FI59154C - Saenkventil foer reglering av en slamstroem som pumpas - Google Patents

Description

R3SF1 [B] (11)KUU,LUTUSJULKA,SU ςο1ζΔ JST(D lJ 1 1 UTLÄGGNI NGSSKRIFT O 7 A O 4 C Patentti r.ySnnotty 10 C6 1931 • ÄäS (45) patent eeddelat (51) Kv.ik.Wci.3 p 16 K 3/24 SUOMI—FINLAND (21) fttwttlhtfmwi>-P>tmt>Mekntn| 3039/72 (22) Hakemispäivä—Aiweknlngtd«g 06.11.72 (23) AJkupCIvt—GlWjheodif 06.11.72 (41) Tulkit iulktMkil — Bltvlt ofTvntllf 07.05.7^

Patentti- ja rekisterihallitus ........ . , .

. (44) Nlhttvikslpanon |· kuuLJulkaltun pvm.—

Patent- och registerstyralsan AnsOkan Utlifd och utl.*krifc«n publkand 27.02.81 (32)(33)(31) Pyydetty «iioilcetii —Begird prioritet (71)(72) Vilho Jantunen, Pyhäsalmi, 86900 Pyhäkumpu, Suomi-Finland(FI) ^ (74) Berggren Oy Ab (5*0 Uppoventtiili pumpattavan lietevirran säätämiseksi - Sänkventil för regiering av en slamström, som pumpas

Esillä oleva keksintö kohdistuu uppoventtiiliin, joka on tarkoitettu säätämään pumpattua lietevirtaa, erityisesti malmilietevirtaa ja tarkoitettu asennettavaksi pumpattavan lietteen säiliöön ja kanavan sisäänmenoaukkoon,'joka kanava johtaa säiliöstä pumpun imu-puolelle vapaana virtauksena.

Pumpun säätö on yleensä tapahtunut joko pumpun kierroslukua muuttamalla tai venttiilin avulla pumpun painepuolen virtausta kuristamalla. Lietevirran ollessa kysymyksessä käytetään pumppua myöskin hyvin paljon, ilman minkäänlaista säätöä.

Pumpun kierrosluvun säätäminen portaattomasti on ehdottomasti " paras säätötapa, mutta erittäin kallis. Pumpun virtausmäärän säätäminen painepuolta kuristamalla on lietepumppujen kyseessä ollen lähes soveltumaton tapa seuraavien eri syiden takia.

Mitkään markkinoilla oleva säätöventtiilit eivät kestä suuria lietevirtausnopeuksia. Usein käytetyn letkuventtiilin letkun kestoikä saattaa olla vain 3-4 vuorokautta. Poksiveden paineen tulisi olla 2 0,5 kp/cm pumpun painepuolen paineen yläpuolella. Painepuolelle sijoitetun säätöventtiilin aiheuttamat suuret painesysäykset. estävät poksiveden jatkuvan virtauksen ja liete pääsee purkautumaan poksin kautta laakeritukkia vasten, aiheuttaen ennenaikaisen poksirakenteen kulumisen sekä lyhentää laakerien kestoikää.

Tämän keksinnön mukaisen uppoventtiilin pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Keksinnön mukaiselle pumpun imupuolelle sovitettavaksi tarkoi- 59154 tetulla uppoventtiilillä saadaan seuraavat edut ennestään tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna, kun pumpataan lietettä: virtaama on olennaisesti lineäärinen venttiilin asentoon nähden koko säätöaineella edellyttäen, että uppoventtiili on riittävän syvällä lietepinnan alapuolella, lietesuihkut osuvat venttiilissä toisiaan vasten eivätkä näin ollen kuluta venttiiliä yhtä paljon kuin tavanomaisissa ratkaisuissa, venttiilissä ei ole pesää, joka tavanomaisissa ratkaisuissa on hyvin nopeasti kuluva osa, ja venttiili voidaan valmistaa hyvin erilaisista materiaaleista, kuten esimerkiksi kulutusta hyvin kestävästä keraamisesta aineesta tai kovametallista.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joista kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaisen uppo-venttiilin sovellutusmuotoa sovitettuna pumppukaivoon ja kuvio 2 esittää lähemmin kuvion 1 uppoventtiiliä. Kuvioissa 3 ja H on esitetty keksinnön mukaisen uppoventtiilin toisia sovellutusmuotoja.

Kuviossa 1 esittää osa pumppukaivoa, jonka pintaa uppoventtiili 3 säätää kuristamalla pumpun 5 imuaukkoa. Virtausmittari 1 ja tiheysmittari 2 ovat hyvin herkkiä painesysäyksille, jotka hyvin helposti syntyvät painepuolen kuristussäädössä.

Kuviossa 2 esitetyn uppoventtiilin varsinaisen venttiiliosan muodostavat laippatiiviste 6, ulkoputki 9 ja sisäputki 10. Ulkoputki 9 ja sisäputki 10 ovat liikutettavissa toisiinsa nähden työsylinterin 11 avulla. Laite 12 on työsylinterin 11 asennoitin. Ulkoputken ollessa ylösvedettynä yläasentoonsa, joka on kuviossa merkitty piste-katkoviivalla, on venttiili täysin auki. Tällöin liete virtaa aukkojen 7 kautta kanavaan 8 ja sieltä pumppuun 5. Tiivistelaippa on tehty sellaisesksi, että ulkoputken 9 alapään puristaessa sitä vasten on venttiili täysin kiinni ja tiivis.

Sisäputken 10 virtausaukkojen 7 muoto, koko ja määrä määräytyvät virtaavan nesteen laadun ja säädön asettamien vaatimusten mukaan. Virtausaukot 7 sijoitetaan toisiinsa nähden siten, että virtauksen ja imun vaikutuksesta muodostuvat säteettäiset voimat kumoavat toisensa eli toisin sanottuna, tulee ulkoputken 9 vapaasti riippua käyttölaitteensa 11 varassa.

Kuviossa 2 esitetyssä uppoventtiilissä on sisäputki 10 kiinnitetty kanavaan 8 ja ulkoputki 9 on siis liikutettavissa.

Kuvioiden 3 ja ä mukaisissa sovellutusmuodoissa on sitä vastoin ulkoputki 9 kiinnitetty kanavaan 8 ja sisäputki 10 liikutettavissa.

Tällöin ovat virtausaukot 7 ulkoputkessa 9- 3 59154

Ulkoputken 9 ja sisäputken 10 ei välttämättä tarvitse olla kavioiden mukaisesti liikutettavissa pituussuunnassa vaan voivat myöskin olla hierrettävissä toistensa suhteen pituusakseliansa ympäri, säilöin ovat virtausaukot 7 sekä ulkoputkessa 9 että sisäputkessa 10.

Uppoventtiili asennetaan neste- tai lietetilan seinään tai pohjaan asennettuun yhteeseen siten, että venttiiliosa joko kokonaan tai ainakin osittain on nestepinnan alapuolella. Kanavan H tulee olla niin vahvarakenteinen, että se kestää koko venttiilin painon .

Käyttölaitteen 11, 12 ei tarvitse olla nestepinnan yläpuolella mutta huollon helpottamiseksi tämä on edullisin suoritusmuoto.

uppoventtiiiiä voidaan käyttää pneumaattisella-, hydraulisella-, sähköisellä·?, tai käsikäyttöisellä käyttölaitteella varustettuna.

Keksinnön mukaisenuppoventtiilin toimintaa on tutkittu kahdessa eri kokeessa. Toisessa suoritetussa kokeessa pyrittiin seuraamaan kuvion i mukaisen sovellutusmuodon kanssa käytetyn pumpun toimintaa käytettäessä pumppukaivon pinnansäätömenetelmänä; - Palautusta paineputkesta pumppukaivoon.

- Pumpun imuaukon kuristusta.

- Ilman mitään pinnansäätöä. deuraavat suureet mitattiin: - pumppua käyttävän moottorin teho - lietemaärä - lietteen tiheys - kaivon pinnankorkeus

Lietetiheys oli kokeen aikana suunnilleen vakio 2,29 kg/dm^. Falautussäätökokeen alussa lietetiheys hiukan vaihteli palautus*.läärän mukana, mutta myöhemmin vaihtelu tasaantui. Ilmari pintasäätöä ajetussa Kokeessa lietetiheys hiukan värähteli pumppauksen värähtelyn tabuissa.

Tehomittarista näkyi, että kaikkein tasaisin tehonotto oli imuaurcon kuristussäätökokeen aikana. Ilman pinnansäätöä ajettaessa lieteraäärä vaihteli melkolailla ja se näkyi myös pumpun ottamassa tehossa.

Kaivon pinnansäädön kannalta inupuolen kuristus ja palautus paineputkesta ovat suunnilleen samanarvoisia. Kaivon pinta on kummassakin kokeessa vaihdellut n. 10 cm.

Painepuolen paine oli imupuolen kuristussäädössä huomattavasti rauhallisempi kuin palautussäädössä. Palautusventtiilin pienetkin muutokset näkyivät voimakkaasti painepuolen paineessa, kun taas imu- 59154 puolen venttiilin muutos ei paljoakaan painepuolen paineeseen vaikuttanut. Ilman pinnansäätöä kaivo oli lähes tyhjä, virtaus vaihteli voimakkaasti ja painepuolen paine vaihteli virtauksen mukaan u-1 kp/crn . Tarvittu pumppausenergia/lietemiiärä oli: - palautussäädössä 0,21b kWh/m^ - imupuolen kuristussäädössä 0,174 '' - ilman pinnansäätöä o,13b "

PalautussäätÖ kuluttaa energiaa saatujen tulosten mukaan n.

23 £ enemmän Kuin imupuolen kuristus. Näinkin pieni ero johtuu siitä, että pumppu toimi kokeen aikana lähellä maksimituottoa, jolloin tarvittava palautusvirtaus oli pieni. Verrattaessa kuristussäätöä ja pumppausta ilman pinnansäätöä on kuristussäätö b,5 '!> edullisempi.

Toisessa kokeessa seurattiin toisen pumpun toimintaa käytettäessä pumppukaivon pinnansäätöön: - imuaukon kuristusta - paineputken kuristusta - ilman kaivon pinnansäätöä.

Tässä KOKeessa mitattiin samat suureet kuin edellisessä.

Painepuolen säätöventtiilinä toimi b;I letkuventtiili ja imu-puolen venttiilinä uppoventtiili.

Nokeen aikana pumppukaivoon tuleva lietemäärä vaihteli voimak-Kaasti. Teuonotto huojui myös lietemäärän mukaan. Imusäätö jossain määrin rauhoitti tilannetta, sillä virtauksen tehon ja lietetiheyden vaihtelu oli imuaukkosäädön aikana pienin.

Saatiin seuraavat tulokset:

Imuau^Kosäätö virtauksen vaintelu keskimäärin 30 m^/t

tenon vaintelu keskimäärin 5,4 kW

lietetitiheyuen vaihtelu KesKimäärin 0,023 kg/dm^ energiakuiutus/lietemäärä 0,114 kWh/m^

Paineputkisäätö virtauKsen vaintelu keskimäärin 90 m'Vt

tehon vaintelu keskimäärin 11 kW

lietetiheyden vaihtelu keskimäärin 0,0p3 kg/ctm^ enerjiakulutus/lietemäärä 0,129 kWh/ra^

Ilman pintasäätöä virtauksen vaintelu keskimäärin 130 in^/t

tehon vaintelu Keskimäärin 12,7 kW

iietetin«yuen vaintelu keskimäärin 0,053 kg/dm^ energiaKulutus/lietemäärä 0,113 kWh/m^ i 5 59154

Kaivon pinnan korkeuden vaihtelu oli imusäädön ainana noin '( cm. Paineputkisäädössä pirmankorkeuden vaihtelu oli jonkin verran suurempi, koska kaivo tahtoi väkisinkin tyhjentyä. Pienempi huojuminen imusaätökokeen aikana johtuukin siitä, että uppoventtiilin toiminta on erittäin nopeaa, koska venttiilin rakenne sallii pieninalkai-sijäisen {Φ 100 mm) sylinterin käytön. Letkuventtiilissä on $ ipd mm sylinteri ja tämäkään ei tahdo jaksaa kuristaa paineputkea kiinni ja sen toiminta on hyvin hidasta. Kokonaisuudessaan paineputkisääuön huonompi toiminta johtuukin paineventtiilin hitaasta toiminnasta, koska pumppukaivon lietepinnan vaihtelut ovat nopeita. Säätöventtiilin toiminnan pitäisi olla myös hyvin nopeaa, jotta se ehtisi korjata muutoksia. Kaivonpinta pysyi noin 1 m:n pumpun imuaukon yläpuolella, kun imupuolen venttiili oli noin ϋΟ k avautuneena. Paineventtiilin sitä vastoin täytyi olla lähes kiinni ennen kuin pinta kaivossa alkoi kohota. Laippaletku joutuu tällöin hyvin suuren rasituksen alaiseksi.

Energian kulutus lietemäärää kohti oli pienin pumpatessa ilman pinnansäätöä ja suurin paineputkisäädössä. Tulokset eivät ole absoluuttisen tax’kkoja, mutta vertailukelpoisia tulokset ovat, koska mit-tausolosuhteet olivat jokaisessa kokeessa samat ja mittausvirheet pysyivat myös oletettavasti vakioina. Niinpä voinee pitää melkoisen luotettavana tulosta, jonka mukaan pinnansäätö paineputkea kuristamalla kuluttaa n. 13 % enemmän energiaa lietemäärää kohden kuin imupuolen kuristus.

Kun käytetään vielä imuaukon kuristamiseen erikoisrakenteista venttiiliä, jossa virtauksesta aiheutuvat voimat ovat tasapainossa, voidaan käyttää pienihalkaisijäistä sylinteriä ja säädöstä saadaan „ nopea ja tarkka.

Keksinnön mukainen uppoventtiili on ollut koekäytössä Outokurrpu Oy:n rikastamossa, jossa lietteen kiintoainepitoisuus vaihtelee p-7u % välillä siten, että TO k on jauhatuksen jälkeisellä pumpulla ja 3 k jätealueelle pumpattavassa lietteessä.

Tällöin on myöskin todettu, että pumpun osien kestoikä on lisääntynyt. esimerkiksi erään pumpun juoksupyörän kestoikä nousi uG3-1140 h, lisääntyneestä kavitaatiovaarasta huolimatta.

Claims (2)

6 591 54

1. Sänkventil för regiering av en pumpad slamström, speciellt en malmsligström ooh avsedd att anordnas i en behällare (4) för slammet som skall pumpas och vid inloppet av en kanal (8), som leder frän behällaren (4) tili sugsidan av en pump (5) med fri strömning, k ä n -netecknad av att pä i och.för sig känt sätt ett par i ven-tilen koaxiellt med varandra anordnade rörliknande organ (9, 10) är antingen vridbara eller axiellt förskjutbara i förhällande tili varandra, av vilka ätminstone det ena organet är försett med öppningar (7) i dess vägg, och att ventilen innehäller en anordning (11) för vridning eller axiell förskjutning av det ena organet mellan tvä gränslägen för öppnande eller tillslutande av öppningarna, medan det andra organet är förbundet med kanalen (8), sä att dä öppningarna (7) är öppna slam strömmar frän behällaren (4) in i kanalen (8) och vidare tili pumpen (5).

1. Uppoventtiili, joka on tarkoitettu säätämään pumpattua lietevir-taa, erityisesti malmilietevirtaa ja tarkoitettu asennettavaksi pumpattavan lietteen säiliöön (4) ja kanavan (8) sisäänmenoaukkoon, joka kanava johtaa säiliöstä (4) pumpun (5) imupuolelle vapaana virtauksena, tunnettu siitä, että sinänsä tunnetusti pari venttiiliin samanak-selisesti toistensa suhteen järjestettyä putkimaista elintä (9, 10) ovat joko kierrettäviä tai aksiaalisesti liikutettavia toistensa suhteen ainakin toisen elimen ollessa varustettu seinässään olevilla aukoilla (7)» ja että venttiilissä on laite (11) toisen elimen kiertämiseksi tai aksiaaliseksi liikuttamiseksi kahden raja-asennon välillä aukkojen aukaisemiseksi tai sulkemiseksi, kun taas toinen elin on yhdistetty kanavaan (8) niin, että aukkojen (7) ollessa avoinna liete virtaa säiliöstä (4) kanavaan (8) ja edelleen pumppuun (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen uppoventtiili, jossa putkimaiset elimet (9, 10) liikkuvat aksiaalisesti, tunnettu laippatiivistees-tä (6) kanavan (8) sisäänmenoaukon luona, jota tiivistettä vasten aksiaalisesti liikutettavan elimen (9 tai 10) reuna on tarkoitettu venttiilin ollessa suljettuna sinänsä tunnetusti painautumaan.

2. Sänkventil enligt patentkravet 1, och med axiell rörelse mellan de rörliknande organen (9, 10), kännetecknad av en flänstätning (6) vid inloppet tili kanalen (8), mot vilken det axiellt förskjutbara organet (9 eller 10) är anordnat att anligga med sin kant, pä i och för sig känt sätt, i ventilens slutna läge.