CN105080383A - 可伸缩的混合装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于混合存储罐中的流体的系统，所述系统包括混合器组件、壳体和致动器。混合器组件具有马达、轴和叶轮。壳体被设置在存储罐的侧壁中。壳体具有足够的容积来容纳所述叶轮。致动器被配置为使混合器组件缩回和将叶轮拉入壳体中。混合器组件具有第一形态和第二形态。在所述第一形态中，叶轮被设置在存储罐的主要部分中并且被配置为响应于叶轮的经由马达和轴的旋转而混合流体。在所述第二形态中，叶轮被设置在壳体中并且在存储罐的主要部分之外。

Description

可伸缩的混合装置和方法

技术领域

本发明一般地涉及一种混合(mixing)装置和方法。更特别地，本发明涉及用于混合设置在存储罐中的流体的装置和方法。

背景技术

公知的是，贮存在存储罐中的流体通常将会发生沉积。一些流体的沉积可能是无关紧要的或甚至是理想的。然而，在其它流体中，沉积可能是有害的。例如，在石油产品中，沉积可能导致底部成分凝结或集中在存储罐的底部或靠近存储罐的底部——这损坏存储罐并且降低贮存在其中的石油产品的质量。一般地，这一问题称为底部沉积物和水(BS&W)。

汽油和原油贮存罐通常被搅动以用于产品混合、均匀以及沉积物和水的悬浮。由于这一类型的贮存容器典型地具有非常大的直径和相对短的高度，因此顶部进入的搅拌器通常并不实用，通常使用的是侧面进入的搅拌器。

侧面进入的搅拌器穿过容器的侧壁伸进存储罐中若干英尺。目前没有装置(provision)在不破坏容器密封的情况下从存储罐取出轴和叶轮，所述破坏可能导致容器的显著泄漏。

对汽油存储罐的环保要求特别地使存储罐设计转移到使用浮动的顶部。这允许流体上方的蒸汽空间最小化并且由此允许挥发。由于目前设计的侧面进入的搅拌器的存在，因此浮动的顶部不能下降至容器的底部，并且在每个存储罐中必须维持有显著的永久的储备(inventory)。

因此，理想的是提供一种至少在某种程度上能够克服在此描述的缺陷的系统、装置和方法。

发明内容

通过本发明，很大程度上满足了前述要求，其中，提供了混合存储罐中的流体的系统、装置和方法的多个方面。

本发明的一个实施方式涉及一种用于混合存储罐中的流体的系统。所述系统包括混合器组件、壳体和致动器。所述混合器组件具有马达、轴和叶轮。所述壳体被设置在存储罐的侧壁中。所述壳体具有足够的容积来容纳所述叶轮。所述致动器被配置为使混合器组件缩回和将叶轮拉入壳体中。所述混合器组件具有第一形态和第二形态。在所述第一形态中，叶轮被设置在存储罐的主要部分中并且被配置为响应于叶轮的经由马达和轴的旋转而混合流体。在所述第二形态中，叶轮被设置在壳体中并且在存储罐的主要部分之外。

本发明的另一个实施方式涉及一种混合器组件。所述混合器组件包括叶轮、旋转所述叶轮的马达，以及固定到所述叶轮上并且将扭矩从马达传输到叶轮的轴。混合器组件另外包括具有足够的容积以包含叶轮的壳体、密封件以及致动器。所述密封件被设置在所述壳体中。所述密封件被配置为有助于所述轴的旋转，并且被配置为有助于使所述轴纵向滑动，同时减小流体穿过密封件的泄漏。所述致动器被配置为促使所述轴沿纵向运动。响应于致动器使所述轴运动，所述叶轮被拉入所述壳体中。

本发明的又一个实施方式涉及一种从具有浮动的顶部的存储罐抽吸流体的方法。在这一方法中，如果确定顶部在预定最低水平高度(predeterminedminimumlevel)之下，则叶轮从存储罐缩回并且进入一腔室中，所述腔室被固定到存储罐的一侧。这样，可以从所述存储罐中抽吸另外的流体，并且所述顶部被允许响应于所述叶轮位于所述壳体中且在所述存储罐的主要部分之外而下降到叶轮之下。

由此已经相当宽泛地概述了本发明的某些实施方式，以便可以更好地理解本发明在此的详细说明，并且以便可以更好地认识本发明对于本领域的贡献。当然，下面将描述本发明另外的实施方式，所述实施方式将形成所附权利要求的主题。

在这方面，在详细说明本发明的至少一个实施方式之前，应该理解的是，本发明并不将其应用限制为在以下说明中阐述的或者在附图中示出的结构的细节以及构件的布置。本发明能够实施成除了所描述的实施方式之外的实施方式，并且能够以多种方式实践和执行。此外，应该理解的是，在此所采用的措辞和术语以及摘要都是用于说明的目的，而不应该被认为是限制。

这样，本领域技术人员将认识到，作为本申请的基础的概念可以被容易地运用为设计其它结构、方法和系统的基础，以用于执行本发明的多个目的。因此，重要的是，在等同结构没有背离本发明的精神和范围的情况下，权利要求被认为包括这样的等同结构。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的第一形态中的存储罐混合系统的简化横截面视图。

图2是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统的简化横截面视图。

图3是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统的第一示例的横截面视图。

图4是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统的第一示例的横截面视图。

图5是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统的第一示例的透视图。

图6是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统的第一示例的透视图。

图7是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统的第二示例的横截面视图。

图8是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统的第二示例的横截面视图。

图9是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统的第二示例的透视图。

图10是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统的第二示例的透视图。

图11是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统的第三示例的横截面视图。

图12是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统的第三示例的横截面视图。

图13是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统的第三示例的透视图。

图14是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统的第三示例的透视图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于从存储罐中缩回叶轮的存储罐混合系统和方法的可伸缩叶轮。出于公开的目的，术语“存储罐”及其变化指的是任何适当尺寸或形状的并且容纳任何适当流体的器皿或容器。在一个特定示例中，在此描述的一个或多个存储罐可适用于容纳几十、几百、几千、几百万升等等的流体。在一个特定的示例中，流体可以是储存在具有相对大的容积的存储罐中的石油产品，所述相对大的容积例如为几百到几百万桶。

图1是根据本发明的一个实施方式的第一形态中的存储罐混合系统10的简化横截面视图。如图1所示，存储罐混合系统10包括存储罐12和叶轮组件14。存储罐12被配置为容纳适当的流体16。流体16的适当的示例包括石油基流体，例如油和燃料和接受分离的任何流体。存储罐12包括侧壁18和顶部20。在一个特定示例中，顶部20被配置为浮动或另外地掩盖流体16。

叶轮组件14被配置为混合或另外地产生存储罐12中流体16的流动，以防止或减少流体16内成分的分离。一般地，叶轮组件14包括叶轮22、轴24、密封件26、壳体28、马达30和支撑件32。如在此所示的那样，在本发明的这一实施方式或其它实施方式中预想出密封件、壳体和支撑件的各种示例。叶轮22被配置为响应于旋转而促使流体16流动。轴24被配置为将扭矩从马达30传输到叶轮22。密封件24被配置为防止或减少流体16围绕轴24的泄漏。另外，密封件24被配置为有助于使轴24从存储罐12缩回以及将轴插入存储罐12中。如在此示出的那样，密封件24可以包括可操作以有助于叶轮组件14滑动和有助于轴24旋转的一个密封件或多个密封件。

壳体28被配置为提供具有足够的容积的凹部或腔室，以用于叶轮22和/或至少一部分轴24从存储罐12的主容积部缩回，并且允许顶部20下降到叶轮22的水平高度之下。马达30被配置为产生充分的扭矩以经由轴24使叶轮30旋转。一般地，马达30可以包括任何适当的马达或致动器，例如是电动的、气动的、液压的、燃烧驱动的等等。支撑件32被配置为支撑马达30和/或减小轴24和/或密封件24上的横向力。可选地，支撑件32被配置为有助于叶轮组件14的缩回和/或插入。

另外，存储罐混合系统10可选地包括致动器34、传感器36和/或控制器38。如果包括的话，那么致动器34可以配置为将轴24和叶轮22拉进壳体28中，和/或将轴24和叶轮22推出壳体28并且重新进入存储罐12中。在各个示例中，致动器34可以包括液压或气动致动器、螺纹杆和从动件、齿条和小齿轮，或者其它这样的线性致动器。传感器36可以包括任何适当的传感器，例如压力变换器、电阻等等。控制器38可以配置为接收来自传感器36和/或使用者的信号。控制器38可以进一步配置为发送和/或接收来自致动器34的信号，以调整致动器34和/或监视致动器34以用于定位、运动阻抗等等。缩回和/或插入的控制可以是手动的和/或自动的。例如，使用者可以运用控制器38来调整致动器34。附加地或备选地，控制器38可以响应于来自传感器36的信号自动发送信号到致动器34。这样，叶轮22可以响应于顶部20降低到预定最低水平高度之下而自动地被拉进壳体28中，和/或叶轮22可以响应于顶部20上升到预定最低水平高度之上而从壳体28插入存储罐12中。

备选地或附加地，顶部20的水平高度可以通过监视存储罐12中流体16的量来确定。例如，基于置于存储罐12中的流体16的量相对从存储罐12中抽吸出的流体16的量，可以估算目前保留在存储罐12中的流体16的量。如果确定流体16的水平高度在预定的最小值之下，那么叶轮22可以手动地或自动地缩回到壳体28中。

图2是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统10的简化横截面视图。如图2所示，顶部20可操作以响应于流体16离开存储罐12而下降。为了允许顶部20完全地下降和/或避免被叶轮22冲击，叶轮20缩回到壳体28中。在后面的图3-14中，示出了存储罐混合系统的多个示例。

图3是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统10的第一示例的横截面视图。如图3所示，叶轮组件14基本上被容纳在支撑件32中。支撑件32包括壳体40，所述壳体40可以呈大致圆筒形。马达30和轴24被设置在滑板(sled)42内。密封件26包括密封件44，所述密封件44可操作以有助于滑板42在壳体40内滑动。密封件26还包括轴密封件46，所述轴密封件46配置为有助于轴24在滑板42内旋转。壳体28由壳体40和滑板42的内壁48限定。这样，在这一第一形态中，壳体28具有相对低的容积。

为了促使滑板42相对于壳体40滑动，叶轮组件14可以包括致动器34。致动器34可以包括可操作以促使滑板42相对于壳体40运动的任何适当的装置。适当的致动器的示例包括液压缸、螺旋桨驱动器等等。在一个特定的示例中，致动器34包括带有活塞52的液压缸，所述活塞52配置为与缸54匹配并且由通常理解形式下的液压流体驱动。

图4是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统10的第一示例的横截面视图。如图4所示，滑板42已经相对于壳体40滑动以使叶轮22从存储罐12缩回。例如，响应于致动器34将活塞52拉入到缸54中，滑板42已经被促使在壳体40内滑动。响应于滑板42在壳体40内的远端运动，壳体28已经在容积上增大。

图5和图6是根据图1的实施方式的第一和第二形态中的存储罐混合系统10的第一示例的透视图。如图5所示，叶轮组件14基本上被容纳在支撑件32中。这样，叶轮组件14可以在某种程度上被保护。如图6所示，例如，马达30可以从壳体40稍微延伸以用于维护。

图7是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统10的第二示例的横截面视图。如图7所示，轴24被配置为在支撑件32内滑动和旋转。支撑件32包括密封件26，马达30被设置在支撑件32上。致动器34包括使螺纹杆62旋转的马达60。设置在轴24的远端处的从动件64被配置为响应于螺纹杆62的旋转沿着螺纹杆62平移。带和滑轮系统66可以配置为将扭矩从马达30传输到轴24。

图8是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统10的第二示例的横截面视图。如图8所示，从动件64响应于螺纹杆62的旋转沿着螺纹杆62被推动。这样，叶轮22被拉入壳体28中。

图9和图10是根据图1的实施方式的第一和第二形态中的存储罐混合系统10的第二示例的透视图。如图9所示，从动件64位于存储罐12附近。在图10中，螺纹杆62的旋转已经将从动件64和轴24拉动远离存储罐12，所述存储罐12又已经将叶轮22拉入壳体28中。这样，随着流体16的水平高度在存储罐12中降低，叶轮22可以被拉入壳体28中以避免与顶部20产生接触。

图11是根据图1的实施方式的第一形态中的存储罐混合系统10的第三示例的横截面视图。如图11所示，叶轮组件14被安装在滑板42上。滑板42被配置为在一个或多个轨道70上移动。致动器34在图13和图14中更清楚地被示出，并且包括马达60、螺纹杆62和配置为使叶轮组件14缩回和/或插入的从动件64。附加地，叶轮组件14包括套筒80，所述套筒80与一个或多个套筒密封件82滑动接合。这一示例的优点是套筒密封件82仅仅受到滑动接合。

图12是根据图1的实施方式的第二形态中的存储罐混合系统10的第三示例的横截面视图。如图12所示，叶轮组件14经由滑板42的运动被拉动远离存储罐12。套筒80和套筒密封件82被配置为，在流体16有少量损失或没有损失的情况下，有助于轴24离开和进入存储罐12的运动。这样，随着流体16的水平高度在存储罐12中降低，叶轮22可以被拉入壳体28中以避免与顶部20产生接触。

图13和图14是根据图1的实施方式的第一和第二形态中的存储罐混合系统10的第三示例的透视图。如图13所示，在一个特定的示例中，滑板42被配置为在一对轨道70上移动。还示出的是，螺纹杆62被设置在所述一对轨道70之间。从动件64被固定到滑板42上，并且螺纹杆62的旋转促使滑板42运动。在图14中，套筒80被示出为从存储罐12中被拉出。在这一第二形态中，叶轮22被拉入壳体28中并且避开顶部20。

从详细的说明中，本发明的许多特征和优点已经清楚了，因此，本申请意在通过所附权利要求覆盖落入本发明实质精神和范围的本发明的所有这样的特征和优点。此外，因为本领域技术人员容易想到多种变化形式和改变形式，所以并不希望将本发明限制为所示出和所描述的具体结构与操作，并且因此，所有适当的变化形式和等同形式都可以落入本发明的范围。

Claims (3)

1.一种用于混合存储罐中的流体的系统，所述系统包括：

混合器组件，所述混合器组件具有马达、轴和叶轮；

壳体，所述壳体被设置在存储罐的侧壁中，所述壳体具有足够的容积来容纳所述叶轮；以及

致动器，所述致动器被配置为使所述混合器组件缩回和将所述叶轮拉入壳体中，其中所述混合器组件具有第一形态和第二形态，在所述第一形态中，所述叶轮被设置在所述存储罐的主要部分中并且被配置为响应于所述叶轮的经由马达和轴的旋转而混合所述流体，在所述第二形态中，所述叶轮被设置在所述壳体中并且在所述存储罐的所述主要部分之外。

2.一种混合器组件，其包括：

叶轮；

马达，所述马达使所述叶轮旋转；

轴，所述轴被固定到所述叶轮上，并且将扭矩从所述马达传输到所述叶轮；

壳体，所述壳体具有足够的容积来容纳所述叶轮；

密封件，所述密封件被设置在所述壳体中，所述密封件被配置为有助于所述轴的旋转，并且被配置为有助于使所述轴纵向滑动，同时减小流体穿过所述密封件的泄漏；以及

致动器，所述致动器被配置为促使所述轴沿纵向运动，其中，响应于所述致动器使所述轴运动，所述叶轮被拉入所述壳体中。

3.一种从具有浮动的顶部的存储罐抽吸流体的方法，所述方法包括步骤：

确定所述顶部是否位于预定最低水平高度之下；

响应于所述顶部位于预定最低水平高度之下，使叶轮从所述存储罐缩回并且进入一腔室中，所述腔室被固定到所述存储罐的一侧；

从所述存储罐抽吸另外的流体，其中，所述顶部被允许响应于所述叶轮位于所述壳体中并且在所述存储罐的主要部分之外而下降到叶轮之下。