УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАЛИВА ЖИДКОСТЕЙ В ТРАНСПОРТНЫЕ ЕМКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам для налива жидкостей в транспортные емкости и может быть использована в разных областях техники, предпочтительно в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической и металлургической промышленности, для налива из складских резервуаров в транспортные емкости, преимущественно в автоцистерны и железнодорожные цистерны, различных жидкостей, в частности нефтепродуктов.
Известны устройства для налива жидкостей в транспортные емкости, содержащие опорную стойку и трубопровод для подачи жидкости с присоединительным устройством для соединения с транспортной емкостью, при этом указанный трубопровод имеет несколько жестких участков, соединенных между собой посредством шарнирных соединений, снабженных сальниковыми уплотнениями (патенты RU: №2198133, МПК B67D 5/04, опубл. 10.02.2003 г.; №2258668, МПК B67D 5/00, опубл. 20.08.2005 г.; №63793, МПК B67D 5/00, опубл. 10.06.2007 г.).
Указанные шарнирные соединения с сальниковыми уплотнениями усложняют конструкцию известных устройств для налива жидкостей и недостаточно надежны в работе, что на практике проявляется в нарушениях герметичности сальниковых уплотнений шарнирных соединений.
Более совершенными являются известные устройства для налива жидкостей в транспортные емкости, выполненные с трубопроводами для подачи жидкости, не содержащими шарнирных соединений с сальниковыми уплотнениями, и вследствие этого имеющие более простую и более надежную конструкцию (патенты RU: №2053197, МПК B67D 5/04, опубл. 27.01.1996 г.; №39880, МПК B67D 5/04, опубл. 20.08.2004 г.).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является принятое за прототип устройство для налива жидкостей в транспортные емкости, содержащее опорную стойку и трубопровод для подачи жидкости с присоединительным устройством для соединения с транспортной емкостью, имеющий верхний жесткий участок, консольно и шарнирно закрепленный относительно опорной стойки с возможностью бокового поворота, и гибкий участок, соединяющий верхний участок трубопровода с присоединительным устройством, которое подвешено на тросе и снабжено механизмом спуска и подъема (патент RU №39880, МПК B67D 5/04, опубл. 20.08.2004 г.).
В известном из прототипа устройстве для налива жидкостей в транспортные емкости отсутствует возможность пространственной фиксации гибкого участка трубопровода, в связи с чем отсутствует возможность ограничения величины изгиба гибкого участка трубопровода и не исключена возможность боковых перемещений последнего относительно верхнего участка трубопровода. При этом отсутствие возможности ограничения величины изгиба гибкого участка трубопровода может приводить к появлению недопустимых изгибов гибкого участка трубопровода, снижающих его прочность и долговечность, а возможность боковых перемещений гибкого участка трубопровода относительно верхнего участка последнего затрудняет установку (позиционирование) присоединительного устройства на горловине транспортной емкости и может вызывать повышенные боковые нагрузки в местах крепления гибкого участка трубопровода к верхнему участку последнего и к присоединительному устройству.
Кроме того, в известном из прототипа устройстве усилие от веса гибкого участка трубопровода полностью передается на механизм спуска и подъема присоединительного устройства, в связи с чем повышается номинальная мощность электропривода указанного механизма, требуемая для подъема присоединительного устройства, что приводит к увеличению массы и габаритов как самого электропривода, так и его редуктора, при одновременном увеличении электроэнергии, затрачиваемой на работу указанного электропривода. Вместе с тем, в прототипе усилие от веса гибкого участка трубопровода передается на подшипники шарниров, обеспечивающих боковой поворот верхнего участка трубопровода, с большим плечом (консольно), равным длине верхнего участка трубопровода, что увеличивает нагрузку на указанные подшипники и, соответственно, снижает срок их службы и вызывает необходимость частой разборки и сборки подшипниковых узлов устройства для замены подшипников.
Недопустимые изгибы гибкого участка трубопровода, способные снизить его прочность и долговечность, боковые нагрузки в местах крепления гибкого участка трубопровода к верхнему участку последнего и к присоединительному устройству, и повышенные нагрузки на указанные подшипники снижают надежность работы и долговечность устройства для налива жидкостей в транспортные емкости.
Вместе с тем, в известном из прототипа устройстве гибкий участок трубопровода для подачи жидкости изогнут наружу по отношению к опорной стойке, что увеличивает габарит указанного устройства - его протяженность в направлении верхнего участка трубопровода.
Задачей полезной модели является создание устройства для налива жидкостей в транспортные емкости, конструкция которого обеспечивает возможность пространственной фиксации гибкого участка трубопровода, исключающей недопустимые изгибы гибкого участка трубопровода и его боковые перемещения относительно верхнего участка трубопровода, и при этом позволяет снизить нагрузку на механизм спуска и подъема присоединительного устройства и на подшипники шарниров, обеспечивающих боковой поворот верхнего участка трубопровода, и исключает изгиб гибкого участка трубопровода наружу по отношению к опорной стойке.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для налива жидкостей в транспортные емкости, содержащем опорную стойку и трубопровод для подачи жидкости с присоединительным устройством для соединения с транспортной емкостью, имеющий верхний жесткий участок, консольно и шарнирно закрепленный относительно опорной стойки с возможностью бокового поворота, и гибкий участок, соединяющий верхний участок трубопровода с присоединительным устройством, которое подвешено на тросе и снабжено механизмом спуска и подъема, в отличие от прототипа, гибкий участок трубопровода расположен под верхним участком последнего и плавно изогнут в виде дуги, направленной в сторону опорной стойки, а конец жесткого участка трубопровода, соединенный с гибким участком последнего, выполнен с U-образным изгибом, направленным в обратную сторону, при этом гибкий участок трубопровода снабжен механизмом натяжения, выполненным с возможностью приложения предпочтительно к средней или нижней части гибкого участка трубопровода усилия натяжения, направленного вверх и предпочтительно с наклоном в сторону опорной стойки, причем место приложения указанного усилия натяжения на гибком участке трубопровода, а также его величина и направление действия подобраны таким образом, что в любом положении гибкого участка трубопровода исключается возможность его изгиба со снижением величины кривизны гибкого участка трубопровода ниже допустимого значения.
В частных случаях выполнения полезная модель характеризуется также следующими признаками.
Целесообразно, чтобы верхний и гибкий участки трубопровода были расположены в одной вертикальной плоскости, а механизм натяжения гибкого участка трубопровода может быть выполнен в виде груза, подвешенного на тросе, закрепленном своим вторым концом на гибком участке трубопровода предпочтительно в средней или нижней части последнего и опирающемся на расположенный в указанной вертикальной плоскости вращающийся блок, закрепленный относительно верхнего участка трубопровода и расположенный относительно гибкого участка трубопровода таким образом, что усилие, прикладываемое к гибкому участку трубопровода со стороны указанного механизма натяжения, направлено вверх с наклоном в сторону опорной стойки, при этом место крепления троса указанного механизма натяжения на гибком участке трубопровода, а также вес упомянутого груза и взаимное расположение гибкого участка трубопровода и вращающегося блока подобраны таким образом, что в любом положении гибкого участка трубопровода исключается возможность его изгиба со снижением величины кривизны гибкого участка трубопровода ниже допустимого значения.
Концевая часть жесткого участка трубопровода с U-образным изгибом может быть выполнена в виде U-образного патрубка, соединенного с остальной частью жесткого участка трубопровода посредством фланцевого соединения.
Механизм спуска и подъема присоединительного устройства может быть прикреплен снизу к U-образно изогнутой части жесткого участка трубопровода, при этом указанный механизм включает вращающуюся катушку и ее электропривод, причем верхняя часть троса, на котором подвешено присоединительное устройство, намотана на указанную катушку.
Трубопровод для подачи жидкости может быть выполнен с вертикальным жестким участком, расположенным вблизи опорной стойки и шарнирно закрепленным относительно нее нижним концом с возможностью поворота вокруг своей оси, и соединенным верхним концом со входом верхнего жесткого участка трубопровода посредством фланцевого соединения, при этом упомянутые жесткие участки трубопровода расположены в одной вертикальной плоскости.
Верхний участок трубопровода может быть снабжен наклонной опорой, выполненной в виде двух предпочтительно трубчатых цилиндрических стержней, расположенных параллельно друг другу в одной плоскости, перпендикулярной вертикальной плоскости, в которой расположены упомянутые жесткие участки трубопровода, и прикрепленных верхним концом предпочтительно к концевой или средней части верхнего участка трубопровода, а нижним концом - предпочтительно к нижней половине вертикального участка трубопровода, при этом расстояние между указанными стержнями составляет 1,1-1,3 наружного диаметра гибкого участка трубопровода, а поверхность указанных стержней выполнена гладкой, по крайней мере, в местах их возможного контакта с гибким участком трубопровода.
В механизме натяжения гибкого участка трубопровода вращающийся блок может быть закреплен с помощью кронштейна на верхнем участке трубопровода вблизи вертикального участка последнего, а груз может быть размещен в вертикально расположенном и жестко закрепленном на указанном кронштейне трубчатом кожухе с возможностью свободного вертикального перемещения в последнем, при этом упомянутый груз может быть выполнен с возможностью регулировки его веса.
Гибкий участок трубопровода может быть снабжен боковыми фиксаторами, препятствующими его боковым перемещениям в сторону от верхнего участка трубопровода, и выполненными в виде двух П-образно изогнутых предпочтительно трубчатых цилиндрических стержней, расположенных по бокам гибкого участка трубопровода с возможностью свободного прохода последнего между ними, при этом П-образно изогнутые стержни расположены параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости, в которой расположены стержни наклонной опоры верхнего участка трубопровода, прикреплены своими концами снизу к стержням указанной наклонной опоры напротив друг друга и имеют гладкую поверхность, по крайней мере, в местах их возможного контакта с гибким участком трубопровода, а габаритные размеры П-образно изогнутых стержней и места их крепления к стержням указанной наклонной опоры подобраны таким образом, что в любом положении гибкого участка трубопровода длина его части, находящейся между П-образно изогнутыми стержнями, составляет не менее 0,25 всей длины гибкого участка трубопровода.
П-образно изогнутые стержни могут быть соединены друг с другом при помощи верхнего и нижнего ограничительных цилиндрических стержней, расположенных перпендикулярно П-образно изогнутым стержням, при этом ограничительные стержни имеют гладкую поверхность, по крайней мере, в местах их возможного контакта с гибким участком трубопровода, а места крепления ограничительных стержней к П-образно изогнутым стержням подобраны таким образом, что в процессе спуска присоединительного устройства при его подходе к горловине транспортной емкости верхняя часть гибкого участка трубопровода садится сверху на верхний ограничительный стержень, а в процессе подъема присоединительного устройства при его подходе к своему крайнему верхнему положению нижняя часть гибкого участка трубопровода упирается снизу в нижний ограничительный стержень.
В механизме спуска и подъема присоединительного устройства электропривод может быть выполнен в виде электродвигателя, имеющего рабочий вал с двусторонним выходом, при этом один конец указанного вала соединен через редуктор с вращающейся катушкой, а на второй конец указанного вала насажен маховик, служащий для ручного спуска и подъема присоединительного устройства при внезапном прекращении электроснабжения указанного электропривода или при отказе последнего в работе.
Для обеспечения возможности применения предлагаемого устройства для налива жидкостей, выделяющих взрывоопасные и/или пожароопасные, и/или вредные для здоровья человека пары, присоединительное устройство может быть выполнено с возможностью герметичного соединения гибкого участка трубопровода с транспортной емкостью, а внутри гибкого и верхнего участков трубопровода проложен трубопровод для отвода паров, сообщающийся через присоединительное устройство с внутренней полостью транспортной емкости.
Для обеспечения возможности применения предлагаемого устройства для налива вязких и/или замерзающих, и/или твердеющих при своем остывании жидкостей, по меньшей мере, верхний и вертикальный участки трубопровода могут быть закрыты наружными греющими секциями, снабженными внутренними электронагревателями, а на верхнем участке трубопровода в его верхней части может быть установлен клапан, обеспечивающий возможность сообщения внутренней полости трубопровода для подачи жидкости с атмосферой.
Для обеспечения возможности эксплуатации предлагаемого устройства при низкой температуре окружающей среды, преимущественно ниже -50°С, электропривод механизма спуска и подъема присоединительного устройства может быть снабжен наружной греющей системой с внутренним электронагревателем.
Техническим результатом, получаемым при практическом использовании полезной модели, является повышение надежности работы и долговечности предлагаемого устройства, упрощение установки (позиционирования) присоединительного устройства на горловине транспортной емкости, снижение номинальной мощности электропривода механизма спуска и подъема присоединительного устройства, требуемой для подъема последнего, и снижение за счет этого массы и габаритов механизма спуска и подъема присоединительного устройства, а также электроэнергии, затрачиваемой на работу электропривода указанного механизма спуска и подъема.
Указанный технический результат достигается за счет того, что гибкий участок трубопровода снабжен механизмом натяжения, выполненным с возможностью приложения предпочтительно к средней или нижней части гибкого участка трубопровода усилия натяжения, направленного вверх и предпочтительно с наклоном в сторону опорной стойки. Такое конструктивное исполнение устройства для налива жидкостей в транспортные емкости обеспечивает пространственную фиксацию гибкого участка трубопровода в вертикальной плоскости, в которой расположены верхний и гибкий участки трубопровода. Благодаря указанной пространственной фиксации гибкого участка трубопровода с приложением к нему заданного по величине и направлению усилия натяжения ограничивается в пределах допустимой нормы величина изгиба гибкого участка трубопровода и исключаются его боковые перемещения относительно верхнего участка трубопровода. Кроме того, механизм натяжения гибкого участка трубопровода удерживает до 80% веса последнего, за счет чего снижается нагрузка на механизм спуска и подъема присоединительного устройства. В свою очередь, снижение нагрузки на указанный механизм спуска и подъема позволяет снизить номинальную мощность его электропривода, за счет чего снижаются масса и габариты механизма спуска и подъема присоединительного устройства, а также снижается потребление электроэнергии на работу указанного электропривода. Вместе с тем, расположение гибкого участка трубопровода под верхним участком последнего и расположение вращающегося блока механизма натяжения гибкого участка трубопровода вблизи от опорной стойки позволяет исключить консольное приложение усилия от веса гибкого участка трубопровода и заполняющей его в процессе налива жидкости к подшипникам шарниров, обеспечивающих боковой поворот верхнего участка трубопровода. Точка приложения указанного усилия к упомянутым подшипникам в предлагаемом устройстве расположена вблизи оси подшипников, благодаря чему снижается действующая на них нагрузка.
За счет исключения имеющих место в прототипе недопустимых изгибов гибкого участка трубопровода, боковых нагрузок в местах крепления последнего к верхнему участку трубопровода и к присоединительному устройству, и консольного приложения усилия от веса гибкого участка трубопровода и заполняющей его в процессе налива жидкости к подшипникам шарниров, обеспечивающих боковой поворот верхнего участка трубопровода, обеспечивается повышение надежности работы и долговечности предлагаемого устройства.
При этом расположение гибкого участка трубопровода под верхним участком последнего, плавный изгиб указанного гибкого участка в виде дуги, направленной в сторону опорной стойки, и выполнение конца жесткого участка трубопровода, соединенного с гибким участком последнего, с U-образным изгибом, направленным в обратную сторону, обеспечивает возможность компактного расположения механизма натяжения гибкого участка трубопровода вблизи опорной стойки и его эффективного взаимодействия с гибким участком трубопровода с одновременным обеспечением удобства работы с предлагаемым устройством оператора, задействованного при выполнении операции налива жидкости. Вместе с тем, расположение гибкого участка трубопровода под верхним участком последнего обеспечивает снижение габарита предлагаемого устройства - его протяженности в направлении верхнего участка трубопровода.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
- на фиг.1 - общий вид устройства для налива жидкостей в транспортные емкости;
- на фиг.2 - взаимное расположение стержневых элементов показанного на фиг.1 устройства и гибкого участка его трубопровода в аксонометрии. При этом механизм натяжения гибкого участка трубопровода на фиг.2 не показан.
Устройство для налива жидкостей в транспортные емкости содержит вертикальную опорную стойку 1 (фиг.1), жестко закрепленную на основании 2, и трубопровод для подачи жидкости, включающий соединенные друг с другом вертикальный 3 и верхний 4 жесткие участки и гибкий участок 5, соединяющий конец верхнего участка 4 трубопровода с присоединительным устройством 6, служащим для соединения гибкого участка 5 трубопровода с транспортной емкостью 7. При этом все три участка 3, 4 и 5 трубопровода расположены в одной вертикальной плоскости.
Вертикальный участок 3 трубопровода расположен вблизи опорной стойки 1 и шарнирно закреплен относительно нее и основания 2 с возможностью поворота вокруг своей оси, при этом его нижний конец опирается на опорно-радиальный подшипник (не показан), размещенный в корпусе 8, прикрепленном к основанию 2, а верхний конец через тройник 9 соединен с вертикальным верхним патрубком 10, верхний конец которого входит в радиальный подшипник (не показан), размещенный в корпусе 11, закрепленном с помощью кронштейна 12 вблизи верхнего конца опорной стойки 1. Корпус 8 выполнен с осевым отверстием 13, через которое участок 3 трубопровода сообщается с питающим трубопроводом 14, а на нижнем конце вертикального участка 3 трубопровода установлено торцевое уплотнение (не показано), обеспечивающее герметичность соединения подвижного нижнего конца вертикального участка 3 трубопровода с неподвижным питающим трубопроводом 14.
Верхний участок 4 трубопровода консольно и жестко крепится с помощью фланцевого соединения 15 к торцу горизонтально направленного отвода тройника 9 с возможностью бокового поворота на 180°, обеспечиваемого за счет вращения вертикального участка 3 трубопровода на подшипниках, установленных в корпусах 8 и 11. При этом гибкий участок 5 трубопровода расположен под верхним участком 4 последнего и плавно изогнут в виде дуги, направленной в сторону вертикального участка 3 трубопровода и опорной стойки 1, а конец верхнего участка 4 трубопровода, соединенный с гибким участком 5, выполнен с U-образным изгибом 16, направленным в противоположную сторону и соединенным посредством фланцевого соединения 17 с гибким участком 5 трубопровода. Для упрощения изготовления и монтажа трубопровода для подачи жидкости концевая часть его верхнего участка 4 с U-образным изгибом 16 может быть выполнена в виде U-образного патрубка, как показано на фиг.1. При этом указанный патрубок может быть приварен к остальной части верхнего участка 4 трубопровода или соединен с ней посредством фланцевого соединения 18.
Присоединительное устройство 6 подвешено на тросе 19 и снабжено механизмом спуска и подъема, прикрепленным с помощью кронштейна 20 снизу к U-образно изогнутой части 16 верхнего участка 4 трубопровода. Указанный механизм спуска и подъема включает вращающуюся катушку 21, соединенную через редуктор 22 с ее электроприводом, выполненным в виде электродвигателя 23, при этом верхняя часть троса 19, на котором подвешено присоединительное устройство 6, намотана на катушку 21. Электродвигатель 23 снабжен рабочим валом с двусторонним выходом, при этом один конец указанного вала соединен с редуктором 22, а на второй конец вала насажен маховик 24, предназначенный для ручного подъема присоединительного устройства 6 при внезапном прекращении электроснабжения двигателя 23 или при отказе последнего в работе.
Верхний участок 4 трубопровода снабжен наклонной опорой, выполненной в виде двух предпочтительно трубчатых цилиндрических стержней 25 и 26 (фиг.1, 2), расположенных параллельно друг другу в одной плоскости, перпендикулярной вертикальной плоскости, в которой расположены жесткие участки 3 и 4 трубопровода, и прикрепленных верхним концом с помощью кронштейна 27 предпочтительно к концевой или средней части верхнего участка 4 трубопровода, а нижним концом - с помощью кронштейна 28 предпочтительно к нижней половине вертикального участка 3 трубопровода, при этом поверхность стержней 25 и 26 выполнена гладкой, по крайней мере, в местах их возможного контакта с гибким участком 5 трубопровода. Для обеспечения свободного прохода гибкого участка 5 трубопровода между стержнями 25 и 26 в процессе спуска и подъема присоединительного устройства 6 расстояние между последними составляет 1,1-1,3 наружного диаметра гибкого участка 5 трубопровода.
Устройство выполнено с возможностью пространственной фиксации гибкого участка 5 трубопровода в вертикальной плоскости, в которой расположены жесткие участки 3 и 4 трубопровода. Для этого гибкий участок 5 трубопровода снабжен механизмом натяжения, выполненным, например, в виде груза 29, подвешенного на тросе 30, закрепленном своим вторым концом на хомуте 31, плотно охватывающем гибкий участок 5 трубопровода предпочтительно в средней или нижней части последнего. Трос 30 опирается на вращающийся блок 32, закрепленный с помощью кронштейна 33 на верхнем участке 4 трубопровода вблизи вертикального участка 3 последнего в вертикальной плоскости, в которой расположены жесткие участки 4 и 5 трубопровода. При необходимости кронштейн 33 с блоком 32 может быть закреплен не на верхнем участке 4, а на вертикальном участке 3 трубопровода. Вращающийся блок 32 установлен на таком уровне, что в любом положении гибкого участка 5 трубопровода указанный блок находится выше хомута 31, благодаря чему усилие натяжения, прикладываемое к гибкому участку 5 трубопровода с помощью груза 29 и троса 30, всегда направлено вверх с наклоном в сторону опорной стойки 1. При этом место крепления хомута 31 на гибком участке 5 трубопровода, а также вес груза 29 и взаимное расположение гибкого участка 5 трубопровода и вращающегося блока 32 подобраны таким образом, что в любом положении гибкого участка 5 трубопровода исключается возможность его ненормированного изгиба со снижением величины кривизны гибкого участка 5 трубопровода ниже допустимого значения, регламентируемого, как правило, заводскими техническими нормами на эксплуатацию гибкого трубопровода, который может быть использован в предлагаемом устройстве. Груз 29 размещен в вертикально расположенном и жестко закрепленном на кронштейне 33 трубчатом кожухе 34 с возможностью свободного вертикального перемещения в последнем, при этом нижняя часть кожуха 34 расположена между стержнями 25 и 26. Для обеспечения возможности регулировки усилия натяжения гибкого участка 5 трубопровода в зависимости от удельного веса жидкости, заполняющей внутренний объем гибкого участка 5 трубопровода в процессе налива, груз 29 выполнен из нескольких съемных секций 35 с возможностью регулировки его веса путем изменения количества указанных секций.
Механизм натяжения гибкого участка 5 трубопровода может иметь и другое конструктивное исполнение, при котором вместо груза 29 может быть использована, например, пружина, пневмо - или гидроцилиндр с выдвижным рабочим штоком и другие силовые элементы и механизмы. При этом при любом варианте исполнения конструкции механизма натяжения гибкого участка 5 трубопровода данный механизм выполняется с возможностью приложения предпочтительно к средней или нижней части гибкого участка 5 трубопровода усилия натяжения, направленного вверх и предпочтительно с наклоном в сторону опорной стойки 1, причем место приложения указанного усилия натяжения на гибком участке 5 трубопровода, а также его величина и направление действия подбираются таким образом, что в любом положении гибкого участка 5 трубопровода исключается возможность его изгиба со снижением величины кривизны гибкого участка трубопровода ниже допустимого значения.
В качестве дополнительной меры для исключения возможности боковых перемещений гибкого участка 5 трубопровода последний помимо описанного выше механизма его натяжения снабжен боковыми фиксаторами, препятствующими его боковым перемещениям и выполненными в виде двух П-образно изогнутых предпочтительно трубчатых цилиндрических стержней 36 и 37 (фиг.1, 2), расположенных по бокам гибкого участка 5 трубопровода с возможностью свободного прохода последнего между ними. При этом стержни 36 и 37 расположены параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости, в которой расположены стержни 25 и 26, прикреплены своими концами снизу к стержням 25 и 26 напротив друг друга и имеют гладкую поверхность, по крайней мере, в местах их возможного контакта с гибким участком 5 трубопровода. Для обеспечения требуемой боковой фиксации гибкого участка 5 трубопровода габаритные размеры стержней 36 и 37 (их протяженность вдоль стержней 25 и 26 и выступание относительно последних в направлении, перпендикулярном стержням 25 и 26) и места их крепления к стержням 25 и 26 подобраны таким образом, что в любом положении гибкого участка 5 трубопровода длина его части, находящейся между стержнями 36 и 37, составляет не менее 0,25 всей длины гибкого участка 5 трубопровода.
Для исключения возможности появления на гибком участке 5 трубопровода недопустимых изгибов в предлагаемом устройстве помимо описанного выше механизма натяжения гибкого участка 5 трубопровода предусмотрены также дополнительные меры, заключающиеся в том, что П-образно изогнутые стержни 36 и 37 соединены друг с другом при помощи верхнего 38 (фиг.2) и нижнего 39 ограничительных цилиндрических стержней, расположенных перпендикулярно стержням 36 и 37 со стороны гибкого участка 5 трубопровода, противоположной по отношению к направлению его изгиба. При этом ограничительные стержни 38 и 39 имеют гладкую поверхность, по крайней мере, в местах их возможного контакта с гибким участком 5 трубопровода, а места крепления ограничительных стержней 38 и 39 к П-образно изогнутым стержням 36 и 37 подобраны таким образом, что в процессе спуска присоединительного устройства 6 при его подходе к горловине транспортной емкости 7 верхняя часть гибкого участка 5 трубопровода садится сверху на верхний ограничительный стержень 38, а в процессе подъема присоединительного устройства 6 при его подходе к своему крайнему верхнему положению нижняя часть гибкого участка трубопровода упирается снизу в нижний ограничительный стержень 39.
Для обеспечения возможности применения устройства для налива жидкостей, выделяющих взрывоопасные и/или пожароопасные, и/или вредные для здоровья человека пары, присоединительное устройство 6 выполнено с возможностью герметичного соединения гибкого участка 5 трубопровода с транспортной емкостью 7, а внутри гибкого 5 и верхнего 4 участков трубопровода проложен трубопровод 40 для отвода паров, сообщающийся через присоединительное устройство 6 с внутренней полостью транспортной емкости 7. При этом на выходе из верхнего участка 4 основного трубопровода трубопровод 40 соединен через верхний патрубок 10 и осевое отверстие 41 в корпусе 11 с наружным трубопроводом 42 для отвода паров, а на верхнем конце патрубка 10 установлено торцевое уплотнение (не показано), обеспечивающее герметичность соединения подвижного патрубка 10 с неподвижным трубопроводом 42.
Кроме того, для обеспечения возможности применения устройства для налива вязких и/или замерзающих, и/или твердеющих при своем остывании жидкостей, по меньшей мере, верхний 4 и вертикальный 3 участки трубопровода закрыты наружными греющими секциями (не показаны), снабженными внутренними электронагревателями, а на верхнем участке 4 трубопровода в его верхней части установлен клапан 43 (показан на фиг.1 с условным обозначением), обеспечивающий возможность сообщения внутренней полости трубопровода для подачи жидкости с атмосферой. Клапан 43 открывается и закрывается оператором вручную или дистанционно - с помощью электропривода (не показан), установленного на клапане 43. Для обеспечения возможности эксплуатации устройства при низкой температуре окружающей среды, преимущественно ниже -50°С, электродвигатель 23 механизма спуска и подъема присоединительного устройства 6 снабжен наружной греющей системой (не показана) с внутренним электронагревателем.
Устройство работает следующим образом.
Перед наливом жидкости транспортная емкость 7 устанавливается таким образом, что ее заправочная горловина становится в зоне бокового перемещения верхнего 4 и гибкого 5 участков трубопровода. После этого оператор путем поворота присоединительного устройства 6 вместе с участками 5 и 4 трубопровода относительно опорной стойки 1 устанавливает присоединительное устройство 6 напротив горловины транспортной емкости 7 и включает с пульта управления электродвигатель 23. При этом оператор задает такое направление вращения катушки 21, при котором трос 19 разматывается с последней, а присоединительное устройство 6 опускается вниз к заправочной горловине транспортной емкости 7.
После стыковки присоединительного устройства 6 с заправочной горловиной транспортной емкости 7 выполняется налив жидкости в емкость 7 при закрытом клапане 43. При этом нагнетаемая насосом (не показан) жидкость подается через питающий трубопровод 14 к вертикальному участку 3 трубопровода и затем по верхнему 4 и гибкому 5 участкам трубопровода и через присоединительное устройство 6 поступает в транспортную емкость 7. В процессе налива взрывоопасные и/или пожароопасные, и/или вредные для здоровья человека пары жидкости отводятся из емкости 7 по внутреннему 40 и наружному 42 трубопроводам в систему аспирации (не показана). Если указанные пары не относятся к категории экологически опасных продуктов, они из трубопровода 42 могут отводиться непосредственно в атмосферу.
При наливе твердеющих при своем остывании жидкостей (например, битумных смол) перед началом налива осуществляют электрообогрев участков 4 и 5 трубопровода с помощью установленных на них греющих секций до температуры, которую имеет наливаемая жидкость. После выравнивания температуры участков 4 и 5 трубопровода и температуры наливаемой жидкости электрообогрев прекращают и начинают налив. При наливе вязких и/или замерзающих жидкостей указанный электрообогрев осуществляется как до налива, так и при самом наливе. При низкой температуре окружающей среды, преимущественно ниже -50°С, осуществляют электрообогрев электродвигателя 23 с помощью установленной на нем наружной греющей системы.
После достижения заданного уровня жидкости в емкости 7, фиксируемого с помощью датчика уровня (не показан), или после налива в емкость 7 заданного объема жидкости, замеряемого с помощью расходомера (не показан), насос автоматически выключается и подача жидкости через питающий трубопровод 14 прекращается. После окончания налива жидкости в емкость 7 присоединительное устройство 6 оставляют на заправочной горловине емкости 7 на некоторое время (например, на 2-5 минут), достаточное для того, чтобы остатки жидкости стекли из U-образно изогнутой части 16 гибкого участка 5 трубопровода и из присоединительного устройства 6 в емкость 7. Для ускорения отекания жидкости оператор сразу после выключения насоса открывает клапан 43, сообщающий внутреннюю полость трубопровода подачи жидкости с атмосферой.
По окончании времени, отводимого на отекание остатков жидкости в емкость 7, оператор отключает электрообогрев участков 4 и 5 трубопровода, отсоединяет присоединительное устройство 6 от заправочной горловины емкости 7 и включает с пульта управления электродвигатель 23. При этом оператор задает обратное направление вращения катушки 21, при котором трос 19 наматывается на катушку 21 и поднимает присоединительное устройство 6 вверх от заправочной горловины емкости 7. После подъема присоединительного устройства 6 в исходное верхнее положение электродвигатель 23 и система его электрообогрева отключаются оператором или в автоматическом режиме - с помощью концевого датчика (не показан), срабатывающего в момент прихода присоединительного устройства 6 в его верхнее положение.
В случае внезапного прекращения электроснабжения двигателя 23, а также при отказе последнего в работе спуск и/или подъем присоединительного устройства 6 оператор выполняет вручную путем вращения маховика 24.
В процессе спуска и подъема присоединительного устройства 6 груз 29 с помощью троса 30 и хомута 31 тянет гибкий участок 5 трубопровода вверх с наклоном в сторону опорной стойки 1, обеспечивая за счет этого пространственную фиксацию гибкого участка 5 трубопровода в вертикальной плоскости, в которой расположены участки 3 и 4 трубопровода. Благодаря указанной пространственной фиксации ограничивается в пределах допустимой нормы величина изгиба гибкого участка 5 трубопровода и исключаются его боковые перемещения относительно верхнего участка 4 трубопровода.
Обеспечение возможности ограничения величины изгиба гибкого участка 5 трубопровода препятствует возможности появления на указанном участке 5 ненормированных изгибов со снижением величины кривизны гибкого участка 5 трубопровода ниже допустимого значения, регламентируемого техническими нормами на эксплуатацию применяемого в устройстве гибкого трубопровода. Например, при использовании в качестве гибкого участка 5 трубопровода гибкого металлорукава с наружным диаметром 150 мм допустимый минимальный радиус изгиба гибкого участка 5 в соответствии с указанными нормами не превышает 5 наружных диаметров указанного металлорукава. Исключение указанных ненормируемых изгибов повышает прочность и долговечность гибкого участка 5 трубопровода и исключает возможные повреждения последнего.
Исключение боковых перемещений гибкого участка 5 трубопровода относительно верхнего участка 4 последнего облегчает оператору установку (позиционирование) присоединительного устройства 6 на горловине транспортной емкости 7 и исключает боковые нагрузки в местах крепления гибкого участка 5 трубопровода к верхнему участку 4 последнего и к присоединительному устройству 6.
Помимо механизма натяжения гибкого участка 5 трубопровода в пространственной фиксации последнего дополнительное участие принимают также стержни 25, 26, 36-39. При этом стержни 25, 26, 36 и 37 обеспечивают дополнительную фиксацию участка 5 трубопровода от его боковых перемещений относительно верхнего участка 4, а стержни 38 и 39 выполняют роль дополнительных ограничителей изгиба гибкого участка 5 трубопровода. В процессе спуска присоединительного устройства 6 при его подходе к горловине транспортной емкости 7 верхняя часть гибкого участка 5 трубопровода садится сверху на верхний ограничительный стержень 38, а в процессе подъема присоединительного устройства 6 при его подходе к своему крайнему верхнему положению нижняя часть гибкого участка 5 трубопровода упирается снизу в нижний ограничительный стержень 39.
В процессе спуска и подъема присоединительного устройства 6 груз 29, тянущий гибкий участок 5 трубопровода вверх, удерживает до 80% веса гибкого участка 5 трубопровода, снимая при этом значительную часть нагрузки с электродвигателя 23, приводящего во вращение катушку 21. Благодаря указанной разгрузке, существенно снижается номинальная мощность электродвигателя 23, требуемая для подъема присоединительного устройства 6, за счет чего существенно снижаются масса и габариты как самого электродвигателя 23, так и редуктора 22, при одновременном снижении электроэнергии, затрачиваемой на работу электродвигателя 23. В свою очередь, снижение массы и габаритов электродвигателя 23 и редуктора 22 позволяет разместить механизм спуска и подъема присоединительного устройства 6 в непосредственной близости от последнего - на изогнутой части 16 верхнего участка 4 трубопровода, что позволяет упростить конструкцию и повысить надежность работы упомянутого механизма спуска и подъема за счет исключения из него вращающихся блоков и тому подобных передаточных звеньев, имеющих место в прототипе.
Вместе с тем, в предлагаемом устройстве, усилие от веса гибкого участка 5 трубопровода и заполняющей его в процессе налива жидкости передается на подшипники, установленные в корпусах 8 и 11, не консольно, как это имеет место в прототипе (т.е. с большим плечом, равным в прототипе расстоянию от внешнего конца верхнего участка 4 трубопровода до вертикального участка 3 последнего), а на близком от указанных подшипников расстоянии, равном расстоянию от кронштейна 33, на котором закреплен вращающийся блок 32, до оси упомянутых подшипников, совпадающей с осью вертикального участка 3 трубопровода. Благодаря этому значительно снижаются нагрузки на указанные подшипники, в связи с чем увеличивается срок их службы, и, соответственно, исключается необходимость частой разборки и сборки подшипниковых узлов устройства для замены подшипников.
При переходе на налив более тяжелой жидкости увеличивают количество съемных секций 35 на грузе 29, что позволяет компенсировать увеличение веса гибкого участка 5 трубопровода при его заполнении более тяжелой жидкостью и сохранить его пространственную фиксацию. С переходом на налив жидкости с меньшим удельным весом количество съемных секций 35 на грузе 29 и, соответственно, вес последнего уменьшают в связи с уменьшением веса гибкого участка 5 трубопровода, заполняемого более легкой жидкостью.
Представленный пример выполнения предлагаемого устройства показывает, что введение в его конструкцию механизма натяжения гибкого участка 5 трубопровода позволяет повысить надежность работы и долговечность устройства для налива жидкостей в транспортные емкости за счет исключения имеющих место в прототипе недопустимых изгибов на гибком участке 5 трубопровода, способных снизить его прочность и долговечность, и боковых нагрузок в местах крепления гибкого участка 5 трубопровода к верхнему участку 4 последнего и к присоединительному устройству 6, а также за счет исключения консольного приложения усилия от веса гибкого участка 5 трубопровода и заполняющей его в процессе налива жидкости к подшипникам шарниров, обеспечивающих боковой поворот верхнего участка 4 трубопровода. Вместе с тем, обеспечиваемая в предлагаемом устройстве пространственная фиксация гибкого участка 5 трубопровода упрощает установку (позиционирование) присоединительного устройства 6 на горловине транспортной емкости 7. Кроме того, механизм натяжения гибкого участка 5 трубопровода позволяет снизить массу и габариты механизма спуска и подъема присоединительного устройства 6, уменьшить расход электроэнергии на работу электропривода указанного механизма, а также упростить конструкцию и повысить надежность работы указанного механизма спуска и подъема. Расположение в предлагаемом устройстве гибкого участка 5 трубопровода под верхним участком 4 последнего позволяет уменьшить протяженность устройства в направлении верхнего участка 4 его трубопровода.