NO149216B - Sentrifugalpumpe - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en sentrifugalpumpe, særlig en oljepumpe beregnet for å bli benyttet som lensepumpe, idet det i pumpens sugeledning er anordnet en gasseparator fra hvilken det strekker seg en avgassledning som over en tilbakeslagsventil munner ut i pumpens trykkledning, og hvilken utgjør en lukkbar forbindelsesledning mellom pumpens trykkside og gasseparatoren.

For tankfartøyer tilstreber man å minske fartøyets lossetider og derved minske oppholdstiden i havnene. Dette ville være mulig dersom man kunne sette inn alle de oljepumpene som finnes på fartøyene i hele lossearbeidet. Dette betyr imidlertid også at de settes inn i lensearbeidet og dermed kunne spesielle lensepumper falle bort. Da olje alltid inneholder en viss gassandel, og da man ved lensearbeidet må regne med en økt gassandel, koples det foran pumpene gasseparatorer og ventilasjonsanlegg som skal sikre en kontinuerlig lossing.

To systemer er kjent for bortføring av den i gass-separatoren samlede gassen. Ifølge den ene av disse systemene gjennomføres en avsuging av gassen fra gasseparatoren ved hjelp av et spesielt anlegg, og den avsugde gassen blåses deretter ut i det fri fra tankfartøyets dekk. Denne såkalte ytre gassavleding utgjør en betydelig fare for fartøyet, da en gnist skulle være tilstrekkelig for å bringe gasståken til eksplosjon.

Ifølge det andre av disse systemene, den såkalte

indre gassavleding, frembringes en innmating av den fra gass-separatoren fjernede gassen til den av oljepumpen transporterte væsken. Det mest kjente eksemplet på dette systemet er det såkalte Prima-Vac-systemet fra Hudson Engineering Co. Foran

pumpens sugeledning er det koplet en gasseparator i hvilken sugeledningen fra oljetanken munner ut. Den øvre delen av gasseparatoren, der normalt gassen samles, står via en avgassledning med en i denne anordnet tilbakeslagsventil i forbindelse med pumpens trykkledning. I trykkledningen er pumpen koplet etter en såkalt Prima-Vac-automat som består av en venturidyse og en av denne styrt tilbakeslagsventil. Denne tilbakeslagsventilen stenger ved normal drift forbindelses-ledningen fra trykkledningen til gasseparatoren på grunn av den av venturidysen fjernede trykkdifferensen.

Ved normal drift suger pumpen fra gasseparatoren og transporterer pumpevæsken gjennom trykkledningen. Den fra pumpevæsken atskilte gassen samles i gasseparatoren. Blir gassmengden i gasseparatoren for stor, suger pumpen gass.

Pumpens transport stopper, og transporthastigheten inne i venturidysen blir null. Dermed foreligger det ingen trykk-differense mellom venturidysen og trykkledningen, hvorved den av venturidysen styrte tilbakeslagsventilen åpnes. Den inne i trykkledningen bak en tilbakeslagsventil beliggende væsken strømmer på grunn av sin egenvekt tilbake og via den mellom Prima-Vac-automaten og gasseparatoren anordnede rørledningen

inn i gasseparatoren. Samtidig kan den i gasseparatoren værende gassen strømme inn i det nå frie rommet i pumpens trykkledning via avgassledningen og den nå åpne tilbakeslagsventilen. Når væskenivået har steget tilstrekkelig høyt i gasseparatoren,

suger pumpen igjen væske og opptar igjen transporten. På

grunn av den nå i venturidysen innstilte trykkforskjellen, stenges Prima-Vac-automatens tilbakeslagsventil og transporten går over til normal drift. Den i transportledningen innmatede gassen føres med sammen med pumpemediet. Den viktigste ulempen med dette anlegget består i at et utbytte av den ansamlede gass-r mengden bare kan skje når pumpens transport har stoppet. Denne stadige stoppingen av transporten og igangsetting av sentrifugalpumpen under avgasningsforløpet innebærer en enorm belastning for sentrifugalpumpen og det dermed forbundne rørledningssystemet. Da man i eller under den siste delen av lensearbeidet må regne med en høyere gassansamling enn i normal drift, innebærer av-gasningsarbeidet en kontinuerlig stopping og igangsetting av sentrifugalpumpen. Dette uakseptable faktum innebærer foruten

den plutselige og vekselvise belastningen av hele anlegget også en nedsettelse av den totale transportkapasiteten. A<r>ed hvert av-gassingsforløp avbrytes jo transporten og må igjen settes i gang etter et visst tidsintervall, under hvilket gass- og væskeut-skiftingen skjer.

Oppfinnelsens hensikt og viktigste kjennetegn.

Hensikten med oppfinnelsen er å sikre en sikker og fullstendig avgassing ved oljepumpens sugeside ved lossedrift og særlig ved lénsedrift resp. ved andre gassopphopninger, uten skadelig innvirkning på pumpedriften.

Denne oppgaven er løst ved at det mellom pumpens sugeledning resp. gasseparatoren og pumpens trykkledning eller noe annet pumpevæskeførende system er innbygget et slusesystem bestående av en stigende rørledning eller en motsvarende beholder og i det minste to avstengningsinnretninger som vekselvis manøvreres ved hjelp av en styreanordning.

Denne utførelsen har for første gang muliggjort en avgassing ut i trykkledningen under pumpedriften uten at dermed pumpens transport må stoppes. Ifølge oppfinnelsen foreslås videre at gasseparatoren eller pumpens sugeside .står i forbindelse med trykkledningen via et stigende to- eller flerkammerslusesystem med vekselvise omstillbare avstengningsinnretninger. Denne utforming tjener fremfor alt til å heve anleggets kapasitet.

Ifølge en annen utførelsesform er gasseparatoren forbundet med slusesystemet via en avgassingsledning med deri anordnet styrt stenge- eller automatisk tilbakeslagsinstrument, idet nevnte avgassledning munner ut i slusesystemet nedenfor det øverste avstengningsinstrumentet. Denne avgassledningen frembringer en ytterligere påøkning av utbyttet av gass og pumpevæske i anlegget.

Ifølge en ytterligere utførelse kan slusesysstemet også stå i forbindelse med en forrådsbeholder eller et system som inneholder pumpevæske. Ifølge denne utførelsesformen kan f.eks. forskjellige sentrifugalpumper avgasses sammen med en spesiell tank.

En ytterligere påskynding av utskiiftingsforløpet oppnås av en annen utforming av oppfinnelsen, ifølge hvilken pumpens trykkledning står i forbindelse med den nedre delen av slusesystemets kammere, via i det minste en rørledning med deri anordnet styrt stengeinnretning. Ved denne utførelsesform kommer gassen under utskiftingsforløpet av den samlede gassen til å drives ut i transportledningen via en sidestrøm og dermed vesentlig påskynde hele forløpet.

Por å styre omkoplingen foreslås ifølge oppfinnelsen at en ved slusesystemet og/eller gasseparatoren anordnet nivåbryter er anordnet for å styre slusesystemets stengeinnretning vekselvis, eller det er også mulig at en i slusesystemet innbygget og av nivået styrt flottørstiller er anordnet for å styre slusesystemets stengeinnretning vekselvis.

Por med sikkerhet å utelukke at pumpen stopper ved en plutselig eller økt gassopphopning i separatordelen, foreslås ifølge en ytterligere utførelsesform for oppfinnelsen at nivåbryteren oppviser flere brytertrinn, og er anordnet for avhengig av nivået i gasseparatoren eller slusesystemet på i og for seg kjent måte å regulere pumpens transportmengde ved hjelp av et i trykkledningen anordnet instrument. Dette skjer ved et i trykkledningen anordnet reguleringsinstrument. En ytterligere beskyttelse for pumpen oppnås med en annen utr førelsesform for oppfinnelsen ifølge hvilken gasseparatoren resp. pumpens sugeside står i forbindelse med pumpens trykkside via en rørledning og et i rørledningen anordnet regulerings-system står i forbindelse med nivåbryteren, eller at en i gasseparatoren eller i slusesystemet anordnet nivåbryter en anordnet for å regulere pumpens turtall.

Da rommet på et fartøy i alminnelighet er meget be-grenset, men på den annen siden kreves, at anleggets deler er

lett tilgjengelig, foreslås ifølge en ytterligere utførelsesform for oppfinnelsen at gasseparatoren er oppdelt i en øvre og en nedre beholderdel, at begge beholderdelene står i forbindelse med hverandre via en styrt avstengningsinnretning, at den øvre beholderdelen står i forbindelse med pumpens trykkledning via en styrt avstengningsinnretning, op; at avstengningsinnretningene er anordnet for å styres vekselvis av nevnte styreanordning. En utvidelse av denne utf ørelsesform kjennetegnes av at gass-^ separatorens øvre og nedre beholderdeler er separert fra hverandre og står i forbindelse med hverandre via en styrt avstengningsinnretning. Dermed skulle slusesystemet i form av be^-

holdere kunne fordeles over flere dekk og kan på den måte være lett tilgjengelig for en eventuell service og kontroll. Også her kan for påskynding av avgasningsforløpet gasseparatorens øvre og nedre beholderdeler stå i forbindelse med hverandre via en.avgassledning og i nevnte avgassledning være innbygget et automatisk eller styrt instrument som sikrer at gassutskiftingen skjer i bare en retning.

Beskrivelse av tegningene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene som viser noen utførelses-eksempler for oppfinnelsen.

Fig. 1 viser en i slusesystemet anordnet gass-separator,

fig. 2 viser en modifisert utførelsesform ifølge

hvilken kapasiteten økes via en sideledning,

fig. 3 viser et tokammerslusesystem, og fig. h er enkammerslusesystem ved hvilken kapasiteten økes via en sideledning.

Beskrivelse av utførelseseksemplet.

Det i fig. 1 viste anlegg består av en oljepumpe 1, foran hvilken det er koplet en gasseparator 2. En i gass-separatoren 2 anordnet skillevegg 3 deler denne i en nedre beholderdel H og i en øvre beholderdel 5. I den nedre beholderdelen 4 opptas pumpevæsken og den øvre beholderdelen 5 virker som en gassluse. De to beholderdelene står i forbindelse med hverandre via en innretning 6 som her er anordnet i et kort rørstykke 7.

Separatoren 2 er anordnet i oljepumpens 1 sugeledning 8, hvorved gasseparatorens tilkoplinger 9 og 10 er anordnet på forskjellig høyde i forhold til hverandre. Derved oppnås på grunn av den oppstående virveldannelse en god at-skillelse av den i pumpemédiet innesluttede gassblandingen. Den nedre beholderdelen 4 samler i sin øvre del den atskilte gassen og står via en avgassingsledning 11 med f.eks. som her vist en tilbakeslagsventil 12 i forbindelse med den øvre be-holderdelens 5 øvre del. Videre forbinder er rørledning 13 med en deri anordnet avstengningsinnretning 14 den øvre beholder-delens 5 øvre del med pumpens trykkledning 15. Etter oljepumpen 1 er det i trykkledningen innkoplet en reguleringsinnretning 16. Styreanordningen er her utformet i to deler og be^ står av en ved den nedre beholderdelen 4 anordnet nivåbryter 17 og en på ønsket sted plassert manøvreringsbryter 18. Manøvreringsbryteren 18 og nivåbryteren 17 står i forbindelse med hverandre, samt med instrumentene 6,14 og 16. Man kan her velge den i det aktuelle tilfellet mest hensiktsmessige for-bindelsesmåten, dvs. både elektrisk, pneumatisk eller hydraulisk. Bryterne 17,18 kan også være forenet i ett instrument.

Anordningen fungerer på følgende måte. Man går ut fra at anlegget befinner seg i likevekt og hele kapasiteten kan utnyttes uten forstyrrelse. Avstengningsinnretningen 14 er åpen og avstengningsinnretningen 6 er stengt. Under lossingen samles gass i den øvre delen av den nedre beholderdelen 4 hvorved væskenivået i den nedre beholderdelen forandres tvangs-messig. Ved en bestemt nedre nivåhøyde 19 avgir nivåbryteren 17 et signal til manøvreringsbryteren 18. Oljepumpen arbeider imidlertid som tidligere forstyrrelsesfritt og uten nedsettelse av pumpekapasiteten. Nivåbryteren 18 kopler nå avstengningsinnretningen 6 og 14, dvs. avstengningsinnretningen 6 åpnes og avstengningsinstrumentet 14 stenges. Tidsintervallet av et stengeforløp for avstengningsinnretningen kan stilles inn med manøvreringsbryteren 18. Dette innebærer altså at skiftings-forløpet skjer innen en tidsmessig langt raskere omstillings-periode eller at en vekselvis omkopling av avstengningsorganene 6 og 14 finner sted.

Etter at avstengningsinnretningen 14 er åpnet, strømmer pumpevæsken fra den øvre beholderdelen 5 til den øvre beholderdelen 4 og samtidig strømmer fra den nedre beholderdelen 4 den lagrede gassen via rørledningen 11 og tilbakeslagsventilen 12 inn i den øvre beholderdelen 5. Derved stiger nivået 19 i den nedre beholderdelen 4, og når et bestemt øvre nivå er oppnådd, avsluttes omstillingsforløpet av nivåstedet 19 med et annet styresignal. Derved stenges avstengningsinnretningen 6 endelig og avstengningsinnretningen 14 åpnes igjen. Mellom den øvre beholderdelen 5 og den ovenfor anordnede trykkledningen 15 for oljepumpen 1, skjer nå en gass- og væskeut-skifting via rørledningen 13. Væsken strømmer inn i den øvre beholderdelen 5 og fyller denne mens gassen stiger gjennom rør-ledningen 13 inn i trykkledningen 15 og avledes gjennom denne.

Dersom det skulle oppstå at en større gassmengde skulle samle seg i løpet av meget kort tid i den nedre beholderdelen enn det som avledes via slusesystemet, avgir nivåbryteren 17 et signal til reguleringsinstrumentet 16 som derved senker olj-epumpens kapasitet og dermed gassopphopningen i gasseparatoren 2. Derved sikres på en pålitelig måte at pumpen ikke suger noe gass fra gasseparatoren, og transporten av pumpemediet kan ikke bli avbrutt.

I fig. 2 er det vist en utførelsesform som skiller seg fra den i fig. 1 viste utførelsesformen ved at det fra trykkledningen 15 avgrener seg en separat ledning 20 som stenges av en avstengningsinnretning 21 og står i forbindelse med den øvre beholderdelen 5. Instrumentene 14 og 21

manøvreres her felles fra manøvreringsbryteren 18 og åpnes og stenges samtidig. Da instrumentene 14 og 21 er åpne, strømmer fra pumpen en sidestrøm gjennom den øvre beholderdelen 5 og frembringer dermed en raskere fylling avgassing av gasseparatoren 2. Det egentlige avgassingsforløpet eller -syklusen kan dermed forkortes vesentlig.

I fig. 3 vises et tokammerslusesystem bestående av

to stigeledninger. Gasseparatoren 2 er her ikke utstyrt med noen skillevegg og dermed ikke utformet som slusedel. Gass-separatorens 2 øvre del er tilkoplet rørledningene 22,23 som munner ut i trykkledningen 15. De kan likevel stå i forbindelse med forrådsbeholdere eller et system som-inneholder pumpevæske. Rørledningene er ved sine ender utstyrt med stengeinnretninger 24,25,26 og 27. Fra gasseparatoren 2 leder ytterligere en avgassledning 28 oppover som via en i to ret-ninger virkende tilbakeslagsventil 29 munner ut i det respektive slusekammer nedenfor den øvre avstengningsinnretningen ' 25,27. Avstengningsinnretningene 24,25 resp. 26,27 manøvreres felles fra nivåbryteren 17 og manøvreringsbryteren 18.

For å forklare funksjonsmåten går vi ut fra normal drift. Mellom avstengningsinnretningen i hver rørledningen befinner slusekamrene seg. Avstengningsinnretningene 24,25 er åpne og avstengningsinnretningene 26,27 er stengt. Rørledningen 22 er altså fylt med pumpevæske frem til avstengningsinnretningen 26, mens rørledningen 23 er fylt med gass frem til avstengningsinnretningen 27. Oppstår det under lossingen av den aktuelle oljetanken en økt gassansamling i gasseparatoren, som senker væskenivået i separatoren, skjer følgende: Så snart væskenivået i gasseparatoren har oppnådd et bestemt nedre nivå 19, avgir nivåbryteren 17 et signal til styreanordningen 18 som da kopler om avstengningsinnretningene 24,25,26 og 27. Avstengningsinnretningene 24,25 stenges og avstengningsinnretningene 26,27 åpnes. Den væskesøylen som befinner seg i rørledningen 22 strømmer derved inn i gasseparatoren 2 og gassen i denne strømmer via avgasningsledningen 28 og den nå åpnede tilbakeslagsventilen 29 inn i rørledningen 22. I rørledningen 23 derimot trenges den gassen som befinner seg i denne unna av den fra pumpeled-ningen 15 innstrømmende væsken. Gassen strømmer inn i trykkledningen 15 og føres med av pumpemediet, mens rørledningen 23 fylles med væske frem til stengeinnretningen 24.

Den vekselvise omkoplingen av avstengningsorganet skjer inntil nivået 19 har oppnådd en bestemt maksimumshøyde. Først da avsluttes omkoplingsforløpet ved hjelp av et signal

fra nivåbryteren 17 til manøvreringsbryteren 18. Skulle gass-ansamlingen i gasseparatoren være større enn slusesystemets utskiftingskapasitet tillater, kan pumpens 19 transportmengde ved ytterligere synking av nivåstillingen senkes ved hjelp av reguleringsinnretningen 16. Ifølge de i underkravene an-gitte mulige utførelsesformene er også uten videre en redusering av transportkapasiteten mulig ved en endring av pumpeturtallet via nivåbryteren 17.

Det kan være mulig ved behov å kople inn manøvrerings-stilleren 18 for hånd for derved å få en kontinuerlig og over hele losseforløpet varig avgassing.

I fig. 4 vises et enkammerslusesystem der man på lignende måte som i fig. 3 benytter seg av en gasseparator 2 uten skillevegg. Fra gasseparatorens 2 øvre del leder en rør-ledning til en høyere beliggende pumpé i trykkledningen 15, hvorved det dannes et slusekammer 32 ved hjelp av to i så forskjellige høyder som mulig anordnede stengeinnretninger 30,

31. I den nederste delen av slusekammeret 32 munner det ut en rørledning 33, som avgrener fra pumpens trykkledning 15 og er avstengbar ved hjelp av en stengeinnretning 34. Videre leder fra gasseparatoren 2 en avgassingsledning 35 med en i denne anordnet tilbakeslagsventil 36 inn i den øvre delen av slusekammeret 32 og munner der ut nedenfor avstengningsinnretningen 31. Avstengningsinnretningen 31,34 styres felles og vekselvis ved hjelp av avstengningsinstrumentet 30 fra manøvrerings-bryteren 18. Denne kan også samarbeide med nivåbryteren 17

som i dette utførelseseksemplet virker på et reguleringsinstrument 16.

Ved normaldrift er avstengningsinnretningen 31 og

34 stengt og avstengningsinnretningen 30 åpen. Den i gass-separatoren 2 samlede gassen samles nå inne i slusekammeret 32 og føres ved behov ut ved hjelp av et styresignal fra manøvreringsbryteren 18. I denne hensikt åpnes avstengningsinnretningene 31j34 og avstengningsinnretningen 30 stenges. Derved oppstår en sidestrøm 37 fra trykkledningen 15 som spyler med seg den i slusekammeret 32 værende gassen ut i trykkledningen 15. Etter avsluttet utspylingsforløp, stenges igjen avstengningsinnretningen 31»34 og avstengningsinnretningen 30 åpnes, slik at det pumpemediet som befinner seg i slusekammeret 32 strømmer tilbake inn i gasseparatoren 2 gjennom den åpnede avstengningsinnretningen 30. Ved'hjelp av en tilsvarende vekselvis omkopling, heves dermed nivået inne i gasseparatoren 2. Manøvreringsbryteren 18 kan også utformes som en kontinuerlig arbeidende automat som frembringer et stadig vekselvist avgassingsforløp.

Claims (13)

1. Sentrifugalpumpe, særlig oljepumpe beregnet for bruk som lensepumpe, idet det i pumpens sugeledning er anordnet en gasseparator fra hvilken det strekker seg en avgassingsledning som via en tilbakeslagsventil munner ut i pumpens trykkledning og som utgjør en tilkoplingsbar forbindelsesledning mellom pumpens trykkledning og gasseparatoren, karakterisert ved at det mellom pumpens (1) sugeledning (8) resp. gasseparatoren (2) og pumpens trykkledning (15) eller noe annet pumpevæskeførende system, er innbygget et slusesystem bestående av en stigende rørled-ning (32) eller en tilsvarende beholder (5), og i det minste to avstengningsinnretninger (6,14,30,31) som vekselvis manøvreres ved hjelp av en styreanordning (17,18) som av-føler væskenivået i gasseparatoren.

2. Sentrifugalpumpe ifølge krav 1, karakterisert ved at gasseparatoren (2) eller pumpens (1) sugside står i forbindelse med trykkledningen (15) via et stigende to- eller flerkammerslusesystem (22,23) med vekselvis omstillingsbare avstengningsinnretninger (24,25,26,27).

3. Sentrifugalpumpe ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at gasseparatoren (2) er forbundet med slusesystemet via en avgassingsledning (11,28,35) med i denne anordnet styrt avstengnings- eller automatisk tilbakeslags-ventilinnretning (12,29,36), idet nevnte avgassingsledning munner ut i slusesystemet nedenfor den øverste avstengningsinnretningen (14,27,25,31).

4. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at slusesystemet står i forbindelse med en forrådsbeholder eller et system som inneholder pumpevæske.

5. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at pumpens (1) trykkledning (15) står i forbindelse med den nedre delen av slusesystemets kammer (5,32) via i det minste en rørledning (22,33) med deri anordnet styrt avstengningsinnretning (21,34).

6. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at en ved slusesystemet og/eller gasseparatoren (2) anordnet nivåbryter (17) er anordnet for å styre slusesystemets avstengningsinnretning vekselvis.

7. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at en i slusesystemet innbygget og av nivået styrt flottørstiller er anordnet for å styre slusesystemets avstengningsinnretninger vekselvis.

8. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at nivåbryteren (17) oppviser flere brytertrinn og er anordnet for, avhengig av nivået i gasseparatoren (2) eller slusesystemet, på i og for seg kjent måte å regulere pumpens transportmengde ved hjelp av en i trykkledningen (15) anordnet innretning (16).

9. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at gasseparatoren (2) resp. pumpens (1) sugeside står i forbindelse med pumpens trykkside via en rørledning, og at en i rørledningen anordnet reguleringsinnretning står i forbindelse med nivåbryteren (17).

10. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at' en i gasseparatoren (2) eller i slusesystemet anordnet nivåbryter (17) er anordnet for å regulere pumpens (1) turtall.

11. Sentrifugalpumpe ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at gasseparatoren (2) er oppdelt i en øvre og en nedre beholderdel (4,5), at begge beholderdelene står i forbindelse med hverandre via en styrt avstengningsinnretning (6), at den øvre beholderdelen (5) står i forbindelse med pumpens trykkledning (15) via en styrt avstengningsinnretning (14), og at avstengningsinnretningene (6,14) er anordnet for å styres vekselvis av nevnte styreanordning (17,18).

12. Sentrifugalpumpe ifølge krav 11, karakterisert ved at gasseparatorens (2) øvre og nedre beholderdeler (4,5) er separert fra hverandre og står i forbindelse med hverandre via eh styrt avstengningsinnretning.

13. Sentrifugalpumpe ifølge krav 1 eller 12, karakterisert ved at gasseparatorens (2) øvre og nedre beholderdeler (4,5) står i forbindelse med hverandre via en avgassingsledning(11),og at det i nevnte avgassingsledning er innbygget et automatisk eller styrt instrument (12) som sikrer at gassutskiftingen skjer i bare én retning.