ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЗАК Российский патент 2009 года по МПК C10B33/02 

Изобретение относится к оборудованию коксового производства, в частности к устройствам для гидравлической выгрузки нефтяного кокса из реакторов установок замедленного коксования.

Известен гидравлический резак, в корпусе которого размещены режущие и бурильные сопла, переключающее устройство, состоящее из неподвижного и поворотного золотников с укрепленным на последнем зубчатым сектором, взаимодействующим с шестерней, насаженной на ступенчатый вал, размещенный в корпусе гидрорезака с возможностью осевого перемещения /Авт. свид. №1120693, БИ №20,1985 г./.

Недостатком данного гидравлического резака является быстрый износ контактирующих поверхностей сопрягаемых деталей вследствие осевого возвратно-поступательного движения ступенчатого вала относительно корпуса и, как следствие, разгерметизация гидрорезака, приводящая к повышению энергоемкости и водопотребления процесса резки и ухудшению гранулометрического состава выгружаемого кокса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому объекту является гидравлический резак, имеющий корпус с размещенными в нем режущими и бурильными соплами, переключающее устройство, состоящее из неподвижного и поворотного золотников, с закрепленным на последнем подпружиненным зубчатым сектором, взаимодействующим с шестерней, насаженной на ступенчатый вал, размещенный в корпусе гидрорезака, при этом стык ступенчатого вала притерт к корпусу гидрорезака, а зубчатая шестерня выше зубчатого сектора (Патент РФ №2206593, БИ №17 от 20.06.2003 г.).

Недостатком данного гидравлического резака является быстрый гидроабразивный износ сопрягаемых поверхностей за счет плотного примыкания ступенчатого вала к корпусу гидрорезака, что приводит к его разгерметизации в процессе эксплуатации и, как следствие, повышению энергоемкости и водопотребления, ухудшению гранулометрического состава выгружаемого кокса. Кроме того, размещение пружин под зубчатым сектором приводит к засорению их коксовыми частицами. Для очистки зубчатого зацепления переключающего устройства гидрорезака от коксовых частиц, требуется выполнение ряда трудоемких технологических операций, связанных с его демонтажем и разборкой.

Задачей изобретения является сокращение затрат воды и электроэнергии в процессе эксплуатации гидрорезака, улучшение гранулометрического состава выгружаемого кокса.

Технический результат заключается в

- повышении герметичности конструкции гидрорезака;

- упрощении ремонта и эксплуатации гидрорезака;

- снижении удельных затрат электроэнергии и воды на выгрузку тонны кокса;

- улучшении гранулометрического состава (увеличение выхода фракций выше 8 мм в выгружаемом суммарном коксе).

Заявленный технический результат достигается тем, что в корпусе гидравлического резака, содержащем режущие и бурильные сопла, переключающее устройство, состоящее из неподвижного и поворотного золотников, с закрепленным на последнем зубчатым сектором, взаимодействующим с шестерней, насаженной на ступенчатый вал, который размещен и притерт стыком к корпусу гидрорезака, в месте притирочного контакта на резьбовом соединении установлена регулировочная втулка, при этом твердость стыка ступенчатого вала с корпусом резака выше твердости торца втулки, в верхней части втулки установлено контактное уплотнение, например комплект шевронных манжет с нажимной гайкой.

На фиг.1 изображен предлагаемый гидравлический резак в разрезе, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

Гидравлический резак содержит цилиндрический корпус 1 с внутренней полостью 2, в которой размещены режущие сопла 3 и вертикальные трубы 4 для подвода воды через диафрагму 5 в головку 6 с бурильными соплами 7. В верхней части гидрорезака расположено переключающее устройство для перевода гидрорезака с режима бурения на режим резки и обратно. Переключающее устройство содержит неподвижный золотник 8 с четырьмя сквозными отверстиями 9, два из которых сообщаются с вертикальными трубами 4, а два других - с полостью 2, и поворотный золотник 10 с двумя сквозными отверстиями 11, при этом к неподвижному золотнику 8 шпильками 12 крепится фланец 13. На поворотном золотнике 10 укреплен зубчатый сектор 14, находящийся в зацеплении с шестерней 15, насаженной на ступенчатый вал 16, имеющий выход за пределы фланца 13. В месте притирочного контакта стыка ступенчатого вала 16 и фланца 13, в последнем, на резьбовом соединении установлена регулировочная втулка 17. Нижняя торцевая поверхность регулировочной втулки 17 притерта к опорной поверхности стыка ступенчатого вала 16, при этом твердость опорной поверхности стыка ступенчатого вала 16, выше твердости торца регулировочной втулки 17. С целью повышения герметичности гидрорезака, предназначенного для работы под высоким давлением (20,0 МПа и выше) в регулировочной втулке 17, дополнительно установлено контактное уплотнение, например пакет шевронных манжет 18, поджатых нажимной гайкой 19. Для фиксации угла поворота поворотного золотника 1 во фланце 13 установлен фиксатор, например винт 20. Корпус 1 гидравлического резака защищен от механических повреждений косынками 21.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается тем, что в месте притирочного контакта ступенчатого вала с корпусом гидравлического резака на резьбовом соединении установлена регулировочная втулка, твердость торца которой меньше твердости стыка ступенчатого вала с корпусом, а в верхней части втулки установлено контактное уплотнение, например комплект шевронных манжет с нажимной гайкой.

Предлагаемый гидравлический резак работает, следующим образом. Гидравлический резак, установленный на режим бурения, опускают в реактор до верхнего уровня кокса и включают водяной насос высокого давления. Вода под высоким давлением через горловину фланца 13 и сообщающиеся отверстия 9 поворотного 10 и неподвижного 8 золотников поступает по вертикальным трубам 4 в головку 6 к бурильным соплам 7. Поступающая в гидравлический резак под высоким давлением вода мощными компактными струями, истекающими из бурильных сопел 7, производит гидробурение центральной скважины в коксе. По окончании гидробурения насос переводят на байпас и гидравлический резак выводят из реактора коксования. Затем вращением ступенчатого вала 16 поворачивают шестерню 15 вместе с зубчатым сектором 14 и поворотным золотником 10. При этом отверстия 11 поворотного золотника 10 совмещаются с двумя другими отверстиями 9 неподвижного золотника 8, выходящими в полость 2. Вода из полости 2 поступает в режущие сопла 3. Высоконапорные струи воды, истекающие из режущих сопел 3, производят резку кокса до полного освобождения реактора.

В процессе эксплуатации гидрорезака, регулируется герметичность переключающего устройства, путем поджатия торца регулировочной втулки 17 изготовленной из более мягкого материала к стыку ступенчатого вала 16, обладающего более высокой твердостью. В случае забивания зубчатого зацепления сектора 14 коксовыми частицами регулировочная втулка вывинчивается из фланца 13 и производится очистка зубчатого зацепления, например продувкой сжатым воздухом. После очистки зубчатого зацепления в переключающем устройстве, регулировочная втулка 17 снова заворачивается во фланец 13 и притирается со стыком ступенчатого вала 16.

Таким образом, в предлагаемом гидравлическом резаке за счет регулируемой притирки стыка ступенчатого вала к торцу регулировочной втулки, размещенной в корпусе гидрорезака на резьбовом соединении, обеспечивается стабилизация давления воды в корпусе гидрорезака и, как следствие, снижается энергоемкость и водопотребление процесса гидрорезки, улучшается гранулометрический состав выгружаемого кокса. Кроме того, размещение регулировочной втулки в корпусе гидрорезака на резьбовом соединении позволяет производить периодическую очистку зубчатого зацепления переключающего устройства без разборки переключающего устройства гидрорезака, что значительно упрощает условия его ремонта и эксплуатации.

Изобретение может быть использовано для гидравлической выгрузки нефтяного кокса из реакторов установок замедленного коксования. Гидравлический резак опускают в реактор до верхнего уровня кокса и включают водяной насос высокого давления. Вода под высоким давлением через горловину фланца 13 и сообщающиеся отверстия 9 поворотного 10 и неподвижного 8 золотников поступает по вертикальным трубам 4 в головку 6 к бурильным соплам 7. В процессе эксплуатации гидрорезака регулируется герметичность переключающего устройства путем поджатия торца регулировочной втулки 17, изготовленной из более мягкого материала, к стыку ступенчатого вала 16, обладающего более высокой твердостью. В случае забивания зубчатого зацепления сектора 14 коксовыми частицами регулировочная втулка вывинчивается из фланца 13 и производится очистка зубчатого зацепления, например продувкой сжатым воздухом. После очистки зубчатого зацепления в переключающем устройстве регулировочная втулка 17 снова заворачивается во фланец 13 и притирается со стыком ступенчатого вала 16. Изобретение позволяет сократить затраты воды и электроэнергии в процессе эксплуатации гидрорезака и улучшить гранулометрический состав выгружаемого кокса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидравлический резак, в корпусе которого содержатся режущие и бурильные сопла, переключающее устройство, состоящее из неподвижного и поворотного золотников с закрепленным на последнем зубчатым сектором, взаимодействующим с шестерней, насаженной на ступенчатый вал, который размещен и притерт стыком к корпусу гидрорезака, отличающийся тем, что в месте притирочного контакта стыка ступенчатого вала с корпусом резака в последнем на резьбовом соединении установлена регулировочная втулка, при этом твердость стыка ступенчатого вала с корпусом выше твердости торца втулки.

2. Гидравлический резак по п.1, отличающийся тем, что в верхней части регулировочной втулки установлено контактное уплотнение, например комплект шевронных манжет с нажимной гайкой.