PL77918B1 - Device for pulsating a liquid in a comumn[us3719204a] - Google Patents

Description

Urzadzenie pulsacyjne Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie pulsa¬ cyjne, zaopatrzone w polaczenie cieczy z kolumna.Urzadzenia pulsacyjne powszechnie znane skladaja sie z poruszajacego sie tam i z powrotem tloka lub poruszanej mechanicznie membrany albo miecha.Celem wynalazku jest skonstruowanie nowego rozwiazania urzadzenia pulsacyjnego dla kolumny pulsacyjnej.Urzadzenie wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze zawiera mechanizm klap obrotowych i obieg urzadzenia posiada co najmniej jedno polaczenie z kolumna.Praca przy pomocy takiego systemu obiegowego oraz urzadzenia z klapami obrotowymi jako pulsa- tora stanowi proste rozwiazanie konstrukcyjne, które wymaga niewielkich nakladów energii i od¬ znacza sie zwarta budowa. Poza tym ruch obro¬ towy jest z punktu widzenia techniki uszczelniania bardziej celowy niz ruch powodowany przez poru¬ szanie sie tloka, membrany lub miecha zwlaszcza w przypadku uszczelnienia, gdy w gre wchodza ciecze eksplodujace, powodujace korozje lub tru¬ jace pod wysokim cisnieniem. System obiegowy moze byc mianowicie wypelniony jedna z cieczy z kolumny, co daje mozliwosc eksploatacji urza¬ dzenia pod wysokim cisnieniem.Klapa obrotowa dla urzadzenia pulsacyjnego sklada sie z cylindrycznego kadluba z dwoma — do polowy wysokosci — przeciwleglymi diametral¬ nie przylaczeniami dla systemu obiegowego pompy i przylaczeniami kolumny blisko zewnetrznych za¬ konczen tych przylaczen oraz z usytuowanej obro¬ towo w kadlubie osi z zamocowana na niej prze¬ groda o takim ksztalcie, ze przy obrocie tej prze- 5 grody naprzemian pomiedzy obydwoma przylacze¬ niami systemu obiegowego a pomiedzy jednym lub drugim przylaczeniem kolumny powstaje polacze¬ nie cieczy.Na os dziala zmienne obciazenie osiowe. Nato- 10 miast jednostronne obciazenie promieniowe wyste¬ puje uderzeniowo. Niekiedy nie jest wcale latwo zastosowac urzadzenie przy tylko jednej kolumnie pulsacyjnej. W przypadku wystapienia trudnosci w obu tych punktach stosuje sie podwójny mecha¬ nizm klap obrotowych, klapy zamykaja sie jedna po drugiej, jedna z klap umieszczona jest w prze¬ wodzie ssacym, a druga w przewodzie tloczacym systemu obiegowego, podczas gdy pomiedzy kazda klapa a pompa zainstalowany jest hydrofor.Klapy obrotowe mechanizmu daja sie pa prze¬ mian zamykac, gdy obie klapy sa mechanicznie sprzezone i obracaja sie na przyklad na tej samej osi. Najkorzystniej jest gdy obie klapy maja wspól¬ na os i przylegaja w tym samym miejscu do ko¬ lumny pulsacyjnej.Do osiagniecia niezbednej równowagi, to wspólne podlaczenie do kolumny znajduje sie na linii prze¬ dluzenia osi a os ustawiona jest pionowo.Zgodnie z przykladem wykonania, do którego wy¬ nalazek sie nie ogranicza, mechanizm klap moze 15 20 25 77918*vf: ¦•¦ ; K ".:; ,;¦ r ;, byc wykonany jako pionowo ustawiony kadlub cy¬ lindryczny, na którego przedluzeniu rozciaga sie podlaczenie kolumny, który to kadlub zamkniety jest na dnie scianka, przez która przechodzi zakon¬ czenie osi, na której zamocowana jest klapa, skla¬ dajaca sie z, dwóch promieniowo usytuowanych skrzydel, na zewnetrznych zakonczeniach których usytuowana jest koncentrycznie do kadluba wy¬ gieta przegroda pod katem okolo 135° i który to kadlub posiada rozmieszczone regularnie na obwo¬ dzie cztery otwory, co okolo 45°, przy czym prze¬ ciwlegle otwory przylaczone sa do strony tlocza¬ cej lub strony ssacej pompy za posrednictwem jednego lub kilku hydroforów. Kazdy z otworów moze byc podlaczony do hydrofora, przeciwlegle otwory moga byc równiez podlaczone parami, do jednego hydrofora.Nie jest bezwzglednie konieczne, a,by klapy za¬ mykaly, sie lub otwieraly w tym samym momencie, dopuszczalny jest jeszcze niewielki prad uplywowy podczas pracy. Jednakze nalezy liczyc sie z nie¬ znacznym spadkiem wydajnosci pompy. Dlatego tez mozna przyjac male odchylenie od wymienio¬ nych katów 135° i 45°.Wynalazek jest przykladowo objasniony na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycz¬ nie dwie kolumny pulsacyjne ze wspólnym urza¬ dzeniem pulsacyjnym, fig. 2 — przekrój wzdluzny mechanizmu klap obrotowych, fig. 3 — przekrój urzadzenia pokazanego na fig. 2 wzdluz linii III— III, fig. 4 — schemat jednej tylko kolumny z urza¬ dzeniem pulsacyjnym, fig. 5 — schemat podwój¬ nego mechanizmu klap z jedna tylko kolumna pul¬ sacyjna i dwoma hydroforami, fig. 6 — przekrój wzdluzny przykladu wykonania klapy obrotowej stosowanej przy urzadzeniu pokazanym na fig. 5, przy czym mechanizm klap obrotowych otwarty jest dla dwóch hydroforów, fig. 7 — przekrój me¬ chanizmu pokazanego na fig. 6 wzdluz linii A—A, przy czym mechanizm klap dla hydroforów jest zamkniety i fig. 8 — rzut perspektywiczny dolnej czesci kolumny pulsacyjnej wyposazonej w urza¬ dzenie zgodnie z fig. 6 17.Kolumny pulsacyjne 1 i 2, wyposazone sa na pewnej dlugosci w schematycznie przedstawione uszczelnienia 3 i 4. Powyzej i ponizej tych uszczel¬ nien przewidziane sa zbiorniki 5 i 7 dla frakcji ciezkiej oraz zbiorniki 6 i 8 dla frakcji lekkiej.Frakcja lekka wprowadzana jest w miejscach 9 i 11, a odprowadzana w miejscach 13 i 15, frakcja ciezka natomiast wchodzi w miejscach 10 i 12, a wychodzi w miejscach 14 i 16.Kazda kolumna 1 lub 2 posiada za posrednictwem przylaczenia 17 lub 18 polaczenie cieczy z klapa obrotowa 19. Ta klapa obrotowa 19 stanowi czesc obiegu 20,' skladajacego sie z pompy 21 napedza¬ nej przez silnik 22, przewodu 23 laczacego wylot pompy 21 z wylotem klapy 19 oraz z przewodu 24 biegnacego pomiedzy wylotem klapy 19 i wlotem pompy 21. Klapa obrotowa 19 jest napedzana przez silnik 25.Mechanizm klap 19 sklada sie z, cylindrycznego kadluba 26, który ze wszystkich stron zamkniety jest kolnierzami 27 i 28 polaczonymi za pomoca ciegiel 32, W tych kolnierzach 27 i 28 umieszczona 77918 4 jest obrotowo os 29. W scianie cylindrycznego ka¬ dluba 26 przewidziane sa ogólem cztery przylacze¬ nia a mianowicie dwa przeciwlegle 'diametralnie przylaczenia 30 i 31, do których podlaczone sa 5 przewody 23 i 24 systemu obiegowego 20 i dwa ponadto przylaczenia 33 i 34 znajdujace sie w po¬ blizu kolnierzy 27 i 28, do których podlaczone sa przewody 17 i 18 laczace sie z dolna czescia ko¬ lumny 1 lub 2. !0 Na osi 29 klapy 19 zamontowana jest przegroda o takim ksztalcie, ze przy obrocie tej osi naprze- mian pomiedzy obydwoma przylaczeniami 30 i 31 systemu obiegowego 20 pompy a przylaczeniem 33 kolumny 1 lub przylaczeniem 34,kolumny 2 i na 15 odwrót ustawione jest polaczenie cieczowe.Przegroda moze byc wykonana jako plaska plyta o ksztalcie elipsy i zamocowana ukosnie na osi 29.Prostsza pod wzgledem technicznym konstrukcja widoczna jest na fig. 2 i 3. Przegroda sklada sie 20 z dwóch pólkolistych plyt 35 i 36, które usytuo¬ wane sa prostopadle do osi 29 i pomiedzy przy¬ laczeniami 33 z jednej strony oraz z przylacze¬ niami 30, 31 i 34 z drugiej strony, jak rów¬ niez z dwóch prostokatnych plyt 37 i 38, które 25 przylegaja po obu stronach osi 29 do plyt 35 i 36.Dla zapobiezenia zbyt mocnemu pulsowaniu za¬ konczenia obu prostokatnych plyt 37 i 38 wyposa¬ zone sa w wygiete przegrody 39 lub 40, co umoz¬ liwia stopniowe zamykanie i otwieranie otworów 30 wlotowych i wylotowych 30 i 31, a jednoczesnie zapobiega krótkiemu spieciu obiegu pompy.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku jest nizej opisane. Obie frakcje poruszaja sie w przeciw- pradzie w dwóch kolumnach 1 i 2. Oba przewo- 35 dy 17 i 18, jak równiez klapa 19 i pozostale czesci systemu obiegowego 20 sa takze wypelnione ciecza.Najlepiej z uwagi na ciezar wlasciwy wybrac do tego celu frakcje, ciezka, mozna jednak uzyc innej cieczy, z zastrzezeniem, ze jest ona ciezsza niz 4p ciezka frakcja i nie moze sie z nia zmieszac. Pom¬ pa 21 wlaczona jest przez silnik 22 równoczesnie z klapa obrotowa 19, która uruchamiana jest przez silnik 25.W polozeniu klapy 19. zaznaczonym na fig. 1 li- 45 nia ciagla ciecz z systemu obiegowego 20 wtla¬ czana jest przez przewód 23, klape 19 i przyla¬ czenie 18 do kolumny 2, a równoczesnie ta sama ilosc cieczy z kolumny 1 zasysana jest przez przy¬ laczenie 17, klape 19 i przewód 24 do systemu obie- 50 gowego 20. Zawór klapy 19 zajmuje po dokonaniu obrotu o 180° pozycje zaznaczona na fig. 1 linia przerywana, w której to pozycji ciecz z systemu obiegowego 20. tloczona jest przez przewód 23, kla¬ pe 19 i przylaczenie 17 do kolumny 1, a ta sama 55 ilosc cieczy z kolumny 2 opuszcza system obie¬ gowy 20 przez przylaczenie 18, klape 19 i prze¬ wód 24.W obu kolumnach powstaje ruch pulsacyjny.Ilosc obrotów zaworu klapy 19 stanowi przy tym 60 prosta miare czestotliwosci pulsacji w kolumnach.Amplitude pulsacji wyznaczaja miedzy innymi ilosc obrotów klapy 19 i wydajnosc pompy 21, pod¬ czas gdy ksztalt pulsacji zalezny jest takze od ksztaltu wygietych przegród 39 i 40. 65 Podczas przepompowywania cieczy w systemie5 77918 6 obiegowym wzrasta oczywiscie temperatura prze¬ tlaczanej cieczy. Dla utrzymania tego wzrostu tem¬ peratury w okreslonych granicach, kadlub 26 klapy obrotowej 19 moze byc z zewnatrz wyposazony w zebra chlodzace.Dwie kolumny podlaczone sa do obiegu pompy; jesli uzywa sie tylko jednej0 kolumny, wówczas je^na z obu kolumn moze byc zastapiona przez hydrofor. Z drugiej strony przy zastosowaniu je¬ dnej tylko kolumny mozliwe jest równiez polacze¬ nie jednego przylaczenia klapy obrotowej z dolna czescia kolumny a drugiego przylaczenia z górna czescia kolumny. Konstrukcje te przedstawia fig. 4 — na której ciecz z systemu obiegowego 120 pom¬ powana jest poprzez mechanizm klap obrotowych 119 lub przez przewód 117 do dolnej czesci kolum¬ ny 101 lub przez przewód 118 do górnej czesci ko¬ lumny 101 i ta sama ilosc cieczy z kolumny 101 przez inny przewód zasila system obiegowy.Ruch pulsacyjny cieczy w kolumnie 201 powo¬ dowany jest przez dwie klapy obrotowe 202 i 203, dwa hydrofory 204 i 205 i pompe 206, które to ele¬ menty tworza w podany sposób system obiegowy przylaczony do kolumny 201. Obie klapy 202 i 203 sa tak skonstruowane, ze otwieraja sie i zamykaja kolejno.Kiedy klapa 203 jest otwarta, a klapa 202 zam¬ knieta, ciecz z hydroforu 205 plynie do kolumny 201, co powoduje w kolumnie 201 pulsacje ku gó¬ rze. Przy zamykaniu sie klapy 203 otwiera sie kla¬ pa 202 a ciecz z kolumny 201 przeplywa do hydro¬ foru 204, co daje w rezultacie w kolumnie 201 pul¬ sowanie ku dolowi. Poniewaz pompa 206 tloczy ciecz bez przerwy w kierunku zaznaczonym strzal¬ kami, w hydroforze 205 panuje przy zamknietej klapie 203 nadcisnienie w porównaniu z cisnie¬ niem w kolumnie 201, a w hydroforze 204 przy zamknietej klapie 202 podcisnienie w porównaniu z cisnieniem w kolumnie 201. Poniewaz czestotli¬ wosc jest stosunkowo duza, na przyklad 150 te¬ tnien na minute, poziom cieczy w hydroforach 204 i 205 waha sie w niklych granicach.Poprzez przylaczenie 222 istnieje polaczenie cie¬ czy kolumny 201 z klapa obrotowa. Mechanizm klap posiada cylindryczny kadlub 224, który znaj¬ duje sie na linii przedluzenia przylaczenia 222 i na dnie zamkniety jest sciana 225, przez która prze¬ chodzi zakonczenie 226 osi. To zakonczenie 226 usy¬ tuowane jest poza kadlubem 224 klap i moze byc napedzane za pomoca konstrukcyjnie blizej nie¬ okreslonego mechanizmu, zainstalowanego na ze¬ wnatrz kadluba. Zakonczenie 226 osi posiada pia¬ ste 227, która polaczona jest za posrednictwem dwóch promieniowo usytuowanych skrzydel 228 z cylindryczna przegroda 229, posiadajaca w dwóch przeciwleglych miejscach otwory 230, z których kazdy osiaga kat okolo 45° (fig. 7). Cylindryczny kadlub 224 posiada cztery otwory 231 rozmiesz¬ czone na obwodzie, z iktórych kazdy osiaga kat oko¬ lo 45°. Dzieki temu lukladowi przy obrocie osi 226 otwieraja sie lub zamykaja kazdorazowo jednoczes¬ nie przeciwlegle otwory 231.Przeciwlegle otwory 231 podlaczone sa poprzez Jcróciec 232 do hydroforu 234, Dwa dalsze przeciw¬ legle otwory 231 podlaczone sa w podobny sposób do hydroforu ssacego 233. Obie pary hydroforów polaczone sa od dolu przewodami 238, 239, 240 lub 235, 236, 237 ze strona tloczaca lub ssaca pompy 5 241 (fig. 7 i 8).Zainstalowane naprzeciw siebie hydrofory 233 i 234 sa od góry, jak wskazuje fig. 8 polaczone wzajemnie przewodem 242 lub 243 dla wyrównania cisnienia (fig. 8). 10 Zgodnie z fig. 6 w kolumnie 201 umieszczony jest blisko dna kolpak 244, który z jednej strony rozdziela wplywajacy do kolumny strumien cieczy na caly obwód kolumny, z drugiej zas strony za¬ pobiega przedostawaniu sie czastek z kolumny 201 15 przez przylaczenie 222 do mechanizmu klap.Pompa wlaczana jest do ruchu równoczesnie z napedem klapy 223. Róznica cisnienia pomiedzy hydroforami tloczacymi 205 lub 234 a hydroforami ssacymi 204 lub 233 jest w kazdym momencie pra¬ so wie jednakowa i cisnienie w hydroforach waha sie stale o kilka dziesiatych atmosfery. W zwiazku z tym pompa 241 pracuje stale prawie w tym sa¬ mym punkcie swej charakterystyki i dlatego mozna dokonac jej optymalnych pomiarów. 28 Otwory 230 lub 231 sa zgodne z rysunkiem ko¬ liste; moga one miec jednak równiez inny ksztalt. PL PL

Claims (14)

1. Zastrzezenia patentowe 30 1.. Urzadzenie pulsacyjne majace polaczenie cie¬ czy z kolumna, znamienne tym, ze w obiegu pom¬ py zainstalowana jest klapa obrotowa, przy czym obieg ten posiada co najmniej jedno przylaczenie do kolumny. 35

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze mechanizm klap obrotowych zawiera cylin¬ dryczny kadlub z dwoma — do polowy wysoko¬ sci — diametralnie przeciwleglymi przylaczeniami dla systemu obiegowego i kilkoma przylaczeniami 40 kolumn w poblizu kazdego zewnetrznego zakon¬ czenia, jak równiez wal zainstalowany obrotowo w kadlubie z zamocowana na nim przegroda o ta¬ kim ksztalcie, ze przy obrocie tej przegrody na przemian pomiedzy obydwoma przylaczeniami sy- 45 stemu obiegowego a jednym lub drugim przylacze¬ niem kolumny wywolywane jest polaczenie cie¬ czowe.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze przegroda posiada ksztalt elipsy. 50

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze przegroda sklada sie z dwóch pólkolistych pro¬ stopadlych do walu, jak równiez z dwóch prosto¬ katnych plyt po obu stronach walu, które leza pomiedzy wymienionymi uprzednio plytami i przy- 55 legaja do nich.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 3 lub 4, inamienne tym, ze przegroda po obu stroniach osi obrotu wy¬ posazona jest w dwie diametralnie przeciwlegle sciany. 50

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze do kazdego przylaczenia kolumny podlaczona jest kolumna pulsacyjna.

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze jedno z przylaczen kolumny podlaczone jeg{ 49 •5 hydroforu,77918 8

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze jedno z przylaczen kolumny polaczone jest z dol¬ na czescia kolumny, a drugie przylaczenie z górna czescia kolumny.

9. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze mechanizm klap obrotowych jest podwójny z za¬ mykanymi kolejno klapami (202), (203), przy czym klapa (202) zainstalowana jest w przewodzie ssacym a druga klapa (203) w przewodzie tloczacym syste¬ mu obiegowego, a pomiedzy kazda klapa, a pompa (206) usytuowany jest hydrofor (204), (205).

10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze obie klapy mechanizmu klap obrotowych sa sprzezone mechanicznie.

11. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, znamienne tym, ze obie klapy obracaja sie na tym samym wale.

12. Urzadzenie wedlug zastrz. 11, znamienne tym, ze obie klapy zainstalowane na tym samym wale, posiadaja wspólne przylaczenie kolumny.

13. Urzadzenie wedlug zastrz. 10—12, znamienne tym, ze wspólne przylaczenie kolumny znajduje sie na linii przedluzenia walu, a wal usytuowany jest pionowo. 5

14. Urzadzenie wedlug zastrz. 10—13, znamienne tym, ze zawiera pionowo ustawiony cylindryczny kadlub (224), na linii przedluzenia którego rozciaga sie przylaczenie (222), który to kadlub zamkniety jest na dnie przez sciane (225), przez która przecho- 10 dzi zakonczenie (226) osi, na której umieszczona jest klapa skladajaca sie z dwóch promieniowo usytuo¬ wanych skrzydel (228), na których zewnetrznych zakonczeniach umieszczona jest koncentrycznie do kadluba wygieta przegroda pod katem okolo 135° 15 i który to kadlub posiada rozmieszczone regularnie na obwodzie cztery otwory (230), pod katem okolo 45°, przy czym przeciwlegle otwory (231) podlaczone sa poprzez jeden lub wiecej hydroforów (234), (233) do strony tloczacej lub strony ssacej pompy (24l). ¦i.BiioreicA Fig.1KI. 12f,4 77918 MKP BOlj 1/00 Fig 3 Fig.4 Fg 5 HdLIOTEKaTKI. 12f,4 77918 MKP BOlj 1/00 233H \S \J Fig.6 Fig.7 234- Fig.8 Krak. Zakl. Graficzne Nr 3 zam. 264/75 Cena 10 zl PL PL