Устройство для определения уровня воды и нефтепродукта в горизонтальных резервуарах

Предполагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к средствам определения уровня жидкости, и может быть применена в нефтяной промышленности для определения уровня подтоварной воды в горизонтальных резервуарах с высоковязкими (темными) нефтепродуктами и нефтью. К высоковязким (темным) нефтепродуктам относятся моторные и трансмиссионные масла, мазут.
Известно устройство для определения уровня жидкости в резервуарах включающее гибкую металлическую рулетку длинной 10, 20, 30 метров с шириной ленты 10-12 мм с закрепленным в нижней части лотом [В.Г.Коваленко и др. Автозаправочные станции: Оборудование. Эксплуатация. Безопасность. СПб.: НПИКЦ, 2003]. Лот служит для натяжения ленты рулетки при замере уровня  нефтепродукта и для нанесения водочувствительной пасты с целью определения количества подтоварной воды в резервуаре. Наиболее распространены лоты двух типов: цилиндрические (монолитные или полые) и прорезные.
3
Недостатком этого устройства является низкая эффективность при применении в горизонтальных резервуарах вместимостью до 100 м, а также тот факт, что при опускании лота нефтепродукт (нефть) обволакивает водочувствительную пасту и не дает ей взаимодействовать с водой. Аналогичный процесс происходит и при поднимании лота со дна резервуара.
Также известно устройство для определения уровня жидкости в емкостях (метршток) [Бондарь В.А. и др. Операции с нефтепродуктами. Автозаправочные станции. М.: Паритет, 1999]. Метршток  состоит из двух или трех звеньев, с нанесенной на них измерительной шкалой. Устройства для определения  уровня жидкости изготавливаются в соответствии с ТУ 4381-001-50618805-00. Метрштоки имеют общую длину в развернутом и зафиксированном положении от 3500 до 5000 мм. Диаметр окружности круглого метрштока 29 мм.
Для определения уровня подтоварной воды нижнюю часть метрштока обрабатывают водочувствительной пастой, изменяющей свой цвет при контакте с водой.
Недостатком метрштока является невозможность применения в резервуарах с высоковязкими нефтепродуктами и с нефтью вследствие того, что водочувствительная паста при прохождении через слой нефтепродукта обволакивается им, из-за чего подтоварная вода не контактирует с пастой и возникает ошибка при измерении, как количества нефтепродукта, так и количества воды.
Также известно устройство для определения уровня подтоварной воды в резервуаре [Еланский И.А., Матвеев Ю.А.и др. Патент на полезную модель №46352 от 27.06.2005 года].
Устройство содержит лот  с нанесенной водочувствительной пастой, установленный в полости внутреннего цилиндра  с выполненным основанием  и продольной прорезью. Внутренний цилиндр размещен в полости внешнего цилиндра, имеющего возможность перемещения относительно оси внутреннего цилиндра. Герметичность цилиндров обеспечивается за счет применения уплотнительных прокладок  и соединений типа «шип-паз». Перемещение устройства в резервуаре обеспечивается при помощи первого троса, а перемещение внешнего цилиндра относительно внутреннего - при помощи второго троса. Внешний цилиндр имеет фиксатор, установленный внутри прорези.
Полезная модель работает следующим образом: устройство при помощи первого троса  опускается на дно резервуара, при этом герметичность внутренней полости обеспечивается за счет уплотнительных прокладок. При достижении устройством дна внешний цилиндр плавно поднимается по соединению типа «шип-паз» внутри прорези  при помощи троса, обеспечивая поступление жидкости (воды или нефтепродукта) через продольную прорезь  к лоту  с нанесенной водочувствительной пастой. Предотвращение разобщения внутреннего и внешнего цилиндров достигается за счет фиксатора, установленного в прорези. Затем внешний цилиндр опускается, и устройство поднимается при помощи троса, после чего лот вынимается за ручку  из внутреннего цилиндра, а уровень подтоварной воды определяется по цвету водо-чувствительной пасты.
Недостатками устройства  для определения уровня подтоварной воды в резервуаре являются:
1.Сложность определения воды в горизонтальных резервуарах.
2. Отсутствие возможности определения уровня нефтепродукта (нефти) в резервуаре.
3
Наиболее близким по технической сущности предполагаемой полезной модели является универсальное устройство для определения уровня воды и нефтепродукта в  резервуарах вместимостью до 100 м [Еланский И.А., Матвеев Ю.А. Патент на полезную модель №48058 от 10.09.2005 года].
Устройство содержит основной метршток  с металлической опорой. В опоре имеется прорезь, выполненная по окружности для вставки дополнительного метрштока. Метршток большего диаметра с помощью ручки  имеет возможность перемещения относительно оси основного метрштока. Герметичность метрштоков обеспечивается за счет применения уплотнительных колец (торцевых уплотнений). Крепление метрштоков друг с другом происходит за счет фиксатора. Фиксатор вставляется сначала в отверстие дополнительного метрштока, а затем в отверстие основного метрштока.
Универсальное устройство работает следующим образом. Устройство при помощи ручки  опускается на дно резервуара, при этом герметичность основного и дополнительного метрштоков обеспечивается за счет уплотнительных колец  и прорези. При достижении опорой дна из устройства вынимается фиксатор. После этого дополнительный метршток плавно поднимается по оси основного метрштока, обеспечивая поступление воды к водочувствительной пасте, нанесенной на внутренний метршток. Затем метршток большего диаметра опускается в прорезь опоры, вставляется фиксатор и устройство поднимается из резервуара. После чего дополнительный метршток вновь поднимается, а уровень подтоварной воды определяется по цвету водочувствительной пасты.
3
Недостатками универсального устройства для определения уровня воды и нефтепродукта в  резервуарах вместимостью до 100 м являются:
1.Сложность конструкции, связанная с наличием металлической опоры.
2.Возможность стирания (механического воздействия)  водочувствительной пасты дополнительным метрштоком, что приводит к большим погрешностям при измерении уровня воды.
3. Сложность подъема дополнительного метрштока, связанная с отсутствием держателя на основном метрштоке.
Решение указанной задачи достигается тем, что основной метршток, оборудованный вертикальным пазом, кольцевыми углублениями и держателем, помещен в дополнительный метршток большего диаметра, при этом герметичность метрштоков обеспечивается за счет применения уплотнительных колец из маслобензостойкой резины, которые вставляются в кольцевые углубления, а также тем, что на паз наносится водочувствительная паста с целью определения воды.
Определение уровня воды происходит после достижения устройством дна резервуара, при этом дополнительный метршток при помощи ручки поднимается, обеспечивая контакт воды и нефтепродукта  (нефти) с основным метрштоком и воздействие воды, на водочувствительную пасту.
Данные признаки являются существенными для решения задачи полезной модели, так как повышается эффективность определения уровня подтоварной воды в резервуаре, исключается механическое  воздействие дополнительного метрштока на  водочувствительную пасту и улучшается процесс подъема одного метрштока относительно другого.
Сущность полезной модели пояснена чертежами (фиг.1, фиг.2, фиг3, фиг.4), на которых изображены разрезы устройства в исходном и рабочем положении, а также вид сбоку и вид спереди основного метрштока.
Устройство содержит основной метршток 1 с держателем 2.  На основном метрштоке имеются кольцевые углубления (проточки)  3, выполненные по окружности метрштока. Углубления предназначены для уплотнительных колец 4 из маслобензостойкой резины. Также на основном метрштоке по вертикали выполнен вертикальный паз  5 для нанесения водочувствительной пасты 6.  Метршток 1 оборудован мерной линейкой 7. Основной метршток вставляется в дополнительный метршток 8 большего диаметра.
Метршток 8 с помощью ручки 9 имеет возможность перемещения относительно оси основного метрштока. Герметичность метрштоков обеспечивается за счет применения уплотнительных колец 4. Крепление метрштоков друг с другом происходит за счет фиксатора 10. Фиксатор вставляется сначала в отверстие дополнительного метрштока 11, а затем в отверстие основного метрштока 12. Метршток 1 изготовлен из металла толщиной не менее 3 мм, для выполнения паза и кольцевых углублений.
Полезная модель работает следующим образом.  Устройство при помощи ручки 9 опускается на дно резервуара, при этом герметичность основного и дополнительного метрштоков обеспечивается за счет уплотнительных колец 4. При достижении  дна из устройства вынимается фиксатор 10. После этого дополнительный метршток 8 с помощью ручки 9 плавно поднимается по оси основного метрштока 1, обеспечивая поступление воды к водочувствительной пасте 6, нанесенной на паз 5 метрштока 1. В ходе подъема дополнительного метрштока оператор опирается на держатель 2 для фиксации конца метрштока 1 на дне резервуара.  Затем метршток большего диаметра 8 опускается в исходное положение, вставляется фиксатор 10 и устройство поднимается из резервуара. После чего дополнительный метршток 8 вновь поднимается, а уровень подтоварной воды определяется по цвету водочувствительной пасты 6.
Полезная модель также позволяет определять уровень нефтепродуктов (нефти) в резервуарах за счет использования метрштока 8, имеющего измерительную линейку.
Применение устройства исключает механическое воздействие дополнительного метрштока на водочувствительную пасту, облегчает работу оператора при подъеме и опускании метрштока большего диаметра.