NO340096B1

NO340096B1 - Spylehode

Info

Publication number: NO340096B1
Application number: NO20083374A
Authority: NO
Inventors: Hans Erik Jørgensen; Leon Hjorslev
Original assignee: Alfa Laval Tank Equipment As
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2017-03-13
Also published as: EP1996346B1; NO20083374L; EP1996346A1; CN101400454A; JP4949415B2; WO2007104307A1; JP2009529414A; US7927432B2; US20090320890A1

Description

SPYLEHODE

Oppfinnelsen vedrører et spylehode, særlig for montering inne i en tank, hvor nevnte hode er forsynt med en turbin som drives av en kilde for trykksatt væske for å forårsake rotasjon av et gir som i sin tur forårsaker at girhuset og et nav, som er montert på det og har dyser, roterer, hvor nevnte væske befordres fra turbinen og til dysene i drift. Nevnte girhus er montert på en stasjonær monteringsdel slik at væsken fra turbinen omgår girhuset og strømmer til dysene. Turbinens rotasjon overføres til girets inngående aksel ved hjelp av en magnetisk kopling som har koplingsdeler, hvor den drivende koplingsdel er innrettet utenfor girhuset, og dens drevne koplingsdel er innrettet inne i girhuset.

Rengjøringsutstyr av denne type brukes særskilt for rengjøring av tanker hvor det er mulig å sprøy-te ut rengjøringsstråler ved hjelp av dyser og trykksatt væske som vil rengjøre tanken på en effektiv måte ved sin kombinerte dreining og rotasjon.

Rotasjonen som frembringes av turbinen, overføres til et gir som delvis dreier huset og delvis roterer rotasjonsnavet med dysene. Herved sendes væsken gjennom giret og videre ut til dysene.

Hvis det er behov for å skille væsken fra giret, kan overføring av turbinrotasjonen til giret finne sted via en magnetisk kopling, idet den drivende magnetiske del er anbrakt utenfor huset, mens giret er innarbeidet i et lukket hus som er atskilt fra væsken og som ved hjelp av den drevne magnetiske del er forbundet med girets inngående aksel.

Et slikt spylehode for et tankspylesystem er kjent fra publikasjonen US 5 871 023 i hvilket det kan

ses i figur 2 at løpehjulet 38 i væskekanalen driver en skiveformet magnetisk del 40 som er anbrakt utenfor girhuset, og som er magnetisk koplet til en annen skiveformet magnetisk del 58 som befinner seg "tørt" inne i girhuset. Det beskrives i spalte 4, linjer 33-38 og spalte 5, linjer 4-10 at hver av de magnetiske deler består av fire ensartede magneter som er innlagt i en skive av rustfritt stål og at magnetene er av materialer som er typisk brukt for fremstilling av permanentmagneter. Patent-publikasjon US 5640983 A beskriver også et spylehode som bruker magnetisk kopling for å rotere innretningen.

I praksis er det imidlertid vanskelig å få en slik magnetisk kopling, som har permanentmagneter på den drivende side så vel som på den drevne side, til å virke tilfredsstillende i forbindelse med spylehoder for tanker.

Problemet med dette kjente koplingshode er risikoen for manglende magnetisk sammenkopling og således manglende overføring av den roterende bevegelse, akkurat som det er stor risiko for slipp i koplingen. Det sistnevnte er primært på grunn av den høye rotasjonshastighet som bibringes turbinen i starten, hvilket resulterer i vanskeligheter med å fange feltet på grunn av den høye rotasjonshastighet og den stasjonære drevne del.

En slik situasjon oppstår når startmomentet eller lastmomentet overstiger koplingens maksimale

moment. Koplingen slipper på en rykkvis eller skjelvende måte fordi magnetkreftene avbrytes mellom polene som befinner seg overfor hverandre og som da bare kan overføre meget små momen-ter. Derfor er det nødvendig å stenge ned systemet fullstendig for å unngå skade på lagre og andre deler i systemet.

Koplinger av denne type som har permanentmagneter, kalles også synkronkoplinger av samme grunn, nettopp fordi det er et krav for tilfredsstillende funksjon at koplingsdelene beveger seg sammen. Med andre ord er det nødvendig å dimensjonere koplingen slik at dens maksimumsmo-ment er betydelig større enn startmomentet hvis systemet skal være i stand til å starte. Imidlertid kan den situasjonen alltid oppstå at feil eller forurensninger i væskestrømmen kan forårsake at lastmomentet overstiger det maksimale moment som kan overføres, hvilket forårsaker at koplingen slipper. Under normale driftsforhold opererer disse koplinger med en fast slippvinkel som fastleg-ges i dimensjoneringen.

Oppfinnelsens formål er å avhjelpe disse defekter og ulemper, og dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved hjelp av et spylehode hvori turbinrotasjonen overføres til giret i girhuset via en hysteresekopling som omfatter en magnetisk induksjonsspole i væskerommet, som drives av turbinen, og som driver en hysteresedel som er montert i girhuset og som er forbundet med girets inngående aksel.

En slik hysteresekopling tilveiebringer en uovertruffen mulighet for å sikre en helt sikker moment-overføring av den roterende bevegelse i startfasen for spylehoder for tanker. Det er overraskende funnet at til tross for den store forskjellen i rotasjonshastighet i startøyeblikket mellom drivende og drevne magnetiske deler, er hysteresekoplingen i stand til å levere et moment som er tilstrekkelig stort til å akselerere den drevne magnetiske del og derved giret når det gjelder hastighet, hvis den er dimensjonert riktig, det vil si at den kan overføre et moment som er større enn startmomentet.

Hysteresekoplingens fordelaktige egenskaper innbefatter i tillegg at den er i stand til å overføre et nesten konstant moment uavhengig av den relative hastighet mellom koplingsdelene, og at kop lingen er i stand til å operere med et kontinuerlig eller varierende slipp, og at slippet er "mykt" og ikke har noen skadelig effekt på konstruksjonen.

I slippesituasjoner akkumuleres imidlertid energi fra den drivende magnetiske del i hysteresedelens material fordi hysteresedelens poler beveger seg konstant når induksjonsspolens poler passerer. Denne energi omdannes til varme som sendes ut til omgivelsene via trykkvæsken.

Når elektromagneter, som det sies i krav 2 og 4, brukes som en induksjonsspole, er det mulig å justere feltstyrken og derved variere og styre slippet og, således, det overførte moment og/eller hastigheten.

Når permanentmagneter, som det sies i krav 3, brukes som en induksjonsspole, er det mulig å frembringe en billig kopling som er vedlikeholdsfri og som blant annet kan brukes i miljøer med brennbare og eksplosive damper.

Et eksempel på en utførelse av et spylehode i henhold til oppfinnelsen vil bli beskrevet mer fullstendig med henvisning til fig. 1 som viser et delvis snittriss av et spylehode.

Som vist i fig. 1 omfatter spylehodet en innløpsstuss og en stasjonær del 6 til hvilken et rør (ikke vist) kan festes og gjennom hvilken spylevæske kan tilføres til spylehodet.

Innløpskanalen 1 befordrer væsken gjennom en stator 2 som har ledeplater, til en turbin 3 som har propeller, og begge er montert i væskerommet i spylehodets stasjonære del 6.

Turbinen 3 er forbundet med turbinakselen som er forbundet med hysteresekoplingens drivende induksjonsspoledel 9 hvilken også er til stede i væskerommet.

Den drivende induksjonsspoledel 9 er fortrinnsvis sammensatt av en flerhet elektromagneter som har den fordel at den magnetiske feltstyrke kan varieres trinnløst ved å endre spenningen. Dette gir muligheten for å variere slippet og derved momentet og/eller hastigheten som det er ønskelig å overføre via koplingen.

I stedet for elektromagneter kan induksjonsspoledelen 9 være utstyrt med permanentmagneter. Dette resulterer i en kopling som imidlertid ikke kan reguleres, men som er lett og billig å fremstille, og som er påtenkt brukt i et tankspylesystem som innebærer arbeid med væsker som frigir damper som er brennbare eller eksplosive.

Girhuset 13 er montert nedenfor den stasjonære del 6 slik at huset væskemessig er atskilt ved hjelp av en skillevegg 10 fra væskerommet og væskestrømmen i kanalen 5, og med andre ord at giret er atskilt fra væsken.

Hysteresekoplingens drevne del 11 er montert og festet til girets inngående aksel 12 inne i girhuset 13. Fortrinnsvis er den drevne del 11 laget av et magnetisk material som inneholder metalloksider som for eksempel Fe203-pulver som er elektrisk isolerende. Dette material har en høy isotropisk elektrisk motstand som effektivt hindrer generering av virvelstrømmer i hysteresedelen. Videre er de magnetiske egenskaper gode, selv ved relativt høye temperaturer.

I stedet for denne utførelse er det tenkelig å bruke et laminert material som har lag med ferromag-netisk hysteresematerial som er isolert fra hverandre ved hjelp av dielektriske belegg.

Giret driver girhuset 13 og dysenavet 15 slik at de henholdsvis dreier og roterer, slik at væsken kan befordres via kanalene 4 og 5 til dysene 14 gjennom kanaler 7 og strømme ut gjennom dyseåp-ninger 8.

Hvis den induktive del 9 av hysteresekoplingen er forsynt med elektromagneter, er det mulig å regulere slippet ved justering av feltstyrken og derved momentet som overføres av koplingen og/eller hastigheten, hvilket tilveiebringer den ønskede dreie- og rotasjonsbevegelse.

Herved kan et spylemønster oppnås elektronisk, det vil si en styring av spylebevegelsene som tillater at seksjoner i tanken som er vanskelig tilgjengelige, for eksempel ved at hastigheten reduse-res i spesielle soner, for å sikre rengjøring av disse soner.

Hvis hysteresekoplingens induksjonsspole 9 er utstyrt med permanentmagneter, oppnås en vedlikeholdsfri kopling som er relativt billig å fremstille og som kan brukes i forbindelse med brennbare og eksplosive væsker og damper.

Claims

1. Spylehode, særskilt for montering inne i en tank, hvor nevnte hode er forsynt med en turbin som drives av en kilde med trykksatt væske for å forårsake rotasjon av et gir som i sin tur forårsaker at girhuset og et nav som er montert derpå og har dyser, roterer, hvor nevnte væske befordres fra turbinen og til dysene i drift, hvor nevnte girhus er montert på en stasjonær monteringsdel (6) slik at væsken fra turbinen omgår girhuset og strømmer til dysene, og at turbinens rotasjon overføres til girets inngående aksel ved hjelp av en magnetisk kopling som har koplingsdeler, hvis drivende koplingsdel er anbrakt utenfor girhuset og hvis drevne koplingsdel er anbrakt inne i girhuset,karakterisert vedat turbinens (3) rotasjon overføres til giret i girhuset (13) via en hysteresekopling som omfatter en magnetisk induksjonsspole (9) i væskerommet som drives av turbinen (3), og som driver en hysteresedel (11) som er montert i girhuset (13) og som er forbundet med girets inngående aksel (12), idet girhuset (13) er montert nedenfor den stasjonære monteringsdelen (6) slik at huset (13) er væskemessig adskilt ved en skillevegg (10) fra væskerommet, idet giret dermed er adskilt fra væsken.

2. Spylehode i henhold til krav 1,karakterisert vedat induksjonsspoledelen (9) er tildannet av elektromagneter.

3. Spylehode i henhold til krav 1,karakterisert vedat induksjonsspoledelen (9) er tildannet av permanentmagneter.

4. Spylehode i henhold til krav 2,karakterisert vedat induksjonsspoledelen (9) kan justeres med hensyn på den magnetiske feltstyrke og derved momentet som overføres av koplingen og/eller hastigheten.