EP0108666B1 - Vorrichtung zum Erodieren einer festen Oberfläche mittels einer hohlraumbildenden Strömung - Google Patents

Vorrichtung zum Erodieren einer festen Oberfläche mittels einer hohlraumbildenden Strömung Download PDF

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EP0108666B1
EP0108666B1 EP83401967A EP83401967A EP0108666B1 EP 0108666 B1 EP0108666 B1 EP 0108666B1 EP 83401967 A EP83401967 A EP 83401967A EP 83401967 A EP83401967 A EP 83401967A EP 0108666 B1 EP0108666 B1 EP 0108666B1
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eroded
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
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    • B08—CLEANING
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    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
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    • B08B9/043—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes
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    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
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    • B08B9/055—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction the cleaning devices conforming to, or being conformable to, substantially the same cross-section of the pipes, e.g. pigs or moles
    • B08B9/0553—Cylindrically shaped pigs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2209/00—Details of machines or methods for cleaning hollow articles
    • B08B2209/005—Use of ultrasonics or cavitation, e.g. as primary or secondary action
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/45—Scale remover or preventor
    • Y10T29/4533—Fluid impingement
    • Y10T29/4544—Liquid jet

Definitions

  • the enclosure E is of revolution around the axis A2 of the pipe and slides along the latter while turning on itself. It carries for example 40 nozzles B. These slide along their longitudinal axis A1 and therefore perpendicular to the axis A2, in the wall of the enclosure, thanks to an O-ring seal B2. The seal is placed on a suitable diameter to adjust the contact force to a suitable value.
  • the housing of the nozzles in the wall of the enclosure forms a stop B3 limiting the movement of the nozzle to the outside.
  • the enclosure E has a diameter slightly smaller than that of the pipe, and it is introduced into the latter before it is pressurized, which allows the retraction of the nozzles towards the interior of the enclosure.
  • the minimum water passage section in the nozzle B provided with its deflector D is less than 100 mm to obtain a high erosion yield.
  • the nozzle B can be made of brass
  • the outlet diameter of its nozzle T can be 8 mm
  • the deflector D can be made of brass and have a diameter of 10 mm and a thickness of 1 mm, the water passage section to the right of the active edge D2 being 1 mm high.
  • the invention can be implemented not only with axial jet nozzles of circular section, but also with dihedral shaped nozzles forming a laminar jet, using the device shown in FIG. 4.
  • the nozzle B 'then extends, perpendicular to the plane of this figure, over a width much greater than its thickness, the latter alone being shown, the shape of the nozzle T', of the deflector D'and of the guide profile G 'remaining constant over the entire useful width of the nozzle, and forming a rectilinear active edge D'2 and a bearing surface D'1.
  • Nozzle support fins are shown in G'1.
  • the nozzle B ' is constituted by two cylindrical blocks (not of revolution), with generatrixes perpendicular to the plane of the sheet. One of these blocks forms at its lower part the guide profile G ', and the other, at its lower part also, the deflector D'. These two blocks are joined by end plates 4.

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Claims (9)

1. Vorrichtung zur Erosion einer festen Oberfläche mit Hilfe einer Kavitationsströmung,
- mit einer Quelle (2) einer unter hohem Druck stehenden Arbeitsflüssigkeit, die bei Umgebungstemperatur und niedrigerem Druck als Atmosphärendruck verdampft werden kann,
- mit einer Düse (B), die von dieser Quelle gespeist wird, und ein konvergierendes Rohr (T) bildet, in dem die Flüssigkeit entlang einer "Längs"-Richtung fließt, um eine Strahl großer Geschwindigkeit unter gleichzeitiger Absenkung des Flüssigkeitsdrucks zu bilden und um diesen Strahl auf die zu erodierende Oberfläche (S) gemäß dieser Längsrichtung zu lenken,
- und mit Kavitationsmitteln, die mit dieser Düse verbunden sind und auf den Strahl so einwirken, daß sie den Druck der Flüssigkeit örtlich absenken, die Flüssigkeit teilweise verdampfen lassen und heftige Verschiebungen der Flüssigkeit während des erneuten Kondensierens des Dampfes stromabwärts in einer Kondensationszone (ZC) zu erzeugen, in der der Druck angestiegen ist und die mit der zu erodierenden Fläche in Berührung steht,
- dadurch gekennzeichnet, daß die Kavitationsmittel einen Deflektor (D) mit Mitteln (D1) zu dessen Positionierung in der Nähe der zu erodierenden Fläche (S) aufweisen, wobei dieser Reflektor den Strahl am Ausgang der Düse (B) empfängt und ihn in eine"Seiten"-Richtung umlenkt, die bezüglich der Längsrichtung stark geneigt ist, so daß sich eine zu der Flache parallele Strömung ergibt, wobei der Hinterrand des Deflektors eine "aktive" Kante (D2) bildet, die geeignet ist, ein Ablösen der Strömung und die Bildung einer Dampftasche (PV) unmittelbar hinter dieser Kante zwischen der abgelösten Strömung und der zu erodierenden Fläche hervorzurufen, wobei die Düse (B) einen Ausgang und in Kontinuität mit dem konvergenten Längsrohr (T) ein Führungsprofil (G) aufweist, das sich zu der Seitenrichtung gegenüber dem Deflektor (D) hinneigt und ein örtliches Minimum des Durchlaßquerschnitts für die Flüssigkeit im wesentlichen in Höhe der aktiven Kante (D2) des Deflektors erzeugt und sich dabei an die zu erodierende Fläche (S) annähert, worauf der Durchlaßquerschnitt hinter dem Deflektor und gegenüber dieser Fläche (S) zunehmend größer wird, um den Druck wieder anzuheben und somit die Lage der Kondensationszone (ZC) festzulegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil (G) in einer Zone vergrößerten Durchlaßquerschnitts hinter dem Deflektor (D) Stützrippen (GI) aufweist, die parallel zur Seitenrichtung liegen und sich in Längsrichtung erstrecken, um auf der zu erodierenden Fläche (S) aufzuliegen und vorgegebene Abstände zwischen diesem Profil und dieser Fläche aufrechtzuerhalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (B) und der Deflektor (D) allgemein drehsymmetrische Formen bezüglich einer gemeinsamen zur Längrirhfiyn "1) parallelen Richtung besitzen, wobei eine Stützfläche (D1) des Deflektors (D) auf der zu erodierenden Fläche (S) senkrecht zu dieser Achse liegt und die aktive Kante (D2) kreisförmig und koaxial zur Düse angeordnet ist, wobei die Seitenrichtung eine Radialrichtung bezüglich dieser Achse ist, die also bei einer Drehung um diese Achse mitgedreht wird, wobei die zunehmende Vergrößerung des Durchlaßquerschnitts für die Flüssigkeit hinter dem Deflektor mindestens zum Teil aus der Vergrößerung des Umfangs der zur Düse koaxialen Kreise resultiert, wenn die Flüssigkeit sich von dieser Achse entfernt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deflektor (D) über Verbindungsrippen (D3) mit der Düse (B) verbunden sind, wobei die Rippen am Deflektor in durch die Achse der Düse (AI) verlaufenden Ebenen verbunden sind und winkelmäßig um diese Achse verteilt sind und in Rinnen (B1) eindringen, die in die Düse eingeschnitten sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deflektor (D) die Form einer Ringscheibe mit zwei zueinander parallelen ebenen Seiten besitzt, wobei die ebene Seite, die zur Düse hinweist, vier Verbindungsrippen (D3) besitzt, die einen gegenseitigen Winkelabstand von 90° um die Achse der Düse herum besitzen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Düsen (B) mit je einem Deflektor (D) aufweist, wobei die Düsen in der Wand (E1) eines gemeinsamen Behälters (E) so montiert sind, daß ihre Ausgänge nach außen weisen, wobei das Innenvolumen des Behälters aus einer für alle Düsen gemeinsamen Hochdruckquelle (2) für Arbeitsflüssigkeit gespeist wird und die Düsen in der Wand gleitend gelagert sind, so daß der in dem Innenvolumen herrschende Druck die Stützrippen (G1) aller Düsen dauernd mit der zu erodierenden Oberfläche (S) in Berührung hält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflüssigkeit Wasser ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindestdurchlaßquerschnitt für das Wasser in der mit ihrem Deflektor (D) versehenen Düse (B) geringer als 100 mm2 ist, um einen hohen Erosionswirkungsgrad zu erreichen.
9. Verfahren zum Erodieren einer festen Oberfläche durch kavitierende Strömungen, bei dem eine bei Umgebungstemperatur und einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks verdampfbare Arbeitsflüssigkeit zuerst auf Hochdruck gebracht wird, und bei dem mit dieser Flüssigkeit in einem konvergierenden Rohr (T) ein Strahl hoher Geschwindigkeit und verringerten Drucks gebildet wird, der dann gemäß einer Längsrichtung auf die zu erodierende Oberfläche gelenkt wird, worauf erneut lokal der Druck abgesenkt wird, um die Flüssigkeit teilweise zu verdampfen und heftige Flüssigkeitsverschiebungen während der erneuten Kondensation in einer stromabwärts liegenden Kondensationszone (ZC) zu erzeugen, in der der Druck ansteigt und die mit der zu erodierenden festen Fläche in Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl zur erneuten Absenkung des Drucks am Ausgang des Rohrs in der Nähe der zu erodierenden Fläche (S) in eine zu der Fläche parallele Richtung mithilfe eines Deflektors abgelenkt wird, dessen Rand eine "aktive" Kante (D2) bildet, die geeignet ist, ein Ablösen der Strömung hervorzurufen und die Bildung einer Dampftasche (PV) unmittelbar hinter dieser Kante zwischen der abgelösten Strömung und der zu erodierenden Fläche zu begünstigen, und daß ein Minimum des Durchgangsquerschnitts für die Flüssigkeit im wesentlichen gegenüber dieser Kante erzeugt wird.
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