УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЫВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В РЕЗЕРВУАРЕ С НЕФТЬЮ ИЛИ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Полезная модель относится к устройствам для размыва донных отложений (тяжелых парафинистых осадков, механических примесей и т.п.), образующихся на дне вертикальных резервуаров с нефтью или нефтепродуктами, а также для их перемешивания с целью предотвращения образования отложений. Устройство предназначено для работы в резервуарах преимущественно с высоковязкими нефтью или нефтепродуктами. Донные отложения необходимо удалять из резервуара или предотвращать их образование для того, чтобы не уменьшалась полезная вместимость резервуара. Устройствами, способными перемешивать объем нефти (нефтепродуктов) в резервуаре, являются мешалки или миксеры, устанавливаемые, как правило, через патрубки люков-лазов на стенке резервуара в его первом нижнем поясе. Для эффективного размыва уже образовавшихся отложений необходимо создание гребными винтами мешалок (миксеров) направленной затопленной струи нефти (нефтепродуктов). Для охвата всего дна резервуара струю следует перемещать, совершая ее угловой поворот. При нахождении струи в крайних угловых положениях масса жидкости в резервуаре приходит во вращение, что дополнительно способствует размыву отложений.
Известно устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами по патенту РФ №2220766 (МПК B01F 15/00, B01F 7/00, публ. 10.01.2004), принятое за наиболее близкий аналог (прототип). Устройство содержит корпус с элементом присоединения к стенке резервуара, как правило, к патрубку люка-лаза, расположенного на стенке резервуара в его первом нижнем поясе. Кроме этого, устройство содержит внутри корпуса вал, один конец которого соединен посредством передачи с двигателем, а на другом конце которого закреплен гребной винт. В устройстве имеются элементы опоры и уплотнения вала относительно опорного корпуса, а также герметизирующая часть между корпусом и полостью резервуара. Для автоматического циклического углового поворота вала в горизонтальной плоскости устройство включает надетый на вал внутри опорного корпуса редуктор. Входное звено данного редуктора соединено с валом, наружное звено зафиксировано от вращения вокруг оси вала, а на выходном звене установлена подшипниковая опора под углом к оси вала. Этот угол равен максимальному углу поворота вала в горизонтальной плоскости. Из наружной обоймы подшипниковой опоры выступает палец, проходящий через паз в опорном корпусе. С пальцем шарнирно соединен стержень. Другой конец стержня шарнирно соединен с элементом присоединения устройства к стенке резервуара. Взаимодействие редуктора, надетого на вал, подшипниковой опоры, пальца, перемещающегося в пределах паза, и стержня создает рычаг, опирающийся на стенку резервуара и поворачивающий вал с гребным винтом на угол наклона подшипниковой опоры к оси вала с гребным винтом.
Крепление корпуса устройства к стенке резервуара через патрубок люка-лаза и опора рычага, создаваемого в устройстве, на резервуар (конкретно на фланец патрубка люка-лаза резервуара) подвергает патрубок люка-лаза и резервуар в целом дополнительной нагрузке за счет веса устройства, необходимости рабочего упора в стенку резервуара и вибрации, возникающей при работе устройства. Дополнительная нагрузка повышает вероятность нарушения герметичности резервуара. Особенно это актуально для резервуаров с нефтью или нефтепродуктами, являющимися высоковязкими и поэтому требующими повышенной мощности от устройств для размыва донных отложений. Устройства с повышенной мощностью характеризуются еще большим весом, вибрацией и, следовательно, оказываемой на резервуар повышенной нагрузкой.
Задачей полезной модели является повышение безопасности при размыве донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами.
Технический результат заключается в создании устройства, обеспечивающего циклический угловой поворот гребного винта в горизонтальной плоскости без необходимости опоры устройства на стенку резервуара.
Как и наиболее близкий аналог, устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами содержит корпус, в котором проходит вал, один конец которого соединен через передаточный механизм с электродвигателем для вращения вала, а на другом конце которого установлен гребной винт, механизм циклического углового поворота указанного вала в плоскости, элементы опоры и уплотнения данного вала относительно корпуса, герметизирующая часть, необходимая между корпусом и полостью резервуара при установке гребного винта в резервуар.
В отличие от наиболее близкого аналога вал по длине разделен на две части, связанные с помощью карданова соединения, при этом часть вала с гребным винтом находится в дополнительной части корпуса, соединенной с основной частью корпуса с возможностью поворота дополнительной части в плоскости, а указанный механизм циклического углового поворота вала включает дополнительный электродвигатель, снабженный средствами для периодической смены направления его вращения, ротор которого соединен с червяком, сопряженным с червячным колесом, к центру которого неподвижно присоединен винт, образующий механическую передачу с установленной на нем гайкой, тягу, установленную между гайкой и указанной дополнительной частью корпуса с возможностью углового поворота в плоскости этой дополнительной части при перемещении гайки по винту, сильфон в качестве упомянутой герметизирующей части, выполненный с возможностью герметичного присоединения одним концом к основной части корпуса, а другим концом - к отверстию резервуара.
Устройство изображено на фигурах 1-5 со следующими обозначениями:
1 - корпус (фиг.1-5),
2 - вал (фиг.3, 4),
3 - передаточный механизм для вращения вала (фиг.1, 2),
4 - электродвигатель для вращения вала (фиг.1),
5 - гребной винт (фиг.1-3),
6 - карданово соединение (фиг.3, 4),
7 - дополнительная часть корпуса (фиг.1-5),
8 - ось для соединения дополнительной части корпуса с основной частью корпуса (фиг.3),
9 - подшипниковые опоры вала (фиг.3),
10 - герметизирующие уплотнения вала (фиг.3),
11 - дополнительный электродвигатель (фиг.1, 2),
12 - червяк (фиг.4),
13 - червячное колесо (фиг.4),
14 - винт передачи «винт-гайка» (фиг.4),
15 - гайка передачи «винт-гайка» (фиг.4),
16 - тяга (фиг.4),
17 -палец на тяге (фиг.4),
18 -овальное отверстие на дополнительной части корпуса (фиг.4),
19 - датчик вращения (фиг.2),
20 - концевые выключатели (фиг.2),
21 - выступ на гайке (фиг.4),
22 - сильфон (фиг.5),
23 - фланец сильфона (фиг.5),
24 - фланец сильфона (фиг.5),
25 - сквозной цилиндр (переходник) (фиг.5),
26 - патрубок люка-лаза (фиг.5),
27 - резервуар (фиг.5),
28 - внешний торец патрубка люка-лаза (фиг.5),
29 - крепежные элементы (фиг.5),
30 - фундамент корпуса (фиг.2).
Устройство для размыва донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами содержит корпус 1 (фиг.1, 2).
В корпусе 1 проходит вал 2. Один конец вала 2 соединен через передаточный механизм 3 с электродвигателем 4. На другом конце вала 2 установлен гребной винт 5.
Вал 2 по длине разделен на две части, связанные с помощью карданова соединения 6 (фиг.3, 4). Часть вала 2 с гребным винтом 5 находится в дополнительной части 7 корпуса 1.
Дополнительная часть 7 корпуса 1 соединена с основной частью корпуса 1 с возможностью поворота дополнительной части 7 в плоскости. В конкретном исполнении основная часть корпуса 1 и дополнительная часть 7 соединены осью 8 (фиг.3).
Для опоры и уплотнения вала 2 относительно корпуса 1 имеются соответствующие элементы: подшипниковые опоры 9, герметизирующие уплотнения 10 (фиг.3).
Для циклического углового поворота вала 2 в плоскости предусмотрен механизм, кинематическая цепь которого включает дополнительный электродвигатель 11, червячный редуктор (позиции 12, 13), передачу «винт-гайка» (позиции 14, 15), тягу 16. Ротор дополнительного электродвигателя 11 соединен с червяком 12, например, шпоночным или муфтовым соединением. Червяк 12 сопрягается с червячным колесом 13. К центру червячного колеса 13 неподвижно присоединен винт 14, образующий механическую передачу с установленной на нем гайкой 15. К гайке 15 одним своим концом присоединена тяга 16. Другой конец тяги 16 соединен с дополнительной частью 7 корпуса 1. В конкретном исполнении вит 14 расположен параллельно части вала 2, находящейся в основной части корпуса 1. При этом для обеспечения углового поворота дополнительной части 7 тяга 16 также расположена параллельно части вала 2, находящейся в основной части корпуса 1. Один конец тяги 16 жестко соединен с гайкой 15, а другой конец тяги 16 снабжен пальцем 17, входящим в овальное отверстие 18 на дополнительной части 7 корпуса 1.
Дополнительный электродвигатель 11 снабжен средствами для периодической смены направления его вращения. К таким средствам могут относиться датчики вращения 19, сигнализирующие блоку электронного управления о необходимости смены направления вращения, или концевые выключатели 20 (фиг.2), настроенные на отключение дополнительного двигателя 11 при достижении валом 2 крайнего углового положения, либо электрические реверсивные пускатели (не показаны), настроенные на изменение вращения дополнительного двигателя 11 при их поочередном переключении. Если дополнительный электродвигатель 11 снабжен концевыми выключателями 20 (или реверсивными пускателями), то они должны быть разнесены друг от друга на расстояние, пропорциональное заданному углу поворота вала 2 в плоскости. При этом на гайке 15 имеется выступ 21 (фиг.4). Концевые выключатели 20 установлены по отношению к выступу 21 таким образом, чтобы при перемещении гайки 15 по винту 14 во время работы передачи «винт-гайка» выступ 21 мог воздействовать на подвижные контакты концевых выключателей 20. То есть выступ 21 играет роль толкателя, воздействующего на подвижные контакты выключателей 20. В устройстве могут быть одновременно электронный блок управления и концевые выключатели 20, которые в случае сбоя в работе данного блока смогут сменить направление углового поворота гребного винта 5.
При установке в резервуар гребного винта 5 необходимо обеспечить герметичность промежутка между корпусом 1 и полостью резервуара. В заявленном устройстве корпус 1 не крепят на стенке резервуара, как у прототипа, а располагают рядом с резервуаром. Во время наполнения или опорожнения резервуара происходит его деформация, при которой промежуток между корпусом 1 и резервуаром меняется. Для того чтобы при этом не нарушалась герметичность присоединения корпуса 1 к резервуару устройство снабжено герметизирующей частью в виде сильфона 22 (фиг.5). Сильфон 22 может быть герметично присоединен одним концом к основной части корпуса 1, а другим концом - к отверстию резервуара с нефтью. В конкретном исполнении на торцах сильфона 22 имеется по фланцу 23, 24. Один фланец 23 сильфона 22 через герметичную прокладку на болтах крепится к основной части корпуса 1, второй фланец 24 герметично крепится к стенке резервуара. Сильфон 22 может быть размещен внутри патрубка люка-лаза на стенке резервуара с помощью сквозного цилиндра (переходника) 25. Сильфон 22 пропускают через сквозной цилиндр 25 и присоединяют его фланец 24 к торцу цилиндра 25. Затем цилиндр 25 вперед торцом, на котором установлен фланец 24, помещают в патрубок 26 люка-лаза резервуара 27. Противоположный конец цилиндра 25 закрепляют на внешнем торце 28 патрубка 26 с помощью крепежных элементов 29. Сильфон 22 гарантирует герметичность промежутка между корпусом 1 и полостью резервуара в случае возможных рабочих деформаций резервуара во время его эксплуатации.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 1 устройства в конкретном исполнении устанавливают около опорожненного резервуара напротив патрубка люка-лаза на стенке резервуара таким образом, чтобы дополнительная часть 7 корпуса 1 и, следовательно, гребной винт 5 при работе совершали угловой поворот в горизонтальной плоскости. Корпус 1 может быть установлен на специально выполненном фундаменте 30 (фиг.2). Часть вала 2 с гребным винтом 5, заключенную в дополнительную часть 7 корпуса 1, пропускают через патрубок 26 люка-лаза внутрь резервуара 27 (фиг.5). Сильфон 22 одним его фланцем 23 герметично присоединяют к основной части корпуса 1, а вторым фланцем 24 - к отверстию резервуара.
Для размыва донных отложений, образовавшихся на дне вертикального резервуара с нефтью или нефтепродуктами, сначала включают электродвигатель 4 (фиг.1). От электродвигателя 4 вращение передается через передаточный механизм 3 на вал 2, карданово соединение 6 и на часть вала 2 с гребным винтом 5. Гребной вал 5 вращается.
При включении дополнительного электродвигателя 11 (фиг.1, 2) вращение от него передается на червяк 12, червячное колесо 13, винт 14 (фиг.4). Гайка 15 закреплена от вращения тягой 16. Поэтому гайка 15 перемещается по винту 14 поступательно. Вместе с гайкой 15 перемещается тяга 16. При этом тяга 16 за счет пальца 17 скользит по овальному отверстию 18 и тянет за собой дополнительную часть 7 корпуса 1. В результате дополнительная часть 7 вместе с гребным винтом 5 совершает угловой поворот относительно оси 8 в горизонтальной плоскости (фиг.1,3). При достижении гребным винтом 5 предусмотренного крайнего углового положения блок электронного управления, концевые выключатели 20 (фиг.2), реверсивные пускатели или иные подобные средства обеспечивают смену направления вращения дополнительного электродвигателя 11. Червяк 12, червячное колесо 13, винт 14 начинают вращаться в другом направлении. Гайка 15 и тяга 16 меняют направление перемещения. А дополнительная часть 7 корпуса 1 с гребным винтом 5 меняют направление углового поворота в горизонтальной плоскости.
При наличии концевых выключателей 20 (или реверсивных пускателей) выступ 21 на гайке 15 (фиг.4) доходит до первого концевого выключателя 20 (реверсивного пускателя) и переключает его. Происходит смена направления вращения дополнительного двигателя 11, следовательно, смена направления перемещения связанной с ним вышеописанной кинематической цепи. Когда выступ 21 на перемещающейся гайке 15 достигает второго концевого выключателя 20 (или второго реверсивного пускателя), происходит переключение второго выключателя 20 и вторая смена направления вращения дополнительного электродвигателя 11 и т.д.
Поскольку в заявленном устройстве для размыва донных отложений механизм циклического углового поворота гребного винта может работать без опоры на резервуар, то нет необходимости креплении корпуса устройства на стенке резервуара. В результате, уменьшается вероятность нарушения целостности резервуара из-за излишней нагрузки на его стенку и повышается безопасность работ при размыве донных отложений в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами.