专利名称：复合筛网的预弯曲的制作方法
技术领域：
这里所公开的实施例大体涉及油田振动筛。更具体地，这里所公开的实施例涉及 用于油田振动筛的预张紧筛的设备和方法。
背景技术：
油田钻井流体，通常称为“泥浆”，在工业上具有多种用途。在其多种用途中，钻井 泥浆可作为润滑剂以冷却旋转的钻头和促进较快的开凿速度。通常，在地面混合泥浆并以 高压向井下注入，通过钻杆的孔到达钻头。一旦泥浆到达钻头，泥浆通过润滑和冷却钻头的 多个喷嘴和口流出。在通过喷嘴流出后，“用过”的流体穿过形成在钻杆和已钻好的井孔之 间的环形区回到地面。钻井泥浆的一个重要用途是携带钻屑离开钻孔底部的钻头到达地面。当钻头粉碎 或刮擦钻孔底部的岩层时，会留下小块的固体物料。从钻头喷嘴出来的钻井泥浆用来搅拌 和运送携带岩层的固体颗粒通过钻杆和井眼之间形成的环形区到达地面。所以，从环形区 离开井眼的流体是岩屑混在钻井泥浆的泥浆。在泥浆能够循环利用和再次通过钻头的喷嘴 泵入井下之前，一定要清除钻屑颗粒。目前使用的从钻井泥浆中清除钻屑和其它固体颗粒的装置一般是指工业上的泥 浆振动筛。一种典型的振动筛如图1所示。在通常的振动筛中，筛网102可拆卸地紧固在 振动筛设备100上。在筛网或多重筛网紧固在适当位置的情况下，振动筛设备100的相对 的、侧平行的侧壁103形成料箱。钻井泥浆随同钻屑和碎石一起堆放在筛网102顶面的一 侧。筛网102通过一个或多个电动机以高频率振动或摆动用于筛选或分离放置在筛网102 上的材料。液体和小的颗粒在重力作用下将通过筛网102并在下面被回收。超过一定尺寸 的固体颗粒移动和振动越过筛网102或多重筛网，在此被清除。连接到筛网102上的过滤 元件可以过滤元件进一步限定能够通过的最大的颗粒尺寸。由于预张紧筛网的传统设计和安装方法，筛网框架和振动筛之间的密封不能有效 地防止钻井流体绕过筛网框架和/或过滤元件。因此，就需要一种没有过多弯曲的振动筛 的筛网。
发明内容
一方面，这里所公开的实施例涉及一种用于连接到振动筛床体的振动筛筛网，这 种振动筛筛网包括筛网框架，这种筛网框架具有连接到筛网框架的顶侧的至少一个网筛， 其中在把网筛连接到筛网框架之前筛网框架被预弯曲。另一方面，这里所公开的实施例涉及一种生产振动筛筛网的方法，这种方法包括 提供具有中性轴的筛网框架铸模，在筛网框架内筛网框架铸模的中性轴的上侧设置加固结 构，注入材料到筛网框架铸模内以形成具有中性轴的筛网框架，以及从铸模内取出筛网框 架，其中筛网框架的中性轴下侧的材料收缩。另一方面，这里所公开的实施例涉及一种制造振动筛筛网的方法，所述方法包括下列步骤机加工预弯曲的筛网框架铸模，并注入材料到筛网框架铸模内；在筛网框架铸 模内设置加固结构；注入材料到筛网框架铸模内并形成筛网框架；在将筛网框架从筛网框 架铸模内取出之前冷却筛网框架，其中筛网框架具有预弯曲。根据以下描述和附加权利要求，本发明的其它方面和优点是明显的。
图1是现有技术的振动型振动筛。图2是根据本发明实施例的具有筛网框架和金属丝网眼筛的振动筛筛网。图3A是根据传统方法的安装网眼筛网之前的筛网框架的装配图。图3B是根据传统方法安装网筛之后的筛网框架的装配图。图4A是根据本发明实施例的在安装网筛之前的筛网框架装配图。图4B是根据本发明实施例的在安装网筛之后的筛网框架装配图。图5A是根据传统方法的注入筛网框架材料进入筛网框架之前的筛网框架模剖视 图。图5B是根据传统方法的注入筛网框架材料进入筛网框架之后的筛网框架模剖视图。图6A是根据本发明实施例的注入筛网框架材料进入筛网框架之前的筛网框架模 在剖视图。图6B是根据本发明实施例的注入筛网框架材料进入筛网框架之后的筛网框架模 在剖视图。图7A是根据本发明实施例的沿着筛网框架长度具有预弯曲的筛网框架的透视 图。图7B是根据本发明实施例的沿着筛网框架宽度方向具有预弯曲的筛网框架的透 视图。
具体实施例方式一方面，这里所公开的实施例涉及用于油田振动筛的预张紧复合筛网。更具体地， 这里所公开的实施例涉及用于制造预张紧复合振动筛筛网的方法。参照图2，这里所公开的实施例通常包括筛网框架202和至少一个连接到筛网框 架202上的过滤元件208。筛网框架202可以采用现有技术已知的任何材料和方法形成。 在具体实施例中，筛网框架202可以是由框架子结构形成的复合框架，框架子结构包括具 有中空截面的高强钢梁和高强钢棒204。框架子结构可以被包封在高强度、玻璃增强塑料外 框206中，其中框架子结构形成交叉部件和/或横向肋(未显示)的部分。复合材料可以 包括高强塑料、高强塑料和玻璃的混合物、用高拉伸强度钢棒增强的高强塑料以及其任意 的组合。本领域技术人员能够认识到，框架子结构和外框可以以任何配置或结构形成，并且 可以由现有技术中已知的任何材料或材料组合形成。替换地，筛网框架202可以由喷射模 塑法(injection molding)，气体辅助喷射模塑法、挤压和/或现有技术中已知的任何其他 加工工艺来形成。在使用喷射模塑法的实施例中 熔化的材料被高压注入到具有所期望栅格反转形状的铸模中。铸模可以由工具制造者或铸模制造者采用金属(例如钢或铝)形成，并精密 机加工以形成较小的、更精细的特征。一旦熔化的材料填充铸模，熔化的材料被固化，随后 从铸模中取出。栅格可以由本领域技术人员已知的任一熔化材料填充。形成复合框架的更 多的工艺在美国专利申请第11/859223号中披露，该专利申请受让于目前的受托人并在此 通过参考全文引入本文。仍然参照图2，过滤元件208可以包括，例如，网眼、细筛布，它们的组合，和/或 本领域技术人员已知的任何其它材料。而且，过滤元件208可以由(例如)塑料、金属、合 金、玻璃纤维，合成材料和/或聚四氟乙烯构成。在具体实施例中，可以使用多层的过滤元 件208，在这种多层的过滤元件208中，可以使用具有不同尺寸的滤孔的过滤元件。当把过 滤元件208连接到复合筛网202时，可以预张紧过滤元件208。然后，可以通过例如热销钉 (heat staking)、超声波焊接、机械连接、化学粘附和/或热结合将过滤元件208连接到筛 网框架202上。本领域技术人员可以理解的是，采用现有技术已知的任一方法可以将过滤 元件208连接到筛网框架202上。参照图3A，示出了金属丝网筛310安装到筛网框架320之前的振动筛筛网300的 装配图。振动筛筛网300包括通过模制热塑性框架形成的筛网框架320，并且还包括金属丝 网筛310，其被展开并被高温软化在筛网框架320上。筛网框架320最初基本上是平的，并 且包括整体焊接的金属丝栅格(图2中的204)以为筛网框架320提供强度和热稳定性，筛 网框架320在金属丝网筛310高温软化到筛网框架320上时会遭受高温。参照图3B，示出了将金属丝网筛310展开并高温软化到筛网框架320之后的振动 筛筛网300的装配图。金属丝网筛310可以被张紧在张紧固定装置(未显示)上，并使用 加热板或本领域技术人员已知的其它装置高温软化到筛网框架320上。当张紧固定装置上 的张力去除时，金属丝网筛310会“弹”回复原，在筛网框架320中引起弯曲，如图所示。在 振动筛筛网上下侧外围需要密封的位置处，或者在振动筛筛网中心处下侧可以是结构支撑 的位置处，弯曲会妨碍实现充分的密封。此外，由于振动筛筛网的外围不能正确地设置在振 动筛床上，由于振动筛的振动作用力在这些区域会发生过度的振动或抖动。所以，现在说明 一种用以形成振动筛筛网以控制弯曲或提供振动筛筛网的预弯曲的方法。参照图4A，示出了根据本发明实施例的在将金属丝网筛410安装到筛网框架420 之前的振动筛筛网400的装配图。筛网框架420可以初始地铸造成具有预弯曲。当在这里 使用时，预弯曲可被限定为初始的且有意设置在筛网框架420上的弯曲，以补偿一旦从张 紧机器上释放时金属丝网筛410产生的张力。一旦从张紧机器释放金属网410，拉紧的金 属丝网筛410的弹回的力将弯曲的筛网框架420朝向较平面或扁平的结构推回，如图4B所
7J\ ο如上所述，筛网框架材料在模铸和冷却后收缩或皱缩的趋势可以用来在筛网框架 上构造预弯曲(preferential bow)。如前面所述，模铸加工要求熔化的塑料或其它合适的 材料注入到模子或型腔。在注入塑料材料后，通常通过在铸模工具上加工的水槽冷却铸模， 使得零件能够从铸模中取出处理。因为在高温时成型且随后冷却，塑料由于其自然的热膨 胀/收缩的性质自然地会收缩。当零件从铸模的约束中取出时，它会自由地收缩。参照图5A，示出了在注入框架材料以形成筛网框架之前的传统筛网框架铸模500 的剖视图。在注入塑料材料之前，将钢结构502定位在铸模500的中性轴504的上面和下面。中性轴504可以定义为穿过筛网框架铸模500的几何中心的轴线。钢结构502为形成 后的筛网框架提供附加的或增加的强度和热稳定性，筛网框架在网筛高温软化到其上时会 遭受高温。图5A显示在筛网框架铸模500的中性轴504上面和下面的钢结构502的接近 对称的几何形状或几何结构。现在参照图5B，显示的是已经从筛网框架铸模500 (图5A)中取出后的筛网框架 510的剖视图。在现有的模铸工艺中，由于设置在筛网框架510中的钢结构502，可观察到 的收缩量非常小。钢结构502限制框架材料506的收缩与没有添加钢结构502的框架材料 几乎差不多，这就意味着框架材料506的任何收缩在中性轴504上面和下面是相等的或接 近相等。由于钢结构502的设置，框架材料506的收缩量在中性轴504上面和下面受到相 等的限制，这导致模铸的筛网框架510基本扁平。现在参照图6A，示出了根据本发明的实施例的在注入塑料材料以形成筛网框架之 前的筛网框架铸模600的剖视图。在注入塑料材料之前，在铸模600内中性轴604上面设 置钢结构602或其它适当的加强材料。在具体实施例中，如本领域技术人员可以理解的，可 以使用尝试法(试错法)以确定钢结构602在筛网框架中的适当定位以便产生一定的预弯
曲ο参照图6B，根据本发明的实施例，示出了已经从筛网框架铸模600(图6A)中取出 的筛网框架610的剖视图。如图所示，结合设置的钢结构的塑料材料的自然收缩，在筛网框 架610从铸模600中取出后，在其上产生了预弯曲。中性轴604之上塑料材料的收缩受到 靠近铸模上部设置的钢结构602的限制，同时中性轴604之下的材料由于在这个区域没有 钢结构602而自由收缩。因而利用中性轴604的上面和下面的钢结构602的不平衡设置以 诱发产生预弯曲。在替换的实施例中，预弯曲可以最初设计成模铸筛网框架的部分。用来形成筛网 框架的铸模或冲模可以机加工成并入预弯曲。同样地，铸模可以配置成生产具有预弯曲的 筛网框架。进一步，形成内部加强栅格的钢结构可以以预弯曲形状的形式机加工或形成，并 在注入塑料材料之前定位或设置在筛网框架铸模内。因此，可以已经在预弯曲的情况配置 铸模工具仅需要注入塑料材料。在材料冷却之后，可以从铸模工具中取出具有模塑预弯曲 的筛网框架。在还一实施例中，使用已经描述过的实施例的组合。用于形成筛网框架的铸模工 具可以机加工成并入预弯曲，其中用以形成内部加强栅格的钢结构也被机加工以形成预弯 曲。在注入塑料材料形成筛网框架之前，只在筛网框架铸模内中性轴的上方设置或放置钢 结构。随后把铸成的筛网框架从铸模中取出，塑料材料的自然收缩在筛网框架上产生预弯 曲。中性轴上方塑料材料的收缩受到在上方设置的钢结构的限制，同时中性轴下方的材料 由于在该区域没有钢结构而自由收缩。利用中性轴上面和下面的钢结构的不平衡设置来诱 发或引入预弯曲。现在参照图7A，示出了根据本发明实施例的筛网框架的透视图。如图所示，在具 体实施例中，筛网框架720可以设置成使得筛网框架仅沿筛网框架的长度预弯曲。现在参 照图7B，示出根据本发明实施例的筛网框架的组件视图，示出仅沿筛网框架720的宽度722 的预弯曲。在又一实施例中，筛网框架可以设置成同时沿长度和宽度(未显示)具有预弯 曲。筛网框架可以根据密封要求、振动装置或筛网的结构要求或其它本领域技术人员已知的条件设置成具有在上述不同实施例中描述的预弯曲。在筛网框架冷却并收缩后，在筛网框架中形成预弯曲。通过展开并高温软化金属 丝网筛将金属丝网筛应用到网筛框架上。如上所述，当从金属丝网筛上去除用以张紧金属 丝网筛的张紧固定装置时，网筛中的张力会引起筛网弯曲。可是，在本发明实施例中，因为 在筛网框架上的初始的预弯曲，筛网框架被作用成较扁平的结构，或轻微的凸面弯曲。筛网 框架的凸面弯曲可以限定为当筛网框架被安装在振动床上时筛网框架将是朝中心“向上” 弯曲的，形成“圆屋顶”形状的更多部分。在此所公开的实施例中，在组装时，筛网框架可以 具有扁平面到连接到振动床上时的略微凸面的结构。在替换的实施例中，筛网组件可以以 筛网框架朝中心“向下”弯曲的凹面结构的形式连接，形成“碗”的更多部分。此外，筛网框 架可以配置成具有围绕外周的密封表面以与对应的振动床形成密封。有利地，本发明筛网组件的实施例提供了一种利用自然收缩和由此产生的复合筛 网框架的弯曲的方法。通过利用预弯曲，筛网组件可以配置成在筛网组件和振动筛框架之 间提供足够或充分的密封，由此减少或阻止材料在筛网外周通过。而且，预弯曲可以在筛网 组件和振动筛框架之间提供改善的且更可靠的安装，从而防止操作过程中过多的咯咯响和 振动。减少筛网组件和振动筛框架之间过多的振动还可以减少对组件的磨损，延长整个振 动筛组件的寿命。本发明公开的内容描述了有限的几个实施例，但本领域技术人员，根据所公开的 效果，可以在不脱离此处描述的所公开的范围内得到其他实施例。因此公开的范围应当限 定于所附的权利要求中。
权利要求
一种用于连接到振动筛床体的振动筛筛网，所述振动筛筛网包括筛网框架，其具有连接到筛网框架顶侧的至少一个网筛，其中在把网筛安装到筛网框架之前，筛网框架被预弯曲。
2.如权利要求1所述的筛网组件，还包括筛网框架内部的加固结构。
3.如权利要求2所述的筛网组件，加固结构为钢结构。
4.如权利要求1所述的筛网组件，还包括围绕筛网框架外周的密封表面。
5.如权利要求4所述的筛网组件，其中密封表面位于筛网框架的下侧。
6.如权利要求1所述的筛网组件，其中筛网组件以凹面结构形式连接到振动筛床体。
7.如权利要求1所述的筛网组件，其中筛网组件以凸面结构形式连接到振动筛床体。
8.如权利要求1所述的筛网组件，其中沿筛网框架长度提供预弯曲。
9.如权利要求1所述的筛网组件，其中沿筛网框架宽度提供预弯曲。
10.如权利要求1所述的筛网组件，其中钢结构是热稳定的。
11.如权利要求1所述的筛网组件，其中筛网框架包括复合材料。
12.一种制造振动筛筛网的方法，所述方法包括下列步骤 提供具有中性轴的筛网框架铸模；在筛网框架内筛网框架铸模的中性轴的上侧设置加固结构； 注入材料到筛网框架铸模内以形成具有中性轴的筛网框架； 从铸模内取出筛网框架，其中筛网框架的中性轴下侧的材料收缩。
13.如权利要求12所述的方法，还包括将网筛连接到筛网框架上、使得网筛对筛网框 架施加拉力的步骤，其中振动筛筛网是基本扁平的。
14.如权利要求12所述的方法，其中振动筛筛网是轻微的凸面或凸形。
15.如权利要求12所述的方法，其中振动筛筛网是轻微的凹面或凹形。
16.如权利要求12所述的方法，其中振动筛筛网包括用以接触振动筛床体的密封表
17.如权利要求12所述的方法，其中加固结构是钢结构。
18.一种制造振动筛筛网的方法，所述方法包括下列步骤实施机加工以使筛网框架铸模具有预弯曲，并注入材料到筛网框架铸模内； 在筛网框架内设置加固结构； 注入材料到筛网框架铸模内并形成筛网框架；在将筛网框架从筛网框架铸模内取出之前冷却筛网框架，其中筛网框架具有预弯曲。
19.如权利要求18所述的方法，还包括将网筛连接到筛网框架上、使得网筛对筛网框 架施加拉力的步骤，其中振动筛筛网是基本扁平的。
20.如权利要求18所述的方法，其中振动筛筛网是轻微的凸面或凸形。
21.如权利要求18所述的方法，其中振动筛筛网是轻微的凹面或凹形。
22.如权利要求18所述的方法，其中振动筛筛网包括用以接触振动筛床体的密封表
23.如权利要求18所述的方法，其中加固结构是钢结构。
全文摘要
连接到振动筛床体的振动筛筛网包括筛网框架，筛网框架具有连接到筛网框架顶侧的至少一个网筛，其中在把网筛连接到筛网框架之前筛网框架被预弯曲。
文档编号B07B1/28GK101952053SQ200980104878
公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月4日 优先权日2008年2月11日
发明者布赖恩·S·卡尔, 格雷厄姆·罗伯逊, 罗伯特·M·巴雷特 申请人:M-I有限公司;联合电缆有限公司