МОДУЛЬ ВАКУУМНОЙ ЦИСТЕРНЫ

Полезная модель относится к транспортному оборудованию для перевозки, перегрузки и кратковременному хранению в стационарных условиях жидкостей и вязко текучих материалов в цилиндрических цистернах с жесткими торцевыми стенками, специально приспособленных для разгрузки подъемом с поворотом.
Принципиальным недостатком современных вакуумных цистерн и баков являются большая протяженность наружной магистрали всасывания и необходимость встраивать в трассу всасывания гибкий рукав для соединения воздуховода разряжения с технологической горловиной. Протяженность гибкого рукава всасывания между насосным блоком и резервуаром цистерны или бака многократно увеличивается, а профилирование трассы усложняется, когда резервуар оборудован открывающимся задним днищем или крышкой и устанавливается на раме транспортного средства самосвального типа.
При напряженной эксплуатации вакуумной цистерны или бака с быстрой разгрузкой самосвального типа на гибких рукавах воздуховодов, перемещающихся вслед за наклоняющимся резервуаром, возникают изгибные напряжения и трещины, а при резких колебаниях температуры внешней среды - потертости, смятие и хрупкое разрушение по длине рукава. В результате подвергается опасности вакуумно-компрессорное оборудование и, как следствие, остановка машины с цистерной или баком на ремонт.
Целью полезной модели является разработка унифицированного ряда высокопроизводительных вакуумных цистерн модульного типа для установки на любой технологической базе с целью исполнения функции забора самовсасыванием, кратковременного хранения и слива жидкотекучих материалов и растворов, в том числе через открывающееся заднее днище с соблюдением особых требований к обращению с опасными материалами.
В полезной модели применены технические решения из вакуумных автоцистерн классической конструкции: герметичный накопительный резервуар круглого поперечного сечения, оборудованный насосным блоком, заборным механизмом самовсасывания с напорно-всасывающими рукавами под разряжением, с открывающимся днищем для очистки и технического обслуживания резервуара (А.с. RU 195908 U1; B62D 53/00; 2019.05.29).
В резервуаре использован трубопровод быстрого наполнения на заднем днище цистерны, а сам резервуар оборудован дополнительным трубопроводом для слива иловой воды (А.с. RU 206837 U1; В60Р 1/56; В60Р 3/22; 15. 2021.06.15).
В верхней части резервуар полезной модели оборудуется платформой безопасности верхних горловин с лестницей вертикального подъема и складывающимися поручнями поясного ограждения для безопасной работы на высоте (А.с. RU 204847 U1; B60P 3/22; B61D 5/00; B65D 88/12; 19.01.2021)
В устройстве полезной модели применен насосный блок НПО «ВЕКТОР», позволяющий компоновать вакуумный компрессор и напорный промывочный насос в минимальных габаритах (А.с. RU 195345 U1; F04D 13/12; 2019.04.10)
Сущность полезной модели заключается в создании модельного образца модуля вакуумной цистерны, предназначенного под монтаж на любой технологической базе для длительной, надежной работы в разнообразных природно-климатических и технологических условиях производства.
Техническим результатом полезной модели является модуль вакуумной цистерны, включающий раму цистерны самосвального типа с ложементами под резервуар, прикрепленный к ложементам герметичный металлический резервуар с открывающимся задним днищем, смотровую горловину верхнего налива с сигнально-регулирующей аппаратурой внутреннего давления в резервуаре цистерны, платформу безопасности для обслуживания резервуара сверху, трубопровод устройства быстрого налива всасыванием, установленный на заднем днище с внутренней стороны резервуара, с внешней стороны днища резервуара дисковый затвор и кран слива иловой жидкости с отводами для присоединения напорно-всасывающих рукавов, гидравлическую станцию с аппаратурой управления и инструментальные ящики с встроенными пеналами для хранения напорно-всасывающих рукавов, смонтированные на ложементах рамы по бокам резервуара, отличающийся тем, что на резервуаре спереди на прикрепленной к переднему днищу платформе смонтирован насосный блок с устройством привода насоса, откачивающая секция насоса соединена с закрепленной на переднем днище резервуара трубопроводной арматурой вакуумно-компрессорной магистрали всасывания и очистки газовоздушной среды, наружный трубопровод вакуумной магистрали всасывания на выходе из резервуара выполнен цельнометаллическим и соединен фланцем с металлическим воздуховодом всасывания внутри резервуара, на выходе из насоса смонтированы глушитель шума с катализатором очистки выхлопа откачиваемой из резервуара газовоздушной смеси.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлены модуль вакуумной цистерны, соответственно в горизонтальном и наклонном положениях резервуара: 1 - рама цистерны самосвального типа; 2 - ложементы под резервуар; 3 - металлический резервуар; 4 - заднее днище резервуара; 5 - смотровая горловина с сигнально-регулирующей аппаратурой; 6 - платформа безопасности; 7 - дисковая задвижка; 8 - напорно-всасывающий рукав; 9 - трубопровод быстрого налива; Р вак - давление разряжения внутри резервуара; Р атм - атмосферное давление внешней среды; 10 - кран слива иловой жидкости; 11 - гидравлический бак; 12 - аппаратура управления гидростанцией; 13 - распределитель потоков; 14 - переднее днище резервуара; 15 - платформа; 16 - насосный блок; 17 - трубопроводная арматура очистки газовоздушной среды; 18 - наружный трубопровод магистрали всасывания; 19 - внутренний воздуховод; 20 - глушитель шума; 21 - катализатор очистки выхлопа; 22 - инструментальный ящик с встроенным пеналом под напорно-всасывающий рукав; 23 - поддон; 24 - ось; 25 - телескопический гидроцилиндр.
Модуль вакуумной цистерны монтируется на любой технологической базе как в стационарном производстве, так и на раме транспортного средства нужной грузоподъемности. Для крепления рамы 1 в стационарных условиях применяется анкерное крепление и резьбовые соединения с прижимами. На транспортном шасси рама цистерны крепится к лонжеронам рамы транспорта стремянками, на грузовой платформе - винтовыми парами с прижимами и фиксируются растяжками.
Рама 1 модуля вакуумной цистерны - металлическая лонжеронного типа, состоящая из двух продольных лонжеронов с вваренными поперек ложементами. Ложементы 2 выполнены с горизонтальными площадками на концах и предназначены для позиционирования резервуара 3 и его крепления полосовыми лентами к раме.
Резервуар 3 модуля вакуумной цистерны металлический круглого поперечного сечения изготовлен как заполняемый самовсасыванием под разряжением с возможностью свободного налива сверху и нижнего налива под давлением. Заднее днище 4 резервуара выполнено на шарнирах, открывается и закрывается гидроцилиндрами, оборудованными гидрозамками.
Сверху на резервуаре 3 модуля вакуумной цистерны приварена смотровая горловина 5 верхнего налива с встроенной сигнально-регулирующей аппаратурой внутреннего давления в резервуаре и платформа безопасности 6 для обслуживания резервуара сверху. Ограждения платформы безопасности 6 складные, в транспортном положении укладываются вдоль трапов.
Полезная модель оборудована устройством быстрого налива, состоящим из задвижки большого диаметра 7, установленной с внешней стороны на заднем днище 4 с присоединенным к нему напорно-всасывающим рукавом 8, трубы всасывания 9, герметично прикрепленной к задвижке внутри резервуара. Свободный конец трубы всасывания 9 поднят до верха резервуара, а внутри резервуара труба всасывания конструктивно открыта для свободного слива иловых отходов внутрь резервуара за счет создаваемого в нем разряжения.
Устройство быстрого налива работает следующим образом: при закрытом затворе 7 в резервуаре цистерны создается разряжение Р вак; затвор 7 открывается; жидкость под действием атмосферного давления Р атм>Р вак устремляется вверх по трубопроводам 8 и 9 внутрь резервуара и свободно сливается сверху из открытого конца трубопровода 9.
Модуль вакуумной цистерны оборудован краном 10 слива иловой воды и возврата этой воды в технологический процесс. Слив иловой воды производится через напорно-всасывающие рукава, взаимозаменяемые с рукавом 8. Выгрузка вязко-текучих и кусковых материалов осуществляется через открывающееся заднее днище 4. Механизм управления откидыванием заднего днища приводится в движение гидроцилиндрами и фиксируется гидрозамками в закрытом и открытом положениях.
Полезная модель оборудована автономной гидростанцией, состоящей из гидравлического бака 11, аппаратуры управления гидростанцией 12 и распределителя потоков гидравлической жидкости 13, расположенных на ложементах 2 с одного боку вдоль резервуара цистерны.
Полезная модель отличается тем, что насосный блок цистерны с трубопроводной аппаратурой и воздуховодами полностью смонтирован на резервуаре 3 модуля вакуумной цистерны. Для чего к переднему днищу 14 резервуара 3 приварена платформа 15, на которой установлен насосный блок 16 с арматурой привода насосного блока от гидромотора.
В режиме самовсасывания насосный блок 16 создает в резервуаре 3 разряжение Р вак или избыточное давление, контролируемое сигнально-регулирующей аппаратурой в горловине 5. Откачивающая секция насосного блока 16 соединена трубопроводной арматурой с фильтрационной установкой 17, закрепленной на переднем днище резервуара для фильтрования высасываемой из резервуара газовоздушной среды. Наружный трубопровод 18 вакуумной магистрали всасывания между фильтрационной установкой 17 и резервуаром цистерны 3 выполнен цельнометаллическим и соединен фланцем с внутренним заборным воздуховодом 19, укрепленным на стенках внутри резервуара.
При включении насосного блока 16 газовоздушная смесь выкачивается из резервуара 3, очищается от твердых частиц и капель жидкости в фильтрационной установке 17 и дальше через трубопроводную арматуру засасывается вакуум-компрессором насосного блока. На выходе из насосного блока 16 газовоздушная смесь выбрасывается в окружающую среду через глушитель шума 20 и блок эжекторной очистки выхлопа 21.
Со второго боку на ложементах рамы 2 вдоль резервуара 3 размещены инструментальные ящики с встроенными пеналами 22 для хранения напорно-всасывающих рукавов при перевозке.
Принцип работы модуля вакуумной цистерны с текучими материалами осуществляется по следующей схеме: насосный блок 16 откачивает газовоздушную смесь из резервуара 3 в атмосферу и создает разрежение Р вак; под действием атмосферного давления Р атм производится забор жидких текучих материалов в резервуар.
После наполнения резервуара 3 жидкими материалами дисковый затвор 7 закрывается, насосная установка 16 отключается, напорно-всасывающий рукав 9 укладывается на штатное место в пенал 22, и груз перевозится на складирование или утилизацию.
Модуль вакуумной автоцистерны оборудуется следующими системами выгрузки материалов из резервуара в зависимости от технологических процессов, где полезная модель будет применяться: классическая схема самотеком через дисковый затвор 7 и напорно-всасывающий рукав 9; дозированные всасывание и выдача через напорно-всасывающий рукав и горловину; самосвальный не контролируемый сброс груза через открывающееся заднее днище 4 по лотку 23, осуществляемый при подъеме резервуара с поворотом вокруг оси 24 под действием телескопического гидроцилиндра 25.
Выгрузка самотеком и дозированная выдача по напорно-всасывающим рукавам (положение на фиг. 1) производится самотеком или под давлением воздуха от вакуумно-компрессорной установки на ровной опорной поверхности или на эстакаде без ограничений.
Самосвальная разгрузка модуля вакуумной цистерны через открывающееся заднее днище (положение на фиг. 2) производится на твердой опорной поверхности, без поперечных уклонов в пределах габаритов транспортного шасси, а также при отсутствии продольного дифферента рамы транспортного средства назад.
В ООО «НПО Вектор» были изготовлены опытные образцы модуля вакуумной цистерны тип PumpUp (верхнее расположение насоса) на опорной раме самосвального типа. На Фиг. 3 представлена вакуумная машина на шасси автомобиля КАМАЗ с установленным на нем модулем вакуумной цистерны.
Установлено, что модуль вакуумной цистерны легко компонуется в автономное устройство, технологичен для сборки в цеховых условиях (фиг. 4). Верхняя навеска насосного блока с трубопроводной аппаратурой на резервуар не оказывает ощутимого влияния на конструктивную прочность насосной установки и жесткость резервуара. Фланцевые соединения и трубопроводная арматура, выполненные из металла, надежно крепятся на поверхности резервуара, конструктивно устойчивы против толчков и вибраций. При движении спецтехники по пересеченной местности и в условиях сложной дорожной обстановки на промыслах фланцевые соединения и сварочные стыки системы всасывания модуля вакуумной цистерны доказали свою надежную герметичность как при силовом воздействии, так и при сезонных колебаниях условий природно-климатической среды.
Полезная модель может быть изготовлена на любом профессионально организованном машиностроительном производстве.