(12) PATENT (19) NO (11) (13) B1. (51) Int Cl. NORGE. Patentstyret

Transkript

1 (12) PATENT (19) NO (11) (13) B1 NORGE (1) Int Cl. B01D 29/11 (06.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 0331 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag (8) Videreføringsdag (24) Løpedag () Prioritet , US, , US, (41) Alm.tilgj (4) Meddelt (73) Innehaver Tubular Perforating Mfg Ltd, P O Box 39, Conroe, TX 773, USA (72) Oppfinner Edward F Blackburne Jr, 769 Forest Lane Drive, Conroe, TX 772, USA (74) Fullmektig Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 04 OSLO, Norge (4) Benevnelse Fremgangsmåte for fremstilling av en filterpatron samt anordning for filtrering av brønnfluid. (6) Anførte publikasjoner US A, WO A1 (7) Sammendrag En anordning til filtrering av brønnfluider og en fremgangsmåte til fremstilling er beskrevet. Anordningen omfatter en indre støtte, et filter som er viklet i spiral rundt den indre støtte, og en ytre støtte som er viklet rundt filteret og innelukker filteret mellom den indre og ytre støtte. Filteret har langsgående kanter som overlapper hverandre, og filteret holdes på plass av friksjon med den indre og ytre støtte. Fremgangsmåten til fremstilling av anordningen omfatter kontinuerlig og samtidig vikling av et filter og en ytre støtte rundt en indre støtte og anordning av filteret mellom den ytre og indre støtte.

2 1 1 2 Den foreliggende oppfinnelse krever prioritet fra US foreløpig søknad med serienummer 60/393/979, innlevert 3. juli 02, benevnt filter Cartridge Assembly and Method of Manufacture, som herved inkorporeres heri ved denne referanse. Den foreliggende oppfinnelse vedrører filtrering av fluider, og mer bestemt filtrering av brønnfluider. Enda mer bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse fremgangsmåten til fremstilling av slike filtere. Brønnfiltere brukes typisk i undergrunnsomgivelser hvor det er ønskelig å ta ut en væske eller gass fra grunnen uten å bringe partikler i grunnen, så som sand eller leire, opp sammen med væsken eller gassen. Et brønnfilter inkluderer generelt et indre støtteelement, så som en perforert kjerne, og et filterlegeme som inkluderer et filtermedium som er anordnet rundt det indre støtteelementet. I mange tilfelle vil brønnfilteret videre inkludere et ytre beskyttende element, så som et perforert hus eller deksel, som er anordnet rundt filterlegemet for å beskytte det mot abrasjon og støt. Et filter til undergrunnsbruk er beskrevet i US patent , som herved inkorporeres heri ved denne referanse. En nedihulls skjerm og en fremgangsmåte til fremstilling er beskrevet i US patent..468, som herved inkorporeres heri ved denne referanse. Fra US,881,812 fremgår det et filter for undergrunnsomgivelser som omfatter et innvendig støtteelement som er i stand til å transportere et fluid i en aksial retning. Et filterlegeme er plassert rundt det innvendige støtteelementet og omfatter et filtermedium og én eller flere endeforbindelser som omgir det innvendige støtteelementet der hver endeforbindelse er forbundet med en ende av filterlegemet. Fra WO (A1) fremgår det en filterinnsats-sammenstilling med et hovedsaklig sylindrisk filtermedium som definerer et kjernerom med sylindrisk fasong og et par endehetter fastgjort til motstående ender av filtermediet. Filterinnsatsen er fortrinnsvis uten kjerne ved at den ikke er utstyrt med en integrert støttestruktur for kjernen. For å gjøre det lettere å installere huset over filterlegemet er det vanligvis en klaring mellom den ytre omkrets av filterlegemet og den indre omkrets av det ytre beskyttende element. Denne klaringen mellom filterlegemet og det ytre beskyttende element eller deksel er problematisk. Under bruk av brønnfilteret i en brønn vil fluid

3 2 1 2 vanligvis strømme radialt innover mot filterlegemet. Nå og da, så som under syrebehandling av en brønn, injeksjon av slam i en brønn, luftgjennombobling eller momentane trykkreverseringer, kan imidlertid fluid strømme radialt utover gjennom filterlegemet, hvilket frembringer skadelige spenninger i omkretsretningen som strekker filtermediet i filterlegemet utover mot det ytre deksel. På grunn av klaringen mellom filterlegemet og huset er det en mulighet for at spenninger i omkretsretningen overstiger fastheten til enkelte eller alle partier av filterlegemet og frembringer for stor plastisk forlengelse av filtermediet eller skader sømmer eller skjøter i filterlegemet. Det er innen teknikken kjent å forme det ytre deksel separat fra filterlegemet og å skyve det over en ende av det indre støtteelement inntil det omgir filterlegemet. Etter at dekslet er anordnet rundt filterlegemet deformeres dekslet plastisk radialt innover for å redusere den indre diameter av dekslet til en verdi slik at filterlegemet kan utvides mot dekslet. Denne prosessen er også kjent som «stuking», og utføres typisk ved bruk av en reduksjonsfres eller pressform. Stuking har flere ulemper, hvilket gjør det til et uønsket trinn som bør unngås ved fremstilling av brønnfiltere. For det første øker det tidsforbruket og kostnaden ved fremstilling av filteret. For det annet deformerer det ytre deksel, og påfører ytterligere spenninger på dekslet og påvirker dets materialbeskaffenhet. For det tredje garanterer ikke stukingen at klaringen mellom filterlegemet og dekslet har blitt ordentlig eliminert, eller at trykket på filterlegemet er ønskelig, særlig tatt i betraktning «tilbakefjærings-» fenomenet. Tilbakefjæring skjer når det ytre dekslet utvides litt etter at den radialt innoverrettede kraft som utøves av fresen eller pressformen har blitt frigjort. Annen vanlig praksis innen brønnfilterindustrien forårsaker også problemer ved fremstilling av brønnfiltre. Ofte blir filterlegemet, typisk en nettskjerm, håndviklet rundt den indre støtten. Det er imidlertid ikke mulig å håndvikle filterlegemet så tett som nødvendig, hvilket frembringer uønsket slark i filteret. For å bekjempe dette problemet vikles filterlegemet rundt den indre støtte i lengderetningen, og en sveis påføres ved sømmen i lengderetningen. Det brukes typisk en plasmasveis eller en lasersveis ved sømmen for ikke å brenne det fine nettet. Dette er imidlertid tidkrevende og kostbart. Videre, uansett type sveis som brukes og det hensyn som tas, forårsaker sveising at nettet i og rundt sveisen trekker seg sammen, hvilket bevirker at

4 3 1 2 filteret bøyes og vris på uønskede måter. Sveisen svekker også området rundt sveisen, og kan over tid forårsake erosjon og brudd. I filteret og fremgangsmåter ifølge kjent teknikk er filterlegemet vanligvis bundet til den indre støtte ved bruk av et mangfold av teknikker, inkludert kjemiske lim og varme. I en prosess som benevnes sintring oppvarmes filterlegemet etter at det har kommet i kontakt med den indre støtte. Denne teknikken binder imidlertid ikke filterlegemet ordentlig til den indre støtte, og plugger i tillegg igjen noen av de små hull som er i filternettet og krymper filiterlegemet. Industrien ville ønske velkommen et filter og en fremgangsmåte til fremstilling av et slikt filter som eliminerer de problemene som finnes ved konvensjonelle filtere og fremgangsmåter. Den foreliggende oppfinnelse overvinner manglene ved kjent teknikk. Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en filterpatron. Fremgangsmåten omfatter å legge et filtermedium på en metallplate slik at filtermediet er uforbundet med metallplaten og danner en filtermedie / metallplatekombinasjon. Når filtermediet er sammen med metallplaten, utføres en helisk vikling av filtermediet/metallplatekombinasjonen på et perforert rørformet element for å danne et ytre deksel som går friksjonsmessig i inngrep med filtermediet for å holde filtermediet mellom det ytre dekselet og det perforerte rørformede elementet. Videre vedrører oppfinnelsen en anordning for filtrering av brønnfluider. Anordningen omfatter et perforert rørformet element, et filter medium plassert rundt det perforerte rørformede elementet og et perforert ytre deksel plassert rundt filtermediet og som går friksjonsmessig i inngrep med filtermediet. Filtermediet er helisk viklet med en metallplate rundt det perforerte rørformede elementet for å innelukke filtermediet mellom det perforerte rørformede elementet og det ytre dekselet og skape friksjonsinngrepet. En anordning for filtrering av brønnfluider kan omfatte en indre støtte; et filter som er viklet i spiral rundt den indre støtte; og en ytre støtte som er viklet rundt filteret og innelukker filteret mellom den indre og ytre støtte. Filteret kan ha langsgående kanter som overlapper hverandre, og filteret holdes på plass av friksjon med den indre og ytre støtte.

5 4 1 2 En fremgangsmåte for fremstilling av et filter kan omfatte kontinuerlig og samtidig vikling av et filter og en ytre støtte rundt en indre støtte; og anordning av filteret mellom den ytre og indre støtte. Fremgangsmåten kan inkludere videre overlappende kanter av filteret hvor de overlappende kanter ikke er sveiset. Fremgangsmåten kan inkludere videre sveising av kantene på den ytre støtte. Viklingen er i spiral rundt den indre støtte, og filteret holdes på plass av friksjonsinngrep med den indre og ytre støtte. De trekk og karakteristika som er nevnt ovenfor, og andre, tilveiebrakt av de forskjellige utførelser av oppfinnelsen, vil fremgå klart for fagpersoner innen området ved å lese den følgende detaljerte beskrivelse av foretrukne utførelser, og ved henvisning til de ledsagende tegninger. For en detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelse av oppfinnelsen skal det nå vises til de ledsagende tegninger, hvor: Fig. 1 er et sideriss av en utførelse av en filterpatron-sammenstilling ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er et skjematisk riss fra siden av komponentene i filterpartronsammenstillingen som har blitt innsatt i en fres for å frembringe filterpatronsammenstillingen på fig. 1; Fig. 3 er et sideriss av den delvis formede filterpatronsammenstilling på fig. 2, hvor fresen ikke vises; Fig. 4 er et tverrsnittsriss av den delvis formede filterpatronsammenstilling på fig. 3, lagt langs stedet A-A; Fig. er et perspekrivriss av den delvis formede filterpatron-sammenstillingen på fig. 3; og Fig. 6 er et riss fra siden av en alternativ utførelse av en delvis formet patronsammenstilling som har flere lag av filtermedium; og Fig. 7 er et tverrsnittsriss i lengderetningen av en alternativ utførelse av det ferdige parti av filterpatron-sammenstillingen på fig. 6, hvor det vises en halvdel av patronsammenstillingen.

6 1 2 I den følgende omtale og i kravene brukes uttrykkene «inkluderende» og «omfattende» på en åpen måte og skal således forstås slik at de betyr «inkluderende, men ikke begrensede til...» Den foreliggende oppfinnelse kan ha utførelser i forskjellige former. Tegningene viser, og det vil her bli beskrevet i detalj, bestemte utførelser av den foreliggende oppfinnelse, inkludert dens bruk som en filterpatron-sammenstilling for separering av kontaminanter fra en væske hvor kontaminantene er suspendert. Denne eksemplifiserende redegjørelse er gitt med den forståelse at den skal anses som en eksemplifisering av prinsippene ved oppfinnelsen, og det er ikke meningen å begrense oppfinnelsen til det som her er vist og beskrevet. Særlig tilveiebringer forskjellige utførelser av den foreliggende oppfinnelse et antall forskjellige konstruksjoner og fremgangsmåter til operasjon. Det skal fullt ut forstås at de forskjellige belæringer ved utførelsene som er beskrevet nedenfor kan anvendes separat eller i enhver hensiktsmessig kombinasjon for å frembringe ønskede resultater. Henvisning til opp eller ned vil gjøres med henblikk på beskrivelse, hvor «opp» «oppover» eller «øvre» betyr mot overflaten i en brønn, og «ned», «nedover» eller «nedre» betyr mot bunnen av en brønn. Et antall utførelser av en filterpatronsammenstilling ifølge den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet med henvisning til de ledsagende tegninger. Med innledende henvisning til fig. 1, er filterpatron-sammenstillingen vist med perforeringer 12 og spiralsveiser 14. Med videre henvisning til fig. 4, kan det ses at filterpatronsammenstillingen inkluderer et indre støtteelement, et filterlegeme 36 som omgir det indre støtteelement og inneholder et filtermedium (ses på fig. 2 og 3), og et holdeelement i form av et ytre deksel 40 som omgir filterlegemet 36 for å forhindre skade på filtermediet i filterlegemet 36 når filterlegemet 36 utsettes for radialt rettede krefter. Det indre støttelemenet tilveiebringer stivhet til filtersammenstillingen og tjener til aksial transport av fluid mellom filtersammenstillingen og et annet element som filtersammenstillingen er forbundet til. For eksempel, når filteret brukes til filtrering utenfra og inn, kan det indre støtteelement transporterer filtrat, (den filtrerte væske) som har blitt ført gjennom filterlegemet 36 til et annet element, så

7 6 1 2 som en rørstreng, som er forbundet til det indre støtteelement for transport av filtratet ut av brønnen. Alternativt kan filtersammenstillingen fremstilles uten det indre støtteelement hvis det ytre element som filtersammenstillingen er festet til, så som en rørstreng, er korrekt utformet til å motta filterlegemet 36 og transportere fluidfiltratet til det indre parti av rørstrengen. Det indre støtteelement er typisk et hult rørelement og har perforeringer 24, så som hull, porer, slisser, eller andre åpninger av enhver ønsket form, i sin omkretsvegg, hvilket tillater at fluid strømmer inn i den sentrale strømningsboring i det indre støtteelement. Det indre støtteelement behøver ikke å være sylindrisk så lenge det er i stand til å transportere filtrat. Det kan for eksempel være et fast, porøst element som filtrat kan strømme aksialt gjennom, eller det kan være et fast element som har aksiale kanaler i sin utvendige overflate for transport av fluid. Av hensyn til fastheten er det vanligvis sylindrisk, men andre former kan anvendes, så som en form med et polygonalt eller ovalt tverrsnitt, og tverrsnittet kan variere langs dets lengde. Det indre støtteelement er fortrinnsvis et sylindrisk stålrør som har et ensartet sirkulært tverrsnitt over størstedelen av sin lengde og har perforeringer for filtrat som er dannet over et parti av dets lengde i et område som filterlegemet 36 er montert på. Det indre støtteelement er videre viklet i spiral og sveiset, hvilket resulterer i spiralsveiser som ligner sveisene 14 på fig. 1. Spiralsveisene hjelper det indre støtteelement til å motstå trykk på filtersammenstillingen under bruk. Det indre støtteelement kan lages av ethvert materiale som er i stand til å motstå tilstandene som det indre støtteelement utsettes for under installasjon og bruk. Hvis det indre støtteelement forventes å utsettes for kun lave strekkrefter, torsjonskrefter eller radiale trykkrefter, kan lett falset rør eller polymerrør anvendes i det indre støtteelement. Hvis det indre støtteelement skal brukes i en brønn for olje eller gass, vil det indre støtteelement typisk lages av en lengde av spiralsveiset stålrør, slik at det kan motstå de svært høye trykkrefter som kan påtreffes i slike brønner. Hvis filterlegemet 36 er tilstrekkelig sterkt kan det være mulig å utelate det indre støtteelement. Hvis filtersammenstillingen skal installeres ved enden av en rørstreng eller et annet rør, kan den nedre ende av det indre støtteelement stenges av med en rørstopper eller et lignende element.

8 7 1 2 Lengden av det indre støtteelement kan variere i henhold til brukerens spesifikasjoner, og nesten enhver lengde kan lett innpasses i henhold til fremgangsmåten i følge den foreliggende oppfinnelse, hvilket vil bli mer fullstendig beskrevet i det følgende. Etter at det indre støtteelement har blitt dimensjonert og skåret, vil ende 26 av det indre støtteelement generelt være flate og uferdige. Minimal fresing, sliping eller polering kan være nødvendig for å klargjøre endene 26 for sveising til et annet element, så som et produksjonsrør. Det indre støtteelement kan alternativt forsynes med forbindelsespartier i den ene eller begge ender for å gjøre det mulig å tilkople det indre stoppeelement til andre elementer. For eksempel kan endene 26 være gjengede hannender eller hunnender som kan være ført inn i den gjengede hannende eller hunnende på et rør eller inn i en standard rørkonnektor for sammenføying av to rør. Koplingspartier øker imidlertid tidsforbruket og kostnaden ved fremstilling av det indre støtteelement så vel som de elementer som det indre støtteelement skal festes til. Det er fortrukket å fremstille det indre støtteelement slik at det kan sveises til andre elementer. Det skal nå vises til fig. 2-4 hvor filterlegemet 36 inneholder et filtermedium som i den foreliggende utførelse brukes til å filtrere et brønnfluid, selv om filtermediet kan brukes til å filtrere enhver kontaminant fra enhver væske, eller for andre fluidbehandlingsformål, så som for koalesering eller dannelse av luftbobler (luftgjennombobling). Filterlegemet 36 kan ha enhver struktur som er i stand til å utføre den tiltenkte fjerning av substanser fra fluidet som blir filtrert eller en annen type fluidbehandling, og kan anvende enhver ønsket type av filtermedium, så som nett, membraner, perforerte folier eller plater, trådvikling, eller porøse legemer som omfatter partikler som er belagt og holdes sammen med et bindemiddel. Filtermediet vil vanligvis være et som er i stand til å motstå en strekkspenning i motsetning til et filtermedium som omfatter løse partikler som er pakket inn i et ringformet rom. Filtermediet kan være laget av ethvert egnet materiale, inkludert men ikke begrenset til metaller og polymerer. I tillegg til enkelte typer av filtermedium, kan filterlegemet 36 inkludere et mangfold av andre komponenter, så som dreneringslag for å bistå strømmen av fluid inn i filtermediet og strømmen av filtrat inn i det indre støtteelement, dempende

9 8 1 2 lag for å forhindre abrasjon av filtermediet, diffusjonslag som er plassert mellom lag av filtermedium for å tillate sidelengs strømning av fluid, og lag for selektiv blokkering av strømning gjennom partiet av filterlegemet 36. Strukturen og bruken av disse og andre komponenter i et filterlegeme er velkjent for fagpersoner innen området. Før filtermediet inkorporeres i filterlegemet 6 er det typisk en flat plate eller et nett eller et annet materiale hvorfra bestemte størrelser av plater kan skjæres ut. En typisk plate har en bredde og en betydelig lengde som er rullet til en kveil. Filtermediet er inkorporert i filterpatronsammenstillingen med den prosess som heretter vil bli beskrevet. Andre komponenter kan tilføres til eller rundt filtermediet under denne prosessen, hvilket frembringer det formede filterlegemet 36 i filtersammenstillingen. Med henvisning til fig. 2-, omgir det ytre deksel eller holdeelement 40 filterlegemet 36. Før det inkorporeres i filterpatronsammenstillingen, er dekslet 40 en flat metallplate 46, som det ses på fig. 4. Metallplaten 46 er fortrinnsvis laget av et materiale som er ugjennomtrengelig for fluidet som blir filtrert og kontaminantene som befinner seg i dette. Det ytre dekslet 40 er derfor fortrinnsvis laget av rustfritt stål. Platen 46 er også utformet med perforeringer 12, så som hull, porer, slisser eller andre åpninger av enhver ønsket form, som fluidene som skal filtreres kan strømme gjennom for å nå og strømme gjennom filterlegemet 36. Det ytre deksel 40 tjener et mangfold av funksjoner. En funksjon er å beskytte filterlegemet 36 mot erosjon, abrasjon og støt, enten under installasjon eller operasjon av filtersammenstillingen nede i grunnen. En annen funksjon er som et holdeelement som holder filterlegemet 36 tilbake mot radial utvidelse på grunn av radialt utoverrettede krefter som virker på filterlegemet 36, for å begrense forlengelsen (uttrykt som tøyning) av filterlegemet 36. Filterlegemet 36 har en maksimum tillatt forlengelse som er definert som den høyeste forlengelse ved hvilken filterlegemet 36 fremdeles kan fjerne partikler av en gitt størrelse med en ønsket effektivitet. Holdeelementet 40 begrenser fortrinnsvis forlengelsen av filterlegemet 36 til mindre enn den maksimalt tillatte forlengelse med en sikkerhetsfaktor. I tillegg til å holde filterlegemet 36 må det ytre deksel 40 utøve nok radialt innoverrettet kraft på filterlegemet 36 til å frembringe et friksjonsinngrep eller en binding mellom dekslet 40 og filterle-

10 9 1 2 gemet 36, og mellom det indre støtteelement og filterlegemet 36. Filterlegemet 36 er fortrinnsvis i betydelig kontakt, men ikke forbundet til, det indre støtteelement eller dekslet 40. Friksjonsinngrepet eller bindingen mellom den innvendige og utvendige overflate av filterlegemet 36 og det indre støtteelement henholdsvis det ytre deksel 40 er påkrevet av flere årsaker. For det første har filtersammenstillingen i sine ender fortrinnsvis ingen forbindelsespartier som forbinder det indre støtteelement filterlegemet 36 og det ytre deksel 40. Friksjons-bindingen holder således de separate deler sammen uten forbindelsesmidler på endene 16 av filtersammenstillingen. For det andre er det fordelaktig at filterlegemet 36 motstår bevegelse i lengderetningen av filtersammenstillingen som respons på aksiale krefter. Til slutt vil friksjonsinngrep ha en tilbøyelighet til å hindre fluid i å omgå filterlegemet 36 ved å strømme mellom filterlegemet 36 og det indre støtteelement eller det ytre deksel 40. Det skal nå vises til fig. 2-, idet prosessen med fremstilling av filterpatronsammenstillingen generelt inkluderer samtidig vikling av filtermedia og metallplaten 46 for det ytre deksel 40 rundt det indre støtteelement i en spiralform eller en helisk form for å anordne filtermediet mellom det indre støtteelement og det ytre deksel 40 så snart dekslet 40 har blitt formet og sveiset fra metallplate 46. En metallplate 46 som vikles i spiral rundt det indre støtteelement sveises automatisk ved sømmer 14. Filtermedia overlapper seg selv, men sveises ikke. Det er således det ytre deksel 40, og ikke filterlegemet 36, som sveises. Med henvisning til fig. 2, brukes det et forformet perforert rør som det indre støtteelement, og dette fremføres inn i en fres 0 i retning av pilen 22. Som beskrevet ovenfor vikles det forformede indre støtteelement fortrinnsvis i spiral og sveises for å tilveiebringe fleksibilitet og fasthet som respons på de trykk som filtersammenstillingen påtreffer under installasjon og bruk. Etter som en av endene 26 av det indre støtteelement fortsetter å bli fremført inn i fresen 0, griper fresen 0 det indre støtteelement og fortsetter å bevege støtteelementet i retning av pilen 22. Ved inngrepsøyeblikket, med henvisning til fig. 3 og, begynner fresen 0 å rotere støtteelementet i retning av pilen 42, rundt lengdeaksen 48.

11 1 2 Med henvisning til fig. 2-, etter at fresen 0 har grepet støtteelementet, fremføres en kombinasjon av filtermedium og perforert metallplate 46 inn i fresen 0 som vist med pilen 32, som det ses av fig. 2. På fig. 4 og kan det ses at filtermediet er en flat plate eller et lag av trådnett som har en forhåndsbestemt bredde, eller et hvilket som helst av de forskjellige materialer som filtermediet kan bestå av, lagt ovenpå metallplaten 46, som kan omfatte hvilke som helst av de forskjellige materialer som det ytre dekslet 40 kan være laget av. Det skal forstås at flere lag av filtermedium kan legges ovenpå metallplaten 46 samtidig. På fig. 2 og 3 kan bredden w av filtermediet være den samme som bredden av platen 46, eller den kan være mindre eller større. I en foretrukket utførelse brukes en flerhet av lag av filtermedium, hvor bredden av hvert lag ikke er større enn bredden av platen 46. Videre er hvert lag forskjøvet eller sideforskjøvet fra laget ovenfor og/eller nedenfor, slik at kantene av de flere lag ikke er innrettet med hverandre. Når metallplaten 46 og filtermediet vikles i spiral, dannes det følgelig en mekanisk tetning inne i filterlegemet 36, hvilket vil bli mer fullstendig beskrevet nedenfor. Fresen 0 kommer også i inngrep med filterplaten og metallplaten 46, og fortsetter å bevege den i retning av pilen 32. Det skal nå vises til fig. 3-, hvor spiralviklingsprosessen er vist. Etter som platene og 46 kommer i kontakt med det indre støtteelement, former fresen 0 metallplaten 46 til det ytre deksel 40, hvilket også former filterplaten til filterlegemet 36. Fig. 4 viser et tverrsnitt av formingsprosessen, hvor pilen 32 viser bevegelsen av filtermediumplaten som er lagt ovenpå metallplaten 46. Ved lokalisering 38 former fresen (ikke vist) platen 46 til det ytre deksel 40 ved kaldrulling av metallet eller et annet materiale, hvilket former og fastholder filterlegemet 36 mellom det indre støtteelement og det ytre deksel 40. Pilen 42 representerer rotasjonsbevegelse av det indre støtteelement, filterlegemet 36 og det ytre deksel 40, som alle kombineres for å danne filterpatronsammenstillingen. Det skal bemerkes at rotasjonsbevegelsen 42 kan være medurs eller moturs avhengig av orienteringen av spiralbevegelsen i fresen. Den samtidig fremføring og rotasjon av det indre støtteelement gjennom fresen 0 når platen og platen 46 kaldrulles rundt støtteelementet frembringer spiralformingen av det ytre deksel 40. Hvis nødvendig kan platene og 46 føres

12 frem inn i fresen 0 i en vinkel i forhold til lengdeaksen 48, i stedet for i rette vinkler, som det ses på fig. 3, for å øke spiralvikleprosessen. Platene og 46 kan føres inn i fresen 0 i en foreskrevet vinkel, idet vinkelen avhenger av den utvendige diameter av det indre støtteelement og bredden av platen 46. Hver vikling av det ytre dekslet 40 er fortrinnsvis i flukt med den umiddelbart foregående vikling, slik at det dannes sømmer 14 som det fremgår av fig. 2, 3 og. Etter som hver ny vikling av kaldrullet ytre deksel 40 formes fluktende med den umiddelbart foregående vikling, sveiser fresen 0 automatisk det ytre deksel 40 ved sømmene 14. Sveisen kan være en hvilken som helst av de forskjellige typer av sveiser som er kjent innen teknikken, selv om en sveis av smeltetypen er foretrukket. Det er ikke nødvendig å sveise filterlegemet 36 så snart den ytre kappen 40 har blitt sveiset. Som her tidligere nevnt, holder friksjonsinngrep eller bindinger filterpatronsammenstillingen sammen så snart formingsprosessene og sveiseprosessene har blitt fullført. For å sørge for friksjonsinngrep utføres det flere trinn. Først bestemmes tykkelsen eller dimensjonen av filtermediet. Dette målet bestemmes vanligvis i henhold til den anvendelse som filtersammenstillingen skal settes til, og den kontaminant som filtersammenstillingen er ment å filtrere. Deretter bestemmes den optimale utvendige diameter av den ferdige patronsammenstilling. Til slutt brukes en formel til å bestemme den innvendige diameter av det ytre deksel 40 som er nødvendig for å innelukke filterlegemet 36 ordentlig rundt støtteelementet. Den variable dimensjon for å oppnå det ordentlige friksjonsinngrep er følgelig den innvendige diameter av det ytre deksel 40. Filterpatronsammenstillingen må være i stand til å filtrere meget små partikler fra fluidet som blir ført gjennom den. For eksempel kan filtrasjonsevnene til filtersammenstillingen være, men er ikke begrenset til, 0 mikron. For å sikre at ingen partikkel som er større enn 0 mikron passerer gjennom filtersammenstillingen, må det utføres en mekanisk tetning ved sømmene på det viklede filterlegeme 36. En måte til oppnå slike tetninger er å utvide bredden av filtermediet ved forkantene 43, som ses på fig. 2, 3 og. Etter som hver ny spiralvikling formes inkluderer den blottlagte forkanten 43 av den delvis formede filtersammenstillingen et blottlagt lag av filterlegemet 36. Det blottlagte lag av filterlegemet 36 overlappes av filterlegemet

13 ved bakkanten 4 når bakkanten 4 legges fluktende med det blottlagte parti av det ytre deksel 40 fra den forrige omvikling. Filterlegemet 36 tettes med trykk fra den kaldrullede vikleprosessen gjennom dannelse av et filterlegeme med dobbel tetthet ved de overlappende intervaller. De overlappende intervaller kan være av enhver forhåndsbestemt bredde, og de kan variere langs lengden av filtersammenstillingen. For illustrative formål kan de overlappende intervaller være 0,8 til 12,4 mm brede, eller større eller mindre, delvis avhengig av bredden av metallplaten 46. Platen 46 kan for eksempel være et 127 mm bred, med de overlappende intervaller i området 2,4 til 63,, eller eventuelt mindre. Med henvisning til fig. 6, er det vist en alternativ utførelse av filterpatronsammenstillingen som så langt er beskrevet. Filterpatronsammenstillingen 0 er vist med den samme indre støtte og metallplaten 46 som er formet til det ytre deksel 40 med sveiser 14. Filterlegemet i patronen 0 består imidlertid av flere lag av filtermedium 2, 4. Før metallplaten 46 og lagene 2, 4 vikles i spiral, plasseres laget 2 ovenpå metallplaten 46, typisk sideforskjøvet fra bakkanten 4 på metallplaten 46, som vist på fig. 6. Denne sideforskyvningen av laget 2 hjelper til med å hindre at laget 2 blir skadet ved sveising ved sømmene 14. Laget 4 blir deretter plassert ovenpå laget 2, forskjøvet eller sideforskjøvet på den måte som er vist på fig. 6. Ved fullføringen av hver spiralvikling blottlegges et viklet parti 4a av laget 4. Partiet 4a blir deretter viklet over laget 2 ved fullføring av den neste spiralvikling, med bakkanten 4b på det nye viklede laget 4 hovedsakelig innrettet med forkanten 4c på det tidligere viklede laget 4. Bredden av hvert av lagene 2, 4 vil typisk være mindre enn bredden av metallplaten 46, selv om den totale bredde av de sideforskjøvne lagene 2, 4 vil være større enn bredden av metallplaten 46. Videre vil de innrettede kanter 4b og 4c av det fullførte parti av patronen 0 vanligvis ikke være perfekt fluktende, hvilket frembringer mellomrom mellom innrettede lag av filtermedium. Disse mellomrommene er vist og beskrevet nedenfor med henvisning til fig. 7. Med henvisning til fig. 7, er det vist et tverrsnittsparti av en fullført filterpatronsammenstilling, som viser et alternativ til utførelsen som er vist på fig. 6. Det langsgående parti 60 av en ferdig patronsammenstilling viser den indre støtte og det

14 ytre deksel 40 som omgir flere lag 2, 4, 6, 8 av filtermedium. Patronen 60 har fire lag av filtermedium i stedet for bare to, som vist på fig. 6, selv om antallet lag kan variere i avhengighet av de ønskede spesifikasjoner. Støtten, dekslet 40 og lagene 2, 4, 6, 8 formes på samme måte som vist på fig. 6, idet hvert filtermediumlag sideforskyves eller forskyves fra hvert foregående lag og/eller etterføglende lag av filtermedium når det posisjoneres ovenpå metallplaten 46 før spiralviklingen har funnet sted. Ved fullføring av spiralviklingsprosessen vikles de nye lag av filtermedium over de blottlagte tidligere viklede lag av filtermedium for å forme de fullførte lag, som vist på fig. 7. De innrettede kanter av filtermediumlag sitter typisk ikke perfekt fluktende, hvilket gjør at det dannes mellom ved kantene, så som mellomrom 2a, b. Det dannes imidlertid en ønsket mekanisk tetning mellom den indre støtte og det ytre deksel 40, fordi mellomrommene ikke er radialt innrettet. For eksempel, fordi filterlagene 2, 4, 6, 8 sideforskyves fra hverandre før de vikles, er mellomrommene 2a, b ikke radialt innrettet med mellomrommet 4a. På samme vis er mellomrommet 4a ikke innrettet med mellomrommet 6a, og mellomrommet 6a er ikke innrettet med mellomrom 8a, b, som vist på fig. 7. Hvert av filterlagene overlapper ethvert mellomrom som dannes mellom kanter av tilstøtende lag. Ved fullføring av vikleprosessen vil de ytre filterlag 2 være i full mekanisk kontakt med den innvendige overflate av det ytre deksel 40, og det indre filterlag 8 vil være i full mekanisk kontakt med den utvendige overflate av den indre støtte. Dette er også typisk for de tidligere beskrevne utførelser. Som tidligere beskrevet er bredden av hvert individuelle lag av filtermedium fortrinnsvis mindre enn bredden av metallplaten 46. Når hvert lag blir bredere enn metallplaten 46, og etter som flere lag av filtermedium påføres, begynner de overlappende filterlag å forstyrre hverandre etter som viklingen fortsetter, og det ytre deksel i patronsammenstillingen mister sin ensartede form. For å opprettholde et ytre deksel med en ensartet form bør breddene av filterlagene være mindre enn bredden av metallplaten 46. Ved å gjøre dette kan flere lag av filtermedium inkorporeres i spiralviklingsprosessen uten at filterlagene forstyrrer hverandre og etterfølgende misdannelse av det ytre deksel.

15 De flere lag av filtermedium i de flere utførelser som så langt er beskrevet kan ha forskjellige filternettkapasiteter. De eksakte filternettkapasiteter i hvert lag inne i en enkelt patronsammenstilling vil bestemmes av kundespesifikasjoner. Det skal imidlertid forstås at kapasitetene til nettet i forskjellige lag av filtermedium innenfor en enkelt patronsammenstilling kan variere fra meget grov til meget fin. For eksempel kan patronsammenstillingen inneholde to grove lag filtermedium, et i kontakt med den indre støtte og et i kontakt med det ytre deksel, og to fine lag anordnet mellom de to grove lag. En slik patronsammenstilling vil inneholde fire lag filtermedium, selv om antallet lag kan variere. I en alternativ utførelse produseres patronsammenstillingen uten det indre støtteelement. Det indre støtteelement er ikke nødvendig for å forme patronsammenstillingen. Uten det indre støtteelement er det imidlertid mulig at filterlegemet 36 kan separeres fra det ytre deksel 40, siden det ikke på noen måte er sveiset eller forbundet til det ytre deksel 40. Filterlegemet 36 kan også falle sammen uten den indre støtte som er tilveiebrakt av støtteelementet. Denne alternative utførelse er imidlertid fordelaktig hvis produksjonsrøret som filtersammenstillingen skal festes til vil tilveiebringe den indre støtte som er nødvendig, og filtersammenstillingen vil bli installert før en utvendig påvirkning forårsaker at filterlegemet 36 separeres fra det ytre deksel 40. I den foretrukne utførelse er den ferdige patronsammenstilling ikke en selvstendig patron, hvilket betyr at sammenstillingen må festes til et hovedrør for å operere korrekt. Dette er hovedsakelig fordi man lar endene 16 på sammenstillingen på fig. 1 være uferdige, hvilket blottlegger filterlegemet 36, som holdes på plass av friksjonsbindingene. Som tidligere nevnt eliminerer denne utformingen tidsforbruket og kostnaden som er nødvendig for tilkopling av endene 16. Denne utformingen eliminerer også behovet for endepartier som vil muliggjøre at sammenstillingen kan tilkoples et hovedrør, så som ytterligere konnektorer eller gjengede hannender. Med den inneværende utforming, vil endene simpelthen sveises sammen når brukeren sveiser sammenstillingen til et hovedrør. Sveising tjener til både å feste sammenstillingen til hovedrøret og å stenge av og tette endene 16 på sammenstillingen, hvilket er mye enklere og mindre kostbart enn fremstilling av koplingsmidler. Filter-

16 1 1 2 sammenstillingen kan imidlertid inkludere konnektorer eller gjengede hannender eller hunnender for tilkopling til et hovedrør som ønskelig. Patronsammenstillingen, uansett om den formes med eller uten det indre støtteelement, kan plasseres over et hovedrør, og deretter sveises til hovedrøret for å frembringe en ferdig patron. Sammenstillingen kan alternativt vikles i spiral, som tidligere beskrevet, rundt et hovedrør. Det indre støtteelement vikles fortrinnsvis rundt hovedrøret først, og sveises deretter ved sømmene, etterfulgt av vikling i spiral av filteret og det ytre deksel. Komponentene i det indre støtteelement, filteret og det ytre deksel kan vikles i spiral hovedsakelig samtidig rundt hovedrøret, selv om dette vil tendere til å gjøre sveising av det indre støtteelement uønsket vanskelig. Fordi denne fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse bruker en kontinuerlig spiralvikleprosess, er operatøren i stand til kontinuerlig å frembringe filterpatronsammenstillingen gjennom fresen, og stoppe fresen og skjære patronsammenstillingen i enhver ønsket lengde. Dette frembringer stor fleksibilitet ved fremstilling av filtersammenstillingen, siden sammenstillingen kan skjæres i enhver lengde, etter som det ikke er noen forhåndsbestemt parameter av spiralviklingsprosessen som bevirker at den ferdige lengden av filtersammenstillingen også må forhåndsbestemmes. En primær fordel ved en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen er evnen til å oppnå friksjonsinngrep mellom filteret og den indre støtte og mellom filteret og den ytre støtte. En friksjonsbinding eliminerer behovet for sveising og sintring av filterlegemet, slik at man unngår de problemer som tidligere er beskrevet. En annen fordel ved en utførelse av den foreliggende oppfinnelse er elimineringen av et stuketrinn for å redusere diameteren av det ytre deksel. Den samtidige og kontinuerlige kaldrullede vikling av det ytre deksel og filterlegemet gjør det ytterligere trinn ved stuking unødvendig, slik at man også unngår de tidligere beskrevne problemer ved stuking. Andre fordeler inkluderer den tidligere beskrevne fleksibilitet ved fremstilling av forskjellige lengder av filterpatroner, og å ha en filterpatron med et spiralviklet filterlegeme. Et spiralviklet filterlegeme er sterkere og mer fleksibelt enn et filterlegeme som er viklet i lengderetningen. Et spiralviklet filterlegeme bøyes lettere, mens et filterle-

17 16 geme som er viklet i lengderetningen er tilbøyelig til å vri seg. Disse samme karakteristika gjelder spiralviklede indre og ytre støtter. Videre har et spiralviklet filterlegeme større filtrasjonsmangesidighet, etter som filterets filtrasjonsevne kan justeres ved å endre de overlappende intervaller mellom filterlagene. Den ovenstående redegjørelse er ment å være illustrativ for prinsippene og forskjellige utførelser av den foreliggende oppfinnelse. Selv om den foretrukne utførelse av oppfinnelsen og dens fremgangsmåte til bruk har blitt vist og beskrevet, kan modifikasjoner av dette gjøres av en fagperson innen området uten å avvike fra oppfinnelsens idè og lære. De utførelser som her er beskrevet er kun eksemplifiserende, og ikke begrensende. Mange variasjoner og modifikasjoner av oppfinnelsen og de anordninger og fremgangsmåter som her er beskrevet er mulige og er innenfor oppfinnelsens ramme. Beskyttelsesomfanget er følgelig ikke begrenset av den ovenstående beskrivelse, men er kun begrenset av kravene som følger, idet deres omfang inkluderer alle ekvivalenter av kravenes gjenstand. 1

18 17 PATENTKRAV 1. Fremgangsmåte for fremstilling av en filterpatron (), hvilken fremgangsmåte omfatter: legge et filtermedium () på en metallplate (46) slik at filtermediet () er uforbundet med metallplaten (46) og danner en filtermedie/metallplatekombinasjon; idet, når filtermediet () er sammen med metallplaten (46), utføres en helisk vikling av filtermediet/metallplatekombinasjonen på et perforert rørformet element () for å danne et ytre deksel (40) som går friksjonsmessig i inngrep med filtermediet () for å holde filtermediet () mellom det ytre dekselet (40) og det perforerte rørformede elementet () Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det ytre deksel (40) har en innvendig diameter, det perforerte rørformede elementet () har en utvendig diameter, og filtermediet () har en tykkelse; og den innvendige diameter av det ytre dekselet (40), den utvendige diameter av det perforerte rørformede elementet (), og tykkelsen av filtermediet () forhåndsbestemmes for å oppnå et forhåndsbestemt friksjonsinngrep mellom filtermediet (), det ytre dekselet (40) og det perforerte rørformede elementet (). 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1eller 2, videre omfattende overlappende kanter av filtermediet () under den heliske viklingen av filtermediet - / metallplatekombinasjonen; og tilveiebringe en mekanisk tetning i filtermediet () Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, hvor filtermediet () omfatter en flerhet av filterlag.. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor hvert av flerheten av filterlag er sideforskjøvet fra de andre filterlagene, slik at de kantene av filterlagene ikke er innrettet med hverandre.

19 18 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori den heliske viklingen av filtermediet - / metallplatekombinasjonen utføres til en forutbestemt ytre diameter av det ytre dekselet (40) for å oppnå det friksjonsmessige inngrepet mellom det perforerte rørelementet (), filtermediet (), og det ytre dekselet (40). 7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, hvori den heliske viklingen av filtermedie-/metallplatekombinasjonen rundt det perforerte rørformede elementet () Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav omfattende: avslutte utførelsen av den heliske viklingen; måle det helisk viklede ytre dekselet (40) til en ønsket lengde; kutte det helisk viklede ytre dekselet (40), filtermediet (), og det perforerte rørelementet til den målte lengden; og fortsette utførelsen av den heliske viklingen. 9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav omfattende: føring det perforerte rørelementet () inn i en fres i en første retning før filtermediet () legges på metallplaten; rotering av det perforerte rørelementet () føring av filtermediet-/metallplatekombinasjonen fresen i en andre retning; så utføre den heliske viklingen for å plassere filtermediet () mellom det perforerte rørelementet () og det ytre dekselet. 2. Anordning for filtrering av brønnfluider, hvilken anordning omfatter: et perforert rørformet element (); et filter medium () plassert rundt det perforerte rørformede elementet (); og et perforert ytre deksel (40) plassert rundt filtermediet () og som går friksjonsmessig i inngrep med filtermediet ();

20 19 hvori filtermediet () er helisk viklet med en metallplate (46) rundt det perforerte rørformede elementet () for å innelukke filtermediet () mellom det perforerte rørformede elementet () og det ytre dekselet (40) og skape friksjonsinngrepet. 11. Anordning ifølge krav, hvor filtermediet () omfatter en flerhet av lag som har langsgående kanter som overlapper hverandre, hvor hvert lag i flerheten av lag er sideforskjøvet fra de andre lag, slik at de overlappende langsgående kanter ikke er innbyrdes innrettet og er i friksjonsinngrep, hvilket holder kantene på plass.

21

22

23

24