NO153313B - Hydraulisk drevet pumpeaggregat. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et hydraulisk drevet pumpeaggregat som er innrettet til å neddykkes i et pumpemedium, omfattende en pumpe som inneholder en pumpemotor opptatt i et pumpehus og en høytrykks-hydraulisk drivmotor anbrakt like ved pumperotoren og forbundet med denne via en forholdsvis kort, vertikal drivaksel, en transportledning for pumpemediet og et dreneringskammer anbrakt mellom pumperotoren og drivmotoren, omsluttende drivakselen og avtettet ved drivakselen mot pumperotoren henholdsvis mot drivmotoren via en tetningsanordning, idet pumpeaggregatet inneholder en skillesone (dreneringskammeret, et vernekammer, kammerdannelsen i et vernerør) som atskiller alle områder som inneholder drivmedium

- såsom området omkring drivmotoren og området omkring drivmotorens tilførselsledning og avløpsledning - fra områder hvor pumpemediet befinner seg, mens iallfall en del av skillesonen, dvs. iallfall en del som inneholder dreneringskammeret, er

innrettet til å kunne holdes på et trykk lavere enn trykket av drivmediet og/eller trykket av pumpemediet, og ved dreneringskammeret s bunnparti kommuniserer ved innretninger til fjernelse av lekkasjemedium som måtte være trengt inn i dreneringskammeret .

Ovennevnte løsning som er nærmere beskrevet i NO-PS 123.115, har særlig vært anvendt til bruk ombord i tankskip til transport (lossing) av lastolje, solvents og liknende laster, men har ikke vært brukbar for visse andre typer laster såsom lavtemperaturgasser (LPG) og andre laster som oppbevares under en temperatur vesentlig under 0°C. Det neddykkete pumpeaggregat er således avhengig av at såvel det hydrauliske pumpemedium som smøremediet har tilstrekkelig lav viskositet, idet pumpen ellers kan settes fullstendig ut av funksjon som følge av blokkeringer av stivnet (frosset) olje. Vanlige hydraulikkoljer kan f.eks. ikke anvendes ved temperaturer lavere enn -20/-30°C, mens spesialoljer heller ikke kan anvendes ved temperaturer lavere enn -60°C.

Med den foreliggende oppfinnelse tar man blant annet sikte på å kunne anvende det kjente pumpeaggregat på tilsvarende måte som vist i NO-PS 123.115 også for pumpemedier med temperaturer lavere enn -20/30°C ved anvendelse av vanlig hydraulikkolje henholdsvis for laster med temperaturer lavere enn -60°C ved anvendelse av spesialolje.

Pumpeaggregatet ifølge oppfinnelsen en kjennetegnet ved at et varmekammer, som omslutter deler av pumpens drivenhet, særlig pumpens drivmotor og drivakselens lagre og som er tilknyttet ledningsforbindelser for sirkulasjon av varmemedium gjennom varmekammeret sammen med deler av ledningsforbindelsene er omsluttet av en varmeisolasjonssone, og at varmeisolasjonssonen dannes av skillesonen som omfatter dreneringskammeret, vernekammeret og kammerdannelsen i vernerøret.

Med den foreliggende oppfinnelse tar man således sikte på å la pumpeaggregatet opptas neddykket over lengre tid i pumpemediet på tilsvarende måte som ved last med vanlige luft-temperaturer, selv om mediets temperatur er vesentlig lavere enn den temperatur hydraulikkoljen og smøreoljen kan anvendes ved. Det kan til og med tillates at hydraulikkoljen og smøre-oljen derved får tilsvarende lav temperatur som det avkjølte mediet og derved får særlig høy viskositet eller stivner fullstendig. Ifølge oppfinnelsen tar man sikte på å oppvarme pumpeaggregatet forut for oppstartingen av pumpeaggregatet og herunder tar man sikte på å holde varmetilførselen avgrenset til bare de indre deler av pumpeaggregatet, slik at man unngår oppvarming av det nedkjølte pumpemedium utenfor pumpeaggregatet .

Ved en kombinasjon av varmekammeret og en omsluttende varmeisolasjonssone har man med forholdsvis enkle midler opp-nådd en gunstig løsning som gir en helt spesiell varmeøko-nomisk effekt ifølge oppfinnelsen. En spesiell, særlig fordel-aktig konstruksjon oppnår man ved å la varmeisolasjonssonen dannes av den innledningsvis nevnte skillesone. Herved kan man oppnå en særlig enkel konstruksjonsmessig løsning, ved å la den i og for seg kjente skillesone (for å hindre sammenbland-ing av last og drivmedium, m.m) også danne varmeisolasjonssone .

Løsningen ifølge oppfinnelsen innebærer følgelig at man ved å benytte den nevnte skillesone som varmeisolasjonssone - ved å la skillesonen ifylles gassformet medium - kan man på enkel måte oppnå en effektiv varmeisolasjon mot mediet utenfor pumpeaggregatet, slik at man ved god varmeøkonomi og uten fare for å frembringe uønsket oppvarming av pumpemediet, på kontrollert måte kan gjenoppvarme pumpeaggregatets innvendige deler separat. I et slikt tilfelle kan man innbygge elektriske varmeledninger eller varmemediumtransporterende ledninger i nær kontakt med hydraulikkoljen henholdsvis de deler som inne-slutter denne henholdsvis smøreoljene. Imidlertid må man sørge for ekstra oppvarmingsanordninger i pumpeaggregatet innenfor isolasjonssonen.

Det er gunstig å anvende inertgass i nevnte skillesone, idet man derved i tillegg til den ovenfor tilsiktede effekt som isolasjonsmedium, kan oppnå en ekstra beskyttelse av lekkasjefårlige områder i pumpeaggregatet, særlig der dette er utstyrt med tetningsanordninger, med tanke på faren for at det kan opptre eksplosjon der lastens gass kan trenge inn i pumpeaggregatet .

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser en skisse av pumpeaggregatet ifølge oppfinnelsen vist i snitt. . Fig. 2 viser i større målestokk et utsnitt av pumpeaggregatet ifølge fig. 1 vist ved pumpeaggregatets nedre parti som innbefatter pumpen.

Fig. 3 viser et tverrsnitt av pumpeaggregatet i et nivå over pumpehuset og viser varmeledningsrør plassert i driv-mediets returrør fra pumpen.

I det viste utførelseseksempel er løsningen ifølge oppfinnelsen vist anvendt på et pumpeaggregat som vist i NO-PS 123.115 til bruk ombord i en skipstank, uten vesentlige kon-struksjonsmessige endringer av pumpeaggregatet. Det er imidlertid mulig innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse å anvende løsningen i andre pumpeaggregater med til dels av-vikende konstruksjonsmessig utforming. F.eks. finner løsningen ifølge oppfinnelsen særlig anvendelse for lagringstanker i sjøen eller på land.

I det etterfølgende skal det først beskrives den ut-førelse som er kjent fra NO-PS 123.115 og den effekt som derved oppnås.

I fig. 1 er det vist en pumpe vist ved et pumpehus 10 som er stasjonært anbrakt i en fordypning (brønn) 11 ved bunnen 12 av en tank 13, slik at pumpen kan være neddykket i pumpemediet i tanken 13 og under bruk den hele tid vil stå under et visst matetrykk. Pumpens drivaksel 14 er plassert-vertikalt og pumpens innløp 15 er plassert ved pumpens nedre ende og er rettet nedad mot og plassert like over bunnen av fordypningen 11. Pumpens avløp er forbundet med en vertikalt-løpende trykkledning 17. Trykkledningen 17 løper gjennom et avtakbart lukedeksel 18 festet til en luke 19 i tankens topp 20. Over lukedekslet er trykkledningen 17 forbundet med en transportledning 21 til et ikke vist tappested. Pumpehuset 10 bæres via en første husdel 22, en annen husdel 23 og et rør 24. Røret 24 løper over størsteparten av pumpeaggregatets høydeutstrekning og løper konsentrisk med pumpeakselen 14 og vertikalt oppad gjennom lukedekslet 19 med en rørstuss 25.

Pumpeaggregatet som vist i fig. 1 kan leveres som en montasjeferdig enhet fra fabrikk. Aggregatet bestående av pumpehuset 10, trykkledning 17, husdeler 22, 23 og røret 24 danner således en sammenhengende montasjeenhet. Ledningen 17. og røret 24 er med passende mellomrom i høyderetningen inn-byrdes forbundet via braketter 26. Etter å ha fjernet lukedekslet 19 kan pumpeaggregatet på kontrollert måte løftes ut gjennom henholdsvis senkes nedad på plass i tanken gjennom den tilhørende lukeåpning ved hjelp av en mobil kran eller løfte-bukk.

Pumpens rotor 32 (fig. 2) er ved hjelp av en forholdsvis kort drivaksel 14 forbundet med en høytrykkshydraulisk motor 33, slik at man oppnår en forholdsvis sterkt sammentrengt enhet av pumperotor 32 og drivmotor 33.

Det hydrauliske kretsløp for drivmotoren er sikret på den måte at et tilførselsrør 37, som bringer trykkoljen til motoren 33 under et trykk på f.eks. 150 kg/cir^, er opptatt inne i returrøret 38, hvori trykkoljen kan ha et trykk på f. eks. 1,5-2 kg/eir^. Dersom trykkolje av en eller annen grunn skulle lekke fra røret 37 ut i røret 38, vil ikke trykkoljen av denne grunn forårsake noen skade. Røret 38 er igjen opptatt i røret 24 som danner vernerør for røret 38 (og 37) samt ytterligere rør som skal beskrives nedenfor, slik at en even-tuell lekkasje fra røret 38 kan oppsamles i røret 24. Disse sikkerhetsforanstaltninger er av betydning særlig i slike tilfeller hvor man må unngå forurensning av lasten med trykkolje. Ikke bare vil man hindre lekkasje utad til lasten, men i tillegg også beskytte de forskjellige ledninger mot slag og støt, mot angrep av aggressive lastvæsker eller lastgasser, inntrengning av slike væsker eller gasser i trykkolje osv. Ved lukedekslets 19 topp (fig. 1) er det vist en koplingsdel 41 for tilkopling til et hydraulisk kretsløp via en tilførsels-kanal 42 og en utløpskanal 43.

Pumpen 10 (se fig. 2) er en vanlig sentrifugalpumpe inneholdende en pumperotor 32 opptatt i et pumpekammer 45 og rotoren er avtettet mot pumpehuset 10 ved hjelp av pakninger 4 6-4 8. Like over pumpehuset 10 er det i husdelen 22 dannet et kammer 4 9 som fritt kommuniserer med pumpemediet i tanken 13 via en portåpning 50, slik at det hersker et statisk væsketrykk i kammeret 4 9 som omslutter et tetningsarrangement 51 utenpå akselen 14. Mellom en nedre sokkeldel 52 og en øvre sokkeldel 53 samt tetningsarrangementet 51 er det dannet et dreneringskammer 55.

Til sokkeldelen 53 er det fastgjort en rørformet lager-del 57 som bærer drivakselens 14 lagre 34-36. Lagerdelen 57 bærer også drivmotoren 33. På drivmotorens 33 underside dannes det i lagerdelen 57 et lagerkammer 58 som inneholder hydraulisk olje fra drivmotorens 33 hydrauliske kretsløp. Det er vist en avløpsåpning 59 fra drivmotoren 33 og kammeret 58 til et avløpskammer 64. Kammeret 64 er dannet i en husdel 65 som fritt omslutter drivmotoren 33 og som oventil kommuniserer med det hydrauliske kretsløps returrør 38. Avløpsåpningen 59 fra drivmotoren 33 og kammeret 58 munner fritt utad i kammeret 64 og avløpsoljen bortledes via røret 38. Såfremt en lekkasje oppstår i selve drivmotoren 33 eller dennes ledningsforbindelse 37, oppfanges denne lekkasje uten skadevirkninger i kammeret 64 og bortledes via røret 38 sammen med den øvrige returolje. Lagerkammeret 58 tilføres under drift en så pass stor mengde av avløpsolje fra drivmotoren 33 at man sikrer en livlig sirkulasjon av oljen inne i og gjennom kammeret 58 for derved å oppnå tilfredsstillende smøring av lagrene 34-36.

Husdelen 23 kommuniserer oventil via vernerøret 24 med en lavtrykkskilde dvs. i foreliggende tilfelle med et reservoar for inertgass. Husdelen 23 omslutter frittliggende husdelen 65, slik at det dannes et beskyttelseskammer 68 mellom husdelen 23 og husdelen 65. Husdelen 23, som er fastgjort til husdelen 22, kommuniserer nedentil via en nedadløpende kanal 69 med dreneringskammeret 55, slik at også dreneringskammeret

55 er tilknyttet reservoaret for inertgass. Utenfor dreneringskammeret 55 hersker det et statisk trykk som er avhengig av væskehøyden i tanken 13, mens det på motsatt side av dreneringskammeret 55 hersker et trykk svarende til trykket på avløpsoljen. Disse væsketrykk vil hver for seg danne en bar-riere, slik at man unngår enhver lekkasje fra kammeret 55 og forbi det respektive pakningssett, idet man avpasser trykket i inertgassreservoaret på passende måte. Dersom det foregår lekkasje forbi tetningsarrangementet 51 til kammeret 55, vil trykket i kammeret 55 hele tiden kunne holdes så lavt at man unngår enhver lekkasje fra kammeret 55 gjennom de tilstøtende sett av pakninger. For å kunne holde lekkasjen til kammeret 55 under kontroll og for å kunne fjerne væske som er ansamlet i kammeret 55 og tilstøtende ledningsforbindelse 69, 68, uansett hvorvidt denne kommer fra pumpemediet eller trykkoljen, er pumpen utstyrt med en tappeanordning for dreneringsvæske. Det er vist et utvendig vertikalt rør 7 0 som nedentil er forbundet med dreneringskammeret 55 ved rørets 69 nedre ende. Røret 70 er oventil (fig. 1) tilsluttet en væskeutskiller 71. Ved 72 er det vist en ventil med tilhørende rørforbindelser 73, 74 til inertgassreservoaret (ikke nærmere vist) henholdsvis til den øvre ende av røret 24. Det er meningen at tappeanordningen kan påvirkes intermittent ved passende fjernstyring. F.eks. kan man forut for oppstartingen av pumpen sette i gang tappeanordningen for ved hjelp av inertgass under trykk å drive ut even-tuelle væskeansamlinger. Ved hjelp av væskeutskilleren 71 kan man kontrollere eventuelt opptredende lekkasjemedium som samles opp via ledningen 70. Ved kontroll kan man påvise hvilken væske som har lekket inn i dreneringskammeret 55 eller tilstøtende forbindelser, og derved kan man alt etter lek-kasjens størrelse, anslå hvor lekkasjen ventelig har funnet sted og hvorvidt det er nødvendig med reparasjon.

Med det viste arrangement er det tatt sikte på en effektiv innkapsling av drivmotor og tilhørende trykkoljeledninger i en lekkasjekontrollert skillesone dannet av dreneringskammer 55, kammer 68 og rørets 24 indre passasje. Ved hjelp av lek-kas jekontrollen kan lekkasjen til enhver tid kontrolleres og mulig lekkasje kan effektivt fjernes. Herved oppnår man et pumpeaggregat som kan dykkes ned i så og si vilkårlige pumpemedier uten påviselige skadevirkninger.

For å gardere seg mot skadelige innvirkninger fra lasten, når denne består av nedkjølt gass (LPG) eller annen nedkjølt last som har en lavere temperatur enn den anvendte hydraulikkolje eller den anvendte smøreolje kan arbeide under, har man ifølge oppfinnelsen som vist på tegningene, benyttet den kjente skillesone som temperaturisolasjonssone, ved å ifylle en inertgass i skillesonen istedenfor å benytte vanlig luft under atmosfærestrykk. Herved unngår man problemer med kondens fra luft i temperaturisolasjonssonen, samtidig som man hindrer fare for eksplosjon i pumpeaggregatet mellom gass fra lasten og luftens oksygen.

I fig. 1 er det vist et reservoar 75 for varmemedium, såsom metanol, med en tilførselsledning 76 og en returledning 77. Ledningene 7 6 og 77 er i det viste utførelseseksempel plassert innvendig i hydraulikkoljens returrør (som omslutter tilførselsrøret 37). Som vist i fig. 2 løper ledningen 76 fra røret 37 gjennom kammeret 64 og ved dettes nedre ende gjennom deler av veggen i husdelen 65 og innad til et kammer 78 som er utformet innvendig i husdelen 65 via en kanal 7 9 ved kammerets 7 8 nedre ende. Fra toppen av kammeret 78 løper returledningen 77 via returrøret 38 tilbake til reservoaret 75. Det fremgår av fig. 1 og 2 at man har et lukket kretsløp for varmemediet fra reservoaret 75 via ledningen 76, kammeret 78 og ledningen 77 tilbake til reservoaret 75. I ledningen 77 er det like bak reservoaret 75 innskutt en stengeventil 80 og en etterfølgende pumpe 81 som drives av en motor 82. Like bak pumpen 81 er det innskutt en varmeveksler 83 med en tilførselsledning for damp eller annet varmemedium som antydet med en pil 84 og en av-løpsledning som antydet med en pil 85. Ved å regulere varme-tilførselen til varmeveksleren i avhengighet av behovet samt i avhengighet av driften av pumpen 81 kan man foreta en gradvis oppvarming av pumpeaggregatets innvendige deler på kontrollert måte. For oversiktens skyld er det utelatt kontrollutstyr såsom manometer, termometer, m.m., men det er innlysende at man har mulighet for å kunne regulere oppvarmingen av pumpeaggregatet ved samtidig avlesning av forskjellig kontrollutstyr.

I det viste utførelseseksempel har man satset på en oppvarming av pumpeaggregatets indre deler ved hjelp av et varmemedium, såsom oppvarmet metanol.

I det viste utførelseseksempel har man benyttet skillesonen (omfattende dreneringskammeret 55, kammeret 68 og sonen i vernerøret 24) som varmeisolasjonssone. Det er imidlertid mulig, selv om det ikke er korrekt vist heri, å tildekke pumpeaggregatet utvendig med en ekstra isolasjon og derved benytte selve skillesonen som en passasje for sirkulasjon av varmemedium. Dersom man benytter metanol som varmemedium kan dette f.eks. tilføres ved vernerørets 24 øvre ende via ventilen 72 og røret 74 fra røret 73 som kan være forbundet med en ikke vist varmeanordning foran ventilen 72. Metanolen som fjernes fra pumpeaggregatets skillesone via ledningen 70 og væskeutskilleren 71 kan via en ikke nærmere vist ventilfor-bindelse og kortslutningsforbindelse med tilhørende pumpe koples samen med røret 73 like foran dettes ikke viste varmeanordning. Herved kan man ved regulering, på lettvint måte utnytte anlegget dels som oppvarmingsanordning for pumpeaggregatet og dels som lekkasjekontrollanordning ifølge den løsning som er kjent fra NO-PS 123.115.

Den nevnte isolasjon utenpå pumpeaggregatet kan f.eks. oppnås ved å kle pumpeaggregatet med et nytt hylster utenpå pumpeaggregatet, slik at det mellom hylsteret og pumpeaggregatet dannes et lukket kammer til opptakelse av et varmeiso-lerende gassmedium. Dette gasskammer kan eventuelt være perma-nent lukket, men kan selvfølgelig også være utstyrt med et rørsystem som tillater gassirkulasjon i kammeret dersom dette finnes aktuelt.

Claims (3)

1. Hydraulisk drevet pumpeaggregat som er innrettet til å neddykkes i et pumpemedium, omfattende en pumpe som inneholder en pumperotor (32) opptatt i et pumpehus (10) og en høytrykks-hydraulisk drivmotor (33) anbrakt like ved pumperotoren og forbundet med denne via en forholdsvis kort, vertikal drivaksel (14), en transportledning (17,21) for pumpemediet og et dreneringskammer (55) anbrakt mellom pumperotoren (32) og drivmotoren (33), omsluttende drivakselen (14) og avtettet ved drivakselen (14) mot pumperotoren (32) henholdsvis mot drivmotoren via en tetningsanordning (51), idet pumpeaggregatet inneholder en skillesone (dreneringskammeret 55, et vernekammer 68, kammerdannelsen i et vernerør 24) som atskiller alle områder som inneholder drivmedium - såsom området omkring drivmotoren (33) og området omkring drivmotorens (33) tilførselsledning (37) og avløpsledning (38) - fra områder hvor pumpemediet befinner seg, mens iallfall en del av skillesonen, dvs. iallfall en del som inneholder dreneringskammeret (55), er innrettet til å kunne holdes på et trykk lavere enn trykket av drivmediet og/eller trykket av pumpemediet, og ved dreneringskammerets (55) bunnparti kommuniserer med innretninger (70,71) til fjernelse av lekkasjemedium som måtte være trengt inn i dreneringskammeret (55) , karakterisert ved at et varmekammer (78), som omslutter deler av pumpens drivenhet, særlig pumpens drivmotor (33) og drivakselens (14) lagre (34,35,36) og som er tilknyttet ledningsforbindelser (76,77) for sirkulasjon av varmemedium gjennom varmekammeret (78), sammen med deler av ledningsforbindelsene (76,77) er omsluttet av en varmeisolasjonssone, og at varmeisolasjonssonen dannes av skillesonen som omfatter dreneringskammeret (55), vernekammeret (68) og kammerdannelsen i vernerøret (24).

2. Pumpeaggregat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at varmekammeret (7 8) inngår i et lukket ledningssystem omfattende en første ledningsforbindelse (7 6) fra et varme-mediumforråd (75) via en pumpe (81) og en varmeveksler (83) til den øvre ende av varmekammeret (78) og en andre ledningsforbindelse fra varmekammerets (78) nedre ende tilbake til forrådet (75).

3. Pumpeaggregat i samsvar med krav 2, karakterisert ved at den første ledningsforbindelse (76) løper til varmekammeret (78) via drivmotorens (33) returrør (38) og et av-løpskammer (64), som danner forbindelse mellom drivmotorens avløpsside og drivmotorens returrør og som omslutter drivmotoren (33) og drivakselens (14) lagre (34,35,36), mens den andre ledningsforbindelse (77) fra varmekammeret (78) løper tilbake til forrådet (75) via drivmotorens (33) returrør (38).