DE3027102A1 - Pump- und fliehkraft-trenn-einrichtung - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fliehkrafttrenneinrichtungen, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern der Ansammlung von durch Fliehkraftwirkung separierten, festen Schmutzstoffen an den Auslaßkanälen in derartigen Trenneinrichtungen.

Staudruckpumpen sind eine Form einer Fliehkraftpumpe und umfassen eine hohle, drehbare Trommel, die innerhalb eines umgebenden Gehäuses angeordnet ist, eine Einrichtung zum Abgeben eines an die Trommel zu pumpenden Strömungsmittels , sowie ein Staurohr, das bezüglich der Trommel festliegt, um Strömungsmittel an einer gewünschten Stelle in der Trommel mit Abstand von deren Drehachse zu sammeln. Derartige Pumpen umfassen auch ein Abgabesystem zur Aufnahme von Strömungsmitteln aus dem Staurohr und zu dessen Abgabe unter gewünschtem Druck koaxial zur Trommel. Derartige Staurohrpumpen sind in den US-Patenten 3 795 459, 3 817 659 und 3 838 939 dargestellt, deren Inhaber der Anmelder ist.

Eine Verwendungsweise von Staurohrpumpen ist es, Druckströmungsmittel in eine hydraulische Pumpe einzuspeisen, die in der Bohrung einer Ölquelle angeordnet ist, um öl aus der Quelle heraus in eine geeignete Sammeleinrichtung zu pumpen. Bei einer derartigen Verwendung kann das Strömungsmittel ein Teil des Öls sein, das von der Quelle selbst erzeugt wird. Sehr oft enthält allerdings das öl, das der Quelle entnommen wird, Verschmutzungen, die zur Abnutzung und Beschädigung der Pumpe führen können. Es wurde deshalb bisher vorgeschlagen, eine Staurohrpumpe derart zu konstruieren, daß sie sowohl als

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Pumpe als auch als Fliehkraft-Trenneinrichtung funktioniert/ und in welcher die Verschmutzungen vom öl entfernt werden, wenn das Öl gepumpt wird. Eine derartige Pumpe ist US-PS 3 817 446 dargestellt.

Die Erfahrung mit Staurohrpumpen-Trenneinrichtungen dieses Typs hat es gezeigt, daß Sand und andere feste oder schwere, viskose Verschmutzungen im Strömungsmittel dazu neigen, sich an der Inneroberfläche der drehbaren Trommel anzusammeln. Leitungen oder Öffnungen sind rundum den Umfang der Trommel vorgesehen, um die Verschmutzungen aus der Trommel getrennt von der Abgabe des Strömungsmittels abzugeben„ Allerdings verursacht die Ansammlung der Verschmutzungen an der Innenoberfläche der Trommel oft, daß Leitungen oder Öffnungen zugesetzt oder verstopft werden. Ein derartiges Zusetzen der Verschmutzungs-Abgabeöffnungen ist ein Hauptproblem bei Fliehkraft -Trenneinrichtungen.

US-PS 4 036 427 offenbart eine Kombination aus Staurohrpumpe und Fliehkraft-Trenneinrichtung, wobei eine ortsfeste Rührschaufelanordnung verwendet wird, um die Ansammelung von Verschmutzung an der Innenoberfläche der drehbaren Trommel zu verhindern. Die Schaufelanordnung erstreckt sich bis in dichte Nähe der Innenoberfläche der Trommel und erzeugt in der äußeren Erstreckung der Trommel eine Turbulenz, um angesammelten Schmutz zu entfernen. Der äußere Endabschnitt der Schaufelanordnung kann so ausgebildet sein, daß er einen Strom verhältnismäßig sauberen Strömungsmittels zur Innenoberfläche der drehbaren Trommel richtet. Allerdings verursacht die verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit des schmutzhaltigen Strömungsmittels, das sich an der Schaufel vorbeibewegt, ein hohes Maß an Abnutzung am Ende der Schaufel bei diesen Vorrichtungen aus dem Stand der Technik.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fliehkraft-Trenneinrichtung, die eine drehbare Trommel umfaßt, die zur Drehung um eine Achse angebracht ist, eine Einrichtung zum Einbringen eines verschmutzten Strömungsmittels in das Innere der Trommel,

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ein Staurohr, das bezüglich der Trommel festliegt, um sauberes Öl zu einem ersten Auslaß für saubere Strömungsmittel abzuziehen, einen radialen Kanal, der sich in die Trommel an deren Außenumfang hineinerstreckt, um sauberes Wasser zu einem zweiten Auslaß für sauberes Strömungsmittel abzuziehen, eine Blenden- bzw. Öffnungseinrichtung, die im äußeren Umfang des Gehäuses ausgebildet ist, um Schmutz abzugeben, sowie eine Einrichtung zum Rühren der Ansammlungen des durch Fliehkraftwirkung abgetrennten Schmutzes, um ein Verstopfen der Blendeneinrichtung zu verhindern.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine rotierende Düseneinrichtung nahe der Innenoberfläche der drehbaren Trommel längs deren Außenumfang angeordnet, um einen Strom verhältnismäßig sauberen Strömungsmittels tangential längs der Innenoberfläche der Trommel zu richten. Der Strömungsmitte Istrom rührt die Ansammlungen des durch Fliehkraftwirkung abgetrennten Schmutzstoffes auf, der an der Innenoberfläche angesammelt war, wobei der Schmutzstoff daran gehindert wird, die öffnungseinrichtung zu verstopfen. Die Düseneinrichtung ist mit einem ölauslaß verbunden, um sauberes öl zu entnehmen, damit dieses als Strom sauberen Strömungsmittels wirkt.

Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung bezieht sich diese auf eine Rühreinrichtung zum Verhindern der Anhäufung von Materialteilchen an den Schmutz-Auslaßöffnungen einer Pump- und Fliehkraft-Trenneinrichtung. Die Pump-/Trenneinrichtung umfaßt eine drehbare Trommel, die eine Kammer zum Trennen von öl. Wasser und Schmutz durch Fliehkraftwirkung in einem in einer Ölquelle gelieferten Strömungsmittel umfaßt. Das saubere öl wird durch ein feststehendes Staurohr in der Kammer gesammelt, das saubere Wasser wird an einer Auslaßöffnung nahe dem Außenumfang der Kammer abgezogen, und das schmutzige Wasser und Verschmutzungen werden durch Auslaßblenden bzw.

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-Öffnungen abgegeben, die in der Außenwand des Gehäuses gebildet sind. Die Rühreinrichtung umfaßt rotierende Düsenöffnungen/ um Ströme an Druckströmungsmittel tangential längs der Irinenoberflache der Trommel auszurichten, um die Ansammelungen von abgetrenntem, festem Schmutzstoff aufzurühren und hierbei das Zusetzten der Auslaßöffnungen zu vermeiden .

Der Gegenstand der Erfindung ist anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert* In der Zeichnung ist

Fig. 1 die Ansicht eines Aufrisses durch eine kombinierte Staurohrpump- und Fliehkraft-Trenneinrichtung, welche die vorliegende Erfindung verkörpert und

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnittes der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung.

Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen; dort ist in Fig. 1 eine kombinierte Einrichtung aus einer Staurohrpumpe und einer Fliehkraft-Trenneinrichtung dargestellt, mit einem äußeren Gehäuse 10, welches einen Innenraum 11 begrenzt, um eine drehbare Trommel 12 einzuschließen. Die Trommel 12 wird von einem Hauptantrieb (nicht gezeigt) um eine horizontale Achse 13 angetrieben. Eine Kammer 14, die innerhalb der drehbaren Trommel 12 gebildet ist, liefert ein Volumen zur Fliehkraft-Trennung der Phasen des Förderströmungsmittels aus einer Ölquelle sowie einen Kaum für das Strömungsmittel, um die Energie aufzunehmen, die zum Bewirken der Fliehkraftwirkung hieran erforderlich ist.

Die drehbare Trommel 12 ist aus einem schüsseiförmigen Element 15 gebildet, das von einem Deckel 16 verschlossen ist, der am Element 15 mittels mehrer geeigneter Befestungseinrichtungen 17 befestigt ist. Die Trommel 12 wird im Gehäuse 10 durch Lagerungen 9 zur Drehung um die Achse 13 getragen.

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Ein Einlaß 20 für das Förderströmungsmittel ist in der Wand des Gehäuses 10 gebildet und steht mit der Kammer 14 durch einen ringförmigen Einlaßkanal 21 in Verbindung, der koaxial durch eine axiale Einlaßnabe der drehbaren Trommel 12 hindurchgehend gebildet ist. Der Kanal 21 ist mit mehreren radialen Kanälen 24 verbunden, die innerhalb des Deckels 16 gebildet sind, und ist zur Kammer 14 neben dem Außenumfang der Trommel 12 offen, wie an der Öffnung 25. Somit wird das Förderströmungsmittel vom Einlaß 20 durch den Ringkanal 21, die radialen Kanäle 24 und die öffnungen 25 in die Kammer 14 eingesaugt.

Wenn das Gehäuse 12 gedreht wird, dann wird die leichteste oder gasförmige Phase des FörderStrömungsmitteIs in jener Zone abgetrennt, die der Drehachse 13 am nächsten liegt. Mehrere Kanäle 18 sind in der Nabe des Gehäuses parallel zur Achse 13 ausgebildet, um die Kammer 14 mit einem Gasauslaß 19 zu verbinden. Somit wird das Gas von anderen Bestandteilen des geförderten Strömungsmittels abgetrennt und wird aus der Pump-/Trenneinrichtung am Auslaß 19 abgegeben.

Ein Staurohr 26 ist innerhalb der Kammer 14 angeordnet und ist relativ zum drehbaren Gehäuse 12 festgelegt. Das Rohr 26 weist einen Einlaß auf, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Gehäuses weist, sowie einen Auslaß, der mit einem axialen Abgaberohr 22 verbunden ist, das einen Auslaß 23 für sauberes Öl bildet. Das Rohr erstreckt sich durch die Mitte des Einlaßkanales 21 und die Endwand des äußeren Gehäuses 10. Das Einlaßende des Staurohres 26 ist zwischen der Achse 13 und dem Außenumfang der Trommel 12 in einer Zone abgetrennten, sauberen Öles angeordnet. Somit wird das saubere Öl vom Staurohr 26 gesammelt und wird von der Pump-/Trenneinrichtung durch den Auslaß 23 abgegeben.

Feste Schmutzstoffe, die von den geförderten Strömungsmittel abgetrennt sind, neigen dazu, sich am 2luRenumfang der Trommel 12 abzusetzen. Mehrere kleine öffnungen 27 sind in der Außen-

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wand der Trommel 12 gebildet, um den Schmutz aus dem Gehäuse 12 abzugeben. Der Schmutz fällt auf den Boden einer Höhlung 28 im Gehäuse 10 und verläßt den Hohlraum 28 mit Schmutzwasser, welches ebenfalls durch die kleinen Öffnungen 27 hindurchgetreten ist . Innerhalb der Kammer 14 speist eine sich in Umfangsrichtung öffnende Einlaßöffnung 29 einen Radialkanal 31 vom Außenumfang der Trommel 12 bis zu einer ringförmigen Auslaßöffnung 32. Die Einlaßöffnung 29 ist derart angeordnet, daß sie sauberes Wasser aufnimmt, wenn die Phasen des geförderten Strömungsmittels durch Fliehkraftwirkung getrennt werden. Die Auslaßöffnung 32 gibt das saubere Wasser in einen Ring 33 ab, der das Wasser an einer Abgabeöffnung 34 aus der Pumpe austrägt. Ein Stapel von Gleichrichtern 35 mit radialen Hohlräumen zwischeneinander ist innerhalb der drehbaren Trommel angeordnet, um die Strömung von Strömungsmittel und Feststoffen radial zur Achse 13 zu leiten. Der Stapel 35 verhindert die Strömungsmittelbewegung auf eine lediglich radiale und in Umfangsrichtung erfolgende Wirkung und fördert die Abtrennung der Phasen, die Bestandteile des geförderten Strömungsmittels bilden.

Nahe dem Außenumfang der drehbaren Trommel 12 ist eine allgemein mit 14 bezeichnete Einrichtung zum Aufrühren der Ansammlungen des Schmutzes vorgesehen, der durch Fliehkraftwirkung abgetrennt ist. Wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Rühreinrichtung 14 eine Düseneinrichtung, die nahe der Innenoberfläche der drehbaren Trommel 12 längs deren Außenumfang angeordnet ist, um einen Strömungsmittelstrom tangential längs der Innenoberfläche des Gehäuses 12 zu richten. Der Strömungsmittelstrom rührt' den Schmutz im Bereich der öffnungen 27 auf und verhindert die Blockierung der öffnungen 27 durch Schmutzstoff. Somit werden die öffnungen 27 nicht zugesetzt und fahren fort, Schmutz aus der Trommel 12 abzugeben.

Die Düseneinrichtung 40 kann ein Rohr 41 umfassen, das einen hierin ausgebildeten, koaxialen Speisekanal aufweist, um ^_"ackströmungsmittel einer Öffnung 43 zuzuführen, die tangen-

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tial längs der Innenoberfläche der Trommel 12 ausgebildet ist. Die Druckstromungsmittelquelle kann der Auslaß 23 für sauberes Öl sein. Das Öl verläßt den Auslaß 23 durch eine Dichtung und tritt in eine Kammer 45 in der Mitte der sich drehenden Trommel 12 ein. Ein Speisekanal 44 verbindet die Kammer 45 mit dem Rohr 14 und liefert Druckströmungsmittel zur Öffnung 43.

In der Praxis rührt das Strömungsmittel, das tangential längs der Innenoberflache der drehbaren Trommel durch die Öffnung 43 eingespritzt ist, den abgetrennten Schmutz auf und verhindert die Sperrung der kleinen Öffnungen 27. Diese Reinigungstätigkeit verlängert die Lebensdauer der Pumpe dadurch, daß die Schmutzstoff rasch entfernt werden, die zum Verschleiß der beweglichen Teile der Pumpe führen. Die vorliegende Erfindung rübrigt die Verwendung einer Rührschaufelanordnung, die unerwünschte Turbulenz in anderen Bereichen als nahe der Innenoberfläche der Trommel 12 verursacht hat. Die Verwendung der Düseneinrichtung 40 gestattet auch die Verwendung eines größeren Stapels an Gleichrichtern 35, wodurch eine wirksamere Abtrennung der Phasen gefördert wird, die das Verschmutzungs-Strömungsmittel bilden.

Obwohl nur eine Düseneinrichtung 40 dargestellt ist, wird', ausdrücklich darauf hingewiesen, daß auch mehrere Düseneinrichtungen 40 mit Abstand rund um den Außenumfang der Trommel 12 derart angeordnet sein können, daß sie gleichförmig den abgetrennten Schmutz aufrühren. In ähnlicher Weise können mehiEre öffnungen 43 in der Düseneinrichtung 40 gebildet sein, ohne daß man vom Bereich der Erfindung abweicht.

Es sollte auch ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß die Richtung der Düseneinrichtung 40 entweder mit, gegen oder quer zur Drehrichtung der Trommel 12 verlaufen kann, in Abhängigkeit vom Typ des abgetrennten Feststoffs.

Obwohl die Erfindung anhand spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, die im einzelnen erörtert wurden, wird darauf hingewiesen, daß dies nur zum Zwecke der besseren Dar-

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stellung geschah, und daß die Erfindung nicht notwendigerweise hierauf beschränkt ist, da Alternativausführungen und Betriebstechniken dem Fachmann angesichts der Offenbarung
ohne weiteres ersichtlich sind. Dementsprechend werden auch Abänderungen in Betracht gezogen, die vorgenommen werden
können, ohne daß man den Gedanken der beschriebenen Erfindung verläßt.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Fliehkraft-Trenneinrichtung zum Trennen eines geförderten Strömungsmittels in seine Bestandteile, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- eine drehbare Trommel (12), die eine Pump- und Trennkammer (14) begrenzt,

- eine Einrichtung (20, 21), die das geförderte Strömungsmittel an die Kammer abgibt,

- eine Einrichtung (26) zum Aufnehmen und Abgeben eines sauberen Strömungsmittelbestandteiles des geförderten Trömungsmittels aus der Trommel,

- eine Einrichtung (27) zum Abgeben eines festen Schmutzbestandteiles aus der Trommel,

- e'ine Einrichtung (40) zum Aufrühren der Ansammelungen des festen Schmutzes in der Trommel, um den festen Schmutz daran zu hindern, die Abgabeeinrichtung zu verstopfen, und

- die Rühreinrichtung umfaßt eine Einrichtung (41), die mit der Aufnahme- und Abgabeeinrichtung für sauberes Strömungsmittel verbunden ist, um einen Teil des sauberen Strömungsmittels abzuzv/eigen, um einen Strom sauborpn Strömungsmittels zu bilden und um den Strom aus sauberen Shrömungs-

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TELEFON (O8O) 93 28

TELEX OB-OO 3 8O

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

mittel in den Bereich der Einrichtung zum Abgeben der festen Verschmutzungen zu leiten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abgeben fester Verschmutzungen mehrere kleine Öffnungen (27) umfaßt, die im Außenumfang der drehbaren Trommel (12) ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von öffnungen (43) , um Ströme sauberen Strömungsmittels tangential längs der Innenoberfläche des Außenumfangs der Trommel (12) zu leiten.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das saubere Strömungsmittel ein Ölbestandteil des erzeugten Strömungsmittels ist.

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