СИСТЕМА И СПОСОБ НАЧАЛА ДВИЖЕНИЯ МЕШАЛОК В ОСАДКЕ
SYSTEM AND METHOD OF MIXERS MOTION START IN SEDIMENT

Данное изобретение относится к системе и способу управляемого начала движения мешалок в осадке.
Когда перемешивающий орган пребывает в осадке из твердого вещества, говорят о «начале движения в осадке». Этот случай может произойти, когда мешалка остановилась при обработке суспензии вследствие производственных требований или нарушения в работе, как например, нарушения электроснабжения, при отсутствии желательности этого события. Твердое вещество опускается в резервуаре вниз и образует осадок. В зависимости от содержания твердого вещества в суспензии и положения перемешивающих органов осадок покрывает перемешивающий орган или перемешивающие органы. В зависимости от промежутка времени простоя осадок дополнительно уплотняется. Тем самым начало движения после простоя затрудняется или становится невозможным.
До сих пор для начала движения мешалок в осадке были сделаны следующие предложения.
Имеются попытки позиционирования перемешивающих органов поверх осадка или уменьшения высоты осадка таким образом, что перемешивающие органы не застревают в осадке. Однако является в общем необходимым для достижения удовлетворительного перемешивания позиционировать перемешивающие органы в нижней трети резервуара. Слишком сильное отклонение от такого позиционирования обычно недопустимо, поскольку это доводит до абсурда выполнение как таковой задачи «суспендирования». Уменьшение высоты осадка означает для пользователя оборудования, что он должен обрабатывать меньшие объемы материала или суспензии с менее значительным компонентом твердого вещества, что не имеет производственно-экономического смысла.
Также можно представить, что для поддержания начала движения мешалок в осадке производится промывка воздухом, что может быть выполнено, например, посредством наличествующих газационных копий. Во многих случаях может быть применен так или иначе находящийся в распоряжении сжатый воздух. В случае применения с расположенным ниже перемешивающего органа барботирующим устройством оно может быть совместно использовано. Однако при этом имеется тот недостаток, что воздух поддается сжатию и устремляется в виде пузырей ненаправленно наверх. Кроме того, отверстия барботирующей системы восприимчивы к закупорке. Кроме того, промывка воздухом не работает при расположении копий сверху от перемешивающего органа.
Кроме того, имеется простая возможность опустошать резервуар таким образом, что начало движения мешалок в осадке становится вовсе не необходимым. Хотя этот способ надежен, он имеет тот недостаток, что он занимает очень много времени, поскольку жидкость, зачастую сильнокислотная или щелочная, а также осадок должны вывозиться и временно складироваться.
Другая возможность состоит в том, чтобы позволять перемешивающему органу поворачиваться обратно, причем реверсивный режим работы можно просто осуществить путем выполнения частотного преобразователя или переключения полюсов. Однако при этом имеется тот недостаток, что уменьшение пускового крутящего момента зависит от типа перемешивающего органа и, прежде всего, от геометрии лопастей. Лопасти могут сломаться, поскольку их форма и механические характеристики не обязательно приспособлены для обратного движения.
Кроме того, возможно выполнение резервных агрегатов для мешалок. Один или несколько перемешивающих органов могут приводиться в действие одновременно или попеременно таким образом, что отстаивания твердых веществ не происходит. Однако выполнение аварийных агрегатов сопряжено для многих больших мешалок с высокой стоимостью капиталовложений. Чередующееся приведение в действие нескольких мешалок предлагает то преимущество, что необходимое электроснабжение может быть задано меньшим, имеется, однако, тот недостаток, что повторное включение мешалки функционирует только в том случае, если времена осаждения достаточно продолжительны. Например, также и в больших резервуарах с высотой наполнения от 10 до 20 м и более скорость осаждения частиц достигает от 1 до 10 см/с, и осадок образуется в пределах считанных минут.
US 7331704 B2 описывает устройство направляющей трубы с перемешивающим органом. Перемешивающий орган расположен таким образом, что в случае простоя он находится поверх осадка. Направляющая труба выполнена прорезной в нижней области, что делает возможной простую промывку.
DE 3442294 A1 описывает устройство для гомогенизирования и суспендирования осадков твердого вещества в резервуаре. В данном устройстве предусмотрено пневматическое и/или гидравлическое пусковое приспособление, которое облегчает начало движения лопастных мешалок при осажденных твердых веществах. Пусковое приспособление состоит из насосов и форсунок. Описано, как посредством насосов и форсунок в результате всасывания жидкости из верхней области осадка и проталкивания этой жидкости через соответствующие трубопроводы и от насосов через форсунки в нижнюю область емкости или, соответственно, область резервуара может производиться разрыхление осадка, причем лопастные мешалки приводятся в действие только после достаточного размягчения осадка.
Исходя из ранее описанного уровня техники, целью изобретения является предоставление в распоряжение просто построенной и универсально применяемой системы для начала движения мешалок в осадке.
Эта цель достигнута в системе, охарактеризованной в п. 1 формулы, а также в способе, охарактеризованном в пункте 25 формулы. Зависимые пп. 2-24 и 26 формулы относятся к предпочтительным вариантам осуществления изобретения.
Предлагаемая в изобретении система для управляемого начала движения мешалок в осадке содержит резервуар для размещения подлежащих обработке материалов, устройство перемешивающего органа с лопатками перемешивающего органа для перемешивания подлежащих обработке материалов в резервуаре, промывочное устройство, которое расположено таким образом и выполнено для того, чтобы подводить к образовавшемуся осадку средство для промывки осадка, устройство для приведения в действие мешалок и систему управления, которая запускает управляемый повторный ввод в действие мешалок после промывки.
В соответствии с изобретением система управления снабжена устройством для измерения высоты осадка, то есть осажденного объема твердого вещества, или высоты зеркала поверхности.
Указанное измерительное устройство, прежде всего, измеряет плотность или разность давлений. Измерительное устройство может быть выполнено также таким образом, что оно из характеристик вещества суспензии путем вычислений устанавливает осажденный объем твердого вещества.
Предпочтительно, средство для промывки является жидкостью. Промывочное устройство имеет, прежде всего, насос и подводящие трубопроводы, через которые насос прокачивает средство для промывки.
Подводящие трубопроводы выполнены, прежде всего, таким образом, что они направляют средство для промывки под лопатки перемешивающего органа или на них.
Является возможным использование в качестве средства для промывки жидкости от зеркала поверхности, которая засасывается насосом и подводится к подводящим трубопроводам.
Подводящие трубопроводы имеют, прежде всего, каналы и выходы, которые являются частью лопаток перемешивающего органа.
В системе согласно данному изобретению ниже подлежащего промывке перемешивающего органа на конце вала, предпочтительно, располагается трубное перемешивающее устройство, которое соединено с подводящими трубопроводами и промывочные трубы которого направлены наружу, по существу, параллельно и соосно лопаткам перемешивающего органа.
Подводящие трубопроводы могут также иметь промывочные копья, которые находятся в таком заданном положении по отношению к лопаткам перемешивающего органа, что средство для промывки попадает в ближайшую окрестность лопаток перемешивающего органа.
При этом мешалка, предпочтительно, стопорится в заданном угловом положении относительно промывочных копий.
Кроме того, предпочтительно, предусмотрено стопорное кольцо вала, которое подпирает несущий лопатки перемешивающего органа вал для предотвращения механического изгибания вала при начале движения, когда необходим максимальный крутящий момент двигателя. Стопорное кольцо вала, предпочтительно, прикреплено совместно с промывочными копьями к общей механически прочной структуре.
В системе данного изобретения устройство для приведения в действие мешалок приводит мешалки в действие, предпочтительно, в зависимости от установленной высоты осадка.
Приводной двигатель мешалки приводится в действие, прежде всего, способом частотного регулирования, и мешалка, предпочтительно, разгоняется регулируемо по времени посредством линейной стадии импульса линейно изменяющегося напряжения.
Система может иметь несколько мешалок, причем предусмотрен агрегат резервного электропитания, который периодическим образом приводит в действие по меньшей мере одну из мешалок.
Насос, предпочтительно, является циркуляционным насосом, который перекачивает средство для промывки в пределах резервуара при поддержании наличествующего давления. Циркуляционный насос является, прежде всего, насосом, который используется в нормальном режиме работы для транспортировки суспензии.
Насос промывочного устройства, предпочтительно, приводится в действие малое время спустя после остановки мешалок.
В системе, предпочтительно, предусмотрен агрегат резервного электропитания, который снабжает насос промывочного устройства током.
Кроме того, предпочтительно, предусмотрен промежуточный резервуар, который расположен выше высоты осадка и по требованию заполняется посредством насоса средством для промывки, которое предоставляется в распоряжение для кратковременной промывки.
Устройство для приведения в действие мешалок вводится в действие, прежде всего, с задержкой по времени после истечения заданного времени на ввод в действие промывочного устройства.
Кроме того, система управления, предпочтительно, снабжена также устройствами для измерения давления и/или объемного расхода в подводящих трубопроводах для поставки результатов относительно промывки. Мешалка, предпочтительно, вновь приводится в действие в соответствии с полученными устройствами измерения давления и/или объемного расхода в подводящих трубопроводах результатами относительно промывки.
В системе согласно изобретению для управляемого начала движения мешалок в осадке выполняется посредством системы управления способ, причем способ имеет нижеуказанные следующие друг за другом этапы: после обнаружения выведения из работы мешалки с двигателем мешалки при идущем процессе осаждения пребывающих в резервуаре подлежащих обработке материалов, копья в подводящих трубопроводах подвергаются спорадической промывке средством для промывки, осадок разжижается посредством промывок сжатым воздухом или средством для промывки, начинается движение мешалки в реверсивном режиме работы с продолжением разжижения, разжижение останавливается, а реверсивный режим работы продолжается, кратковременная остановка работы мешалки, и переключение двигателя мешалки на стандартное направление вращения, после чего мешалка приводится в действие в нормальном режиме работы. При этом приведение в действие мешалки в нормальном режиме работы происходит в течение определенного времени с контролем режима работы посредством системы управления.
Система для начала движения мешалок в осадке согласно данному изобретению построена, прежде всего, просто и универсально заменяемо. Посредством системы управления производится контролируемый повторный пуск мешалок.
Приведенные и последующие признаки и подробности изобретения разъяснены для специалистов в области техники последующим подробным описанием и приложенными чертежами, которые представляют признаки данного изобретения посредством примера, причем:
Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления системы согласно изобретению для управляемого начала движения мешалок в осадке,
Фиг. 2 показывает более подробное представление показанного на фиг. 1 первого варианта осуществления,
Фиг. 3 показывает другое более подробное представление показанного на фиг. 1 первого варианта осуществления,
Фиг. 4 показывает второй вариант осуществления системы согласно изобретению для управляемого начала движения мешалок в осадке, и
Фиг. 5 показывает третий вариант осуществления системы согласно изобретению для управляемого начала движения мешалок в осадке.
Фиг. 1, 4 и 5 показывают соответственно один вариант осуществления системы для управляемого начала движения мешалок в осадке согласно данному изобретению. Необходимо отметить, что система имеет в каждом случае резервуар 1 для размещения подлежащих обработке материалов, устройство перемешивающего органа с лопатками 3 перемешивающего органа для перемешивания подлежащих обработке материалов в резервуаре 1, промывочное устройство и устройство 2 для приведения в действие мешалок. Промывочное устройство согласно изобретению расположено таким образом и выполнено для того, чтобы подводить средство для промывки осадка к образующемуся осадку. Промывочное устройство имеет, прежде всего, не показанный на фиг. 1, 4 и 5 насос 4 и по меньшей мере один подводящий трубопровод 6, через который насос 4 прокачивает средство для промывки. Промывочное устройство может быть выполнено по мере надобности различными способами, и объяснено далее более подробно со ссылками на чертежи.
На всех чертежах высота осадка указана ссылочным обозначением 8, а зеркало поверхности жидкости - 9.
Средство для промывки, предпочтительно, является жидкостью. Является возможным использование в качестве средства для промывки жидкости от зеркала 9 поверхности, которая засасывается насосом 4 и подводится по меньшей мере к одному подводящему трубопроводу 6. При применении жидкости, взятой поверх осадка, то есть от зеркала 9 поверхности, возможна непрерывная промывка без переполнения резервуара 1.
В системе согласно изобретению, предпочтительно, также предусмотрены устройство для измерения высоты 8 осадка, то есть осажденного объема твердого вещества, или высоты зеркала 9 поверхности. При этом измерительное устройство, прежде всего, измеряет плотность или разность давлений. Измерительное устройство может быть выполнено также таким образом, что оно из характеристик вещества суспензии путем вычислений устанавливает осажденный объем твердого вещества.
В системе данного изобретения устройство для приведения в действие мешалок приводит мешалки в действие, предпочтительно, в зависимости от установленной высоты 9 осадка.
Приводной двигатель мешалки в качестве устройства 2 приводится в действие, прежде всего, способом частотного регулирования, и мешалка, предпочтительно, разгоняется регулируемо по времени посредством линейной стадии импульса линейно изменяющегося напряжения.
Система может иметь несколько мешалок, причем предусмотрен агрегат резервного электропитания, который периодическим образом приводит в действие по меньшей мере одну из мешалок.
Насос 4 промывочного устройства, предпочтительно, является циркуляционным насосом, который перекачивает средство для промывки в пределах резервуара 1 при поддержании наличествующего давления. В качестве циркуляционного насоса может быть, прежде всего, применен насос, который используется в нормальном режиме работы для транспортировки суспензии. Насос 4 промывочного устройства, предпочтительно, приводится в действие малое время спустя после остановки мешалок. Является особо выгодным, что при находящемся под давлением резервуаре 1 циркуляционный насос не должен поддерживать внутреннее давление, но лишь перекачивать рабочую среду в пределах пространства под давлением. Кроме того является выгодным, если насос 4 запускается при отключении мешалки. Максимальный промежуток времени до запуска насоса должен быть задан таким образом, что промывочные отверстия еще не покрыты осадком, если они расположены ниже осадка.
В системе, предпочтительно, предусмотрен агрегат резервного электропитания, который снабжает насос 4 промывочного устройства током. В случае нарушения электроснабжения для насоса 4 достаточно агрегата резервного электропитания, подключаемая мощность которого меньше 2-10-кратно мощности двигателя 2 мешалки. Вследствие того что током нужно снабжать только насос 4 промывочного устройства, таким образом, может быть уменьшено электропотребление в случае нарушения производственного процесса. При больших и очень больших резервуарах может быть, однако, невыгодным приспосабливать насос 4 и агрегат резервного электропитания для кратковременных промывок лопаток 3 перемешивающего органа.
Кроме того, в системе согласно данному изобретению, предпочтительно, предусмотрен промежуточный резервуар 5, который расположен выше высоты 8 осадка и по требованию заполняется посредством насоса 4 средством для промывки и из которого средство для промывки направляется затем либо постепенно, либо «ударно» к осадку.
Устройство 2 для приведения в действие мешалок, то есть приводной двигатель, приводится в действие, прежде всего, с задержкой по времени после истечения заданного времени после введения в действие промывочного устройства.
Кроме того, предпочтительно, предусмотрены устройства для измерения давления и/или объемного расхода в подводящих трубопроводах 6 для поставки результатов относительно промывки. Предпочтительно, мешалка вновь приводится в действие в соответствии с полученными показанной на фиг. 3 системой управления 10 с устройствами измерения давления p и/или объемного расхода по меньшей мере в одном подводящем трубопроводе 6 результатами относительно промывки. Тем самым предоставлена возможность контроля и, кроме того, является возможным производить включение мешалки только при наличии достаточного промывающего действия.
Прежде всего, при наличии нескольких резервуаров (каскада) может иметь смысл использование крупноразмерного насоса и, при известных обстоятельствах, также крупноразмерного промежуточного резервуара. Производительность достаточно соразмерить таким образом, что обеспечены достаточные промывочный объем и промывочное давление для начала движения мешалки. Как только мешалка приходит в движение, становится возможным (вновь) запустить следующую мешалку и так далее, до тех пор, пока все мешалки не будут вновь запущены.
Как это показано на чертежах, по меньшей мере один подводящий трубопровод 6 выполнен, прежде всего, таким образом, что он направляет средство для промывки под лопатки 3 перемешивающего органа или на них. По меньшей мере один подводящий трубопровод 6 может иметь промывочные копья, которые находятся в таком заданном положении по отношению к лопаткам 3 перемешивающего органа, что средство для промывки попадает в ближайшую окрестность лопаток 3 перемешивающего органа. При этом мешалка, предпочтительно, стопорится в заданном угловом положении относительно промывочных копий.
На фиг. 1 два подводящих трубопровода 6 показаны в виде промывочных копий, в которые средство для промывки вводится в направлении представленных стрелок посредством насоса промывочного устройства. Средство для промывки прокачивается в таком случае через промывочные копья, которые простираются сначала вдоль внутреннего края резервуара 1, а затем загибаются в направлении лопаток 3 перемешивающего органа. У лопаток 3 перемешивающего органа средство для промывки выходит тогда из промывочных копий и служит там для промывки осадка таким образом, что делается возможным начало движения мешалки в осадке.
На фиг. 2 показанный на фиг. 1 вариант осуществления представлен более подробно. Дополнительно к резервуару 1, устройству 2 для приведения в действие мешалки, лопаткам 3 перемешивающего органа и подводящим трубопроводам 6 промывочного устройства представлен насос 4, который изымает жидкость от зеркала 9 поверхности жидкости и направляет ее затем к подводящим трубопроводам 6.
На фиг. 2 показано также стопорное кольцо 20 вала, которое подпирает несущий лопатки 3 перемешивающего органа вал для предотвращения механического изгибания вала при начале движения, когда необходим максимальный крутящий момент двигателя. Стопорное кольцо 20 вала, предпочтительно, прикреплено совместно с промывочными копьями к общей механически прочной структуре 30.
Фиг. 3 показывает другое более подробное представление показанного на фиг. 1 первого варианта осуществления. Дополнительно к уже представленному на фиг. 2 насосу 4 показан промежуточный резервуар 5, в котором откачанная от зеркала 9 поверхности жидкости жидкость может быть накоплена до тех пор, пока в ней не возникнет нужда. Для обнаружения потребности в жидкости система управления 10 назначает, в том числе, обозначенную как р измерительную технику для измерения давления и/или объемного расхода по меньшей мере в одном подводящем трубопроводе 6 и для измерения уровня F наполнения промежуточного резервуара 5. Показан также управляемый системой управления 10 запорный клапан 12, выполненный для регулирования потока жидкости из промежуточного резервуара 5 к подводящим трубопроводам.
На фиг. 2 и 3 показано, что система для начала движения мешалок в осадке может быть выполнена гибкой и приспосабливаемой к потребностям. Кроме того, необходимо отметить, что насос 4, промежуточный резервуар 5 и система управления 10 (с измерительной техникой и т.д.) предусмотрены или могут быть предусмотрены не только в показанном на фиг. 1 варианте осуществления данного изобретения, но что также и показанные на фиг. 4 и 5 варианты осуществления данного изобретения оснащены или могут быть оснащены насосом 4, промежуточным резервуаром 5 и системой управления 10 (с измерительной техникой и т.д.).
На фиг. 4 два подводящих трубопровода 6 показаны в виде промывочных копий, в которые средство для промывки вводится в направлении представленных стрелок посредством насоса 4 промывочного устройства. Средство для промывки прокачивается в таком случае через промывочное копье, которое проходит сначала вдоль внутреннего края резервуара 1, у днища резервуара, загибается по направлении к центру резервуара 1, а затем, в центре резервуара 1 у его днища загибается в направлении вверх и простирается до тех пор, пока немного не доходит снизу до лопаток 3 перемешивающего органа. В этом месте ниже подлежащего промывке перемешивающего органа на конце вала посажено соединенное с подводящим трубопроводом 6 трубное перемешивающее устройство 7, промывочные трубы которого направлены наружу по существу параллельно и соосно лопаткам 3 перемешивающего органа. Альтернативно, подводящий трубопровод 6 может быть проведен также до лопаток 3 перемешивающего органа, где средство для промывки может быть отдано в каналы и выходы, которые являются частью лопаток 3 перемешивающего органа. В этом случае не является необходимым использование какого либо трубного перемешивающего устройства 7, однако лопатки 3 перемешивающего органа должны быть снабжены каналами и выходами.
На фиг. 5 показана система с несколькими перемешивающими органами, выполненными с лопатками 3 перемешивающего органа. Из четырех показанных перемешивающих органов два перемешивающих органа показаны в осадке ниже высоты 8 осадка, а другие два перемешивающих органа показаны поверх осадка, однако ниже зеркала 9 поверхности жидкости. В вышеописанном перемешивающем органе к двум показанным в осадке перемешивающим органам средство для промывки подводится тем же способом, который уже описан со ссылкой на фиг. 1. Тем не менее, в отличие от показанного на фиг. 1, средство для промывки подводится к двум промывочным копьям 6 несколько сверху от лопаток 3 перемешивающего органа. Кроме того, на фиг. 5 показана с левой стороны внутренней стенки резервуара 1 труба 11, по которой в направлении представленной стрелки подводится средство для промывки. Средство для промывки может быть подведено от показанного на фиг. 3 промежуточного резервуара, который располагается сверху от мешалки. Труба 11 проходит вниз вдоль внутренней стенки резервуара 1 в направлении днища резервуара 1, загибается немного поверх днища в направлении центра резервуара 1 и загибается в центре резервуара в направлении вверх, простираясь к центру перемешивающего органа. В перемешивающем органе средство для промывки отдается в каналы, которые находятся в лопатках перемешивающего органа 3. Оттуда средство для промывки отдается в осадок через выходы в лопатках перемешивающего органа 3. Согласно показанной на фиг. 5 системе средство для промывки подводится к осадку в двух местах, на которых перемешивающие органы находятся в осадке. Таким образом, оба находящихся в осадке перемешивающих органа могут быть промыты.
Прежде всего, в качестве подводящих трубопроводов 6 могут быть установлены дополнительные промывочные копья. Однако может быть использована также уже имеющаяся барботирующая система, которая снабжается средством для промывки и кратковременно служит в качестве промывочного устройства.
Кроме того, является выгодным механически притормаживать и позиционировать перемешивающий орган таким образом, что он останавливается в заданном положении, в котором промывочные копья 6 расположены поверх лопаток 3 перемешивающего органа, и поток средства для промывки набегает, таким образом, непосредственно на лопатки 3 перемешивающего органа.
Посредством системы управления выполняется способ, в рамках которого после обнаружения остановки мешалки с двигателем мешалки с сопровождающимся осаждением размещенных в резервуаре подлежащих обработке материалов копья в подводящих трубопроводах подвергаются спорадической промывке средством для промывки. Осадок подвергается разжижению посредством промывок сжатым воздухом или средством для промывки. Начинается движение мешалки в реверсивном режиме работы с продолжением разжижения. Разжижение останавливается, а реверсивный режим работы продолжается. Функционирование мешалки кратковременно останавливается, и двигатель мешалки переключается на стандартное направление вращения. Наконец, мешалка приводится в действие в нормальном режиме работы. При этом приведение в действие мешалки в нормальном режиме работы происходит в течение определенного времени с контролем режима работы посредством системы управления и его измерительных устройств.
С помощью универсально применимой системы согласно данному изобретению является возможным управляемое начало движения мешалки в осадке, без необходимости для этого в больших издержках. При этом является несущественным, посажена ли мешалка центрально, нецентрально или в ведущей трубе или, соответственно, направлен или закреплен вал мешалки механически, или сколько ступеней перемешивающего органа имеется в наличии. Согласно данному изобретению лопатки перемешивающего органа подвергаются промывке, а осадок локально размягчается.