УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАЛИВА НЕФТЕПРОДУКТОВ В ТРАНСПОРТНУЮ ЦИСТЕРНУ
DEVICE FOR FILLING OF OIL PRODUCTS IN TRANSPORTATION TANK

Изобретение относится к устройствам для налива жидких продуктов в транспортные емкости, а точнее к устройствам для налива жидких нефтепродуктов в транспортные цистерны, и может быть использовано преимущественно для налива нефти и светлых нефтепродуктов в железнодорожные цистерны.
Известно устройство для наполнения транспортных емкостей нефтепродуктом (SU, A, 1544707), содержащее установленные на стояке наливной патрубок, шарнирно соединенный с системой трубопроводов, уравновешенных противовесом и приспособленных для присоединения к хранилищу нефтепродукта, и каплесборник. Каплесборник снабжен средством его вертикального перемещения, выполненным в виде тяги, шарнирно соединенной со сливным патрубком. Указанное устройство способно обслуживать лишь ограниченную небольшую зону в месте расположения автоцистерны, т.к. при повороте стояка на какой-либо угол расстояние от автоцистерны до оси стояка уменьшается, что требует дополнительного маневрирования автоцистерны. Помимо этого устройство не снабжено средствами, исключающими попадание в атмосферу паров нефтепродуктов, образующихся в цистерне в процессе налива, что негативно влияет на экологию окружающей среды.
Известно также устройство для налива нефтепродуктов в цистерну, содержащее трубопровод, образованный шарнирно соединенными звеньями, первое звено которого имеет узел неподвижного соединения с питающим трубопроводом и шарнирно соединено с механизмом горизонтального перемещения наливного патрубка, содержащим второе и третье звенья, соединенные с расположенным на каретке, установленной с возможностью перемещения по горизонтальной направляющей, четвертым звеном, соединенным с наливным патрубком посредством пятого и шестого звеньев, образующих механизм вертикального перемещения наливного патрубка и соединенных между собой синхронизатором поворота. Шарниры, соединяющие первое звено со вторым, второе с третьим и третье с четвертым, имеют ось поворота, расположенную в вертикальной плоскости нормально направляющей, а синхронизатор поворота пятого и шестого звеньев имеет передаточное отношение 1:2 (RU, 2266251 A). Указанное устройство обеспечивает увеличение диапазона горизонтального перемещения сливного патрубка без увеличения габаритов устройства по высоте, однако имеет сложную конструкцию - 6 шарнирно связанных звеньев. Помимо этого устройство не имеет средств для отвода паров, а также средств герметизации для предотвращения попадания паров нефтепродуктов, образующихся в процессе налива в окружающее пространство, что негативно влияет на оператора и ухудшает экологию окружающей среды.
Известно устройство для налива жидких нефтепродуктов в цистерны, включающее гибкий трубопровод для подачи продукта, соединенный одним концом со стационарным технологическим источником нефтепродукта, а на другом конце имеющий фланец с замками для подключения к цистерне, причем фланец снабжен коническими выступами и приспособлен для установки на него крышки люка цистерны, что обеспечивает герметизацию зоны налива жидкости в цистерны. Устройство также включает второй гибкий трубопровод, обеспечивающий отвод паров нефтепродуктов из зоны налива, также снабженный фланцем с коническими выступами и замками для подсоединения к цистерне, и датчик уровня налива нефтепродукта в цистерну (RU, 2053197 A, опубл. 27.01.1996).
Указанное устройство позволяет исключить выброс вредных веществ в атмосферу, что благоприятно для оператора и окружающей среды, однако поскольку герметизация подающего и отводящего трубопроводов осуществлена с помощью конических выступов и прокладок, при перекосах цистерны в процессе налива, происходит разгерметизация горловины цистерны, открывая путь для выброса паров в атмосферу. Кроме того, конструкция указанного устройства требует использования цистерн специальной конструкции - оснащенных двумя коллекторами - коллектором для наливаемого продукта и коллектором для отсоса паров. Эксплуатация устройства при обслуживании таких цистерн является более сложной, так как требуется осуществлять стыковку устройства с двумя коллекторами цистерны.
Известно, наконец, устройство для налива нефтепродуктов в транспортную цистерну, содержащее наливной патрубок, шарнирно соединенный с системой трубопроводов, уравновешенной противовесом и имеющей средства сочленения с хранилищем нефтепродукта. Система трубопроводов выполнена в виде шарнирно сочлененных между собой звеньев, на одном из которых установлен противовес, а второе подвижное звено связано с наливным наконечником, при этом для увеличения зоны обслуживания устройство оснащено "вертлюгом", который представляет собой колено с двумя взаимно перпендикулярными шарнирами. Один из шарниров установлен на основном звене, а второй - на дополнительном звене, соединенном с наливным наконечником. В верхней точке неподвижного вертикального звена, соединенного с источником нефтепродукта, установлен воздушный клапан. Устройство оснащено гибким пароотводом, соединяющим внутренний объем цистерны с системой рекуперации паров, индукционным датчиком ограничения уровня налива нефтепродукта в емкости и датчиком положения звена, соединенного с наливным наконечником (RU, 38748 U1).
Указанное устройство предназначено для стандартных цистерн с одной горловиной, помимо этого, позволяет значительно увеличить зону обслуживания автоцистерн, однако не исключает загрязнения окружающей среды парами нефтепродуктов, так как, по существу, не имеет средств герметизации горловины цистерны в процессе ее налива.
В основу заявляемого изобретения поставлена задача создать такое устройство для налива нефтепродуктов в транспортные емкости, которое исключало бы загрязнение окружающей среды парами нефтепродуктов, образующимися в цистерне при наливе, и имеющее при этом простое конструктивное выполнение и удобное в эксплуатации.
Технический эффект, который может быть достигнут при использовании предлагаемого устройства, заключается в возможности обеспечить конструктивно простыми и удобными в эксплуатации средствами герметизированный налив нефтепродуктов в транспортные емкости и отвод паров нефтепродуктов на рекуперацию, в том числе и при «проседании» и перекосах цистерны в процессе заполнения, а также обеспечить автоматическую защиту от пролива или перелива нефтепродуктов и автоматическое опорожнение устройства от нефтепродукта после окончания налива.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для налива нефтепродукта в транспортную цистерну, содержащем наливной патрубок, шарнирно соединенный с системой трубопроводов, уравновешенной противовесом и имеющей средства сочленения с хранилищем нефтепродукта, а также гибкий пароотвод, соединяющий внутренний объем цистерны с системой рекуперации паров, согласно изобретению наливной патрубок снабжен установленной коаксиально ему герметизирующей крышкой, приспособленной для взаимодействия с горловиной цистерны, гибкий пароотвод сообщен входом с внутренним пространством пароотводящей рубашки, охватывающей нижний конец наливного патрубка, при этом противовес, установленный на конце звена системы трубопроводов, шарнирно связанного с наливным патрубком, состоит из двух частей, одна из которых закреплена неподвижно на конце звена, а вторая часть противовеса установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения по оси этого звена из гаражного положения, при котором она расположена вблизи неподвижной части, в положение готовности к наливу, при котором подвижная часть смещена в направлении к оси балансировки системы трубопроводов на величину, достаточную для создания момента силы, обеспечивающей герметичное прижатие крышки к горловине цистерны.
Для облегчения управления процессом наполнения технологических емкостей целесообразно, чтобы устройство было снабжено датчиком готовности устройства к наливу, установленным на оси звена с противовесом с возможностью взаимодействия чувствительного элемента датчика с подвижной частью противовеса в ее положении готовности к наливу.
Желательно также с целью исключения возможности переполнения емкости при наливе, чтобы в герметизирующую крышку был вмонтирован датчик уровня, при этом сама крышка была бы установлена с возможностью поворота на 360° вокруг оси наливного патрубка.
Для обеспечения герметизации горловины цистерны при ее «проседании» в процессе заполнения и перекосах желательно, чтобы герметизирующая крышка была установлена с возможностью качания относительно горизонтальной плоскости.
С целью гарантированного опорожнения системы трубопроводов в транспортную емкость после окончания ее налива в предпочтительном варианте выполнения устройства в наливном патрубке непосредственно под герметизирующей крышкой выполнено сквозное отверстие, в котором установлен обратный клапан.
Устройство для налива нефтепродуктов в транспортную цистерну, выполненное согласно настоящему изобретению, позволяет исключить загрязнение окружающей среды парами нефтепродуктов, образующимися в цистерне при наливе, удобно в эксплуатации и при этом имеет достаточно простую и надежную конструкцию.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 изображает устройство для налива нефтепродуктов в транспортную цистерну согласно изобретению, в общем виде, изометрия;
фиг.2 - то же, что и на фиг.1, вид спереди;
фиг.3 - продольный разрез по III-III на фиг.2;
фиг.4 - участок А на фиг.3, увеличено;
фиг.5 - участок Б на фиг.2, устройство в гаражном положении;
фиг.6 - то же, что и на фиг.5, устройство в положении готовности к наливу.
Устройство для налива нефтепродуктов в железнодорожную цистерну, представленное на фиг.1, 2 и 3, содержит систему трубопроводов, сообщенную одним концом с питающим трубопроводом 1 хранилища нефтепродуктов, и другим концом с наливным патрубком 2. Система трубопроводов образована тремя шарнирно соединенными звеньями 3, 4 и 5, при этом звено 3 одним концом соединено посредством шарнира 6, имеющего вертикальную ось вращения, с питающим трубопроводом 1 и другим концом посредством шарнира 7, также имеющего вертикальную ось вращения, с промежуточным звеном 4, которое, в свою очередь, связано шарниром 8 со звеном 5, подсоединенным концом к наливному патрубку 2. Звено 5 и наливной патрубок 2 соединены между собой посредством шарнира 9, имеющего горизонтальную ось вращения. Второй конец звена 5 выступает за пределы шарнира 8 и на этом конце установлен противовес, состоящий из двух частей 10 и 11, из которых часть 11 закреплена неподвижно на конце звена 5, а часть 10 установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси звена 5, при этом горизонтально ориентированная ось 12 шарнира 8 является балансировочной осью системы шарнирно соединенных трубопроводов. Подвижная часть 10 посредством тяги 13 связана с рукояткой 14, предназначенной для перемещения подвижной части 10 вдоль оси звена 5 из гаражного положения, когда система трубопроводов уравновешена, в положение готовности к наливу.
Наливной патрубок 2 имеет телескопический наконечник и снабжен герметизирующей крышкой 15 (фиг.3, 4), выполненной по форме горловины цистерны. Крышка 15 свободно подвешена на фигурном фланце 16, закрепленном на наружной поверхности наливного патрубка 2. Это позволяет крышке 15 поворачиваться вокруг вертикальной оси на 360°, а также совершать качательное движение относительно горизонтальной плоскости в пределах конструктивно установленного зазора «h» (10 мм). Для обеспечения блокирования поступления нефтепродукта с цистерну при достижении заданного уровня в крышку 15 вмонтирован датчик 17 (фиг.1, 2) ограничения уровня нефтепродукта в цистерне. При этом благодаря тому, что крышка 15 свободно подвешена на фланце 16 и способна поворачиваться на 360° вокруг вертикальной оси наливного патрубка 2 достигается исключение механического контакта датчика 17 уровня с внутренними конструкциями транспортной емкости.
Устройство содержит, кроме того, гибкий пароотвод 18, сообщенный одним концом с внутренним объемом пароотводящей рубашки 19 (фиг.2, 3), охватывающей нижний конец наливного патрубка, и другим концом с системой рекуперации паров. На нижнем конце наливного патрубка 2, непосредственно под герметизирующей крышкой 15, выполнено сквозное отверстие, в котором установлен обратный клапан 20 (фиг.2, 3).
В предпочтительном варианте выполнения устройство также содержит датчик 21 (фиг.5, 6) готовности устройства к наливу, установленный на оси звена 5 с возможностью взаимодействия чувствительного элемента датчика с подвижной частью 10 в ее положении готовности к наливу, при котором подвижная часть 10 смещена в направлении к балансировочной оси 12 на величину «d», достаточную для создания момента силы, обеспечивающей герметичное поджатие крышки 15 к горловине цистерны.
Заявляемое устройство налива нефтепродукта в цистерну работает следующим образом.
Железнодорожную цистерну подают к посту налива таким образом, чтобы горловина цистерны оказалась в пределах рабочей зоны действия устройства налива. Устройство перед началом налива находится в гаражном положении - наливной патрубок 2 устройства уравновешен противовесом, при этом подвижная часть 10 противовеса расположена вблизи неподвижной части 11.
Оператор, перемещая систему трубопроводов в горизонтальной плоскости с помощью шарниров 6 и 7, подводит наливной патрубок 2 к горловине цистерны, ориентируя его так, чтобы наливной патрубок 2 находился над горловиной цистерны. Затем оператор перемещает звено 5 и наливной патрубок 2 в вертикальной плоскости посредством шарниров 8 и 9 и устанавливает наливной патрубок 2 в горловине цистерны. После этого с помощью рукоятки 14 оператор перемещает подвижную часть 10 противовеса вдоль оси звена 5 до касания с чувствительным элементом датчика 21 готовности к наливу, от которого при этом на пульт оператора поступает сигнал о готовности устройства к наливу. Оператор подает сигнал разрешения подачи нефтепродукта в цистерну (путь нефтепродукта показан штриховой линией 22 на фиг.3). При установке части 10 противовеса в положение готовности к наливу происходит разбалансировка системы трубопроводов и на патрубок 2, несущий крышку 15, начинает действовать избыточный момент силы, обеспечивая герметичное поджатие крышки 15 к горловине цистерны. При этом величина момента силы выбрана такой, что при «проседании» цистерны в процессе ее заполнения нефтепродуктом и перекосах герметичное поджатие крышки 15 к горловине сохраняется.
Наличие датчика 21 готовности в заявляемом устройстве создает условия для безопасного управления технологическим процессом, предусмотренного действующими стандартами, так как подача нефтепродукта в устройство происходит по сигналу датчика 21, который срабатывает только после перевода устройства с помощью рукоятки 14 в рабочее положение (готовность к наливу), при котором крышка 15 плотно поджимается к горловине цистерны, что предотвращает попадание нефтепродукта в среду вне цистерны.
Надежную герметизацию удается обеспечить также благодаря тому, что герметизирующая крышка 15 установлена с возможностью качания относительно своей горизонтальной плоскости, чем компенсируются перекосы горловины цистерны при ее качании в процессе заполнения нефтепродуктом.
Пары нефтепродуктов (траектория показана штриховыми линиями 23 на фиг.3), образующиеся в цистерне при наливе, поступают в зазор между стенками наливного парубка 2 и пароотводящей рубашки 19 и далее по гибкому пароотводу 18 в систему рекуперации пара, что позволяет исключить загрязнение окружающей среды парами нефтепродуктов.
После заполнения цистерны до заданного уровня на блок управления поступает сигнал с датчика 17 уровня и подается команда на блокирование поступления нефтепродукта в устройство налива, подача нефтепродукта прекращается.
За счет разрежения, образующегося после блокирования подачи в устройство нефтепродукта, через отверстие с обратным клапаном 20 происходит подсос атмосферного воздуха во внутреннюю полость устройства. При этом автоматически осуществляется полное опорожнение системы трубопроводов и наливного патрубка 2 от остатков нефтепродукта и даже незначительное количество нефтепродукта не вытекает из наливного патрубка 2 после его извлечения из горловины цистерны, что исключает вероятность загрязнения окружающей среды нефтепродуктом при использовании заявляемого устройства.
Рукояткой 14 подвижную часть 10 противовеса переводят в первоначальное положение, приводя систему трубопроводов с наливным патрубком 2 в равновесие. Устройство при этом переводится из положения готовности к наливу в гаражное положение. Наливной патрубок 2 с помощью механизмов горизонтального и вертикального перемещения поднимают в крайнее верхнее положение и отводят от цистерны.
Устройство для налива нефтепродуктов в транспортную цистерну, выполненное согласно настоящему изобретению, имеет достаточно простую конструкцию, удобно в эксплуатации, практически полностью исключает возможность попадания паров нефтепродуктов, образующихся в процессе налива, в окружающую среду.
При этом система шарнирно соединенных питающих трубопроводов, образующих механизмы горизонтального и вертикального перемещения наливного патрубка 2 в широком диапазоне, обеспечивает использование устройства и на двухъярусных эстакадах с ограниченным свободным пространством, а также допускает обслуживание цистерн различной высоты.