DE2550601C2 - Apparatus for the electrical treatment of an emulsion containing oil as a continuous phase - Google Patents
Apparatus for the electrical treatment of an emulsion containing oil as a continuous phaseInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Behandlung von Öl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for the electrical treatment of oil according to the preamble of Claim 1.
Solche elektrische Behandlungsvorrichtungen werden seit vielen Jahren zum Auflösen von Emulsionen verwendet, die von nicht mit einander vermischbaren äußeren und inneren flüssigen Phasen gebildet werden. Die äußere Phase ist die kontinuierliche ölphase, während die innere Phase aus einer dispergierten wäßrigen und verunreinigenden Substanz besteht. Die innere Phase ist wäßrig und besteht normalerweise aus einer kaustischen oder sauren Lösung. In den allermeisten Fällen werden in solchen Vorrichtungen Wasser-inRohöl-Emulsionen elektrisch behandelt und aufgelöst Um Salze zu entfernen, wird das Rohöl mit Frischwasser vermischt. Ein elektrisches Hochspannungsfeld bewirkt eine Auflösung der Emulsion durch Koagulieren der inneren Phase (die das zu entfernende Salz mitführt), die sich aufgrund der Eigenschwere von der äußeren Phase absondertSuch electrical treatment devices have been used for dissolving emulsions for many years used, which are formed by immiscible outer and inner liquid phases. The outer phase is the continuous oil phase, while the inner phase consists of a dispersed one aqueous and contaminating substance. The inner phase is watery and usually consists of a caustic or acidic solution. In the vast majority of cases, such devices will use water-in-crude oil emulsions electrically treated and dissolved To remove salts, the crude oil is mixed with fresh water mixed. A high-voltage electric field causes the emulsion to dissolve by coagulating the inner phase (which carries the salt to be removed), which differs from the outer phase due to its inherent gravity secretes
In der US-PS 37 19 584 ist eine Vorrichtung zur elektrischen Behandlung von Emulsionen beschrieben, bei der in einem Behandlungsgefäß mit einem Einlaß und einem Auslaß Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes vorgesehen sind. Mit dem Behandlungsgefäß ist eine dielektrische Flüssigkeit enthaltende Leitung verbunden, in der ein elektrisch isoliert geha'tener Leiter angeordnet ist. Dieser Leiter wird zur Verbindung einer der Elektroden mit einer außerhalb des Behandlungsgcfäßes befindlichen Stromquelle durch eine die Leitung abdichtende Eingangsbuchse geführt Ein Nachteil einer solchen Vorrichtung besteht darin, daß bei einem hohen Druck (>21 bar) und bei einer gleichzeitigen hohen Temperatur (>150°C) Flüssigkeit aus dem Behandlungsgefäß über die elektrische Leitung zur Stromquelle gelangen kann. Außerdem ist die in diesem Zusammenhang beschriebene Wärmesperre sehr aufwendig und macht Abflüsse für Kondenswasser erforderlich.In US-PS 37 19 584 an apparatus for the electrical treatment of emulsions is described, in the case of a treatment vessel with an inlet and an outlet electrodes for producing a electric field are provided. With the treatment vessel is a dielectric liquid containing Connected line in which an electrically insulated conductor is arranged. This ladder becomes the Connection of one of the electrodes to a power source located outside the treatment vessel passed through an input socket sealing the line. A disadvantage of such a device exists in that at a high pressure (> 21 bar) and at a simultaneous high temperature (> 150 ° C) Liquid can reach the power source from the treatment vessel via the electrical line. In addition, the thermal barrier described in this context is very expensive and makes drains for Condensation water required.
Aus der US-PS 36 66 878 ist eine Eingangsbuchse bekannt, die an der einen Seite in das Behandlungsgefäß hineinragt und die an der anderen Seite mit einem zu einer äußeren Stromquelle führenden Leiter verbunden ist. Auch an dieser Buchse können hohe Druckunterschiede und gleichzeitig hohe Temperaturdifferenzen auftreten. Es ist aber äußerst schwierig derartige Eingangsbuchsen so zugestalten, daß sie sowohl hohe Drücke als auch hohe Temperaturen aushalten können. Die Lebensdauer solchermaßen angeordneter Eingangsbuchsen ist daher begrenzt.From US-PS 36 66 878 an input socket is known, which is on one side in the treatment vessel protrudes and the other side is connected to a conductor leading to an external power source is. There can also be high pressure differences and, at the same time, high temperature differences at this socket appear. However, it is extremely difficult to design such input jacks so that they are both tall Can withstand pressures as well as high temperatures. The service life of input sockets arranged in this way is therefore limited.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zur elektrischen Behandlung einer öl als kontinuierliche Phase enthaltenden Emulsion anzugeben, die auch bei hohen Drücken und hohen Temperaturen arbeiten kann, ohne daß an der Eingangsbuchse der Vorrichtung die oben angegebenen Nachteile eintreten.The object of the invention is therefore to provide a device for the electrical treatment of an oil as Continuous phase-containing emulsion to indicate that even at high pressures and high Temperatures can work without the above specified at the input socket of the device Disadvantages occur.
Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits erwähnte Vorrichtung gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.This object is achieved by a device as already mentioned at the outset, which is provided by the in the characterizing part of claim 1 listed features is characterized.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Eingangsbuchse im Behandlungsgefäß arbeiten kann, ohne daß sie dabei der Einwirkung hoher Temperaturen und hoher Drücke ausgesetzt ist. Der Aufbau der Buchse kann daher wesentlich einfacher und kostensparender sein als bei den im Zusammenhang mit den bekannten Vorrichtungen verwendeten Buchsen.An advantage of the invention is that the input socket can work in the treatment vessel, without being exposed to high temperatures and high pressures. The structure of the Bushing can therefore be much simpler and more cost-effective than with those related to the known devices used sockets.
Die Erfindung wird nunmehr im Zusammenhang mit den Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigtThe invention will now be described in detail in connection with the figures. It shows
F i g. 1 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Darstellung einer elektrischen Behandlungsvorrichtung nach der Erfindung;F i g. 1 shows a partially sectioned illustration of an electrical treatment device according to the invention;
Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform der Einführungsbuchse;2 shows a vertical section through an embodiment the insertion socket;
Fig.3 einen Längsschnitt durch eine dynamische Flüssigkeitsperre bei der in der F i g. 1 dargestellten Vorrichtung;3 shows a longitudinal section through a dynamic Liquid barrier in the case of the FIG. 1 shown device;
F i g. 4 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Darstellung einer zweiten Ausführungsform der elektri-F i g. 4 shows a partially sectioned illustration of a second embodiment of the electrical
sehen Behandlungsvorrichtung nach der Erfindung;see treatment device according to the invention;
F i g. 5 einen Längsschnitt durch einen Druckverstärker bei der in der F i g. 4 dargestellten Vorrichtung zum Betätigen des Durchführungsisolators.F i g. 5 shows a longitudinal section through a pressure booster in the case of the FIG. 4 shown device for Operate the bushing insulator.
Die F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum elektrischen Behandeln einer unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes aufzulösenden Emulsion. Die elektrische Behandlungsvorrichtung weist ein Gefäß 12 auf, in dem die Emulsion während deren Auflösung auf einer geeigneten Temperatur und unter einem geeigneten Druck gehalten wird. Die aus einem Metall bestehenden Wandungen des Gefäßes umschließen die Elektroden 13 und 14 und tragen die Isolierung 15. Die Elektroden können verschiedenartig ausgestaltet sein, bestehen jedoch vorzugsweise aus ebenen und vonein- is ander im Abstand befindlichen Metallgittern. Die Elektrode 13 ist über das Gefäß 12 geerdet, während die unter Spannung gesetzte Elektrode 14 von den Metallteilen des Gefäßes 12 isoliert gehaltert wird. Das Gefäß 12 kann aus einer herkömmlichen Ausführung bestehen und mit Einlaß- und Auslaßleitungen ausgestattet sein.The F i g. 1 shows a device according to the invention for electrically treating a patient under the action an electric field to be dissolved. The electrical treatment device has a vessel 12 in which the emulsion during its dissolution at a suitable temperature and below a suitable Pressure is held. The walls of the vessel made of a metal enclose the Electrodes 13 and 14 and carry the insulation 15. The electrodes can be designed in various ways, however, preferably consist of planes and of one another other spaced metal grids. The electrode 13 is grounded via the vessel 12, while the energized electrode 14 is held isolated from the metal parts of the vessel 12. That Vessel 12 may be of conventional design and equipped with inlet and outlet conduits be.
An die Elektrode 14 wird von einer äußeren Spannungsquelle 16 aus eine Hochspannung angelegt. Die Spannungsquelle 16 kann aus einer Gleichspannungsquelle bestehen, die eine Hochspannung von beispielsweise 33 kV erzeugt. Andererseits kann die Spannungsquelle aus einem von einer Wechselstromquelle versorgten Transformator bestehen, der eine Ausgangsspannung von beispielsweise 13 kV erzeugt, jo Der Hochspannungsstrom aus der Stromquelle 16 wird innerhalb einer Druckleitung 17 aus Metall zu eiiier Einführungsbuchse 18 geleitet, die den Strom, vom Gefäß 12 elektrisch isoliert, und über einen biegsamen Leiter 19 zur Elektrode 14 weiterleitet. Die unter Spannung gesetzte Elektrode 14 erzeugt im Gefäß 12 ein elektrisches Feld, das eine Auflösung der Emulsion bewirktA high voltage is applied to the electrode 14 from an external voltage source 16. The voltage source 16 can consist of a DC voltage source which has a high voltage of for example 33 kV generated. On the other hand, the voltage source can be from an alternating current source supplied transformer that generates an output voltage of, for example, 13 kV, jo The high-voltage current from the power source 16 becomes egg inside a pressure line 17 made of metal Lead-in socket 18, which electrically isolates the current from the vessel 12, and via a flexible one Conductor 19 forwards to electrode 14. Electrode 14 that is energized generates in vessel 12 an electric field that causes the emulsion to dissolve
Die in der F < g. 2 ausführlich dargestellte Einführungsbuchse 18 weist einen Metalladapter 21 auf, der in die Wandung des Gefäßes 12 eingesetzt ist. Der Adapter 21 ist am unteren Ende 22 mit einem Gewinde versehen, das in eine Gewindebohrung an der Wandung des Gefäßes 12 eingeschraubt ist. Vom Adapter 21 aus erstreckt sich ein langgestrecktes rohrförmiges Glied 23 «5 in das Gefäß 12 hinein. Dieses rohrförmige Glied 23 besteht aus einem isolierenden Kunststoff mit einem hohen elektrischen Widerstandswert, vorzugsweise aus einem polymeren Feststoff. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise Polytetrafluoräthylen verwendet oder in weniger kritischen Umgebungen Polytrifiuorchloräthylen. Jedoch können auch andere gleichwertige Isolierstoffe verwendet werden.The in the F <g. 2 introductory socket shown in detail 18 has a metal adapter 21 which is inserted into the wall of the vessel 12. Of the Adapter 21 is provided with a thread at the lower end 22, which is inserted into a threaded hole in the wall of the vessel 12 is screwed. An elongated tubular member 23 «5 extends from the adapter 21 into the vessel 12. This tubular member 23 is made of an insulating plastic with a high electrical resistance, preferably made of a polymeric solid. To this end, will preferably polytetrafluoroethylene or, in less critical environments, polytrifluorochloroethylene. However, other equivalent insulating materials can also be used.
Das rohrförmige Glied 23 weist vorzugsweise eine von Kratzern und Unebenheiten freie zylindrische Außenseite 24 auf, an der sich keine einen Lichtbogen induzierenden Materialien ansammeln können. Das rohrförmige Glied 23 ist mit einem in der Längserstrekkung verlaufenden Kanal 26 versehen, duich den ein Hochspannungskabel 27 in Form eines mit einer b0 Kunststoffumhüllung versehenen elektrischen Leiters 28 hindurchgeführt ist. Dieser Kunststoff kann der gleiche sein, aus dem das rohrförmige Glied 23 hergestellt ist. Das untere Ende des rohrförmigen Gliedes 23 ist mit einem ersten Gewinde 29 versehen, in ·" das eine Metallhülse 31 eingeschraubt ist, die einen Durchlaß für den Leiter 28 aufweist, der durch eine Silberlötung 32 an der Hülse 31 befestigt ist. Diese Lötstelle 32 stellt auch eine flüssigkeitsdichte Abdichtung am unteren Teil der Hülse 31 her.The tubular member 23 preferably has a cylindrical outer surface 24 which is free of scratches and unevenness and on which no arc-inducing materials can collect. The tubular member 23 is provided with a longitudinally extending channel 26 through which a high-voltage cable 27 in the form of an electrical conductor 28 provided with a b0 plastic sheath is passed. This plastic can be the same from which the tubular member 23 is made. The lower end of the tubular member 23 is provided with a first thread 29 into which a metal sleeve 31 is screwed, which has a passage for the conductor 28, which is fastened to the sleeve 31 by a silver soldering 32. This soldering point 32 provides also a liquid-tight seal on the lower part of the sleeve 31 ago.
Die Hülse 31 ist in den Gewindetei! 29 flüssigkeitsdicht eingesetzt und ist gegenüber mäßigen Druckunterschieden resistent Eine verhältnismäßig dauerhafte Abdichtung bei erhöhten Druckdifferenzen wird durch eine erste Umhüllung der Hülse 31 mit einem sehr dünnen Band aus Polytetrafluoräthylen erreicht Die Hülse 31 wird gekühlt und das rohrförmige Glied erhitzt Danach werden diese Bauteile zusammengeschraubt Schließlich wird durch eine Hochfrequenzerhitzung das Band zwischen dem Gewindeteil 29 und der Hülse 31 zusammengeschmolzen und bildet eine ausgezeichnete Hochdruckabdichtung. Der untere Teil des rohrförmigen Gliedes 23 ist vollständig in die Emulsion eingetaucht, und wird im Bereich der Hülse 31 auf Njiner im wesentlichen gleichbleibenden Temperatur gehalten (kein wesentliches Temperaturgefälle). An der Gewindeverbindung zwischen der Hülse 31 und dem rohrförmigen Glied 23 entsteht daher keine thermische Beanspruchung als Folge unterschiedlicher Längenausdehnung. The sleeve 31 is in the threaded part! 29 liquid-tight used and is resistant to moderate pressure differences A relatively durable Sealing at increased pressure differences is achieved by first wrapping the sleeve 31 with a very thin ribbon of polytetrafluoroethylene reached the sleeve 31 is cooled and the tubular member then these components are screwed together. Finally, high-frequency heating is used the band between the threaded part 29 and the sleeve 31 melted together and forms a excellent high pressure sealing. The lower part of the tubular member 23 is completely in the Emulsion is immersed, and is in the area of the sleeve 31 to Njiner essentially constant temperature held (no significant temperature gradient). At the threaded connection between the sleeve 31 and the tubular member 23 is therefore not subject to thermal stress as a result of different linear expansion.
Der Leiter 19 (Fig. 1) kann am Ende der Hülse 31 direkt befestigt werden. Die Hülse 31 wird jedoch vorzugsweise von einer Umhüllung 34 geschützt, die mit einem zweiten Gewindeteil 33 am rohrförmigen Glied 23 zusammengeschraubt ist Die Schraubverbindung zwischen der Umhüllung 34 und dem Gewindeteil 33 braucht nicht flüssigkeitsdicht zu sein. Das untere Ende der Umhüllung 34 wird von einem beispielsweise durch Schweißung befestigten zylindrischen Einsatz 36 abgeschlossen. Der Einsatz 36 ist mit einem vorstehenden Ansatz 37 versehen, der eine aus einem Bolzen und einer Ringscheibe bestehenden Anordnung 38 zwecks Herstellung einer Verbindung mit dem Leiter 19 trägt.The conductor 19 (FIG. 1) can be at the end of the sleeve 31 attached directly. The sleeve 31 is, however, preferably protected by a sheath 34, which with a second threaded part 33 is screwed together on the tubular member 23 The screw connection between the casing 34 and the threaded part 33 need not be liquid-tight. The lower end the casing 34 is closed by a cylindrical insert 36 fastened, for example, by welding. The insert 36 is provided with a protruding extension 37, one of a bolt and one Ring disk existing arrangement 38 for the purpose of establishing a connection with the conductor 19 carries.
Bei der herkömmlichen Buchse wird das Ende des rohrförmigen Gliedes 23 am Gefäß 12 von den angeschlossenen äußeren Leitungen gekühlt. Infolgedessen besteht am oberen Ende des rohrförmigen Gliedes 23 in der Längserstreckung ein Wärmegefälle, das zu einer Beschädigung der Druckdichtungen führen kann. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Adapter 21 mit einem Wärmeableitelement versehen, so daß der gesamte obere Teil des rohrförmigen Gliedes 23 im wesentlichen auf der gleichen Temperatur gehalten wird wie die Emulsion im Gefäß 12. Zu diesem Zweck ist der obere Teil 41 des rohrförmigen Gliedes 23 mit einem Außengewinde versehen, das mit dem Innengewinde 42 im Gewindeteil 22 des Metalladapters 21 verschraubt ist. Ein zylindrischer Gewindeteil 43 nimmt eine Metallhülse 44 auf, die sich über den Adapter 21 hinaus in den oberen Teil des rohrförmigen Gliedes 23 hineinerstreckt. Die Hülse 44 ist mit dem Metalladapter 21 durch geeignete Elemente zu einer Einheit verbunden, die eine wirksame Wärmeübertragung bewirken, und die vorzugsweise aus einer flüssigkeitsdichten Metall-Metall-Verbindung bestehen. Beispielsweise könnten diese Bauteile durch eine Induktionsschweißung 46 einstückig mit einander verbunden werden. Bei dieser Anordnung weist die Wandung des isolierten Gefäßes 12 im wesentlichen die gleiche Temperatur auf wie die im Gefäß 12 befindliche Emulsion. Ein Wärmeenergiefluß kann durch das Wärmeableitelement der Verbindung des Adapters 21 mit der Hülse 44 um das obere Ende des rohrförmigen Gliedes 23 herum erfolgen. Infolgedessen treten am rohrförmigen Glied 23 in dessen Längserstreckung keine wesentlichen Temperaturdifferenzen auf. DieIn the conventional socket, the end of the tubular member 23 on the vessel 12 of the connected external lines are cooled. As a result, there is at the top of the tubular Member 23 in the longitudinal extension a thermal gradient that lead to damage to the pressure seals can. In the device according to the invention, the adapter 21 is provided with a heat dissipating element, see above that the entire upper part of the tubular member 23 is kept at substantially the same temperature becomes like the emulsion in the vessel 12. For this purpose the upper part 41 of the tubular member 23 is with provided with an external thread which is connected to the internal thread 42 in the threaded part 22 of the metal adapter 21 is screwed. A cylindrical threaded part 43 receives a metal sleeve 44, which extends over the adapter 21 extends into the upper part of the tubular member 23. The sleeve 44 is with the metal adapter 21 connected by suitable elements to form a unit that ensures effective heat transfer cause, and which preferably consist of a liquid-tight metal-metal connection. For example these components could be connected to one another in one piece by an induction weld 46 will. In this arrangement, the wall of the insulated vessel 12 is essentially the same Temperature like the emulsion in the vessel 12. A flow of heat energy can flow through the Heat dissipating element connecting the adapter 21 to the sleeve 44 around the upper end of the tubular Link 23 take place around. As a result, occur on the tubular member 23 in its longitudinal extension no significant temperature differences. the
Isolation 15 (Fig. 1) wird vorzugsweise um die Einführungsbuchse 18 herum bis zur Überdeckung des Metalladapters 21 vorgesehen.Isolation 15 (Fig. 1) is preferably around the insertion socket 18 to cover the Metal adapter 21 is provided.
Die Hülse 44 ist in das rohrförmige Glied 23 eingesetzt und bildet mit diesem zusammen eine Druckdichtung. Die Hülse 44 kann auch am rohrförmigen Glied 23 in derselben Weise wie die Hülse 31 unter Verwendung eines Kunststoffbandes, das zur Herstellung der gewünschten Druckdichtung zusammengeschmolzen wird, befestigt werden. Bei der Induktionsschweißung 46 kann am oberen Ende des rohrförmigen Gliedes 23 eine ausreichende Temperatur und damit eine kleine Menge Gas erzeugt werden, das über einen Durchlaß 47 zur Außenseite des Metalladapters 21 abgeführt wird. Nach Beendigung der Herstellung wird der Entlüftungsdurchlaß 47 mittels eines kleinen geschweißten Stopfens 48 verschlossen.The sleeve 44 is inserted into the tubular member 23 and forms with this one Pressure seal. The sleeve 44 can also be attached to the tubular member 23 in the same way as the sleeve 31 Use of a plastic tape that is melted together to produce the desired pressure seal will be attached. In the case of induction welding 46, at the upper end of the tubular Member 23 a sufficient temperature and thus a small amount of gas can be generated through a Passage 47 is discharged to the outside of the metal adapter 21. After the production is finished the venting passage 47 is closed by means of a small welded plug 48.
Die Druckleitung 17 (Fig. 1) wird mit dem Metalladapter 21 flüssigkeitsdicht verbunden. Zu diesem Zweck wird in eine am Metalladapter 21 vorgesehene Nut 51 ein Kupplungsstück 49 eingesetzt und durch eine Induktionsschweißung 52 am Metalladapter 21 befestigt. The pressure line 17 (Fig. 1) is with the metal adapter 21 connected in a liquid-tight manner. For this purpose, a provided on the metal adapter 21 is provided Groove 51 a coupling piece 49 inserted and through a Induction weld 52 attached to the metal adapter 21.
Es können auch andere Anordnungen des Metalladapters 21 in der Einführungsbuchse 18 vorgesehen werden, um ein wärmeleitendes Element zu schaffen, das eine feste Verbindung zwischen dem rohrförmigen Glied 23 und der Druckleitung 17 (Fig. 1) herstellt. Die das Kabel 27 aufnehmende öffnung im Metalladapter 21 stellt vorzugsweise den einzigen durch das wärmeleitende Element hindurchführenden Durchlaß dar. Bei dieser Anordnung wird mit Sicherheit erreicht, daß das rohrförmige Glied 23 in dessen Längserstrekkung die gleiche Temperatur aufweist wie die im Gefäß befindliche Emulsion.Other arrangements of the metal adapter 21 in the insertion socket 18 can also be provided to create a thermally conductive element that provides a solid connection between the tubular Member 23 and the pressure line 17 (Fig. 1) produces. the the cable 27 receiving opening in the metal adapter 21 is preferably the only one through the thermally conductive element through passage. With this arrangement is achieved with certainty, that the tubular member 23 in its longitudinal extension has the same temperature as that in the vessel located emulsion.
Die F i g. 1 zeigt weitere Merkmale der erfindungsgemäßen elektrischen Behandlungsvorrichtung. Die Einführungsbuchse 18 sitzt im allgemeinen in einem Stutzen 56 auf dem Gefäß 12. Der Stutzen 56 ist insbesondere mit einem Flansch 54 versehen. Der Metalladapter 21 ist in einem Flanschdeckel 57 eingeschraubt Die Einführungsbuchse 18 kann jedoch auch direkt in eine Kupplung in der Wandung des Gefäßes 12 eingesetzt werden. Das Kupplungsstück 49 verbindet die Einführungsbuchse 18 mit der Druckleitung 17. Bei dieser Ausführungsform enthält die Druckleitung 17 ein T-Stück 58, das einen Zugang zu der dielektrischen Flüssigkeit ermöglicht, die das Kabel 27 in der Druckleitung 17 umgibtThe F i g. 1 shows further features of the invention electric treatment device. The insertion socket 18 is generally seated in a socket 56 on the vessel 12. The connecting piece 56 is in particular provided with a flange 54. The metal adapter 21 is screwed into a flange cover 57. The insertion socket 18 can, however, also directly into a Coupling in the wall of the vessel 12 can be used. The coupling piece 49 connects the insertion socket 18 with the pressure line 17. In this embodiment, the pressure line 17 contains a T-piece 58 that allows access to the dielectric fluid that the cable 27 in the Pressure line 17 surrounds
Eine Vorrichtung hält die dielektrische Flüssigkeit in der Leitung 17 im wesentlichen unter dem gleichen Druck wie die Emulsion im Gefäß 12. Bei dieser Vorrichtung steht eine dynamische Flüssigkeitsperre 59 in Verbindung mit der Emulsion im Gefäß 12 und mit der dielektrischen Flüssigkeit in der Druckleitung 17. Die Flüssigkeitsperre 59 ist zu diesem Zweck mit einer Einlaßleitung 61 versehen, die mit dem Stutzen 56 in Verbindung steht und zum Ermitteln des Drucks der im Gefäß 12 befindlichen Emulsion dient Eine von der Strömungsmittelsperre 59 abgehende Auslaßleitung 62 steht Ober ein T-Stück 63 und über die Rohrleitung 64 mit der Druckleitung 17 in Verbindung, so daß auf die dielektrische Flüssigkeit ein Druck ausgeübt wird. Das T-Stück 63 steht vorzugsweise mit einem Ventil 66 in Verbindung, so daß die Flüssigkeitsperre 59 und die Druckleitung 17 mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt werden können. Nahe an der Spannungsquelle 16 kann die Druckleitung 17 gleichfalls mit einem T-Stück ausgestattet werden. Dieses T-Stück 67 kann ein Ventil 68 zum Abführen von Gasen aus der Druckleitung 17 aufweisen, so daß die Vorrichtung mit Sicherheit vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist. ) Die Flüssigkeitsperre 59 kann aus verschiedenen Bauteilen bestehen, wenn diese ein Vermischen der Emulsion mit der dielektrischen Flüssigkeit verhindern. Diese Bauteile übertragen andererseits den Druck der Emulsion im Gefäß 12 auf die dielektrische Flüssigkeit in κι der Druckleitung 17. Die Flüssigkeitsperre wird bei einem Druckunterschied verschoben. Dabei wird der Druck der Emulsion auf die dielektrische Flüssigkeit übertragen. Der Druck der dielektrischen Flüssigkeit in der Leitung 17 ist dann im wesentlichen gleich dem Druck der Emulsion im Gefäß 12. Die undurchlässige Flüssigkeitsperre kann aus verschiedenen Bauteilen bestehen, beispielsweise aus frei bewegbaren Kolben, unvermischbaren Flüssigkeitsperren oder nachgiebigen Balgen.A device maintains the dielectric liquid in line 17 substantially below the same Pressure like the emulsion in the vessel 12. In this device there is a dynamic liquid barrier 59 in connection with the emulsion in the vessel 12 and with the dielectric liquid in the pressure line 17. The liquid barrier 59 is provided for this purpose with an inlet line 61 which is connected to the connection 56 in There is a connection and is used to determine the pressure of the emulsion in the vessel 12 Outlet line 62 outgoing flow medium barrier 59 stands above a T-piece 63 and via pipeline 64 with the pressure line 17 in communication, so that a pressure is applied to the dielectric liquid. That T-piece 63 is preferably connected to a valve 66, so that the liquid barrier 59 and the Pressure line 17 can be filled with a dielectric liquid. Close to the voltage source 16 the pressure line 17 can also be equipped with a T-piece. This T-piece 67 can be a valve 68 have for discharging gases from the pressure line 17, so that the device with security is completely filled with liquid. ) The liquid barrier 59 can be made of different Components exist if they prevent the emulsion from mixing with the dielectric fluid. These components, on the other hand, transmit the pressure of the emulsion in the vessel 12 to the dielectric liquid in κι the pressure line 17. The liquid barrier is shifted in the event of a pressure difference. The Transfer pressure of the emulsion to the dielectric liquid. The pressure of the dielectric fluid in the line 17 is then essentially equal to the pressure of the emulsion in the vessel 12. The impermeable Liquid barrier can consist of various components, for example freely movable pistons, immiscible liquid barriers or flexible bellows.
2» Bei der in der Fig.2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist in der Flüssigkeitsperre 59 eine verschiebbare flüssigkeitsundurchlässige Wand in Form eines elastischen Balgen 73 vorgesehen. Die Sperre 59 weist einen zweiteiligen rohrförmigen Körper mit 2"i einem inneren Teil 71, der in einem äußeren Teil 72 sitzt auf, wobei das freie Ende des Balgens 73 von Abdichtungen 74 und 76 zwischen den Teilen des Körpers festgehalten wird. Der Balgen 73 bildet eine Einlaßkammer 77 und eine Auslaßkammer 78 in den j« äußeren Teilen des Körpers. Die Einlaßkammer 77 steht über die Rohrleitung 61 mit dem Gefäß 12 in Verbindung, während die Auslaßkammer 78 über eine Rohrleitung 62 mit der Druckleitung 17 in Verbindung steht Mit Hilfe des Ventils 66 (Fig. 1) wird zum Füllen der Auslaßkammer 78 und der das Kabel 27 enthaltenden Druckleitung 17 eine dielektrische Flüssigkeit, wie Transformatorenöl oder Silikonfett, eingelassen. Durch das Ventil 68 (Fig. 1) wird das Gas abgelassen, bis die Leitung 17 vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Zu dieser Zeit werden die Ventile 66 und 68 geschlossen. 2 »In the embodiment shown in Figure 2 the preferred embodiment is provided in the liquid barrier 59, a liquid impervious displaceable wall in the form of an elastic bellows 73rd The barrier 59 has a two-piece tubular body with an inner portion 71 seated in an outer portion 72 with the free end of the bellows 73 being held in place by seals 74 and 76 between the parts of the body an inlet chamber 77 and an outlet chamber 78 in the outer parts of the body. The inlet chamber 77 communicates with the vessel 12 via the conduit 61, while the outlet chamber 78 communicates with the pressure conduit 17 via a conduit 62 by means of the valve 66 (Fig. 1), a dielectric fluid such as transformer oil or silicone grease is admitted to fill the outlet chamber 78 and the pressure line 17 containing the cable 27. The gas is vented through the valve 68 (Fig. 1) until the line 17 is complete is filled with the liquid, at which time valves 66 and 68 are closed.
Beim Betrieb des Gefäßes 12 strömt die ölphase der Emulsion von den Elektroden aus nach oben und füllt die Rohrleitung 61 und die Einlaßkammer 77. Der Balgen 73 wird dann durch die unterschiedlichen Drücke verschoben, bis die dielektrische Flüssigkeit in der Druckleitung 17 den gleichen Druck aufweist wie die Emulsion im Gefäß 12 Der Kanal 26 (F i g. 2) in dem das Kabel 27 enthaltenden rohrförmigen Glied 23 wird gleichfalls mit der elektrischen Flüssigkeit gefüllt, die den gleichen Druck aufweist wie die im Gefäß 12 enthaltene Emulsion. Infolgedessen besteht an den Abdichtungen zwischen den Hülsen 31 und 44 und am rohrförmigen Glied 23 kein wesentlicher Druckunterschied. Außerdem besteht an diesen Abdichtungen zwischen Metall und Kunststoff die gleiche Temperatur wie im rohrförmigen Glied 23, so daß diese Abdichtungen nicht durch unterschiedliche thermische Expansion in der Längserstreckung beansprucht werden. Wichtig *>o ist hierbei, daß die Einführungsbuchse 18 ein Kunststoffmaterial enthält, das gegenüber Druckkräften, die an den Abdichtungen auftreten, resistent sein muß. Das Kunststoffmaterial des rohrförmigen Gliedes 23 braucht lediglich die erforderliche Isolation zu bewirken, um den *>■> Starkstrom über den Leiter 28 zur Elektrode 14, von der Wandung des Gefäßes 12 isoliert und bei der Temperatur der Emulsion zu leiten.When the vessel 12 is in operation, the oil phase of the emulsion flows upwards from the electrodes and fills the conduit 61 and the inlet chamber 77. The bellows 73 is then through the different Pressures shifted until the dielectric liquid in the pressure line 17 has the same pressure as the emulsion in the vessel 12. The channel 26 (FIG. 2) in the tubular member 23 containing the cable 27 becomes likewise filled with the electrical fluid which has the same pressure as that in the vessel 12 contained emulsion. As a result, there is at the seals between the sleeves 31 and 44 and on tubular member 23 no significant pressure difference. In addition, there is sealing on these between metal and plastic the same temperature as in the tubular member 23, so that these seals not be stressed by different thermal expansion in the longitudinal direction. Important *> o is here that the insertion socket 18 is a plastic material contains, which must be resistant to compressive forces that occur on the seals. That Plastic material of the tubular member 23 only needs to provide the necessary insulation to the *> ■> Heavy current via the conductor 28 to the electrode 14, from the Wall of the vessel 12 insulated and to pass at the temperature of the emulsion.
Bei unvorhergesehenen Unfällen, Explosionen, FeuerIn the event of unforeseen accidents, explosions, fire
usw. kann der Druck der dielektrischen Flüssigkeit in der Druckleitung 17 übermäßig stark ansteigen. Andererseits kann auch der Druck der Emulsion im Gefäß 12 über den bei der Flüssigkeitsperre 59 vorgesehenen Grenzwert hinaus ansteigen. In jedem > Falle kann die Flüssigkeitsperre 59 so eingerichtet werden, daß der Balgen 73 nicht reißt, wenn an diesem bestimmte Werte übersteigende unterschiedliche Drükke auftreten. Die Flüssigkeitsperre 59 (Fig. 3) ist zu diesem Zweck mit einer Sperrventilanordnung ausge- i<> stattet. Von dem Balgen 73 wird ein Ventilglied 81 in der Einlaßkammer 77 getragen, das mit einem vorstehenden Stift 82 versehen ist, der in die Rohrleitung 61 hineinragt und das Ventilglied für den Betrieb ausrichtet. Das Ventilglied 81 ist mit einem Abdichtungsring 83 r> versehen, der mit der Stirnfläche 84 des inneren Körperteils 71 zusammenwirkt. Bei einem vorherbestimmten Druckunterschied als Folge eines Druckanstiegs in der Druckleitung 17 bewegt sich der Balgen 73 und führt den Dichtungsring 83 gegen die Fläche 84, so 2t) daß die Rohrleitung 61 geschlossen wird. Der Balgen 73 trägt ferner ein Ventilglied 86, das sich in die Auslaßkammer 78 hineinerstreckt und mit einem in die Rohrleitung 62 hineinragenden Ausrichtungsstift 87 versehen ist. Ein am Ventilglied 86 angebrachter Dichtungsring 88 wirkt mit der Stirnfläche 89 des äußeren Körperteiles 72 zusammen und verschließt die Rohrleitung 62, so daß der Balgen 73 gegen die Einwirkung übermäßig hoher Drücke der Emulsion geschützt wird. Bei dieser Sperrventilanordnung kön- in nen am Balgen 73 auftretende übermäßig hohe Flüssigkeitsdrücke die Flüssigkeitsperre zwischen der Emulsion und der dielektrischen Flüssigkeit nicht zerstören.etc., the pressure of the dielectric liquid in the pressure pipe 17 may rise excessively. On the other hand, the pressure of the emulsion in the vessel 12 can also rise above the limit value provided for the liquid barrier 59. In any case, the liquid barrier 59 can be set up in such a way that the bellows 73 does not tear if different pressures exceeding certain values occur on it. For this purpose, the liquid barrier 59 (FIG. 3) is equipped with a check valve arrangement. A valve member 81 is carried by the bellows 73 in the inlet chamber 77 and is provided with a protruding pin 82 which protrudes into the conduit 61 and aligns the valve member for operation. The valve member 81 is provided with a sealing ring 83 r> which cooperates with the end face 84 of the inner body part 71. At a predetermined pressure difference as a result of a pressure increase in the pressure line 17, the bellows 73 moves and guides the sealing ring 83 against the surface 84 so 2t) that the pipe line is closed 61st The bellows 73 also carries a valve member 86 which extends into the outlet chamber 78 and is provided with an alignment pin 87 protruding into the conduit 62. A sealing ring 88 attached to the valve member 86 cooperates with the end face 89 of the outer body part 72 and closes the conduit 62 so that the bellows 73 is protected from the action of excessively high pressures of the emulsion. With this check valve arrangement , excessively high liquid pressures occurring at the bellows 73 cannot destroy the liquid barrier between the emulsion and the dielectric liquid.
Wie aus der F i g. 1 zu ersehen ist, ist die Druckleitung η 17 mit der äußeren Stromquelle am Hochspannungsausgang flüssigkeitsdicht verbunden. Zu diesem Zweck ist der Hochspannungsausgang der Spannungsquelle 16 über einem Flansch 91 mit dem an der Druckleitung 17 angebrachten Flansch 92 verbunden. *nAs shown in FIG. 1 can be seen, the pressure line η 17 is connected to the external power source at the high-voltage output in a liquid-tight manner. For this purpose, the high-voltage output of the voltage source 16 is connected via a flange 91 to the flange 92 attached to the pressure line 17 . * n
In der Druckleitung 17 wird vorzugsweise ein Hochspannungsdurchführungsisolator 93 angeordnet, um die Spannungsquelle 16 gegen den Druck der Emulsion im Gefäß 12 zu schützen.A high-voltage bushing insulator 93 is preferably arranged in the pressure line 17 in order to protect the voltage source 16 against the pressure of the emulsion in the vessel 12 .
Die Fig.4 zeigt eine Ausführungsform der erfin- 4"· dungsgemäßen elektrischen Behandlungsvorrichtung mit flüssigkeitsbetätigten Abdichtungen im Durchführungsisolator 131. In den Fig. 6 und 1 sind die sich entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Durchführungsisolator 131 ist an der '" Druckleitung 17 mittels eines T-Stücks 67 und einer Rohrleitung 130 befestigt Ein Flansch 132 verbindet den Isolator 131 mit dem Flansch 91, der an der Stromquelle vorgesehen ist Der Durchführungsisolator 131 erhält den Betätigungsdruck aus einer Rohrleitung 133, die mit y' dem T-Stück 63, mit einem Vierweg-T-Stück 134 und einer Rohrleitung 136 verbunden ist An das T-Stück 134 kann ein Ventil 68 zum Einlassen der dielektrischen Flüssigkeit und zum Abführen von Gasen aus der Druckleitung 17 angeschlossen werden. Das T-Stück steht ferner mit dem T-Stück 67 in der Druckleitung zum Füllen und zum Entlüften von Gasen der Druckleitung 17 in Verbindung. Bei dieser Anordnung bewirkt die Flüssigkeitsperre nicht nur einen Ausgleich der Drücke zwischen der dielektrischen Flüssigkeit in der Druckleitung 17 und der Emulsion im Gefäß 12, sondern befördert die dielektrische Flüssigkeit auch zum Betätigen der Flüssigkeitsabdichtungen im Durchführungsisolator 131 durch die Rohrleitungen 133 und 136. FIG. 4 shows an embodiment of the electrical treatment device according to the invention with liquid-actuated seals in the bushing insulator 131. In FIGS. 6 and 1, the corresponding components are provided with the same reference numerals. The bushing insulator 131 is on the pressure line 17 by means of a T-piece 67 and a pipe 130 attached to a flange 132 connects the insulator 131 with the flange 91 which is provided on the power source, the feedthrough insulator 131 receives the actuation pressure from a pipeline 133 with y 'to the T-piece 63 , is connected to a four-way T-piece 134 and a pipeline 136. A valve 68 for admitting the dielectric liquid and for discharging gases from the pressure line 17 can be connected to the T-piece 134. The T-piece is also connected to the T-piece 67 in the pressure line for filling and venting gases in the pressure line 17. With this arrangement, the liquid barrier not only balances the pressures between the dielectric liquid in the pressure line 17 and the emulsion in the vessel 12, but also conveys the dielectric liquid through the pipes 133 and 136 to operate the liquid seals in the bushing insulator 131.
In der F i g. 5 ist eine Ausführungsform des Druckverstärkers 151 dargestellt. Dieser Verstärker 151 weist einen Körper 153 mit einer zylindrischen Arbeitskammer 152 auf, deren Einlaß mit der Rohrleitung 133 und deren Auslaß mit der Rohrleitung 136 verbunden ist.In FIG. 5 shows an embodiment of the pressure booster 151 . This amplifier 151 has a body 153 with a cylindrical working chamber 152 , the inlet of which is connected to the pipeline 133 and the outlet of which is connected to the pipeline 136 .
Im Körper 153 ist eine Kolbenanordnung 154 hin- und herbewegbar gelagert, die aus einem ersten Kolben 156 in der Kammer 152 und aus einem zweiten Kolben 157 in einer Auslaßkammer 158 besteht. Der Kolben 156 weist entsprechend der gewünschten Druckerhöhung in der dielektrischen Flüssigkeit in der Auslaßkammer 158 in bezug auf die Kammer 152 einen größeren Durchmesser auf als der Kolben 157. Der Kolben 156 ist gegen die Seitenwandungen der Kammer 152 durch Dichtungsringe 155 abgedichtet. Ebenso ist der Kolben 157 gegen die Seitenwandungen der Kammer 158 durch die Dichtungsringe 159 abgedichtet. Die Kammer 152 ist mit Entlüftungsstopfen 161 und 162 ausgestattet, so daß beide Seiten des Kolbens 156 entlüftet und mit der dielektrischen Flüssigkeit vollständig gefüllt werden können. Die hinter dem Kolben 156 gelegene Kammer 152 steht ferner mit einem Vorratsbehälter 164 in Verbindung, so daß dis dielektrische Flüssigkeit hinter dem Kolben 156 in die und aus der Kammer 152 strömen kann. Der Vorratsbehälter 164 kann aus einem Speicher mit pneumatischen Ausgleich bestehen. Die Auslaßkammer 158 ist gleichfalls mit einem Entlüftungsstopfen 163 versehen, um sicherzustellen, daß die dielektrische Flüssigkeit die Kammer 158 und die Rohrleitung 136 vollständig ausfüllt, die mit dem Durchführungsisolator 131 in Verbindung steht.In the body 153 , a piston assembly 154 is mounted so as to be movable to and fro, which consists of a first piston 156 in the chamber 152 and of a second piston 157 in an outlet chamber 158 . The piston 156 has a larger diameter than the piston 157 in relation to the chamber 152 in accordance with the desired increase in pressure in the dielectric liquid in the outlet chamber 158. The piston 156 is sealed against the side walls of the chamber 152 by sealing rings 155. The piston 157 is also sealed against the side walls of the chamber 158 by the sealing rings 159. The chamber 152 is provided with vent plugs 161 and 162 so that both sides of the piston 156 can be vented and completely filled with the dielectric liquid. The chamber 152 located behind the piston 156 is also in communication with a reservoir 164 , so that the dielectric liquid can flow into and out of the chamber 152 behind the piston 156. The reservoir 164 can consist of a reservoir with pneumatic compensation. The outlet chamber 158 is also provided with a vent plug 163 to ensure that the dielectric fluid completely fills the chamber 158 and the conduit 136 which communicates with the bushing insulator 131.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrischen Behandlungsvorrichtung brauchen weder die Einführungsbuchse 18 noch der Durchführungsisolator 93 bzw. 131 für erhöhte Drücke und für hohe Temperaturen zugleich widerstandsfest zu sein. In der Einführungsbuchse 18 am Gefäß 12 werden die Abdichtungen zwischen dem rohrförmigen Glied 23 und dem Metalladapter 21 der Einwirkung von nur unwesentlichen unterschiedlichen Drücken ausgesetzt. Am rohrförmigen Glied 23 wird innerhalb dessen Länge im wesentlichen die gleiche Temperatur aufrechterhalten, die im wesentlichen gleich der Temperatur der im Gefäß 12 befindlichen Emulsion ist. Der Durchführungsisolator 93 bzw. 131 nahe an der äußeren Stromquelle 16 ist gegenüber dem vollen Druck der Emulsion im Gefäß 12 resistent. Jedoch wird am Isolator die gleiche (Umgebungs-)temperatur aufrechterhalten wie an dessen Leitung 17 und an den Hochspannungsausgangsenden.In the previously described embodiments of the electrical treatment device according to the invention, neither the insertion socket 18 nor the bushing insulator 93 or 131 need to be resistant to increased pressures and high temperatures at the same time. In the insertion socket 18 on the vessel 12 , the seals between the tubular member 23 and the metal adapter 21 are exposed to only insignificant different pressures. The tubular member 23 is maintained at substantially the same temperature within its length, which is substantially the same as the temperature of the emulsion in the vessel 12. The bushing insulator 93 or 131 close to the external power source 16 is resistant to the full pressure of the emulsion in the vessel 12 . However, the same (ambient) temperature is maintained at the insulator as at its line 17 and at the high-voltage output ends.
Beispielsweise kann die Einführungsbuchse 18 bei einer Temperatur von 260° C arbeiten, während praktisch kein Druckunterschied zwischen der Emulsion im Gefäß 12 und der dielektrischen Flüssigkeit in der Druckleitung 17 besteht Der zu der Druckleitung 17 gehörende Durchführungsisolator kann unter einem Flüssigkeitsdruck von 35 kg/cm2 stehen, während an diesem eine Umgebungstemperatur von ungefähr 27° C aufrechterhalten wird. Diese Trennung der Temperatur- und Druckbetriebsbedingungen an der Eingangsbuchse und am Durchführungsisolator ermöglicht den Aufbau einer Vorrichtung, die mit dem gleichen Sicherheitsgrad bei erhöhten Temperaturen und hohen Drücken arbeiten kann, als wenn die Vorrichtung mit einer einzelnen Eingangsbuchse oder -isolator bei einem Flüssigkeitsdruck mit einem Wert, der in dem Wert Null For example, the insertion sleeve 18 can operate at a temperature of 260 ° C, while virtually no pressure differential between the emulsion in the vessel 12 and the dielectric liquid in the pressure line 17 is the belonging to the pressure line 17 through insulator can under a liquid pressure of 35 kg / cm 2 stand while maintaining at this an ambient temperature of about 27 ° C. This separation of temperature and pressure operating conditions at the input connector and the bushing insulator allows the construction of a device which can operate with the same level of security at elevated temperatures and high pressures, as when the device with a single input terminal or isolator at a liquid pressure with a value which is in the value zero
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bei Umgebungstemperaturen entspricht, betrieben der elektrischen Behandlungsvorrichtung nach derat ambient temperatures, the electrical treatment device operated according to the
würde. Die hervorragenden Sicherheits- und Betriebser- Erfindung bei Betriebsbedingungen erhalten, bei denenwould. The excellent safety and operating invention obtained under operating conditions where
gebnisse bei älteren Eingangsbuchsen, die in mit die Temperaturen und Drücke sehr viel höher sind alsResults with older input sockets, which are much higher than with the temperatures and pressures
elektrischen Feldern arbeitenden Behandlungsvorrich- diejenigen, die in Ölraffinerien und anderen Anlagenelectric fields working treatment devices- those used in oil refineries and other plants
tungen verwendet werden, bleiben bei der Verwendung -, auftreten.services are used, remain in use - occur.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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1975
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