Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1689
.pdf
Эта камера крекинга, или камеры, либо соответствующим образом изолирована для предотвращения потерь
тепла, либо в нее может подаваться умеренное количество тепла для компенсации потерь из-за разложения и
излучения, и таким образом поддерживать условия крекинга. Процесс превращения углеводородных масел
зависит не только от давления и температуры, но и от продолжительности воздействия условий крекинга, то
есть необходимое давление и температура должны поддерживаться в течение достаточного периода
времени, чтобы произошло разложение. Настоящее изобретение предусматривает контроль этого
временного фактора путем регулирования потока масла через нагревательный элемент или зону таким
образом, чтобы его температура постепенно повышалась во время движения и достигала температуры
крекинга вблизи конца элемента примерно в тот момент или немного раньше, когда масло выходит из него.
Таким образом, хотя масло в конечном итоге подвергается воздействию тепла, необходимого для крекинга, в
зоне нагрева, эта температура достигается лишь непосредственно перед выходом масла из нее, и поэтому
масло покидает зону нагрева до того, как произойдет какое-либо разложение материала и осаждение
углерода.
Впоследствии сильно нагретое масло, находящееся в состоянии начальной конверсии, подается в зону
крекинга, включающую упомянутую выше камеру или камеры, где постоянно поддерживаются температурные
и барические условия и осуществляется конверсия масла. Благодаря разложению нефти в зоне крекинга,
которая либо свободна от воздействия сильного внешнего тепла, либо умеренно нагревается для
компенсации тепловых потерь, значительно снижается образование нагара и в значительной степени
исключаются связанные с этим трудности. Еще одна особенность изобретения предусматривает
предварительный нагрев масла до температуры крекинга без разложения и подачу его в состоянии начальной
конверсии в закрытую камеру, где происходит крекинг, после чего более тяжелые компоненты выделяющихся
паров отделяются, а конденсат улавливается для повторной обработки, в то время как остаток, собранный в
камере, полностью удаляется из системы, так что он не подвергается повторной обработке.
Благодаря полному отделению и удалению остатков, включая свободный углерод и тяжелые
полимеризованные продукты, образующиеся в результате первоначальной обработки, удается избежать
чрезмерного образования и осаждения углерода, характерных для обычного возврата остатков для
дальнейшего крекинга, и, следовательно, значительно увеличить срок службы аппарата и непрерывность его
работы. Согласно еще одной особенности изобретения, сильно нагретое масло, выходящее из
нагревательного элемента, загружается в одну или несколько из множества последовательно соединенных
камер крекинга, в то время как остаток отводится из одной или нескольких других камер этой серии. Таким
образом, некоторые камеры служат для сбора углерода и остатков, и, поскольку на них не воздействует
поступление загрузочного масла, разделение и удаление углерода и остатков может быть эффективно
осуществлено. Использование нескольких камер крекинга особенно хорошо подходит для крупномасштабного
производства и способствует экономичности и безопасности эксплуатации.
Еще одна особенность изобретения заключается в обеспечении селективной и особенно эффективной
конденсации более тяжелых компонентов паров, образующихся в зоне крекинга, и обратном улавливании
конденсата в нагревательный змеевик, где он смешивается с подачей свежего масла и впоследствии
подвергается повторной обработке. Обратный отвод конденсата в нагревательный змеевик, а не в зону
крекинга, особенно желателен, поскольку позволяет избежать дополнительного нагрева зоны крекинга для
компенсации охлаждающего действия отводимого конденсата. Ещё одна особенность заключается в
принудительном перемещении задержанного конденсата в быстро текущий поток свежего загрузочного масла,
направляющегося к нагревательному змеевику, а оттуда — в зону крекинга. Это достигается с помощью
подходящего сопла или насоса, способного преодолеть высокое давление быстро движущегося потока
заряжающего масла, обеспечивая тем самым подачу в него конденсата. Изобретение лучше всего будет
понято из следующего описания некоторых его вариантов осуществления, показанных на прилагаемых
чертежах, на которых элемент 1 представляет собой упрощенную схематическую проекцию аппарата,
сконструированного в соответствии с изобретением и приспособленного для осуществления его процесса.
На рисунке 2 представлен подробный вид модифицированной камеры крекинга, которая может заменить
показанную на рисунке 1, а на рисунке 3 — схематическое изображение модифицированного аппарата для
переработки, также приспособленного для практического применения нашего изобретения. На фиг. 1
чертежей показано, что в печи 2, имеющей горелку 3 и дымовую трубу 4, расположен удлиненный трубчатый
нагревательный элемент 1. Перегородка 5 из рифленого кирпича с отверстиями 6 может служить для
равномерного распределения тепла по змеевику. Трубопровод 7 для заправки свежим маслом, имеющий
сопло 7а, ведет к насосу 8, который подключен к соответствующему источнику подачи масла. Труба 9 с
клапаном соединяет нагревательный элемент 1 с камерой крекинга 11. Камера крекинга предпочтительно
снабжена рубашкой 11a из подходящего изоляционного материала для защиты от теплового излучения и
оборудована клапанным отводным патрубком для остаточного газа 12, пароотводным патрубком 13 и
маслоуказатель 14. Выходное отверстие для пара 13 соединяется с сепаратором 15, имеющим выходное
отверстие для пара 16 и выходное отверстие для конденсата 17. Паропровод 16 заканчивается
водоохлаждаемым конденсаторным змеевиком 18, имеющим выход 19, снабженный клапаном 20.
При желании клапан 20 можно установить в паропровод (76. Выходное отверстие 19 заканчивается сборным
барабаном 21, имеющим клапанный выход газа 22 и клапанный выход конденсата 23. Конденсатная линия 17,
которая предпочтительно изолирована, как показано на рисунке 17b, подсоединяется к заправочной линии 7 в
месте соединения с соплом 7a. При проведении процесса с использованием данного аппарата
обрабатываемое масло под значительным давлением продавливается через загрузочную линию 7 и быстро
циркулирует через нагревательный элемент 1, где нагревается до желаемой температуры. Предпочтительно,
чтобы эта температура была несколько выше той, при которой необходимо проводить операцию крекинга.
При циркуляции масла через змеевик оно достигает желаемой температуры, но из-за скорости его потока
разложение начинается лишь на начальной стадии, когда масло отводится в трубу 9 и подается в камеру
крекинга 11, где поддерживается постоянный объем масла при температуре крекинга и под давлением.
Избыточное тепло масла способствует поддержанию его температуры на желаемом уровне крекинга, при
этом интенсивно происходит молекулярное разложение. Образующиеся пары и газы проходят через
пароотвод 13 в сепаратор 15, где происходит разделение углеводородов с желаемой летучестью от
углеводородов с меньшей летучестью. Углеводороды с требуемой летучестью поступают по паропроводу 16 в
конденсатор 18, где конденсируются и поступают в накопительный барабан 21. Менее летучие углеводороды
конденсируются и текут по трубопроводу 17 к соплу в линии зарядки. Предпочтительно, чтобы сепаратор был
несколько приподнят, чтобы обеспечить значительный напор жидкости в трубе 17. Этот напор жидкости,
вместе с высоким давлением, под которым масло в заправочной магистрали проходит через сопло, обычно на
50-100 фунтов выше, чем давление в камере, обеспечивает постоянное и надежное поступление конденсата в
заправочную магистраль и его быстрое перемещение в змеевик 1 и через него.
При разложении этот конденсат не выделяет большого количества углерода, поэтому нефтяная загрузка
постоянно разбавляется маслом, способным разлагаться на более легкие продукты без образования
большого количества углерода. Этот конденсат поступает в сопло в нагретом состоянии, предпочтительно при
температуре, не сильно отличающейся от температуры кипения, чтобы нагреть заправку маслом,
поступающую в нагревательный элемент. Тепловой цикл, создаваемый этими компонентами керосина,
способствует поддержанию надлежащей температуры крекинга в камере крекинга. Во всей системе
поддерживается значительное давление, которое регулируется с помощью клапана 20 или клапана на
газовом выходе 22. Обычно используемое давление варьируется от 100 до 400 фунтов в зависимости от
характеристик обрабатываемого масла и желаемых характеристик продукта. При использовании масел,
обычно применяемых для разложения на продукты, подобные бензину, обычно используется температура в
камере 11 от 750 до 850 °F, а температура в катушке 1 — от 800 до 950 °F.
Разлагаемое масло постоянно подается в нагревательный элемент, обеспечивая тем самым непрерывный
поток нагретого масла в камеру крекинга. Остаток, включая уголь, образующийся в процессе конверсии,
отводится через сливное отверстие 12 предпочтительно с такой скоростью, чтобы в зоне крекинга
поддерживалось постоянное количество масла. Остатки полностью удаляются из системы и не возвращаются
через нагревательный змеевик и зону крекинга для дальнейшей обработки. Таким образом, удается избежать
чрезмерного образования и отложения углерода, характерных для обычного повторного использования
остаточных веществ. При желании в камеру крекинга можно подавать дополнительный нагрев, и одним из
удобных способов является изоляция только верхней части камеры и подача тепла при умеренной
температуре или в небольшом количестве от любого подходящего нагревателя, обозначенного, например, 30.
На начальных этапах процесса, поскольку нет опасности перегрева поверхности, свободной от углерода,
камеру можно свободно нагревать до тех пор, пока не будет создан необходимый тепловой цикл и не
начнётся разложение.
Но когда начинается разложение, сопровождающееся отложением углерода, температуру необходимо
снизить, иначе углерод будет накапливаться на горячих поверхностях и образовывать на них прочные
отложения. В процессе работы подаётся лишь умеренное количество тепла, достаточное только для
компенсации тепла, поглощаемого в результате разложения, и тепловых потерь за счёт излучения. При
желании камеру можно нагревать за счет отработанного тепла печи 2 или же изнутри электрическим током с
помощью соответствующих средств. Нагреватель 30 можно опустить и использовать теплоизоляционную
рубашку 1la или полное теплоизоляционное покрытие 31, как показано на рис. 2, для предотвращения потерь
тепла из камеры. Следует понимать, что в данном заявлении мы используем термины «бензин» и «керосин» в
качестве примера, и что эти термины рассматриваются как обозначения других аналогичных дистиллятов,
которые могут быть получены с помощью нашего процесса. Обращаясь к рис. 3, на котором показан более
полный аппарат, специально адаптированный для крупномасштабного промышленного производства, можно
в целом охарактеризовать его составные элементы как теплообменник А, экономайзер В, нагревательный
змеевик С, зону крекинга D, разделительное устройство E, конденсатор F и коллектор G. Насос 40 подключен
к подходящему источнику подачи масла для принудительной подачи масла в нагревательный змеевик С.
Однако предпочтительно, чтобы масло не подавалось непосредственно в нагревательный змеевик С, и, как
показано на рисунке, теплообменник А и экономайзер В расположены между насосом и змеевиком.
Соединение осуществляется с помощью трубы 41, змеевика 42 в теплообменнике 43, трубы 44, змеевика
предварительного нагрева 45 экономайзера B и трубы 46, которая отводит тепло в нагревательный змеевик
47 нагревателя C. Змеевики 42 и 45 предпочтительно нагреваются за счет отработанного тепла способом,
описанным ниже. Катушка 47 предназначена для воздействия высоких температур и размещена в печи 48,
показанной пунктирными линиями, и может быть выполнена аналогично печи на рис. 1. Выходное отверстие
49 нагревательного элемента 47 выходит в камеру или перегонный куб 50 зоны крекинга D, к которой он
подключен. Перегонный аппарат 50 соединен с перегонным аппаратом 51, и каждый из них представляет
собой серию вертикальных перегонных аппаратов. Один из перегонных аппаратов может выполнять функцию
приемного аппарата, получая масло из змеевика С с достаточной скоростью для поддержания
перемешивания его содержимого и предотвращения образования значительного количества нагара, а другой
может представлять собой аппарат для сбора осадка, из которого можно эффективно отводить
невозмущенный остаток. Можно использовать любое подходящее количество перегонных аппаратов,
например, батарею из шести, при этом количество приемных и отстойных аппаратов подбирается по
желанию.
Например, масло может быть загружено в три перегонных аппарата и отведено из остальных трех, или же
загрузка может быть направлена в четыре аппарата, а остаток собран в двух других и отведен оттуда. Обычно
мы предпочитаем отбирать жидкость из как можно меньшего количества перегонных аппаратов, чтобы
увеличить поток масла через отводной перегонный аппарат или аппараты. В варианте осуществления
изобретения, показанном на фиг. 3, зона крекинга D включает в себя два перегонных аппарата 50 и 51,
которые предназначены для иллюстрации любого подходящего количества. Труба 49 от нагревательного
элемента 47 имеет клапан 52 и соединена с перегонным аппаратом 50 вблизи дна, в то время как соединение
между перегонным аппаратом 50 и перегонным аппаратом 51 осуществляется посредством трубопровода
подачи жидкости 53 и трубопровода 54 для выравнивания уровня пара и масла. Превращение масла
происходит в перегонных аппаратах зоны крекинга D, хотя тепло, необходимое для разложения, подается к
маслу в основном во время его прохождения через сильно нагретый змеевик 47. Следовательно, отпадает
необходимость применять к перегонным кубам такие высокие температуры, которые ранее считались
необходимыми для работы крекинг-перегонных аппаратов.
Фактически, этот процесс может проводиться без подачи внешнего тепла в перегонные аппараты (за
исключением начала работы, пока не начнется разложение), при условии, что перегонные аппараты
изолированы от теплопотерь. Однако мы предпочитаем устанавливать перегонные аппараты в печи 56, как
показано пунктирными линиями, и подавать только достаточное количество тепла для компенсации потерь и
поддержания в перегонных аппаратах надлежащей, практически равномерной температуры крекинга. При
желании перегонные аппараты могут быть внутренне нагреты электричеством. Перегонные аппараты 50 и 51
расположены в печи таким образом, что их нижние концы выступают ниже зоны нагрева и защищены от
прямого воздействия тепла печи, а верхние концы выступают в холодное пространство над кирпичной
кладкой, как показано на рис. 3. Таким образом, каждый перегонный куб снабжен относительно холодным
дном, где углерод может собираться без опасности прогорания стенок куба, и паровым пространством,
свободным от прямого тепла печи, которое могло бы привести к образованию больших объемов неподвижных
газов и сгоранию куба на уровне жидкости.
Даже при сравнительно низких температурах в печах, применяемых в нашем процессе, наблюдается
относительно небольшая тенденция к отложению углерода на стенках, и по этой причине целесообразно
оснастить каждый перегонный куб скребком для поддержания чистоты внутренних металлических
поверхностей от нагара. Как показано на рис. 3, каждый перегонный аппарат оснащен валом 57, на котором
установлены соответствующие щетки или скребки 58, и который вращается приводным валом 59 за счет
действия шестерен 60. Перегонные аппараты оснащены соответствующими средствами для удаления остатка
и углерода из системы. Желательно предусмотреть для каждого перегонного аппарата пару отводных линий,
чтобы в случае засорения одной из них углем оставшаяся линия оставалась доступной. Таким образом,
перегонный аппарат 50 оборудован выходными трубами 63 и 64 с клапанами 65 и 66 соответственно, а
перегонный аппарат 51 имеет выходные трубы 67 и 68, управляемые клапанами 69 и 70 соответственно.
Выходные патрубки заканчиваются общей линией отвода остатков 71, которая предпочтительно ведет к
барабану теплообменника 43, имеющему сливное отверстие 72, и, таким образом, нагревает масло,
протекающее через змеевик 42.
В любом случае, остаток полностью удаляется из системы, и никакая его часть не подвергается повторной
обработке в зонах нагрева и крекинга. Целесообразно оснастить перегонные аппараты дополнительными
регулируемыми клапанами выходными отверстиями 73, расположенными в самом низу аппаратов. Для
точного отображения уровня жидкости в каждом перегонном аппарате предусмотрен трубопровод 75,
имеющий U-образный изгиб 76 и перевернутый IJ-образный изгиб 77, а к вертикальной части трубопровода
прикреплен манометр 78, как показано на рисунке. Благодаря такой конструкции U-образный изгиб 76
образует жидкостное уплотнение из относительно холодного масла, а изгиб 77 — сравнительно холодный
газовый карман, тем самым защищая манометр от тепла перегонного аппарата и обеспечивая возможность
получения правильных показаний. От перегонного аппарата 51 к разделительному устройству или
рефлюксному конденсатору E, включающему первичный сепаратор 81 и вторичный сепаратор 82, отходит
короткий, но слегка наклонный паропровод 80. При желании можно использовать дополнительные разделы.
Однако основной принцип остается практически неизменным независимо от количества секций и будет ясно
понятен из представленной двухсекционной формы.
Тяжелый сепаратор 81 состоит из нижнего барабана или коллектора 83, предпочтительно цилиндрической
формы, и аналогичного верхнего барабана 84, соединенных друг с другом рядом вертикально расположенных
труб 85. Паропровод 80 может включать одну или несколько труб, отходящих от парового пространства
перегонного аппарата 51 или любого другого перегонного аппарата. Паропровод 86 проходит от верхней
части барабана 84 до нижнего барабана 87 легкого сепаратора 82, который по конструкции аналогичен
первичному сепаратору, имеющему верхний барабан 88 и трубы 89, соединяющие верхний и нижний
барабаны. Труба для отвода конденсата 90, которая может иметь клапан 91, проходит от нижней части
барабана 87 до верхней части барабана 83 и, таким образом, служит для обеспечения контакта конденсата из
легкого сепаратора с парами, поступающими в барабан 83 из паропровода 80. Для более эффективного
использования тепла паров при перегонке конденсата барабан 83 снабжен одной или несколькими
перегонными емкостями 92, в которые может сбрасываться обратный поток из вторичного конденсатора.
Конденсат, протекающий над перегонным кубом 92, испаряется под воздействием тепла паров, поступающих
в барабан 83. Основная функция разделительного устройства E заключается в отделении от смешанных
паров, выходящих из паропровода 80, тех углеводородов, которые менее летучи, чем требуется для
конечного продукта, и в улавливании этих компонентов без существенных потерь тепла, а также в
обеспечении их возврата в циклическом режиме через нагревательные змеевики C в перегонные аппараты D.
Для этого предусмотрена обратная линия 94 с клапаном 95, которая проходит от нижней части первичного
сепаратора до нагревателя C. Таким образом, генерируется тепловой цикл, который способствует
поддержанию необходимой температуры в перегонных аппаратах, а керосин и подобные ему компоненты в
конечном итоге разлагаются на желаемые летучие продукты. Обратный клапан может быть подключен к
нагревательному змеевику 47 любым подходящим способом. Как показано на рис. 3, конденсат
перекачивается с помощью масляного насоса 96 и принудительно подается в быстро текущий поток
заряжающего масла, а оттуда — в змеевик.
Таким образом, фракции с меньшей летучестью, чем требуется, например, фракции керосина, которые
создавали неудобства в обычных процессах запуска двигателя, обрабатываются по мере их образования и
используются в качестве вспомогательного вещества для продолжения процесса. Иногда, особенно в начале
работы, в сепараторах E конденсируется вода, поэтому целесообразно предусмотреть средства для ее
отвода. Таким образом, линия 94 снабжена ответвлением 97, соединяющим ответвление 98, которое отходит
вниз от линии отвода конденсата 90. Труба 97 имеет клапан 99, а труба 98 — клапан 100; обе трубы
заканчиваются отводной линией 101. Закрыв клапан 95 и открыв один или оба клапана 99 и 100, можно
отвести жидкость по мере необходимости. Несконденсированные в разделительном устройстве E пары
поступают в паропровод 103, который заканчивается змеевиком 104, расположенным в охлаждаемом
конденсаторном блоке 105 конденсатора F. В трубопроводе 103 может быть установлен регулирующий
клапан 106.
Однако, как правило, удобнее размещать регулирующий клапан в выходном отверстии конденсатора 107, как
показано на рисунке 108. Линия 107 заканчивается подходящим устройством для сбора дистиллята,
например, приемником 109, который снабжен газоотводным отверстием 110 с клапаном 111 и
конденсатоотводным отверстием 112 с клапаном 113. Подлежащее переработке масло нагревают в змеевике
С до температуры крекинга или выше, а затем выдерживают при температуре крекинга в перегонных
аппаратах D достаточно долго, чтобы вызвать молекулярное разложение и образование легких
углеводородов, при этом масло находится под сверхвысоким давлением образующихся паров и газов. Масло
быстро прокачивается насосом 40 через предварительно нагревательные змеевики 42 и 45 теплообменника и
экономайзера. Иногда нет необходимости использовать оба нагревательных элемента, и заряд может быть
обойден одним из них. Однако лучше всего предварительно нагреть масло перед тем, как оно попадет в
катушку 47, чтобы уменьшить количество тепла, которое необходимо приложить к этой катушке.
По мере циркуляции масла через змеевик 47 оно поглощает тепло и нагревается до температуры крекинга
или даже выше, так что наступают начальные стадии разложения еще до того, как масло покинет змеевик и
попадет в перегонные аппараты. Масло, выходящее из змеевика 47, в основном находится в жидком
состоянии и имеет температуру крекинга, но поскольку оно фактически не достигает температуры крекинга до
тех пор, пока не приблизится к выходному отверстию 49, или, по крайней мере, до того момента, пока не
достигнет последней части змеевика, оно не подвергается воздействию температуры крекинга в змеевике
достаточно долго, чтобы произошло какое-либо разложение материала. В качестве примера,
иллюстрирующего временной фактор, необходимый для крекинга, мы обнаружили, что для достижения 30%
конверсии парафинового газойля необходимо выдерживать его при температуре 850°F под давлением,
превышающим 200 фунтов, в течение примерно 15 минут. В обычном режиме работы нашего процесса масло
будет находиться при температуре крекинга на разгрузочном конце катушки 47 лишь доли минуты. В
результате в катушке практически не образуется углерод, и, следовательно, она прослужит практически
неограниченно долго.
После того как нефть поглотит тепло, необходимое для разложения, она поступает непосредственно через
соединительную трубу 49 в камеры крекинга D, в которых поддерживаются большие объемы нефти, причем
уровень жидкости в них примерно соответствует показанному на чертежах. Здесь масло, оставаясь под
практически тем же давлением, что и в нагревательном змеевике, поддерживается при температуре крекинга
в течение времени, необходимого для разложения. Конечно, может произойти некоторое снижение давления
в перегонных аппаратах, возможно, до 50 фунтов, из-за того, что трение трубы 47 несколько увеличит
давление в нагревательном змеевике. Предпочтительно поддерживать температуру в перегонных аппаратах
на таком уровне, при котором скорость разложения является эффективной. Нагретое масло подается в
нижнюю часть перегонного куба 50 и переливается по трубопроводу 53 в перегонный куб 51 или другие
перегонные кубы, входящие в эту серию. Остаточное масло отводится через одну или обе линии 67 и 68, в
результате чего возникает положительный поток масла вверх через перегонный аппарат 50 и вниз через
перегонный аппарат 51.
Розетки 63 и 64 обычно не используются, за исключением экстренных случаев или в конце маршрута.
Перегонные аппараты не должны выдерживать высокую температуру печи, обычно применяемую в
крекинг-реакторах, поскольку масло поступает в аппараты при очень высокой температуре, и для
поддержания температуры крекинга достаточно лишь умеренного нагрева. В результате углерод
откладывается на стенках перегонного аппарата в меньших количествах и в более мягком состоянии, так что
его можно легко удалить с помощью скребков 58, и таким образом срок службы перегонных аппаратов
значительно продлевается. Тепло, содержащееся в масле, поступающем в перегонный куб 50, поддерживает
необходимую температуру масла в перегонных кубах, предотвращая потери тепла в результате разложения и
излучения за счет умеренного нагрева перегонных кубов. Благодаря используемому нами методу работы мы
снизили температуру печи, необходимую для крекинга, на 200–600 °F. Поскольку масло не поступает в
нижнюю часть перегонного куба 51, облегчается осаждение остаточных продуктов, содержащих большую
часть образовавшегося углерода, и они непрерывно отводятся через трубы 67 и 68 и выводятся из системы.
В качестве конкретного примера изобретения можно привести следующее: устройство описанного здесь типа,
включающее батарею из двух или более преобразователей, используется для переработки парафинового
газойля. После предварительного нагрева в теплообменнике А и экономайзере В масло подается в
нагревательный змеевик С со скоростью примерно 50-70 баррелей в час. Температура на выходе
нагревательного элемента поддерживается на постоянном уровне около 850°F, что позволяет поддерживать
постоянную температуру в преобразователях около 775°F или выше. Масло поступает из нагревательного
змеевика непосредственно в первый перегонный куб 50 (или в первые два, если их четыре в серии), а затем
поступает в другой перегонный куб 51 (или в остальные перегонные кубы последовательно). В каталитических
преобразователях поддерживается постоянный уровень масла, который обозначается указателями 78.
Дистиллят отводится из приемного резервуара 109 со скоростью около 25 баррелей в час, а остаток
отводится из последнего перегонного аппарата 51 со скоростью около 35 баррелей в час. Заправка
конвертеров осуществляется со скоростью приблизительно 25% от их емкости по жидкости в час.
Дистиллят отводится со скоростью примерно 10% от производительности конвертеров по жидкому состоянию
в час, а остаток — со скоростью примерно 15% от производительности конвертеров по жидкому состоянию в
час. Образовавшиеся фракции керосина обрабатываются по мере их отделения в сепараторах E и
возвращаются обратно в нагревательный змеевик, поддерживая таким образом постоянное соотношение
обратного захвата к заряду, поступающему в нагревательный змеевик C, и формируя постоянный цикл
циркуляции фракций керосина в системе. В аппарате постоянно поддерживается давление около 200 фунтов.
Следует понимать, что мы не намерены ограничивать объем нашего изобретения упоминанием конкретных
температур, скоростей потока и т. д., которые приводятся в данном случае применения нашего изобретения, и
что этот конкретный случай приведен лишь в качестве примера изобретения. Очевидно, что можно внести
множество изменений, не отступая от сути изобретения. Подробно описав и определив природу моего
изобретения (как мне сообщил мой зарубежный корреспондент) и способ его осуществления, я
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_200535.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=200535&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB200535A
[]
Усовершенствования ветродвигателей или связанные с ними. Болтон-ле-Сэндс, Карнфорт, графство
Ланкастер, британский подданный, настоящим заявляет о природе данного изобретения и о способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к ветрогенераторам того типа, в которых ветровое колесо обычно расположено с
подветренной стороны вертикальной оси или стойки, вокруг которой оно может свободно вращаться, чтобы
поддерживать ось колеса параллельной, а плоскость колеса перпендикулярной направлению ветра.
Ветродвигатели в их прежней конструкции и компоновке в основном предназначены для медленных операций,
таких как, например, перекачка и шлифовка, и эффективны только при них. Попытки использовать такие
двигатели там, где требуются высокие скорости, например, для привода электрогенераторов или
динамо-машин, как правило, не увенчались успехом из-за большого количества редукторов (ранее
предлагалось до трех пар редукторов), необходимых для достижения требуемой скорости генератора или
динамо-машины, приводимой в движение ветродвигателем.
Кроме того, известные ветрогенераторы не поддаются простой разборке для транспортировки и повторной
сборки. Целью данного изобретения является усовершенствование ветрогенераторов указанного выше типа,
позволяющее использовать такие двигатели для привода высокоскоростных машин, таких как
электрогенераторы или динамо-машины, даже при очень слабом ветре, а также обеспечивающее
возможность их легкой разборки и повторной установки. В частности, изобретение включает
усовершенствованные средства автоматического перемещения ветряного колеса в большей или меньшей
степени наружу и наружу от ветра в зависимости от увеличения и уменьшения скорости колеса или
приводимой в его движение машины в соответствии со скоростью ветра, а также усовершенствованную
конструкцию ветряного колеса и средства его крепления, а также средства, с помощью которых оно
автоматически перемещается внутрь и наружу от ветра. Согласно изобретению, ветряное колесо, которое
обычно находится с подветренной стороны вертикальной оси или стойки, вращается вокруг указанной оси или
стойки вне ветра, а также может вращаться вокруг оси или стойки против ветра с помощью лопасти,
установленной таким образом, чтобы участвовать в указанном угловом движении ветряного колеса и
приспособленной для автоматического предоставления изменяющейся поверхности или площади ветру,
чтобы соответственно в большей или меньшей степени компенсировать эффект хвостового оперения или
руля ветряного колеса в зависимости от изменений силы ветра.
Предпочтительно, для изменения площади поверхности, облучаемой ветром, лопатка вращается вокруг своей
оси с помощью центробежного регулятора, центробежные элементы которого вращаются вместе с валом
ветрового колеса или, в некоторых случаях, с валом приводимой в движение им машины. Вал ветряного
колеса, вал или опоры лопасти и приводимый в движение механизм установлены в единой раме,
вращательно закрепленной на вертикальной оси или стойке, и все части расположены таким образом, что они
приблизительно сбалансированы на оси или стойке. Ветряное колесо состоит из двух расположенных
диаметрально противоположных парусов, поддерживаемых единым элементом, который установлен на валу,
приводимом в движение этими парусами, таким образом, чтобы его можно было легко отсоединить.
Дополнительные особенности изобретения станут очевидны из следующего описания, сделанного со ссылкой
на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 представляет собой частичное поперечное сечение одного из
вариантов осуществления моих усовершенствований в устройстве для привода электрического генератора,
фиг. 2 — поперечное сечение по линии X X на фиг. 1, фиг. 3 — план фиг. 1, фиг. 4 — фрагментарный вид,
иллюстрирующий крепление парусов на их валу, и фиг. 5 — вид в меньшем масштабе, смотрящий влево на
фиг. 1, но с парусами, повернутыми на 90°.
На рис. 1, 2 и 3 направление ветра обозначено стрелками, а на рис. 5 направление, разумеется, от
наблюдателя... Обращаясь к чертежам, 1 представляет собой раму или кронштейн, который несет все
подвижные части аппарата и который имеет отверстие внизу для прохождения опорной стойки 2 и
поддерживается сверху на стойке с помощью шарикоподшипника 2а (рис.
2)
. Рама 1 снабжена подшипниками 1а, в которых установлен вал 3 ветрового колеса, и подшипниками 11, в
которых установлен вал 10 лопатки регулятора 9. Электрогенератор 6, соединенный с валом 3 посредством
конической зубчатой передачи 5, установлен на раме 1 с наветренной стороны стойки 2, и различные части
аппарата расположены таким образом, что вся конструкция приблизительно сбалансирована на вершине
стойки. Щетки (не показаны), установленные в нижней части генератора 6, взаимодействуют с контактными
кольцами 7, закрепленными на стойке, от которой с помощью контактных колец генерируемый ток передается
по соответствующим проводникам к заряжаемой батарее, приводимому в движение двигателю или
аналогичному устройству. Ветряное колесо относится к типу, включающему два расположенных
диаметрально противоположных паруса 8. Паруса 8а крепятся к одной поперечной балке 4, предпочтительно
деревянной, с отверстием для подветренного конца вала 3, в котором имеется прорезь для ключа или пера
25. Рычаг 4 также имеет пазы по обе стороны от центрального отверстия для размещения ключа или пера 25
и для обеспечения надежного захвата вала рычагом при затягивании крепежных болтов 26, которые проходят
через ключ или перо, рычаг 4 и боковые пластины 27.
Конец вала сужается, образуя выступ, и имеет резьбу для крепления гайки 28. Паруса могут быть изготовлены
из фанеры и крепиться к рычагу 4 с помощью планок 29 (рис. 5). Необходимый угол наклона или качки парусов
может быть достигнут путем соответствующего скоса поверхности рычага 4 для размещения лат 29. На
рисунке вал 10 лопатки регулятора 9 изображен выступающим горизонтально и перпендикулярно валу 3,
однако в некоторых случаях вал 10 может быть не горизонтальным или не перпендикулярным валу 3. Лопасть
9 может быть установлена таким образом, чтобы в нормальном или нерабочем положении она представляла
собой тонкий край, обращенный к ветру, но для уменьшения трения в подшипниках 11 вала 10
предпочтительно придать лопасти небольшой начальный приподнятый вид, как показано на рис. 1, так чтобы
давление ветра всегда стремилось повернуть лопасть в положение максимального воздействия или к нему,
указанное пунктирными линиями. Для изменения положения лопасти 9 между нерабочим положением,
показанным сплошными линиями, в котором ветряное колесо полностью находится на ветру, и положением
максимального эффекта, указанным пунктирной линией, в котором ветряное колесо полностью
поворачивается вне ветра под действием давления ветра на лопасть, преодолевающего эффект хвостового
оперения или руля колеса и вращающего раму 1 на стойке 2, я использую центробежный регулятор,
включающий грузы 18, соединенные плоскими пружинами 20 с элементом 17, закрепленным на валу 3, а
также соединенным с муфтой 16, скользяще установленной на валу 3, с помощью звеньев 19, которые
шарнирно соединены одним концом с грузами 18, а другим концом с муфтой 16, которая перемещается
вперед и назад по валу 3 в соответствии с радиальным положением грузов.
На валу 3 также скользящим образом установлен закрытый конец 14 U-образного элемента 13, ветви которого
шарнирно соединены со свободными концами рычагов 12, закрепленных на валу 10 лопатки 9. Между муфтой
16 и концом 14 элемента 1:3 расположен шариковый упорный подшипник 15. На валу 10 также закреплен
рычаг 21, обладающий свойствами фузеи, с помощью которого сила равномерной величины может с
возрастающей эффективностью противодействовать расширению грузов регулятора 18. К рычагу фузеи 21 и
вблизи вала 10 присоединен один конец цепи или ленты 22, другой конец которой соединен с периферией 23
барабана, снабженного возвратной пружиной, которая стремится удерживать лопатку 9 в нерабочем
положении. Однако барабан 23 может представлять собой шкив, через который проходит цепь или лента 22 к
грузу или пружине, прикрепленной к раме. В показанном положении рычаг фузеи будет лишь незначительно
воздействовать на пружину, противодействуя расширению грузов регулятора, но по мере увеличения
расширения дополнительное плечо рычага, обеспечиваемое движением рычага фузеи, будет обеспечивать
пружине большее плечо рычага для противодействия возрастающей центробежной силе, возникающей из-за
более высокой скорости и большего плеча грузов регулятора 18.
Хотя предпочтительно, чтобы восстанавливающая пружина или груз воздействовали на вал лопатки 10 через
фузею, от последнего можно отказаться. Принцип работы регулирующего механизма следующий:
противодействующая сила возвратной пружины такова, что при ветре средней силы регулятор частично
выдвинут, а лопатка 9 находится в промежуточном положении, и ветровое колесо будет частично отклонено
от направления ветра под действием давления ветра на лопатку 9, преодолевая эффект хвостового оперения
или руля колеса. Снижение силы ветра приведет к уменьшению скорости вращения ветрового колеса;
регулятор сожмется под действием возвратной пружины; лопасть 9 переместится в нерабочее положение; а
эффект хвостового оперения или руля ветрового колеса, обусловленный его подветренным положением на
стойке, приблизит колесо к направлению ветра, обеспечивая тем самым большую площадь паруса для
воздействия. При усилении ветра регулятор расширится за пределы промежуточной степени; его муфта 16,
воздействуя через U-образное соединение 13-14 на рычаги 12, приведет к увеличению площади лопасти 9;
эффект хвостового оперения ветрового колеса будет дополнительно преодолен, и колесо будет в большей
степени повернуто против ветра; и ветер будет воздействовать на меньшую площадь паруса, тем самым
уменьшая скорость до числа оборотов, на которое настроен регулирующий механизм.
Для остановки ветромотора предусмотрен рычаг 24, прикрепленный к валу лопасти 10, с помощью которого
лопасть 9 может быть вручную поднята в вертикальное положение, указанное на рис. 1 пунктирными линиями,
когда ветру будет предоставлена такая большая площадь лопасти, что полностью преодолеется эффект руля
парусов, которые затем будут полностью вытеснены ветром. Рычаг 24, который может быть удобно соединен
с одним из рычагов 12, опускается с помощью шнура 30, проходящего вниз до положения, удобного для
оператора, после чего шнур удерживается в нужном положении с помощью зажима или подобного устройства
до тех пор, пока не потребуется перезапустить ветрогенератор. С целью предотвращения вращения
ветрового колеса, которое может произойти, когда лопасть находится в полностью рабочем, или
вертикальном, к валу между подшипниками 1 на раме 1 может быть прикреплен барабан, вращающийся
вместе с валом, а на валу лопасти 10, между двумя рычагами 12, может быть установлен рычаг, к которому
прикреплена тормозная колодка, которая будет прижимать барабан, когда натянут стопорный трос 30 и
лопасть 9 находится в вертикальном положении.
Динамо-машина, используемая в данном изобретении, при установке в предпочтительном положении на раме
1, как показано на рисунке, смещена относительно стойки 2, при этом вал ее якоря параллелен, но не
совпадает с вертикальной осью, образованной стойкой 2. Такая конструкция позволяет упростить сборку и
обеспечивает балансировку всего механизма на вертикальной оси, что способствует его свободному и
быстрому перемещению в ответ на переменчивый ветер. Большой вертикальный вал, совпадающий с
вертикальной осью аппарата, который до сих пор предлагался для привода электрогенераторов, требует
установки нескольких подшипников или направляющих для предотвращения вращения длинного
вертикального вала. Компактная основная рама или кронштейн, предлагаемые в соответствии с настоящим
изобретением, сводя к минимуму количество необходимых подшипников, также обеспечивают удобные
корпуса для шариковых или роликовых подшипников для ограниченного числа движущихся частей, тем самым
устраняя необходимость в частой смазке. Кроме того, легкость конструкции и компоновки позволяет
использовать для поддержки столба 2 менее дорогую, чем обычно, башню, представляющую собой обычную
мачту, надежно закрепленную оттяжками, чего вполне достаточно для этой цели, или, если имеется
хозяйственная постройка, столб 2 может быть установлен на коньке этой конструкции.
Вместо вертикальной динамо-машины, приводимой в движение конической зубчатой передачей, как показано
на чертежах, генератор может иметь горизонтально расположенный вал якоря и приводиться в движение от
вала 3 через прямозубую передачу, цепную передачу или тому подобное. Хотя центробежный регулятор, как
было описано, вращается вместе с валом ветряного колеса 3, он может быть установлен на независимом
шпинделе, соединенном зубчатой передачей с указанным валом. Или же регулятор может быть установлен на
продолжении вала якоря динамо-машины. Мне известно о британской спецификации №.
Соседние файлы в папке патенты