СИСТЕМА НИЖНЕГО СЛИВА И НАЛИВА НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к средствам для погрузочно-разгрузочных работ с нефтепродуктами и может быть использована в системах для разогрева и нижнего слива и налива вязких застывающих нефтепродуктов в железнодорожные цистерны.
Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых наличием признаков, сходных с существенными признаками полезной модели.
Из опубликованных и ставших общедоступными сведений следует отметить следующие аналоги полезной модели.
Известно устройство для налива нефтепродуктов в цистерны, содержащее соединенную с подающим трубопроводом наливную телескопическую трубу и узел ее ориентации относительно горловины цистерны, выполненный в виде шарнирного трубопровода, см. а.с. СССР №885151. Такое устройство имеет сложную конструкцию, что объясняется наличием наливной телескопической трубы, содержащей подвижные уплотнительные узлы с высоким качеством поверхности элементов трубы. Кроме того, такая наливная труба имеет большие диаметральные габариты, что усложняет использование устройства для налива в цистерны, проходное сечение горловин которых ограничено, например, наличием лестницы и сливного устройства.
Известно устройство для налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны, содержащее трубопровод с подвижными звеньями, первое звено которого имеет узел неподвижного соединения с питающим трубопроводом и механизмом горизонтального перемещения сливного патрубка, содержащим установленную с возможностью перемещения по горизонтальной направляющей каретку, на которой расположено промежуточное звено, соединенное со сливным патрубком посредством звеньев, образующих механизм вертикального
перемещения сливного патрубка, содержащий противовес, см. а.с. СССР №977383. Такое устройство имеет более простую конструкцию механизмов горизонтального и вертикального перемещения сливного патрубка, меньшие диаметральные габариты сливного патрубка и токопроводящий трубопровод для отвода статического электричества. Однако такое устройство также сложно использовать для налива в цистерны, проходное сечение горловин которых ограничено. Это объясняется тем, что верхняя точка сливного патрубка перемещается по дуговой траектории, компенсировать горизонтальную составляющую этого перемещения движением каретки по направляющей сложно. Кроме того, шарнирный трубопровод имеет звено, в котором остается нефтепродукт, образуя застойную зону.
Известно устройство для налива нефтепродуктов в цистерну, содержащее трубопровод с подвижными звеньями, первое звено которого имеет узел неподвижного соединения с питающим трубопроводом и шарнирно соединено с механизмом горизонтального перемещения сливного патрубка, содержащим установленную с возможностью перемещения по горизонтальной направляющей каретку, на которой расположено промежуточное звено, соединенное со сливным патрубком посредством звеньев, образующих механизм вертикального перемещения сливного патрубка, которое характеризуется тем, что механизм горизонтального перемещения сливного патрубка содержит второе и третье звенья трубопровода, имеющие суммарную длину, большую расстояния между узлами соединения первого звена со вторым и третьего звена с четвертым (промежуточным), расположенным на каретке, а механизм вертикального перемещения сливного патрубка образован пятым и шестым жесткими звеньями, имеющими равную длину и соединенными между собой синхронизатором поворота, см. патент РФ №2198133.
Известно устройство для подогрева и нижнего слива вязких жидкостей из железнодорожных цистерн, содержащее шарнирный трубопровод, один конец которого присоединен к коллектору с теплоносителем, а на другом смонтирована телескопическая труба с сопловым наконечником, размещенная внутри присоединительной головки с захватными крюками, причем присоединительная головка выполнена в виде полого цилиндра и снабжена в верхней части стаканом, образующим с внутренней стенкой присоединительной головки кольцевую шаль, см. а.с. СССР №517547. Недостатком данного устройства
шаль, см. а.с. СССР №517547. Недостатком данного устройства является неудобство эксплуатации, низкая надежность при работе, связанная с наличием усилия на резьбовое соединение: накидная гайка корпус.
Операции по сливу и наливу вязких нефтепродуктов в железнодорожные цистерны на сливоналивных эстакадах современных нефтебаз и перевалочных комплексах выполняются, как правило, по двум раздельным системам, а именно, системе верхнего налива нефтепродуктов с установкой верхнего налива и системе нижнего слива нефтепродуктов с установкой нижнего слива.
Известно устройство верхнего налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны УВСНон-100, поставляемое ЗАО «ЭКСПО», паспорт УВСН-100.000.000ПС, которое предназначено для верхнего налива с ограничением налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны на железнодорожных эстакадах. Налив с помощью этого устройства производится подслойно, что исключает появление выталкивающей силы и статического электричества при наливе. Устройство УВСНон-100 состоит из наливного стояка и управляющего комплекса. Наливной стояк представляет собой шарнирный трубопровод, имеющий три колена, подвижных друг относительно друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Подвижность и герметичность соединения обеспечивают подшипниковые узлы. С одной стороны к шарнирносочлененному трубопроводу фланцевым соединением присоединена наливная труба, а с другой - коренной шарнир, к фланцу которого через электрозадвижку подключается продуктовый коллектор. Управляющий комплекс включает кнопочный пост управления и датчик аварийного уровня.
По команде с кнопочного поста управления открывается электрозадвижка и начинается налив продукта в цистерну. Когда уровень наливаемого продукта достигнет трубки ограничения налива, срабатывает датчик ограничения налива. Сигнал от датчика поступает в шкаф управления на электродвигатель электрозадвижки. Когда задвижка закроется, сигнал о ее закрытии поступает на шкаф управления и электродвигатель отключается.
Известно устройство для подогрева и нижнего слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн типа УСН «ПОТОК-175ГМ», производитель ООО «Волгопром», ГОСТ 18194-79.
Принцип работы этого устройства основан на применении системы труб с герметизированными шарнирными коленами, позволяющими производить слив как самотеком, так и принудительно, с помощью насосного агрегата.
Устройство УСН «ПОТОК-175ГМ» состоит из подвижного шарнирносочлененного трубопровода, четырех шарниров (двух для перемещения трубопровода в горизонтальной плоскости, двух - в вертикальной) и оголовника.
Оголовник представляет собой присоединительный патрубок с горловиной, снабженной защитной манжетой (для надежного и удобного закрепления). Оператор присоединяет оголовник к сливному патрубку цистерны при помощи механического винтового зажима с захватами, закрепленными на поворотном кольце. Другой конец трубопровода через основание присоединяется к сливному коллектору. Внутри оголовника находится гидромонитор телескопического типа, соединенный через напорный трубопровод с напорным коллектором. Выведенная наружу хвостовая часть гидромонитора имеет рукоятку, при помощи которой ось сопловой насадки гидромонитора устанавливается вдоль цистерны. Напорный трубопровод имеет нормально открытый клапан для слива жидкости из напорного трубопровода после окончания работы.
Слив нефтепродуктов с помощью этого устройства производится как самотеком, так и принудительно с помощью насосного агрегата. Работа устройства основана на использовании гидромеханической энергии струи разогретого нефтепродукта, вводимого внутрь цистерны и предусматривает наличие на эстакаде (в системе сливных коллекторов) горячего мазута, нагретого до температуры ~85°С. Разогрев и размыв мазута производится путем подачи в цистерну по напорному коллектору через гидромонитор горячего мазута попеременно с откачкой разогретого мазута из цистерны или одновременно с совмещением обеих операций.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа полезной модели.
Недостатками прототипа, препятствующими получению технического результата, обеспечиваемого полезной моделью, является узкие функциональные возможности, приводящие к необходимости наличия второй системы - системы верхнего налива нефтепродуктов, недостаточная герметичность сливоналивных
операций, недостаточная безопасность работы, необходимость сбора капельных сливов с наливных стояков, отсутствие регулирования скорости налива и возможности равномерного одновременного заполнения нескольких цистерн.
Задача полезной модели состоит в обеспечении возможности выполнение операций по нижнему сливу и наливу вязких нефтепродуктов в железнодорожные цистерны с помощью единой системы, использующей элементы выпускаемых промышленностью типовых установок нижнего слива, в повышении надежности работы и безопасности при эксплуатации системы за счет исключения верхнего налива через открытые люки железнодорожных цистерн, в повышении герметичности сливоналивных операций, в повышении режима безопасности при нижнем подслойном наливе, исключающем наличие падающей струи, вспенивания и разбрызгивания продукта, в обеспечении плавного регулирования скорости налива в начале и конце операции с помощью двигателей насосов с тиристорными преобразователями, в обеспечении возможности равномерного заполнения группы железнодорожных цистерн за счет эффекта сообщающихся сосудов, в удешевлении строительства сливоналивных эстакад нефтебаз и перевалочных комплексов за счет исключения устройств верхнего налива.
Сущность полезной модели как технического решения выражается следующей совокупностью существенных признаков, достаточной для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата,
Система нижнего слива и налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны, включающая трубопроводы с герметизированными шарнирными коленами и оголовниками для присоединения к нижнему патрубку цистерны, характеризуется тем, что она снабжена обогреваемыми сливным и наливным коллекторами, оборудованными запорно-регулирующей арматурой, фильтрами грубой и тонкой очистки, емкостью для хранения нефтепродуктов, узлом циркуляционного разогрева нефтепродуктов, состоящим из системы подогревателей, насосным агрегатом для перекачки нефтепродуктов, а также комплектом контрольно-измерительных приборов, при этом оголовник с одной стороны подключен к нижнему патрубку железнодорожной цистерны, а с другой стороны - к сливному коллектору, который через фильтр грубой и тонкой очистки подключен
к всасу насосного агрегата, выход которого по наливному коллектору соединен со входом теплообменника, выход которого подключен к гидромонитору оголовника, кроме того система снабжена перемычкой между сливным и наливным коллекторами, а напорный коллектор через запорную арматуру соединен с входным штуцером емкости для хранения нефтепродуктов, выходной штуцер которой через фильтр грубой и тонкой подключен к всасу насосного агрегата.
Данная совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях аналогичного назначения, совокупности существенных признаков которых совпадают с совокупностью существенных признаков полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности "новизна".
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид заявленной системы, на фиг.2 - разрез по оголовнику, на фиг.3, 4 - монтажные схемы заявленной системы, на фиг.5 - принципиальная схема заявленной системы.
Система для нижнего слива и налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны содержит подвижные шарнирносочлененные трубопроводы 1, каждый из которых укреплен посредством четырех шарниров (двух для перемещения трубопровода в горизонтальной плоскости, двух - в вертикальной), оголовника 2 с захватами 3. Другой конец трубопровода 1 присоединяется к сливному коллектору 4 и к наливному коллектору 5. Внутри оголовника 2 находится гидромонитор 6 телескопического типа, соединенный через напорный трубопровод 7 с наливным коллектором 5. Выведенная наружу хвостовая часть гидромонитора имеет рукоятку 8, при помощи которой ось сопловой насадки 9 устанавливается вдоль цистерны 10. Система включает обогреваемые трубопроводы, фильтры грубой и тонкой очистки 11, емкость для хранения нефтепродуктов 12, запорно-регулирующую арматуру 13-20, пластинчатый или кожухотрубный теплообменник 21, в котором в качестве теплоносителя используется пар, ВОТ или горячая вода в зависимости от требуемой температуры
продукта и условий энергоснабжения промплощадки. Для слива-налива вязких нефтепродуктов в железнодорожные цистерны 10 используется насосный агрегат 22, насосы которого подобраны в соответствии с физико-химическими свойствами нефтепродуктов необходимой производительности (центробежные, шестеренные, винтовые). Для контроля за процессом слива нефтепродуктов из цистерн 10 предусматривается установка термометров и манометров на сливном коллекторе слива и выходе из системы. Предусматривается поддержание температуры циркуляционного продукта, подаваемого на гидромонитор путем регулирования подачи пара на теплообменник 21. Для контроля за процессом налива нефтепродукта в железнодорожные цистерны 10 предусматривается установка указателей уровня с выводом сигнализации на пульт управления.
Система работает следующим образом.
Цистерны 10, поданные под разгрузку или погрузку, фиксируются в неподвижном положении, заземляются и подсоединяются к оголовникам 2 системы. Для возможности слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн 10 первоначально производится их разогрев. Разогрев производится циркуляцией горячего нефтепродукта через гидромонитор 6 системы. Перед началом разогрева циркуляционный трубопровод заполняется горячим нефтепродуктом из емкости для хранения 12. Открывается арматура 16, 15, 20, 17, 18 и нефтепродукт насосом 22 подается через теплообменник 21, где нагревается до заданной температуры, на гидромонитор 6. Вытекающий под давлением из сопел гидромонитора 6 горячий продукт интенсивно расплавляет и перемешивает холодный продукт внутри цистерны 10. Подогретый продукт с температурой на 40-30°С выше первоначальной стекает по сливному коллектору на всас насоса 22 и далее насосом 22 через теплообменник 21 опять подается на гидромонитор 6. При достижении заданной температуры продукта на всасе насоса 22 циркуляция прекращается, арматура 17 на подаче продукта в гидромонитор 6 закрывается, открывается арматура 14 на входе в приемную емкость 12 и производится откачка продукта из цистерны 10. Арматура 19 служит для обеспечения циркуляции нагретого нефтепродукта при отсутствии операций слива-налива.
При наливе нефтепродуктов в железнодорожные цистерны 10 система используется без гидромонитора 6. Открывается арматура 13 на выходе из емкости 12, а также арматура 16, 15, 20, 19, 18 и производится подача нефтепродукта насосом 22 по наливному коллектору в цистерны 10. На всасе насоса 22 установлен фильтр 11 для улавливания нерастворившихся частиц продукта и механических примесей.
Плавное (от 0 до 100%) регулирование производительности насоса 22 производится с помощью тиристорного преобразователя, что обеспечивает безопасный режим перекачки, исключающий возникновение статического электричества и сверхнормативных нагрузок и пусковых токов при запуске электродвигателей насосов.
Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие полезной модели условию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявленное устройство отличается конструктивной простотой, широкими функциональными возможностями, удобством и безопасностью в эксплуатации. Оно обеспечивает выполнение операций по нижнему сливу и наливу вязких нефтепродуктов в железнодорожные цистерны с использованием элементов типовых установок нижнего слива, повышение надежности работы и безопасности при эксплуатации системы за счет исключения верхнего налива через открытые люки железнодорожных цистерн, повышение герметичности сливоналивных операций, повышение режима безопасности при нижнем подслойном наливе, исключающем наличие падающей струи и вспенивание и разбрызгивание продукта, возможность плавного регулирования скорости налива в начале и конце операции с помощью двигателей насосов с тиристорными преобразователями, возможность равномерного заполнения группы железнодорожных цистерн за счет эффекта сообщающихся сосудов, удешевление строительства сливоналивных эстакад нефтебаз и перевалочных комплексов за счет исключения устройств верхнего налива.