NO306605B1 - Beholder med tre kamre for en hydrosyklonseparator - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et hydrosyklonsystem omfattende flere langstrakte hydrosyklonseparatorrør for fjerning av olje, ifølge kravinnledningen.

Hydrosykloner har vært brukt i flere år på petroleum-plattformer til sjøs for å separere olje og andre reststoffer fra vannet, slik at vannet blir rent og miljømessig egnet for tømming i sjøen, og slik at oljen kan dirigeres til en passende tran-sportanordning for transport til et raffineri. Slike hydrosykloner blir brukt til å separere fluidblandinger som har et bredt område av olje/vann-proporsjoner. Noen hydrosykloner er konstruert for å separere olje fra vann, andre er konstruert for å separere vann fra olje, og det er andre som er konstruert til å separere blandinger med generelt like proporsjoner. De sistnevnte hydrosykloner blir enkelte ganger kalt pre-separasjonshydrosyklo-ner, siden utløpsstrømmene ofte blir dirigert mot hydrosykloner for fjerning av vann eller fjerning av olje, som er kjent. Siden plattformer til sjøs har begrenset plass og bæreevne, blir vekten og størrelsen til det meste av utstyret grundig betraktet. Følgelig er det utført meget utviklingsarbeid for å forbedre effektiviteten til hydrosyklonoperasjonen, slik at utløpsstrømmen av olje omfatter minimalt vanninnhold, og utløpsstrømmen for vann omfatter minimalt oljeinnhold. Siden hydrosykloner er ytterligere utviklet både i kompleksitet og kapasitet, er beholderne i hvilke de opererer blitt større for å håndtere utstyret, og ytterligere foringer blir brukt til å skille de flytende bestanddeler.

Figur 1 viser en forenklet konstruksjon 10 av en hydrosyklon ifølge kjent teknikk. Konstruksjonen omfatter en beholder 20 med en innløpsport for en flytende blanding 21 generelt på en ende, og en vannutløpsport 22 generelt på den andre ende. Inne i beholderen 20, er det en monteringsplate 25 som har flere åpninger, gjennom hver av hvilke en foring 30 kan settes inn og monteres. Platen 25 deler beholderen i et in-nløpskammer 26 og et vannutløpskammer 27. Som man lettere kan forstå fra figur 2, består platen 25 av to platehalvdeler 25A og 25B som definerer et plenum for mottakelse og oppsamling av oljeholdig vann. Det oljeholdige vann blir uttømt fra beholderen gjennom et rør 25C som fører til en oljeutløpsport 23 på siden av beholderen 20. Som man lettere kan se på figur 2, omfatter foringen 30 et antall elementer som er sammenmontert ved beholderen 20. Foringen 30 omfatter et langstrakt rør 31 som har en reduserende innvendig diameter, et evolvent innløpshode 32 tilkoplet enden med større diameter på røret 31 for å slippe inn den flytende blanding i foringen 30 og å dirigere den til en virvelbevegelse, og et overstrømsgalleri 33 for å samle over-strømsfluid som kommer gjennom den aksiale port i innløpshodet og å dirigere overstrømsfluidet gjennom passasjen som indikert ved 35 til de sammenkoplede plena i platen 25. Elementene 31, 32 og 33 er stablet, og blir holdt sammen med bolter 37 som er festet til platen 25 ved skrugjenger. For å montere et antall foringer 30 i en beholder kreves betydelig manuelt arbeid ved å holde hvert av elementene på plass for å sette inn en bolt gjennom stabelen, og skruing og tilstramming av boltene. Under de vanskelige forhold på en boreplattform til sjøs, kan vedlike-hold av beholderen være vanskelig og tidkrevende, såvel som en sikkerhetsrisiko for vedlikeholdspersonalet.

I tillegg vil kombinasjonen av boltene og overstrøms-galleriet bety en vesentlig økning av foringenes dimensjoner. Som bemerket ovenfor, er rommet på plattformen kritisk, og overfor-bruk av plass vil ikke bli tolerert. Kapasiteten til hydrosyklonen bestemmes av foringenes antall og størrelse. Det rom som tas opp av retur lin jen i overstrømsgalleriet samt det rom som brukes av boltene, hindrer bruk av mer innvendig rom i beholderen for å øke kapasiteten til beholderen 20.

Det er således et mål for den foreliggende oppfinnelse å frembringe et hydrosyklonsystem som overvinner ulempene med den tidligere teknikk, som diskutert ovenfor.

Et mer spesielt mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et hydrosyklonsystem som har større separasjons-effektivitet i en minst mulig enhet.

Et ytterligere mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et hydrosyklonsystem som er mindre komplisert enn innretninger ifølge tidligere teknikk, og som er lettere å betjene av vedlikeholdspersonell.

De ovennevnte og andre formål med oppfinnelsen er oppnådd med hydrosyklonsystemet ifølge foreliggende oppfinnelse slik det er definert med de i kravene anførte trekk.

Noen av formålene med oppfinnelsen er allerede beskre vet, og andre vil fremgå av den følgende beskrivelse sammen med tegningen hvor figur 1 viser et tverrsnitt av en kjent hydrosy-klonbeholder med foringer, figur 2 viser forstørret et tverrsnitt av den fremre del av hydrosyklonforingene på figur 1,.figur 3 viser et tverrsnitt av et hydrosyklonsystem i likhet med figur 1, med trekkene ved den foreliggende oppfinnelse, figur 4 viser et forstørret delsnitt av den fremre del av foringen som vist på figur 3, figur 5 viser et eksplosjonsriss av foringen, og viser monteringen av denne, figur 6 viser et snitt 6-6 av foringen på figur 5, figur 7 viser et enderiss tatt i retning av pilen 7 på figur 4 av endepluggen, og viser formen av antirotasjonsskulde-ren, og figur 8 viser et snitt 8-8 av tanken på figur 3 og viser tetthetspakningen av foringene i beholderen.

Som det vil bli diskutert i det følgende, er den viste utførelse av hydrosyklonsystemet rettet mot utskillelse av olje fra en fluidblanding som primært inneholder vann med en liten del olje. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til utskilling av olje fra vann, men kan også anvendes for utskilling av vann fra olje/vann-blandinger og å separere fluidblandinger som ikke omfatter olje eller vann eller begge. Siden det nå er klart uttrykt at oppfinnelsen har bredere anvendelse enn de illustrerte utførelser, skal beskrivelsen av den foretrukne utførelse fortsette, mens man erkjenner at slike bredere anvendelser kan kreve modifikasjoner av den foretrukne utførelse på en måte som ligger innenfor ferdighetene til en fagmann i denne teknikk.

Det henvises nå spesielt til figur 3, hvor en foretruk-ket utførelse av hydrosyklonsystemet er generelt indikert med tallet 100, som omfatter trekk ved den foreliggende oppfinnelse. Hydrosyklonsystemet 100 omfatter en generelt sylinderformet hul trykkbeholder 110 som fortrinnsvis er en enhet av elementer og komponenter. De sentrale komponenter er et par av åpenendede hule første og andre hylseseksjoner 112 og 114, enkelte ganger betegnet som spoleseksjoner, som har flensområder 112A og 114A som strekker seg radialt utover fra endene. De første og andre hylseseksjoner 112 og 114 er festet sammen med bolter 118. En tredje åpenendet hul hylseseksjon 116 er festet til den frie ende på den første hule hylseseksjon 112 med bolter (ikke vist). Som illustrert har den tredje hylseseksjon 116 kortere lengdedimen-sjon enn den første og den andre hylseseksjon 112 og 114, hvilket passer for de små volumer av olje som blir tømt ut i et oljeut-skillingssystem. I en hydrosyklon for vannutskilling, dehydrering eller f or separasjon, kan imidlertid den tredje seksjon måtte være større for å gi rom for et større volum av olje, som skal beskrives i mer detalj nedenfor. Den åpne ende 125A på beholderen .110 på den venstre side av tegningen er lukket med en endehette 125 som er festet med bolter 126, og den motsatte åpne ende 127A er lukket med en annen endehette 127 som er festet med bolter 128. Alternativt kan den andre seksjon 114 fremstilles med en lukket ende slik at man unngår behovet for en annen endehette 127. Seksjonene 112, 114 og 116 og endehettene 125 og 127 danner en generelt lukket trykksikker beholder 110 som kan motstå betydelig høye trykk. Følgelig er det anordnet passende pakninger (ikke vist) mellom de forskjellige sammenkoplede deler. Seksjonene 112, 114, 116 og endehettene 125 og 127 er dessuten laget av et materiale med høy styrke, såsom stål, og har betydelig tykkelse for å motstå de høye trykk som beholderen kan bli utsatt for.

Inne i den generelt lukkede beholder 110 er det plassert to deleplater for å dele rommet i tre kamre. En første deleplate 121 er plassert generelt ved forbindelsen mellom den første hule seksjon 112 og den tredje seksjon 116. Den andre deleplate 122 er generelt plassert ved forbindelsen mellom den første og den andre seksjon 112 og 114. Hver deleplate er derfor atskilt innover fra endene på beholderen og orientert generelt på tvers av det sylinderformede rom inne i beholderen 110. De tre kamre i beholderen 110 som definert ved deleplatene 121 og 122 er et midtre innløpskammer 141 mellom de to deleplatene 121 og 122, et understrømsutløpskammer 143 på en ende og et overstrøms-utløpskammer 145 på den andre ende. Det skal bemerkes at i det minste den første deleplate 121 ikke har samme tykkelses-dimensjoner som seksjonene 112, 114 og 116 og endehettene 125 og 127. Den første deleplate 121 blir støttet av den første endehette 125, som skal diskuteres nedenfor.

Beholderen 110 omfatter videre et antall porter gjennom hvilke fluid entrer og forlater beholderen. Nærmere bestemt omfatter beholderen en første innløpsport 131 i sideveggen til seksjon 112 for innføring av en fluidblanding til beholderen 110.Fluidet blir separert, som skal diskuteres nedenfor, til separate flytende bestanddeler. I en hydrosyklon for oljeutskilling, såsom i den illustrerte utførelse, kan en fluidblanding av olje og vann bli separert til en understrøm av en tyngre fase av i det vesentlige oljefritt rent vann, og en overstrøm av et lettfaset fluid som er en blanding av olje og vann, hvor oljen utgjør den vesentlige del av blandingen. Det rene vann slipper ut gjennom utløpsporten 132, og overstrømsfluidet slippes ut gjennom overstrømsporten 133. De øvrige porter 134 og 135 er drenerings-porter som kan anordnes med ventiler som åpnes for å drenere beholderen for vedlikeholdsarbeid. Portene 131, 132 og 133 er også utstyrt med passende ventiler etter behov for å styre operasjonen av hydrosyklonsystemet 100.

Deleplatene 121 og 122 omfatter flere åpninger, henholdsvis 137 og 138, for å montere foringer 150 slik at de strekker seg i lengderetningen til beholderen 110. Som illustrert er åpningene 137 større enn åpningene 138. Dette er delvis på grunn av den smalnende eller avtakende diameter til foringene 150, og også for å gjøre det lettere å installere og fjerne foringene 150 fra beholderen 110. Foringene 150 installeres og fjernes, som skal diskuteres videre nedenfor, gjennom den åpne ende 125A i beholderen 110, med endehetten 125 fjernet. Åpningene 137 og 138 er generelt aksialt innrettet, slik at når foringene 150 er plassert i dem, er de generelt parallelle med beholderen 110. Skjønt utførelsen på figur 3 er illustrert bare med en foring 150 og et antall ufylte åpninger 137 og 138, er dette bare for å lette illustrasjonen. I virkeligheten vil alle åpningene 137 og 138 bli fylt med en foring 150 eller fylt med en ikke funksjonere foring eller plugget på annen måte. Foringene 150 er dessuten pakket så tett inn i beholderen som mulig og praktisk. Jo tettere pakking, jo større kapasitet for hydrosyklonsystemet 100.

Foringene 150 er mer spesielt illustrert på figur 4-7, og med henvisning til figur 4, 5 og 6 kan man se at foringene 150 er en sammenmontert enhet. Foringen 150 omfatter et langstrakt rør 151 med motsatte åpne ender 154 og 155 (figur 3) og laget av rustfritt stål, plast eller annet passende materiale. Den første åpne ende 154 kalles enkelte ganger den fremre ende, og er noe større i diameter enn den motsatte åpne ende 155 som kalles den bakre ende. Røret 151 har en perifer vegg som definerer et hult indre rom 158 med en forutbestemt innvendig kontur som reduseres i diameter fra den fremre ende 154 til den bakre ende 155. Deler av det hule innvendige rom kan være skrånet eller generelt sylindrisk eller buet etter ønske, eller som bestemt for den spesielle anvendelse av hydrosyklonsystemet 100.

Nær den fremre ende 154 på røret 151 er en kammer åpning 152 i rørets perifere vegg for å sette inn en innløpsblokk 161 i røret 151. Innløpsblokken 161 settes inn i røret 151 på omtrent samme måte som en patron i kammeret til en rifle, derav navnet "kammer"-åpning. Kammeråpningen 152 er et i det vesentlige rektangel formet utsnitt gjennom den buede perifere vegg for røret som spenner nesten over hele diameteren på denne del av røret 151. Innløpsblokken 161 er utformet til å passe inn i det hule indre av røret 151 ved kammeråpningen 152 slik at den ytre overflate på hver er på linje med hverandre og gir en generelt glatt overflate for foringen 150.

Innløpsblokken 161 omfatter en bakre vegg 166 som strekker seg på tvers over det hule indre i røret 151, en buet øvre vegg 163 som hviler inne i kammeråpningen, og generelt buede bunn- og sidevegger 165 og 167, som hviler inne i fordypninger i den perifere vegg til røret 151. Den øvre vegg 163 omfatter et innløp i form av en sliss 162 som er orientert generelt tangentialt med lengdeaksen til røret 151 for å virvle fluidblandingen når den entrer foringen 150. Innløpsslissen 162 har fortrinnsvis en evolvent form, og kalles ofte et evolvent innløp. Fluidblandingen har en tendens til å ha en viss slipeeffekt, spesielt ved innløpsblokken 161, og innløpsblokken 161 er derfor laget av et materiale med stor slipebestandighet, såsom keramikk, metall-legeringer eller visse plastmaterialer. Et eksempel på en passende legering er en kobolt/krom-legering som selges under handelsnavnet Stellite. Den fremre ende på innløpsblokken 161 er åpen, slik at det virvlende fluid kan passere fra innløpsblokken 161 mot den bakre ende 155 på foringen 150. Den bakre vegg 166 omfatter en generelt aksial port 169 slik at en av de flytende bestanddeler kan slippe ut fra røret 151 gjennom dettes fremre ende 154. Sideveggene 167 av innløpsblokken 161 har generelt flate områder 167A i kontakt med flate områder på det indre av rørets perifere vegg 151 slik at innløpsblokken 161 ikke kan rotere inne i røret 151.

Innløpsblokken 161 omfatter videre en knast 164 som strekker seg fra bunnen med sideveggen 165. Knasten 164 er anordnet for å hvile i en åpning 153 i den perifere vegg av røret 151 som er generelt motsatt kammeråpningen 152. Knasten 164 er dimensjonert og formet slik at den passer i åpningen 153, og gir en ytre overflate som er jevn og i flukt med den ytre overflate av røret 151. Som best kan ses på figurene 4 og 5, er knasten 164 og åpningen 153 forskjøvet i lengderetningen fra sentrum av kammeråpningen 152. Dette er for at når knasten 164 hviler nede i åpningen 153, er innløpsblokken 161 i sin driftsstilling. En person som ikke er helt kjent med sammenmontering av hydrosyklonsystemet 100 kunne ellers installere innløpsblokken 161 slik at den bakre vegg 166 vender mot den bakre ende 155 på røret 151 istedenfor mot den fremre ende 154. I denne bakvendte orientering ville knasten 164 bli feilinnrettet med åpningen 153, og komme i kontakt med den forsenkede perifere vegg i røret 151. Den øvre vegg 163 ville derfor stikke ut fra kammeråpningen 152 med tykkelsen til knasten 164. Dette ville gjøre personen som monterer foringen 150 oppmerksom på at innløpsblokken 161 ikke er på rett plass. Som skal forklares nedenfor, ville imidlertid dette trekk med at den øvre vegg 163 stikker ut fra kammeråpningen 152 når innløpsblokken 161 er omvendt orientert, hindre installasjon av den feilinnrettede foring 150 i beholderen 110.

Knasten 164 tjener også som en utslagsknast som vedlikéholdspersonell kan bruke for å skyve innløpsblokken 161 ut av røret 151. Etter lengre tids bruk kan man forvente at foringen 150 ville samle en god del avleiringer og skjell i åpninger og mellomrom, slik at innløpsblokken 161 kan sitte kan sitte godt fast i det indre av røret 151. I den foreliggende oppfinnelse kan en hammer og meisel brukes til å slå innløpsblok-ken 161 ut gjennom kammeråpningen 152. Uten åpningen 153 er det sannsynlig at en vedlikeholdsperson ville måtte sette en skrutrekker inn i den generelt tangentiale sliss 162 og forsøke å bryte innløpsblokken 161 ut av røret 151, og dermed kanskje skade slissen 162. Slissen 162 er typisk konstruert med en viss presisjon, slik at en forandring av denne kan bevirke redusert hydrosyklonytelse, og øket slitasje på innløpsblokken 161.

Foringen 150 omfatter videre en overstrømsplugg 171 som er forbundet med den fremre ende 154 på røret 151. Overstrøms- pluggen 171 omfatter en nesedel 172 som settes inn i den åpne fremre ende 154, og som har gjenger 173 for å engasjere skrugjengene 159 i røret. Nesedelen 172 omfatter en pakningsring 175 for tettende kontakt med den bakre vegg 166 av innløpsblokken 161. Et aksialt overstrømsgalleri 178 i overstrømspluggen 174 er generelt på linje med den aksiale port 169 i innløpsblokken 161 for å motta overstrømsfluid som kommer ut gjennom porten 169. Det aksiale overstrømsgalleri 178 strekker seg til den fjerne ende 181 av overstrømspluggen 171 for å tømme overstrømsfluid inn i overstrømsutløpskammeret 145. Flere hull 182 strekker seg på tvers gjennom overstrømspluggen 171 nær den fjerne ende 181, og gir ytterligere utløp for overstrømsfluid som skal tømmes ut fra overstrømsgalleriet 178 og inn i overstrømsutløpskammeret 145.

Overstrømspluggen 171 omfatter videre en sekskantet del nær den fjerne ende, som har plater 183 for en skrunøkkel, som man best kan se på figur 7. Det langstrakte rør 151 omfatter skrunøkkelflater 156, slik at vedlikéholdspersonell kan benytte forskjellige skrunøkkelflater for å stramme til eller skru løs overstrømspluggen 171 fra det røret 151.

Overstrømspluggen 171 omfatter videre en festedel 190 ved hvilken foringen er festet i beholderen 110. Festedelen 190 omfatter en skulderdel 191, og strekker seg til og omfatter den fjerne ende 181 av overstrømspluggen 171. Skulderdelen 191 av festedelen 190 har større diameter enn resten av foringen 150 og hver av åpningene 137 og 138 i deleplatene 121 og 122. Følgelig vil skulderdelen 191 ligge an mot deleplaten 121 ved åpningen 137 i denne. Foringene 150 settes inn og fjernes fra beholderen 110 gjennom den åpne ende 125A med endehetten 125 fjernet. Med foringene 150 helt innsatt i åpningene 137 og 138 slik at skulderen 191 ligger fast an mot deleplaten 121, er den fjerne ende 181 på overstrømspluggen 171 bare blitt forsenket fra den åpne ende 125A. Når således endehetten 125 festes over den åpne ende 125A, blir den fjerne ende 181 like i nærheten av endehetten 125. Festedelen 190 av overstrømspluggen 171 blir således holdt i det vesentlige på plass mellom deleplaten 121 og endehetten 125. Foringen 150 er derfor festet i beholderen 110 ved åpningene 137, 138 og ved deleplaten 121 og endehetten 125.

Nær skulderdelen 191 langs den ytre overflate på overstrømspluggen 171 er det et par 0-ringer 185 som ligger i radiale spor på periferien til overstrømspluggen 171. O-ringene 185 tetter åpningene 137 i den første deleplate 121 rundt hver foring 150, slik at det midtre innløpskammer 141 er tettende atskilt fra den første endes overstrømskammer 145, slik at den eneste måte kamrene 141 og 145 er i forbindelse med hverandre er gjennom foringen 150. Foringen 150 omfatter videre liknende radiale spor i periferien for et annet par av 0-ringer for å tette rundt foringene 150 i åpningene 138 i den andre deleplate 122. Det andre sett av radiale spor er plassert nærmere den bakre ende 155 på det langstrakte rør 151 for å være i innretning med den andre deleplate 122 når skulderdelen 191 ligger an mot den første deleplate 121. Den ytre periferi på foringen 150 kan fortrinnsvis være bygd opp eller utstyrt med en krage som omfatter de radiale spor. Igjen vil den eneste måte for kamrene 141 og 143 å komme i forbindelse med hverandre være gjennom foringen 150.

Som man kan forstå fra tegningene, kan og bør foringen 150 monteres og demonteres utenfor beholderen 110 uten å utføre noe monterings- eller demonteringsarbeid på foringene 150 inne i beholderen 110. Foringene 150 ifølge den foreliggende oppfinnelse er spesielt konstruert for å ha så få deler som mulig, for å gå lett sammen, og for å minimalisere det perifere rom som er nødvendig i beholderen 110 for hver foring 150. Montering av foringene 150 omfatter plassering av O-ringene 185 i de radiale spor ved å la O-ringene 185 gli over nesedelen 172 og langs overstrømspluggen 171 til de faller inn i sine respektive spor. O-ringene nær den bakre ende 155 kan plasseres på en liknende måte. Innløpsblokken 161 settes inn i røret 151 gjennom kammeråpningen 152, slik at knasten 164 ligger nede i åpningen 153. Overstrømspluggen 171 forbindes med det langstrakte rør 151 ved å sette nesedelen 172 inn i den åpne fremre ende 154 på røret 151 og gripe gjengene 173 med de innvendig gjenger 159. Overstrøms-pluggen 171 roteres for å stramme til gjengene 159, 173 til pakningsringen 175 er i fast kontakt med den bakre vegg 166 på innløpsblokken 161. Som man best kan se på figur 4 og 5, er den bakre vegg 166 på innløpsblokken 161 forsenket innover fra de bakre kanter på topp-, bak- og sideveggene 163, 165 og 167. Topp-, bak- og sideveggene 163, 165 og 167 danner således en aksial flens 168 som nesedelen 172 hvile mot når pakningsringen .175 ligger an mot bakveggen 166. Følgelig blir innløpsblokken 161 ikke bare holdt på plass av friksjonskraften i pakningsringen 175, men også ved mekanisk kontakt mellom nesedelen 172 og den aksiale flens 168. Når skruforbindelsen for overstrømspluggen 171 er tilstrammet, er foringen 150 ferdig montert og klar til å installeres i beholderen 110.

Det henvises nå til figur 3. Den formonterte foring 150 kan installeres i beholderen 110 i en meget enkel prosess. Endehetten 125 fjernes fra enden på beholderen ved å fjerne boltene 126. Med enden på beholderen 110 nå åpen, kan foringen eller foringene 150 ganske enkelt settes inn, med den bakre ende først, i en av åpningene 137. Siden den bakre ende 155 er mindre enn åpningene 137, kan den lett settes inn i en av åpningene 137 i den første deleplate 121. Når foringen 150 føres lengre inn i beholderen 110, må den bakre ende 155 innrettes med den åpning 138 i den andre deleplate 122 som tilsvarer den valgte åpning 137 i den første deleplate 121. De åpninger 137 og 138 er generelt aksialt på linje med hverandre. Til slutt vil skulderområdet 191 på foringen 150 ligge an mot den første deleplate 121, mens 0-ringene blir innrettet med deleplatene 121 og 122 for å tette de respektive åpninger 137 og 138 rundt foringene 150. Det er forventet at 0-ringene vil danne en tett tilpasning inne i åpningene 137 og 138. Det kan således være nødvendig å slå på den fjerne ende 181 av overstrømspluggen 171 med en gummihammer for å plassere O-ringene og skulderdelen 191 mot deleplaten 121. For å fjerne en foring 150 fra beholderen 110, kan hullene 182 nær den fjerne ende 181 på overstrømspluggen 171 brukes til å feste et verktøy på foringen 150. Et slikt verktøy kan for eksempel være en sleidehammer som har en krok som festes i hullene 182 og et håndtak eller en mekanisme med hvilken en trekkraft kan utøves på en foring 150. Verktøyet kan være nyttig for vedlikéholdspersonell, siden det kan være nødvendig med et kraftig slag for å overvinne den tette tilpasning av pakningen og eventuelle avleiringer som kan motvirke fjerning av foringen 150 fra beholderen 110, slik at det kan være nødvendig med et fast grep på foringen 150 for å fjerne denne fra beholderen 110.

Et aspekt ved installering og fjerning av foringene 150 fra beholderen 110 er, som nevnt ovenfor, at hvis knasten 164 ikke hviler i åpningen 153, vil den øvre vegg 163 på innløpsblok- ken 161 stikke ut av kammeråpningen 152. Når man installerer den feilinnrettede foring 150 i beholderen 110, ville således den øvre vegg 163 komme i kontakt med deleplaten 121 og hindre videre innføring av foringen 150 i åpningene 137 og 138. Med foringen 150 stoppet ved innløpsblokken 161 kan ikke beholderen 110 lukkes, og dermed hindrer man denne type feilmontering av hydrosyklonsystemet 100.

Når alle foringene 150 er plassert i beholderen 110, plasseres endehetten 125 over den åpne ende 125A, og boltene 126 brukes til å gjøre beholderen trykksikker. Det skal igjen bemerkes at alle åpningene 137 og 138 må fylles med en foring eller annen innretning for å hindre forbindelse mellom kamrene 141, 143 og 145 unntatt gjennom foringene 150. Ved å lukke endehetten 125 over den åpne ende på beholderen 110, blir foringene 150 festet i beholderen 110 som nevnt ovenfor. Skjønt denne anordning har sikret foringene 150 mot langsgående bevegelse i beholderen 110 ved deleplaten 121 og endehetten 125, og har sikret foringene 150 mot radial forskyvning ved åpningene 137 og 138, kan ikke denne monteringsanordning hindre foringene 150 fra å rotere inne i åpningene 137 og 138.

Foringene 150 har en tendens til å rotere under operasjon av hydrosyklonen 100 på grunn av draget av fluidblandingen som entrer foringen 150 gjennom innløpsslissen 162. Rotasjonen av foringene 150 kan ha en tendens til å akselerere slitasjen av O-ringene 185, og for å begrense rotasjonen er således skulderen 191 på overstrømspluggen 171 formet slik at den begrenser eller stopper rotasjonen av foringene 150. Det skal bemerkes at alle foringene fortrinnsvis er i det vesentlige identiske, og ville forventes å rotere i samme retning. Det henvises nå til figur 7 og 8. Skulderen 191 omfatter motsatte fremspring 192 og 193. Fremspringene 192 og 193 er dimensjonert og formet for å ligge an mot den indre vegg 116A i beholderen 110, eller mot fremspringene 192 og 193 for tilstøtende foringer 150, avhengig av hvor foringen er plassert i beholderen 110. Som man best kan se på figur 8, er foringene 150 anordnet i en sekskantform, som gir den tetteste plassering av foringene 150 i et sylinderformet rom. Med denne sekskantanordning, er det seks foringer 150A som er plassert ved hjørnene og som er nærmest den indre vegg 116A. Disse hjørneforinger 150A kan ikke rotere fritt på grunn av at den indre vegg 116A er i veien for den buede rotasjonsbane for fremspringene 192 og 193. Følgelig vil hjørnefårin-gene 15OA være begrenset fra å rotere ved den indre vegg 116A hvis det ikke er noen andre elementer for å blokkere banen for fremspringene 192 og 193, såsom et fremspring på en tilstøtende foring 150. Med en av fremspringene 192 og 193 stoppet mot den indre vegg 116A, vil det andre fremspring 192 eller 193 strekke seg utover og blokkere den buede rotasjonsbane for fremspringene på minst en annen foring 150 nær hjørnefåringen 150A. Et av fremspringene 192 og 193 på minst en av de tilstøtende foringer 150 vil da bli stoppet av det blokkerende fremspring på hjørne-fåringen 150A. Den tilstøtende fåring 150 vil da ha et annet fremspring som blokkerer banen for fremspringene på fåringer 150 som er nær den førstnevnte tilstøtende fåring 150. Det må være klart at fremspringene 192 og 193 på alle fåringene 150 i beholderen 110 til slutt vil låse seg sammen med hverandre slik at fåringene 150 er hindret fra å rotere i åpningene 137 og 138.

Konstruksjonen av skulderdelen 191 og fremspringene 192 og 193 som utgjør skulderdelen 191, er et viktig trekk ved den foreliggende oppfinnelse. Fremspringene 192 og 193 er dimensjonert, basert på en standard avstand mellom fåringene 150 i beholderen 110, slik at fremspringene 192 og 193 vil passere tilstøtende fåringer 150, hvis ikke den tilstøtende fåring 150 er orientert slik at et av fremspringene 192 eller 193 strekker seg mot det passerende fremspring. Fremspringene 192 og 193 er videre dimensjonert og formet slik at man unngår kiling sammen med tilstøtende fåringer 150 eller fremspringene 192 og 193 på tilstøtende fåringer 150. Størrelsen og formen til fremspringene 192 og 193 danner en skulderdel 191 med en rettkantet oval form.

Uttrykket kiling er ment å beskrive låsingen eller festingen av to fåringer mot hverandre, slik at en betydelig kraft er nødvendig for å frigjøre dem fra hverandre. En metode for å kile to fåringer mot hverandre i miljøet for den foreliggende oppfinnelse er hvor et første fremspring på en fåring kommer i kontakt med et fremspring på en tilstøtende fåring med en lav innfallsvinkel, og at den tilstøtende fåring er hindret fra å rotere i en slik retning at det første fremspring kan fortsette å rotere. Den lave innfallsvinkel er mer spesielt beskrevet som en vinkel hvor det første fremspring kan gli langs siden på det andre fremspring etter kontakten, men før det første fremspring møter tilstrekkelig motstand mot det andre fremspring. Når den nødvendige motstand er møtt, er det andre fremspring noe forskjøvet, og utøver så en betydelig gjenvinningskraft, i likhet med gjenvinningskraf ten fra en bøyd f jaer, mot enden på det første fremspring. Denne gjenvinningskraft forårsaker en betydelig friksjonskraft mellom fremspringene, slik at ingen av rørene lett kan roteres eller trekkes fra beholderen. Det kan være andre metoder for tilstøtende foringer å bli sammenkilt ved gjensidig påvirkning av fremspringene, og den nevnte metode er presentert bare som et eksempel. Konstruksjonen av fremspringene 192 og 193 som unngår problemet med kiling ble oppnådd etter en god del tenking og eksperimentering, og kan best forklares og forstås i sammenheng med utviklingsprosessen.

Konstruksjonsprosessen begynte med den idé at den tetteste pakningsanordning er en sekskant- eller bikakeform. Det ble derfor først foreslått at skulderdelene skulle ha en sekskantform i likhet med hodet på en bolt. En sekskantformet skulderdel har seks fremspring som strekker seg utover i gjensidig motsatte vinkler. I det minste noen av de seks fremspringene ifølge dette forslag ville således strekke seg utover fra hjørneforingene 150A, forbi den indre vegg 116A, og således kreve en noe større beholder 110 for å gi rom for det samme antall foringer 150. Som nevnt ovenfor er størrelsen, vekten og kapasiteten til hydrosykloner viktige faktorer, og det ble bestemt av to av de seks fremspringene skulle fjernes for å minimalisere størrelsen av beholderen for den ønskede kapasitet. De fire gjenværende fremspring dannet i det vesentlige to motsatte fremspring med flate ender. Det var med denne utforming at kileproblemet oppsto. For å eliminere kileproblemet, ble sidene på hvert fremspring 192 og 193 skrånet innover slik at fremspringene ifølge den foreliggende oppfinnelse er smalere enn de flate områder på den opprinnelige sekskantform. Med denne smale og butte konstruksjon av fremspringene, vil ikke fremsprin-get på en foring bli blokkert av en annen foring eller en vegg slik at det motsatte fremspring vil være en lav innfallsvinkel med noe annet fremspring. Når dessuten to tilstøtende fremspring kommer i kontakt med hverandre, er kontakten ganske tverr og har en stor innfallsvinkel mellom dem.

Så snart fremspringene 192 og 193 er sammenlåst og begrenset videre rotasjon, vil kraften som bevirker rotasjonen tjene til å stramme til skrugjengene som forbinder de langstrakte rørene 151 og overstrømspluggene 171. Mer spesielt, vil fluidblandingen som entrer innløpsslissen 162 utøve en rotasjonskraft på foringen 150 som diskutert ovenfor. Når kraften blir utøvet ved innløpsslissen 162 som er i innløpsblokken 161, må inn-løpsblokken 161 sikres mot rotering. Som diskutert ovenfor hviler innløpsblokken 161 med røret 151 slik at innløpsblokken 161 ikke kan rotere i forhold til røret 151. Røret 151 er imidlertid hindret fra å rotere ved sammenlåsingen av fremspringene 192 og 193 på overstrømspluggen 171, og røret 151 er koplet med skrugjenger til overstrømspluggen 171. Følgelig, avhengig skrugjengenes orientering til rotasjonskraf ten, vil skrukoplingen bli tilstrammet eller løsnet under operasjon av hydrosyklonsystemet 100. I den foreliggende oppfinnelse er skrukoplingen slik orientert i forhold til innløpsslissen 162 at skrukoplingen tilstrammes under operasjon av hydrosyklonsystemet 100.

Driften av hydrosyklonsystemet 100 skal nå beskrives. Prosessen begynner med at en fluidblanding under høyt trykk blir injisert gjennom innløpsporten 131 i det midtre innløpskammer 141, hvor mengden av fluid som entrer kan reguleres med en passende ventil (ikke vist). Når det midtre innløpskammer 141 fylles med fluidblandingen under høyt trykk, vil blandingen entre foringene 150 gjennom innløpsslissen 162 i innløpsblokkene 161. Den generelt tangentiale orientering av slissene 162 bevirker at fluidblandingen virvler med en meget stor hastighet, som har en tendens til å tvinge væskebestanddelene med høyest densitet til utkanten av foringen 150, og bestanddelene med lavere densitet til det indre av foringene. Det virvlende fluid beveger seg mot den åpne bakre ende 155 etter hvert som den innvendige diameter i foringen 150 blir mindre. Til slutt vil de tyngre væskebestand-deler komme ut av den bakre ende 155 på foringen 150 og inn i understrømsutløpskammeret 143, og væskebestanddelene med lavere densitet blir skjøvet til sentrum eller aksen til foringen 150. Den aksiale port 169 tillater det lettere fluid å passere inn i det aksiale overstrømsgalleri 178, og derfra inn i overstrømsut-løpskammeret 145 og ut gjennom overstrømsporten 133. De tyngre bestanddeler i understrømsutløpskammeret 143 blir ledet ut gjennom utløpsporten 132 som kan styres med en ventil (ikke vist) for å styre trykkfallet fra innløpsporten 131 til utløpsporten 132. I tilfelle med oljeutskillelse fra vann på en oljeplattform til sjøs, er den tyngre væskebestanddel oljefritt vann, som tømmes over bord. Overstrømmen kan kombineres med produksjons-strømmen av den øvrige olje som blir produsert av brønnen.

Ved å justere ventilene (ikke vist) ved hver av portene 131, 132 og 133, kan trykket i de forskjellige kamre 141, 143 og 145 styres slik at innløpskammeret 141 er ved et høyere trykk enn utløpskamrene 143 og 145. Mer spesielt, blir innløpskammeret 141 typisk operert med et vesentlig høyere trykk enn utløpskamrene 143 og 145. Utløpskamrene blir ikke nødvendigvis operert ved samme trykk, men et kan være høyere enn det andre. Justering av det relative trykk for kamrene kan endre forholdet mellom overstrøm og understrøm. Det skal bemerkes, at ved oljeutskilling, som i den illustrerte utførelse, er den største mengden av fluid forventet å bli uttømt gjennom den bakre ende 155. I en vannutskillingshydrosyklon, vil mengden av overstrøm bli høyere, og som bemerket ovenfor, kan overstrømsutløpskammeret være større for å ta vare på det større volum av overstrømsfluid. For å gi plass for slik tilleggskapasitet kan den tredje seksjon 116 av beholderen 110 har større lengde i sammenlikning med den illustrerte tredje seksjon 116, og kan omfatte en perforert plate som ville bli anordnet nær de fjerne ender 181 på overstrømsplug-gene 171. Den perforerte plate tjener til å feste foringene 150 i beholderen 110 slik som endehetten 125 gjør det i den illustrerte utførelse, mens den tillater overstrømsfluid å passere gjennom. Overstrømsutløpskammeret med større kapasitet kan også være utstyrt med en større utløpsport 133. Hydrosyklonen for utskilling av vann kan videre omfatte forskjellige geometrier, for eksempel kan foringene 150 ha en forskjellig størrelse på den åpne bakre ende 155 i forhold til størrelsen på den aksiale port 169. Geometriene er nærmere beskrevet i US 4 237 006 og US 4 749 490.

Et spesielt konstruksjonstrekk i forbindelse med de forskjellige trykk i kamrene er som nevnt deleplatens 121 dimensjoner. Den første deleplate 121 har således en mindre tykkelse enn endehetten 125. Siden skuldrene 191 på overstrøms-pluggene 171 ligger an mot deleplaten 121 og de fjerne ender 181

på overstrømspluggene 171 er i nær kontakt med endehetten 125,

er deleplaten 121 begrenset mot avbøyning mot endehetten 125. Som nevnt ovenfor er dessuten trykket i det midtre innløpskammer 141 betydelig høyere enn trykket i utløpskammeret 145, og følgelig ville deleplaten 121 bare kunne bøyes i retning mot endehetten 125. Deleplaten 121 kan således lages tynnere, idet man forventer at den vil bli støttet av festedelene 190 på overstrømspluggene 171 som dekker mellomrommet til endehetten 125 med større styrke. Endehetten 125 må med standard konstruksjon motstå alt det trykk

som beholderen 110 kan tåle, slik at endehetten 125 klart kan bære den ekstra belastning. Denne konstruksjonsstrategi gir en del reduksjon av hydrosyklonsystemets 100 vekt.

Claims (18)

1. Hydrosyklonsystem omfattende flere langstrakte hydrosyklonseparatorrør for fjerning av olje, anordnet i det indre av en langstrakt trykkbeholder (110) med en åpen ende, en anordning for å tillate bekvem innsetting og fjerning av rørene fra trykkbeholderen, omfattende minst en deleplate (121, 122) som er plassert på tvers i trykkbeholderen (110) for å dele trykkbeholderen (110) i seksjoner for overstrømsutløp og innløp, åpninger (137, 138) gjennom deleplaten (121, 122) for glidende å motta de langstrakte rørene (150), en skulder (191) på hvert rør i kontakt med deleplaten for å begrense relativ bevegelse av rørdelen gjennom åpningen, en anordning for å stenge trykk-beholderens (110) åpne ende, og innrettet for kontakt med en ende rørene for å begrense relativ bevegelse av rørene i retning mot overstrømsutløpet, og en tetningsanordning mellom rørene og de respektive åpninger for å hindre fluidforbindelse mellom beholderens seksjoner, KARAKTERISERT VED at belastningen mot deleplaten (122) forårsaket av trykkdifferansen mellom over-strømsutløpets (132) og innløpets (131) trykk, understøttes av stengeanordningen for å stenge beholderens åpne ende ved anlegg av deleplatens (121) skulder (191) og anlegg av stengeanordningen

(125) mot separatorens ende for å stenge beholderens åpne ende.

2. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at stengeanordningens (125) tykkelse gir tilstrekkelig styrke til å motstå beholderens (110) indre trykk, og også til å understøtte separatorrørene når deleplaten (121) bøyes ut av trykkdifferansen mellom overstrømsutløpets (132) og innløpets (131) trykk.

3. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at stengeanordningen (125) er tykkere enn deleplaten (121).

4. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at beholderen har en andre deleplate (122) anordnet på tvers i beholderen for ytterligere å avdele beholderen i et uttaks- og et inntakskammer (141, 143) for under strømning, at den andre deleplate (122) har andre åpninger (138) som alle flukter med en tilsvarende åpning (137) i deleplaten (121) for glidbart å motta separatorrørene, og at andre tetningsanordninger mellom separa-torrørene og de andre åpninger (138) hindrer kommunikasjon mellom uttaks- og inntakskamre med understrømning.

5. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at trykkbeholderen (110) har i det vesentlige rørform.

6. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at hvert separatorrør omfatter et langstrakt rør og en overstrøms-plugg (171) festet til det langstrakte rør i en ende, idet overstrømspluggen (171) har et sikringsparti med større diameter enn åpningen i deleplaten som danner skulderen (191).

7. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at røret fritt kan rotere i deleplatenes (121, 122) åpninger.

8. System ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at skulderen (191) er utformet for å begrense rotasjon i deleplatens (121) åpninger ved at skuldrene (191) kommer i kontakt med innsiden av beholderens vegg eller med skuldre (191) på andre rør.

9. System ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at skulderen (191) utgjøres av minst to radialt forløpende neser.

10. System ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at nesenes form er tilnærmet kvadratisk med avrundede hjørner.

11. System ifølge krav 8-10, KARAKTERISERT VED at skulderen (191) har en slik størrelse og form at den enten kan passere skuldre tilhørende andre rør eller sperres av disse.

12. System ifølge krav 6-11, KARAKTERISERT VED at overstrømspluggen (171) er festet til røret med skrugjenger, og ved at det langstrakte rør omfatter et generelt tangentialt innløp hvor fluidblandingen kan entre røret, ved at det tangen tiale innløp er slik orientert at fluidblandingen som passerer inn i og gjennom det tangentiale innløp bevirker at røret roterer i en retning som strammer til skrugjengene mellom det langstrakte rør og overstrømspluggen (171).

13. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at tetteanordningen og den andre tetningsanordning omfatter minst et spor som er utformet i den perifere overflate på røret nær hver deleplate, og en O-ring som hviler i hvert av sporene slik at en del av O-ringen strekker seg radialt utover.

14. System ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at røret omfatter en overstrømsplugg (171) ved dens fremre ende, og hvor overstrømspluggen (171) omfatter et aksialt overstrømsgalleri for å lede det lettere fluid fra røret, hvor overstrømspluggen (171) omfatter radiale hull nær den fjerne ende for at overstrømsflui-det kan slippe ut av det aksiale overstrømsgalleri.

15. System ifølge krav 14, KARAKTERISERT VED at de radiale hull i overstrømspluggen (171) er slik innrettet at et verktøy kan festes for å fjerne rørene fra beholderen.

16. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at hvert separatorrør har en grenåpning i den perifere vegg, og at en innløpsblokk er anordnet i grenåpningen, og har et i det vesentlige tangentialt rettet innløp for å tillate innløp av fluidblandingen inn i separatorrøret fra innløpskammeret.

17. System ifølge krav 16 når dette er avhengig av krav 6, KARAKTERISERT VED at en tapp på innløpsblokken griper inn i en utstanset åpning i separatorrørets sidevegg motsatt grenåpningen slik at innløpsblokken flukter med røret, og at overstrøms-pluggen (171) har et neseparti som kommer til anlegg mot innløpsblokken for å sikre innløpsblokken i røret.

18. System ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at minst ett blindrør uten funksjon er anordnet i stedet for de respektive separatorrør for å hindre enhver fluidkommunikasjon mellom separatorkamrene i trykkbeholderen.