ГИДРОЦИКЛОН Российский патент 1995 года по МПК B04C5/16 

Изобретение относится к горной и нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для очистки буровых растворов.

Известен гидроциклон, снабженный гидроцилиндром с подпружиненным поршнем и запорным клапаном с гидроприводом, установленным на сливном патрубке [1]
Недостатком гидроциклона является то, что при забивании пескового отверстия твердой фазой, очистка его происходит под действием очищаемой жидкости, что приводит к чрезмерным ее потерям.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является гидроциклон, содержащий цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, сливным патрубком и шламовым патрубком. При этом в шламовый патрубок вмонтирована эластичная манжета, к которой посредством пневматической линии подсоединен источник сжатого воздуха [2]
Недостатком известного устройства является трудность осуществления регулирования сечения шламового отверстия при забивании твердой фазой из-за того, что размер этого отверстия устанавливается для строго определенного режима истечения пульпы.

Задача регулирования процесса извлечения твердой фазы возникла для условий переменной ее концентрации в жидкостях и решалась путем создания устройств для беспрепятственного истечения пульпы из шламовых отверстий гидроциклонов.

Целью настоящего изобретения является повышение качества очистки и надежности работы устройства путем предупреждения забивания шламового патрубка.

С этой целью в гидроциклоне, включающем цилиндрический корпус с тангенциальным входным патрубком, сливной патрубок и шламовый патрубок с устройством для регулирования его сечения, содержащем эластичную манжету, к которой посредством пневматической линии подсоединен источник сжатого воздуха, на корпусе гидроциклона под шламовым патрубком шарнирно укреплена заслонка, жестко связанная с подпружиненным рычагом, взаимодействующим с датчиком сигнализации предельного отклонения рычага и пневматическим позиционным реле, вход которого связан пневматической линией с источником сжатого воздуха, а выход с полостью между шламовым патрубком и встроенной в него эластичной манжетой.

Дополнительно в гидроциклоне на пневматической линии, связывающей выход пневматического реле с полостью между шламовым патрубком и эластичной манжетой установлен генератор высокочастотных пневматических колебаний и манометрический показывающий прибор, шкала которого отградуирована в соответствии со значениями степеней изменения сечения шламового отверстия, а датчик сигнализации предельного отклонения рычага связан с сигнальным устройством.

На чертеже схематически представлен гидроциклон.

Гидроциклон включает корпус 1, тангенциальный входной патрубок 2, сливной патрубок 3 и шламовый патрубок 4 со встроенной внутри него эластичной манжетой 5, образующей шламовое отверстие 6. К патрубку 4 прикреплен кронштейн 7, на оси которого установлена шарнирно заслонка 8, жестко связанная с рычагом 9. Рычаг 9 соединен с пружиной растяжения 10 и взаимодействует со штоком пневматического позиционного реле 11, пневматическая линия 12 входа которого подсоединена к источнику сжатого воздуха 13. Пневматическая линия 12 выхода реле 11 связана с полостью 14 между патрубком 4 и эластичной манжетой 5. На этой линии установлен генератор высокочастотных пневматических колебаний 15.

Для оперативной оценки действительного размера сечения шламового отверстия 6 на пневматической линии 12, связывающей реле 11 с полостью 13 установлен манометрический показывающий прибор 16. Шкала этого прибора отградуирована в соответствии со значениями степеней изменения сечения шламового отверстия 6, образуемого деформируемой манжетой 5 под воздействием сжатого воздуха.

С рычагом 9 взаимодействует датчик 17 сигнализации предельного отклонения рычага в нижнее положение. Датчик 17 связан с сигнальным звуковым или световым устройством 18.

Гидроциклон работает следующим образом.

Буровой раствор по тангенциальному входному патрубку 2 подается в корпус 1, где происходит разделение осветленной и сгущенной фракций. Осветленная фракция подается через сливной патрубок 3 в циркуляционную систему буровой установки, а сгущенная пульпа удаляется в отвал через шламовое отверстие 6 по наклонной заслонке 8.

Одновременно с подачей в гидроциклон бурового раствора обеспечивается посредством пневматической линии 12 поступление сжатого воздуха от его источника 13 через пневматическое позиционное реле 11 и пневматический генератор высокочастотных колебаний 15 в полость 14 между патрубком 4 и эластичной манжетой 5.

В процессе истечения из шламового отверстия 6 пульпы под воздействием ее массы пpоисходит отклонение заслонки 8 и соответственно рычага 9. При этом рычаг 9 воздействует на шток пневматического реле 11, преобразуя поступательное перемещение штока в пропорциональное давление сжатого воздуха. Под воздействием этого давления эластичная манжета 5 сжимается, изменяя сечение шламового отверстия 6. Путем регулирования силы упругости пружины 10 достигается такой размер отверстия 6, при котором создается оптимальная степень очистки и происходят минимальные потери бурового раствора.

В случае забивания твердой фазой шламового отверстия 6 происходит прекращение подачи пульпы на заслонку 8 и в связи с отсутствием на нее нагрузки под действием силы упругости пружины 10 перемещается в нижнее предельное положение рычаг 9 и соответственно шток пневмореле 11, которое отключает подачу сжатого воздуха и разрежает полость 14. В результате этого манжета 5 теряет напряженное состояние, шламовое отверстие 6 восстанавливается до исходного размера и пульпа свободно проходит через него. При этом воздействие массы пульпы на заслонку 8 восстанавливается и гидроциклон продолжает работать в прежнем режиме. При забивании шламового отверстия 6 рычаг 9, опускаясь в нижнее положение, включает датчик 17 на срабатывание звукового или светового сигнального устройства 18. Частое срабатывание сигнального устройства, характеризуя нарушение режима работы гидроциклона, дает возможность технологическому персоналу оперативно принять меры по перестройке системы регулирования.

При подаче сжатого воздуха по пневматической линии 12 в полость 13 через генератор высокочастотных пневматических колебаний 15 под воздействием импульсов давления происходят колебания манжеты 5, которые передаются сгущенной пульпе и уменьшают сцепление между частицами твердой фазы. При этом предотвращается образование пробки и снижаются потери жидкой фазы раствора.

Предлагаемый гидроциклон позволит повысить качество очистки раствора и увеличить надежность работы устройства за счет автоматического регулирования размера шламового отверстия и воздействия высокочастотных колебаний на сгущенную пульпу.

Гидроциклон может широко применяться при бурении нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин.

Использование: в устройствах для очистки бурового раствора. Сущность: в гидроциклоне для регулирования сечения шламого патрубка предусмотрены устройство в виде эластичной манжеты 5, к которой посредством пневматической линии подсоединен источник сжатого воздуха, заслонка 8, шарнирно укрепленная на корпусе под шламовым патрубком 4 и жестко связанная с подпружиненным рычагом 9, взаимодействующим с датчиком 17 сигнализации предельного отклонения рычага, и пневматическим позиционным реле 11. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ГИДРОЦИКЛОН, включающий цилиндроконический корпус с тангенциальным входным патрубком, сливным и шламовым патрубками, устройство для регулирования сечения шламового патрубка в виде эластичной манжеты, к которой посредством пневматической линии подсоединен источник сжатого воздуха, отличающийся тем, что он снабжен заслонкой, шарнирно укрепленной на корпусе под шламовым патрубком и жестко связанной с подпружиненным рычагом, взаимодействующим с датчиком сигнализации предельного отклонения рычага и пневматическим позиционным реле, вход которого связан пневматической линией с источником сжатого воздуха, а выход с полостью между шламовым патрубком и встроенной в него эластичной манжетой. 2. Гидроциклон по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен генератором высокочастотных пневматических колебаний, манометрическим показывающим прибором и сигнальным устройством, при этом генератор пневматических колебаний установлен на пневматической линии, связывающей выход пневматического реле с полостью между шламовым патрубком и эластичной манжетой, шкала манометрического показывающего прибора отградуирована в соответствии со значениями степеней изменения сечения шламового патрубка, а сигнальное устройство связано с датчиком сигнализации предельного отклонения рычага.