УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА И НИЖНЕГО СЛИВА ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН

Полезная модель относится к устройствам подогрева и нижнего слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, но может быть использовано для удаления из цистерны или других емкостей различных донных отложений, а также при мойке цистерн для удаления загрязненного моющего раствора, особенно в зимнее время.
Актуальность обеспечения подогрева для решения проблемы слива вязких и высоковязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн очевидна, т.к. он позволяет снизить вязкость нефтепродуктов. Мойка железнодорожных цистерн от нефтепродуктов, в настоящее время, в основном, осуществляется не пропаркой, а моющим раствором с температурой 30-80°С, в целях экономии энергоресурсов, поэтому в зимнее время или при значительном загрязнении клапана сливного прибора цистерны необходимо, для обеспечения нефтепродуктов и загрязненного моющего раствора, применять различные устройства подогрева.
Известно изобретение для разогрева и слива вязких продуктов, которое может быть использовано при разгрузке вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. Устройство состоит из подводящего и отводящего теплоноситель цилиндрических трубопроводов. Отводящий трубопровод выполнен с заглушенным торцом и с сопловыми насадками для подачи теплоносителя и имеет корпус с пружиной и ограничителем ее хода. Устройство имеет основание, гибкие направляющие, два коромысла с держателями. Отводящий трубопровод установлен в корпусе с возможностью взаимодействия с пружиной, которая установлена на основании, к которому закреплен корпус и подводящий теплоноситель трубопровод. К основанию, с возможностью свободного перемещения, закреплены гибкие направляющие, верхние части которых жестко закреплены к корпусу. Торец отводящего теплоноситель трубопровода выполнен в виде вогнутой сферической поверхности. Сопловые насадки отводящего трубопровода установлены под углом к оси корпуса, а коромысла с держателем установлены и закреплены в диаметрально противоположных сторонах
оснований. Основание снабжено скобами, в которых свободно установлены гибкие направляющие. Держатели закреплены к соответствующему коромыслу через фиксирующие пружины. На коромысле выполнены упоры для ограничения хода ее держателя. Радиус вогнутой сферической поверхности торца отводящего теплоноситель трубопровода выполнен равным соответствующему радиусу выпуклой поверхности клапана основного затвора сливного устройства цистерны (Патент РФ №2118282).
К недостаткам известного устройства можно отнести:
- относительно низкая надежность коромысла с фиксирующими пружинами, т.к. пружины не могут длительно обеспечить работоспособность уравновешивающего устройства;
- не ясно, как расположен трубопровод для слива нефтепродуктов или загрязненного моющего раствора, относительно трубопроводов для прихода/отвода теплоносителя;
- жесткая конструкция трубопроводов затруднит присоединение устройства к сливному прибору цистерны.
Известны устройства для разогрева клапана сливного прибора, предназначенное для нижнего слива/налива нефтепродуктов из/в железнодорожную цистерны, которые известны под маркой УНС и защищены Авт. Свидетельствами №№469644, 517547.
Дальнейшая модификация конструкции этих устройств защищено Патентом РФ №2088507.
Устройство для нижнего слива и налива железнодорожных цистерн содержит двухсекционный шарнирно-сочлененный трубопровод, уравновешивающий пружинный механизм, присоединительную головку, снабженную рычажно-захватным механизмом, основание. Внутри корпуса присоединительной головки установлен подвижный телескопический трубопровод с сопловой насадкой. Между секциями шарнирного трубопровода установлено колено, а соосно внутри каждой секции шарнирного трубопровода и колена смонтирован дополнительный трубопровод для подвода теплового агента.
Шарнирный трубопровод соединен со сливным и напорным коллекторами через сливной и напорный патрубки основания. Корпус стопора рычажно-захватного механизма выполнен с отверстием для посадки его на ось. Стопор выполнен с двумя попеременно работающими стопорящими гранями.
Шарнирно-сочлененный трубопровод может перемещаться в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Телескопическая труба может перемещаться в вертикальном направлении и снабжена сопловой насадкой, контактирующей с теплоносителем для подогрева сливного клапана цистерны.
Данная конструкция обеспечивает надежность крепления шарнирно-сочлененного трубопровода к сливному прибору цистерны, но не устраняет недостатков присущих известным конструкциям УСН.
К недостаткам устройства следует также отнести размещение трубопровода для подвода теплового агента внутри напорного и сливного трубопровода, что усложняет его эксплуатацию.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является техническое решение, защищенное патентом РФ №2155153, являющееся дальнейшим развитием устройств подогрева и слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.
Устройство для подогрева и нижнего слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн содержит: шарнирный трубопровод, один конец которого присоединен к коллектору с теплоносителем, а на другом смонтирована телескопическая труба с наконечником, имеющим два противоположно направленных сопла, размещенная внутри присоединительной головки с захватными крюками, выполненной в виде полого цилиндра, в верхней части которого с кольцевым зазором относительно его внутренней стенки установлен с возможностью поворота стаканю. Согласно изобретению на верхней секции телескопической трубы наименьшего диаметра по кольцу, удаленному от оси соплового наконечника на расстояние L, выполнено на диаметрально противоположных сторонах трубы не менее двух радиальных отверстий, расстояние между центрами которых на каждой из сторон равно длине дуги между осями, проходящими через центры этих отверстий и образующими центральный угол φ, при этом габаритные размеры определяют по определенной зависимости.
Это устройство увеличивает скорость разогрева клапана сливного прибора и несколько повышает надежность телескопичесой трубы, но не устраняет некоторых недостатков, присущих УСН, а именно:
- низкая надежность уравновешивающего пружинного механизма;
- конструктивное расположение сопел на конце телескопической трубы, сопряжено с большим гидравлическим сопротивлением, при подаче теплоносителя к ним.
Общим недостатком известных устройств является то, что сливной конец шарнирно-сочлененного трубопровода присоединен к неподвижному основанию, поэтому цистерны с вязкими нефтепродуктами должны точно подгоняться к устройству УСН, чтобы подсоединить головку первой секции шарнирного трубопровода, а это связано с неудобствами для обслуживающего персонала. В результате, приходится применять методы разогрева вязких нефтепродуктов, используя верхний люк налива. Этот способ обеспечения слива
вязких нефтепродуктов или загрязненного моющего раствора (в зимнее время) менее эффективен и экономически не выгоден.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является расширение возможностей эксплуатации устройства подогрева и слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн в любое время года и независимо от степени загрязненности клапана сливного прибора цистерны, за счет возможности транспортировки устройства УСН к цистерне, что облегчает его эксплуатацию.
Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство подогрева и слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн, содержащее подвижный трубопровод, состоящий из двух шарнирно-сочлененных секций, на одном из концов трубопровода смонтирована присоединительная головка, снабженная захватным механизмом для крепления ее к сливному прибору железнодорожной цистерны, причем корпус ее выполнен в виде полого цилиндра, внутри которого размещен узел подогрева клапана сливного прибора, снабженный, по крайней мере, одним соплом установленным с возможностью вертикального перемещения и контактирующего с теплоносителем, а также гаражный узел, внесены изменения, а именно:
- устройство смонтировано на подвижной каретке, снабженной автономным тяговым реверсивным приводом для передвижения ее по направляющим вдоль железнодорожной цистерны;
- механизмом торможения каретки;
- опорными и подхватными роликами, фиксирующими каретку на направляющей;
- внутри каретки смонтировано колено, к входному патрубку которого подсоединен второй конец подвижного трубопровода, а к выходному (стыковочному) патрубку подсоединяется сливной шланг.
Кроме того, конструкция каретки имеет следующие особенности:
- каретка выполнена в виде рамной конструкции с возможностью движения ее по направляющим вдоль неподвижного основания;
- на верхней раме каретки установлены кожух и два форштевня,
- в одном из них имеется паз для размещения стойки гаражного узла, закрепленной в цапфе, смонтированной на одной из торцевых рам каретки.
На рис.1 представлено устройство для подогрева и нижнего слива вязких нефтепродуктов из железнодорожной цистерны.
На рис.2 показано устройство в момент передвижения его к железнодорожной цистерне.
Устройство (рис.1) состоит из шарнирно - сочлененного трубопровода 1, содержащего секцию 2 и 3 соединенных коленом 4, присоединительной головке 5 с захватным механизмом 6, узел подогрева 7, установленный внутри цилиндрического корпуса 8, трубопровод 9 для подвода теплового агента к узлу подогрева 7 и через коллектор 10 к напорному трубопроводу, подвижной каретки 11, с установленным кожухом 12, внутри которого расположен патрубок 13 для крепления секции 2 шарнирного трубопровода 1 к колену 14, заканчивающимся стыковочным патрубком 15, установленным на продольной раме 16 каретки 11, оси 17 для подсоединения реверсивного тягового привода (на рис 1 не показан), форштевней 18 и 19, установленных на верхней плите подвижной каретки 11, причем в форштевне 18 выполнен паз для стойки 20 гаражного узла, закрепленной в цапфе 21, закрепленной на торцевой раме 22 каретки 11. Стойка заканчивается ложем 23, поддерживающим шарнирный трубопровод в месте соединения его с присоединительной головкой 5, которая снабжена рычажным механизмом 24.
Из рис.2 видно, что подвижная каретка 5 движется вдоль основания 25 на котором установлен швеллер 26, являющийся направляющим для каретки 11. Движение каретки осуществляется по швеллеру 26 посредством опорных и подхватных роликов 27, 28. На чертеже также показаны: этажное перекрытие 29, поворотные консоли 30 и крепление сливного шланга 31 за счет дополнительного патрубка 32 и тормозной механизм 33, включающий ограничитель хода и датчик выдачи команды на останов тягового привода.
Устройство подогрева и нижнего слива работает следующим образом. После установки железнодорожной цистерны, из которой надо слить вязкие нефтепродукты или удалить придонные отложения, выдается команда на тяговый реверсивный привод (на рис. не показан) и каретка 11 начинает движение по направляющему швеллеру 26 с помощью опорных и подхватных роликов 27 и 28, в положении с поднятой стойкой 20 гаражного узла, при этом форштевень 19 раскрывает поворотные консоли 30, расположенные на этажном перекрытии 29. После прохождения каретки 11 очередной поворотной консоли 30 она автоматически закрывается, образуя сплошной настил, служащий мерой обеспечения безопасности обслуживающего персонала. При возвращении каретки в исходное положение открытие поворотных консолей 30 происходит под действием форштевня 18.
В тот момент, когда подвижная тележка переместится к железнодорожной цистерне на достаточное расстояние, выдаются команды: на останов тягового привода и опускание гаражной стойки 20. Шарнирно-сочлененный трубопровод 1 приводится в рабочее положение. Присоединительная головка 5, находящаяся на одном конце секции 2 трубопровода, с помощью захватного механизма 6 крепится к сливному аппарату цистерны. Эта операция
облегчается за счет того, что шарнирно-сочлененный трубопровод обладает несколькими степенями свободы. Он может перемещаться не только в горизонтальном и вертикальном направлениях, но и за счет цапфы 21 обладает возможностью совершать вращательное движение. После окончания присоединения головки 5 к аппарату слива и подсоединения дополнительного сливного шланга 31 к стыковочному (выходному) патрубку 32, по трубопроводу 9 подают тепловой агент в узел подогрева 7, который может быть выполнен аналогично описанному в патенте РФ на полезную модель №40619, а через коллектор 10 в первую секцию шарнирно-сочлененного трубопровода. Такое исполнение узла подогрева более надежно, чем применение телескопического трубопровода. Тепловой агент через сопло узла подогрева 7 нагревает сливной клапан железнодорожной цистерны до температуры его открытия. По мере разогрева клапана аппарата нижнего слива он открывается и узел подогрева 7, обладающий возможностью вертикального перемещения, входит внутрь цистерны и через сопло(а) разогревает вязкий нефтепродукт до состояния текучести. Начинается слив нефтепродукта, который, в процессе слива, обогревается тепловым агентом (на рисунках железнодорожная цистерна не показана). Слив нефтепродуктов происходит через секцию 2, колено 4 и вторую секцию 3 шарнирно-сочлененного трубопровода 1 и далее, через патрубок 13, колено 14 и стыковочный патрубок 32 поступает в сливной шланг 31.
В качестве теплоносителя рекомендуется использовать техническое моющее средство ОБИС или ОБИС-М концентрации 2-5%, подогретое до температуры 60-70°С.
Это позволяет одновременно с подогревом клапана сливного устройства и слива нефтепродуктов осуществить подготовку железнодорожной цистерны к наливу, т.к. одновременно происходит отмывка внутренней поверхности железнодорожной цистерны от нефтепродуктов.
После окончания слива и мойки цистерны, присоединительную головку 5 отсоединяется от аппарата нижнего слива железнодорожной цистерны, шарнирно-сочлененный трубопровод 1 приводится в положение - транспортировка и выдается команда на включение на реверс тягового привода каретки 11, гаражная стойка 20 гаражного узла приводится в верхнее положение. Подвижная тележка начинает движение в первоначальное исходное положение, форштевнем 18 открывая поворотные консоли 30 и закрывая их после прохождения их форштевнем 19. Присоединительный шланг 31 для слива нефтепродуктов можно отсоединять в любое удобное время после окончания слива.
При достижении заданного исходного положения включается тормозное устройство 33, т. к. подвижная тележка коснется ограничителя хода и концевой выключатель останавливает тяговый привод, отключая его.
Преимуществом предлагаемой полезной модели является то, что она:
- облегчает трудоемкость подсоединения шарнирно-сочлененного трубопровода к аппарату нижнего слива железнодорожной цистерны;
- расширяет функциональные возможности УСН за счет перемещения каретки по направляющим вдоль неподвижного основания;
- повышает безопасность труда обслуживающего персонала. В настоящее время разработаны конструкторская и технологическая документация для изготовления и внедрения предлагаемого устройства.