NO313580B1 - Anordning ved en dynamisk partikkelseparator - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved en dynamisk partikkelseparator for utskillelse av partikler i væske, gass eller begge deler, hvor separatoren omfatter en tank som er utstyrt med en øvre innløpsåpning og en øvre og en nedre utløpsåpning for utføring av henholdsvis væske/gass og partikler, videre omfatter tanken en aksling, utstyrt med et antall skovler eller blad, som er innrettet til å drives av en tilstøtende motor. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for utskillelse av partikler i væske, gass eller begge deler ved hjelp anordningen.

Oppfinnelsen vedrører en dynamisk partikkelseparator i to trinn til anvendelse ved utskillelse av partikler fra en strøm av væske, gass eller begge deler. Partikkelseparatoren kan særlig anvendes til for eksempel utskilling av sandpartikler fra olje og gass i oljeproduk-sjonsrør, utskillelse av partikler i prosessindustri eller utskillelse av partikler for eksempel i en vannforsyning. Utskillingen av partikler foregår i to trinn ved at de groveste partiklene i en del tilfeller først følger inner-veggen i en beholder og faller ut av denne, mens man. i et trinn to gjennom et motorisert skovlesystem sirkulerer gass- eller væskestrømmen sammen med partiklene rundt utenfor og inne i en innebygget rørkappe med slisser-, noe som medvirker til at fine partikler aktivt drives ut til kantene i beholderen av sentrifugalkraften fordi de har større massetetthet enn væsken. Deretter vil de på grunn av tyngdekraften falle ned mot bunnen av beholderen, hvor de ledes ut .eller til en annen, underliggende tank for partikkeloppsamling eller til dreneringssystem, samtidig som væsken hele tiden ledes ut fra et utløpsrør tilkoplet toppen av den øvre t rykkt ank.

For oljeselskap medfører det store kostnader og en betydelig arbeidsinnsats å skille ut partikler for eksempel under oljeproduksjon, fordi sandpartikler virker ødelegg-ende på utstyret oljen føres gjennom. Dette kan være transportrør, eller skipstanker og raffinerier. Innen prosessindustri kan også partikler føre til blant annet erosjon på rørsystemer, med fare for sikkerheten, samt tetting av filtre. Hittil har utstyr som benyttes til utskillelse vært avhengig av partiklenes størrelse og av strømningshastigheten i den væske og/eller gass de opptrer i.

Det eksisterer i dag ikke innretninger som er basert på samme prinsipp i to trinn, som kan skille ut partikler i en væskestrøm eller gasstrøm. Ingen eksisterende innretninger er basert på en kombinasjon av passiv egenrotasjon og aktivt å rotere væskestrømmen samtidig. Dagens innretninger har mer preg av tradisjonell filtrering, eller er basert på rene kjegler hvor et blandingsmedium sirkulerer kun på basis av egen strømningshastighet. De innretninger som forefinnes i dag er ikke i stand til å skille ut partikler i et strømmende medium med vekselvis høy og lav strømningshastighet, og kan vanligvis heller ikke skille ut partikler av varierende størrelse og massetetthet, for eksempel sand som varierer fra tilnærmet leire til tilnærmet småstein. Oppfinnelsen er i stand til å foreta utskillelse uavhengig av partikkelstørrelse og uavhengig av strømningshastighet i det strømmende medium.

Ingen av de innretninger som produseres i dag benytter et hjelpemiddel i to trinn for å øke hastigheten på rotasjon av det strømmende medium. Gjennom undersøkelser; hos og samtaler med oljeselskaper har det vist seg at det er behov for a kunne foreta utskilling av en høy andel partikiler av varierende størrelse under varierende strømningshastighet, for eksempel fordi man ønsker å unngå slitasje, gjentatt sirkulasjon av oljestrømmen gjennom flere beholdere og filtre, eller bruk av flere rensemetoder. Likeledes forefinnes et behov fordi en metode som den oppfinnelsen benytter gir betydelig reduksjon av kostnadene for blant annet oljeselskaper i forhold til å benytte eksisterende metoder. Videre har oppfinner i samtaler med blant annet selskapene Schlumberger Wireline & Testing, Halliburton og Statoil fått opplyst at man er svært interessert i å benytte et slikt system for partikkelutskillelse så vel under produksjon av olje og gass som ved serviceoperasjoner på oljebrønner.

Fra kjent teknikk kan blant annet EP 0473566 Bl trekkes frem. Dette dokumentet omhandler et hydrosyklon-apparat som omfatter en langstrakt hult legeme med innløps og utløpsåpninger, hvor det i det hule legemet eller sylinder dannes en første virvelstrøm av flytende medium ved en øvre ende og en andre virvelstrøm ved en nedre del av sylinderen. Et konisk deksel er plassert i den nedre delen for å medvirker til at tyngre partikler som faller ned ikke virvles opp igjen av virvelstrømmen. Det benyttes ikke skovler eller lignende for å frembringe virvel-strømmen.

Videre skal også WO 80/02651 trekkes frem. Denne oppfinnelsen vedrører en støvseparator, hvor det i en syklonseparator er ordnet en aksling med filterblad som roter. Støv og partikler skilles ut ved hjelp av i hovedsak filtre som roterer.

Det som oppnås med oppfinnelsen i forhold til dagens teknikk, er først og fremst at brukeren generelt kan bedre effekten av partikkelutskillelse gjennom en selvvalgt sirkulasjon av mediet som inneholder partikler. Brukeren får redusert sine kostnader til systemer for utskillelse av partikler betydelig, i tillegg til at slitasjeproblemene grunnet partikler i rørledninger og annet utstyr reduseres betydelig og fører til reduserte vedlikeholdskostnader. Brukeren blir heller ikke avhengig av at partiklene som utskilles faller innenfor et snevert område hva størrelse angår, eller at utskillelse kun kan foretas innen snevre variasjoner i strømningshastighet.

De midler som medfører at dette oppnås, er for det første at det er utviklet en løsning basert på en hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk motor med aksling påmontert rotorblad som, inne i en rørkappe med spalter, medvirker til å øke rotasjonshastigheten på en tilpasset måte for mediet i en beholder med gjennomstrømning av for eksempel væske, gass og partikler. Videre sørger trykktanker for at systemet kan opereres under de fleste forhold, samtidig som et system for jevnlig tømming av partikler fra partikkel-tanken fører til at en praktisk oppsamling av de utskilte partikler kan finne sted.

Partikkelseparatoren kan klart utnyttes industrielt i forbindelse med pålagt eller frivillig utskilling av partikler som foretas for eksempel av vannverk, oljeselskaper og raffinerier, eller innen prosessindustri.

Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at det om akslingen, med nevnte skovler eller blad, er anordnet en sentralt plassert rørstuss, og at rørstussen omfatter et antall slisser. Foretrukne alternative utførelser er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 2- 1.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet at væske/gasstrømmen drives gjennom en rør-stuss anordnet i tanken og at partikler i nevnte strøm drives ut gjennom et antall slisser i rørstussen, ved hjelp av den i rørstussen anordnete aksling med skovlene eller bladene, mot innsiden av veggen i tanken, hvorved partiklene drives ut gjennom utløpsrøret for partikler, samtidig som væske og/eller gass føres ut gjennom utløpsrøret for væske og gass via åpningen i topplokket.

Partikkelseparatoren ifølge oppfinnelsen skal n.å beskrives nærmere ved hjelp av de vedlagte tegninger, hvori; Figur 1 viser et forenklet snitt av partikkelseparatoren ifølge oppfinnelsen, sett fra siden, Figur 2 viser et forenklet snitt av partikkelseparatoren ifølge oppfinnelsen, sett ovenfra.

Strømmen av partikler sammen med væske og/eller gass føres inn gjennom et innløpsrør 1 til en tank 2 med et lokk 3. I denne er det montert en indre rørkappe 4 med langsgående slisser 12. I midten av denne roterer en aksling 5 med et varierende antall rotorblad 6. Akslingens rotasjon er drevet av en ikke nærmere angitt motor 7, som kan være elektrisk, pneumatisk eller hydraulisk. Den hydrauliske, pneumatiske eller elektriske motoren 7 kan også på en ikke nærmere angitt måte være innebygget i topplokket 3 eller i tanken 2, eller være montert utenpå lokket 3. Lokket 3 er på en ikke nærmere angitt måte festet på toppen av tanken 2, som inneholder den indre rørkappen 4. De groveste partiklene i det strømmende mediet vil grunnet strøm-ningshastighet i de fleste tilfelle følge ytterveggen av tanken 2 og grunnet tyngdekraften falle ut gjennom utløpsrøret 9. I en del tilfeller vil dermed et passivt førstetrinn føre til partikkelutskillelse av større partikler. Finere, lettere partikler vil blande seg rned væske og gass i tanken 2, innenfor og utenfor rørkappen 4. På grunn av sirkulasjonen i mediet som oppstår gjennom rotasjonen av bladene 6, vil også finere partikler drives ut mot kantene gjennom rørkappen 4, som i en andretrinns separasjon forsterker sentrifugalkraften og driver partikler ut gjennom slissene 12. Den kjegleformede gass-sperre 8 forhindrer gass i midten av tanken 2 å trenge ned i utløpsrøret 9.

Væske og gass tas, grunnet trykk, ut gjennom en åpning 10 i tanklokket 3 og blir ført ut gjennom utløpsrøret 11. Dette fordi disse er de elementene med lavest massetetthet i det strømmende mediet, og fordi tanken 2 hele tiden tilføres ny væske, gass og partikler.

Claims (8)

1. Anordning ved en dynamisk partikkelseparator for utskillelse av partikler i væske, gass eller begge deler, hvor separatoren omfatter en tank (2) som er utstyrt med en øvre innløpsåpning (1) og en øvre og en nedre utløpsåpning (9,11) for utføring av henholdsvis væske/gass og partikler, videre omfatter tanken en aksling (5) , utstyrt med et antall skovler eller blad (6), som er innrettet til å drives av en tilstøtende motor (7) , karakterisert ved at det om akslingen (5) , med nevnte skovler eller blad (6) , er anordnet en sentralt plassert rørstuss (4), og at rørstussen omfatter et antall slisser (12).

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte antall slisser (12) er anordnet langsgående og med innbyrdes avstand i rørstussen (4) .

3. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at rørstussen (4) er utformet med en sirkulærsylindrisk form og at rørstussen omgir hele akslingen (5) med skovlene eller bladene (6) .

4. Anordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at rørstussen (5) er utformet med en sirkulærsylindrisk form og at rørstussen omgir en del av akslingen (5) med skovlene eller bladene (6) .

5. Anordning samsvar med krav 2-4, karakterisert ved at slissen (12) omfatter en ytre og en indre leppe (12a,12b).

6. Anordning samsvar med krav 5, karakterisert ved at den indre leppen (12b) er utformet med en innadragende leppedel.

7. Anordning i samsvar med et av de foregående kravene, karakterisert ved at en gass-sperre (8) er anordnet i tankens (2) nedre del, og at gass-sperren er innrettet til å forhindre at en gassøyle drives ned i den nedre utløpsåpningen (9) .

8. Fremgangsmåte for utskillelse av partikler i væske, gass eller begge deler, hvor en strøm av væske og/eller gass og partikler føres inn i en partikkelseparator gjennom et innløpsrør (1) og inn i en tank (2) som omfatter en roterbar aksling (5) med et antall skovler eller blader (6) for dynamisk partikkelutskillelse, hvoretter partiklene føres ut gjennom et utløpsrør (9) for partikler mens væske og gass kontinuerlig føres ut gjennom et utløpsrør (11) for gass og væske via en åpning (10) i et topplokk (3), karakterisert ved at væske/gasstrømmen drives gjennom en rørstuss (4) anordnet i tanken (2) og at partikler i nevnte strøm drives ut gjennom et antall slisser (12) i rørstussen (4), ved hjelp av den i rørstussen (4) anordnete aksling (5) med skovlene eller bladene (6), mot innsiden av veggen i tanken (2), hvorved partiklene drives ut gjennom utløpsrøret (9) for partikler, samtidig som væske og/eller gass føres ut gjennom utløpsrøret (11) for væske og gass via åpningen (10) i topplokket (3).