PL172870B1

PL172870B1 - Wirówka do oddzielania cial stalych od cieczy PL

Info

Publication number: PL172870B1
Application number: PL93307865A
Authority: PL
Inventors: Bruce L Welling
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1997-12-31
Also published as: US5378364A; EP0664727A1; DE69321971T2; EP0664727A4; ZA936769B; WO1994006536A1; AU4856593A; CA2142877A1; PL307865A1; DE69321971D1; EP0664727B1; AU663665B2

Abstract

1. Wirówka do oddzielania cial stalych od cieczy, zawierajaca polaczony z zespolem napedowym obro- towy kosz z otworami i usytuowana w nim oslona oraz spirale, która jest zamocowana obrotowo 1 wspólosio- wo z koszem i jest uksztaltowana z ukosnie ulozonych wystepów wzdluz co najmniej czesciowo stozkowej powierzchni, przy czym kosz i spirala sa ruchome w tym samym kierunku lecz z rózna predkoscia, a kosz ma uksztaltowany otwór w którym jest usytuowana rura doprowadzajaca do jego wnetrza szlam, nato- miast oslona zawiera szereg odpornych na scieranie pretów usytuowanych w otworach kosza i ulozonych wzgledem siebie z odstepem tworzacym szczeliny laczace wnetrze oslony z zewnetrzna strona kosza, znamienna tym, ze kosz (12) wirówki (10) i stano- wiaca z nim jedna czesc oslona (50) ma ksztalt stoz- kowy, natomiast spirala (14) jest umieszczona na piascie (24), której powierzchnia ma ksztalt stozkowy na calej dlugosci kosza (12). FIG 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wirówka do oddzielania ciał stałych od cieczy, stosowana zwłaszcza do oddzielania ciał stałych ze szlamu korzystnie miału węglowego.

Znane są wirówki do oddzielania ciał stałych od cieczy zawierające obrotowy kosz z ukształtowanymi otworami. Z koszem jest połączona osłona stanowiąca część przesiewającą urządzenia. Na wspólnej osi z koszem jest zamocowana, wystająca na zewnątrz spirala ślimakowa osadzona na piaście. Zarówno piasta spirali jak i kosz obracają się w tym samym kierunku lecz z różną prędkością. Kosz ma otwór wyładowczy, przez który wyrzucane są na zewnątrz oddzielone od cieczy ciała stałe, przemieszczane za pomocą spirali ślimakowej poprzez część osłonową. Część osłonowa, której zadaniem jest odseparowanie ciał stałych, zawiera szereg odpornych na ścieranie prętów, stanowiących łączniki pomiędzy żebrami kosza. Pręty są ułożone z odstępem poprzecznie do obwodowych żeber kosza, przy czym pomiędzy nimi są utworzone szczeliny łączące wnętrze części osłonowej z zewnętrzną częścią kosza.

Opis patentowy USA nr 2 792 172 ujawnia filtry wirnikowe zawierające misę wirówki umieszczoną w górnej części wirówki, do której dostarczany jest olej napędowy poprzez otwór wlotowy i poprzez osiowy kanał utworzony w spiralnym trzpieniu obrotowym, górna misa jest połączona z dolną misą za pomocą kanałów ułożonych pod kątem.

172 870

Druga misa jest zamocowana współosiowo z górną misą tak, więc olej napędowy wprowadzony poprzez ułożone pod kątem kanały przepływa pomiędzy szczeliną utworzoną pomiędzy dnami obu mis. Paliwo przechodząc poprzez pierścieniową przestrzeń pomiędzy misami intensywnie wiruje przez co następuje oddzielenie zanieczyszczeń. Strumień paliwa płynący pod kątem w kierunku do środka poprzez otwory w ścianie wewnętrznej misy kierowany jest do współosiowego wylotu. Obie misy mają ściany o kształcie cylindrycznym.

Z opisu patentowego USA nr 4 983 289 znana jest wirówka, która zawiera obrotową misę zawierającą część przesiewającą. Współosiowo z misąjest zamocowany przenośnik ślimakowy. Misa i przenośnik obracają się w tym samym kierunku z różną prędkością. Wirówka zawiera również podajnik szlamu do misy oraz otwór wylotowy, poprzez który wrzucane są za zewnątrz oddzielone ciała stałe. Obwodowa ściana misy ma usytuowaną na jednym końcu nieperforowaną część przesiewającą o dużej średnicy i dziurkowaną część osłonową o małej średnicy, usytuowaną na drugim końcu misy. Obie części są połączone za pomocą stożkowego nieperforowanego łącznika. Część osłonowa zawiera pręty z materiału odpornego na ścieranie na przykład z węglika wolframu. Pręty są ułożone tak, że ich końce przylegają do siebie tworząc szczeliny pomiędzy ich przylegającymi bokami, które są usytuowane wzdłużnie do części osłaniającej i na całej długości mierzonej wzdłuż osi wirówki. Ślimakowy podajnik ma kształt cylindryczny i jest osadzony na cylindrycznej piaście na zewnątrz ślimakowego pojemnika są ułożone ukośnie ostrza. Ostrza są ułożone od zewnętrznego końca misy do otworu załadowczego połączonej z nią częścią osłonową oddzieloną od wnętrz misy. Zarówno część osłaniająca misę, stanowiąca przesiewacz jak i część podająca szlam mają kształt cylindryczny.

Wadą znanych ze stanu techniki wirówek jest to, że zarówno kosz jak część osłonowa są wykonane z elementów ze stali nierdzewnej zespawanych ze sobą. Elementy te są mało odporne na uderzenia twardych ciał stałych zawartych w szlamie. Dlatego też, wirówki te często ulegają zniszczeniu. W tych znanych wirówkach elementy osłonowe tworzą wewnętrzną powierzchnię w kształcie cylindrycznym ponad którą ciała stałe poruszają się w kierunku otworu wylotowego za pomocą spirali ślimakowej. Kosz, który jest wykonany z odpowiednio cienkiego materiału zawiera obudowę, która wspomaga część przesiewającą zapewniając jej odpowiednią wytrzymałość na uderzenia ciał podczas przepuszczania szlamu przez wirówkę.

Wirówka do oddzielania ciał stałych od cieczy według wynalazku, charakteryzuje się tym, że kosz wirówki ma kształt stożka, zaś część osłonowa, zawierająca pręty, stanowi z koszem wirówki jedną część i ma kształt stożkowy, natomiast spirala jest ukształtowana z ukośnie ułożonych występów i zawiera piastę w kształcie stożka, przy czym występy są usytuowane po zewnętrznej stronie piasty.

Korzystnie pręty części osłonowej mają kształt trapezowy.

Korzystnie pręty części osłonowej mają taką samą długość jak kosz.

Korzystnie osłona kosza jest ukształtowana z segmentów ze szczelinami przy czym końce prętów poszczególnych segmentów stykają się wzdłuż linii środkowej obwodowych żeber kosza.

Korzystnie szczeliny osłony są ułożone wzdłuż tworzących powierzchni kosza, lub wzdłuż obwodu kosza lub ukośnie do tworzących powierzchni kosza.

Korzystnie kosz ma otwory prostokątne lub kołowe łub eliptyczne.

Zaletą wirówki według wynalazku jest to, że kosz razem z osłoną stanowią jedną część i mają kształt stożkowy, który zapewnia zmniejszenie siły uderzenia ciał stałych o ścianę kosza, gdyż ciała stałe ześlizgują się ze stożkowatej powierzchni. Zastosowanie w części osłonowej prętów w kształcie trapezowym jak również odpowiedniego materiału odpornego na ścieranie, zapewnia odpowiednią odporność kosza na uderzenia ciał stałych, co w konsekwencji powoduje długie funkcjonowanie kosza, bez konieczności dokonywania częstych zabiegów konserwujących. Trapezowy kształt prętów, w połączeniu ze stożkowym kształtem kosza zapewnia taki kształt szczelin, że cząstki stałe nie osadzają się w tych szczelinach.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wirówkę w widoku perspektywicznym, fig. 2 - kosz wirówki w widoku perspektywicznym, fig. 3 - fragment części osłonowej kosza w powiększeniu, fig. 4 - przedstawia dwa pręty części osłonowej kosza, fig. 5 - przedstawia wzajemne usytuowanie prętów części osłonowej.

172 870

Przedstawiona na fig. 1 i 2, wirówka 10 do oddzielania ciał stałych od cieczy posiada kosz 12 wokół którego jest ułożona spirala 14, ukształtowana z ukośnie ułożonych występów 26. Głowica 16 kosza 12 jest zamocowana na żeberku do kołnierza (nie pokazanego) połączonego z wałem napędowym 18 kosza 12. Wał napędowy 18 usytuowany w łożyskach (nie pokazanych) jest przymocowany do wspornika mocującego 32 i jest połączony na zewnętrznym końcu z napędową przekładnią 34.

Spirala 14 jest ułożona na stożkowej piaście 24, a jej występy 26 wystają na zewnątrz. Jeden koniec stożkowej piasty 24 jest połączony z wałem tulejowym (nie pokazanym), ułożonym współosiowo z wałem napędowym kosza 18 i jest zamocowany do łożyska (nie pokazanego). Wał tulejowy jest połączony na zewnętrznym końcu z przekładnią 34 zmiany obrotów. Wał 36 przekładni 34 jest napędzany silnikiem 22 za pośrednictwem pasa 20.

Obrót kosza 12 wirówki za pomocą silnika 22 i za pośrednictwem pasa 20 powoduje obrót spirali 14 w tym samym kierunku lecz z różną prędkością obrotową, spowodowaną działaniem przekładni 34 zmiany obrotów. Spirala obracana jest szybciej lub wolniej niż kosz 12. W przedstawionym przykładzie wykonania spirala 14 obraca się wolniej niż kosz 12. Przekładnia 34 zmiany obrotów posiada kołek ścinany lub inny system detekcji momentu obrotowego (nie pokazany), zamocowany najego zewnętrznym końcu. Zapewnia to stabilne działanie przekładni 34 przy skrajnych obciążeniach momentem obrotowym za pośrednictwem rury 30 doprowadzającej szlam do kosza, zamocowanej do ramienia podpierającego (nie pokazanego). Rura 30 jest połączona na zewnętrznym końcu 28 ze źródłem (nie pokazanym) dostarczającym szlam do wirówki 10.

Kosz 12 zawiera przelotowe otwory 31 usytuowane w pierścieniowych rzędach. Otwory są ukształtowane poprzez przecinające się ze sobą wąskie wzdłużne żebra 33 i obwodowe żebra 33. Jak przedstawiono na fig. 2 otwory 3 i mają korzystnie kształt prostokątny, zaś żebra wzdłużne 33 są rozmieszczone wzdłuż tworzących powierzchni kosza 12, na zewnątrz obwodowych żeber 35, w celu polepszenia odsączania fazy ciekłej ze szlamu. Otwory 31 korzystnie mają kształt kołowy lub eliptyczny. Na zewnętrznym końcu kosza 12 jest usytuowany wyładowczy otwór 38 dla ciał stałych.

Faza ciekła szlamu przechodzi przez część osłonową 50 kosza 12 wirówki 10 i jest odprowadzana w kierunku promieni, na zewnątrz przez otwory 31. Pozostałe stałe ciała zbierają się na obudowie (nie pokazanej) i są odprowadzane z wirówki 10 na zewnątrz poprzez otwór 38.

Opisana wirówka 10 jest przeznaczona do obróbki szlamu zawierającego materiał o wysokim stopniu szorstkości, w postaci miału węglowego. Dlatego część robocza powierzchni występów 26 spirali 14 jest obłożona przylegającymi do siebie zabezpieczającymi płytkami 40 z twardego materiału, bardziej odpornego na ścieranie niż stal, z której wykonana jest spirala 14, np. z ceramiki lub węglika wolframu. Zabezpieczające płytki 40 są przyklejone do ich powierzchni roboczej.

Podczas pracy wirówki 10, ciała stałe oddzielone od szlamu, są podawane do kosza 12 z rury doprowadzającej 30 i przemieszczają się w kierunku wewnętrznej ściany kosza 12 pod działaniem siły odśrodkowej. Kosz 12 obraca się w kierunku ruchu wskazówek zegara, zgodnie z kierunkiem strzałki oznaczonym według fig. 1. Spirala 14 obraca się w tym samym kierunku co kosz 12 wirówki 10 z nieco mniejszą prędkością i popycha osadzone ciała od strony prawej na lewą.

Na fig. 3 przedstawiono fragment osłony 50 kosza wirówki w powiększeniu. Rzut poziomy powierzchni wewnętrznej z fig. 3 stanowi mały pierścieniowy lub osiowy fragment osłony 50, którajest ukształtowana z prętów 52, wykonanych z materiału odpornego na ścieranie, korzystnie węglika wolframu. Węglik wolframu charakteryzuje się przeciętną utratę masy w zakresie 0,6 do 3,8 mm² w teście według ASTM G-65. Innym odpowiednim materiałem jest odporna na ścieranie ceramika.

Pręty 52 są rozmieszczone wzdłuż całej długości kosza 12 w zestawach tworzących segmenty, przy czym końce prętów 52 poszczególnych segmentów stykają się wzdłuż linii środkowej obwodowych żeber 35. Ilość segmentów prętów 52 jest taka, że pokrywają one całą długość kosza 12 i są rozmieszczone równolegle w parach na obwodzie pokrywając wewnętrzny obwód kosza 12.

172 870

Jak przedstawiono na fig. 3 i 4, pręty 52 mają odpowiednio dobrany kształt umożliwiający ukształtowanie pomiędzy nimi szczelin 54, gdy stykają się ze sobą sąsiednie boki prętów. Szczeliny 54 są ukształtowane wzdłuż całej osłony 50 i mają jednakowe szerokości na całym obwodzie kosza 12.

Jak pokazano na fig. 4 i 5 pręty 52 mają trapezowy przekrój, a więc szerokość szczeliny 54 jest większa na powierzchni zewnętrznej niż na części wewnętrznej osłony 50. Przez zwiększenie szerokości szczeliny 54 w kierunku promienia na zewnątrz (jak to przedstawiono na fig. 4 i 5) stały materiał szlamu ma mniejszą skłonność do osadzania się w szczelinach 54. Pręty 52 mają trapezowy przekrój korzystnie na całej swojej długości dla polepszenia odsączania. Korzystnie pręty 52 mają na końcach przekrój kwadratowy co ułatwia ich montaż. Korzystnie pręty 52 zwężają się wzdłuż swojej długości dla zachowania stożkowego kształtu części osłonowej 50.

Szczeliny 54, otwory 31 oraz obwodowe żebra 35 kosza 12 stanowią razem otwory sita. Nawet wtedy, gdy szczeliny 54 nakładają się na obwodowe żebra 35, to następuje odsączenie cieczy do otworów 31 po obu stronach żeber 35.

W zależności od rozmieszczenia prętów 52, szczeliny 54 są usytuowane wzdłuż tworzących powierzchni kosza 12, wzdłuż obwodu kosza 12 lub pod kątem do tworzących powierzchni kosza 12.

Na pręty 52 przymocowane do obwodowych żeber 35 kosza 12 lub na ich części nakłada się cienką warstwę kleju (nie pokazanego), korzystnie z żywicy epoksydowej. Pręty 52 są układane ręcznie.

Pierwszy segment prętów ułożonych na pełniej długości kosza jest pokryty jednorodną warstwą kleju, przy czym grubość warstwy kleju jest taka, że układanie w nim prętów jest zakończone, zanim klej zacznie zestalać się. Pierwszy zespół prętów równoległych do osi jest następnie ułożony od końca do końca sklejonego segmentu kosza, przy czym należy zwracać uwagę na to, aby pręty przylegały do siebie bokami równoległymi do osi kosza wzdłuż całej swojej długości. Następnie przykleja są sąsiednie segmenty prętów a umieszczane w nich pręty ustawia się w jednej linii z prętami już ułożonymi, aż do wypełnienia całego obwodu kosza.

Korzystnie pręty 52 są połączone ze sobą tak, że tworzą niezależne segmenty osłonowe, które są wsuwane do otworów 31. Segmenty osłonowe są mocowane w otworach 31 za pomocą kleju, taśm lub śrub. Ponadto, każdy niezależny segment osłonowy może być wymieniony oddzielnie co zmniejsza koszty konserwacji.

172 870

FIG.2


/-^--
ι ^{1 1}— 7--	\| ν
\ 7/7//7	77/7/7>
	1 L
i s s / y /λ / / / / / λ_Λ--
V ¹ '
	//////Ą (-
¹ Γ
¹ Γ- S 7 7 / 7	77 7 77 /71-¹-
1 1 ,
	//////Α
ι '--- d	- -----1 I .
>	!
1 ..... 1 r J /

FIG.3 \ \τ/ r l ł,! I ! i l l I.JLU I η Γ^_

II / ΓΙ' ! Ί II II II II II II gT \ V ί \ \ \ ί \

FIG.4

172 870

FIG.5

172 870

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wirówka do oddzielania ciał stałych od cieczy, zawierająca połączony z zespołem napędowym obrotowy kosz z otworami i usytuowaną w nim osłoną oraz spiralę, która jest zamocowana obrotowo i współosiowo z koszem i jest ukształtowana z ukośnie ułożonych występów wzdłuż co najmniej częściowo stożkowej powierzchni, przy czym kosz i spirala są ruchome w tym samym kierunku lecz z różną prędkością, a kosz ma ukształtowany otwór w którym jest usytuowana rura doprowadzająca do jego wnętrza szlam, natomiast osłona zawiera szereg odpornych na ścieranie prętów usytuowanych w otworach kosza i ułożonych względem siebie z odstępem tworzącym szczeliny łączące wnętrze osłony z zewnętrzną stroną kosza, znamienna tym, że kosz (12) wirówki (10) i stanowiąca z nim jedną część osłona (50) ma kształt stożkowy, natomiast spirala (14) jest umieszczona napiaście (24), której powierzchnia ma kształt stożkowy na całej długości kosza (12).
2. Wirówka według zastrz. 1, znamienna tym, że pręty (52) osłony (50) mają kształt trapezowy.
3. Wirówka według zastrz. 2, znamienna tym, że pręty (52) osłony (50) mają taką samą długość jak kosz (12).
4. Wirówka według zastrz. 1, znamienna tym, że osłona (50) kosza (12) jest ukształtowana z segmentów ze szczelinami (54), przy czym końce prętów (52) poszczególnych segmentów stykają się wzdłuż linii środkowej obwodowych żeber (35) kosza (12).
5. Wirówka według zastrz. 4, znamienna tym, że szczeliny (54) osłony (50) są ułożone wzdłuż tworzących powierzchni kosza (12).
6. Wirówka według zastrz. 4, znamienna tym, że szczeliny (54) osłony (50) są ułożone wzdłuż obwodu kosza (12).
7. Wirówka według zastrz. 4, znamienna tym, że szczeliny (54) osłony (50) są ułożone ukośnie do tworzących powierzchni kosza (12).
8. Wirówka według zastrz. 1, znamienna tym, że kosz (12) ma prostokątne otwory (31).
9. Wirówka według zastrz. 1, znamienna tym, że kosz (12) ma kołowe otwory (31).
10. Wirówka według zastrz. 1, znamienna tym, że kosz (12) wirówki (10) ma eliptyczne otwory (31).