ПРОСЕИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ КАРКАСА С НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ИЛИ НАКЛОННЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ
SIFTING DEVICE CONTAINING FRAME ELEMENTS WITH INCLINED SURFACE OR INCLINED SURFACES

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение используется во многих областях, где требуется просеивание текучих сред для удаления твердых примесей (таких как инородные тела, скальные породы и твердые частицы). Некоторые примеры таких областей применения включают предприятия по очистке воды, предприятия по обработке опасных материалов и буровые установки. Например, в нефтепромысловых средах обязательно необходимо просеивать текучую среду, используемую в нефтепромысловых работах, посредством процесса просеивания.
Если не удалять из буровой текучей среды твердые примеси, то это может привести к уменьшению скорости бурения, к повреждению оборудования, к увеличению длительности простоев, а также к повышению затрат. Кроме того, эффективное просеивание уменьшает время, необходимое для фильтрации текучей среды. Увеличение пропускной способности просеивающих устройств обеспечивает возможность быстрого завершения процесса фильтрации.
В раскрываемом здесь изобретении также предполагается, что один из механизмов для отделения загрязняющих примесей и/или нежелательных объектов из буровой текучей среды представляет собой просеивающие устройства, удерживаемые на месте в ложе для просеивающего устройства вибрационной установки. Просеивающие устройства могут отфильтровывать загрязняющие примеси и/или нежелательные объекты из буровой текучей среды в процессе работы вибрационной установки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Указанные выше и другие отличительные признаки раскрываемого здесь изобретения станут более понятными из последующего описания в совокупности с сопроводительными чертежами. С пониманием того, что эти чертежи иллюстрируют некоторые варианты реализации согласно раскрываемому изобретению и поэтому не считаются ограничивающими область его применения, раскрываемое изобретение описывается с дополнительной конкретикой и детализацией посредством сопроводительных чертежей.
На чертежах:
на ФИГ.1 представлен вид спереди примера просеивающего устройства, содержащего элементы каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями;
на ФИГ.2 представлен вид в перспективе другого примера просеивающего устройства, содержащего элементы каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями;
на ФИГ.3 представлен вид в плане еще одного примера просеивающего устройства, содержащего элементы каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями;
на ФИГ.4 представлен вид в разрезе части боковой поверхности другого примера просеивающего устройства, содержащего элементы каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями;
на ФИГ.5 представлен вид в разрезе боковой поверхности еще одного примера просеивающего устройства, содержащего элементы каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями;
на ФИГ.6-9 представлены для примера виды в разрезе образцов просеивающих устройств, содержащих элементы каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями; причем все они построены согласно по меньшей мере одному варианту реализации, описанному в данном раскрытии изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующем подробном описании приводятся ссылки на сопроводительные чертежи, являющиеся частью этого описания. На чертежах одинаковые компоненты обозначаются одними и теми же символами, если из контекста не следует что-либо другое. Варианты реализации, приводимые здесь в качестве иллюстраций, не подразумевают ограничений. Возможно использование других вариантов реализации и внесение других изменений без отступления от идей и предметных вопросов, излагаемых здесь. Легко понятно, что аспекты раскрываемого здесь изобретения, описываемые здесь в общем виде и иллюстрируемые чертежами, можно компоновать, заменять, объединять и конструировать в широком разнообразии различных конфигураций, каждая из которых подробно рассмотрена и является частью настоящего изобретения.
Раскрываемое здесь изобретение в целом относится к системам, устройствам, аппаратам и/или способам, связанным просеиванием и/или фильтрацией. В частности, раскрытые здесь системы, устройства, аппараты и/или способы относятся к просеивающим устройствам, содержащим элементы каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями для буровых сред.
На ФИГ.1 представлен вид спереди иллюстративного просеивающего устройства 100, содержащего элементы 120 каркаса, наклоненные относительно сетки на верхней поверхности этого просеивающего устройства 100 согласно по меньшей мере одному варианту реализации раскрываемого здесь изобретения. Иллюстративное просеивающее устройство 100 может содержать каркас 110, элемент или элементы 120 каркаса, поперечные элементы 130 и сетку. Каркас 110 может содержать два противолежащих концевых элемента 105, которые могут быть фактически параллельны друг другу. Каркас 110 может содержать также два противолежащих боковых элемента 115, которые фактически параллельны между собой и фактически перпендикулярны двум противолежащим концевым элементам 105.
Элементы 120 каркаса могут быть соединены с обоими концевыми элементами 105 и могут проходить между ними. Элементы 120 каркаса могут быть фактически параллельны между собой и фактически параллельны боковым элементам 115. В некоторых примерах элементы 120 каркаса могут быть расположены на расстоянии друг от друга таким образом, что элементы 120 каркаса находятся на равном удалении друг от друга.
В отдельном примере элементы 120 каркаса могут иметь одну или несколько поверхностей, которые могут быть наклонены относительно плоскости, образуемой сеткой на каркасе 110, так, что в проекции с позиции выше или ниже просеивающего устройства 100 элементы 120 каркаса выглядят перекошенными или наклоненными. В отдельном примере элементы 120 каркаса могут быть наклонены и/или перекошены относительно оси, проходящей по длине каждого элемента 120 каркаса. В некоторых примерах возможен наклон поверхности или поверхностей элементов 120 каркаса в диапазоне от примерно 10 градусов до примерно 80 градусов (или от примерно 100 градусов до примерно 170 градусов) относительно сетки на плоскости верхней поверхности каркаса 110. В некоторых примерах возможен наклон поверхности или поверхностей элементов 120 каркаса относительно сетки примерно на 45 градусов. В проекции от верхней поверхности (или впуска) просеивающего устройства 100 элементы 120 каркаса могут выглядеть расходящимися между собой. В некоторых примерах элементы 120 каркаса могут выглядеть сходящимися между собой в проекции от нижней поверхности (или выпускного отверстия) просеивающего устройства 100. При этом текучая среда, проходящая через просеивающее устройство 100, может контактировать с наклонной поверхностью или поверхностями элементов 120 каркаса и может отклоняться, перенаправляться и/или направляться через просеивающее устройство 100.
Элементы 120 каркаса могут иметь поверхность или поверхности, проходящие по длине каждого из элементов 120 каркаса (то есть от одного конца элемента 120 каркаса, соединенного с концевым элементом 105, до другого конца элемента 120 каркаса, соединенного с противолежащим концевым элементом 105). Сечение любого элемента 120 каркаса (в проекции от бокового элемента 115 каркаса 110) может иметь форму любого многоугольника, включая, например, треугольник, четырехугольник, параллелограмм, квадрат, прямоугольник или ромб. Некоторые примеры форм сечения приведены на ФИГ.6-9. Некоторые примеры элементов 120 каркаса могут иметь фактически ромбовидное сечение. В некоторых примерах сечением фактически ромбовидной формы может являться равносторонний четырехугольник, все стороны которого имеют равную длину. В некоторых примерах сечение фактически ромбовидной формы может иметь параллельные между собой противоположные стороны и равные между собой противолежащие углы. Например, в элементе 120 каркаса, имеющем фактически ромбовидное сечение, внутренние углы на двух противолежащих сторонах могут равняться 45 градусам, а на двух других противолежащих сторонах - 135 градусам. В некоторых примерах элемент 120 каркаса может иметь сечение в виде квадрата, в котором все внутренние углы равны примерно 90 градусам.
В некоторых примерах часть элементов 120 каркаса может выступать над сеткой, сзади сетки или сквозь сетку просеивающего устройства 100. В этом случае ткань сетки может фактически находиться в одной и той же плоскости с верхней поверхностью просеивающего устройства 100. Часть элементов 120 каркаса, проходящая сквозь сетку, может быть соединена с сеткой.
В некоторых примерах элементы 120 каркаса могут быть полыми, и при этом поверхности каждого из элементов 120 каркаса образуют внутренние пустоты по длине элемента 120 каркаса. В некоторых примерах элементы 120 каркаса могут быть цельными, и при этом не образуются пустоты между поверхностями элементов 120 каркаса. В некоторых примерах элементы 120 каркаса могут быть частично полыми и частично цельными.
В отдельном примере возможны вставки в элементы 120 каркаса упрочняющего материала. Отдельные примеры упрочняющих материалов могут включать в себя металл (например, углеродистую сталь, прокатные профили нержавеющей стали, алюминиевые профили) и/или композитные материалы (например, полипропилен со стеклянным наполнителем или изготовленное методом пултрузии углеродное волокно). В некоторых примерах элементы 120 каркаса могут содержать литой профиль из композитного материала по периметру упрочняющего материала (материалов). В таких примерах композитный материал, расположенный по периметру упрочняющего материала (материалов), может представлять собой поверхность или поверхности, наклоненные относительно сетки.
В некоторых примерах элементы 120 каркаса допускают повышенную жесткость конструкции просеивающего устройства и увеличение открытых площадей для материалов, проходящих через просеивающее устройство 100, с целью совершенствования технологичности изготовления (например, упрощения технологии производства).
Поперечные элементы 130 могут быть соединены с боковыми элементами 115 каркаса 110 и проходить между ними (то есть от одного конца поперечного элемента 130, соединенного с боковым элементом 115, к другому концу поперечного элемента 130, соединенного с противолежащим боковым элементом 115). В некоторых примерах поперечные элементы 130 могут быть фактически параллельны между собой и фактически перпендикулярны элементам 120 каркаса. Поперечные элементы 130 могут обеспечивать несущую опору для элементов 120 каркаса и в более общем смысле обеспечивать несущую опору для просеивающего устройства 100.
В некоторых примерах поперечные элементы 130 могут иметь такую же конструкцию, что и элементы 120 каркаса, так что эти поперечные элементы имеют поверхность или поверхности, наклоненные по направлению вниз относительно сетки. При этом текучая среда, проходящая через просеивающее устройство 100, может контактировать с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями поперечных элементов 130 каркаса и может отклоняться, перенаправляться и/или направляться через просеивающее устройство 100.
Элементы 120 каркаса и поперечные элементы 130 могут пересекаться между собой в виде конструкции, которая способна придать жесткость просеивающему устройству 100 и может являться опорой для ткани сетки просеивающего устройства 100. Пустоты, образующиеся между элементами 120 каркаса и поперечными элементами 130, позволяют текучим средам или материалам, включая твердые вещества, проходить через просеивающее устройство 100. Данная конфигурация может способствовать ускоренному прохождению текучих сред, включая твердые примеси, через просеивающее устройство 100 или по меньшей мере не ограничивать прохождение текучих сред через просеивающее устройство 100. В этом случае просеивающее устройство 100 может иметь повышенную пропускную способность по текучим средам или материалам. Без такой ориентации прохождение текучей среды или материала через просеивающее устройство 100 может быть затруднено или заблокировано.
В некоторых примерах просеивающее устройство 100 и/или его компоненты (например, концевые элементы 105, боковые элементы 115, элементы 120 каркаса, поперечные элементы 130) могут быть изготовлены из композитного материала, такого как неметаллический материал - например, композитный сплав, композитный полимер и/или пластик.
В некоторых образцах просеивающее устройство 100 может быть изготовлено в виде цельного блока или может быть скомпоновано из множества деталей. Просеивающее устройство 100 (или его детали) можно изготавливать по известным технологиям, включая, например, инжекционное литье. Некоторые просеивающие устройства 100 могут включать в себя каркас 110, элементы 120 каркаса и поперечные элементы 130, изготавливаемые вместе методом инжекционного литья в виде цельного блока. Некоторые просеивающие устройства 100 могут включать в себя каркас 110, элементы 120 каркаса и поперечные элементы 130, изготавливаемые методом инжекционного литья по отдельности и соединяемые между собой методом оплавления.
В некоторых примерах сетка может быть соединена оплавлением с элементами 120 каркаса путем расплавления участка элементов 120 каркаса таким способом, при котором элемент 120 каркаса проходит через сетку в месте контакта между элементом 120 каркаса и сеткой. Элементы 120 каркаса можно довести до затвердевания на позициях прохождения сквозь сетку и/или по ее периметру, обеспечивая тем самым эффективное присоединение сетки оплавлением к элементам 120 каркаса. В некоторых примерах присоединение оплавлением может включать в себя воздействие аппарата для оплавления на верхнюю поверхность элементов 120 каркаса (или вблизи нее). Примером аппарата для оплавления может являться источник тепла (например, горячая пластина) и/или источник вибрации (например, ультразвуковой сварочный аппарат).
ФИГ.2 представляет собой вид в перспективе примера просеивающего устройства 200, содержащего элементы 220 каркаса с наклонной поверхностью или наклонными поверхностями согласно по меньшей мере одному варианту реализации раскрываемого здесь изобретения. Аналогично просеивающему устройству 100 просеивающее устройство 200 может содержать каркас 210, элементы 220 каркаса и поперечные элементы 230. Элементы 220 каркаса могут быть присоединены к противолежащим концевым элементам 205 каркаса 210 и проходить между ними, а поперечные элементы 230 могут быть присоединены к противолежащим боковым элементами 215 каркаса 210 и проходить между ними. Элементы 220 каркаса и поперечные элементы 230 фактически перпендикулярны между собой. На ФИГ.2 представлен пример сечения 225 элементов 220 каркаса в форме четырехугольника. Штриховая линия изображает четырехугольное сечение 225 каждого элемента 220 каркаса. Четырехугольные сечения 225 указывают на то, что поверхности элементов 220 каркаса расположены под углом (то есть наклонены по направлению вниз) по отношению к верхней поверхности каркаса.
На ФИГ.3 представлен вид в плане еще одного примера просеивающего устройства 300, содержащего элементы 320 каркаса с наклонной поверхностью (поверхностями) согласно по меньшей мере одному варианту реализации раскрываемого здесь изобретения. ФИГ.3 иллюстрирует вариант бескаркасного исполнения в соответствии с раскрываемым здесь изобретением. Аналогично просеивающим устройствам 100, 200 просеивающее устройство 300 может содержать элементы 320 каркаса и поперечные элементы 330, перпендикулярные между собой. Элементы 320 каркаса удалены друг от друга на равные расстояния. Поперечные элементы 330 каркаса расположены на равных расстояниях по отношению друг к другу. Пустоты, образованные между элементами 320 каркаса и поперечными элементами 330, доступны для прохождения через них материала. Как показано на виде сверху на ФИГ.3, поверхности элементов 320 каркаса выглядят расходящимися между собой.
На ФИГ.4 показано сечение части боковой поверхности другого примера просеивающего устройства 400, соответствующего по меньшей мере одному варианту реализации раскрываемого здесь изобретения, с элементами 420 каркаса, имеющими наклонные поверхности. ФИГ.4 иллюстрирует пример ориентации, при которой элемент 420 каркаса расположен под углом к оси по длине элемента 420 каркаса. Элемент 420 каркаса наклонен относительно плоскости 412 каркаса и сетки 460.
Элемент 420 каркаса может включать в себя четыре поверхности 421 и иметь форму квадрата (то есть равные по ширине стороны 421 располагаются под углом 90 градусов друг к другу и противолежащие стороны параллельны между собой), но раскрываемое здесь изобретение предусматривает также возможность других примеров с использованием элементов каркаса другой формы. Каждая из поверхностей 421 элемента 420 каркаса расположена в плоскостях 422, 424. Плоскости 422, 424 не совпадают по расположению с плоскостью 412 каркаса или с плоскостью нижней поверхности 480 каркаса и плоскости 422, 424 не совпадают по расположению с сеткой 460. Элемент 420 каркаса выступает над сеткой 460 и сзади нее. Элемент 420 каркаса может быть присоединен к сетке 460. Элемент 420 каркаса выступает также под плоскостью 480 нижней поверхности каркаса или сзади нее.
ФИГ.5 представляет собой вид в сечении другого иллюстративного просеивающего устройства 500, содержащего элементы 520 каркаса с наклонной поверхностью (поверхностями) согласно по меньшей мере одному варианту реализации раскрываемого здесь изобретения. Просеивающее устройство 500 может содержать каркас, элементы 520 каркаса, поперечные элементы 530 и сетку 562. Элементы 520 каркаса и поперечные элементы 530 могут быть расположены перпендикулярно друг другу. Плоскость 512 каркаса может быть фактически горизонтальной (то есть параллельной поверхности земли). Каркас может содержать нижнюю плоскую поверхность 582.
Просеивающее устройство 500 может содержать впускное отверстие 570 и выпускное отверстие 580. Текучая среда (или материал), содержащая твердые частицы, может проходить в направлении стрелки 550 и попадать в просеивающее устройство через впускное отверстие 570. Текучая среда может проходить через сетку 562. Просеянная текучая среда (например, текучая среда только с твердыми частицами, не заблокированными сеткой 562) может выходить через выпускное отверстие 580 (проходя через нижнюю плоскую поверхность 582).
Элементы 520 каркаса могут содержать поверхности, расположенные относительно сетки 562 и плоскостей 512, 582 под углом около 45 градусов. При этом элементы 520 каркаса могут быть сконфигурированы так, что их поперечные профили фактически расположены под углом или наклонены по отношению к сетке 562 и плоскостям 512, 582. Когда текучая среда контактирует с наклоненными вниз поверхностями элементов 520 каркаса, возможно отклонение или перенаправление вниз текучей среды через просеивающее устройство 500. Угол наклона элементов 520 каркаса может способствовать ускоренному прохождению текучей среды, включая твердые примеси, через просеивающее устройство 500, поскольку элементы каркаса способны выполнять блокировку на меньшей площади сетки по сравнению с обычными просеивающими устройствами. Более того, наклонные поверхности элементов 520 каркаса могут обеспечивать меньшую (по сравнению с обычными просеивающими устройствами) площадь поверхности, ограничивающей или блокирующей прохождение материалов.
На ФИГ.6-9 представлены примеры сечений примеров просеивающих устройств, содержащих элементы каркасов с наклонной поверхностью (поверхностями), соответствующие вариантам реализации раскрываемого здесь изобретения.
На ФИГ.6 показано сечение элемента 620 каркаса, содержащего поверхности с наклоном вниз от сетки 662. Элемент 620 каркаса имеет фактически квадратное сечение. Элемент 620 каркаса наклонен таким образом, что его поверхности располагаются под углом относительно сетки 662. В частности, углы между поверхностью элемента 620 каркаса и сеткой 662 обозначаются α и β. В некоторых примерах углы α и β могут равняться между собой. Например, каждый из углов α и β может равняться примерно 45 градусам. В некоторых примерах значения α и β могут различаться между собой. Например, α может равняться примерно 30 градусам и β может равняться примерно 60 градусам.
Возможно протекание текучей среды по направлению вниз на просеивающее устройство и через него. Текучая среда может следовать по пути, обозначенному стрелками 690. После прохождения через сетку 662, текучая среда может контактировать с наклоненными книзу поверхностями элемента 620 каркаса и может быть перенаправлена или направлена вдоль поверхности (или вдоль общего направления этой поверхности). После контакта с поверхностью элемента 620 каркаса текучая среда может проходить по пути, обозначенному стрелками 692.
Часть элемента 620 каркаса выступает над сеткой 662 и/или проходит через нее. Часть элемента 620 каркаса, выступающая над сеткой 662, может быть присоединена (например, оплавлением) к сетке 662 посредством описываемых здесь способов.
На ФИГ.7 показано сечение элемента 720 каркаса, содержащего поверхности с наклоном вниз от сетки 762. Элемент 720 каркаса имеет фактически квадратное сечение. Элемент 720 каркаса наклонен таким образом, что его поверхности располагаются под углом относительно сетки 762. В частности, углы между поверхностью элемента 720 каркаса и сеткой 762 обозначаются α и β. В некоторых примерах значения α и β могут сильно различаться между собой. Например, α может равняться примерно 80 градусам и β может равняться примерно 10 градусам.
Возможно протекание текучей среды по направлению вниз на просеивающее устройство и через него. Текучая среда может следовать по пути, обозначенному стрелками 790. После прохождения через сетку 762 текучая среда может контактировать с наклоненными вниз поверхностями элемента 720 каркаса и может быть перенаправлена или направлена вдоль (или в генеральном направлении) поверхности. После контакта с поверхностью элемента 720 каркаса текучая среда может проходить по пути, обозначенному стрелками 792.
Часть элемента 720 каркаса выступает над сеткой 762 и/или проходит через нее. Часть элемента 720 каркаса, выступающая над сеткой 762, может быть присоединена (например, оплавлением) к сетке 762 посредством описываемых здесь способов.
На ФИГ.8 показано сечение элемента 820 каркаса, содержащего поверхности с наклоном вниз от сетки 862. Элемент 820 каркаса имеет фактически треугольное сечение. Элемент 820 каркаса наклонен таким образом, что его поверхности располагаются под углом относительно сетки 862. В частности, углы между поверхностью элемента 820 каркаса и сеткой 862 обозначаются α и β. В некоторых примерах значения α и β могут быть равными или почти равными между собой. Например, каждый из углов α и β может равняться примерно 60 градусам. В некоторых примерах значения α и β могут различаться между собой. Например, α может равняться примерно 20 градусам и β может равняться примерно 70 градусам.
Возможно протекание текучей среды по направлению вниз на просеивающее устройство и через него. Текучая среда может следовать по пути, обозначенному стрелками 890. После прохождения через сетку 862 текучая среда может контактировать с наклоненными вниз поверхностями элемента 820 каркаса и может быть перенаправлена или направлена вдоль (или в генеральном направлении) поверхности. После контакта с поверхностью элемента 820 каркаса текучая среда может проходить по пути, обозначенному стрелками 892.
Часть элемента 820 каркаса выступает над сеткой 862 и/или проходит через нее. Часть элемента 820 каркаса, выступающая над сеткой 862, может быть присоединена (например, оплавлением) к сетке 862 посредством описываемых здесь способов.
На ФИГ.9 показано сечение элемента 920 каркаса, содержащего поверхности с наклоном вниз от сетки 962. Элемент 920 каркаса имеет фактически шестиугольное сечение. Элемент 920 каркаса наклонен таким образом, что его поверхности располагаются под углом относительно сетки 962. В частности, углы между поверхностью элемента 920 каркаса и сеткой 962 обозначаются α и β. В некоторых примерах значения α и β могут быть равными или почти равными между собой. Например, α может равняться примерно 15 градусам и β может равняться примерно 15 градусам. В некоторых примерах значения α и β могут различаться между собой. Например, α может равняться примерно 30 градусам и β может равняться примерно 60 градусам.
Возможно протекание текучей среды по направлению вниз на просеивающее устройство и через него. Текучая среда может следовать по пути, обозначенному стрелками 990. После прохождения через сетку 962 текучая среда может контактировать с наклоненными вниз поверхностями элемента 920 каркаса и может быть перенаправлена или направлена вдоль (или в генеральном направлении) поверхности. После контакта с поверхностью элемента 920 каркаса текучая среда может проходить по пути, обозначенному стрелками 992.
Часть элемента 920 каркаса выступает над сеткой 962 и/или проходит через нее. Часть элемента 920 каркаса, выступающая над сеткой 962, может быть присоединена (например, оплавлением) к сетке 962 посредством описываемых здесь способов.
Несмотря на то, что в данном документе раскрыты различные аспекты и варианты реализации, для специалистов в данной области очевидно наличие других аспектов и вариантов реализации. Различные аспекты и варианты реализации, раскрытые в данном документе, носят демонстрационный характер и не подразумевают никаких ограничений.