PL220603B1 - Pompa ciekłego metalu dla obiegu grzewczego reaktora chemicznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest pompa wirnikowa ciekłego metalu przeznaczona dla realizacji obiegu grzewczego reaktora chemicznego, na przykład dla realizacji ciągłego procesu transportu ciepła w procesie depolimeryzacji odpadów tworzyw sztucznych w kierunku odzysku komponentów.

Pompy do ciekłego metalu wykorzystywanego jako nośnik ciepła są do tej pory opisywane w literaturze patentowej zasadniczo wyłącznie jako elementy układów chłodzenia reaktorów atomowych na neutronach prędkich oraz do chłodzenia procesorów. W większości są to jednak pompy elektromagnetyczne, gdzie zastosowanie pompy mechanicznej jak w opisie wynalazku JP2009243285 jest wyjątkiem. Pompy mechaniczne ciekłego metalu opisane w innych patentach są konstruowane jako zanurzalne i służą do okresowej pracy polegającej na przetaczaniu metalu pomiędzy kadziami lub do form jak np. w opisach wynalazków US2010196151, CN101363691, KR20090126368, CA2538556, MXPA05004332, US2001000465, WO2004040143 opisach wzorów CN201666260, CN202157970, CN201335021, CN2890429 czy opisach patentowych US6439860, US6345964, JP4874243. Proces wykorzystania ciekłego metalu do przeponowego ogrzewania reaktora chemicznego, jak opisany w patencie PL205686, wymaga pompy o działaniu ciągłym z wysoką ochroną panewek poddawanych działaniu bardzo wysokiej temperatury. Zastosowanie pomp opisanych w cytowanych patentach jest nieskuteczne, co stwierdzono wykorzystując takie pompy różnych konstrukcji w przemysłowej instalacji depolimeryzacji odpadowych tworzyw. Panewki oporowe tych pomp, z uwagi na niezrównoważone siły działające na wirnik, ulegały destrukcji najdalej po kilku dniach pracy.

Na podstawie uzyskanych danych z prowadzonych w warunkach przemysłowych prób skonstruowano pompę do ciekłego metalu zapewniającą wielotygodniową ciągłość pracy w układzie ogrzewania reaktora chemicznego.

Korpus pompy dla obiegu grzewczego reaktora chemicznego ma komory napływowe z obu stron wirnika zapewniającego cyrkulację medium grzewczego. Do komór napływowych doprowadza się ciekły metal co najmniej dwudrożnym kolektorem. Przekroje kolektora dobrane są z zachowaniem zrównoważonego ilościowo doprowadzenia ciekłego metalu do obu komór napływowych. Każde z ramion kolektora wprowadzone jest do obu komór napływowych korzystnie stycznie, w sposób powodujący zawirowanie strugi metalu zgodnie z kierunkiem obrotów wirnika. Korpus pompy posiada korzystnie górną i dolną komorę napływową ciekłego metalu. Jedna z komór dopływowych posiada kołnierz do mocowania rury osłonowej wału pompy o długości większej niż poziom metalu w zbiorniku, z którego napływa on do pompy, a w rurze tej pomiędzy chwilowym poziomem ciekłego metalu i uszczelnieniem wału napędowego wirnika utrzymywana jest atmosfera ochronna.

Pompa według wynalazku charakteryzuje się wielokrotnie niższą awaryjnością w stosunku do dotychczasowych pomp używanych do ciekłego metalu w przemyśle metalurgicznym. Zbalansowane zasilanie pompy znacznie wydłuża czas pracy panewek, a tym samym czas pracy pompy w obiegu grzewczym reaktora chemicznego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok pompy w przekroju pionowym, fig. 2 widok przekroju w płaszczyźnie wirnika, a fig. 3 widok z góry w przekroju poziomym.

Pompa posiada rurę przyłączeniową 1 przechodzącą w dwudrożny kolektor dopływu 2 ciekłego metalu z kotła, dwie komory napływowe, ponad 3 i pod korpusem 3a, dostarczające ciekły metal z obu stron wirnika 9. Każda z dwóch części kolektora dopływu 2 podłączona jest do tworzącej komór 3 i 3a korzystnie stycznie, w sposób powodujący zawirowanie strugi metalu zgodnie z kierunkiem obrotów wirnika pompy. Innymi słowy, ciekły metal wprowadzany jest z ominięciem osi wirnika. W pokrywie korpusu pompy 4 oraz w dnie komory wirnika 8 znajdują się otwory dolotowe 11 poprzez które metal dopływa z obu stron poosiowo, wzdłuż wału pompy 6, pomiędzy łopatki wirnika. Materiał pokrywy 4 i korpusu pompy 8 pozostający pomiędzy otworami 11 utrzymuje gniazda panewek 7 wału wirnika. Materiał na panewki nie zawiera miedzi ani jej stopów z uwagi na to, że większość metali stosowanych do transportu ciepła wypłukuje miedź z panewek, powodując ich erozję i szybkie zużycie. Rura wypływu pompowanego metalu 10 wyprowadzona jest stycznie do korpusu komory wirnika. Do kołnierza 5 montowana jest rura osłonowa 12 wału wirnika o wysokości większej niż poziom metalu w kotle z którego napływa on do pompy. Pomiędzy poziomem metalu w tej rurze a uszczelnieniem wału utrzym ywana jest atmosfera ochronna.

Przed uruchomieniem pompy poziom metalu w rurze osłonowej 12 i w kotle jest wyrównany. W momencie włączenia pompy poziom w rurze osłonowej zaczyna się obniżać aż do wystąpienia

PL 220 603 B1 takiej różnicy poziomów, która zapewnia dopływ metalu do pompy w ilości równoważącej wydatek pompy. Innymi słowy ta różnica poziomów generuje ciśnienie pozwalające na pokonanie oporów hydraulicznych połączenia pomiędzy kotłem a pompą przy zadanym wydatku pompy.

Claims (5)

1. Pompa ciekłego metalu dla obiegu grzewczego reaktora chemicznego wyposażona w wirnik do zapewnienia cyrkulacji medium grzewczego, znamienna tym, że korpus pompy (8) ma komory napływowe (3, 3a) z obu stron wirnika (9), do których co najmniej dwudrożnym kolektorem (2) doprowadza się ciekły metal.

2. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że przekroje kolektora (2) dobrane są z zachowaniem zrównoważonego ilościowo doprowadzenia ciekłego metalu do obu komór napływowych (3, 3a).

3. Pompa według zastrz. 2, znamienna tym, że każde z ramion kolektora (2) wprowadzone jest do komory napływowej (3) i komory napływowej (3a) korzystnie stycznie, w sposób powodujący zawirowanie strugi metalu zgodnie z kierunkiem obrotów wirnika (9).

4. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że korpus (8) pompy posiada górną (3) i dolną (3a) komorę napływową ciekłego metalu.

5. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że komora dopływowa (3) posiada kołnierz (5) do mocowania rury osłonowej (12) wału (6) pompy o długości większej niż poziom metalu w zbiorniku, z którego napływa on do pompy, a w rurze tej pomiędzy chwilowym poziomem ciekłego metalu i uszczelnieniem wału napędowego wirnika utrzymywana jest atmosfera ochronna.