PL196480B1 - Urządzenie do obróbki cieczy - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie do obróbki cieczy, takiej jak roztopiony metal z gazem lub z materia lem w postaci cz astek, zawie- raj ace reaktor maj acy podstaw e i wirnik z wn ek a, otwory w bocznej sciance wirnika, lacz ace wn ek e z otoczeniem wirnika, oraz otwór u do lu wirnika, wa lek nap edowy wirnika przebiegaj acy ku górze przez podstaw e reaktora, rur e stojana, równie z przebiegaj ac a ku górze od podstawy reaktora i otaczaj ac a wa lek nap edowy, przy czym pomi e- dzy wa lkiem nap edowym i rur a stojana jest uformowana pierwsza pier scieniowa przestrze n, wa lek nap edowy i rura stojana przebiegaj a przez otwór u do lu wirnika i dalej do wn eki w wirniku, przez co w otworze pomi edzy rur a stojana i wirnikiem jest uformowana druga pier scieniowa prze- strze n, wa lek nap edowy jest polaczony z wirnikiem za po- srednictwem urz adzenia mocuj acego u góry wirnika, nato- miast rura stojana ko nczy si e w obr ebie wn eki tworz ac pierwszy odst ep wzgl edem wewn etrznej górnej powierzchni wn eki, przy czym pierwsza pier scieniowa przestrze n i/lub otwór w wa lku nap edowym wraz z pierwszym odst epem stanowi dop lyw do wn eki dla gazu dostarczanego do cie- czy, znamienne tym, ze pomi edzy pierwszym odst epem i otworami (18) znajduje si e drugi odst ep, a w obr ebie wn eki (16), pomi edzy wewn etrzn a górn a powierzchni a (14) i otworami (18) powstaje kiesze n gazowa, która w trakcie uzytkowania stanowi barier e dla sp lywu ............................ PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196480 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 346086 (51) Int.Cl.

B01F 7/16 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 23.02.2001

(54) Urządzenie do obróbki cieczy
	(73) Uprawniony z patentu: Norsk Hydro ASA,Oslo,NO
(30) Pierwszeństwo: 25.02.2000,NO,20000974 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 27.08.2001 BUP 18/01	(72) Twórca(y) wynalazku: Bjarne Heggseth,Kristiansund,NO Eddy Steinar Dale,Alvundeid,NO Karl Venas,Saupstad,NO John Olav Fagerli,Sunndalsora,NO Per Gunnar Strand,Sunndalsora,NO
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik: Małgorzata Grabowska, SULIMA-GRABOWSKA-SIERZPUTOWSKA, Biuro Patentów i Znaków Towarowych, sp.j.

(57) 1. Urządzenie do obróbki cieczy, takiej jak roztopiony metal z gazem lub z materiałem w postaci cząstek, zawierające reaktor mający podstawę i wirnik z wnęką, otwory w bocznej ściance wirnika, łączące wnękę z otoczeniem wirnika, oraz otwór u dołu wirnika, wałek napędowy wirnika przebiegający ku górze przez podstawę reaktora, rurę stojana, również przebiegającą ku górze od podstawy reaktora i otaczającą wałek napędowy, przy czym pomiędzy wałkiem napędowym i rurą stojana jest uformowana pierwsza pierścieniowa przestrzeń, wałek napędowy i rura stojana przebiegają przez otwór u dołu wirnika i dalej do wnęki w wirniku, przez co w otworze pomiędzy rurą stojana i wirnikiem jest uformowana druga pierścieniowa przestrzeń, wałek napędowy jest połączony z wirnikiem za pośrednictwem urządzenia mocującego u góry wirnika, natomiast rura stojana kończy się w obrębie wnęki tworząc pierwszy odstęp względem wewnętrznej górnej powierzchni wnęki, przy czym pierwsza pierścieniowa przestrzeń i/lub otwór w wałku napędowym wraz z pierwszym odstępem stanowi dopływ do wnęki dla gazu dostarczanego do cieczy, znamienne tym, że pomiędzy pierwszym odstępem i otworami (18) znajduje się drugi odstę p, a w obrę bie wnęki (16), pomiędzy wewnętrzną górną powierzchnią (14) i otworami (18) powstaje kieszeń gazowa, która w trakcie użytkowania stanowi barierę dla spływu ............................

PL 196 480 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do obróbki cieczy, zwłaszcza roztopionego metalu.

W większości urządzeń służących np. do obróbki gazem roztopionego metalu, gaz doprowadza się do roztopionego metalu i rozprasza w nim za w pomocą wirnika. Przykładowo, w europejskim opisie patentowym nr EP 0151434 ujawniono wirnik, w którym gaz jest doprowadzany przez otwór wywiercony w wałku wirnika w postaci pustego w środku, cylindrycznego korpusu wirującego, przy czym gaz doprowadza się i rozprasza w cieczy (roztopionym metalu) przez otwory w wirującym korpusie.

Jedną z wad tego i innych znanych ze stanu techniki rozwiązań jest to, że wirnik i wałek wirnika sięgają w głąb cieczy od góry poprzez otwory usytuowane w sklepieniu komory reaktora. Silnik elektryczny napędzający wirnik jest przymocowany do górnej części reaktora albo do kolumny połączonej z reaktorem, na osobnym wsporniku.

Jeśli chodzi o obróbkę cieczy, to kierowanie wałka od góry w głąb cieczy jest niekorzystne, ponieważ tworzy się wir wokół wałka podczas jego obracania się. Zanieczyszczenia i żużel, które oddzielają się od metalu, wypływają na powierzchnię, z tym że wskutek powstawania tego wiru są łatwo wciągane z powrotem w głąb metalu. Co więcej, największe zużycie wałka występuje w obszarze pomiędzy powietrzem i metalem, tzn. w obszarze wiru.

Japońskie zgłoszenia patentowe nr 56133018 i 55106532 przedstawiają różne rozwiązania do obróbki cieczy w zbiornikach, gdzie wirnik jest wyposażony i jest napędzany wałkiem rozciągającym się poprzez dno zbiornika. Gaz jest dostarczany do wydrążonego wirnika poprzez rurę rozciągającą się przez bok zbiornika, i dalej do pierścienia pomiędzy rurą stojana i wałkiem.

Istnieje zapotrzebowanie na urządzenie do obróbki cieczy, w którym wyeliminowane zostają wyżej wymienione wady.

Zgodne z wynalazkiem urządzenie do obróbki cieczy, takiej jak roztopiony metal z gazem lub z materiał em w postaci czą stek, zawierają ce reaktor mają cy podstawę i wirnik z wnę k ą , otwory w bocznej ś ciance wirnika, łączą ce wnę k ę z otoczeniem wirnika, oraz otwór u doł u wirnika, wał ek napędowy wirnika przebiegający ku górze przez podstawę reaktora, rurę stojana, również przebiegającą ku górze od podstawy reaktora i otaczającą wałek napędowy, przy czym pomiędzy wałkiem napędowym i rurą stojana jest uformowana pierwsza pierścieniowa przestrzeń, wałek napędowy i rura stojana przebiegają przez otwór u dołu wirnika i dalej do wnęki w wirniku, przez co w otworze pomiędzy rurą stojana i wirnikiem jest uformowana druga pierścieniowa przestrzeń, wałek napędowy jest połączony z wirnikiem za poś rednictwem urzą dzenia mocują cego u góry wirnika, natomiast rura stojana koń czy się w obrębie wnęki tworząc pierwszy odstęp względem wewnętrznej górnej powierzchni wnęki, przy czym pierwsza pierścieniowa przestrzeń i/lub otwór w wałku napędowym wraz z pierwszym odstępem stanowi dopływ do wnęki dla gazu dostarczanego do cieczy, charakteryzuje się tym, że pomiędzy pierwszym odstępem i otworami znajduje się drugi odstęp, a w obrębie wnęki, pomiędzy wewnętrzną górną powierzchnią i otworami powstaje kieszeń gazowa, która w trakcie użytkowania stanowi barierę dla spływu w dół do pierwszej pierścieniowej przestrzeni pomiędzy wałkiem napędowym i rurą stojana cieczy pozostającej w obrębie wnęki, przy czym środki do dostarczania gazu i/lub materiału w postaci cząstek do wnęki w wirniku tworzą dno reaktora, wirnik zaś jest umieszczony w obrębie reaktora w odległ o ś ci od dna reaktora, odpowiedniej do utrzymania cyrkulacji cieczy poprzez drugą pierś cieniową przestrzeń, wnękę i otwory w trakcie użytkowania podczas ruchu obrotowego wirnika, aby drobno dyspergować wprowadzony gaz i/lub materiał w postaci cząstek z cieczą poprzez otwory za pomocą siły odśrodkowej.

Korzystnie wałek napędowy jest bezpośrednio połączony z wirnikiem za pomocą połączenia gwintowanego, klinów poprzecznych lub śrub.

Ponadto korzystnie pierścieniowa przestrzeń pomiędzy wałkiem napędowym i rurą stojana stanowi odprowadzenie dla gazu nadmiarowego.

W korzystnej postaci wykonania wynalazku rura stojana jest prowadzona pionowo i poziomo przez kołnierz, który jest wykonany z materiału izolacyjnego, przy czym kołnierz jest usytuowany na stalowym kołnierzu, który jest przykręcony śrubami do dna płaszcza reaktora, przy czym uszczelka, która jest usytuowana pomiędzy rurą stojana a formowaną cegłą w dnie reaktora, zostaje wstępnie naprężona.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono urządzenie według wynalazku usytuowane w reaktorze.

PL 196 480 B1

Reaktor 20, czyli zbiornik lub pojemnik do obróbki roztopionej masy, jest wyposażony w wirnik 9. Płaszcz 19 reaktora można korzystnie wykonać z odpowiedniej stali. Na wewnętrznej stronie stalowego płaszcza 19 znajduje się wykładzina 1 z materiału ogniotrwałego.

W wykł adzinie 1 podstawy reaktora jest osadzona formowana cegł a 2. Od doł u reaktora jest wstawiona rura 3 stojana z uszczelką 4, stanowiącą uszczelnienie pomiędzy formowaną cegłą 2 a rurą 3 stojana. Rura 3 stojana jest wykonana z ogniotrwał ego, izolują cego materia ł u odpornego na roztopioną masę i mającego określoną przewodność cieplną. Rura stojana jest prowadzona w kierunku pionowym i poziomym za pomocą kołnierza 5 z materiału izolującego.

Kołnierz ten jest usytuowany na stalowej kryzie 6 przymocowanej śrubami do dna płaszcza reaktora. Powoduje to naprężenie wstępne uszczelki 4, która jest usytuowana pomiędzy rurą 3 stojana a formowaną cegłą 2. To naprężenie wstępne spełnia ważną rolę przy pochłanianiu różnic rozszerzalności cieplnej i kurczliwości pomiędzy różnymi materiałami. Na staIowej kryzie 6 jest zamontowana podpora 7 łożyska wałka napędowego 8. Łożyska są chłodzone powietrzem w układzie wymuszonym. Wałek napędowy 8 wirnika 9 wstawia się w rurę stojana od góry, a jego zakończenie jest osadzone w sprzęgle szybko-złącznym 10 w podporze łożyska. Nad sprzęgłem szybkozłącznym jest usytuowane koło pasowe 11 napędzane silnikiem elektrycznym 12.

Wirnik 9 jest takiego samego typu jak opisany w europejskim opisie patentowym nr EP 0151434, tzn. jest on wydrążony w środku i ma otwór 21 na dolnym końcu oraz otwory 18 z boku. Wirnik jest zamocowany u góry wałka napędowego, korzystnie za pomocą np. połączenia gwintowanego lub układu nośnego w postaci połączenia z klinami poprzecznymi lub śrubami. Rura 3 stojana biegnie od podstawy reaktora przez otwór znajdujący się w podstawie wirnika 9 do wnętrza wnęki wirnika, z zachowaniem pewnego odstępu od wewnętrznej górnej powierzchni 14 wirnika.

Podczas obróbki roztopionej masy lub wypełniania nią reaktora, w górnej części wnęki 16 w wirniku tworzy się kieszeń powietrzna/gazowa, która uniemoż liwia przepływanie roztopionej masy w dół, do pierś cieniowej przestrzeni pomiędzy wałkiem napędowym 8 a rurą 3 stojana. Poza tym wirnik działa w taki sam sposób, jak ten opisany w europejskim opisie patentowym nr EP 0151434: na skutek obracania się wirnika 9 roztopiona masa jest wyciągana w górę przez otwór 21 w podstawie wirnika i wyciskana (wyrzucana) przez boczne otwory 18 wskutek działania siły odśrodkowej.

Gaz i/lub cząstki stałe zawieszone w gazie, służące do obróbki cieczy, mogą być doprowadzane przez otwór wywiercony w wałku napędowym (nie pokazany na rysunku) lub przez pierścieniową przestrzeń pomiędzy wałkiem napędowym a rurą stojana. Alternatywnie, gaz może być doprowadzany przez otwór wywiercony w wałku napędowym, a jego nadmiar może być odprowadzany przez wspomnianą pierścieniową przestrzeń. Reaktor można również wyposażyć w pokrywę (nie pokazaną na rysunku), wskutek czego roztopioną masę można poddawać obróbce w zamkniętym układzie, np. w atmosferze oboję tnej. Należ y zauważ y ć , ż e wynalazek zdefiniowany w zastrzeż eniach nie ogranicza się do przykładu wykonania pokazanego na rysunku lub opisanego wyżej.

Toteż wirnik w pokazanym przykładzie wykonania można stosować do obróbki cieczy innych niż roztopiony metal, np. zawiesin, takich jak ścieki lub w inny sposób zanieczyszczoną wodę.

Opisane tu rozwiązanie, jak wspomniano wyżej, zapobiega powstawaniu wirów i zużywaniu się wałka napędowego, gdyż wałek napędowy nie styka się bezpośrednio z roztopioną masą.

Inną dużą zaletą braku takiego kontaktu jest to, że istnieje możliwość wykorzystywania metali do wytwarzania wałków napędowych, które są znacznie wytrzymalsze i tańsze, i które cechują się większą trwałością wałków napędowych z materiałów stosowanych obecnie.

Jeszcze inną istotną zaletą stosowania rury stojana, której koniec jest usytuowany w kieszeni powietrznej w wirniku, jest to, że nie ma wtedy potrzeby stosowania drogich uszczelnień, które w przeciwnym razie byłyby konieczne, gdyby wałek napędowy przechodził przez podstawę bez rury stojana.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do obróbki cieczy, takiej jak roztopiony metal z gazem lub z materiałem w postaci cząstek, zawierające reaktor mający podstawę i wirnik z wnęką, otwory w bocznej ściance wirnika, łączące wnękę z otoczeniem wirnika, oraz otwór u dołu wirnika, wałek napędowy wirnika przebiegający ku górze przez podstawę reaktora, rurę stojana, również przebiegającą ku górze od podstawy reaktora i otaczającą wałek napędowy, przy czym pomiędzy wałkiem napędowym i rurą stojana jest ufor4

PL 196 480 B1 mowana pierwsza pierścieniowa przestrzeń, wałek napędowy i rura stojana przebiegają przez otwór u doł u wirnika i dalej do wnę ki w wirniku, przez co w otworze pomię dzy rurą stojana i wirnikiem jest uformowana druga pierścieniowa przestrzeń, wałek napędowy jest połączony z wirnikiem za pośrednictwem urządzenia mocującego u góry wirnika, natomiast rura stojana kończy się w obrębie wnęki tworząc pierwszy odstęp względem wewnętrznej górnej powierzchni wnęki, przy czym pierwsza pierścieniowa przestrzeń i/lub otwór w wałku napędowym wraz z pierwszym odstępem stanowi dopływ do wnęki dla gazu dostarczanego do cieczy, znamienne tym, że pomiędzy pierwszym odstępem i otworami (18) znajduje się drugi odstęp, a w obrębie wnęki (16), pomiędzy wewnętrzną górną powierzchnią (14) i otworami (18) powstaje kieszeń gazowa, która w trakcie użytkowania stanowi barierę dla spływu w dół do pierwszej pierścieniowej przestrzeni pomiędzy wałkiem napędowym (8) i rurą (3) stojana cieczy pozostającej w obrębie wnęki (16), przy czym środki do dostarczania gazu i/lub materiału w postaci cząstek do wnęki (16) w wirniku (9) tworzą dno reaktora (20), wirnik (9) zaś jest umieszczony w obrębie reaktora (20) w odległości od dna reaktora (20), odpowiedniej do utrzymania cyrkulacji cieczy poprzez drugą pierścieniową przestrzeń, wnękę (16) i otwory (18) w trakcie użytkowania podczas ruchu obrotowego wirnika (9), aby drobno dyspergować wprowadzony gaz i/lub materiał w postaci cząstek z cieczą poprzez otwory (18) za pomocą siły odśrodkowej.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wałek napędowy (8) jest bezpośrednio połączony z wirnikiem (9) za pomocą połączenia gwintowanego, klinów poprzecznych lub śrub.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierścieniowa przestrzeń pomiędzy wałkiem napędowym (8) i rurą (3) stojana stanowi odprowadzenie dla gazu nadmiarowego.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura (3) stojana jest prowadzona pionowo i poziomo przez koł nierz (5), który jest wykonany z materiał u izolacyjnego, przy czym koł nierz jest usytuowany na stalowym kołnierzu (6), który jest przykręcony śrubami do dna płaszcza reaktora, przy czym uszczelka (4), która jest usytuowana pomiędzy rurą (3) stojana a formowaną cegłą (2) w dnie reaktora, zostaje wstępnie naprężona.