NO312444B1 - Sikt og fremgangsmåte for fremstilling av denne - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår sikter for sikting av fuktige, partikkelformede materialer, slik som boreslam som dannes ved boreoperasjoner for gass og/eller olje.

Vanligvis består en sikteduk av en første vevd duk av rustfrie ståltråder som er strukket inne i eller over en ramme og som understøttes av en andre vevd duk av rustfrie ståltråder som også er strukket inne i eller over rammen, idet maskedelingen til den andre vevde duken er mye grovere enn i den første vevde duken.

Ettersom den andre vevde duken er beregnet til å hindre nedbøyning av den første duken og å bidra til avstivning av denne, særlig når den er belastet med materiale som skal siktes, benyttes det vanligvis tråd med betydelig større tverrsnitt i den andre duken.

Svikt i trådene i sikteduker av vevd tråd kan skyldes to faktorer. Den første typen svikt i trådene kalles vanligvis utmatting, og viser seg som brudd i trådene i områder med stor bøyning i den vevde duken. Fortsatt bruk av sikten etter at slike brudd har oppstått medfører hurtig at nærliggende tråder brister i lignende punkter langs lengden og bevirker sprekker i duken som utvider seg og forlenges inntil de opptrer som forholdsvis store, langstrakte åpninger eller slisser. Disse gjør duken ubrukelig for fortsatt filtrering av partikkelformet materiale, ettersom dette lett kan passere gjennom disse åpninger i stedet for å holde seg på oversiden av den finmaskede duken.

Den andre typen trådsvikt opptrer bare i sikter som er fremstilt av to eller flere vevde trådduker som er strukket over hverandre, og i hvilke en av dukene er fremstilt av tynn tråd med små avstander og den andre (vanligvis den undre) er fremstilt av tykkere tråd med forholdsvis store avstander. I et slikt arrangement danner knutepunktene i krysningene mellom varp- og vefttrådene i duken av tykk tråd høye punkter som det tettvevde trådnettet i den øvre duken gjentatte ganger treffes av når en duk vibrerer mot den andre under bruk. Den tynne tråden vil ha en tendens til å slites og briste i området ved disse krysninger og bevirke hulldannelse i den tettvevde duken.

Selv om det har vært foreslått teknikker for å løse problemet, har de løsninger som hittil har vært fremsatt vært å utføre reparasjon av skadede duker i stedet for først og fremst å hindre problemet. Det har således blitt foreslått å fremstille en sikt av separate del-rammer, til hvilke de forskjellige duker festes, og som kan fjernes for å muliggjøre at skadede partier kan erstattes av ny duk, slik at det kan utføres stadige reparasjoner, for derved å unngå behovet for å skifte ut hele siktanordningen bare fordi hulldannelse har

oppstått i et lokalt område av sikten.

Mens teknikker som gjør reparasjon av sikter på bruksstedet hurtigere og enklere har funnet anvendelse, er tilstanden til en sikt vanligvis, ved filtrering av vann- eller olje-basert slam fra borerigger, slik at det medgår en betydelig tid for rengjøring av sikten for å muliggjøre at den kan inspiseres og at skadede områder kan finnes og erstattes av nye innsatser. Enhver dødtid for en slik innretning når den er tilknyttet en slik prosess som boring i sjøbunnen etter olje og gass er ikke bare kostbar, men fordi værforholdene og andre faktorer noen ganger begrenser den tilgjengelige tiden for boring osv., kan en slik svikt på et avgjørende tidspunkt være kritisk med hensyn til suksessen for hele operasjonen.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å komme frem til en alternativ utførelse av en siktkonstruksjon som har lenger brukstid enn tidligere typer og som under vanlige driftsforhold har en forutsigbar vanlig brukstid, slik at utskifting kan utføres i bestemte tidsperioder, omtrent på samme måten som andre komponenter skiftes ut med vanlige serviceintervaller.

Når det her angis "tråd", er dette ikke ment utelukkende å bety metalltråd men også tråd av ikke-metalliske materialer, omfattende plast, karbonfibre og Kevlar.

I henhold til et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse omfatter sikten en ramme,

en første vevd duk av slitesterk metalltråd, strukket over rammen og festet til denne, og en andre vevd duk som er mer grovmasket enn den første duken og som er vevd av et langstrakt materiale med større tverrsnitt enn det første og som også er strukket over

rammen og festet til denne under den første duken, for å understøtte den sistnevnte mot å henge ned, og sikten kjennetegnes ved at materialet som den undre duken er vevd av i det minste i sliteflaten er betydelig mindre slitesterkt enn det som den øvre duken er vevd av, slik at slitasje som skyldes gnissing og vibrasjon under bruk inntreffer i større grad på den undre duken enn på den øvre duken.

Ettersom tverrsnittet til materialet som den undre, understøttende duken er vevd av er større enn for materialet som den øvre duken er vevd av, kan materialet som danner den undre, understøttende duken tåle betydelig større slitasje før det blir svakt og brister, enn tilfellet er for materialet med mindre tverrsnitt i den øvre duken, selv om det sistnevnte materialet er mer slitesterkt.

Det foretrekkes også at materialet som sliteflaten på den undre duken er dannet av har bedre smøreevne enn materialet som den øvre duken er dannet av.

En foretrukket kombinasjon av metalltråder er rustfri ståltråd i den øvre duken og fosforbronsetråd i den nedre duken, idet fosforbronse er et mindre slitesterkt materiale og har bedre smøreevne enn rustfritt stål.

En annen foretrukket kombinasjon er en metalltråd i den øvre duken og belagt metalltråd i den nedre duken, idet beleggmaterialet er mindre slitesterkt enn metalltråden som benyttes i den øvre duken.

Foretrukne belegg er epoksybaserte materialer, teflon og molybdendisulfid.

Ved en fremgangsmåte for belegning av tråd med hvilke som helst av de nevnte materialer kan det være nødvendig å føre tråden gjennom en belegningsprosess to eller flere ganger for å oppnå den ønskede beleggtykkelsen.

Begge dukene kan strekkes før de festes til rammen.

Strekkingen av materialet som danner den øvre duken kan være forskjellig fra strekkingen av materialet som danner den undre duken.

Den foretrukne kombinasjonen av metaller har ikke bare blitt funnet å være fordelaktig av slitasjehensyn, men er også hensiktsmessig på bakgrunn av den elektrolytiske reaksjon som oppstår mellom forskjellige materialer. Når således den undre duken er dannet av fosforbronse oppnås en annen fordel, ettersom det er minimal elektrolytisk virkning mellom rustfritt stål og fosforbronse, og selv om en slik virkning inntreffer vil fosforbronsen alltid være anoden i en slik elektrolytisk reaksjon og vil derfor virke ofrende i forhold til duken av rustfritt stål.

Forsøk har vist at brukstiden til en sikt konstruert i henhold til oppfinnelsen, i hvilken den øvre duken er vevd av for eksempel rustfri ståltråd og den understøttende duken er vevd av belagt rustfritt stål eller av vevd tråd av fosforbronse, er betydelig lenger enn brukstiden til en tradisjonell sikt der både den øvre og undre vevde duken er dannet av hovedsakelig like slitesterke materialer, for eksempel at begge er dannet av ubelagt rustfri ståltråd.

En annen foretrukket kombinasjon av materiale i de to vevde duker er rustfritt stål i den øvre duken og et ikke-metallisk materiale i den understøttende duken, slik som Kevlar, et plastmateriale eller karbonfibre.

En sikt konstruert som angitt har mye mindre tendens til hulldannelse som skyldes abrasjon mellom dukene, og de foreslåtte, konstruktive endringer har liten virkning på svikt som skyldes utmatting.

Eksperimenter har indikert at når alle andre ting er like, kan anvendelsen av en bestemt sikt påvirke hvilken type svikt som vil oppstå først i brukstiden til sikten.

Ved tilsynelatende å forlenge brukstiden til en flerlagssikt med vevde duker ved å minske sannsynligheten for hulldannelse som skyldes abrasjon mellom dukene, kan svikt som skyldes materialutmatting i den tettvevde duken bli den dominerende faktor. Dersom det ikke gjøres noe for å sikre at svikt som skyldes slik utmatting ikke inntreffer før svikt som skyldes hulldannelse, vil den forventede forbedring av brukstiden til sikten som oppnås ved minsket hulldannelse ikke skje i praksis.

I henhold til et foretrukket trekk ved oppfinnelsen omfatter derfor en sikt en ramme med en stivhet som er valgt slik at den begrenser den samlede bøyningen av de vevde duker for å minske utmattingsdannende bevegelse av dukene og forlenge brukstiden til sikten før materialutmatting ødelegger den ene eller andre av dukene.

Dette kan oppnås ved å fremstille sikten av tykt stål og/eller å inkludere forsterkningselementer eller av glassarmert plast eller harpiksbaserte materialer med metallarmering, slik som glassarmert, gassblåst polypropylen med metalliske armeringselementer.

I henhold til et annet foretrukket trekk ved oppfinnelsen er materialene som dukene er

vevd av (eller i det minste materialet som benyttes for å belegge materialet som benyttes for å veve den undre duken), rammestivheten og dimensjonene og formen til de ikke understøttede områder av dukene, slik valgt at brist som skyldes materialutmatting og hulldannelse bevirket av abrasjon mellom dukene vil inntreffe etter omtrent det samme antall brukstimer.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen kjennetegnes en fremgangsmåte for fremstilling av en slik sikt ved at det velges langstrakt materiale som hver av to eller flere vevde duker skal legges mot og understøttes av en stiv ramme, slik at svikt som skyldes abrasjon mellom dukene eller materialutmatting vil inntreffe i de mest utsatte tråder i de to duker etter hovedsakelig det samme antall brukstimer, ved montering inne i en siktemaskin.

Minskning av bøyning av sikten, som har nær sammenheng med forlengelse av dukenes brukstid før materialutmatting inntreffer, medfører en tendens til tilstopning av sikten, hvilket minsker siktearealet og medfører en tendens til å minske den hastigheten som faste stoffer kan transporteres over sikten under bruk. Dette skyldes det faktum at minskning av bøyningen vanligvis krever et større antall stive forsterkningselementer, for eksempel av stål, som dukene må fastgjøres til, og som minsker det tilgjengelige arealet for filtrering.

I henhold til et annet trekk ved oppfinnelsen er derfor tverrsnittet til materialene som dukene er vevd av og formen og dimensjonene til de ikke understøttede områder av siktedukene valgt på bakgrunn av typen av faste materialer som skal transporteres over den resulterende sikten og den maksimale kraften som virker mot sikten i retning nedover og som skyldes vekten av de faste materialer som hoper seg opp på sikten under bruk.

Bøyning av en tråd som er i vibrasjon bestemmes av flere faktorer, men en som kan ha en vesentlig innvirkning er hvorvidt de ikke understøttede lengder av strukket materiale vil kunne aktiveres til resonansvibrasjon eller en harmonisk eller subharmonisk frekvens i forhold til den naturlige resonansfrekvens på grunn av vibrasjonen som bevirkes av driften av maskinen som sikten er montert i.

I henhold til et annet trekk ved oppfinnelsen er de lengder av langstrakt materiale som rager tvers over de ikke understøttede områder av dukene og stramningen i disse lengder av materialet valgt på bakgrunn av den frekvensen som sikten skal vibreres med under bruk, for å sikre at den naturlige resonansfrekvensen til lengdene av materialet som danner varp- og vefttrådene i hver duk ikke er i stand til å aktiveres til resonans eller til noen harmonisk eller subharmonisk frekvens i forhold til resonansfrekvensen. Mens dette muligens vil minske amplitydeutslagene til dukene under vibrasjon og

muligens vil minske transportegenskapene til sikten, vil sannsynligheten for svikt som skyldes materialutmatting i det tynne materialet med lite tverrsnitt som danner den øvre duken bli betydelig minsket.

En ytterligere minskning av resonanseffektene kan oppnås ved å benytte litt forskjellig stramning i varp- og vefttrådene i hver duk, slik at uansett hva den naturlige frekvensen er i én retning er den annerledes i den andre. Det er imidlertid viktig at forskjellen i frekvens er tilstrekkelig stor til ikke å bevirke en lavfrekvent slagvirkning som kan oppveie fordelen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives med henvisning til de vedføyde tegninger.

Fig. 1 viser i forstørret målestokk og delvis i tverrsnitt varp- og vefttrådene i to vevde

duker i en sikt i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser lignende tråder i en annen utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 3 er en planprojeksjon i minsket målestokk av en holderamme i sikten, til hvilken

duker fremstilt i henhold til oppfinnelsen kan fastgjøres.

Fig. 4 er et tverrsnitt etter linjen A-A i fig. 3.

Fig. 5 er en endeprojeksjon ved B.

Fig. 6 er et utsnitt ved én ende, ved A-A (i større målestokk).

Fig. 7 er et utsnitt ved den andre enden ved A-A (i større målestokk).

Fig. 8 er et snitt etter linjen C-C (i større målestokk).

Fig. 1 og 2 viser forskjellige dukkonstruksjoner. I fig. 1 er den øvre duken 10 dannet av vevd, rustfri ståltråd i diameterområdet 0,19 mm - 0,036 mm og 23 - 128 tråder pr. cm, mens den undre duken 12 er dannet av vevd fosforbronsetråd med diameterområde 0,45 mm - 0,19 mm og 7,8 - 15,7 tråder pr. cm. I fig. 2 er den øvre duken 14 dannet på lignende måte som duken 10 i fig. 1, men den undre duken er vevd av rustfri ståltråd som har en nominell diameter i området 0,20 mm - 0,45 mm og for eksempel 11,8 tråder pr. cm, og som er belagt med et epoksybasert materiale, eller molybdendisulfid, eller teflon, til en tykkelse i området 5 um - 50 um, for eksempel 20 um - 40 pm. Flere gangers føring av tråden gjennom en belegningsprosess eller gjennom en rekke slike prosesser kan være nødvendig for å oppnå den ønskede beleggtykkelsen.

Trådene 18, 20, 22 er vist i tverrsnitt for å vise de ytre materialbeleggene 19, 21, 23 (som ikke nødvendigvis er i målestokk).

Tråden 24 er vist med belegget skrapet av på én ende.

Fig. 3 - 8 viser forskjellige projeksjoner av en forbedret holderamme for sikten, dannet av gassblåst polypropylen med tilsetning av glassfiber og forsterket med stålstaver som hver har en diameter i området 2,5 mm. Fig. 3 er en planprojeksjon av holderammen og fig. 4 og 5 er kantprojeksjoner, med den lengste kanten vist i tverrsnitt etter linjen A-A i fig. 3.

På kjent måte er en slik sikteramme beregnet til å sammenføyes med en annen i lengderetningen, og for dette formål er den høyre kanten (i fig. 1) utformet med en vulst 26, og den venstre kanten er utformet med to kjevepartier 28 og 30 (se fig. 3 og 4) som muliggjør at en vulstkant 26 kan innføres. Sammenføyningen danner tetning mellom de to rammekantene. Forsterkningsstaver av stål rager i lengderetningen og bredderetningen, slik som vist i fig. 6, 7 og 8. Disse er gitt henvisningstallene 32 - 42 i fig. 6. Ved endene er stavene 34 bøyd i retning nedover og deretter i retning utover, for å inn-føres i vulstkanten og forsterke denne. Staver 44, 46 rager i bredderetningen over og under vulsten 26.

Par av staver 36, 38 og 36', 38' rager ved toppen og bunnen av forsterkningsribber 48, 50 som rager i bredderetningen og som befinner seg med jevne mellomrom langs lengden av rammen, slik som ved 52, 54 osv. (i fig. 4 opp til 62).

Lignende, vinkelrett ragende forsterkningsribber 64, 66 osv. (se fig. 5) rager i lengderetningen med jevne mellomrom i bredden av rammen.

Den rettlinjede matrisen av staver og forsterkningsribber av støpt polypropylen (både i lengderetningen og tverretningen) kan sees i det øvre venstre og høyre hjørne i plan-projeksjonen av rammen vist i fig. 3.

Fig. 8 viser hvordan endene av det øvre laget av staver 38 (36) i bredderetningen er ført inn i den øvre flensen 68, idet en lignende flens 70 befinner seg langs den andre langs-gående kanten. Parene av tverrgående staver i snittet C-C i fig. 8 er gitt henvisningstallene 72, 74; 76, 78; 80, 82.

To duker slik som vist i fig. 1 og 2 er lagt over rammen vist i fig. 3, og etter stramning er de festet ved hjelp av et passende klebemiddel langs sideflensene 68, 70, langs de to endeflensene 84, 86 og til de øvre kanter av matrisen av forsterkende ribber.

Claims (16)

1. Sikt som omfatter en ramme, en første vevd duk (10, 14) av slitesterk metalltråd som er strukket over rammen og festet til denne, og en andre vevd duk (12, 16) som er mer grovmasket enn den første duken (10, 14) og er vevd av et langstrakt materiale med større tverrsnittsareal enn det første og som også er strukket over rammen og festet til denne, under den første duken (10, 14), for å understøtte den sistnevnte mot å henge ned, karakterisert ved at materialet som den undre duken (12, 16) er vevd av i det minste i sliteflaten er betydelig mindre slitesterkt enn det som den øvre duken (10, 14) er vevd av, slik at slitasje som skyldes gnissing og vibrasjon under bruk inntreffer i større grad på den undre duken (12, 16) enn på den øvre duken (10, 14).

2. Sikt som angitt i krav 1, i hvilken den undre duken (12, 16) er vevd av et homogent materiale som har tilstrekkelige dimensjoner til å tåle betydelig større slitasje før det svekkes og brister enn tilfellet er for materialet med mindre tverrsnittsareal i den øvre duken (10, 14), selv om det sistnevnte materiale er mer slitesterkt.

3. Sikt som angitt i krav 1, i hvilken materialet som sliteflaten på den undre duken (12, 16) er dannet av har bedre smøreevne enn materialet som den øvre duken (10, 14) er dannet av.

4. Sikt som angitt i krav 1, 2 eller 3, i hvilken den øvre duken (10, 14) er vevd av rustfri ståltråd og den undre duken (12, 16) er vevd av fosforbronsetråd.

5. Sikt som angitt i krav 1, 2 eller 3, i hvilken den øvre duken (10, 14) er dannet av metalltråd og den undre duken (12, 16) er vevd av en metalltråd (18, 20, 22) som er belagt med et materiale (19, 21, 23) som er mindre slitesterkt enn metalltråden i den øvre duken (10, 14).

6. Sikt som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, i hvilken begge duker er strukket før de er festet til rammen.

7. Sikt som angitt i krav 6, i hvilken stramningen i materialet som danner den øvre duken (10, 14) er forskjellig fra stramningen i materialet som danner den undre duken (12, 16).

8. Sikt som angitt i hvilket som helst av kravene 1 - 3, 6 eller 7, i hvilken den undre duken (12, 16) er dannet av ikke-metallisk materiale.

9. Sikt som angitt i hvilket som helst av kravene 1 - 8, i hvilken stivheten til rammen er valgt slik at bøyningen av de vevde duker begrenses, for å minske bevegelse av dukene som bevirker utmatting og å øke brukstiden til sikten inntil materialutmatting ødelegger den ene eller andre av dukene.

10. Sikt som angitt i hvilket som helst av kravene 1 - 9, i hvilken rammen er dannet av glassarmert, gassblåst polypropylen og er forsterket av langstrakte metallelementer eller staver.

11. Sikt som angitt i krav 1, i hvilken materialene som dukene er vevd av, rammestivheten og dimensjonene og formen til de ikke understøttede områder av dukene er slik valgt at brist som skyldes metallutmatting og hulldannelse bevirket av abrasjon mellom dukene inntreffer etter tilnærmet det samme antall brukstimer.

12. Sikt som angitt i krav 1, i hvilken tverrsnittet til materialene som dukene er vevd av og formen og dimensjonene til de ikke understøttede områder av dukene er valgt på bakgrunn av typen faste materialer som skal transporteres over den resulterende sikten og den maksimale kraften som virker mot sikten i retning nedover som skyldes vekten av faste materialer som samler seg på sikten under bruk.

13. Sikt som angitt i krav 1, i hvilken lengdene av langstrakt materiale som rager over de ikke understøttede områder av dukene og strekket i disse lengder av materialet er valgt på bakgrunn av den frekvensen som sikten skal vibreres med under bruk, for å sikre at lengdene av materialer som danner varp- og vefttrådene i hver duk ikke er i stand til å aktiveres til den naturlige resonansfrekvensen eller noen harmonisk eller subharmonisk frekvens av resonansfrekvensen.

14. Sikt som angitt i krav 13, i hvilken varp- og vefttrådene i hver duk er gitt forskjellig stramning, slik at uansett hva den naturlige frekvensen er i én retning, er den annerledes i en annen retning.

15. Sikt som angitt i hvilket som helst av kravene 1 - 14, i hvilken den er montert i en vibrasjonsvugge i en skifervibrator.

16. Fremgangsmåte for fremstilling av en sikt i henhold til krav 1, karakterisert ved at det velges langstrakt materiale som hver av to eller flere vevde duker skal legges mot og understøttes av en stiv ramme, slik at svikt som skyldes abrasjon mellom dukene eller materialutmatting vil inntreffe i de mest utsatte tråder i de to duker etter hovedsakelig det samme antall brukstimer, ved montering inne i en siktemaskin.