Способ и устройство для очистки флюида на нефтяной основе

Номер патента: 10080

Опубликовано: 30.06.2008

Авторы: Айван Каталин, Браун Нил, Марканович Зоран

Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для очистки флюида на нефтяной основе, содержащее

электрически заряженный корпус, содержащий днище корпуса и множество стенок, вмещающих загрязненный флюид на нефтяной основе;

противоположно заряженный вращающийся цилиндрический барабан, имеющий наружную поверхность барабана, поддерживаемую на высоте барабана над днищем корпуса и контактирующую с загрязненным флюидом на нефтяной основе;

средство для вращения цилиндрического барабана и

непроводящую скребковую насадку, контактирующую с наружной поверхностью барабана, для удаления загрязнений, собирающихся на нем, при этом скребковая насадка расположена между загрязнениями, подлежащими удалению с наружной поверхности барабана, и корпусом.

2. Устройство по п.1, в котором высота барабана является регулируемой.

3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее регулирующий блок, установленный на корпусе и сопряженный с барабаном, для селективного регулирования высоты барабана.

4. Устройство по п.1, в котором средство для вращения барабана является регулируемым для изменения частоты вращения барабана.

5. Устройство по п.4, в котором средство для вращения барабана представляет собой электродвигатель.

6. Устройство по п.5, дополнительно содержащее

регулирующий блок, установленный на корпусе и сопряженный с барабаном, для селективного регулирования высоты барабана и

множество регуляторов высоты электродвигателя, функционально предназначенных для селективного подъема и опускания электродвигателя.

7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее сборный поддон для приема загрязнений.

8. Устройство по п.7, дополнительно содержащее наклонную плоскость между сборным поддоном и скребковой насадкой, при этом наклонная плоскость направляет загрязнения от скребковой насадки к сборному поддону.

9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее датчик, функционально предназначенный для обнаружения, когда заданный объем загрязнений собран в сборном поддоне.

10. Устройство по п.9, в котором датчик дополнительно содержит сигнализатор для сигнализации, когда заданный объем загрязнений собран в зоне сбора.

11. Устройство по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере один сливной клапан в корпусе, при этом сливной клапан функционально предназначен для предотвращения нерегулируемого истока из корпуса.

12. Устройство по п.11, дополнительно содержащее

впускной клапан на корпусе, функционально предназначенный для регулирования потока флюида в корпус; и

выпускной клапан на корпусе, функционально предназначенный для регулирования потока флюида из корпуса.

13. Устройство по п.1, дополнительно содержащее множество противоположно заряженных вращающихся цилиндрических барабанов, при этом каждый барабан имеет наружную поверхность барабана, поддерживаемую с возможностью регулирования на высоте барабана над днищем корпуса и контактирующую с загрязненным флюидом на нефтяной основе.

14. Устройство по п.1, дополнительно содержащее средство для нагревания днища корпуса для снижения вязкости флюида.

15. Устройство по п.1, дополнительно содержащее контроллер, функционально предназначенный для повышения напряжения между корпусом и барабаном при сохранении постоянной силы тока.

16. Устройство для удаления загрязнений из флюида на нефтяной основе, содержащее

электрически заряженный корпус, содержащий днище корпуса и множество стенок, при этом загрязненный флюид на нефтяной основе вмещается внутри стенок и днища корпуса;

множество вращающихся дисков, заряженных противоположно относительно упомянутого корпуса, при этом каждый диск имеет наружную поверхность диска, поддерживаемую на высоте над днищем корпуса и контактирующую с загрязненным флюидом на нефтяной основе;

средство для вращения дисков и

скребковую насадку, содержащую множество зубцов, расположенных между дисками, при этом непроводящая кромка проходит от каждого зубца к каждому диску для съема загрязнений, собранных на каждом диске.

17. Устройство по п.16, дополнительно содержащее множество электрически заряженных пластин, продолжающихся из днища корпуса между каждым диском.

18. Устройство по п.16, дополнительно содержащее средство для нагревания днища корпуса для снижения вязкости флюида.

19. Устройство по п.18, в котором средство для нагревания днища корпуса содержит нагревательный элемент, поддерживаемый под днищем корпуса.

20. Устройство по п.16, дополнительно содержащее контроллер, функционально предназначенный для повышения напряжения между дисками и днищем корпуса при сохранении постоянного тока.

21. Способ для очистки флюида на нефтяной основе, при котором направляют загрязненный флюид на нефтяной основе в электрически заряженный корпус, при этом корпус содержит днище корпуса;

подвергают флюид действию электрического поля между электрически заряженным корпусом и противоположно заряженным цилиндрическим барабаном, расположенным в корпусе;

регулируют высоту между корпусом и противоположно заряженным цилиндрическим барабаном, чтобы барабан находился в контакте с потоком;

вращают барабан для удаления загрязнений, прилипших к барабану из флюида; и

скоблят барабан непроводящей скребковой насадкой для съема загрязнений с барабана.

22. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, при котором регулируют частоту вращения барабана.

23. Способ по п.21, в котором этап направления дополнительно содержит этапы, при которых

регулируют поток загрязненного флюида в корпус и

регулируют поток очищенного флюида из корпуса.

24. Способ по п.21, дополнительно содержащий этапы, при которых

собирают загрязнения в сборный поддон снаружи корпуса для удаления;

определяют заданный объем загрязнений в сборном поддоне и

сигнализируют, когда достигается заданный объем загрязнений в сборном поддоне.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

010080 Уровень техники изобретения При бурении нефтяных и/или газовых скважин буровые флюиды на нефтяной основе часто применяют для охлаждения буровой коронки, удаления осколков породы и контроля пластовых флюидов. После использования данный флюид, известный как буровой раствор, содержит нежелательные твердые частицы. Прежде чем буровой раствор можно использовать еще раз, необходимо удалить твердые частицы. Для очистки бурового флюида от твердых частиц применяют разнообразные устройства. Крупные твердые частицы часто удаляют пропусканием флюида сквозь вибрирующую пористую мембрану или сетчатый фильтр и сегрегацией твердых частиц, которые являются слишком крупными для пропускания сквозь сетчатый фильтр. Для очистки бурового раствора от более мелких твердых частиц можно использовать центробежную силу. Однако ультратонкие твердые частицы, т.е. такие твердые частицы, которые не удаляются из флюида механическими средствами, например виброситами и центрифугами, остаются в буровом растворе на нефтяной основе даже после такой обработки. Непрерывное многократное использование бурового флюида повышает концентрацию ультратонких твердых загрязнений, присутствующих во флюиде. Данные твердые частицы могут ухудшать многие свойства флюидной системы. Образующаяся глина неизбежно попадает во флюидную систему, и, в зависимости от их характера и концентрации, глинистые минералы могут быть полезны или вредны для флюидной системы. Такие примеси, как гипс, могут разделять на фракции флюидную систему, что вызывает осаждение частиц хлопьями и повышение вязкости. Когда это происходит, существует опасность скручивания бурильной трубы до предела прочности или вызова фонтанирования. При высоких температурах может происходить огеливание или загущение флюида, что приводит к значительному повышению давления на рециркуляционный насос. Техническим усовершенствованием была бы возможность удаления ультратонких твердых загрязнений из бурового флюида на нефтяной основе, чтобы буровой флюид можно было использовать дополнительно. Одним способом решения такой задачи является электрофорез. Приложение электрического поля к раствору приведет к миграции некоторых молекул в конкретном направлении. Положительно заряженные молекулы будут мигрировать к отрицательно заряженному катоду, тогда как отрицательно заряженные молекулы будут мигрировать к положительно заряженному аноду. Данный процесс, известный как электрофорез, можно применить для очистки некоторых растворов. Многие устройства электрофореза содержат положительно заряженный электрод и отрицательно заряженный электрод, которые размещены в ванне для раствора, который очищают отдельными порциями. Использованный буровой флюид можно очищать отдельными порциями или непрерывно по мере продвижения операции бурения. Следовательно, техническим усовершенствованием было бы получение устройства, которое обеспечивает возможность непрерывного удаления ультратонких твердых частиц в потоке подобного загрязненного флюида. Данное устройство можно применять последовательно с другими очистными устройствами для удаления загрязнений из потока бурового раствора. Еще одним усовершенствованием было бы также получение устройства, которое может удалять ультратонкие твердые частицы также из ванны или накопителя бурового раствора. Хотя некоторые устройства электрофореза содержат очиститель для съема нежелательных осаждений с анода, остается потребность в съеме загрязнений, которые накапливаются на отрицательно заряженном катоде в течение непрерывного процесса очистки. Сущность изобретения В соответствии с одним аспектом, заявленный объект изобретения относится, в общем, к устройству для очистки флюида на нефтяной основе. Устройство содержит электрически заряженный корпус,через который может направляться поток флюида, и противоположно заряженный вращающийся барабан, поддерживаемый внутри корпуса так, что наружная поверхность барабана контактирует с флюидом в корпусе. Непроводящая скребковая насадка контактирует с наружной поверхностью барабана и снимает собранный материал с наружной поверхности барабана по мере вращения барабана. В соответствии с другим изображенным аспектом заявленного предмета изобретения, устройство дополнительно содержит регулирующий блок, функционально предназначенный для регулирования высоты барабана над днищем корпуса. В соответствии с другим аспектом заявленного предмета изобретения, устройствосодержит множество заряженных вращающихся барабанов. Барабаны расположены вблизи один другого так, что оси барабанов параллельны, и между наружными поверхностями соседних барабанов существует заданное расстояние. Непроводящая скребковая насадка обеспечена для каждого барабана, чтобы снимать собранный материал с наружной поверхности каждого барабана. В соответствии с другим аспектом заявленного предмета изобретения, устройство содержит множество горизонтально разнесенных дисков, вращающихся вокруг общей оси внутри корпуса. Диски заряжены для сбора загрязнений из флюида на нефтяной основе в корпусе, тогда как корпус имеет противоположный заряд для создания электрического поля между корпусом и дисками. Скребок сформирован так, чтобы содержать множество зубцов, продолжающихся между дисками, для съема загрязнений с дис-1 010080 ков. В соответствии с другим аспектом заявленного предмета изобретения, устройство содержит множество горизонтально разнесенных дисков, вращающихся вокруг общей оси внутри корпуса. Между разнесенными дисками с чередованием размещены пластины. Диски заряжены для сбора загрязнений из флюида на нефтяной основе в корпусе, тогда как пластины имеют противоположный заряд для создания электрического поля между каждым диском и соседними пластинами. Пластины выполнены с возможностью продолжения за общую ось без контакта с ней. Скребок сформирован так, чтобы содержать множество зубцов, продолжающихся между дисками, для съема загрязнений с каждой стороны каждого диска. В соответствии с другим аспектом заявленного предмета изобретения, способ очистки потока флюида на нефтяной основе заключается в том, что направляют непрерывный поток загрязненного флюида на нефтяной основе через электрически заряженный корпус, регулируют высоту противоположно заряженного барабана над днищем корпуса, вращают барабан для удаления загрязнений из потока,соскабливают загрязнения с барабана, и принимают очищенный поток флюида снаружи корпуса. В соответствии с другим аспектом заявленного предмета изобретения, способ очистки порции флюида на нефтяной основе заключается в том, что закрывают выпускной клапан и открывают впускной клапан для направления порции загрязненного флюида на нефтяной основе в электрически заряженный корпус, закрывают впускной клапан для изолирования порции загрязненного флюида, регулируют высоту противоположно заряженного барабана над днищем корпуса так, что наружная поверхность барабана контактировала с порцией загрязненного флюида в корпусе, вращают барабан для удаления загрязнений из потока, соскабливают загрязнения с барабана, и открывают выпускной клапан, чтобы выдать очищенную порцию флюида на нефтяной основе наружу из корпуса. Другие аспекты и преимущества заявленного предмета изобретения очевидны из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - общий вид в перспективе варианта осуществления устройства электрофореза. Фиг. 2 - вид спереди корпуса. Фиг. 3 - вид сбоку корпуса. Фиг. 4 - вид сбоку с местным разрезом устройства электрофореза. Фиг. 5 - общий вид в перспективе барабана. Фиг. 6 - вид в перспективе регулирующего блока. Фиг. 7 - вид спереди скобы регулирующего блока. Фиг. 8 - вид в перспективе резьбового базового элемента. Фиг. 9 - вид сверху первого альтернативного варианта осуществления устройства электрофореза. Фиг. 10 - вид сбоку с местным разрезом первого альтернативного варианта осуществления устройства электрофореза. Фиг. 11 - вид сверху второго альтернативного варианта осуществления устройства электрофореза. Фиг. 12 - вид сбоку с местным разрезом второго альтернативного варианта осуществления устройства электрофореза. Фиг. 13 - вид сверху альтернативного варианта осуществления устройства электрофореза. Фиг. 14 - вид сверху альтернативного варианта осуществления устройства электрофореза. Подробное описание Заявленный объект изобретения относится к устройству и способу для очистки флюида на нефтяной основе с использованием электрофореза. Как показано на фиг. 1, устройство 100 для очистки флюида на нефтяной основе содержит корпус 110, внутри которого поддерживается с возможностью вращения барабан 140, средство для вращения барабана 160 и скребковую насадку 170. Конструкция корпуса 110, показанного на фиг. 2, содержит две боковые стенки 112, 114, между которыми продолжается днище 116 корпуса. Ограждение от брызг 120 может проходить вверх от днища 116 корпуса вокруг барабана 140 (показано на фиг. 1). Впускной патрубок 122 проходит сквозь первую боковую стенку 112, и выпускной патрубок 126 проходит сквозь вторую боковую стенку 114. На практике, впускной патрубок 122 и выпускной патрубок 126 последовательно совмещены с другими устройствами для работы с флюидом (не показанными), через которые может направляться буровой флюид 106(показанный на фиг. 4). Первую боковую стенку 112 можно видеть на фиг. 3. Вторая боковая стенка 114 является зеркальным изображением первой боковой стенки 112, причем впускной патрубок 122, присутствующий на первой боковой стенке 112, заменен выпускным патрубком 126 (показаны на фиг. 2), присутствующим на второй боковой стенке 114. Как сквозь первую, так и сквозь вторую боковые стенки 112, 114 может быть выполнена прорезь 130. Как подробнее поясняется ниже, наличие прорези 130 будет допускать регулирование высоты, известной как высота 142 барабана, (показанной на фиг. 4), между барабаном 140 (показанным на фиг. 4) и днищем 116 корпуса (показанном на фиг. 4). Как показано на фиг. 5, барабан 140 имеет наружную поверхность 144 барабана, проходящую между торцами 146, 148 барабана и цилиндрическую относительно оси 150 барабана. Как видно из фиг. 1 и 4,каждый торец 146, 148 барабана будет поддерживаться так, что наружная поверхность 144 барабана на-2 010080 ходится на высоте 142 барабана от днища 116 корпуса. Каждый торец 146, 148 барабана может фиксироваться соответствующей боковой стенкой 112, 114 корпуса (показанной на фиг. 1), при условии, что имеет место изолированный контакт между торцом 146, 148 барабана и стенкой 112, 114 корпуса. В альтернативном и предпочтительном варианте барабан 140 поддерживается у каждого торца 146, 148 барабана регулирующим блоком 180 (показанным на фиг. 1), подробно описанным ниже, который обеспечивает возможность регулирования высоты 142 барабана. Как показано на фиг. 4, днище 116 корпуса предпочтительно выполнено по форме для сопряжения с наружной поверхностью 144 барабана, при этом загрязненный флюид 106 направляется вдоль его длины 118 (показанной на фиг. 2) от впускного патрубка 122 к выпускному патрубку 126. Сопрягающаяся форма днища 116 корпуса обеспечивает, что весь флюид 106, направляемый между корпусом 110 и барабаном 140, находится в пределах высоты 142 барабана. Кроме того, отсутствуют углы для скопления твердых частиц или других инородных объектов. Средство для вращения барабана 160 содержит электродвигатели, кривошипы или любые другие электрогенераторные средства в сочетании с зубчатыми колесами, ремнями, маховиками или другими средствами передачи энергии. Предпочтительный вариант осуществления, показанный на фиг. 1, содержит электродвигатель 162 с регулируемой частотой вращения с ведущим шкивом 164. Ось 152 проходит из каждого торца 146, 148 до осевого шкива 166. Вращение от электродвигателя 162 передается на ведущий шкив 164, на который натянут ремень 168. Ремень 168 вращает осевой шкив 166. Ось 152 присоединена на шпонке или прикреплена к осевому шкиву 166 так, что, когда осевой шкив 166 приводится во вращение ремнем 168, ось 152 также вращается. Барабан 140 вращается так, что точка на наружной поверхности 144 барабана подвергается действию потока 106 загрязненного флюида, из которого упомянутая точка притягивает загрязнения 108, поворачивается к ограждению 120 от брызг и поворачивается мимо скребковой насадки 170 перед поворотом обратно в поток 106 загрязненного флюида. Как видно из фиг. 1 и 4, скребковая насадка 170 предпочтительно контактирует с наружной поверхностью 144 барабана по линии его направленного вниз вращения. Хотя скребковая насадка 170 может располагаться так, чтобы контактировать с наружной поверхностью 144 барабана по его длине, большую часть накопленных загрязнений 108 можно снять с наружной поверхности 144 барабана скребковой насадкой 170, расположенной на расстоянии меньше, чем заданное максимальное расстояние (не показанное) от наружной поверхности 144 барабана, но без контакта с ней. Скребковая насадка 170 может быть заменяемой и содержать скребок 172 и устройство 173 направления потока. Скребок 172 предпочтительно выполнен из пластика или другого непроводящего композиционного материала, который будет стойким к истиранию, но достаточно прочным для соскабливания материала с наружной поверхности 144 барабана без деформирования. Скребок 172 может крепиться к устройству 173 направления потока, или скребок 172 и устройство 173 направления потока могут быть выполнены моноблоком. Накопленные загрязнения 108 снимаются с наружной поверхности 144 барабана скребком 172. После съема с наружной поверхности 144 барабана, устройство 173 направления потока может направлять загрязнения 108 к зоне 176 сбора или зоне обработки (не показанным), от барабана 140 и корпуса 110. Наклонная плоскость 174 или другое конвейерное средство (не показанное) может служить для перемещения загрязнений к зоне 176 сбора. Как упоминалось ранее, в конструкцию можно ввести регулирующий блок 180, показанный на фиг. 6, для регулирования высоты 142 барабана между наружной поверхностью 144 барабана и днищем 116 корпуса. При введении в конструкцию, регулирующий (поднимающий/опускающий) блок 180 устанавливают на каждой из первой и второй боковых стенок 112, 114. Конструкция регулирующего блока 180 описана ниже для первой боковой стенки 112, и специалистам в данной области техники будет понятно,что такая же конструкция применяется для регулирующего блока 180 на второй боковой стенке 114. Регулирующий блок 180 содержит скобу 182, опору 206 барабана и регулятор 216 высоты. Скоба 182 содержит установочную плиту 184, содержащую прорезь 186 скобы, сквозь которую будет проходить ось 152 (показанная на фиг. 6). Прорезь 186 скобы ограничена двумя противоположными сторонами 188 прорези и двумя противоположными концами 192 прорези. Стороны 188 прорези имеют длину 190 стороны, и концы 192 прорези имеют длину 194 конца, при этом длина 194 конца меньше, чем длина 190 стороны. Установочная плита 184 прикреплена к боковой стенке 112 (показано на фиг. 6) корпуса 110 так, что прорезь 186 скобы и прорезь 130 в боковой стенке 112 совмещены. Два направляющих элемента 198 а, 198b расположены вдоль противоположных сторон 196 а, 196b установочной плиты 184 и проходят наружу от установочной плиты 184 и боковой стенки 112 корпуса. Стороны 188 прорези расположены параллельно направляющим элементам 198 а, 198b. Две прямоугольных направляющих 200 а, 200b продолжаются вдоль противостоящих поверхностей 202 а, 202b направляющих элементов 198 а, 198b. Фиксатор 204 регулятора высоты расположен вблизи одного из концов 192 прорези и проходит наружу от установочной плиты 184. Как поясняется ниже, фиксатор 204 регулятора высоты вмещает базовый элемент 218 с внутренней резьбой (показанный на фиг. 6) в зафиксированном положении. Как также показано на фиг. 6, опора 206 барабана имеет пару противоположных направляющих канавок 208, которые сопрягаются с прямоугольными направляющими 200. Направляющие канавки 208-3 010080 сдвигаются по прямоугольным направляющим 200 а,b так, что опора 206 барабана удерживается с возможностью скольжения между направляющими элементами 198 а,b. Опорная поверхность 210 подшипника поддерживает вращающуюся ось 152. Направляющее кольцо 212 расположено у нижнего края 214 опоры 206 барабана и обеспечивает стыковку с фиксатором 204 регулятора высоты. Регулятор 216 высоты содержит резьбовой регулировочный элемент 222 и базовый элемент 218. Базовый элемент 218 удерживается в фиксаторе 204 регулятора высоты так, что он зафиксирован с возможностью только незначительного поперечного и поворотного перемещения. Резьбовой регулировочный элемент 222 содержит наружную резьбу 224, которая сопрягается с внутренней резьбой 220 (показанной на фиг. 8) в базовом элементе 218 для удерживания резьбового регулировочного элемента 222 в заданном положении. Первый конец 226 регулировочного элемента 222, направляемый направляющим кольцом 212, контактирует с опорой 206 барабана. Второй конец 228 регулировочного элемента 222 расположен снаружи установочной скобы 182, где он является доступным для оператора, имеющего намерение отрегулировать высоту 142 барабана. Когда оператору требуется поднять или опустить барабан 140, второй конец 228 регулировочного элемента 222 вращают в необходимом направлении. Вращение в первом направлении вынуждает регулировочный элемент 222 перемещаться линейно в первом направлении относительно фиксированного положения базового элемента 218. Опора 206 барабана, опирающаяся на регулировочный элемент 222,поднимается или опускается при линейном перемещении регулировочного элемента 222. В предпочтительном варианте, регулировочные элементы 222 на регулирующих блоках 180 на каждой боковой стенке 112, 114 выставляют так, чтобы высота 142 барабана была одинаковой по длине 118 днища 116 корпуса. Как поясняется ниже, регулирующий блок 180 электрически изолирует барабан 160 от корпуса 110. Как показано на фиг. 1, регуляторы 230 высоты электродвигателя расположены на платформе, на которой расположен электродвигатель 162. Натяжение ремня 168 между осевым шкивом 166 и ведущим шкивом 164 должно быть подходящим, чтобы обеспечить эффективное вращение барабана 140 электродвигателем 162. Ненадлежащее натяжение ремня может вызвать проскальзывание или разрыв ремня 168,в зависимости от того, натянут ли ремень слишком слабо или слишком сильно. Корпус 110 и электродвигатель 162, если содержится, могут быть установлены на платформе 102 для удобства обращения и встраивания в существующие системы обработки флюида. На практике, баки (не показанные) или устройства обработки (не показанные) гидравлически соединены с впускным патрубком 122 и выпускным патрубком 126 корпуса 110. Как показано на фиг. 2,можно применить впускной клапан 124 для регулирования или перекрывания потока флюида через впускной патрубок 122 в корпус 110. Возможно применение выпускного клапана 128 для регулирования или перекрывания потока флюида через выпускной патрубок 126 из корпуса 110. Как показано на фиг. 1 и 4, для отделения загрязнений 108 от флюида 106 загрязненный флюид 106 будут подвергать воздействию электрического поля, созданного противоположными электрическими зарядами, нанесенными на корпус 110 и барабан 140. Барабан 140 и корпус 110 должны быть выполнены из проводящего материала. Поэтому, как подробно поясняется ниже, некоторые сопряжения между барабаном 140, корпусом 110 и грунтом (заземлением) 104 должны быть изолированы для обеспечения целостности электрического поля. Как показано на фиг. 1 и 5, ось 152, которая прикреплена к торцу 146, 148 барабана, должна быть изолирована от боковых стенок 112, 114 корпуса. Если имеется регулирующий блок 180, то боковая стенка 112, 114 корпуса может находиться в электрическом контакте с установочной плитой 184, которая дополнительно может находиться в электрическом контакте с опорой 206 барабана. Следовательно,опорная поверхность 210 подшипника (показанная на фиг. 6) опоры 206 барабана должна изолировать ось 152 от опоры 206 барабана, чтобы обеспечивать поддерживание электрического поля между барабаном 140 и корпусом 110. Так как ось 152 приводится в движение электродвигателем 162, любой контакт между осью 152 и электродвигателем 162 также должен быть изолирован. По существу, возможно, целесообразно изготавливать осевой шкив 166 из непроводящего материала. Корпус 110 должен быть изолирован от грунта 104, как показано на фиг. 1 и 4. Для этого корпус 110 можно поддерживать на по меньшей мере одной подставке 138, выполненной из непроводящего материала. Скребок 172 может контактировать с наружной поверхностью 144 барабана. Направитель 173 потока, к которому скребок 172 может быть прикреплен, или с которым скребок 172 может быть сформирован в одно целое, может контактировать с наклонной плоскостью 174 или другим конвейерным средством (не показанным). Наклонная плоскость 174 или конвейерное средство может, в свою очередь, контактировать с грунтом 104 или корпусом 110. Из-за такого контакта может пропадать различие между зарядом, нанесенным на барабан 140, и зарядом, нанесенным на корпус 110, что приводит к пропаданию электрического поля, сформированного между ними, через которое направляется загрязненный флюид 106. Для обеспечения изолированного контакта между барабаном 140 и скребковой насадкой 170, скребок 172 можно изготовить из непроводящего материала. Как также показано на фиг. 1 и 4, высоту 142 барабана следует отрегулировать так, чтобы наружная поверхность 144 барабана находилась в контакте с флюидом 106 вдоль днища 116 корпуса. По меньшей-4 010080 мере, один сливной клапан 136 может содержаться в конструкции корпуса 110, чтобы обеспечивать исключение переполнения корпуса 110 нерегулируемым потоком флюида 106. Отрицательный заряд наносят на барабан 140 и положительный заряд наносят на корпус 110. Отрицательный заряд притягивает загрязнения 108 из флюида 106. Загрязнения 108 мигрируют к барабану 140 и удерживаются на наружной поверхности 144 барабана электрическим зарядом. После того, как электрический заряд нанесен на корпус 110, и противоположный электрический заряд нанесен на барабан 140, барабан 140 следует вращать для создания чистой поверхности, на которую могут собираться дополнительные загрязнения, и для извлечения загрязнений из флюида. Барабан 140 можно вращать любым средством, например электродвигателем 162 любого типа или ручной заводной ручкой (не показанной). В предпочтительном варианте осуществления используют электродвигатель 162 для вращения барабана 140. Электродвигатель 162 может быть регулируемым для изменения частоты вращения барабана 140. Загрязнения 108, собранные на наружной поверхности 144 барабана, снимаются скребком 172, который контактирует с наружной поверхностью 144 барабана, когда она начинает свое вращательное движение вниз. Затем загрязнения 108 могут направляться в зону 176 сбора от барабана 140 и корпуса 110 наклонной плоскостью 174. Зона 176 сбора может содержать короба 178, содержащие датчики 179 для предупреждения оператора (не показанного), когда короб 178 близок к наполнению. В альтернативном варианте, зона 176 сбора может содержать транспортер (не показанный) или другое средство для направления загрязнений 108 от устройства 100. Ультратонкие загрязнения, присутствующие во флюиде на нефтяной основе, можно отбирать, когда флюид протекает через корпус 110, или когда порции флюида периодически помещают в корпус 110 и выпускают. Для отбора загрязнений 108 из порции флюида 106, выпускной клапан 128 закрывают и впускной клапан 124 открывают для направления загрязненного флюида 106 в корпус 110. После соответствующего наполнения корпуса 110 барабан 140 можно отрегулировать для приведения в контакт с загрязненным флюидом 106. Средство для вращения барабана 160 получает питание для обеспечения вращения барабана 140, и противоположные электрические заряды наносятся на корпус 110 и барабан 140. Ультратонкие загрязнения 108 считаются удаленными из флюида, когда на наружной поверхности 144 барабана больше не обнаруживается загрязняющих веществ 108. В альтернативном варианте, загрязненный флюид 106 на нефтяной основе может направляться через корпус 110 регулируемым потоком. Загрязненный флюид 106 направляется через впускной патрубок 122, и выпускной патрубок 128 открывают, чтобы флюид истекал из корпуса 110 через выпускной патрубок 126. Поток должен быть регулируемым, чтобы флюид достаточно подвергался действию электрического поля между корпусом 110 и барабаном 140 для сбора загрязнений 108 на наружной поверхности 144 барабана. На фиг. 9 и 10 изображен первый альтернативный вариант осуществления 300. Устройство 300 содержит множество вращающихся барабанов 340, 341, которые расположены вблизи один другого так,что оси 350, 351 барабанов параллельны. Корпус 310, вмещающий несколько барабанов 340, 341, содержит днище 316 корпуса, предпочтительно выполненное по форме, по существу, для сопряжения с наружными поверхностями 344, 345 барабанов. Таким образом, флюид, направляемый между днищем 316 корпуса и барабанами 340, 341, находится в пределах высот 342, 343 барабанов. Направление вращения каждого барабана 340, 341 указано стрелками 346, 347, показанными на фиг. 10. Как можно видеть, барабаны 340, 341 вращаются в противоположных направлениях. Каждый барабан 340, 341 вращается так, что соответствующие скребковые насадки 370, 371, расположенные на противоположных сторонах корпуса 310, снимают загрязнения с наружной поверхности 344, 345 барабана, когда соответствующая наружная поверхность 344, 345 вращается вниз. Каждая скребковая насадка 370, 371 содержит соответствующую наклонную плоскость 374, 375 для направления загрязнений в соответствующие сборные короба или зоны 376, 377. Несколько впускных патрубков 322, содержащих клапаны 324, могут служить для направления флюида в корпус 310. Когда поток загрязненного флюида должен очищаться устройством 300, впускные патрубки 322 предпочтительно расположены вблизи противоположных сторон корпуса 310 для максимального усиления контакта с заряженной наружной поверхностью 344, 345 барабана. Каждый из впускных патрубков 322 и выпускных патрубков 326 содержит клапан 324 для регулирования течения потока загрязненного флюида или перекрытия потока флюида для обработки порциями. Множество барабанов 440, 441 применяют также в другом альтернативном варианте осуществления 400, показанном на фиг. 11 и 12. В данном варианте осуществления, барабаны 440, 441 вращаются в противоположных направлениях, так что скребковые насадки 470, 471, расположенные между барабанами 440, 441, снимали загрязнения с наружных поверхностей 444, 445 барабанов, когда барабаны вращаются в направлении один к другому. Скребковые насадки 470, 471 направляют загрязнения к общей наклонной плоскости 474. Наклонная плоскость 474 может быть немного наклонена вниз с использованием силы тяжести для направления загрязнений в зону 476 сбора. Каждая скребковая насадка 470, 471 может быть прикреплена с возможностью поворота к общей наклонной плоскости 474. Следовательно, когда барабаны 440, 441 поднимают или опускают, скребко-5 010080 вые насадки 470, 471 могут регулироваться для сохранения контакта с наружными поверхностями 444,445 барабанов. Положение скребковых насадок 470, 471 можно фиксировать регулирующими механизмами 475. Регулирующий механизм 475 может содержать установочный стержень 476, имеющий сквозную прорезь 477. Установочный стержень 476, расположенный на конце 473 наклонной плоскости 474,снабжен примыкающими сбоку звеньями 478, 479. Звенья 478, 479 прикреплены с возможностью поворота к соответствующему краю 468, 469 каждой скребковой насадки 470, 471. Звенья 478, 479 можно фиксировать в конкретной точке по длине прорези 477, что обеспечивает искомое угловое положение скребковых насадок 470, 471. Корпус 410 во втором альтернативном варианте осуществления 400 имеет днище 416 корпуса,предпочтительно выполненное по форме, по существу, для сопряжения с формой наружных поверхностей 444, 445 барабанов. Несколько впускных патрубков 422, содержащих клапаны 424, могут быть встроены в корпус 410 для направления флюида в пространство между днищем 416 корпуса и барабанами 440, 441. Когда поток загрязненного флюида должен очищаться устройством 400, впускные патрубки 422 предпочтительно расположены так, чтобы флюид сначала направлялся в зону между барабанами 440,441. Сопряженная форма днища 416 корпуса служит для направления потока флюида так, чтобы максимально усиливать контакт с заряженной наружной поверхностью барабана 444, 445. Каждый из впускных патрубков 422 и выпускных патрубков 426 содержит клапан 424 для регулирования течения потока загрязненного флюида или перекрытия потока флюида для обработки порциями. В третьем альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг. 13, может содержаться множество дисков 540, разнесенных между собой и поддерживаемых на общей оси 552, вместо барабана 140. Первый заряд можно наносить на диски 540 по оси 552, тогда как противоположный заряд наносят на корпус 110. Загрязнения собираются на дисках 540. Когда диски 540 вращаются, загрязняющие вещества из флюида пристают к сторонам и краю каждого диска 540. Скребковая насадка 570 служит для снятия загрязнений с каждого диска 540. Скребковая насадка 570 содержит множество зубцов 571, расположенных между дисками 540, для удаления собранных загрязнений с дисков 540. Непроводящая кромка 572 окружает каждый диск 540 для изоляции заряженных дисков 540 от скребковой насадки 570. Как показано на фиг. 14, в четвертом варианте осуществления может содержаться множество дисков 640, разнесенных между собой и поддерживаемых на общей оси 652, вместо барабана 140. Множество пластин 642 размещены в положениях, чередующихся с дисками 640. Пластины 642 сформированы с вырезом 644 в верхней поверхности 646 для исключения контакта с осью 652. Дискам 640 сообщается первый заряд, а пластинам 642 сообщается противоположный заряд для создания электрического поля между каждым диском 640 и смежной пластиной 642. Загрязнения из флюида собираются на дисках 640. Когда диски 640 вращаются, загрязнения из флюида пристают к сторонам и краю каждого диска 640. Скребковая насадка 670 содержит множество зубцов 671, расположенных между дисками 640 и пластинами 642. Непроводящая кромка 672 окружает каждый диск 640 для изоляции заряженных дисков 640 от скребковой насадки 670. Между каждым зубцом 671 и каждой пластиной 642 имеется зазор 674. В каждом описанном варианте осуществления корпус 110 может содержать средство 154 для нагревания, показанное на фиг. 4, чтобы подогревать днище 116 корпуса. Выяснилось, что, когда вязкость загрязненного флюида снижается, сбор загрязнений на наружной поверхности 144 барабана становится интенсивнее. Средство 154 для нагревания может содержать нагревательные элементы под днищем 116 корпуса, которое должно быть из теплопроводного материала. Средство 154 для нагревания может содержать другие источники тепла, например ванну с горячим маслом. Каждый описанный вариант осуществления может также содержать контроллер 156, функционально предназначенный для управления напряжением между барабаном 140 или дисками 540, 640 и корпусом 110 или пластинами 642. Оказалось, что повышение напряжения между противоположно заряженными поверхностями, при сохранении постоянной силы тока, повышает эффективность отбора барабаном 140 или дисками 540 или 640 загрязняющих веществ из флюида. В каждом из описанных вариантов осуществления содержится по меньшей мере одно средство 560 для вращения барабанов. Одно средство 560 для вращения барабанов можно применять для вращения обоих барабанов 340, 341 или 440, 441 одновременно. В качестве альтернативы, применимы два отдельных средства 560 для вращения барабанов, чтобы вращать каждый барабан 340, 341 или 440, 441 независимо один от другого. Как изложено ранее, средство 560 для вращения барабана может быть выполнено в виде электродвигателя, ручной заводной ручки или другого механического вращательного устройства. Каждый из вышеописанных альтернативных вариантов осуществления может содержать также компенсаторные блоки 580 на стыке корпуса 310 или 410 и каждой оси 352, 353 или 452, 453 барабана. Как изложено выше, каждый компенсаторный блок 580 может служить для подъема или опускания соответствующего барабана 340, 341, 440 441 относительно днища 316 или 416 корпуса. Хотя заявленный предмет изобретения описан в отношении к ограниченному числу вариантов осуществления, специалистам в данной области техники, после ознакомления с настоящим описанием, будет очевидно, что возможно создание других вариантов осуществления, которые не выходят за пределы объема заявленного предмета изобретения, представленного в настоящем описании. Соответственно,объем заявленного предмета изобретения должен ограничиваться только прилагаемой формулой изобре-6 010080 тения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для очистки флюида на нефтяной основе, содержащее электрически заряженный корпус, содержащий днище корпуса и множество стенок, вмещающих загрязненный флюид на нефтяной основе; противоположно заряженный вращающийся цилиндрический барабан, имеющий наружную поверхность барабана, поддерживаемую на высоте барабана над днищем корпуса и контактирующую с загрязненным флюидом на нефтяной основе; средство для вращения цилиндрического барабана и непроводящую скребковую насадку, контактирующую с наружной поверхностью барабана, для удаления загрязнений, собирающихся на нем, при этом скребковая насадка расположена между загрязнениями, подлежащими удалению с наружной поверхности барабана, и корпусом. 2. Устройство по п.1, в котором высота барабана является регулируемой. 3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее регулирующий блок, установленный на корпусе и сопряженный с барабаном, для селективного регулирования высоты барабана. 4. Устройство по п.1, в котором средство для вращения барабана является регулируемым для изменения частоты вращения барабана. 5. Устройство по п.4, в котором средство для вращения барабана представляет собой электродвигатель. 6. Устройство по п.5, дополнительно содержащее регулирующий блок, установленный на корпусе и сопряженный с барабаном, для селективного регулирования высоты барабана и множество регуляторов высоты электродвигателя, функционально предназначенных для селективного подъема и опускания электродвигателя. 7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее сборный поддон для приема загрязнений. 8. Устройство по п.7, дополнительно содержащее наклонную плоскость между сборным поддоном и скребковой насадкой, при этом наклонная плоскость направляет загрязнения от скребковой насадки к сборному поддону. 9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее датчик, функционально предназначенный для обнаружения, когда заданный объем загрязнений собран в сборном поддоне. 10. Устройство по п.9, в котором датчик дополнительно содержит сигнализатор для сигнализации,когда заданный объем загрязнений собран в зоне сбора. 11. Устройство по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере один сливной клапан в корпусе, при этом сливной клапан функционально предназначен для предотвращения нерегулируемого истока из корпуса. 12. Устройство по п.11, дополнительно содержащее впускной клапан на корпусе, функционально предназначенный для регулирования потока флюида в корпус; и выпускной клапан на корпусе, функционально предназначенный для регулирования потока флюида из корпуса. 13. Устройство по п.1, дополнительно содержащее множество противоположно заряженных вращающихся цилиндрических барабанов, при этом каждый барабан имеет наружную поверхность барабана, поддерживаемую с возможностью регулирования на высоте барабана над днищем корпуса и контактирующую с загрязненным флюидом на нефтяной основе. 14. Устройство по п.1, дополнительно содержащее средство для нагревания днища корпуса для снижения вязкости флюида. 15. Устройство по п.1, дополнительно содержащее контроллер, функционально предназначенный для повышения напряжения между корпусом и барабаном при сохранении постоянной силы тока. 16. Устройство для удаления загрязнений из флюида на нефтяной основе, содержащее электрически заряженный корпус, содержащий днище корпуса и множество стенок, при этом загрязненный флюид на нефтяной основе вмещается внутри стенок и днища корпуса; множество вращающихся дисков, заряженных противоположно относительно упомянутого корпуса, при этом каждый диск имеет наружную поверхность диска, поддерживаемую на высоте над днищем корпуса и контактирующую с загрязненным флюидом на нефтяной основе; средство для вращения дисков и скребковую насадку, содержащую множество зубцов, расположенных между дисками, при этом непроводящая кромка проходит от каждого зубца к каждому диску для съема загрязнений, собранных на каждом диске. 17. Устройство по п.16, дополнительно содержащее множество электрически заряженных пластин,продолжающихся из днища корпуса между каждым диском.-7 010080 18. Устройство по п.16, дополнительно содержащее средство для нагревания днища корпуса для снижения вязкости флюида. 19. Устройство по п.18, в котором средство для нагревания днища корпуса содержит нагревательный элемент, поддерживаемый под днищем корпуса. 20. Устройство по п.16, дополнительно содержащее контроллер, функционально предназначенный для повышения напряжения между дисками и днищем корпуса при сохранении постоянного тока. 21. Способ для очистки флюида на нефтяной основе, при котором направляют загрязненный флюид на нефтяной основе в электрически заряженный корпус, при этом корпус содержит днище корпуса; подвергают флюид действию электрического поля между электрически заряженным корпусом и противоположно заряженным цилиндрическим барабаном, расположенным в корпусе; регулируют высоту между корпусом и противоположно заряженным цилиндрическим барабаном,чтобы барабан находился в контакте с потоком; вращают барабан для удаления загрязнений, прилипших к барабану из флюида; и скоблят барабан непроводящей скребковой насадкой для съема загрязнений с барабана. 22. Способ по п.21, дополнительно содержащий этап, при котором регулируют частоту вращения барабана. 23. Способ по п.21, в котором этап направления дополнительно содержит этапы, при которых регулируют поток загрязненного флюида в корпус и регулируют поток очищенного флюида из корпуса. 24. Способ по п.21, дополнительно содержащий этапы, при которых собирают загрязнения в сборный поддон снаружи корпуса для удаления; определяют заданный объем загрязнений в сборном поддоне и сигнализируют, когда достигается заданный объем загрязнений в сборном поддоне.

МПК / Метки

МПК: B01D 59/42, B03C 5/00

Метки: устройство, нефтяной, основе, очистки, способ, флюида

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/13-10080-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-ochistki-flyuida-na-neftyanojj-osnove.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для очистки флюида на нефтяной основе</a>

Похожие патенты