borerigg 70 for olje og ytstyrt med en glassfiberarmert plasttank 60c av stumpkonisk form. Veggen i tanken 60c er sterkt gjennomhullet og utgjør en del av en tanksammenstilling lic, som ved hjelp av kabler 73 er opphengt i konstruk-sjonsdeler i boretårnet 71 på sådan måte at den omgir borerøret 72. Hullene i veggen av tanken 60c utgjør reguleringsåpninger 74 som kan dekkes til av en skjerminnret-ning som omfatter en konisk krave 75 med to eller flere samarbeidende deler med vegger uten huller. Som vist i fig. 8, holdes de to samarbeidende deler av kraven 7.5 normalt mot beholderen 60c for tildekning av åpningene 74 ved hjelp av trykkfjærer 76. En sylinderformet tank

78 med betraktelig større indre volum enn det indre av den stumpkoniske tank 60c er anordnet koaksialt rundt tanken 6 0c og er stivt forbundet med denne. Kravedelene 75 kan fjernes fra tanken 60c ced hjelp av kabler 82, hvis effektive lengde kan forkortes ved hjelp av vinsjer 86 (fig. 7). Tanksammenstillingen lic er bevegelig opp og ned i forhold til borerøret 72 ved hjelp av kabler 73 og vinsjer 80 (fig. 7). Oppsamlingsrør 36c, 37c og 38c er utført bøyelig for ikke å hindre denne bevegelse av tanksammenstillingen lic.

Hvis en utblåsning skulle finne sted fra borerøret 72

på oversiden av tanksammenstillingen lic, vil det være nødvendig å heve sammenstillingen til hensiktsmessig stilling i forhold til utblåsningsstedet. Den ytre tank 78 fylles så raskt med væske. I det foreliggende ut-førelseseksempel tilføres vann til den ytre tank 78 ved hjelp av en bøyelig slange 81. Reguleringsåpninger 74

i tanken 60c åpnes så raskt ved hurtig vinsj trekk i kab-lene 82 (ved anvendelse av vinsjene 86) mot virkningen av fjærene 76. Det tidligere avgrensede vann vil da raskt strømme inn i den indre tank 60c gjennom åpningene 74, således at denne tank hurtig overstrømmes for oppfanging av den utblåste olje ved opprettelse av hvirvel-strømninger i vannmengden. Foreliggende gass kan unnslippe til atmosfæren ved å boble gjennom.vannmengden.

Ved mer komplisert utstyr kan den gassoppsamling som er beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 5, også anvendes i den utførelse som er anskueliggjort i figurene 7 og 8. Alternativt kan også den halv-permanente anordning i flere deler som er beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 4, anvendes i forbindelse med utførelsen i figurene 7 og 8. Da konstruksjonsdelenes omfang og vekt samt volumet av væsken kan reduseres drastisk ved- anvendelse av den lære som fremgår av figurene 6, 7 og 8, vil de utførelser som er vist i de sistnevnte figurer være mer anvendbare i praksis og derfor å foretrekke.

Den utførelse som er vist i fig. 5 kan modifiseres således at den mer effektive oppfangingsmetode som fremgår av fig. 6, med fordel kan anvendes. En sådan modifisert ut-førelse er vist ved apparatet 10d i fig. 9,hvori det er angitt at apparatets stumpkoniske tank 60d er permanent anordnet inne i en hovedsakelig sylinderformet tank lid med betraktelig større volum. Tanken lid er utstyrt med en utoverskrånende bunn for å lette oppsamling av vann og slam.

I drift vil kraftig blanding av strålekomponentene i den indre tank 60d sikre at småsten, vann og slam, liksom olje, vil strømme over den øvre kant av den indre tankt inn i det ringformede område mellom den indre og den ytre tank 60d, lid. Da det indre trykk i tanken 60d bare vil tilsvare atmosfæretrykket eller et noe høyere trykk, vil inn-holdet i tanken lid være relativt uforstyrret. De forskjellige komponenter av strålen kan således trekkes ut i passende, forutbestemte nivåer ved anvendelse ved av forskjellige kanaler 36d, 37d og 38d. De således ad-skilte fluider kan så overføres til passende lagringstanker.

Hvis oppfangingen av strålen 50 ved hjelp av tanken 60d iblandt blir lite effektiv, f.eks. et resultat av at en propp av fast eller halvfast material eller bobler av gass passerer gjennom tanken 60d, vil det store væskevolum 12d i det ringformede rom mellom tankene 60d og lid være tilgjengelig for å gjenopprette stråle-dempningen ved overspilling til den indre tank 60d.

I visse anlegg kan det være fordelaktig å anordne den stumpkoniske tank opp-ned, forisontalt eller i hvilken som helst hensiktsmessig vinkel. Enhver nærværende gass kan oppsamles på lignende måte som angitt i fig. 5.

En lett beholder av stumpkonisk form kan tilsluttes ut-løpsenden av hvilken som helst rørledning som tilføres fluid under høyt trykk.

Fig. 10 viser et apparat 10e med en sådan beholder 60e tilsluttet enden av en bøyelig vannslange. Når denne beholder er full, absorberes tilstrekkelig energi ved dannelse av hvirvler inne i den koniske beholder 60e til å tillate vann å unnslippe bare ved lav hastighet og hovedsakelig ved atmosfæretrykk fra utløpsenden av beholderen. Under disse forhold foreligger det praktisk talt ingen reaksjonskraft mot slangen 60 fra fluidstrålen med høy hastighet. Apparatet 10e kan raskt omdannes til å tillate uhindret utløp av vann ved å tillate luft å trenge inn i innløpet ved den smale ende av beholderen 60e, ved anvendelse av et ventilrør 92. Innføring av luft på denne måte har også den virkning at en reaksjonskraft atter påtrykkes slangen 90. Beholderen 60e kan på nytt bringes i vanlig drift enten ved å anvende en krave og et system av regulatoråpninger, slik som beskrevet ovenfor under henvisning til figurene 7 og 8, eller ved midlertidig innføring av et skjermstykke 91 (gjennomhullet i foreliggende tilfelle) i utløpsåpningen fra beholderen 60e, for derved å avbøye vann mot innsiden av beholderen. Såsnart beholderen har oppnådd sin normale drifttilstand, kan skjermstykket fjernes.

Et prøveapparat 9e i liten måtestokk er utstyrt med en slange 90 med en indre diameter på 1,6 mm og som til-

føres vann under et trykk pa 4,2 kp/cm o. Beholderen 60e, som hadde en lengde på 7 5 min og en diameter på 16 mm i

den videste ende, var istand til tilfredsstillende oppfanging av vannstrålen.

I fig. 11 er det vist en hovedsakelig konisk beholder

60f anordnet innvendig i.en tank 100 som fylles med væske gjennom en høytrykkskanal eller slange 60f, så-

ledes at væsken trenger.inn i tanken 100 ved lav hastig-

het, slik som det var tilfelle ved apparatet 10e i fig. 10. Væske trenger således inn i tanken 100 uten å. forstyrre bunnavsatt sediment eller å bringe luft inn i tankinn-holdet. Beholderen' 60f er forbundet med utløpet av slangen 60f, således at væske (f.eks. olje) kan trenge inn i tanken gjennom beholderen. I dette tilfelle kan et perforert skjermstykke 91f være permanent anordnet ved utløpsenden av beholderen 60f, således av væske holdes til-bake i beholderen og fortsatt absorberer energi ved dannelse av hvirvler, selv når væsken 101 i tanken 100 har et lavt nivå.

Det vil bemerkes at beholderen 60f i fig. 11 kan være anordnet hovedsakelig horisontalt.

De angitte prinsipper i henhold til foreliggende opp-. finnelse kan også anvendes med det formål å frembringe utveksling av varme og/eller trykk.

Fig. 12 viser varmevekslingsutstyr som omfatter et apparat 10g, hvori en perforert beholder 6Og av stumpkonisk form anvendes for avkjøling av et varmt fluid som tilføres den smaleste ende av beholderen gjennom et rør 3g. Beholderen 6Og er anordnet inne i et kammer 9 3 som er utstyrt med ytre kjøleribber 94. Beholderen 60g og kammeret 93 danner tilsammen .et ringformet rom, som inneholder størstedelen av den foreliggende væskemengde 12g.

I drift og med en væskemengde 12g allerede nærværende

i beholderen 60g og kammeret 93, trenger fluid under trykk inn i varmevekslingsapparatet gjennom røret 3g for avgivelse av sin varme til kammeret 93 og dets kjøle-ribber 94. Dannelse av hvirvelstrømninger i væsken 12g ved innføring av fluidet under trykk bidrar i betraktelig grad til varmeutvekslingen. Fluid med ned-satt temperatur føres bort fra apparatet gjennom ut-løpet 39g. Kammeret 93 kan være lukket, slik som vist, således at det befinner seg under indre trykk, eller det kan være forsynt med et ventilasjonshode, således at det arbeider undet et lavere trykk, som kan være hovedsakelig lik atmosfæretrykket. Apparatet vil da tjene som en trykkreduserende anordning samtidig som det virker som en varmeveksler. Et passende ventilasjonshode 139 er vist med stiplede linjer.

Fig. 13 viser en alternativ form av varmevekslende og trykksenkende utstyr som omfatter et apparat 10h. I fig. 13 er ytre kjøleribber 94h forbundet direkte med selve den stumpkoniske tank 60h. Fluid trenger inn i tanken 60h gjennom røret 3h ved relativ høy hastighet og for-later tanken gjennom et konisk tankdeksel 170 og et rør 139h ved relativ lav hastighet. Den kraftige blanding som finner sted inne i den stumpkoniske tank 60h på grunn av de dannede hvirvelstrømninger, sikrer at fluidet kommer i intim kontakt med tankveggene, således at det .oppnås tilstrekkelig avkjøling, liksom en betraktelig trykkforskjell mellom innløpsrøret 3h og utløpsrøret 139h.

Fig. 14 viser en del av en oljeboringsrigg, hvori et apparat 10i som omfatter en tank 60i av stumpkonisk form, er anordnet rundt et borerør 72i. En rørformet kappe 140 er anordnet koaksialt omkring røret 70i, for derved å danne en ringformet passasje for en oppoverrettet strøm-ning eller stråle 50i av olje under trykk, slam eller lignende, som avgis under boring og/eller utblåsning.

Den ringformede stråle 50i strømmer oppover langs bore-røret 72i når den trenger inn i tanken 60i for å blandes med væskemengden 12i i tanken. Etterhvert som den ringformede stråle 50i blandes med væskemengden 12i, avgir den energi under dannelse av hvirvelstrømninger, som i fig. 14 er antydet som primære og sekundære hvirvler 141, 142.

Kanalen 36i er anordnet slik at hvirvelen 141 "avtappes", således at væske på denne måte utskilles dynamisk.

Utstyr kari være anordnet for å dempe uønsket kraftig hvirveldannelse, som kan medføre at væske 12i slynges ut av tanken 6Oi. Sådant utstyr kan omfatte indre plater 143, 144 festet til veggen av tanken 60i og anordnet hovedsakelig parallelt med tankens lengdeakse.

Fig. 15 viser hvorledes væskebestanddeler med forskjellig tetthet kan utskilles dynamisk fra en blanding ved anvendelse av et apparat 10j. Kanalen 36j anvendes for oppsamling av væske av en viss tetthet i nærheten av en hvirveldannelse 141j, mens et indre, koaksialt anordnet rør 150 anvendes for oppsamling av væske med en annen tetthet fra de indre deler av samme hvirvel. Sugepumper 151, 152 kan anvendes hvis aktiv uttrekning er nødvendig eller ønskelig.

I aller de ovenfor angitte utførelseseksempler er fluidstrålen vist å trenge inn i en midtre del av en beholder med innhold av væske-. Dette er imidlertid ikke nødvendig, og et annet arrangement er anskueliggjort i fig. 16.

Fig. 16 viser et apparat 10k som benytter seg av en tank ^ 60k. Denne tank har hovedsakelig rektangulært tverrsnitt sett fra enden, slik som vist i fig. 16, men har hovedsakelig trekantform med topp-punktet nederst, ved betraktning fra siden (sett i retning av pilen 160).

Væske under trykk trenger inn i den nedre ende av tanken 6Ok gjennom en kanal 3k, som er anordnet nær bakveggen av tanken. Fluid som trenger inn i tanken 60k vil således ha en tendens til å strømme langs tankens bak-vegg, f ør den avbøyes for dannelse av hvirvelen 141k. Væskens oppførsel er i dette tilfelle lik den som er angitt i apparatet 10i i fig. 14, idet væske som trenger inn i" tanken 60i vil ha. en tendens til å strømme oppover langs borerøret 142i. I. betraktning av dette forhold kan det være ønskelig å utstyre noen av de ovenfor beskrevede utførelser med indre plater eller andre aktive overflater som føring for det innkommende fluid.

Ved en ikke vist modifikasjon av den anordning som er vist i fig. 16, har tanken 60k hovedsakelig rektangulær form sett i retning av pilen 160.

Utstyr kan være anordnet for å fremme dannelse av en hvirvel. Som angitt i fig. 17, som viser et apparat 101, kan sådant utstyr omfatte indre plater 165 av konkav form som gjør tjeneste som føringsflater.

Konstruksjoner som er mindre enn de viste plater 165

kan være tilstrekkelig til å bidra til eller innlede dannelse .av hvirvler.

Hvor det er hensiktsmessig kan hvilke som helst av de ovenfor beskrevede anordning erstatte hverandre eller kombineres. Platene 165 i fig. 17 kan således f.eks. være anordnet i tanken 60i i fig. 14.

I tillegg til de ovenfor angitte fordeler har opp-finnelsens anordning den gunstige virkning at den i høy grad nedsetter den støy som skriver seg fra en fluidstråle som ikke er under kontroll.

Claims (8)

1. Apparat for å oppfange en fluidstråle under trykk og absorbere en vesentlig av fluidstrålens energi ved å danne virvler (141, 142) i en væskemengde som inneholdes i en beholder av hovedsakelig konisk form, karakterisert ved at beholderen (11, 60) har sidevegger som danner en mellomliggende vinkel på mindre enn 25°, mens et innløp (3) er anordnet for å føre fluidstrålen (50) inn i beholderens smaleste ende.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at vinkelen mellom motstående deler av beholderens sidevegger er 10°.

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at .len sperreinnretning (20, 75) er anordnet for innledningsvis å avgrense væskemengden fra strålen (50), mens utstyr (32, 82 og 60) er anordnet for derpå å fjerne sperreinnretning for derved å muliggjøre kontakt mellom væskemengden og strålen.

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at beholderen (60c) er anordnet innvendig i en tank (78), således at det dannes et mellomliggende ringformet rom som inneholder nevnte væskemengde, idet beholderen er utstyrt med åpninger (74) hvorigjennom den kan oversvømmes av væske, og sperre-innretningen (75) er anordnet for fjernbar tildekning av disse åpninger.

5. Apparat som angitt i krav 1-4, for anvendelse ved oppfanging av en stråle under trykk som omfatter fluid både i væske- og gassform, karakterisert ved at apparatet omfatter utstyr (52, 55) for oppsamling av fluid i gassform som utskilles i beholderen.

6. Apparat som angitt i krav 1-3, •karakterisert vedat beholderen 6Of) er anordnet i en tank (100) utstyrt med en kanal (90f) for å fylle tanken med væske, idet beholderen er forbundet med kanalens utløp på sådan måte at væske trenger inn i tanken gjennom beholderen.

7. Fremgangsmåte for å oppfange en fluidstråle under trykk, og absorbere en vesentlig del av strålens energi ved frembringelse av virvler (41, 42) i en væskemengde, karakterisert ved at væskemengden (12) anordnes i en konusformet beholder med konusvinkler mindre enn 25° og strålen (50) føres inn gjennom beholderens smaleste ende.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, hvor fluidet i strålen foreligger både i væskefase og gassfase, karakterisert ved at de to faser adskilles og oppsamles hver for seg.