CN1555406A - 用于破碎焦炭的工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于破碎焦炭的工具，它有一个外壳，在工作状态下外壳固定在一个钻杆上，并且在外壳上或外壳里至少各设有一个用于切割的喷嘴和用于对焦炭钻孔的喷嘴，还至少设有一个用于关闭和开启这些喷嘴的阀门，其中这工具按二种不同的工作状态设计并且至少一个阀门在工作状态钻孔时将切割喷嘴关闭，而在工作状态切割时则通过至少一个阀门使钻孔喷嘴关闭，而且在其中这外壳、阀门和喷嘴的设计应该保证使水无阻碍地以钻杆通过外壳和阀门以及由阀门没有关闭的喷嘴流过，其特征在于，使根据各自所选择的工作状态要关闭的喷嘴通过一个球阀的球来关闭住。本发明还涉及一种工具，在此工具中操纵阀门的装置设在喷嘴的上面。

Description

用于破碎焦炭的工具

本发明涉及一种用于破碎焦炭的工具。

在炼油厂里将最后的、不可能再利用的那部分原油转化成焦炭。将这部分原油引入滚筒里进行转化，这些滚筒随着连续的运行而填装有焦炭。若滚筒达到了最大填装量，那就将焦炭从滚筒上切除掉。

这种所谓“去焦”通常用高压水射流来实施，这高压水将焦炭破碎并从滚筒里冲出。用于产生高压水射流的工具经过钻杆从上装入到滚筒里。去焦分两步进行。首先通过工具在滚筒里从上向下钻一个孔，然后将工具又移到滚筒的上端，而焦炭则通过由切割喷嘴所产生的大致垂直于钻孔轴线的高压水射流破碎。

工具设计用于两种工作状态，第一种用于钻孔，它需要使工具运动，然后将破碎了的焦炭排出，而第二种则用于在滚筒横断面上切割掉。相应地钻孔喷嘴发射出高压水射流基本平行于一个轴线或者与一个轴线成锐角，该轴线是由钻杆和钻孔时所产生的孔所形成。相反这切割喷嘴产生高压水射流则与由钻杆和孔和滚筒里形成的轴线基本成直角或者钝角。

工作状态钻孔和切割之间的转换必须快速而简单。在工具里所使用的喷嘴受高水压的限制有磨损现象而且必须定期更换。相应地必须这样来设计工具，使喷嘴的更换能快速而可靠地进行。

本发明的任务是建议一种用于破碎焦炭的工具，其使用和维护可以特别简单和可靠。

上述任务用一种具有权利要求1中所述的特征的工具来解决。用于破碎焦炭的工具具有一个外壳，它在工作状态下紧固在一个钻杆上，并在这外壳上或外壳里至少各设有一个用于切割焦炭和用于对焦炭钻孔的喷嘴并设有至少一个用于关闭和开启这喷嘴的阀门，这种工具从背景技术中是已知的。这种工具设计用于两种不同的工作状态。至少一个阀门在工作状态“钻孔”时关闭了切割喷嘴，而在工作状态“切割”时钻孔喷嘴则由至少一个阀门关闭。在这种工具中外壳、阀门和喷嘴的设计应保证使水从钻杆通过外壳和阀门以及由阀门并不能关闭的喷嘴无阻碍地流过。

这样一种工具的结构按如下方法大大简化：使根据当前所选工作状态要关闭的喷嘴通过一个球阀的球来关闭。由一个用来开启和关闭钻孔喷嘴的球阀和用于开启和关闭切割喷嘴的其它装置所组成的组合是已知的，但要求使用多个构件从而造成工具结构复杂化。

本发明的优点是减少了构件数，完全确保了分别只是一个喷嘴或一组喷嘴关闭，而各自另外的喷嘴或喷嘴组则打开。

阀门是工具的组成部分，这个阀有一个阀座，它与用来关闭喷嘴的球啮合作用。另外阀门配有用于对球导向以及必要时用来帮助定位的装置，借助这装置就使球保持在预定的位置上。用来操纵阀门的装置同样地配属于阀门。阀门布置在工具的外壳里并且在运行时使得用来破碎焦炭的水绕流或者流过。

球阀的球在阀座里通过相应的用于对球导向的装置来导向。或者设有在阀座上的装置来导向。这可以是例如半壳或导向槽或者说导向凹槽，或者导向凸起，它们与球处于啮合作用。但另一个可选择方案也可以是一种装置，在此装置中配属于阀座的球通过弹簧而布置在当前工作状态下适当的位置上。用来导向的装置或者可以加工成型在阀座上或者可以与之无关地来设计。最后这种实施形式则与球和阀座共同作用来使球导向。用于导向的装置也可以是多件的，例如可以是阀座里的空隙或凹槽，它们与弹簧装置联合作用，以便对球进行导向。

球可以设计成完全球形体。但是当然也可以使球局部地只是在工作状态下它要关闭一个通向喷嘴的通路的地方设计成球形。这个表面部分的球形结构保证了通向当前所要关闭喷嘴的通路可靠地密封防止液体流过。圆形的盘，其一面为球形拱起，它例如就可以完全满足关闭喷嘴的要求。相应地非完全球形体在本发明意义上也称作为“球”。

球优选设计成对称体，它至少有两个球形表面部分。通常这球形表面部分相互对向布置，例如作为与其最大外圆周相互紧邻的球缺。这种对称的球的优点是：它们一方面由于对称就可以通过用于使球导向的装置简单地在阀座里实现导向。另一方面它们的优点是：若第一个球形表面部分例如具有磨损痕迹，那就可以方便地将对称的球转过来。然后就可以用另一个球缺，它有第二个球形表面部分用于密封喷嘴。相对于完全球形的球来说对称的球大多比较有利，因为尤其是当工具应该设计成具有较小的直径时，那么这对称的球就有(针对工具的直径而言)比完全球形的球更小的厚度。

按照第一种实施形式，将阀座这样集成布置入外壳里，使它就是工具外壁的一部分。按照第二种实施形式，这阀座装在外壳内部。用来使球以及在一定条件下使阀座导向的装置布置在工具的外壳里，但通常并不完全填满外壳。相应地在用于使球和阀座导向的装置与外壳之间存在有自由空间。按本发明的一种有利的改进方案，这些自由空间与工具的内腔相连，因而在工作状态时流过工具的液体也能流过这些自由空间。这种布局的优点在于：在工具里在内腔和外壳与阀座之间的自由空间之间就没有压力降。阀座可以相应地作成节省原料地，因为不需要用相应的压力和拉力来克服压力差。此外压力差的避免也就保证了球阀功能的顺利实现。

按照本发明的工具的一种特别优选的实施形式，具有一个阀座，在阀座里以两个或多个层上下重达地布置了用于切割的喷嘴。这样就大大提高了工具的工作能力。喷嘴优先地布置在不同的层里相互偏置。

从工作状态“钻孔”至另外的工作状态“切割”的转换在大多数已知的工具中都是手工进行的。在第一个工序之后将工具从滚筒里拉出，并且操纵一个位于工具内部的装置，该装置在钻孔结束之后就关闭指向下面的钻孔喷嘴并打开切割喷嘴。

这种用于关闭单个或多个喷嘴的装置通过一些机构来操纵，这些机构一方面与用来关闭的装置处于啮合作用而且另一方面它们具有一个操纵元件，该元件可以从工具之外来操纵。这个操纵元件在已知的去焦工具中总是放在工具之下。用于转换一种按这种结构型式的去焦工具的装置虽然很坚固并经运行考验。但它们具有重大缺点：工具必须完全地从滚筒里拉出，而且在从“钻孔”转换到“关闭”时这切割喷嘴都布置在操作人员的身体高度上。这可能会偶然增加操作人员的危险，如当控制机构失效时所发生的那样。

作为克服此缺点的第一个途径，曾经进行过试验来开发自动的用于转换去焦工具的装置。然而相反的是：这些相对敏感的控制机构难于装在工具上，因为这种工具使用在有强烈的机械和热载荷的一种很恶劣环境中。

用于操作装入在去焦工具中的装置的机构按照本发明的布局用来关闭单个的或多个的喷嘴，因而操作元件装在喷嘴和工具的上端之间，这就保证了：在手工操作的转换装置中可以避免发生事故。这个装置被看作为独立的、新的和有独创性的成果，以便建议一种简单而可靠的工具用于破碎焦炭。

用这优选的装置可以使工具在从第一个工作状态转变到第二个工作状态时或者反过来都一直在这要腾空的滚筒里，从而使发射出高压水射流的切割喷嘴被滚筒盖住着。即使如果去焦设备的控制装置有故障和发出(错误)信号，使工具可以转换，尽管事实上还处于高压下，那么操作人员就可以接近于工具，而没有受到高压水射流伤害的危险。

用于关闭单个的或多个喷嘴的装置结构是各不相同的。有些工具设有球阀，在另一些工具里则使用了中空缸，它们都设有开口用于打开喷嘴。根据中空缸位置的不同，在一定条件下中空缸与一个具有开口的底板相连，高压水射流流出或者通过中空缸或底板使各个喷嘴关闭住。同时中空缸将切割喷嘴盖住或者使之开通，而底板则使钻孔喷嘴开通或者关闭。

对于几乎每个已知的装置都可以设有一个用来转换去焦工具的装置，在这装置中操作元件布置在喷嘴之上和去焦工具的上端部之下。

可以看作为尤其有利的是：即使是已有的技术和涉及用于关闭单个的或多个喷嘴的装置已经考验的技术都可以设有按照本发明的装置。

以下根据附图对本发明的一种优选实施形式进行详细叙述。所示为：

图1：在“钻孔”工作状态时按照本发明的工具的一个实施形式的一个纵向剖视图；

图2：在“钻孔”工作状态时按本发明的工具的同一个实施形式的第二个纵向剖视图，它与图1所示的剖视图成一个角度；

图3：在“切割”工作状态时按照本发明的工具的一个实施形式的一个纵向剖面图；

图4：在“切割”工作状态时按本发明的工具的同一个实施形式的第二种纵向剖视图，它与图3所示的剖视图成一个角度；

图5：通过工具第二种实施形式的剖视图。

图1表示了一个工具2，它有一个外壳4，两个用于切割焦炭的喷嘴6和另外两个、此处只是指明用于对焦炭钻孔的喷嘴8以及一个用来打开和关闭喷嘴6，8的阀门10。

工具2在工作状态时挂在一个未详细示出的钻杆上并装入在一个用焦炭填满的滚筒里。如“上”或“下”的说明在图1至图4所表示的工具中都是针对轴线A，它与钻杆(上)和一个由工具所产生的钻孔(下；未示出)对齐。

外壳4作成两部分的。布置在此处未详细示出的钻杆上的上部外壳半边4a和下部外壳半边4b之间设有阀门10。上部外壳半边4a有一个凸缘12在钻杆上。钻杆从那里作为基本为圆柱形的中空体伸展到下部外壳半边4b。在上部外壳半边4a的对应于阀门10的端部上有一个圆环形的支座14。在这支座14上向下装有一个阀座16。

为了使阀座16更简单和精确地在支座14上对准，在支座14上和阀座16上设有对应的接触面18a和18b以及20a和20b。在接触面20a，20b的部位设有一个圆环形的密封件22。

阀座16用螺钉24拧紧固定在支座14上，螺钉24啮入在支座14和阀座16里的此处未详细示出的螺纹孔里。

阀座16是一个圆柱形中空体，其中有一个中间底部26，它基本上与轴线A成直角布置。球阀10的两个球28在这中间底部26上移动。球28定位在中间底部26或阀座16的外圆周上。它们无论是在各自的“钻孔”和“切割”工作状态时还是在从一个工作状态转换成另一个状态时都通过定位辅助机构而保持住在这个位置上。在本实施例中这定位辅助机构设计为弹簧30，它压紧在这两个球28之间。

球28在中间底部26上的位置通过对球导向的机构来确定。用于对球28进行导向的机构在本实施例中设计成半壳32，它们围抓住球28的上半部(也围抓住了弹簧30)。导向装置34从半壳32伸展向上。

阀座16的中间底部26如图2所示具有孔36，其数量与球8的数量协调一致。阀座16在其外壁36里有孔40，其中装有切割喷嘴6。

在中间底部26之下或者在其下边上设有接触面42a或42b以及44a和44b。接触面42a，b平行于轴线A，接触面44a，b垂直于轴线A。

下部外壳半边4b贴靠在这些接触面42a，b和44a，b上并用螺钉46紧固在阀座上，螺钉46拧入在此处未详细示出的阀座16的螺纹孔里。在接触面44a，b处设有一个圆环形密封件48。

在下部外壳半边4b里的空腔50保证了液体不受阻碍地流过孔36至钻孔喷嘴8，喷嘴8设在下部外壳半边4b里。此处只是概略表示了钻孔喷嘴8。

图1和2所示的工具2处于工作状态“钻孔”(钻孔状态)。在钻孔状态下球阀10的球28关住了阀座16的外壁38里的孔40。球28直径的尺寸设计应使孔40能可靠而完全地被盖住。

同时，如在图2中所示，在阀座16的中间底部26里的孔36自由畅通。在高压作用下从钻杆注入工具2的水就流过中间底部26之上的工具里的内腔52，流过孔36，然后通过下部外壳半边46里的中空腔50，以便最后通过喷嘴8流出进入一个未详细示出的被焦炭填装的滚筒里。

为了能够从钻孔状态转换至工作状态“切割”，设有一个装置54用于操纵工具2上的阀门10。装置54具有一个圆柱形的中空体56，它插入在上部外壳半边4a里。这个中空体56的下端有缺口58，它们与球阀门10的导向34处于啮合作用。中空体56的上端60按一种齿圈形式设计。齿轮62就与这按一种齿圈形式设计的中空体56的上端部60相啮合。在齿轮62上连有一根轴64，它穿过上部外壳半边4a。轴64用一个扳子手动进行调整。

通过转动轴64操纵齿轮62用于从钻孔状态转换到工作状态“切割”。与齿轮62处于啮合的中空体56通过齿轮62而在上部外壳半边4a里转动。导向件34以及球阀10的球28也与中空体56一起发生转动。由于球28在阀座16上发生转动，从而使已经关闭住喷嘴6的孔40开通(见图3)。球28由于操作了手把64而在一段圆弧上移动，直到使孔36完全关闭住(见图4)。

图3和4表示了切割状态时的一个工具2。水在高压作用下由钻杆流入上部外壳半边4的内腔2里并从切割喷嘴6流出作为唯一可能的大致与轴线A成直角的出口。孔36由位于其上面的球28可靠而完全地关闭住。在这位置上同样如在孔40关闭时通过以下方法附加确保球28的关闭作用：特别高的水压，远高于100巴，将球压紧在阀座上。

图1至4所示的实施例涉及本发明的一种结构形式，它具有两个用于切割的喷嘴6和两个用于钻孔的喷嘴8。但是当然具有三个或更多的喷嘴6或8的实施形式也属于本发明的主题。同样也不需要使喷嘴6和喷嘴8的数量相等。尤其是对于本发明的具有三个或更多的喷嘴，要求有两个以上球28的实施形式来说对每个球的一种单独的导向件可以用作为定位辅助机构。弹簧30就不再需要了。

图5表示了具有多个喷嘴的工具2的这样一种实施形式(相同的特征用相同的附图标记)。工具2具有一个外壳4和一个阀门10。阀座16装入外壳。切割喷嘴6在图5所示的实施例中布置两个上下迭置的层中。喷嘴6A和6B从图面上看为直接垂直地上下布置，事实上它们错开一个约60°角布置。这用相应的剖面线表明。

球28根据工作状态的不同开启和关闭喷嘴6和供给钻孔喷嘴8的孔36，这些球装在用于导向的装置里，这些装置作为带有成型出的导向凸起35的支座33将球28固定在规定的位置上。支座33装在圆柱形的中空体56上，该中空体则属于操纵阀门10的装置54。导向凸起35的作用是使球28更可靠地定位，因而不再需要弹簧。用于操纵阀门装置54其余部分也对应于图1至图4所示的实施形式。

在外壳4、阀座16和用于对球28导向的装置33之间是与内腔52液流连通的空腔66。在工作状态下流过工具2的水则既流过内腔52又流过空腔66，因而避免了所有压力差。

Claims (13)

1.用于破碎焦炭的工具，它具有

-一个外壳，它在工作状态时紧固在一个钻杆上，而且在这外壳上或外壳里

-至少各布置有一个喷嘴用于切割，一个喷嘴用于对焦炭打孔并且至少有一个阀门用于关闭和开启喷嘴，其中工具用于两种不同的工作状态，而且至少一个阀门在工作状态钻孔时将切割喷嘴关闭，而在工作状态切割时则通过至少一个阀门将钻孔喷嘴关闭上，

-其中外壳、阀门和喷嘴的设计应保证使水不受阻碍地从钻杆通过外壳和阀门以及没有被阀门关闭的喷嘴流过，其特征在于，根据当前所选工作状态要关闭的喷嘴通过一个球阀的球关闭。

2.按权利要求1所述的工具，其特征在于，球(28)设计成至少局部为球状的。

3.按权利要求2所述的工具，其特征在于，球(28)至少具有两个球形的表面部分。

4.按权利要求1至3中至少一项所述的工具，其特征在于，球(28)为对称的。

5.按权利要求1所述的工具，其特征在于，球(28)通过一个弹簧(30)而定位。

6.按权利要求1所述的工具，其特征在于，球阀(10)的球(28)与用于导向的装置(32)处于啮合作用。

7.按权利要求6所述的工具，其特征在于，用于对球阀(10)的球(28)进行导向的装置设计成围抓住球(28)的半壳(32)。

8.按权利要求1所述的工具，其特征在于，阀门(10)与用来操纵阀门尤其是用来从第一个工作状态转换到第二个工作状态的装置(54)处于啮合作用。

9.按权利要求8所述的工具，其特征在于，用于使球(28)导向的装置(32)具有一个导向件(34)，它与用来操纵阀门(10)的装置(54)啮合作用。

10.按权利要求1所述的工具，其特征在于，阀座(16)布置在外壳(4)里；而且在外壳(4)和阀座(16)之间有一个空腔(66)，其中这空腔(66)与工具的内腔(52)处于液流连通。

11.按权利要求1所述的工具，其特征在于，至少在孔(40)里有两个用于切割的喷嘴(6)并且在阀门(10)的一个阀座(16)的中间底部(26)里至少有两个孔(36)；如果工具(2)处于工作状态切割，那么孔(36)就通过球(28)而关闭住；如果工具(2)处于工作状态钻孔，那么孔(40)就被球(28)关闭住。

12.按权利要求11所述的工具，其特征在于，至少两个喷嘴(6A，6B)上下布置。

13.按权利要求1所述的工具，其特征在于，工具具有用于操纵阀门(10)的装置(54)，其中这些装置(54)布置在喷嘴(6，8)和工具(2)的上端部之间。