NO300833B1 - Tankrengjöringssystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et tankrengjøringssystem, primært for vasking av lasttankene i tankskip og som omfatter et drivsystem som består av en turbin, som er plassert i et turbinrør, og en girveksel, som har en inngående aksel drevet av turbinen og en utgående aksel som driver et vaskehode, hvilket tankrengjøringssystem også omfatter et hus som har et innløp forbundet med en leveringskilde for rengjør-ingsfluid og et utløp for å levere rengjøringsfluidet eller transportere rengjøringsfluidet til vaskehodet, der turbinen er plassert inne i huset og forbundet med innløpet til huset, mellom hvilken turbin og leveringskilden er det anordnet bypassinnretninger beregnet på å lede til turbinrøret en større eller mindre andel av rengjøringsfluidet levert gjennom innløpet, og andelene av rengjøringsfluid bringes sammen i huset og ledes deretter til vaskehodet gjennom utløpet fra huset.

NO-publikasjon nr. 145608 beskriver en slik anordning der turbinen er utstyrt med innretninger for å justere rotasjonshastigheten. Disse innretninger gjør det mulig å justere vinkelen på turbinbladene og dermed rotasjonshastigheten til turbinen ved en gitt strømning av rengjøringsfluid. Videre er anordningen utstyrt med en girkasse plassert under rørene og kanaler gjennom hvilke rengjøringsfluidet passerer. Ulempen med denne anordning er at innretningene for å justere rotasjonshastigheten på turbinen er svært komplisert og består også av mange små individuelle deler. Ettersom anordningen blant annet er beregnet på feste til dekket på tankskip hvor fysisk belastning og det omgivende miljø av og til er svært harde, er det en stor fare for at mange individuelle deler vil bli skadd og følgelig gi opphav til påfølgende driftsstopp.

"US-A-3292863 beskriver en tankrengjøringsanordning som omfatter et hus med et innløp gjennom hvilket rengjørings-fluidet føres under trykk. En ventil sikrer at huset roterer i et horisontalplan. På grunn av rengjøringsfluidet vil en

stang med en impeller gjøre det mulig for munnstykkets hode å bli rotert i en horisontal retning. Ventilen styrer en passasje av rengjøringsfluid til to forskjellige kanaler i huset. I en av kanalene er en impeller anordnet som primært benyttes for å begrense rotasjonshastigheten til munnstykke-hodet. Tankrengjøringsanordningen beskrevet i dette patent gir ikke mulighet for lett regulering av rotasjonshastigheten på munnstykke-hodet sammen med reguleringen av mengden rengjøringsfluid som føres til munnstykke-hodet. Det er videre en stor ulempe ved det kjente tankrengjøringssystem at huset er arrangert sammen med munnstykke-hodet i enden av akselen som fører rengjøringsfluid fra utsiden av tanken til innsiden. Dette betyr at en større masse må bli rotert sammen med munnstykke-hodet.

Andre tidligere kjente anordninger, f.eks. de beskrevet i GB-patentansøkning nr. 2096455; i britisk patentansøkning nr. 2231487; og i SE-publiseringsnummer 445823, er også utstyrt med en girkasse, men ikke med innretninger for justering av rotasjonshastigheten. Imidlertid er girkassen i samtlige plassert utenfor sporet for rengjøringsfluid gjennom anordningen. Ulempen med denne posisjon er at oppbygningen av anordningen er blitt komplisert ved nødvendigheten av å få overføring mellom turbinen plassert i sporet for rengjørings-fluid til girkassen plassert utenfor sporet for rengjørings-fluid og videre til vaskehodets transmisjonsaksel som, lik turbinen, er plassert i sporet for rengjøringsfluidet.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å avhjelpe ulempene som hersker i forbindelse med de kjente anordninger og dermed avsløre et tankrengjøringssystem hvor det er mulig på en enkel måte å justere rotasjonshastigheten på turbinen uansett rengjøringsfluidstrømningen.

Dette formål oppnås med en tankrengjøringsanordning som kjennetegnes ved at bypassinnretningene er plassert i turbinrøret og består av åpninger i turbinrøret mellom innløpet og turbinen og av en kappe som er utformet til å kunne gli i forhold til turbinrøret og til å dekke en del av åpningene på en variabel måte.

I en anordning med de ovenfor nevnte karakteristiske trekk oppnår man en svært enkel og lett måte å variere rotasjonshastigheten på, og følgelig driftsmessig pålitelig, av vaskehodet uansett strømningen av rengjøringsfluid. Dette gir den fordel at det er blitt mulig å justere strømningen av rengjøringsfluid og rotasjonshastigheten på vaskehodet uavhengig og under betraktning av produktet som tanken skal rengjøres for. I tanker som skal rengjøres for tunge produkter, vil det være fordelaktig å ha en høy strømning av rengjøringsfluid, men en lav rotasjonshastighet på vaskehodet. På denne måte vil hver overflateenhet av tanken bli oversveipt for en forholdsvis lang tidsperiode med et høyt trykk av rengjøringsfluid. I tanker som skal rengjøres for lette produkter, vil det på den annen side være fordelaktig å opprettholde den høye strømning, men å ha en høy rotasjonshastighet på vaskehodet slik at tiden brukt for rengjøring av tanken er minst mulig.

På deres ytre ende er turbinbladene i en foretrukken utførelse festet til en reaksjonsring som avgrenser den ytre omkrets av turbinhjulet og bevirker at periferieffekten i forbindelse med driften av turbinen unngås. Således har det vist seg at virkningsgraden for en turbin er opp til 3056 høyere i en turbin med en reaksjonsring sammenlignet med en turbin uten denne ring.

Turbinen og girkassen vil med fordel monteres i ett og samme hus hvori rengjøringsfluid føres inn i en ende av huset og ut av den andre enden. Dette krever at girkassen forsegles for å unngå at rengjøringsfluid penetrerer inn i den. Følgelig er pakningene i girkassen med fordel lagt av polyetylen, høy-molekylær (PEHD, PEWST<tm>f PEHW0<tm>). For å hindre at noe smøremiddel fra girkassen trenger inn i rengjøringsfluidet selv om girkassen er avtettet, er de individuelle lagre for tannhjulene og akslene fremstilt av materialer som gjør det mulig å la girkassen operere i tørr tilstand, dvs. en girkasse der det ikke er nødvendig å bruke smøremidler. PTFE (eller teflon®), som har en svært lav friksjonskoeffisient og er svært varmemotstandig blir med fordel benyttet for lagrene. Naturligvis gjør dette tyngre krav på konstruksjonen og dimensjoneringen av de individuelle deler i girkassen, men dette blir oppveid av fordelene oppnådd ved ikke å risikere at rengjøringsfluid vil trenge inn i girkassen og/eller at oljelekkasje fra girkassen vil oppstå. Det vil imidlertid fortsatt være mulig alternativt å benytte tradisjonelle girkasser med våt drift, dvs. som krever smøremiddel.

Vaskehodet som settes på enden av et rør som forløper i forlengelsen av utløpet fra huset består av et kabinett med en inngående aksel som er en forlengelse av den utgående aksel fra girkassen og forløper gjennom røret og en utgående aksel hvor de faktiske munnstykker på vaskehodet er montert. Munnstykkene består vanligvis av en til fire munnstykker montert vinkelrett på den utgående aksel, der lengdeaksen til munnstykkene krysser lengdeaksen til den utgående aksel. Alternativt kan munnstykkenes lengdeakse være ute av nivå med akselen slik at en øket "kastevirkning" oppnås under rotasjonen av vaskehodet. Overføringen av rotasjonen til den inngående aksel til rotasjonen av den utgående aksel utføres via et differensialgir som har et kronhjul og en drivpinion. Differensialgiret er videre oppbygd på en slik måte at det oppnås en rotasjon av selve kabinettet i forhold til røret som forløper i forlengelsen av utløpet. Det bemerkes at vaskehodet ikke er del av oppfinnelsen.

En foretrukken utførelse av bypassfunksjonen ifølge oppfinnelsen er tilveiebragt i en glidbar kappe plassert rundt turbinrøret og er ment å bli glideført for å dekke mer eller mindre av åpningene i turbinrøret. Åpningene utgjør den faktiske bypass for rengjøringsfluidet siden fluidet som ikke føres gjennom disse åpninger ikke blir ledet gjennom turbinen. Således, ved å dekke til åpningene fullstendig, vil alt rengjøringsfluidet bli ført gjennom turbinen, som følgelig oppnår en høy rotasjonshastighet, mens rotasjonshastigheten til turbinen er ved sitt minimum når kun en svært liten del av rengjøringsfluidet blir ført gjennom turbinen, som vil være tilfellet når åpningene er fullstendig avdekket. I tillegg vil enhver midtposisjon være mulig slik at rotasjonshastigheten på turbinen kan varieres uendelig eller trinnvis. I en foretrukken utførelse er åpningene utformet på en slik måte at det oppnås lineæritet mellom aksialvinkelen for kabinettet i forhold til turbinrøret og turbinens rotasjonshastighet.

I en alternativ utførelse er turbinen utstyrt med bremseinn-retninger som vil stoppe turbinen når åpningene er fullstendig avdekket slik at turbinen og følgelig vaskehodene forhindres i å rotere.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i nærmere detalj med henvisning til den vedlagte tegning hvor: Fig. 1 viser prinsippene ved en utførelse av oppfinnelsen,

og

fig. 2 viser et tverrsnitt av en andre bestemt utførelse av

et tankrengjøringssystem ifølge oppfinnelsen, og fig. 3 viser et tverrsnitt av en alternativ bestemt utførelse av et tankrengjøringssystem ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser hovedprinsippet ved et tankrengjøringssystem ifølge oppfinnelsen. Rengjøringsfluid som pumpes ut av en tank, f.eks. med lastpumper i et tankskip, føres inn ved koplingsflensen til bypassventilen 2. Den fremtrukne oppbygning av bypassventilen 2 er ikke fastlagt i detalj. Kravet til ventilen er at den gjør det mulig å føre en del av rengjøringsfluidet til en turbin 3 og en annen forbi turbinen. Turbinen 3 driver en aksel 4 via en girkasse 5. Akselen 4 går gjennom et fast rør 6 til et vaskehode 7. Vaskehodet 7 består av et kabinett 8, der rotasjonen av akselen 4 overføres for å gi både en rotasjon av kabinettet 8 omkring en vertikal akse V og en rotasjon av en munnstykke-innretning 9 rundt en horisontal akse H.

Den del av rengjøringsfluidet som ledes gjennom turbinen 3 ledes ut, etter å ha passert turbinen, gjennom åpninger 10 og blandes med den del som ble ledet forbi turbinen 3. Deretter ledes rengjøringsfluidet videre gjennom røret 6 til vaskehodet 7 og ut gjennom munnstykkene 11 på munnstykkeinnretningen 9. Vaskehodet 7 og dens rotasjon rundt den vertikale akse V, og munnstykkeinnretningen 9 og dens rotasjon omkring den horisontale akse H er vist innenfor den kjente teknikk og vil dermed ikke bli beskrevet i detalj.

Fig. 2 viser en alternativ og mer detaljert utførelse av et tankrengjøringssystem ifølge oppfinnelsen. Et hus 20 er utstyrt med et innløp 21 og et utløp 22, som er plassert i et øvre og et nedre deksel 23,24 respektivt. Mellom innløpet 21 og utløpet 22 er et turbinrør 25 og en turbin 26 anordnet i et turbinhus 27, som er i direkte kontakt med en girkasse 28 med en utgående aksel 29. Rundt turbinrøret 25 er en kappe 30 montert som er glidbar aksielt i forhold til røret 25. Kappen 30 er i inngrep med et trekkhjul 31 montert på og festet til en aksel 32 ved hjelp av en kile 33 der akselen er beregnet på forbindelse til en motor (ikke vist).

Innløpet til tankrengjøringssystemet utgjøres av en flens 34 som er festet til det øvre deksel 23 av huset ved hjelp av skruer 35 og som er utstyrt med tetninger 36 for å hindre at rengjøringsfluid løper ut mellom flensen 34 og det øvre deksel 23. Det er mulig å erstatte flensen for å gi mulighet for kopling av systemet til forskjellige typer pumpeanord-ninger for rengjøringsfluidet. Det øvre deksel 23 er montert til sideveggene 37 av huset 20 ved hjelp av andre skruer 38. Dette gjør det mulig å fjerne det for eventuell service av deler inne i huset 20. Mellom det øvre deksel 23 og sideveggene 37 er det også tetninger 39.

Innløpet 21 passerer inn i en munning 40 på turbinrøret 25. Turbinrøret 25 er utstyrt med åpninger 41 som er rektangulære i den viste utførelsen. Det vil imidlertid være mulig å utforme åpningene med enhver geometrisk form, med fordel en form som sikrer lineæritet mellom glidebevegelsen til kappen 30 og rotasjonshastigheten til turbinen 26. I enden av turbinrøret 25 er turbinen 26 plassert. Den består av et sett fast monterte føringsblader 42 som er festet til et nav 43. Selve turbinrotoren er montert under føringsbladene. Turbinrotoren omfatter et nav 44, som er krympet eller på annen måte festet til en turbinaksel 45. Turbinbladene 46 er festet til navet i en av sine ender og til en reaksjonsring 47 i sin annen ende. Dermed avgrenser reaksjonsringen 47 den ytre omkrets av den faktiske turbinrotor. Mellom turbinen 26 og girkassen 28 er turbinrøret 25 utstyrt med åpninger 48 for utløp av den del av rengjøringsfluidet som føres gjennom turbinen 26.

Turbinakselen 46 danner den inngående aksel for girkassen 28. Girkassen 28 utgjøres av et separat girhus inne i huset 20 og omfatter sidevegger 49 og et øvre deksel 50, det nedre deksel av girkassen 28 utgjøres av det nedre deksel 24 av huset 20. Overgangen mellom turbinrøret 25 og det øvre deksel 50 er girkassen 28 utstyrt med tetninger 51 av høy-molekylær polyetylen og skiver 52 for å hindre at rengjøringsfluid trenger inn 1 girkassen. Girkassens 28 øvre deksel 50 holdes i kontakt med dens sidevegger 49 ved hjelp av gjennomgående skruer (ikke vist), som rager fra dens bunn 24. Mellom det øvre deksel 50 og sideveggene 49 er det videre anordnet en tetning 53 av høydensitets polyetylen.

Girkassen 28 er utstyrt med en inngående aksel som utgjøres av turbinakselen 46, en hovedaksel 54 forbundet med den utgående aksel 29 og en mellomaksel 55. Den inngående aksel 46 er innlagt i det øvre deksel 50 av girkassen 28 via en enkelt rad vinklede kontakt-kulelagre 56. I en ende 57 er hovedakselen 54 innlagt i den inngående aksel 46 via et glidelager 58 og i den andre ende 59 i det nedre lokk 24 via en enkelt rad vinkelformede kontakt-kulelagere 60. Mellomakselen 55 er innlagt i det øvre lokk 50 og nedre lokk 24 av girkassen 28 og er festet ved hjelp av en tapp 61 slik at mellomakselen 55 ikke er istand til å rotere. I den ende som går inn i girkassen er den inngående aksel 46 utstyrt med en fortanning 62. Mellomakselen 55 er utstyrt med et første og et andre tannhjul 63,64 som begge er festet til akselen 55 via glidelagre 65. Hovedakselen 54 er utstyrt med et tredje og et fjerde tannhjul 66, 67, hvor det tredje tannhjul 66 er festet til akselen 54 via glidelagre 68 og det fjerde tannhjul 67 er festet til akselen 54 ved hjelp av en kile 69. I en foretrukken utførelse lik den illustrert i figurene, er glidelagrene 65,68 mellom akslene 54,55 og tannhjulene 63,64,66,67 og mellom den inngående aksel 46 og hovedakselen 54 fremstilt av PTFE (eller teflon®). Fordelen ved å bruke dette materialet er, som tidligere nevnt, primært muligheten for å la tannhjulene løpe tørre på grunn av den lave friksjonskoeffisient og den høye motstand mot termiske påvirkninger. I tillegg fastholdes tannhjulene 63,64,66,67 i sin aksialretning ved hjelp av aksiallagre 70.

Der hovedakselen 54 går gjennom den nedre lokk 24 er girkassen 28 utstyrt med en tetningsboks 71 for å hindre også her at rengjøringsfluid vil trenge inn i girkassen. Den utgående aksel forløper videre gjennom utløpet 22 og ned til vaskehodet (ikke vist). Utløpet 22 fører inn i en sokkel 72 som er beregnet på forbindelse til en ende av et fast rør (ikke vist) i den andre ende av denne er vaskehodet montert. Sokkelen 72 er festet til en nedre flens 73 som er skrudd til det nedre lokk 24 på huset 20 ved hjelp av bolter 74. Lik den øvre flens 23 er den nedre flens 73 utskiftbar slik at forskjellige vaskehoder kan benyttes i forbindelse med systemet ifølge oppfinnelsen. Flensen 73 er utformet på en slik måte at når den er montert på det nedre lokk 24 på huset 20, er en cofferdam 75 dannet mellom utsiden 76 av det nedre deksel 24 og innsiden 77 av flensen 73. I denne cofferdam 75 opptas rengjøringsfluidet etter å ha blitt ført gjennom en passasje 78 i det nedre deksel 24 på huset 20 før fluidet føres videre gjennom utløpet 22 til vaskehodet.

For justering av rotasjonshastigheten til turbinen 26 sklis kappen 30 opp rundt åpningene 41 som medfører at en større eller mindre del av åpningene er dekket. Kappen 30 er utstyrt på sin utside med en gjenge 79 som går i spiral langs utsiden. En tilsvarende gjenge 80 er forsynt på trekkhjulet 31, og kappen 30 sklis ved dreining av trekkhjulet 31 som bevirker at kappen 30 glideføres opp eller ned langs turbinrøret 25 avhengig av rotasjonsretningen til trekkhjulet. Trekkhjulet 31 er som nevnt montert på en aksel 32 som går gjennom en hylse 81 som er festet til husets 20 øvre deksel 23. Ved hjelp av en innvendig avstandsbøssing 82 er akselen 32 innlagt i glidelageret 83 i hylsen 81, og hylsen er forsynt med tetninger 84 for å hindre lekkasjer av rengjøringsf luid. Den ytre ende av akselen 32 er ment å bli forbundet til en justerbar motor (ikke vist) som justeres enten kontinuerlig eller trinnvis.

Fig. 3 viser en alternativ utførelse for justering av rotasjonshastigheten til turbinen 26. I den viste utførelse glideføres en kappe 30' langs åpninger 41 i turbinrøret 25 slik at en større eller mindre del av åpningene er tildekket. På dens utside er kappen 30' forsynt med en fortanning 86 som går langs utsiden av kappen. En tilsvarende fortanning 86 er anordnet på trkkhjulet 31 og kappen 30' glideføres ved å dreie trekkhjulet 31 som får kappen til å bli glideført rundt omkretsen av turbinrøret 25 avhengig av rotasjonsretningen til trekkhjulet.

Til tross for de individuelle konstruktive forskjeller mellom utførelsen vist i fig. 3 og den vist i fig. 2, er det ingen forskjell i måten som kappen, og dermed rotasjonshastigheten på turbinen reguleres.

Claims (10)

1. Tankrengjøringssystem, primært for vasking av lasttankene i tankskip og som omfatter et drivsystem som består av en turbin (3;26), som er plassert i et turbinrør (24), og en girkasse (5;28), som har en inngående aksel (4;46) drevet av turbinen og en utgående aksel (29) som driver et vaskehode (7), hvilket tankrengjøringssystem også omfatter et hus (20) som har et innløp (21) forbundet med en leveringskilde for rengjøringsfluid og et utløp (22) for levering av rengjør-ingsfluidet eller transportere rengjøringsfluidet til vaskehodet (7), der turbinen (3;26) er plassert inne i huset (20) og forbundet med innløpet (21) til huset (20), mellom hvilken turbin (3;26) og leveringskilden er det anordnet bypassinnretninger (2;21) beregnet på å lede til turbinrøret (24) en større eller mindre andel av rengjøringsfluidet levert gjennom innløpet (21), og andelene av rengjøringsfluid bringes sammen i huset (20) og ledes deretter til vaskehodet (7) gjennom utløpet (22) fra huset, karakterisert ved at bypassinnretningene (2;21) er plassert i turbinrøret (24) og består av åpninger (10;41) i turbinrøret mellom innløpet (21) og turbinen (3;26) og av en kappe (30,30') som er utformet til å kunne gli i forhold til turbinrøret (24) og til å dekke en del av åpningene (10;41) på en varierbar måte.

2. Tankrengjøringssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at også girkassen (5;28) er satt inne i huset (20).

3. Tankrengjøringssystem ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at kappen (30) er utstyrt med en ytre fortanning (79) som er i inngrep med et drivende tannhjul (31) som er utformet til å drive kappen aksielt i forhold til turbinrøret (24) og som er plassert på en aksel (32) som blir drevet av en justerbar motor.

4. Tankrengjøringssystem ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at kappen (30') er utstyrt med en ytre fortanning (79) som er i inngrep med et drivende tannhjul (31) som er beregnet på å drive kappen (30') aksielt langs en omkrets i forhold til turbinrøret (24) og som er plassert på en aksel (32) som blir drevet av en justerbar motor.

5. Tankrengjøringssystem ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at systemet omfatter en bypassven-til (2) med en innløpsåpning forbundet med en tilførselskilde og med minst to utløpsåpninger forbundet med innløpet (21) til huset (20), at en av utløpsåpningene er forbundet med en første del av innløpet (21) hvortil turbinen er forbundet og den andre er forbundet med en andre del av innløpet (21) til huset (20), og at bypassventilen (2) er anordnet for justering av strømningen av rengjøringsfluid til hver av utløpsåpningene.

6. Tankrengjøringssystem ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at girkassen (28) er forseglet mot rengjøringsfluid-inntrengning og at tannhjulene (63,64,66,67) og aksler (29,54,55) er fremstilt av materialer som gjør at girkassen kan være i drift uten bruk av smøremid-ler.

7. Tankrengjøringssystem ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at åpninger (10) i turbinrøret (24) er i hovedsak pæreformet, deres spisse ender vender mot innløpet (21) og deres butte ende vender mot turbinen (26).

8. Tankrengjøringssystem ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at vaskehodet (7) er anordnet i forlengelse av den utgående aksel (29) fra girkassen (28) og omfatter et kabinett (8) med en inngående (4) og en utgående aksel som er rettet hovedsakelig vinkelrett i forhold til den inngående aksel (4) og hvorpå et antall munnstykker (11) er montert, hvor lengdeaksen (aksene) (E) til munnstykkene (11) er rettet hovedsakelig i en rett vinkel i forhold til den utgående aksel (29).

9. Tankrengjøringssystem ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at i den ytre enden av turbinbladene (42) er turbinen forsynt med en reaksjonsring (47).

10. Tankrengjøringssystem ifølge et av de foranstående krav, karakterisert ved at glidelagrene (58, 65,68) i systemet er fremstilt av PTFE.