NO138754B - Fremgangsmaate og pumpeanordning for overfoering av flytende fluidum - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for pumping av flytende fluidum, særlig flytende metall, såsom magnesium,

samt en pumpeanordning til utførelse av fremgangsmåten.

En kjent fremgangsmåte til overføring av smeltet magnesium fra en forrådsbeholder til en høyere beliggende mottakerbeholder er å benytte en sentrifugaltrykkpumpe som anbringes nær bunnen i forrådsbeholderen for å presse metallet gjennom en rør-ledning over til mottakerbeholderen.

Da sentrifugalpumpen må være anordnet stasjonært ved beholderens bunn, fordi metallnivået i beholderen synker ettersom smeiten fjernes, er det nødvendig at pumpens rotoraksel blir ganske lang, f.eks. 2 meter, og de nedre lågere som støtter akselen, må derfor bli stående i metallsmelten. Disse lågere er festet til et bærestativ som vanligvis omfatter flere støttestag avpas-set etter akselens lengde og det maksimale metallsmeltenivå i beholderen. Smeiten holder en temperatur over 700°C. Under drift utsettes lagrene og støttestagene for dynamiske og termiske på-kjenninger med den følge at stagene og akselen etter hvert blir myke og bøyes. Resultatet blir at lagrene slites forholdsvis raskt og en pumpe av denne type har normalt en driftstid på ca.

en uke før den må tas ut for overhaling.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte for overføring av flytende medier, særlig metall-smelter, væsker med høy temperatur o.a., som medfører mindre be-lastning på pumpens komponenter. I samsvar med oppfinnelsen opp-nås hensikten ved at overføringen skjer ved hjelp av i det minste en sugepumpe anbrakt i mottakeren og hvis utløp holdes dekket av væsken.

Da væskenivået i mottakerbeholderen forskjellig fra væskenivået i forrådsbeholderen kan holdes mer eller mindre konstant, er det mulig å få anordnet pumpen forholdsvis nær væskenivået, slik at det meste av bærestativet, drivakselen og først og fremst lagrene befinner seg utenfor væsken. Det blir praktisk talt bare rotor og rotorhuset samt den tilstøtende del av akselen som vil bli utsatt for væskens og temperaturens innvirkning. Samtidig kan akselen og de tilhørende bærestativer utføres kortere hhv. la-vere .

Som nevnt har man gått ut fra at væskenivået i forrådsbeholderen forandrer seg under overføring, og det kan derfor fore-komme at nivået synker helt ned til pumpeledningens innløp, slik at luft eller annen gass vil kunne suges inn i ledningen og dermed i pumpen. I forbindelse med stopping og oppstarting vil luft også kunne trenge inn i forbindelsesledninger o.l. Ved pumping av sterkt oksyderende væsker, såsom magnesiumsmelte, må inntreng-ning av luft i pumpen unngås, da dette vil føre til fastbrenning og beskadigelse av pumpens viktige komponenter. Derfor er det ifølge oppfinnelsen mellom pumpen og væskeforrådet opprettet en buffertsone i form av en væske/gassone, hvor væske fra forrådet tilføres buffertsonen gjennom gassfasepartiet, som nødvendigvis må bli sonens øvre parti, mens væske fjernes fra buffertsonens nedre parti ved hjelp av den nevnte pumpe, som overfører væske til mottakerbeholderen. Når overføringsoperasjonen skal stanses, inn-føres inert gass i buffertsonen for oppheving av sugetrykket eller undertrykket, slik at restvæske i ledningen fra forrådet kan ledes tilbake til forrådet. Da gassfasen og innløpet til buffertsonen som nevnt befinner seg i buffertsonens•øvre parti og væske-fasen og utløpet fra sonen nødvendigvis må befinne seg i buffertsonens nedre parti, vil gass fra buffertsonen aldri kunne komme inn i pumpens innløp.

Som nevnt angår oppfinnelsen også en pumpeanordning til utførelse av den innledningsvis omtalte fremgangsmåte og pumpeanordningen utmerker seg i det vesentlige ved at den omfatter en horisontal rotasjonspumpe med vertikal dreieakse, en lukket buffertbeholder som kan utsettes for indre undertrykk og som har et væskeinnløp i sitt øvre parti og et væskeutløp i sitt nedre parti, og ledningsinnretninger som henholdsvis forbinder buffertbeholderens utløp med pumpens innløp og buffertbeholderens innløp med væske forrådet. Andre trekk fremgår av underkravene.

Foruten de allerede nevnte fordeler er pumpeanordningen fordelaktig ved at den lett kan demonteres. Akselen, pumpelokket og rotoren kan løftes ut av huset uten at mottakerbeholderen må tømmes for væske og mens pumpekomponentene fremdeles er rødgløden-de. Som kjent er det meget vanskeliga få demontert en pumpe av den her gjeldende type etter at pumpekomponentene. er nedkjølt. Da nesten hele akselen og pumpens aksellagere befinner seg utenfor det område som berøres av væsken, vil ettersyn og vedlikehold væ-re ganske lett å utføre.. Slitasje og de dermed følgende utgifter blir vesentlig redusert.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av et eksempel og under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser skjematisk et anlegg for væske som skal overføres i samsvar med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, fig.. 2 viser i større målestokk et tverrsnitt gjennom rotorhuset og de tilstøtende deler av den oppfinnelsesmessige pumpe, som er vist på fig. 1 og vist stort sett som snitt langs linjen II-II på fig. 3, mens fig. 3 viser et horisontalsnitt langs linjen I1I-III på fig. 2.

Fig. 1 viser en forradsbeholder 1 som inneholder flytende magnesium og en mottakerbeholder 2, i dette tilfelle en såkalt holdeovn eller holdebeholder, som tjener til midlertidig lagring av flytende magnesium som ved hjelp av en ikke vist innretning skal doseres og utstøpes videre, f.eks. på et kokillebelte.

I mottakerbeholderen 2 er det på en viss dybde under det forutsatte gjennomsnittsnivå H for smeiten og i avstand fra beholderens 2 bunn anordnet en sylindrisk sugebeholder 3 med topp 4 og bunn 5. I bunnen finnes det en tømmeåpning med en lukkeku-leventil 6 betjent med en bare delvis vist arm 7. I toppen 4 er det anordnet en luftestuss eller spylestuss 8 og en tilkobling 9 for en pumpeledning 10 som forbinder sugebeholderens 3 topp med forrådsbeholderens 1 indre. På midten av beholdertoppen 4 finnes en sugeåpning 11, fra hvilken det strekker seg et sugerør 12 ned-over. Røret slutter i avstand fra bunnen 5. Luftestussen 8 er forsynt med en stengeventil 13.

Sugebeholderens 3 topp 4 bærer en sentrifugalpumpe 14 i horisontal utførelse. Pumpen omfatter stort sett en rotoraksel 15 som ved sin nedre ende bærer en rotor 16 anordnet i et rotor-hus 17. Rotorhuset har en omkretsvegg 18 utformet med radiale åpninger 19 samt et topplokk 20 med en sentral åpning 2.1 for gjen-nomførinq av rotorakselen 15 oa den.sistnevnte styres i.et ra-diallager 22 og et sfærisk Lager 23, som begge bæres av en bæreramme 24 som også bærer.en drivmotor 25. Drivmotoren er i dette tilfelle en pneumatisk rotasjonsmotor med regulerbart turtall.

Bærerammen 24 bæres av et antall bære- og støttestag 32 som strekker seg parallelt med akselen fra rotorhuset 17 som de er sveiset til ved sine nedre ender. Som det fremgår av fig. 1, er avstanden mellom rotorhuset og det første bærelager 22 forholdsvis kort.

Som vist på fig. 2 og 3 har rotoren 16 et antall skov-ler 27. Rotorkammeret er betegnet med 28 og har et antall utløps-porter 19.

Som det framgår av fig. 2, bærer akselen 15 rotoren 16 på sin frie ende og sugeåpningen 11 ligger rett overfor rotorens senter.

Ifølge fig. 2 er rotorhusets vegg 18 sveiset direkte på sugebeholderens 3 topp 4 og toppveggens sentrale parti, som ut-gjør rotorbunnen, er hensiktsmessig avfaset mot innløpet 11 som vist. En ytre ringvegg 40 er i radial avstand fra rotorhusveggen 18 festet til sugebeholderens 3 topp' 4 og har en noe større høyde enn veggen 18. Ringveggen 40 har en utløpsåpning 41 som fortsetter i en radialt utad og deretter nedad rettet kanal 42. Ringveggen kan eventuelt være utført i ett med rotorhusveggen.

Rotorhuset 17 kan være utformet med en egen bunn (ikke vist) som veggen 18 kan være sveiset til og bunnen kan eventuelt være større i omriss enn rotoren forøvrig, slik at den er lett å sveise til sugebeholdertoppen 4. Som også vist på fig. 2 er rotorhusets topp eller lokk 20 utformet med en radial flens 30 som ligger i en tilsvarende ringskulder 4 3 i ringveggens 40 øvre kant. Forbindelsen er forøvrig helt løs og et avstandsstykke 37 hindrer løfting av lokket. Pinner 31 hindrer lokket i å rotere sammen med rotoren 16.

Bærerammen 2 4 har nedentil en rammeflens 38 e.l. som er skrudd sammen med en annen rammeflens 39. Den sistnevnte er sveiset sammen med bærestag 32, som ved sine nedre ender er sveiset til rotorhusets vegg eller til sugebeholderens 3 topp. Når skrueforbindelsen løsnes, kan bærerammen med motoren, motorakselen, lokket og rotoren løftes rett opp av rotorhuset for demontering. Lokket 20 .vil da legge seg løst på rotoren 16 og vil løftes opp sammen med denne og avst.andsstykket 37. Rotoren 16 er den eneste dei som lar seg skru av akselen, selv om skrueforbindelsen har vært i smeiten i lengre tid. Etter at rotoren 16 er tatt av akselen, kan også avstanasstykket 37 trekkes av akselen. Som nevnt kan delene løftes ut i opphetet, glødende tilstand om nødvendig.

Sugebeholderens topp og vegg er utført i ett, men beholderens 3 bunn 5 er anordnet avtakbart og utstyrt med flensforbin-delse 44 .

Ved sugebeholderens 3 vegg er det anordnet styreelektro-der 33,34 som er tilkoblet bryterkontakter (ikke vist) for innkob-ling hhv. utkobling av motoren 25 i avhengighet av væskenivået i - mottakerbeholderen. I forrådsbeholderen 1 finnes anordnet i det minste to nivåbrytere 35,36 til regulering av motorens 25 hastig-het i avhengighet av væskenivået i beholderen 1.

Det forutsettes at under drift er pumperotoren 16 alltid dekket med væske, slik at luft ikke kan suges inn i rotorhuset. Når pumpen skal stanses for lengre tidsperiode, åpnes rør-stussens 8 ventil 13 som da er tilkoblet en kilde med inert gass, f.eks. argon. Gassen strømmer inn i sugebeholderens 3 sugekammer, slik at undertrykket oppheves og rotoren slutter å virke. Deretter stanses motoren 25 og pumpen. Væske fra mottakeren 2 vil renne ned i sugebeholderen 3. Væsken i pumpeledningen 10 vil nå renne tilbake til forrådsbeholderen 1 og gassen vil forplante seg i pumpeledningen. Hvis beholderen 1 er helt tom for væske og noe luft skulle ha kommet inn i ledningen 10, vil luften kunne fjernes ved gasspyling gjennom ventilen 13 og røret 8. Når beholderen 1 igjen er full eller erstattet med en ny full beholder og ventilen 13 er stengt, settes pumpen igang på ny ved at motoren 25 startes. Rotoren begynner da å suge opp væske fra sugebeholderen 3 og et kraftig undertrykk vil bygge seg opp over væskenivået V i beholderen. Som følge av undertrykket vil væske suges fra forrådsbeholderen 1 over i sugebeholderen 3. Nivåelektrodene•33,34 vil ved kortslutning hhv. brytning slå av og på motoren 25 for regulering av væskenivået. Selv om en liten luftmengde gjennom ledningen 10 skulle komme inn i sugebeholderen 3 under gjentatt igangsetning, vil denne luftmengde under oppbygging av undertrykket fortynnes så sterkt i den forholdsvis store sugebeholdef at den ikke medfø-rer noen problemer for driftén. Gassen eller eventuelt gassluft-blandingen fra sugebeholderens gassone' vil aldri få anledning til å komme inn i pumpens innløp fordi sugebeholderen 3 alltid er delvis eller fullstendig (etter stans) fylt med væske.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for overføring av flytende medium (nedenfor kalt væske), særlig flytende metall, såsom magnesium, fra et for-råd til en mottaker, karakterisert ved at overførin-gen skjer ved hjelp av i det minste en sugepumpe (14) anbragt i mottakeren (2) og hvis utløp holdes dekket av væsken, og at det mellom pumpen og forrådet (1) opprettes og opprettholdes en buffertsone (.3) i form av en' tofaset væske/gassone, hvor væske fra forrådet tilføres buffertsonen gjennom gass fasepartiet ved at buffertsonen tømmes for væske ved hjelp av pumpen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at inert gassatmosfære i det minste periodevis opprettholdes i buffertsonens gassfase.

3. Pumpeanordning til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at den omfatter en horisontal rotasjonspumpe (14) med vertikal dreieakse, en lukket buffertbeholder (3) som kan utsettes for indre undertrykk og som har et væskeinnløp (9) i sitt øvre parti og et væskeutløp (til 12) i sitt nedre parti, og ledningsinnretninger (12,10) som henholdsvis forbinder buffertbeholderens (3) utløp med pumpens innløp (11) og buffertbeholderens innløp (9) med væskeforrådet (1).

4. Anordning ifølge krav 3,karakterisert ved at pumpen har et aksialt innløp (11), en sentrifugalrotor (16) og et antall i det vesentlige radiale utløpsporter (19) i rotorhusets omkretsvegg (18).

5. Anordning ifølge krav 3 eller 4,karakterisert ved at buffertbeholderen (3) og pumpen (14) danner en konstruk-sjonsenhet, idet pumpen er anordnet på toppen (4) av buffertbeholderen, og pumpens innløp gjennom en rørledning (12), som strekker seg gjennom buffertbeholderens topp (4), er i forbindelse med beholderens indre i nærheten av dennes bunn (5).

6. Anordning ifølge krav 3,4 eller 5, karakterisert ved at buffertbeholderen har tilkoblinger (8) for utspy-ling eller ifylling av f.eks. inert gass.

7. Anordning ifølge krav 4,5 eller 6, karakterisert ved at det rundt rotorhuset (17) i avstand fra pumpens utløp (19) er anordnet en ringvegg (40) for dannelse av en væske-beholder med væskenivået som dekker alle utløp.

8. Anordning ifølge et eller flere av kravene 3-7, karakterisert ved at rotoren (16) er anbragt på fri akselende og at akselen (15) er lagret (i 22 , 23) i avstand fra rotorr.;;set (17) .

9. Anordning ifølge et eller flere av kravene 3-8, karakterisert ved at rotorhuset (17) har-et lokk (20) som ligger løst på rotorhuset, slik at det kan løftes rett opp, og at lokkets dreiebevegelse under drift er forhindret ved hjelp av gjennomgående styrepinner (30).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at lokket dekker både rotorhusveggen (18)' og ringveggen (40) som har minst et radialt utløp (41).

11. Anordning ifølge et eller flere av kravene 4-10, karakterisert ved at pumpens (14) bæreramme (24) er to-delt (mellom 38 og 39) og at drivakselen (15) er lagreu i den øvre rammedel.